פעילות מים
פעילות מים (באנגלית: Water activity) הוא ערך חסר יחידות הנע בין 0 ל-1 המייצג את תכולת המים החופשיים במערכת כימית. מים חופשיים מוגדרים כמים שאינם קשורים למולקולות אחרות הנמצאות בסביבה, וניתן להתייחס לערך זה כאל הלחות היחסית הנמצאת בסביבה. במקרה של מוצרי מזון, אותם מים חופשיים זמינים להתפתחות חיידקים ולהשתתפות בתגובות כימיות ואנזימתיות. פעילות מים היא אחד מן המדדים בהם ניתן להיעזר על מנת לקבוע את אופי קלקול המזון. כמות המים החופשיים במוצר מזון כלשהו תלויה הן בסוג המזון - אם הוא מכיל רכיבים בעלי יכולת לקשור מים בצורה טובה או לא, והן בכמות המים שמוצר המזון מכיל.[1][2]
חשיבות
לפעילות המים חשיבות גדולה בתחום בטיחות המזון ותהליכי ייצור. באמצעות מדידה ובקרה של פעילות המים ניתן לחזות אילו מיקרואורגניזמים עשויים לקלקל את מוצר המזון, למזער תגובות השחמה אנזימטיות ותגובות של חמצון שומנים בלתי רצויות, להעריך את יציבות מוצר המזון ואת משך חיי המדף שלו. בנוסף, באמצעות מדידת פעילות המים, מתאפשר שיפור איכותו של מוצר המזון על ידי הארכת פעילות אנזימטית רצויה, שיפור מרקם המזון, שיפור תנאי השינוע והאחסון המתאימים למוצר והארכת חיי המדף.[3]
נוסחאת חישוב
aw= P/P0[4]
aw – פעילות מים במוצר המזון
P – לחץ אדי מים במוצר המזון
P0– לחץ אדי מים טהורים
יש לשים לב כי P ו- P0 נמדדים באותה הטמפרטורה
הקשר בין קצבי ריאקציה לבין פעילות מים
בגרף המקשר בין קצב ריאקציה יחסי לבין פעילות המים ניתן לראות כי חיידקים דורשים לגידולם פעילות מים גבוהה יותר בהשוואה לשמרים ועובשים. חיידקים יכולים לגדול החל מערך פעילות מים 0.9 ואילו עובשים מתחילים להתפתח החל מערך פעילות מים של 0.7. ערך פעילות המים המתאים לצורך גידול שמרים במוצר המזון קטן במעט מ-0.9.
חמצון ליפידים (Lipids Oxidation) הוא תהליך לא רצוי העשוי לגרום לריחות לוואי, צבעים לא רצויים, פגיעה בחלבונים ובערכים התזונתיים של מוצר המזון. התהליך מתרחש בקצב המהיר ביותר בערכי פעילות מים גבוהים מאוד, כאלו השואפים ל-1, ובערכי פעילות מים נמוכים מאוד השואפים לערך 0. חמצון הליפידים המינימלי מתרחש כאשר ערך פעילות המים הוא סביב 0.35.
פעילות אנזימטית עשויה להיות בעלת השפעה חיובית (לדוגמה בעת יצירת חלב דל לקטוז תוך שימוש באנזימים המפרקים לקטוז לתת היחידות גלוקוז וגלקטוז), השפעה שלילית על מוצר המזון (זירוז קלקול או ריקבון או השחמה אנזימטית). פעילות זו מתגברת עם העלייה בפעילות המים והחל מפעילות מים של 0.7 ישנה עליה משמעותית בקצב הפעילות האנזימטית.
