Движущиеся молекулы, разлетаясь в стороны, создают поддающееся физическому измерению давление. Давление водяных паров у поверхности продукта принято отождествлять со значением активности воды. Его можно обнаружить с помощью измерительных приборов и выразить в соответствующих единицах. В качестве величин сравнения для обнаруживаемого давления водяных паров над продуктом берут давление пара чистой воды при той же температуре.Если принять давление пара чистой воды за Р0, а давление пара над продуктом – за Р, то:
(Р0–Р) / Р0 = 1– Р / Р0 = 1 – АW;
Исходя из этого, активность воды можно определить по формуле:
АW = P / P0.
В соответствии с законом Рауля о молярных фракциях посредством деления числа молей воды в растворе на общее число молей в растворе (растворенные вещества и вода):
AW = моли воды/(моли воды + моли растворенного вещества);
Отношение Р/Р0 численно соответствует значению AW, однако полностью отождествлять понятия AW и относит. влажности воздуха над пов-тью продукта нельзя. Это объясняется тем, что относит. влажность хар-ет состояние влаги в атмосфере над продуктом и можно рассматривать ее воздействие на продукт с т. зр. влагомассообмена с окруж. средой.
Относит. влажность – понятие сугубо физическое, не хар-ющее св-ва самого продукта, активность воды определяет состояние «свободной» воды в в-ве и представляет собой сложный комплекс свойств общей массы «несвязанной» воды продукта.Являясь физич. величиной, AW имеет биологич. значение, как общий пок-ль доступности воды для м/о. Установлено, AW оказывает влияние на способность м/о: – к росту и размножению, –на активность обмена в-в, –сопротивляемость воздействию различных неблагоприятных факторов внешней среды.
Бактерии, дрожжи и плесневые грибы имеют в своем составе 70-75% воды. Следовательно, для образования новых микробных клеток необходима свободная влага, содержащаяся в продукте.
Т. к. AW хар-ет наличие в продукте «свободной влаги», то, чем выше значение AW, тем лучше будут условия для жизнедеятельности м/о.Если же значение AW будет ниже мин. для каждого вида м/о, чем пороговая величина, то размножение соотв-ющей группы м/о исключается.
Активность воды влияет на метаболизм токсигенной микробиоты, встречающейся в ПП.
AW – показатель доступности воды и для ферментов. Под действием ферментов белки, липиды и углеводы могут расщепляться, при этом образуются хим. соединения, отрицательно влияющие на качество ПП.Большая группа ферментов снижает свою активность при АW менее 0,85, тем самым исключается их биохимическое воздействие.
Липаза, расщепляющая жиры, сохраняет свою активность даже при очень низких значениях активности воды (AW < 0,3). Этим можно объяснить прогорклость долго хранившихся продуктов, содержащих масла и жиры. Пища с AW < 0,6 явл. стабильной при хранении, однако и в ней могут происходить различные хим. и ферментативные реакции, приводящие к порче ПП. Оптимальным интервалом значений AW для стабильного длительного хранения ПП является 0,2-0,3.
Т. о., показатель АW м. б. использован для прогнозирования микробиологической и ферментативной стабильности ПП как в процессе производства, так и при хранении.
Величина активности воды является нормируемым показателем для ряда продуктов в странах Западной Европы и США. В нашей республике работы по определению и нормированию данного показателя в ПП находятся в начальной стадии из-за отсутствия стандартизированных методов контроля и соответствующего измерительного оборудования.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ АКТИВНОСТИ ВОДЫ По принципам, заложенным в основу этих методов, их можно разделить на 2 категории.
методы, основанные на установлении равновесной влажности между продуктом и средой. К ним относятся:
метод равновесия Лэндрока и Проктора;
метод с использованием волосяного гигрометра;
метод с применением солей (приборов фирмы СИНА);
метод определения точки росы.
Метод Лэндрока-Проктора основан на факте, что содержание воды в продукте зависит от относит. влажности окружающей среды. Не требуется применение дорогостоящих приборов, однако он очень требователен к наличию достаточно большого термостатированного пространства, и здесь необходим камерный или хотя бы шкафной термостат.
Ход работы в этом методе состоит в том, что в банку для консервирования объемом около 500 мл наливают 300 мл серной кислоты различной концентрации и, следовательно, известной активности воды.
Над уровнем кислоты в банку помещают образец весом 5 плюс/минус 0,5 г. Делают серию из 8-10 образцов одного и того же продукта и готовят растворы кислоты различной концентрации согласно ожидаемой аW образца.
Банки герметично закрывают и помещают в термостат на 24 часа при 25 °С. Затем в процентах определяют приращение или убыль массы, т.е. по концентрации серной кислоты определяют, произошла ли эмиссия или сорбция воды.
По известным величинам аW серной кислоты и по процентной убыли или приращению веса серии образцов путем графической интерполяции затем устанавливается аW образца, т. е. Величина, когда наступило равновесное состояние между влажностью образца и влажностью серной кислоты.
Вторая категория методов измерения состоит в определении давления водяных паров над измеряемым образцом.
Группа манометрических методов основана на принципе определения разницы давлений водяного пара. Проведение эксперимента заключается в измерении давления в двух одинаковых емкостях, в одной из которых находится, например, чистый лед, а в другой – замороженный образец. С помощью манометра устанавливают равновесной давление водяного пара в равновесном состоянии. Если измерения проводятся при температуре, приближенной к комнатной, то следует пользоваться масляным манометром.
В последнее время для измерения АW применяют методы, которые нельзя отнести ни к одной из вышеперечисленных групп, т. е. специальные методы.К ним относятся:
метод емкостного сопротивления,
ЯМР,
метод микроволнового и инфракрасного излучения