Amerikai Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatal

ITG TÁRGY: VÍZI TEVÉKENYSÉG (a w) ÉLELMISZEREKBEN

fda-ban

MEGHATÁROZÁS

Az ételek víztevékenysége (a w): maga az étel gőznyomása, amikor teljesen zavartalan egyensúlyban van a környező levegő közegével, és a desztillált víz gőznyomása azonos körülmények között. A 0,80 víztevékenység azt jelenti, hogy a gőznyomás a tiszta vízé 80% -a. A víz aktivitása a hőmérséklet függvényében növekszik. A termék nedvességtartalma mérhető az egyensúlyi relatív páratartalom (ERH) százalékban kifejezve, vagy a vízaktivitás tizedesértékben kifejezve.

A legtöbb étel víztevékenysége meghaladja a 0,95-t, és ez elegendő nedvességet biztosít a baktériumok, élesztők és penész szaporodásához. A rendelkezésre álló nedvesség mennyisége olyan pontra csökkenthető, amely gátolja a szervezetek növekedését. Ha a késztermékben az élelmiszerek víztevékenysége 0,85-ig vagy annál alacsonyabb szintre van állítva, akkor az nem vonatkozik a 21 CFR 108., 113. és 114. részének előírásaira.

SZORPCIÓS VISELKEDÉS

A baktériumsejt csak a sejtfalon keresztül tudja a tápanyagokat átvinni és a hulladékokat átvinni. Az anyagoknak tehát oldható formában kell lenniük, hogy behatolhassanak a sejtfalba. Az élelmiszerekben lévő teljes víztartalom egy része erősen kötődik meghatározott helyekhez, és nem oldószerként működik. Ezek a helyek magukban foglalják a poliszacharidok hidroxilcsoportjait, a fehérjék karbonil- és amino-csoportjait, és másokat, amelyeken a víz hidrogénkötéssel, ion-dipól kötéssel vagy más erős kölcsönhatással tartható. A kötő hatásra az étel szorpciós viselkedését nevezzük. Az élelmiszerekben lévő víz szorpciós tulajdonságainak tanulmányozására a legsikeresebb módszer a "Szorpciós izotermák" vagy görbék előállítása volt, amelyek az ételben lévő víz parciális nyomását és állandó hőmérsékletű víztartalmát kapcsolják össze. Ugyanezt a gyakorlatot követik az egyensúlyi körülmények között a víztartalom és a víztartalom közötti összefüggések görbéinek tanulmányozása során.

Két állandó módszer alkalmazható az állandó hőmérsékletű szorpciós görbék előállítására. Az első módszer szerint hagyjuk, hogy az ismert nedvességtartalmú élelmiszerek egyensúlyba kerüljenek egy kis felülettel egy szoros zárt térben, és a vízaktivitás parciális nyomását manometrikusan mérjük, vagy a relatív páratartalmat hyromrométerrel mérjük. A vízaktivitás megegyezik az egyensúlyi relatív páratartalom elosztva 100-mal: (a w = ERH/100), ahol az ERH az egyensúlyi relatív páratartalom (%). Erre a célra nagyon sokféle relatív páratartalom-érzékelő áll rendelkezésre, beleértve az elektromos higrométereket, harmatpont cellákat, pszichrométereket és másokat.

Az izotermák előállításának második alapvető módszere az élelmiszer kis mintájának kitétele különböző állandó páratartalmú atmoszféráknak. Az egyensúly elérése után a nedvességtartalmat gravimetriásan vagy más módszerekkel határozzuk meg. Erre a célra számos telített sóoldat áll rendelkezésre. A telített sóoldatok előnye, hogy fenntartják az állandó páratartalmat, amíg a jelenlévő sómennyiség meghaladja a telítettségi szintet. A sóporok és a glicerin vagy kénsav oldatai az általánosan használtak.

Az ételek szorpciós viselkedésének ismerete két okból is hasznos a koncentrációs és dehidrációs folyamatokban:

  1. Maguk a folyamatok megtervezése szempontjából fontos; mert fontos hatással van a víz eltávolításának könnyűségére vagy nehézségére, amely függ az étel feletti víz részleges nyomásától és az ételben lévő víz megkötésének energiájától.
  2. A vízi aktivitás befolyásolja az élelmiszer stabilitását, ezért a szárítás befejeztével megfelelő szintre kell hozni, és a tárolás során az aktivitási értékek elfogadható tartományán belül kell tartani.

A szabad vizet tartalmazó termékek csak akkor szabadítják fel a nedvességet gőz formában a környezet levegőjéhez, ha a levegőben lévő gőznyomás alacsonyabb a termékénél. A só- vagy cukoroldat gőznyomása a tiszta vízhez képest csökken. A környező levegőben lévő gőz mennyiségét általában relatív páratartalomként mérjük. Az egyensúlyi ponton a vizet nem adják le és nem szívják fel. Az élelmiszertermék gőznyomása ekkor azonos lesz a környező levegő nyomásával.

MÉRŐBERENDEZÉSEK

A vízi aktivitás mérésére alkalmas berendezés megegyezhet a relatív páratartalom mérésére használt berendezéssel, feltéve, hogy az alkalmazott érzékelő elemet a mérendő termék mintájával be lehet zárni vagy más módon izolálni. Az alapvető mérési technika egy lezárt edényt vagy edényt alkalmaz, amelynek érzékelője a vizsgálati minta fölé van szerelve.

