Les gens de l'antiquité savaient que le séchage de certains aliments frais pouvait prolonger la période de stockage, et plus tard, il a été découvert que la quantité d'eau dans les aliments n'était pas directement liée à la stabilité et à la sécurité des aliments, mais plutôt à l '« état» de l'eau, ou à La « disponibilité» de l'eau dans les aliments, liée à la stabilité et à la sécurité des aliments, introduisant ainsi le concept d'activité de l'humidité.
L'activité de l'eau est le rapport entre la pression de vapeur de l'eau dans un aliment et la pression de vapeur de l'eau pure à la même température. Exprimé en Aw, il n'indique pas la force de liaison des molécules d'eau dans les aliments, mais simplement une expression de la nature moyenne d'un système.
L'activité de l'humidité est un indicateur important dans le contrôle de la qualité des aliments et est extrêmement utile lorsque l'on considère la relation entre la qualité de conservation d'un aliment et la corruption microbienne.
Il est important de souligner que l'activité de l'humidité est différente de l'humidité relative d'équilibre, qui indique les propriétés intrinsèques de l'aliment en ce qui concerne la structure constitutive de l'aliment, tandis que l'humidité relative d'équilibre est liée à la nature de l'atmosphère lorsque l'aliment est équilibré.
01,
Relation entre l'activité de l'humidité et les micro - organismes
L'activité de l'eau dans les aliments peut affecter la reproduction, le métabolisme (y compris la toxicité), la résistance et la survie des micro - organismes dans les aliments, de sorte que l'activité de l'eau n'est pas seulement liée aux micro - organismes nocifs qui causent la détérioration des aliments, mais a également un impact sur les micro - organismes bénéfiques nécessaires pour fermenter les aliments.
① effets sur la reproduction microbienne
Les valeurs AW affectent non seulement la germination des spores des micro - organismes, mais aussi la croissance et la reproduction des bactéries. La plupart des micro - organismes liés aux aliments se développent mieux avec des valeurs AW plus élevées, et seuls quelques - uns doivent se développer avec des valeurs AW plus faibles.
Par conséquent, si la valeur AW est réduite, les types de micro - organismes qui peuvent se reproduire dans les aliments seront réduits, les différents types de micro - organismes ont des exigences différentes pour la valeur Aw, les bactéries ont les exigences les plus élevées pour l'activité de l'humidité, AW > 0,9 ne peut pas croître et se reproduire; Viennent ensuite les levures, qui exigent AW > 0,87, et encore une fois les moisissures, qui commencent à se multiplier à AW 0,8. En outre, les exigences AW ne sont pas exactement les mêmes pour les micro - organismes homologues.
Tableau 1 activité minimale en eau nécessaire à la croissance microbienne
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Bien que l'on connaisse les valeurs minimales de AW pour la reproduction de différentes espèces microbiennes, la plupart de ces valeurs ont été obtenues dans des conditions de laboratoire, c'est - à - dire dans des conditions où seules les valeurs de AW étaient contrôlées et où les conditions de croissance restantes étaient proches des valeurs optimales. Ces conditions sont difficiles à atteindre pour les aliments, de sorte que les données de la littérature sont une valeur limite pour référence.
Les aliments obtenus par la méthode de déssorption (séchage) par rapport aux aliments obtenus par la méthode d'adsorption (réhydratation), dans laquelle les micro - organismes sont plus tolérants à faible AW que dans ce dernier, il est connu que le processus d'adsorption peut améliorer la stabilité des aliments, mais les aliments ainsi préparés sont plus chers.
En outre, en présence de glycérol, certains microorganismes peuvent se développer, se reproduire et former des spores avec des valeurs AW plus faibles que celles obtenues avec du NaCI ou du saccharose, ce qui est intéressant pour les aliments à humidité modérée.
Si le sel de table et le saccharose sont utilisés comme agents mouillants, les valeurs limites AW sont de 0,95 pour la plupart des bactéries à Gram négatif et de 0,90 pour les bactéries à Gram positif responsables de la détérioration des aliments; Pour Staphylococcus aureus, le seuil est de 0,9 en anaérobie et de 0,86 dans l'air, et tous les microorganismes, y compris les levures hyperosmolaires et les moisissures prématurées, sont inhibés avec une valeur AW inférieure à 0,60.
