AULA 3 Atividade de água 2018

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Atividade de água e 
estabilidade dos alimentos
Aula 3 – Microbiologia de Alimentos 
Prof.ª Clelia Picinin
Atividade de água e 
estabilidade dos alimentos
• Atividade de água (Aw ou Aa): 
- Conceito e importância
- Transformações em alimentos
- Alterações microbianas
- Crescimento microbiano e Aw
• Levantamento e aplicação de isotermas;
Atividade de água
• Conceito e importância
A atividade e água (Aw) , ao contrário do conteúdo de 
umidade de um alimento, é que indica a disponibilidade 
de água para ocorrência de reações deteriorantes, 
como: escurecimento, oxidação, hidrólise, crescimento 
de microrganismos, etc.
Apenas o conhecimento do teor de umidade não é 
suficiente para predizer a estabilidade de um alimento.
Atividade de água
• Conceito e importância
A disponibilidade da água para a atividade 
microbiológica, enzimática ou química é que determina 
a vida de prateleira de um alimento, e isso é medido 
pela Aw ou Aa.
A Aw de uma forma quantitativa é representada como 
sendo proporcional à umidade relativa do ar em 
equilíbrio com o produto.
Atividade de água
• Conceito e importância
A Aw é definida como “a razão da pressão de vapor 
da água no alimento e a pressão de vapor saturada 
da água na mesma temperatura”
Aw = P
Po
Onde: P = pressão de vapor do alimento
Po = pressão de vapor da água 
Atividade de água
Quando todos os pontos estão (estatisticamente) 
ocupados por água absorvida, o teor de umidade é 
chamado de valor de monocamada de BET
(Brunauer-Emmett-Teller) (Fennema, 1996), esse 
valor representa o teor de umidade no qual o 
alimento está mais estável.
Aw / m(1- Aw) = 1/m1C + (C -1 / m1C ).Aw
Onde:
Aw = atividade de água
m = teor de umidade
m1 = valor da monocamada de água
C = constante
Atividade de água
• Conceito e importância
Em teores de umidade abaixo do valor da monocamada de 
BET, existe uma maior taxa de oxidação de gorduras. 
E em teores mais altos, ocorre o escurecimento por 
Maillard e atividades enzimáticas e microbiológicas são 
estimuladas.
Atividade de água
Atividade de água
• Classificação dos alimentos em função da Aw
Uma boa parte dos alimentos tradicionais, preservados 
pela redução da Aw, são desidratados, e encontram-se 
em uma faixa de Aw baixa. 
Em alguns casos a desidratação até baixos níveis, induz 
mudanças drásticas irreversíveis nos constituintes e 
estruturas do material, o que resulta em um alimento 
cujas características físicas e sensoriais não são 
aceitáveis pelo consumidor.
Atividade de água
• Classificação dos alimentos em função da Aw
Outros exemplos de operações unitárias, 
menos drásticas, que reduzem a 
disponibilidade de água em alimentos são: 
evaporação, liofilização ou concentração por 
congelamento e aqueles que imobilizam a 
água no alimento pelo uso de umectantes em 
alimentos de umidade intermediária.
Atividade de água
• Classificação dos alimentos em função da Aw
Os processos mais brandos produzem alimentos com 
Aw mais elevada e implicam na combinação de outros 
fatores para a preservação do alimento e contenção do 
desenvolvimento microbiológico.
Esta classe de produtos é conhecida como alimentos de 
umidade intermediária, onde a atividade de água é um 
dos fatores que influem (combinada com outros como 
pH, conservantes, frio, etc.) na sua preservação.
Atividade de água
• Classificação dos alimentos em função da Aw
Alimentos com Aw < 0,85 e até 0,60
Refere-se a alimentos como melaço, geléias, farinha, mel, 
frutas secas, caramelo, suco cítrico concentrado, goiabada, 
coco ralado, pescado salgado e outros.
Não há crescimento de bactérias patogênicas, alguns 
bolores micotoxigênicos são xerófilos (capazes de crescer 
em Aw<0,85), embora não haja menções da produção de 
micotoxinas em Aw<0,80.
Atividade de água
• Classificação dos alimentos em função da Aw
Alimentos com Aw<0,60
Estes são microbiologicamente estáveis, sem possibilidade 
de crescimento microbiano, a não ser que sejam hidratados 
devido ao armazenamento inadequado.
A sobrevivência de células vegetativas de bactérias e de 
bolores e leveduras é variável, podendo estender-se de dias 
a meses, mas os esporos bacterianos podem permanecer 
viáveis durante anos.
Aw e transformações em alimentos 
• Crescimento microbiano;
• Atividade enzimática.
• Conservação de alimentos por redução da Aw
Crescimento microbiano
• Cada microrganismo tem Aw máxima, ótima e 
mínima
• Bactérias + exigentes, seguidas dos bolores e 
leveduras
• Aw <0,60: cessa atividade microbiana, mas não 
implica em destruição dos mesmos
Classificação dos 
Microrganismos quanto à Aw
Halófilos:
Necessitam de Aw reduzida para o crescimento e
presença de sal. Extremos: 13 -15% NaCl.
