A água é indiscutivelmente o componente mais crítico que rege a estabilidade alimentar. Embora o teor total de humidade indique a quantidade de água presente, é a disponibilidade dessa água – expressa como actividade de água (aw) – que determina as taxas de reacção microbiana, química e enzimática nos sistemas alimentares.

Atividade aquática versus conteúdo de umidade

A atividade de água é definida como a razão entre a pressão de vapor da água em um alimento e a pressão de vapor da água pura na mesma temperatura (aw = p/p0). Ao contrário do teor de humidade, que é uma medida quantitativa, a actividade da água reflecte o estado energético da água e a sua disponibilidade para reacções biológicas e químicas. Dois alimentos com teor de umidade idêntico podem ter valores de aw muito diferentes, dependendo da força com que a água está ligada à matriz alimentar.

Isotermas de Sorção

As isotermas de sorção de umidade representam graficamente a relação entre a atividade da água e o teor de umidade de equilíbrio a uma temperatura constante. As isotermas de adsorção são obtidas pela adição de água a uma amostra seca, enquanto as isotermas de dessorção são obtidas pela secagem de uma amostra hidratada. O ciclo de histerese – a lacuna entre as curvas de adsorção e dessorção – fornece informações sobre a estrutura e a história dos poros do alimento. Os modelos Brunauer-Emmett-Teller (BET) e Guggenheim-Anderson-de Boer (GAB) são amplamente utilizados para ajustar dados de sorção e estimar o teor de água da monocamada.

Água Monocamada e Estabilidade

O valor da monocamada (teor de água da monocamada) representa a quantidade de água firmemente ligada aos locais polares da matriz alimentar. Abaixo da monocamada, a água está essencialmente indisponível e a maioria das reações degradativas prosseguem muito lentamente. A estabilidade máxima do alimento é normalmente alcançada em valores de aw correspondentes ao teor de umidade da monocamada, geralmente entre 0,20 e 0,40 aw dependendo do alimento.

Limites de crescimento microbiano

Os microrganismos têm limites de aw característicos, abaixo dos quais não podem proliferar. A maioria das bactérias requer um aw acima de 0,91, a maioria das leveduras requer um aw acima de 0,87 e a maioria dos fungos requer um aw acima de 0,80. Bactérias halofílicas e fungos xerofílicos podem crescer em valores de aw tão baixos quanto 0,75 e 0,61, respectivamente. O controlo da actividade da água é, portanto, uma estratégia primária para a preservação dos alimentos.

Taxas de reação química

A atividade da água também modula as taxas de reações químicas. As taxas de oxidação lipídica são mais baixas na monocamada aw (0,2–0,4) e aumentam tanto em valores mais baixos quanto em valores mais altos. O escurecimento não enzimático (reação de Maillard) acelera com o aumento de aw até aproximadamente 0,7 e depois diminui devido à diluição dos reagentes. A atividade enzimática requer aw suficiente para permitir a difusão do substrato e a flexibilidade conformacional da enzima.

Temperatura de transição vítrea

A temperatura de transição vítrea (Tg) é a temperatura na qual um material alimentar amorfo transita de um estado vítreo quebradiço para um estado móvel emborrachado. Esta transição é fortemente dependente do teor de água, uma vez que a água atua como plastificante. Alimentos armazenados acima de sua Tg são mais suscetíveis à cristalização, pegajosidade e colapso.

Métodos de medição

A atividade da água é medida usando higrômetros eletrônicos que determinam a umidade relativa de equilíbrio do espaço superior acima de uma amostra. Os sensores de ponto de orvalho com espelho resfriado oferecem medições rápidas e precisas, enquanto os sensores capacitivos são adequados para controle de qualidade de rotina. Todas as medições devem ser realizadas a uma temperatura controlada, normalmente 25 °C, pois a aw depende da temperatura. A atividade de água é diferente da determinação do teor de umidade — dois alimentos com o mesmo teor de umidade podem ter valores de aw diferentes. O controle da aw é um obstáculo importante na prevenção da deterioração microbiana e é manipulado por meio de secagem e desidratação.