L’eau au service de la sécurité et de la qualité des aliments Que peut faire l’activité de l’eau ?

L’eau au service de la sécurité et de la qualité des aliments
Que peut faire l’activité de l’eau ?

Elle peut limiter la croissance microbienne, empêcher le mottage et l’agglomération, prévoir la migration de l’eau, influencer la réactivité chimique et biochimique, créer une synergie avec la technologie des obstacles, déterminer la durée de conservation, et bien plus encore. Il serait plus rapide de poser la question inverse : que ne peut-elle pas faire ?

Associez des crackers avec une teneur en eau de 20 % et une garniture au fromage avec une teneur en eau de 30 %. Vous pensez que c’est la garantie d’obtenir des crackers mous ? Pas si les deux ingrédients ont le même niveau d’activité de l’eau.

Vous voulez éviter le mottage ou l’agglomération dans un lot d’épices ? Faites correspondre l’activité de l’eau dans les différents composants et le problème sera réglé.

La dégradation des vitamines est une fonction de l’activité de l’eau. Il en va de même pour l’oxydation des lipides, le croquant, le degré de masticabilité, le moelleux et de nombreux autres facteurs de qualité. La teneur en eau vous indique la quantité d’eau contenue dans un produit, et rien d’autre. Elle ne permet de prévoir aucun de ces autres problèmes de qualité et de sécurité.

Quelle est l’utilité de l’activité de l’eau ?

L’utilité de l’activité de l’eau en tant que mesure de la qualité et de la sécurité a été suggérée lorsqu’il est devenu évident que la teneur en eau ne pouvait pas rendre compte de manière adéquate des fluctuations de la croissance microbienne. L’activité de l’eau est une mesure de l’état énergétique de l’eau dans un système.

Le concept d’activité de l’eau (aw) est utile au microbiologiste et au technologue alimentaire depuis de nombreuses années. C’est le critère le plus utilisé pour la sécurité et la qualité.

Prévoir la sécurité et la stabilité

L’activité de l’eau permet de prévoir la sécurité et la stabilité en matière de croissance microbienne, de taux de réaction chimique et biochimique et de propriétés physiques. La figure 1 montre la stabilité en matière de limites de croissance microbienne et de taux de réactions de dégradation en fonction de l’activité de l’eau.

Figure 1. Stabilité en matière de limites de croissance microbienne et de taux de réactions de dégradation en fonction de l’activité de l’eau

La mesure et le contrôle de l’activité de l’eau permettent de :

prévoir quels micro-organismes seront des sources potentielles de détérioration et d’infection
maintenir la stabilité chimique des produits
minimiser les réactions de brunissement non enzymatiques et les réactions autocatalytiques spontanées d’oxydation des lipides
prolonger l’activité des enzymes et des vitamines
optimiser les propriétés physiques des produits en ce qui concerne la migration de l’eau, la texture et la durée de conservation
Limiter la croissance microbienne

"Technologie des obstacles"

Si la température, le pH et plusieurs autres facteurs peuvent influer sur le développement des micro-organismes et la rapidité à laquelle ce phénomène se produit, l’activité de l’eau est souvent le facteur le plus important. L’activité de l’eau peut être associée à d’autres facteurs de conservation (à savoir des « obstacles »), tels que la température, le pH, le potentiel d’oxydoréduction et d’autres, afin de mettre en place des conditions permettant d’inhiber le développement des micro-organismes. Le niveau d’activité de l’eau permettant de limiter la croissance d’une grande majorité des bactéries pathogènes est de 0,90 aw (0,70 aw pour les moisissures d’altération). La limite inférieure pour tous les micro-organismes est de 0,60 aw.

a_w	Bactéries Moisissures	Levures	Produits typiques
0,97	Clostridium botulinum E Pseudomonas fluorescens		Viande fraîche, fruits, légumes, fruits en conserve, légumes en conserve
0,95	Escherichia coli Clostridium perfringens Salmonella spp. Vibrio cholerae		Bacon à faible teneur en sel, saucisses cuites, spray nasal, collyre
0,94	Clostridium botulinum A, B Vibrio parahaemolyticus Stachybotrys atra
0,93	Bacillus cereus	Rhizopus nigricans	ertains fromages, charcuterie (jambon) produits de boulangerie, lait évaporé, suspensions liquides buvables, lotions topiques
0,92	Listeria monocytogenes
0,91	Bacillus subtilis
0,90	Staphylococcus aureus (anaérobie)	Trichothecium roseum	Saccharomyces cerevisiae
0,88		Candida
0,87	Staphylococcus aureus (aérobie)
0,85		Aspergillus clavatus	Lait concentré sucré, fromages affinés (cheddar), saucisson (salami), viandes séchées, bacon, la plupart des concentrés de jus de fruits, sirop de chocolat, gâteaux aux fruits, fondants, sirop contre la toux, suspensions analgésiques orales
0,84	Byssochlamys nivea
0,83		Penicillium Penicillium cyclopium	Penicillium patulum
0,80			Saccharomyces bailii
0,79		Penicillium martensii
0,78		Aspergillus flavus	Confiture, marmelade, pâte d’amandes, fruits glacés, mélasse, figues séchées, poisson fortement salé
0,77		Aspergillus niger Aspergillus ochraceous
0,75		Aspergillus restrictus Aspergillus candidus
0,71		Eurotium chevalieri
0,70		Eurotium amstelodamiEurotium amstelodami
0,62		Saccharomyces rouxii	Fruits secs, sirop de maïs, réglisse, guimauve, chewing-gums, aliments séchés pour animaux domestiques
0,61		Fruits secs, sirop de maïs, réglisse, guimauve, chewing-gums, aliments séchés pour animaux domestiques
0,60	Pas de prolifération microbienne
0,50	Pas de prolifération microbienne		Caramels durs, caramels mous, miel, nouilles, pommades topiques
0,40	Pas de prolifération microbienne		Poudre d’œuf entier, cacao, pastille contre la toux à centre liquide
0,30	Pas de prolifération microbienne		Crackers, en-cas à base d’amidon, préparations pour gâteaux, comprimés de vitamines, suppositoires
0,20	Pas de prolifération microbienne		Bonbons cuits, lait en poudre, lait maternisé

