Активность воды. 
БИОХИМИЯ ДЛЯ ТЕХНОЛОГОВ в 2 ч. Часть 1.

В пищевых продуктах содержание воды оказывает большое влияние на их качество в хранении. Давно замечено, что с уменьшением содержания влаги в продукте срок его хранения удлиняется. Известный с древности способ заготовки фруктов, ягод, рыбы, мяса, сыров впрок — высушивание.

Однако различные продукты с одинаковым содержанием влаги хранятся по-разному. Наиболее точно зависимость качества продукта в хранении характеризуется не общим содержанием влаги, а показателем активности воды я_а,(от англ, wateractivity).

Национальный стандарт¹ дает следующее определение.

Активность воды — отношение парциального давления водяного пара над пищевыми продуктами к парциальному давлению водяного пара над чистой водой при той же самой температуре.

Количественно активность воды вычисляется отношением.

где р — парциальное давление водяного пара над пищевым продуктом; р₀ — парциальное давление водяного пара над чистой водой; РОВ — равновесная относительная влажность атмосферы, контактирующей с пищевым продуктом.

Таким образом, активность воды определяется долей воды в продукте способной к реакции. Из уравнения ясно, что а_а. — безразмерная величина. Она не может быть больше единицы. Для абсолютно безводного продукта а_№ равна 0,0, а для чистой воды, не содержащей солей, — 1,0.

По данным А. Тепела, А. П. Нечаева и соавторов, пищевые продукты по величине a_w можно разделить па три группы, как показано в табл. 2.3: с высокой влажностью (а_№ = 1,(НО, 9), с промежуточной влажностью (a_w = 0, НО, 6) и с низкой влажностью (а_ю = 0,64−0,0).

Таблица 2.3

Относительное содержание и активность воды в продуктах [ 22 ].

¹ ГОСТ Р ИСО 21 807—2012. Микробиология пищевых продуктов и кормов для животных. Определение активности воды. М" 2013. URL: http://www.cntd.ru/assets/files/upload/ 71 113/21807−2012.pdf (дата обращения: 27.05.2014).

Графическая зависимость a_w от содержания влаги в продукте называется изотермой сорбции. Изотермы получают двумя способами: добавлением воды в ранее высушенные образцы (ресорбция) или, наоборот, высушиванием образцов (десорбция). Изотермы сорбции, полученные для всего диапазона влажности продукта, не очень показательны. Наибольшее значение имеет информация в области с низким содержанием влаги, где можно определить границы протекания биохимических процессов (рис. 2.9).

Рис. 2.9. Изотерма сорбции влаги в продукте.

Из рис. 2.9 следует, что с увеличением влажности продукта наблюдается рост a_w. Для наглядности обычно выделяют несколько областей, ограничиваемых a_w. Область I, максимальное значение a_w в которой составляет 0,3, соответствует монослою связанной воды. Область II соответствует диффузному слою, значение a_w в котором находится в пределах 0,3—0,75. Эти кривые полезны при установлении сроков и условий хранения пищевых продуктов, для оценки гигроскопичности продукта, для характеристики процессов выпаривания, а также для описания различных процессов, зависящих от содержания влаги в продукте.

Из-за своей сильной полярности молекулы воды вмешиваются во все протекающие в водной среде реакции, активно взаимодействуют с другими молекулами. От величины а_{г (}, зависят такие технологические процессы, как окисление жиров, гидролиз белков, разрушение витаминов, жизнедеятельность микроорганизмов.

Рядом авторов установлено, что на границе монои диффузного слоя возможна только окислительная порча жира. Все другие процессы протекают при большей a_w и требуют свободных молекул воды, которых нет в монослое связанной влаги. В модельных системах и отдельных пищевых продуктах показано, что ферментативные процессы могут протекать при значениях a_w, соответствующих диффузному слою. К таким процессам относится гидролиз жира, АТФ и гл-6-фосфата.

Выяснено, что для микробиологических процессов необходимо наличие либо свободной, либо менее структурированной воды, чем влага монослоя. То есть преимущественное большинство бактериальных процессов протекает в продуктах с высокой влажностью и а_и}, равной 0,9—1,0. Однако некоторые микроорганизмы могут развиваться в продуктах с промежуточной влажностью и вызывать их порчу. Главным образом, это дрожжи, нижним пределом а_гс для которых является 0,62, плесени — с нижним пределом a_w, равным 0,6, и в меньшей степени бактерии, рост которых ингибируется при a_w, равном 0,75.

Таким образом, снижение a_w до значения 0,6 служит эффективным приемом повышения стойкости продуктов в хранении.