Svako toliko se na bespućima interneta pojavi slika nekakvog burgera ili čokoladice koji su ostali savršeno očuvani nakon desetljeća i desetljeća provedenih u nečijem ormaru.

To ne moraju biti proizvodi velikih industrija ili fast food lanaca. Nekad se i običnom čovjeku dogodi da mu voće, povrće ili kruh jako dugo vremena ostanu nepromijenjeni. O čemu se tu radi? Tajna savršene hrane je sačuvana u svojstvu koje se zove aktivitet vode i označava se s a_w.

Poznavanje aktiviteta vode može pomoći kod nastojanja da spriječite plijesnjenje kruha i raznog voća i povrća te održavanja začina, riže i sličnih namirnica suhima. Osim toga, može vam pomoći i da bolje razumijete kako i zašto mikroorganizmi rastu. Naučite više o aktivitetu vode i tajnama vječne mladosti u nastavku članka.

Što je aktivitet vode?

Voda je prilično reaktivna molekula što znači da se lako može upustiti u reakcije s drugim molekulama poput soli, ugljikohidrata, proteina i drugih. To znači da nije sva voda u svim tvarima apsolutno slobodna i da putuje uzduž i poprijeko. U većini slučajeva (pogotovo u namirnicama) je vezana.

Vezana i slobodna voda određuju i koliki će biti tlak pare određene namirnice. Što je više vode vezano u njoj, to će tlak pare biti manji. Omjer tlaka pare određene tvari ili namirnice s tlakom pare čiste vode daje aktivitet vode (a_w).

Aktivitet vode se može izraziti i ravnotežnom relativnom vlažnošću zraka jer obje vrijednosti uzimaju u obzir koliko je vode vezano, a koliko slobodno. Za određenu namirnicu se to može odrediti ako je se zatvori u nekakvu posudu. Nakon nekog vremena će tlak pare te namirnice i tlak pare okolnog zraka doći u ravnotežu. Ta vlažnost se izražava kao postotak, a aktivitet vode se onda dobije dijeljenjem sa 100.

Zašto je aktivitet vode važan?

Aktivitet vode nam može reći puno o svojstvima hrane i živog svijeta općenito. Vlaženje ili sušenje hrane joj uvelike može promijeniti svojstva poput:

• mekoće,
• elastičnosti,
• viskoznosti,
• čvrstoće,
• drugo, ovisno o kojoj se namirnici radi.

Primjerice, ako svjež i hrskav kruh prekrijete vlažnom krpom znate da će mu korica postati mekana i savitljiva.

Dolazimo i do druge bitne činjenice vezane za aktivitet vode. Voda može “putovati” odnosno kroz mnoge reakcije migrirati iz medija s višim aktivitetom vode u medij s manjim aktivitetom vode. To se događa zbog uravnoteživanja sustava u kojem se ta dva medija nalaze i postizanja jednakih udjela “aktivne” vode u oba. To je veoma važno u svakodnevnoj primjeni kao što ćemo vidjeti kasnije.

Osim toga, aktivitet vode igra veliku ulogu u rastu raznovrsnih mikroorganizama, od kojih su mnogi poznati kao sudionici u kvarenju hrane. U prehrambenoj industriji je zato skovan i termin minimalni aktivitet vode potreban za mikrobni rast. On se mjeri kako bi se odredilo mogu li mikroorganizmi rasti u određenoj namirnici ili ne.

Aktivitet vode nije jedini preduvjet za povoljan rast mikroorganizama jer u obzir svakako treba uzeti i pH vrijednost, temperaturu i nutritivni sastav, ali je jedan od važnijih. Bez dovoljno dostupne (slobodne) vode, mikroorganizmi ne mogu provoditi za život bitne reakcije i tako rasti te se razmnožavati.

Kako se mikroorganizam kvasac razmnožava možete saznati ovdje.

Rast mikroorganizama s obzirom na a_w

Poznavajući minimalni aktivitet vode koji je potreban nekim lošim (patogenim) mikroorganizmima za rast i aktivitet vode namirnice od interesa, bit će moguće predvidjeti kakvi načini pakiranja, transporta i skladištenja su idealni kako bi se njihov rast spriječio ili kontrolirao.

Kvasci i plijesni mogu početi rasti pri aktivitetima vode koji počinju već od 0.6 naviše, dok bakterijama u prosjeku treba aktivitet vode od minimalno 0.86. To znači da su kvasci i plijesni tolerantiji od bakterija i mogu rasti u hrani s manjim aktivitetom vode poput sirupa, sušenog mesa, marmelada i sušenog voća, dok bakterije ne mogu.

Bakterije će zato spremno rasti (skupa s nekim vrstama plijesni i kvasaca) u:

• svježem i konzerviranom mesu,
• voću i povrću,
• sirevima, mlijeku i pekarskim proizvodima.

Naravno, postoje i bakterije koje rastu u tzv. ekstremnim uvjetima kao što bi bio puno manji aktivitet vode, ali takvih nije mnogo.

U hrani u kojoj je a_w niži od 0.6 nema mikrobnog rasta. To uključuje namirnice poput:

• meda,
• kakaa,
• mlijeka u prahu,
• krekera,
• tvrdih slatkiša,
• mliječne formule.

Još uvijek može doći do kvarenja svojstava hrane zbog vlaženja, sušenja ili raspadanja. Kvarenje neće biti uzrokovano mikrobnim rastom ili će se dogoditi ako se aktivitet vode nekako naknadno povisi.

Detaljniji popis aktiviteta vode različitih namirnica možete pronaći ovdje.