Tableau 1. Limites de croissance en fonction de l’activité de l’eau pour de nombreux micro-organismes courants

Quel compteur d’activité de l’eau vous convient le mieux ?

COMPARER TOUS LES MODÈLES

Réactivité chimique/biochimique

Definition: Feuchtegehalt (engl. Moisture Content [MC]) = quantitatives Maß, die Menge an Wasser.
Anwendungsfälle: Nährwertangaben, regulatorische Vorgaben, Vergleiche
Nutzen: Optimierung von Ertrag und Umsatz

Für jeden Lebensmittelhersteller, der seine Produkte nach Gewicht verkauft, ist der Feuchtegehalt eine wichtige Methode zur Überwachung des Ertrags. Um den Ertrag zu maximieren, müssen Sie die genaue Menge an Wasser in einem Produkt kennen. Je präziser und je schneller (d.h. je häufiger) die Messung, desto besser.

Eine auf das Tausendstel genaue Messung des Feuchtegehalts ermöglicht eine genauere Optimierung sowie Spezifikation von Grenzwerten. Letzten Endes summieren sich präzisere und häufigere Messungen zu jährlichen Einsparungen im siebenstelligen Bereich, wie das untenstehende Beispiel eines amerikanischen Tierfutterherstellers zeigt.

Herkömmliche Feuchtigkeits-Messmethoden wie Trockenschränke, Halogen-Feuchtemessgeräte oder NIR-Geräte sind jedoch nicht in der Lage, gleichsam eine hohe Geschwindigkeit als auch eine hohe Messgenauigkeit zu liefern.

Abbildung: Jährliche Einsparungen eines amerikanischen Tierfutterherstellers durch häufigere und präzisere Feuchtigkeitsmessungen.COMPARER TOUS LES MODÈLES
Réactivité chimique/biochimique

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Réactivité chimique/biochimique

L’activité de l’eau influence non seulement l’altération microbienne, mais aussi la réactivité chimique et enzymatique. L’eau peut influer sur la réactivité chimique de différentes manières. Elle peut agir comme un solvant, un réactif ou modifier la mobilité des réactifs en affectant la viscosité du système. L’activité de l’eau influe sur le brunissement non enzymatique, l’oxydation des lipides, la dégradation des vitamines et autres nutriments, les réactions enzymatiques, la dénaturation des protéines, ainsi que la gélatinisation et la rétrogradation de l’amidon. En règle générale, plus le niveau d’activité de l’eau est bas, plus la vitesse des réactions de dégradation chimique diminue.
L’activité de l’eau influence non seulement l’altération microbienne, mais aussi la réactivité chimique et enzymatique. L’eau peut influer sur la réactivité chimique de différentes manières. Elle peut agir comme un solvant, un réactif ou modifier la mobilité des réactifs en affectant la viscosité du système. L’activité de l’eau influe sur le brunissement non enzymatique, l’oxydation des lipides, la dégradation des vitamines et autres nutriments, les réactions enzymatiques, la dénaturation des protéines, ainsi que la gélatinisation et la rétrogradation de l’amidon. En règle générale, plus le niveau d’activité de l’eau est bas, plus la vitesse des réactions de dégradation chimique diminue.
Durée de conservation/conditionnement

L’activité de l’eau est un facteur essentiel pour déterminer la durée de conservation des produits. Il est possible d’établir des niveaux d’activité de l’eau supérieurs et inférieurs critiques en ce qui concerne les qualités microbiennes, la texture, la saveur, l’apparence, l’arôme, les qualités nutritionnelles et les qualités de cuisson des produits alimentaires. Les taux d’échange d’eau à travers l’emballage et le taux de variations dans l’activité de l’eau de l’aliment vers une limite critique détermineront la durée de conservation d’un produit. La connaissance de la température, de l’humidité relative ambiante et des valeurs critiques d’activité de l’eau facilitera la sélection d’un emballage présentant les propriétés barrières adéquates pour optimiser la qualité et la durée de conservation.