ריאקציית מייארד היא שרשרת תגובות כימיות המתחילות בתגובה בין חומצת אמינו לסוכר מחזר, ובמהלכה מתקבלים טעמים וריחות רצויים ברובם כדוגמת השחמת מוצרי מזון, קליית קפה ועוד. חלק מתוצרי התגובה אינם רצויים ואלו ומקנים טעמי לוואי למוצר המזון. התגובה דורשת ערך מינימלי של 0.2 על מנת להתרחש, סביב 0.6 היא תתרחש בקצב המהיר ביותר, ובערכי פעילות מים נמוכים במעט מ-0.8 היא תואט. גרף מספר 1 – מציג את הקשר בין קצב ריאקציה יחסי לבין פעילות מים.[5]
דוגמאות
| מוצר מזון | טווח ערכי פעילות מים[5] |
|---|---|
| מים מזוקקים | 1 |
| ירקות, בשר טרי, דגים טריים, חלב, פירות משומרים | 0.95-1.00 |
| סוגי גבינות מסוימים (צ'דר, גבינה שווייצרית), בשר מבושל | 0.91-0.95 |
| גבינות יבשות, מרגרינה | 0.87-0.91 |
| קמח, אורז, חלב מרוכז, תרכיזי מיצים | 0.80-0.87 |
| ריבות | 0.70-0.80 |
| אגוזים | 0.65-0.75 |
| דבש, פירות יבשים | 0.60-0.65 |
| פסטות, תבלינים | 0.50 |
| אבקת ביצים | 0.40 |
| עוגיות, קרקרים | 0.30 |
| אבקת חלב | 0.20 |
שיטות מדידה
מדידת נקודת הקיפאון של מוצר המזון
שיטה המתאימה למוצרים בעלי ערכי פעילות מים הגדולים מ-0.8, השיטה מתבססת על כך כי ירידה בטמפרטורת הקיפאון של תמיסה נמצאת ביחס ישר לירידה בלחץ האדים מעל התמיסה, תוך השוואה למים טהורים.[6][7]
שימוש במלח
הנחת רצועת נייר סינון טבולה בתמיסות מלח, מיובשת ומודבקת על מכסה צלוחית אטומה המכילה את מוצר המזון למשך מספר שעות. השיטה מתבססת על העובדה כי מלח לא יתמוסס אלא אם רמת הלחות מסביבו תעלה לנקודה השווה לתכולת הלחות הרוויה של המלח.[6][7]
מדידת נקודת הטל
הנחת מראה בתוך כלי אטום המכיל את דוגמת המזון. בעזרת אמצעי לזיהוי עיבוי על גבי המראה, ערך פעילות המים נקבע על ידי קירור המראה עד להיווצרות טיפות אדי מים על גבי המראה ומדידת הטמפרטורה. הטמפרטורה הנמדדת מכונה טמפרטורת נקודת הטל והיא נמצאת ביחס ישיר לערך פעילות המים. לחלופין, ניתן למדוד את לחץ האדים בכלי במקום מדידת הטמפרטורה. המכשיר המשמש לצורך מדידת פעילות המים במעבדה, תוך התבססות על נקודת הטל הוא – WAM (Water Activity Meter), מכשיר זה הוא מהיר ומדויק.[6][7]
הערות שוליים
- ^ Mohamed Mathlouthi, Water content, water activity, water structure and the stability of foodstuffs, Food Control, Water Determination in Food - a Challenge for the Analysts 12, 2001-10-01, עמ' 409–417 doi: 10.1016/S0956-7135(01)00032-9
- ^ E. Maltini, D. Torreggiani, E. Venir, G. Bertolo, Water activity and the preservation of plant foods, Food Chemistry, 2nd International Workshop on Water in Foods 82, 2003-07-01, עמ' 79–86 doi: 10.1016/S0308-8146(02)00581-2
- ^ A. -L. Pasanen, T. Juutinen, M. J. Jantunen, P. Kalliokoski, Occurrence and moisture requirements of microbial growth in building materials, International Biodeterioration & Biodegradation 30, 1992-01-01, עמ' 273–283 doi: 10.1016/0964-8305(92)90033-K
- ^ Vitaly Kocherbitov, A new formula for accurate calculation of water activity in sorption calorimetric experiments, Thermochimica Acta 1, 2004, עמ' 43–45 doi: 10.1016/j.tca.2003.11.011
- ^ 5.0 5.1 A. J. Jr Fontana, Understanding the importance of water activity in food, Cereal foods world, 2000
- ^ 6.0 6.1 6.2 Patricia T. Vos, Theodore P. Labuza, Technique for measurement of water activity in the high Aw range, Journal of Agricultural and Food Chemistry 22, 1974-03-01, עמ' 326–327 doi: 10.1021/jf60192a016
- ^ 7.0 7.1 7.2 B. A. PRIOR, Measurement of Water Activity in Foods: A Review, Journal of Food Protection 42, 1979-08-01, עמ' 668–674 doi: 10.4315/0362-028X-42.8.668
33340089פעילות מים