QBA#APOSTILA_02-ATIVIDADE_DE_AGUA

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Atividade de Água 
1. Considerações Iniciais
A atividade de água (Aw) é um conceito conhecido há vários anos, mas somente nos últimos anos vem sendo aplicado nas indústrias quimicas, farmacêuticas e alimentícias.
Sua utilização inicialmente ficou basicamente restrita ao campo da microbiologia de alimentos. Atualmente, devido à grande preocupação dos técnicos e da indústria com os aspectos relativos à qualidade, este conceito vem sendo aplicado ao controle de alterações indesejáveis na produção e estocagem desses alimentos.
Ao contrário da deterioração devido a ação dos microorganismos, que na maioria das vezes ocorre de maneira muito veloz, as alterações enzimáticas e químicas podem ocorrer de maneira lenta, a exemplo da estocagem de certos produtos.
Estudos científicos comprovaram que o simples conhecimento da taxa de umidade de um alimento, não especifica o grau de estabilidade do produto, dado ao diversificado comportamento que cada um tem perante essas taxas de umidade. Pode-se exemplificar o caso do óleo de amendoim, que se deteriora se sua umidade exceder a 0,6%, ao passo que outros alimentos permanecem estáveis a taxas altas de umidade, como o amido da batata que é estável com 20% de umidade.
Entretanto a Atividade de Água pode explicar a estabilidade do produto através da determinação da disponibilidade de água existente em um determinado produto (água livre), visto que essa dissociação permite a previsão das condições da participação dessa água em reações químicas e enzimáticas ou do crescimento microbiano.
Para determinação da Aw utilizamos um medidor de atividade de água, que possuem uma sonda específica e de alta performace que medirá temperatura e umidade contida nesse dispositivo. É colocada uma amostra, do produto a ser analisado, dentro da câmara, com curta espera para estabilização das condições internas.
Diante dessas considerações e conceitos torna-se imprescindível a afirmação de que a atividade de água (Aw) é fator importante na prevenção de um problema potencial, ao passo que anteriormente trabalhava-se única e exclusivamente na correção de um problema existente.
Conceitos gerais
A quantificação do teor de água em produtos alimentícios é extremamente importante na sua preservação. A água numa matriz alimentícia pode exercer diversas funções, dependendo de sua disponibilidade e de outros componentes do alimento. Pode ser considerada como:
 Solvente;
 Reagente;
 Componente adsorvido;
 Plasticizante.
Atividade de Água
A quantidade de água presente em um alimento pode se encontrar na forma de água ligada e não-ligada. A relação entre o teor de água não-ligada ou disponível é denominada de atividade de água. Esse teor é designado como Aa ou Aw e é definido em termos de equilíbrio termodinâmico. É um número adimensional, resultado da pressão de vapor de água do produto pela pressão de vapor da água pura, à mesma temperatura. Varia numericamente de 0 a 1 e é proporcional à umidade relativa de equilíbrio.
1 - Definição de Atividade de água
A atividade de água de um alimento ou solução pode ser definida como a razão entre a pressão de vapor de água do alimento (p) e a pressão de vapor da água pura sob uma mesma temperatura (po)
Aa = p/ po
Quando solução torna-se mais concentrada, a pressão de vapor decresce e a aw cai de um valor máximo igual a 1 (um) para a água pura.
Para ilustração complementar, vale lembrar a lei de Raoult, relacionando atividade de água e concentração de soluto, a qual pode ser expressa da sequinte forma:
p/po =n2/ n1 + n2
Ou seja, a pressão de vapor da solução em relação a do solvente puro é igual à fração molar do solvente, onde p e po são as pressões de vapor da solução e do solvente, enquanto n1 e n2 são número de moles do soluto e do solvente, respectivamente.
O efeito da Aa na textura de alimentos é importante, mas não há correlações específicas, que expliquem essa variação. As alterações dependem da matriz do produto e do tempo de armazenamento, entre outros fatores.
