نقش و اهميت واتراكتيويته(Water Activity) در كنترل و ارتقاء كيفيت مواد غذايي

water-activity-cake

واتراكتيويته يكي از ويژگي‌هاي بسيار مهم مواد غذايي بوده كه از نقطه‌نظر حفظ سلامت غذا، زمان نگهداري، طعم، رنگ و ارزش غـذايي آن و بالاخره جنبه‌هاي اقتصادي داراي اهميت فوق‌العاده‌اي بوده و امروزه مورد توجـه زيـاد كارشناسان و تكنولوژيست‌هاي صنايع غذايي، دانـشگاه‌ها، مراكز تحقيـقاتي، سازمان‌هاي كنترل‌كننـده مواد غذايي و مؤسسات استاندارد كشـورهاي جهـان و از جمله ايران مي‌باشـد. لذا ضرورت دارد كه مديران و كارشناسان واحدهاي صنايع غذايي و سازمان‌هاي ذيربط به اين ويـژگي مهم توجه خـاص نمـوده و آنرا جزء ويـژگي اصـلي محصـولات غذايـي قرار داده و آن‌را كنترل و در حد اسـتاندارد قـرار دهند. در غيـر اين صـورت علاوه بر كاهش زياد كيفيت محصول و فساد سريع آن متحمل خسارت زياد شده و سلامت جامعه را دچار مخاطره مي‌نمايند.

به منظور آشنايي بيشـتر كارشـناسان و مـديران صنايع غـذايي و سـازمان‌هـاي مـربوط خلاصـه‌ اي از ويـژگي واتراكـتيويته و اهميت آن شرح داده خواهد شد و در آينده اطلاعات بيشتر در اين زمينه آورده مي‌شود. ابتدا به‌جا اسـت تعريفي از اين ويژگي داشته باشيم:

در مواد غذايي مختلف نظير كيك، شـيريني، لبنـيات، فرآورده‌هـاي گوشتي، مرباجـات، ژله و سس‌ها و غيره مقداري آب موجود داست كه در واقع همان رطوبت محصول مي‌باشد. بخشي از اين آب جذب و چسبيده به مواد مي‌باشد كه اصطلاحاً آن‌را رطوبت درگير (Bound Water)مي‌گويند و بخـش ديگر از آب مـوجـود در محـصول به‌صــورت آزاد (Unbound Water) مي‌باشد. و آب آزاد موجـود در محـصول اسـت كه شاخص واتراكتيويته مي‌باشد و اين بخش از رطوبت اسـت كه نقـش بسـيار مـهمي در كيفيت مواد غذايي به‌خصوص زمان ماندگاري و فساد ناشي از رشد ميكروارگانيسم‌ها دارد. البته اندازه‌گيري ميـزان اين دو نوع رطوبـت به تفكيك مشكل است. با توجه به اينكه آب آزاد موجود درمحصول روي مـيزان واتر اكتيوتيه موثـر است و اين توع رطوبت محصول در درجات مختلف حرارت داراي فشار بخـار مشـخص اسـت، لذا مـي‌توان از روي ميزان فــشار بـخار آب محصولات مختلـف در هر درجه حرارتي شاخص براي كمـيت آب آزاد محصول در نظر گرفت. البته ميزان فشار بخار آب محصول درصد رطوبت آزاد محصول را مشخص نمي‌كند لكن معرف كم و زياد بودن آن مي‌باشد يعني در هر درجه حرارت هرچه ميزان فشار بخار آب محصول بيشتر باشد ميزان آب آزاد نيز بيشتر است با توجه به توضيحات فوق واتراكتيويته چـنين تـعريف شده است:

واتراكتيويته عبارتست از نسبت فشار بخار آب محصول به فشار بخار آب خالص پس از رسيدن به حالت تعادل رطوبتي در همان درجه حرارت.

water-activity-of-foods

حال ببينيم واتراكتيويته چه نقشي در كنترل و ارتقاء‌ كيفيت محصولات مختلف و از جمله مواد غذائي دارد. واتراكتيويته كه با علامت aw نشان داده مي‌شود مهمترين شاخص دوام و استفامت مواد غذائي، داروئي، بهـداشتي و آرايشي و فرآورده‌هاي كشاورزي و دامي در مقابل فساد و كپك‌زدگي مي‌باشد و با كنترل آن علاوه بر افزايش زمان ماندگاري تا چند ماه و بيشتر كيفيت محصول از نقطه‌نظر رنگ، طعم، بافت و غيره به‌ميزان زيادي بالا خواهد رفت. با كاهش واتراكتيويته تا حد استاندارد مطلوب و كنترل آن مي‌توان زمان ماندگاري محصول حتي با رطوبت بالا تا چند ماه و يا بيشتر افزايش داد.

شاخص واتراكتيويته به‌قدري مهم مي‌باشد كه امروزه توليدكنندگان مواد غذائي و غيره، دانشگاه‌ها، مراكز تحقيقاتي و سازمان‌هاي بازرسي و كنترل مواد غذائي بيشترين اهميت را به كنترل و كاهش اين ضريب قائلند خوشبختانه در كشور ما ايران نيز اخيراً توليدكنندگان مواد غذائي دانشگاه‌ها و مؤسسات استاندارد و تحقيقات صنعتي و وزارت بهداشت و آموزش پزشكي به اهميت روز افزون اين شاخص مهم توجه نموده و آزمايشگاه‌هاي خود را مجهز به دستگاه‌هاي دقيق اندازه‌گيري واتراكتيويته نموده‌اند .