② effet réduit sur l'activité métabolique microbienne
Les valeurs AW peuvent réduire le taux de croissance des micro - organismes et, à leur tour, le taux de détérioration des aliments, les toxines alimentaires et l'activité métabolique des micro - organismes, mais les valeurs d'activité de l'eau nécessaires pour interrompre différents processus métaboliques sont différentes. Par exemple, les valeurs AW requises pour que les bactéries forment des spores sont plus élevées que celles pour lesquelles elles se développent. En effet, le processus de double naissance des spores peut se produire en dessous du seuil de leur croissance.
La production de toxines est l'activité métabolique microbienne la plus liée à la santé humaine. Il y a formation de toxines dans le cas de la croissance de Clostridium, capable de maintenir les valeurs minimales AW pour sa croissance et la formation de toxines, 0,95 pour la catégorie A, 0,94 pour la catégorie B et 0,97 pour la catégorie E. Ces valeurs ont été mesurées avec du NaCl comme agent humidifiant et sont un peu plus faibles si le glycérol est utilisé comme agent humidifiant.
La croissance de Staphylococcus aureus et la formation d'entérotoxines sont également liées à Aw, augmenter la concentration de NaCl, peut inhiber la croissance des bactéries et la formation d'entérotoxines, l'effet inhibiteur de l'entérotoxine est plus fort. La réduction de la valeur AW a un effet plus important sur l'entérotoxine B que sur l'entérotoxine a.
Il existe au moins 200 espèces de toxine produites par de nombreuses moisissures, de sorte que la relation entre Aw et la croissance des moisissures et la production de toxines est complexe, il est généralement considéré que la valeur de l'activité de l'eau requise pour la croissance des moisissures toxiques est inférieure à la valeur de l'activité de l'eau requise pour la formation de leurs toxines. De plus, les moisissures en croissance peuvent augmenter les valeurs AW de l'environnement de croissance en raison de la production d'eau métabolisée. La présence de toxines est donc hautement probable dans les aliments où il y a présence de bactéries toxiques crues ou de moisissures,
③ effet sur la résistance à la chaleur microbienne
La chaleur est une méthode couramment utilisée et efficace pour inhiber ou tuer les micro - organismes dans les aliments, qui diffèrent par leur résistance à la chaleur et leurs Spores.
Parmi les facteurs qui déterminent la résistance à la chaleur des bactéries, la nature physique du solvant chaud, la composition chimique et la valeur AW sont importants, en général, la résistance à la chaleur des spores bactériennes est renforcée par la diminution de la valeur Aw, la plus forte dans la gamme AW de 0,2 à 0,4. Par exemple, dans les micro - organismes nutritifs, la réduction de la valeur AW du milieu en suspension, la résistance à la chaleur augmente considérablement, cet effet est remarquable lorsqu'il est utilisé comme agent mouillant avec NaCl. Parfois, la résistance à la chaleur des bactéries est faible dans les solutions à haute concentration que dans les solutions diluées, car le soluté lui - même aggrave la destruction thermique des cellules pendant le chauffage.
④ effet sur la viabilité microbienne
Les micro - organismes qui ne peuvent pas croître meurent progressivement. Ainsi, si la valeur AW d'un aliment est inférieure au minimum pour la croissance microbienne, le nombre de microbes diminue lentement. À faible Aw, les bactéries Gram - positives sont plus viables que les bactéries Gram - négatives.
Dans les aliments congelés (AW < 0,10), le nombre de microorganismes augmente avec la diminution de la valeur de Aw, un phénomène rare dans les aliments présentant une certaine humidité. Les substances protectrices telles que les protéines, les sucres non réducteurs ou la glycérine peuvent augmenter le nombre de bactéries pendant le stockage des aliments. Les acides gras non estérifiés ou les conservateurs, entre autres, peuvent accélérer la mort des bactéries. De plus, un pH plus bas, une faible teneur en oxygène et en lumière sombre, une humidité élevée, etc., entraînent une mort massive des microbes dans les aliments secs.
L'étude de la relation entre la survie de Salmonella, Staphylococcus aureus, Cl. Sotulinum, microorganismes toxiques pour l'alimentation et AW a démontré que la germination des spores bactériennes est inférieure à la valeur AW requise pour la reproduction des bactéries nutritives. Par conséquent, le nombre de spores diminue dans les aliments avec des valeurs AW inférieures (qui permettent la germination des spores, mais les bactéries nutritives ne peuvent pas se développer), et ces aliments deviennent même stériles pendant le stockage.