Interação água-soluto
A adição de diferentes substâncias à água determina a alteração das propriedades da substância adicionada e da própria água. As substâncias hidrofílicas interagem fortemente com a água por mecanismos íon-dipolo ou dipolo-dipolo, causando mudanças na estrutura da água e em sua mobilidade. Os grupos hidrofóbicos das substâncias adicionadas interagem muito fracamente coma água adjacente, preferindo um ambiente não aquoso. A água adjacente aos grupos hidrofóbicos assume um maior grau de estruturação que a água pura, por essa razão é que os grupos hidrofóbicos se agregam para minimizar seu contato com a água. A tendência da água de associar-se a substâncias hidrofílicas, em diversos graus de intensidade, é chamada ligação de água ou hidratação. A força da ligação depende de muitos fatores, entre os quais: natureza do soluto, composição salina, pH e temperatura. Em matrizes complexas, como a da maioria dos alimentos, existem diferentes graus de ligação de água. A água ligada mais intensamente é parte integrante da substância não aquosa. É definida como água constitucional e representa uma pequena fração da água dos alimentos de alta umidade, estando situada, por exemplo, nas regiões intersticiais de proteínas ou como parte dos carboidratos. 
Glossário:
HIDROFÍLICAS = substâncias que absorvem bem a água
HIDROFÓBICAS = Que repele a água. Que é incapaz de dissolver ou de ser dissolvido na água. 
Tabela 2: Categoria de águas no alimento e suas propriedades.
	Propriedades
	Descrição geral
	Ponto de congelamento
	Capacidade solvente
	% de água total (alta umidade)
	Água vicinal
	Interage fortemente com sítios específicos dos constituintes não aquosos por associações água-íon e água-dipolo.
	Não se congela a –40o C.
	Nula.
	0,4 a 0,5%
	Água da camada intermediária
	Água que ocupa sítios remanescentes da primeira camada, formando várias camadas adicionadas em torno dos grupos hidrofílicos dos constituintes não aquosos. Predominam as ligações hidrogênio água-água e água-soluto.
	A maioria não se congela a –40o C.
	Leve a moderada.
	2 a 3%
	Água livre
	Água que ocupa as regiões exteriores dos constituintes não aquosos. Predomina as ligações hidrogênio água-água. Tem propriedades similares à das águas de soluções salinas diluídas, seu fluxo macroscópico encontra-se impedido.
	Congela-se, mas com moderada redução do ponto de congelamento.
	Grande.
	Aproximadamente 96%
	Água entrapeada
	Água que ocupa as regiões mais exteriores dos constituintes não aquosos. Predomina as ligações hidrogênio água-água. Tem propriedades similares a das águas de soluções salinas diluídas, mas seu fluxo está impedido pela matriz do gel ou tecido.
	Congela-se, mas com moderada redução do ponto de congelamento.
	Grande.
	Aproximadamente 96%
Transformações nos alimentos
A Aa tem marcada influência nas reações de transformações de alimentos, que podem ser microbiológicas, físicas e químicas. Reações químicas de transformação: a Aa afeta de maneira bem definida as velocidades das principais reações químicas de transformação dos alimentos. A figura 1 abaixo mostra como a Aa influi nas velocidades das reações.
Reações físicas de transformação: uma série de transformações físicas ocorre nos alimentos em função da Aa, como a cristalização em geléias e doces de frutas; a recristalização de açúcares em balas vítreas e lactose em leite em pó; a redução do escoamento livre de pós secos; a perda de crocância em cereais desidratados; a aglomeração e empedramento de açúcar e pós secos; a adesão à embalagem de balas, caramelos e chicletes; etc.(Figura 2)
Figura 1 – Influência da Aa nas reações
Figura 2 – Efeitos da Aa nas propriedades físicas de alimentos.
Efeitos da redução da atividade de Água nos Microrganismos
O comportamento de microorganismos frente à Aa é variável, dependendo da espécie, cepa microbiana, substrato, entre outros. No entanto, pode-se afirmar que as bactérias são usualmente mais exigentes quanto à disponibilidade de água livre, seguida dos bolores e leveduras. Os alimentosde baixa Aa (< 0,60) são microbiologicamente estáveis.