امروزه بيشترين عامل فساد ميكروبي، كپك‌زدگي، كاهش كيفيت و كهنگي مواد غذائي مختلف مانند فرآورده‌هاي آردي، لبنيات، فرآورده‌هاي گوشتي، سس‌ها، مرباجات و غيره بالا بودن واتراكتيويته مي‌باشد.

اگر فعاليت آبي از حدي پائين‌تر باشد ميكروارگانيـسم‌ ها قـادر به رشـد و تكثـير نمي‌باشند. بنابراین بهترين و موثرترين راه جلوگيري از فساد ميكروبي و كپك‌زدگي محصولات مذكور، كاهش واتراكتيويـته مي‌باشد و مي‌تـوان با استفاده از روش‌هاي علمي و فني در توليد و به‌كارگيري مواد اوليه و كمكي و افزودني‌هاي مجاز واتراكتيويته محصولات را به پائين‌تر از حد بحراني رساند و بدين‌ترتيب زمان ماندگاري و تاريخ مصرف آن را به چند ماه و يا بيشتر افزايش داد و كيفيت محصول را به‌طور قابل ملاحظه‌اي ارتقاء‌ داده و از بسياري واكنش شيميائي زيان‌آور جلوگيري نمود. با تعيين واتراكتيويته مواد غذائي مي‌توان پيش‌بيني كرد كه كدام يكي از ميكروارگانيسم‌ها عامل بالقوه و منشاء فساد مواد غذائي مي‌باشند همچنين مي‌توان با تعيين واتراكتيويته مواد غذائي و مقايسه آنها  با حد بحراني آنها، زمان ماندگاري و تاريخ مصرف محصولات مختلف را تعيين نمود.

ميزان واتراكتيويته چند قلم از مواد غذائي به‌شرح زير مي‌باشد:

كيك ميوه‌اي 83/0-73/0مرباجات 91/0-8/0
كيك‌ها و شيريني‌ها بسته به نوع  9/0-6/0كنسانتره آب‌ميوه‌جات  84/0-79/0
نان‌هاي اروپائي 95/0شيركندانسه 83/0
بيسكويت 30/0شيرخشك 2/0
مغزي (Filling) شيريني‌ها 71/0-65/0ژله و پودينگ 8/0
بعضي از انواع غلات 75/0-65/0پينر چدار 85/0
شربت‌ها 75/0-6/0بعضي از انواع سوسيس 87/0-83/0
عسل 75/0ميوه جات خشك 75/0-6/0

همان‌طوركه گفته شد واتراكتيويته علاوه بر اثري كه روي رشد ميكروارگانيسم‌ها دارد، نقش بسيار مهمي روي فعاليت آنزيم‌ها ويتامين‌هاي مواد غذائي، رنگ، بو و طعم و واكنش‌هاي شيميايي اين مواد نيز دارد. كنترل واتراكتيويته روش بسيار موثري براي جلوگيري و ثابت نگهداشتن واكنش‌هاي شيميايي مواد غذائي مي‌باشد. براي مثال مواد غذائي كه داراي مواد پروتئين و قندهاي احياكننده مي‌باشند مستعد واكنش قهوه‌اي شدن غير آنزيمي به‌نام واكنش ميلارد (Maillard) مي‌باشد با افزايش واتراكتيويته اين واكنش‌ها افزايش پيدا كرده و در واتراكتيويته بين 7/0-6/0 به ماكزيمم مي‌رسد.

البته در بعضي حالات افزايش بيش از حد واتراكتيويته واكنش ميلارد را متوقف مي‌نمايد، بنابراين براي بعضي از مواد غذائي كنترل واتراكتيويته روش خوبي براي كنترل قهوه‌اي شدن ناشي از واكنش ميلارد مي‌باشد.

شكستن اتوكاتاليتيك (Auto catalytic) خودبه‌خود تري‌گليسريدها، چربي‌ها و روغن‌ها و تبديل آن‌ها به اسيدهاي چرب آزاد قوياً تحت تاثير واتراكتيويته مي‌باشد و در واتراكتيويته بالا اسيد چرب آزاد ناشي از واكنش‌هاي فوق‌الذكر افزايش پيدا كرده و موجب تشكيل بو و طعم بسيار نامطلوب محصول مي‌گردد.

water-activity-labswift-open

جهت اندازه‌گيري واتراكتيويته دستگاه‌هاي پيشرفته وسيله چند كمپاني مشهور ساخته شده است كه قادر هستند ميزان واتراكتيويته در درجات مختلف و با دقت زياد اندازه‌گيري نمايند. مانند كمپاني نوازينا Novasina سوئيس يكي از بزرگ‌ترين و مشهورترين كمپاني‌هاي سازنده انواع دستگاه‌هاي اندازه‌گيري واتراكتيويته مي‌باشد. دستگاه‌هاي اندازه‌گيري واتراكتيويته مخصوص ساخت اين كمپاني قادر است ميزان واتراكتيويته از 03/0 تا 1 و با دقت بعلاوه و منهاي 003/0 در درجات بين صفر تا پنجاه درجه سانتي‌گراد و دقت 2/0 درجه سانتي‌گراد اندازه‌گيري نمايد.