Actividad de agua y humectantes, o cómo mantener alimentos con humedad y microbiológicamente seguros durante largos períodos de conservación
La respuesta se encuentra, en la mayoría de los casos, en el uso de humectantes. Pero, ¿Qué es exactamente un humectante? Los humectantes reducen la actividad de agua (aw) de un producto debido a que las moléculas de agua se unen preferentemente a ellos. Cada humectante posee una capacidad única y específica para reducir la aw en función de su estructura química. La cantidad o concentración de los humectantes que se agregan determina la cantidad en la que la aw disminuye. Entre los ejemplos más comunes se incluyen ingredientes de uso habitual como la glicerina, el azúcar y diferentes tipos de sales … Y por supuesto existe una legislación sobre el uso de humectantes y aditivos alimentarios en los países de la Unión Europea.
Existe una gran variedad de humectantes en el mercado y múltiples formas de utilizarlos de manera rentable. Sin embargo, ¿cuál es el adecuado para su producto y cómo debería empezar a aplicarlo? Este post es una pequeña guía paso a paso para fabricantes de alimentos: manejo de la actividad de agua y humectantes.
¿Qué humectante se debe elegir?
Como regla general, cuanto menor sea el peso molecular del humectante, mayor será su capacidad de retención de agua. Por ejemplo, un azúcar simple como la sacarosa es mucho más eficaz que un almidón, cuyas cadenas interconectadas de glucosa limitan los puntos de unión disponibles para el agua. Por este motivo, componentes como las fibras, las gomas y las ceras no acostumbran a actuar como humectantes eficientes.
Al seleccionar un humectante, es fundamental prever los efectos secundarios no deseados. Por ejemplo, en una masa de galletas que contiene proteínas, si se reduce la aw hasta un valor de 0,70 con la ayuda de un azúcar reductor, el alimento entrará en el rango óptimo para que se desencadenen las reacciones de Maillard (pardeamientos no enzimáticos). Aunque la reducción de la aw mantendrá la masa microbiológicamente segura, el producto adquirirá un tono marrón tras unas pocas horas.
Asimismo, los humectantes pueden alterar el perfil sensorial del producto aportando sabores no deseados. La glicerina destaca como un humectante muy ventajoso porque es insípida, salvo si se emplea en altas concentraciones. Además, es completamente miscible en agua y no precipita en forma sólida ante las fluctuaciones de la actividad de agua del producto. Por el contrario, la sal o el azúcar pueden resultar problemáticos ya que, además de aportar sabor, cristalizan y forman sólidos si su concentración alcanza el punto de saturación en el alimento. Para solucionar estos inconvenientes, muchos fabricantes optan por aplicar una combinación de diferentes humectantes.
Como regla general, cuanto menor es el peso molecular del humectante, mayor es su capacidad de unión al agua. Por ejemplo, un azúcar simple como la sacarosa es más eficaz que un almidón, por que sus moléculas de glucosa entrelazadas limitan la unión de las moléculas de agua disponible. Por esta razón, las fibras, gomas, ceras y no suelen ser unos humectantes muy eficaces. Si quieres saber más, sobre la relación entre la actividad de agua y humectantes, echa un vistazo a este enlace de AQUALAB.
Pasos básicos para reducir la actividad de agua
Los departamentos de desarrollo de producto pueden seguir las siguientes etapas para determinar la cantidad y el tipo de humectante (o combinación de ellos) idóneos para alcanzar la actividad de agua objetivo:
- Identificar la aw inicial del producto
- Definir el valor de aw que se desea alcanzar
- Seleccionar los humectantes candidatos para la formulación
- Determinar los factores de reactividad de cada humectante
- Predecir el cambio en la aw mediante cálculos matemáticos (detallados a continuación)
- Utilizar las isotermas de sorción de humedad para optimizar la combinación mediante modelos predictivos
Cómo predecir el cambio en la actividad de agua
Es posible predecir el impacto de un humectante en la actividad de agua de un producto mediante el uso de las ecuaciones de Norrish o de Grover. Estas ecuaciones emplean constantes y coeficientes determinados científicamente para realizar los cálculos estimativos.
El software Moisture Analysis Toolkit incorpora estas ecuaciones. Su herramienta de predicción procesa los datos específicos de la formulación para calcular la cantidad exacta de humectante necesaria. El cuadro nº1 muestra el grado de precisión de esta herramienta predictiva en un ensayo real añadiendo glicerina a un jarabe:
Cuadro nº1. Resultados de la herramienta de predicción Moisture Analysis Toolkit (actividad de agua y humectantes)
Las ecuaciones predictivas de la aw constituyen un recurso excelente en el diseño de formulaciones. Para obtener más información sobre la aplicación de estas ecuaciones, así como el manejo de la actividad de agua y humectantes, puede ponerse en contacto con el equipo de soporte de AQUALAB.
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