Aktivitet vode u svakodnevici

U prehrambenoj je industriji aktivitet vode jedan od važnijih parametara koji se razmatra prilikom kreiranja novih proizvoda, posebno onih koji imaju više vrsta pomiješanih namirnica. Dobar primjer za to su žitarice koje sadrže neke suhe komponente i recimo grožđice ili sušeno voće.

Aktivitet vode se da primijeniti i u svakodnevnom životu, posebno na očuvanju raznih namirnica koje se brzo kvare. Evo par primjera:

• Riža i sol – mislim da ovaj primjer svi vrlo dobro poznajemo, ali je zanimljivo kako se tu primjenjuje baš a_w koncept. Riža ima puno niži aktivitet vode od soli, a sol “voli” vezati vodu na sebe. Ako dodate rižu u posudicu soli, možete je očuvati od vlaženja i grudanja. To naravno vrijedi i za druge začine.
• Svježe voće i povrće u hladnjaku – hladnjak je jedno veoma vlažno mjesto, ali igrom slučaja u njemu čuvamo dosta svježeg voća i povrća, posebno ljeti. Te se namirnice često znaju ugnjiliti (kao i recimo meki sir) pa ih nije loše zamotati u papirnati kuhinjski ručnik ili suhu krpu koju s vremena na vrijeme možete promijeniti. Noviji hladnjaci imaju i posebne tehnologije smanjenog vlaženja polica i zraka unutar uređaja što također doprinosi manjoj učestalosti razvoja pljesnivosti.
• Kruh i keksići – ako ste pekli kekse ili neke kolačiće za koje želite da ostanu mekši, možete ih spremiti u zatvorenu posudu i na njih položiti krišku svježeg bijelog kruha. Takav kruh ima aktivitet vode oko 0.96 dok keksi imaju oko 0.6, što će ih održati mekšima dok se ne postigne ekvilibrijum. Ili dok ih ne pojedete. :)
• Soljenje – jedan od najstarijih procesa zaustavljanja kvarenja hrane je definitivno soljenje. Kako sam spomenula prije, sol izuzetno efikasno veže vodu na sebe i tako smanjuje aktivitet vode hrani, a time sprječava mikrobni rast i kvarenje. Prije doba elektriciteta i hladnjaka, mnogi su ljudi upravo solili svoje namirnice kako bi ih održali jestivima dulje vrijeme.

Tajna vječno savršene hrane

Koja je onda tajna vječno očuvane hrane? Naravno, upravo aktivitet vode. Sigurno, kad vidimo burger star deset godina iz jednog od popularnih lanaca brze prehrane ne padne nam na pamet kako se tu radi o aktivitetu vode, nego nam se u glavi vrti pitanje: “Ma šta nan to meću u ‘ranu?” Konzervanse, boje, rafinirani šećer, arome?

Pa zapravo što se tiče samog očuvanja hrane od mikrobnog kvarenja od svih tih čuda prolaze eventualno konzervansi. To često nisu neke magije, već obična sol, iz gore već navedenih razloga.

Naravno, trebamo biti svjesni koliko soli unosimo na dnevnoj bazi i koliko dodane soli ima u kojem proizvodu. Isto tako trebamo biti svjesni i ostalih načina očuvanja hrane na dugom putu od polja (proizvodnje) do stola. Tu konzervansi ipak igraju jako malu ulogu.

Parametar kao što je aktivitet vode se može kontrolirati različitim tehnikama:

• formuliranjem sastojaka – to uključuje računanje aktiviteta vode svake od komponenti kao i uključivanja dodataka poput konzervansa,
• procesiranjem hrane – uključuje kontroliranje temperature ambijenta i/ili termalno obrađivanje (tu spada i pasterizacija),
• hlađenje i smrzavanje – svježe namirnice koje imaju blago kiseli ili neutralni pH (a uz to i visok aktivitet vode) se trebaju držati u hladnjaku ili u zamrzivaču,
• sušenje – neka hrana se može sušiti i tako mnogo duže trajati jer se sušenjem naravno smanjuje njen aktivitet vode,
• zakiseljavanje – sigurno ste jeli ili pravili zimnicu poput kiselih krastavaca, kupusa, cikle i ostalog pa znate koliko dugo te namirnice mogu trajati. Mali broj štetnih mikroorganizama može rasti pri niskom (kiselom) pH pa je pH vrijednost uz aktivitet vode jedan od najviše kontroliranih parametara u prehrambenoj industriji.

Zaključak

Što se onda dogodilo onom burgeru s početka priče? Ili čokoladici ili nekoj voćki iz trgovine? Jednostavno su se osušili prije nego što je u njima mogao započeti bilo kakav mikrobni rast koji bi uzrokovao kvarenje.

To se može dogoditi skroz slučajno, kombinacijom različitih faktora u određenom vremenu. Možda je bio vruć, ali suh dan, a vi ste ih držali ste u papirnim vrećicama ili na nekom suhom mjestu. Evo ja trenutno u kuhinji imam jedan potpuno suh, ali inače netaknut limun. Zašto na njemu nije narasla plijesan? Pa stoji u kuhinji gdje je relativno toplo i suho, a uz to je i jako kiseo što nisu idealni uvjeti (ni aktivitet vode ni pH) za rast mikroorganizama.

Taj limun nije plastičan ni GMO ni nešto drugo, jednostavno je bio na pravom mjestu u pravo vrijeme. Bilo ih je svakako i drugih pljesnjivih limuna u drugo doba. :D

Izvori:

1. Galloway, M. (2020) Water activity controls microbial growth. Meter Group.
2. Samuel A. Matz. The Relation of Microbial Spoilage To Water Activity of Foods. The AVI Publishing Co.
3. Clayton, K., Bush, D., Keener, K. Food Preservation Methods. Food Entrepreneurship Series. Purdue University.