La survie des parasites contenus dans les aliments, qui peuvent être tués pendant la congélation ou le séchage, est également affectée par les faibles valeurs AW. Lors de l'étude de la survie de Trichinella dans la viande pendant le séchage, il a été observé que ces parasites sont inactivés lorsque la valeur AW est de 0949 ~ 0931 dans les saucisses fermentées et que la valeur AW devrait être de 0948 ~ 0904 dans le jambon cru.
De ce qui précède, on peut conclure qu'en choisissant les conditions appropriées (valeur Aw, pH, humidité, conservateur, etc.), on peut réduire ou tuer les microorganismes et ainsi améliorer la stabilité et la sécurité des aliments.
02,
Activité d'humidité des aliments
Dans les aliments à faible teneur en humidité (AW = 0,0 ~ 0,6) et les aliments à teneur moyenne en humidité (AW = 0,6 ~ 0,9), la réduction de la valeur AW peut améliorer la stabilité et la sécurité des aliments, mais dans les aliments à teneur élevée en humidité (AW = 0,9 ~ 1,0), Ce phénomène n'est pas évident. La valeur AW contribue non seulement à la fraîcheur des aliments traditionnels, mais aussi à la fraîcheur des nouveaux aliments modernes.
Réduire la valeur AW dans les aliments, généralement en utilisant des méthodes telles que la déshydratation sèche, la concentration ou l'ajout d'agents mouillants. Lorsque les aliments sont séchés ou concentrés, le soluté s'accumule dans l'eau résiduelle, ce qui réduit la valeur AW. Les agents mouillants utilisés dans les aliments traditionnels sont principalement le NaCl et le Saccharose, qui sont tous deux incorporés dans les aliments dans les mêmes proportions, où le NaCl est trois fois plus capable de réduire la valeur AW que le saccharose.
Les agents mouillants utilisés dans les nouveaux aliments sont principalement la glycérine, le sorbitol, le lactate, le propyléthylène glycol, etc. L'ajout de certains composants à faible teneur en eau dans les aliments, tels que l'amidon, la poudre de lait ou la protéine de soja, etc., peut également réduire la valeur Aw, et dans les produits carnés, l'augmentation de la quantité de graisse ajoutée réduira également la valeur Aw, car la teneur en eau dans Les graisses est faible, seulement 5 à 10%, tandis que la viande contient jusqu'à 70 à 75% d'eau.
Aw a un effet bénéfique sur la durée de conservation, la stabilité et la sécurité des aliments secs ou des aliments contenant des agents mouillants, mais le degré d'impact varie d'un aliment à l'autre.
Les aliments riches en humidité, tels que le lait frais, la viande, le poisson, les légumes, les fruits, etc., peuvent facilement être infectés par des bactéries à Gram négatif et à Gram positif ou des moisissures à croissance rapide, des conditions similaires se produisent également dans les aliments contenant des traces de sel, tels que les saucisses de boeuf, etc., la prévention est un traitement réfrigéré ou chauffé.
Les produits alimentaires dans la gamme AW = 0,95 ~ 0,90, tels que les produits de boulangerie, le fromage fermenté, le beurre salé, les saucisses fermentées, le jambon cru, les cornichons et le jus sec concentré, peuvent prolonger la période de conservation.
Ces aliments peuvent maintenir la fraîcheur en séchant et en ajoutant du chlorure de sodium, du saccharose, etc. après la fermentation des aliments riches en humidité, le pH, la flore compétitive et l'infiltration d'air joueront un rôle plus important dans la stabilité des aliments.
Les aliments moyennement hydratés, tels que le fromage vieilli, les saucisses dures, le jambon cuit, le poisson mariné, les confitures, les bonbons au jus et les fruits secs, sont conservés en ajoutant la bonne quantité de sel ou de sucre et en les séchant. La corruption des aliments moyennement hydratés est principalement causée par des moisissures précoces ou des levures hypertoniques résistantes, tandis que la corruption causée par des bactéries résistantes au sel est rare, de sorte que l'ajout d'acide sorbique, de dioxyde de soufre, etc. à ces aliments inhibe la flore corrompue.
Les aliments à faible teneur en humidité, classés par ordre de valeur Aw, sont principalement: chocolat, bonbons, miel, cacao, gâteaux, lait en poudre, farine et légumes secs, etc., dans lesquels les bactéries sont difficiles à cultiver. Ces produits atteignent une valeur AW très faible après séchage, mais une déshydratation excessive doit être évitée. Les agents mouillants jouent un rôle dans la stabilité des aliments ci - dessus, mais la déshydratation joue un rôle décisif dans la plupart des cas.