Maîtrisez les bases

Ce webinaire de 20 minutes condense l’essentiel de l’activité de l’eau. Vous y obtiendrez la réponse aux questions suivantes :

- Qu’est-ce que l’activité de l’eau ?
- En quoi l’activité de l’eau est-elle différente de la teneur en eau ?
- Pourquoi l’activité de l’eau contrôle-t-elle la croissance microbienne ?
- Comment la compréhension de l’activité de l’eau peut-elle vous aider à contrôler l’humidité dans votre produit ?

Propriétés physiques

En plus de prévoir la vitesse de diverses réactions chimiques et enzymatiques, l’activité de l’eau affecte aussi les propriétés texturales des aliments. Les aliments dont l’activité de l’eau est élevée ont une texture décrite comme humide, juteuse, tendre et moelleuse. Lorsque l’activité de l’eau de ces produits est réduite, on observe des attributs texturaux indésirables, tels que dureté, siccité, rassissement et ténacité. La texture des produits présentant une faible activité de l’eau est normalement décrite comme croustillante et croquante, mais devient molle et humide à des niveaux d’activité de l’eau plus élevés. Les niveaux critiques d’activité de l’eau déterminent le point où les produits deviennent inacceptables d’un point de vue sensoriel.

Mottage, agglomération, affaissement et adhésivité

L’activité de l’eau est un facteur important qui affecte la stabilité des poudres et des produits déshydratés durant leur stockage. Le contrôle de l’activité de l’eau dans un produit en poudre permet d’en maintenir la structure, la texture, la stabilité, la densité et les propriétés de réhydratation. Il est essentiel de connaître l’activité de l’eau des poudres en fonction de la teneur en humidité et de la température au cours de la transformation, de la manipulation, de l’emballage et du stockage afin d’éviter les phénomènes délétères de mottage, d’agglomération, d’affaissement et d’adhésivité. Le mottage dépend de l’activité de l’eau, de la durée et de la température et est lié au phénomène d’affaissement de la poudre sous l’effet de la gravité.

Migration de l’eau

L’activité de l’eau étant une mesure de l’état énergétique de l’eau, les différences d’activité de l’eau entre les composants constituent la force motrice de la migration de l’eau lorsque le système parvient à un équilibre. L’activité de l’eau est donc un paramètre important pour contrôler la migration de l’eau dans les produits multicomposants. Certains aliments contiennent des composants à différents niveaux d’activité de l’eau, comme les en-cas fourrés ou les céréales avec des fruits secs. Par définition, l’activité de l’eau implique que l’humidité migre d’une zone où l’activité de l’eau est élevée vers une zone où l’activité de l’eau est plus faible, mais la vitesse de migration dépend de nombreux facteurs. La migration de l’eau dans les aliments à plusieurs composants peut entraîner des modifications indésirables de la texture. Par exemple, la migration de l’eau des fruits séchés à forte activité de l’eau vers les céréales à faible activité de l’eau entraîne le durcissement et le dessèchement des fruits, tandis que les céréales deviennent molles et humides.

Les différences d’activité de l’eau entre les composants ou entre un composant et l’humidité ambiante constituent une force motrice pour la migration de l’eau. Il est essentiel de savoir si l’eau absorbera ou désorbera un composant particulier pour éviter sa dégradation, surtout si sa substance est sensible à l’humidité. Par exemple, si des quantités égales de composant 1 à 2 % et de composant 2 à 10 % de teneur en eau doivent être mélangées ensemble, y aura-t-il un échange d’eau entre les composants ? La teneur en eau finale du matériau mélangé serait de 6 %, mais y a-t-il eu un échange d’eau entre les composants 1 et 2 ? La réponse dépend de l’activité de l’eau des deux composants. Si les niveaux d’activité de l’eau des deux composants sont identiques, il n’y a pas d’échange d’eau entre eux. En outre, il est possible que deux ingrédients présentant la même teneur en eau ne soient pas compatibles lorsqu’ils sont mélangés. Si deux matériaux ayant des niveaux d’activité de l’eau différents mais la même teneur en eau sont mélangés, l’eau s’ajuste entre les matériaux jusqu’à ce qu’un état d’équilibre soit atteint entre les deux.

Durée de conservation/conditionnement

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Ce webinaire de 20 minutes condense l’essentiel de l’activité de l’eau. Vous y obtiendrez la réponse aux questions suivantes :

Qu’est-ce que l’activité de l’eau ?
En quoi l’activité de l’eau est-elle différente de la teneur en eau ?
Pourquoi l’activité de l’eau contrôle-t-elle la croissance microbienne
Comment la compréhension de l’activité de l’eau peut-elle vous aider à contrôler l’humidité dans votre produit ?

L’eau au service de la sécurité et de la qualité des aliments Que peut faire l’activité de l’eau ?