Muitos microrganismos, incluindo bactérias patogênicas, desenvolvem-se mais rapidamente quando a atividade de água apresenta níveis no intervalo de 0,950 à 0.980. Vale aqui lembrar que a maioria que dos meios de cultura usados em laboratório variam de 0,999 à 0.990.
Abaixo de 0,980 a taxa de crescimento e a população estacionária decrescem, enquanto então aumenta a chamada lag fase (veja uma pequena revisão sobre crescimento microbiano logo abaixo). Quando a aw é suficientemente baixa, o que é difícil definir precisamente, a lag fase torna-se infinita, isto é, o desenvolvimento microbiano não ocorre.
O desenvolvimento da maioria das bactérias e bolores estão restritos a valores de aw acima de 0,90. Entretanto, os organismos de maior importância na preservação de alimentos incluem muitos cujo crescimento pode ocorrer a níveis muito mais baixos de aw. São os denominados halófilos, xerófilos e osmófilos.
Halofílicos são incapazes de se desenvolver em meios sem cloreto de sódio e frequentemente exigem altos teores dessa substância para seu desenvolvimento. São geralmente bactérias e comumente mais tolerantes ao sal que organismos não halofílicos.
Xerofílicos são os microrganismos que se desenvolvem mais velozmente sob condições relativamente secas, ou capazes de se desenvolver sob atividades de água abaixo de 0.85. São bolores e leveduras.
Já osmofílicos são os capazes de se desenvolver em ambientes de alta pressão osmótica. O termo é mais comumente aplicado para leveduras tolerantes ao açúcar. No gráfico baixa, mostram taxas de crescimentos relativo, para cinco microrganismos, são comparados em função da aw. Curvas 1, 2 e 3 cobrem o intervalo de respostas mais comumente vistas em bactérias não-halofílicas. Curvas 4 e 5, respectivamente, referem-se a uma extremamente halofílica bactéria e a um bolor xerofílico. 
O conhecimento da mais baixa atividade de água sob a qual um determinado microrganismo pode ainda se desenvolver é aspecto de maior importância na ecologia microbiana de alimentos.
A tabela 4.3 abaixo, apresenta o nível de aproximadamente mínimo de que aw permite o desenvolvimento de uma lista selecionada de microrganismos relevantes em alimentos e tecnologia alimentar.
Também a sobrevivência microbiana, como o próprio crescimento já visto aqui, é afetada pela atividade de água do ambiente. A aw influencia a resistência ao calor e ao frio, dos microrganismos; e, portanto, isto é muito relevante quando se trata de processamento térmico de alimentos. 
As taxas de morte microbiana são reduzidas sob temperatura ambiental e sob refrigeração, quando a aw é abaixada ou a concentração de solutos aumenta. Mas essa proteção pode ser diminuída substancialmente sob condições ácidas.
De toda forma, deve ser lembrando, mais uma vez, que a sobrevivência a temperatura elevadas é geralmente menor sob alta aw .
Grupos de Alimentos com Base em suas aw
a) 0,98 e acima:
Carne frescas e peixe fresco; frutas e vegetais; leite e outros bebidas; vegetais enlatados em salmoura e frutas enlatadas em xarope leve. Sendo alimentos muito úmidos, incluindo aqueles com menos de 3,5% de sal e 26% de açúcar na fase aquosa, permitem o crescimento de bactérias patogênicas e microrganismos deteriorantes, com exceção de halofílicos e xerofílicos extremos.
b) Abaixo de 0,98 até 0,93:
Leite evaporado; massa de tomate; carnes curadas; queijo Gouda; pão; queijo processado; salsichas cozidas; carnes e peixes levemente salgados.
