Die Wasseraktivität und ihr Einfluss auf die Produktqualität

Seite 1
Die Wasseraktivität und ihr Einfluss auf die Produktqualität
Markus Bernasconi, Key Account & Product Manager Novasina AG, [email protected]
Die Wasseraktivität ist ein Mass für die Verfügbarkeit von „freiem“ Wasser in einem Festoder Flüssigstoff - beispielsweise in Lebensmitteln - und darf nicht mit dem Wassergehalt (g
Wasser/g Substrat) verwechselt werden. Die Wasseraktivität oder Gleichgewichts-Feuchte
wird als aw-Wert angegeben und bewegt sich zwischen 0 bei absoluter Trockenheit und 1 bei
kondensierender Feuchte. Nur dieser Anteil an Wasser beteiligt sich aktiv am Austausch mit
der Umgebungsfeuchte und ist in Bezug auf die mikrobiologische Stabilität beziehungsweise
die biologischen Funktionen der Mikroorganismen von grosser Bedeutung. Die Wasseraktivität
nimmt zudem auch wesentlich Einfluss auf das chemische Verhalten von Lebensmitteln.
Daher hat sich die Wasseraktivität zu einem unverzichtbaren Qualitätsparameter entwickelt.
Welchen Einfluss hat die Wasseraktivität auf Lebensmittel?
Die Wasseraktivität gibt Auskunft über die physikalische, mechanische, chemische sowie
mikrobiologische Produktstabilität und entscheidet über das Wachstum unerwünschter
Organismen wie Bakterien oder Pilze, welche „Toxin“ oder andere schädliche Substanzen
produzieren. Aber auch chemische/biochemische Reaktionen, wie die Maillard Reaktion,
laufen bei Anwesenheit von freiem Wasser vermehrt ab. Grundsätzlich werden die folgende
Eigenschaften eines Produktes durch die Wasseraktivität beeinflusst:
• Mikrobiologische Stabilität (Wachstum)
• Chemische Stabilität (siehe Graphik)
• Gehalt von Proteinen und Vitaminen
• Farbe, Geschmack und Nährwert
• Stabilität der Zusammensetzung und Haltbarkeit
• Lagerung und Verpackung
• Löslichkeit und Textur
Die Optimierung und Stabilisierung der Produkteigenschaften erfordert eine teilweise enge
Begrenzung des aw-Wertes. Durch Zugabe von sogenannten Humectans wie z.B. Zucker,
Polyole, Aminosäuren oder auch Proteine kann der aw-Wert des Produktes verändert und in
einen für das Produkt optimalen Bereich gebracht werden.
Die Hauptanforderungen an die Qualität eines haltbaren Produktes sind die gesundheitliche
Sicherheit und ideale sensorische Eigenschaften. Qualität und Haltbarkeit werden durch
Rohmaterial, Rezeptur, Produktionsprozess und Lagerbedingungen beeinflusst.
Novasina AG, Neuheimstrasse 12, 8853 Lachen, Switzerland
Telephone +41-55-642 67 67 Fax +41-55-642 67 70, E-Mail: [email protected], www.novasina.com
Seite 2
Wie wird die Wasseraktivität gemessen?
Zur Bestimmung der Wasseraktivität (aw-Wert) bedarf es spezieller Labormessgeräte, welche
die Luftfeuchte nach Erreichen des Feuchte-Gleichgewichts (Equilibrium) unmittelbar über
einer Probe in einer geschlossenen Messkammer messen. Die Luftfeuchte verhält sich
proportional zum aw-Wert. Eine aussagekräftige Messung ist nur möglich, wenn die Probe
eine konstante Temperatur aufweist und die Messung erst nach dem endgültigen Erreichen
des Equilibriums beendet wird. Bei der Messung der Wasseraktivität muss immer mit einer
gewissen Messzeit gerechnet werden. Diese ist physikalisch bedingt, probenabhängig und
kann nicht künstlich verkürzt werden.
Zur Detektion der Luftfeuchte über der Probe gibt es grundsätzlich 3 verschiedenen
Messmethoden, wobei die elektrolytisch-resistive Messung die Beste in Bezug auf Genauigkeit, Wiederholbarkeit und Wartung ist.
Wo wird Wasseraktivität benötigt?
Wasseraktivitätsmessungen sind hauptsächlich in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie zu
finden, aber auch in Anwendungen, wo man es kaum vermuten würde. Oder wem ist bekannt,
dass Wasseraktivität auch bei Autositzleder gemessen wird und für die Langlebigkeit des
Leders eine entscheidende Rolle spielt? Obwohl Wasseraktivität noch nicht ein
weitverbreiteter Messparameter ist, so finden sich mehr und mehr Anwendungen, wo die
Wasseraktivität gemessen wird. Dazu zählen folgende:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Schokolade und Süsswaren
Pharmazeutische Produkte
Kosmetik
Teigwaren
Fleisch (Frisch- und verarbeitetes) und Fisch
Backwaren
Käse, Milch- und Molkereiprodukte
Lebensmittelverarbeitung und getrocknete Produkte
Tiernahrung
Tabak
und viele mehr
An welchen Punkten des Prozesses die Wasseraktivität gemessen wird, hängt vom denselben
ab, ist aber meist an einem oder mehreren Orten in der Überprüfung der Qualität der
Rohstoffe (Edukte) oder des Fortschrittes eines Prozesses oder als abschliessende
Qualitätskontrolle zu finden
Um stabile und sensorisch attraktive Produkte produzieren zu können, sollten zur
Verhinderung einer Kontamination während der Produktionsprozesse die Hygienevorschriften
gemäss HACCP strikte überwacht werden. Die aw-Wert Messung beschreibt dabei einen Teil
dieser internationalen Vorschriften.
Indirekte Messung des Wassergehalts
Um trotzdem eine Information bezüglich des Wassergehalts einer Probe zu bekommen,
besteht mit Wasseraktivität-Instrumenten von Novasina die Möglichkeit, diesen Mittels der
„Sorptions-Isotherme“ zu bestimmen. Die Sorptions-Isotherme muss manuell aufgenommen
werden und zeigt das Verhältnis zwischen Wassergehalt und Wasseraktivität. Damit gibt es
echte, effiziente und zerstörungsfreie Alternative zur bekannten Wassergehalt Messung!
Novasina AG, Neuheimstrasse 12, 8853 Lachen, Switzerland
Telephone +41-55-642 67 67 Fax +41-55-642 67 70, E-Mail: [email protected], www.novasina.com