A kezdeti szűrés céljából az FDA valamennyi körzeti laboratóriuma fel van szerelve az Abbeon a w-Value Analyzer készülékkel (hajhigrométer). A mintákat két példányban lehet tesztelni. A műszerekkel referenciatáblát állítanak fel, amely megbízható páratartalom-generátorok ellenőrzéséből származik. Ismert w értékű sóporok, például nátrium-klorid, kálium-nitrát és kálium-szulfát használhatók. Ezek a sók a vízaktivitás tartományát (25 ° C-on) 0,758 és 0,969 között adják. Ennek a tesztnek az eredményei egy közelítés, amelyet ezt követően méréssel kell megerősíteni, nyomásegyensúly-technikák alkalmazásával, amelyek során a mintát egyensúlyban hagyják referencia-standarddal, például mikrokristályos cellulózzal (MC). A megerősítő tesztekhez alkalmas elektronikus eszközök:

  1. Beckman Hygroline nedvességmérő; Nova Sina/Rotronic nedvesség-páratartalom mérők
  2. Higrodinamikus higrométer
  3. WeatherMeasure relatív páratartalom rendszer

A tartósítószer-adjuvánsként a vízi aktivitás szabályozásának kritikus tényezői a végtermék összetevői és azok hatása a vízmegkötő képességre, amelyet az ERH mér (vízaktivitás, a w).

Az ERH (a w) meghatározásakor több órára van szükség ahhoz, hogy a vízgőz (relatív páratartalom) egyensúlyba kerüljön a zárt tartályban lévő élelmiszer fölötti fejtérben. Ezért a termék formuláját, amely a szükséges w értéket adja, előre meg kell határozni, és a csomagoláskor nagyon pontosan össze kell állítani. Az elemzőnek biztosítania kell, hogy a felülúszó levegő hőmérséklete a minta felett szorosan ellenőrizhető legyen, mivel ezen a területen még enyhe hőmérséklet-különbség is jelentős változást eredményezhet a vízaktivitás értékében. Stoloff (1978) kijelenti, hogy 25 C-on a szilárd vagy folyékony minta és a felülúszó levegő közötti 0,1 C-os különbség hozzávetőlegesen 0,005 különbséget eredményez a vízaktivitás mérésében.

Ha hagyja, hogy a hőmérséklet a minta levegő felülete és a felülúszó levegő között például 1 C-kal (kb. 1,8 F) változzon, akkor a w-leolvasás 0,05-ös eltérést eredményezhet. Figyelembe véve, hogy a C. botulinum növekedésének minimális a w értéke körülbelül 0,93, egy ilyen hőmérséklet-különbség hibás leolvasást eredményezhet a mintánál, amely kevesebb, mint 0,93. Ezért annak szükségessége, hogy megfelelő hőmérséklet-szabályozó mechanizmust biztosítsunk annak a tartálynak (légszekrény vagy vízfürdő), amelyben a vizsgálókamrák (például üvegedények) tartalmazzák a minta visszahelyezését.

ELŐÍRÁSOK

A 0,85-ös víztevékenységi szintet használjuk meghatározási pontként annak meghatározásához, hogy az alacsony savtartalmú konzervekre vagy a savtartalmú élelmiszerekre vonatkoznak-e az előírások. Az alacsony savtartalmú konzerv élelmiszerek tartósíthatók, ha a víz aktivitását 0,85 feletti szinten szabályozzák. A C. botulinum növekedésének minimális a w szintje körülbelül 0,93. Különböző termékjellemzőktől függően ez a minimális szint akár 0,96 is lehet. Az előírások (21 CFR 113.3 (e) (1) (ii)) kimondják, hogy a kereskedelmi sterilitás a víztevékenység szabályozásával és a hő alkalmazásával érhető el. A hőre általában 0,85 feletti w-szinten szükség van a közegészségügyi szempontból jelentős mikroorganizmusok (pl. Sztafilokokkok) vegetatív sejtjeinek és a romlott mikroorganizmusok elpusztításához, amelyek csökkentett w-környezetben növekedhetnek. (Lásd még az előírások következő szakaszait, amelyek a w ellenőrzött termékekkel foglalkoznak:

21 CFR 113.10 - Részvétel egy jóváhagyott iskolában, amely az érintett megőrzési technológiának megfelelő oktatást nyújt.

21 CFR 113.40 (i) - Berendezések és eljárások élelmiszerek hőkezeléséhez, ahol olyan kritikus tényezőket alkalmaznak, mint a vízi aktivitás.

21 CFR 113,81 (f) - További kontrollálandó tényezők a termikus folyamat által nem elpusztított mikrooganizmusok szaporodásának megakadályozására.

21 CFR 113.100 (a) (6) - Nyilvántartási követelmények a w meghatározásokhoz.

Néhány példa a víztevékenység által ellenőrzött, alacsony savtartalmú konzervekre, amelyek aw-értéke 0,85-nél nagyobb lehet: konzerv torta, kenyér, babpép, néhány chutney, sózott zöldség, sózott hal, guava pép, lupini bab, szirup, öntetek, pudingok és néhány keleti különlegesség. A vízi aktivitást általában só vagy cukor felhasználásával szabályozzák. Vannak olyan helyzetek, amikor a gyártás során nem szükséges rutin a w meghatározást végezni. Például, ha a só tartósítószer, akkor a só százalékos meghatározása önmagában elegendő lehet a vízi aktivitás és a kereskedelmi sterilitás ellenőrzésének dokumentálásához. A feldolgozónak vagy a feldolgozó hatóságnak azonban olyan adatokra van szüksége, amelyek következetesen összefüggenek az adott termék sószintjével a w szinttel. A vízi aktivitás formulázással is szabályozható, amennyiben a készítmény elegendő adatokkal kapcsolódik egy adott w szinthez. Mivel az összetevők beszállítóinak változása megváltoztathatja a késztermék a w-ját, helyénvaló lenne a feldolgozó által a w-t periodikusan meghatározni.

EGYES KÖZÖS ÉLELMISZER VÍZI TEVÉKENYSÉGE