03,
L'effet d'obstacle et son application à la préservation des aliments
La stabilité et la sécurité de la plupart des aliments ne dépendent pas entièrement de la faible valeur Aw, il existe d'autres facteurs d'influence, dans la pratique, la valeur Aw et d'autres facteurs doivent être pris en compte.
Dans l'industrie alimentaire, le terme « effet d'obstruction » désigne l'ensemble des facteurs qui influent sur la qualité du stockage des aliments, notamment le chauffage, le refroidissement, l'activité de l'humidité, l'acidité, la désoxygénation, les agents de conservation et la flore compétitive, et le concept de « technologie d'obstruction » est dérivé de l '« effet d'obstruction ».
Pour atteindre l'objectif de l'embaumement des aliments, l'utilisation d'une méthode pour résoudre l'un des problèmes mentionnés ci - dessus, souvent sans obtenir l'effet désiré, la « technique d'obstruction» est l'utilisation combinée de plusieurs méthodes, telles que le traitement thermique, l'ajustement du pH et la désoxygénation, l'ajout d'agents de conservation, le choix de l'activité de l'eau appropriée, etc., dans lequel le degré d'utilisation et la quantité d'utilisation de chacune des méthodes ne répondent pas aux critères limites de l'utilisation individuelle, mais en raison de la synergie des différentes méthodes, l'effet de conservation final est plus idéal.
L'activité microbienne des aliments pendant la fermentation ou le stockage n'est pas statique mais dynamique, de sorte que cette prédiction microbienne est également importante pour la préservation des aliments.
Lorsque l'on considère les obstacles intrinsèques à un aliment, il est important de comprendre les courbes de croissance des bactéries qui corrompent les aliments pendant la période de stockage (par exemple, dans les produits de viande emballés sous vide) ou les bactéries toxiques pour les aliments (par exemple, dans les saucisses), ainsi que les courbes résiduelles des bactéries toxiques pour les aliments dans les aliments à faible teneur en humidité (produits secs ou congelés), les effets des obstacles et la microbiologie prédictive peuvent être utilisés dans la conception des produits et le contrôle de la qualité dans les efforts de recherche et de développement sur les aliments nouveaux, l'analyse des dangers et les points critiques de contrôle des aliments.
L'effet d'obstruction est souvent appliqué au développement d'aliments à teneur moyenne en humidité et d'aliments à teneur élevée en humidité, tels que les produits carnés à teneur moyenne en humidité, en utilisant un chauffage modéré pendant la transformation, en ajoutant du chlorure de sodium ou du saccharose pour réduire la valeur Aw, en séchant correctement et En ne contenant que très peu de micro - organismes dans le produit fini après un traitement complet.
La prévention de la réinfection après la transformation de la viande est un problème clé pour l'embaumement de la viande, la réduction de AW en dessous de 0,69, combinée à l'action des produits de réaction Milad présents dans la viande, peut inhiber la croissance de moisissures pendant le stockage et peut entraîner la mort rapide de Salmonella et staphylocoques.
Les produits de viande à haute teneur en humidité qui ne sont pas entreposés dans un environnement congelé peuvent être classés en F - spp (c. - à - D. produits stabilisés par chauffage), AW - spp et pH - spp de plusieurs types, la valeur AW étant tout aussi importante pour tous ces produits, la valeur AW étant portée à 0,97 ou 0,96 et le pH à < 6,5, les saucisses stérilisées à haute pression F - spp (f > 0,4) peuvent avoir une Force électromotrice Redox plus faible et peuvent devenir stériles pendant l'entreposage, car les spores restantes, bien que germées, ne poussent pas, mais aucun des microorganismes reproducteurs aseptiques meurt.
Aw - SPP doit être chauffé à 78 ℃ pendant le traitement, la valeur AW est inférieure à 0,95, et seulement une petite quantité de spores bactériennes restantes, des micro - organismes toxiques corrompus sont bloqués.
Le pH dans le pH - spp est ajusté à 5,4 ~ 5,6 et est accompagné d'un processus de chauffage modéré (80 ° c) pour empêcher les spores bactériennes endommagées et les bactéries inactives de réinfecter le produit, ces processus sont effectués après l'emballage. Les saucisses fermentées utilisent également des techniques d'obstruction telles que l'incorporation de nitrites, la désoxygénation, la compétition avec la flore, l'ajustement du pH et de la valeur AW pour le chauffage, etc., qui garantissent la stabilité et la sécurité du produit. La technologie des obstacles a été largement utilisée dans la transformation des produits carnés.
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