Xerófilos:
Preferem ambientes secos, falta de água.
Osmófilos:
Preferem pressões osmóticas elevadas (< 0,65).
Altas concentrações de açúcar.
Halotolerantes:
Toleram redução da Aa, mas preferem a ausência do
soluto.
Valores mínimos de Aa que permitem a 
multiplicação de MO que alteram alimentos 
Grupos de microrganismos Valores mínimos de Aa
Maioria das bactérias 0,91
Maioria das leveduras 0,88
Maioria dos bolores 0,80
Bactérias halofílicas 0,75
Fungos xerofílicos 0,65
Leveduras osmofílicas 0,60
Multiplicação de microrganismos em 
função da Aa
Crescimento microbiano
• Bactérias deterioradoras: faixa Aw 0,90-0,98
- Gram negativas:
Pseudomonas spp: 0,96; Enterobacteriaceae: 0,93.
- Gram positivas:
- não esporogênicas: maior tolerância: 
Lactobacillaceae mínimo Aw=0,94; 
Micrococaceae crescem até Aw abaixo de 0,90.
- bactérias esporogênicas: Bacillus spp, Aw de 0,94 
a 0,89; limite mínimo mais frequente 0,90 - 0,91.
Crescimento microbiano
• Bactérias patogênicas: faixa Aw 0,92-0,97
• Staphylococcus aureus:
- Crescimento: 0,86;
- Produção de toxina: 0,93
• Clostridium botulinum tipo E: 0,97
• Salmonella spp, Yersinia enterocolítica: 0,95
Crescimento microbiano
Crescimento microbiano
• Bolores: 0,77-0,93
• Leveduras : 0,62-0,90
• Bactérias halofílicas: 0,75
• Leveduras osmofílicas: 0,60
• Fungos xerofílicos: 0,60-0,65
Crescimento microbiano
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 
Atividade de água
Valores de atividade de água 
para alguns alimentos
Aa Tipos de alimentos
>0,98 carnes e pescados frescos, leite, frutas e hortaliças;
0,93 a <0,98 
leite evaporado, concentrados de tomate, carnes e 
pescados curados, sucos de frutas, queijos, pão e 
embutidos; 
0,85 a <0,93 leite condensado, salame, queijos duros, marmeladas; 
0,60 a <0,85 geleias, farinhas, frutas secas, pescado salgado;
<0,60 doces, chocolate, mel, batatas fritas, ovos e leite em pó.
Atividade de água de alguns 
alimentos
Efeito de baixa atividade de água no 
crescimento dos microrganismos 
• Perda de água para o ambiente
• Aumento da fase LAG
• Diminuição da taxa de crescimento (aumento do
tempo de geração) e contagem final dos
microrganismos
• Afeta a produção de substâncias como a
enterotoxina B de S. aureus sem afetar tanto o
crescimento dele.
Relação entre atividade de água (Aw) e a 
deterioração de alimentos
Conteúdo de água x Aw x estrutura da água e 
estabilidade dos alimentos
- conteúdo de água não é suficiente para predizer a
estabilidade do alimentos;
- Estrutura da água:
1 – interações hidrofóbicas
2 – interações hidrofílicas
(Mohamed M., 2001)
Conteúdo de água x Aw x estrutura da água e 
estabilidade dos alimentos
• Estrutura da água:
1 – interações hidrofóbicas
-ocorre devido a grupos apolares: metil;
-hidrofobicidade de algumas proteínas podem originar
estabilidade das emulsões.
2 – interações hidrofílicas
- íons: imobilizam várias camadas de hidratação.
Conteúdo de água x Aw x estrutura da água e 
estabilidade dos alimentos
Conclusões
• Conhecer a natureza e concentração de diferentes
componentes e a estrutura da água são importantes para
entender porque alguns alimentos são estáveis e outros
não a mesma Aw.
• A mobilidade da água e sua disponibilidade para reações
bioquímicas depende do tipo de interação com solutos.
Aw e transformações em alimentos
• Atividade enzimáticas
- Baixa atividade a baixa Aw: baixa mobilidade (difusão de 
enzimas e substratos)
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 
Atividade de água
Redução da atividade de água no 
alimento
sal
• adição de soluto açúcar
glicerol
• remoção da água congelamento
desidratação
Exemplos de alimentos conservados 
por redução na Aw
Levantamento e aplicação de 
isotermas 
As isotermas são a representação gráfica da 
umidade relativa de equilíbrio ou da 
pressão parcial de vapor de um produto em 
função de seu teor de umidade a uma 
determinada temperatura.
Elas podem ser de adsorção ou de desorção, 
segundo a determinação da umidade do 
produto tenha sido feita ao longo de um 
processo de umedecimento ou secagem.