Concentração máxima de sal ou açúcar na fase aquosa deste alimento será próximo de 10 e 50%, respectivamente. Todas as bactérias patogênicas podem se desenvolver, no mínimo, na parte mais elevada deste intervalo de aw.
c) Abaixo de 0,93 até 0,85:
- Carne seca, presunto cru, leite condensado, queijo Cheddar maturado. Este grupo inclui alimentos com mais de 17% de sal ou sacarose saturada na fase aquosa. Muitos bolores que produzem micotoxinas podem se desenvolver nestas condições, mas apenas uma bactéria patogênica conhecida "Staphylococcus aureus"
d) Abaixo de 0,85 até 0,60:
- Alimentos de atividade de água intermediária; frutas desidratadas; farinhas; cereais; geléias; melado; pescado; fortemente salgado; extrato de carne; nozes; alguns queijos maturados.
- Bactérias patogênicas não se desenvolvem nestes intervalos de aw. Mas pode ocorrer deterioração provocada por microrganismos xerofílicos, osmofílicos ou halofílicos.
e) Abaixo de 0,60:
- Chocolate; mel; macarrão; biscoitos; batata chips, leite em pó, vegetais desidratados.
Microrganismos não se multiplicam abaixo de 0,60 aw. Mas podem permanecer viáveis por um tempo prolongado.
Tabela 1: Atividade de água de alguns alimentos e suscetibilidade à deterioração.
	Faixa de Aa
	Microorganismos capazes de se desenvolver
	Alimentos com Aa na faixa indicada
	1,00 – 0,95
	Pseudomonas, Escherichia, Proteus, Shigella, Klebsiella, Bacillus, Clostridium perfringers e algumas leveduras.
	Alimentos muito perecíveis (frutas frescas, vegetais, carnes, peixe), lingüiças, salsichas e pães cozidos, alimentos contendo até 40% de sacarose e 7% de sal.
	0,95 – 0,91  
	Salmonella, V. parahaemolyticus, C. Botulinum, Serratia, Lactobacillus, Pediococcus, alguns fungos, Rhodotorula, Pichia.
	Alguns queijos (cheddar, suíço, provolone), carnes curadas (presunto), concentrado de frutas, alimentos contendo até 55% de sacarose ou 12% de sal.
	0,91 – 0,87
	Muitas leveduras (Candida, Torulopsis, Hansenula), Micrococus.
	Embutidos fermentados (salames), bolos confeitados, queijos desidratados, margarina, alimentos contendo até 65% de sacarose ou 15% de sal.
	0,87 – 0,80
	A maioria dos fungos, Staphylococcus aureus, a maioria das Saccharomyces spp., Debaryomyces.
	Concentrados de frutas, leite condensado, xaropes de chocolate e frutas, farinha, arroz, granulados contendo 15 a 17% de umidade, bolos de frutas, presuntos caseiros, foundies e confeitos açucarados.
	0,80 – 0,75
	A maioria das bactérias halófilas.
	Geléias, marmeladas, marzipã, glacê de frutas e marshmallow.
	0,75 – 0,65
	Fungos xerofílicos (Aspergillus chevalieri, A. candidus, Wallemia sebi), Saccharomyces bisporus.
	Flocos de aveia contendo 10% de umidade, cremes para recheio, geléias, marshmallow, melaço, caldo de cana de açúcar, algumas frutas secas e castanhas.
	0,65 – 0,60
	Leveduras osmofílicas (Saccharomyces rouxii), poucos fungos (Aspergillus echinulatus, Monascus, Monascus bisporus).
	Frutas secas contendo de 15 a 20% de umidade: algumas balas, caramelos e mel.
	0,50
	Sem proliferação microbiana.
	Macarrão e massa similares, contendo 12% de umidade, temperos com 10% de umidade.
	0,40
	Sem proliferação microbiana.
	Ovo em pó com 5% de umidade.
	0,30
	Sem proliferação microbiana.
	Biscoitos e torradas com 3-5% de umidade.
	0,20
	Sem proliferação microbiana.
	Leite em pó (2 – 3% umidade), vegetais desidratados (5% umidade), flocos de milho (5% umidade), sopas desidratadas.
Métodos de determinação de atividade de água
Há uma grande diversidade de métodos para se medir a Aa, que vai desde procedimentos simples (laboratoriais) nos quais o produto alcança o equilíbrio em uma atmosfera de umidade relativa conhecida, até o uso de higrômetros de respostas rápidas. 
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