Levantamento e aplicação de 
isotermas 
É muito comum haver diferenças entre as isotermas de adsorção e de 
desorção para um mesmo produto e em condições idênticas de 
determinação, sendo este fenômeno conhecido como histerese. 
Figura 1. Histerese em processo de sorção de umidade em produtos biológicos
Levantamento e aplicação de 
isotermas 
Vale destacar que o teor de umidade do produto que apresenta 
histerese é sempre menor no equilíbrio por adsorção do que na 
desorção.
Figura 2. Isoterma de adsorção e desorção de umidade de banana desidratada em 
cilindro rotativo.
Levantamento e aplicação de 
isotermas 
Existe uma série de produtos em que o levantamento 
de suas isotermas torna-se uma tarefa muito difícil, 
devido à possibilidade de ao longo das determinações 
o produto, ou seus componentes, sofrerem mudanças 
de fase. 
Essas mudanças de fase dependem da presença de 
água e são muito comuns em substâncias mais puras, 
como por exemplo, os açucares e sais.
Levantamento e aplicação de 
isotermas 
A Figura ilustra esse tipo de fenômeno no 
levantamento da isoterma de sacarose. 
Pode-se verificar que a sacarose cristalina 
adsorve muito pouca umidade até atingir uma 
atividade de água próxima de 0,8, quando 
então se inicia o processo de dissolução. 
A sacarose amorfa apresenta uma isoterma 
completamente diferente da cristalina, pois 
reterá muito mais umidade.
Isto se deve à maior área interna disponível 
para adsorção de umidade na sacarose 
amorfa, como também à maior facilidade da 
água penetrar na estrutura de pontes de 
hidrogênio.
Levantamento e aplicação de 
isotermas 
As isotermas de adsorção de umidade em alimentos 
tem inúmeras aplicações. Por exemplo, na 
concentração e desidratação de alimentos elas são 
importantes para o desenho do processo e dos 
equipamentos, uma vez que a maior ou menor 
facilidade de remoção de água do produto depende de 
sua pressão parcial de vapor e da energia de ligação 
da água no produto. 
Levantamento e aplicação de 
isotermas 
Na Figura 4 apresenta-se 
esquematicamente a dependência do calor 
total de adsorção em relação a atividade de 
água, podendo-se verificar que abaixo do 
nível 0,4 de atividade de água, os valores se 
elevam até atingir um máximo 
aproximadamente a 0,10 – 0,15 de atividade 
de água, valores estes que correspondem à 
monocamada de água ligada em locais 
específicos do alimento. 
Este fato explica a necessidade de um maior 
dispêndio de energia ao final dos processos 
de secagem. 
Figura 4. Calor total de adsorção em função da atividade de água de materiais biológicos.
Levantamento e aplicação de 
isotermas 
A aplicação de isotermas pode ser útil também em 
misturas de diferentes materiais para preparação de 
um produto final, como, por exemplo, balas recheadas, 
misturas de frutas desidratadas, sopas desidratadas e 
outras. 
A isoterma de cada um dos componentes individuais 
da mistura permite prever o que ocorrerá após algum 
tempo da mistura, no que tange à migração de 
umidade de um componente para outro.
Levantamento e aplicação de 
isotermas 
Como por exemplo, na preparação de sopas desidratadas é possível prever 
a condição final da atividade de água do produto após equilíbrio, de uma 
forma aproximada, pela utilização das isotermas de cada componente. 
Este método procura utilizar as partes lineares das isotermas dos 
componentes. 
Figura 5. Representação gráfica de isotermas utilizada 
no cálculo de atividade de água de misturas.
Levantamento e aplicação de 
isotermas 
Conforme esquematizado na Figura 5, calcula-se a atividade de água 
da mistura pelo uso da seguinte equação:
Aw= aw1S1W1 + aw2S2W2 + ..........awnSnWn
S1W1 + S2W2 + ..........+SnWn
Onde: 
aw1….awn = atividade de água dos componentes
S1......Sn = inclinação das retas das isotermas dos componentes
W1....Wn = peso de sólidos dos componentes
Shelf life e controle da umidade 
Efeitos da umidade na estabilidade do alimento. 
SABADINI et ali estudou as alterações da Aw e da cor da carne no 
processo de elaboração da carne salgada desidratada nos 
processos da salga seca e úmida nas temperaturas de 20oC e 
10oC. Tanto a Aw como a diferença de cor da carne processada 
pode ser correlacionada com o teor de sal e são úteis no controle 
de qualidade do produto. 
Pelos resultados obtidos, sugere-se que no processamento 
industrial, a atividade de água venha a ser utilizada como 
parâmetro de definição dos produtos “jerked-beef’ e charque.
Considerações finais
• Importante conhecer Aw e estrutura da água =
mobilidade reagentes = estabilidade do alimento
• O conhecimento da Aw crítica, ou aquela em que
as reações de degradação são mínimas é de
grande utilidade em termos de conservação de
alimentos, na orientação dos processos de
desidratação e na predição de embalagens.