Qual o método físico mais utilizado para determinação do teor de água em alimentos?

Propriedades da água e sua importância nos alimentos

Atividade de água nos alimentos (Foto:Divulgação).

O teor de água é de grande importância na produção de alimentos, pois têm influência direta no controle da taxa de deterioração por microrganismos e reações enzimáticas e químicas que ocorrem durante a armazenagem (FELLOWS, 2006).

A água é uma molécula com estrutura tetraédrica e com baixo peso molecular, considerada um ótimo solvente devido as suas principais características, que inclui o volume reduzido que viabiliza a penetração das estruturas cristalinas  em moléculas grandes como os hidrocoloides, alto momento dipolar e elevado constante dielétrica que facilita a participação desse componente em ligações covalentes, dipolo-dipolo e íons-dipolo (BOBBIO e BOBBIO,2001).

A natureza polar da molécula e a habilidade de formar ligações de hidrogênio determinam as propriedades da água como solvente. A formação de pontes de Hidrogênios acontece entre moléculas de H ou eletronegativas como F, O, N. Tais ligações são facilmente rompidas quando estão sozinhas, porém em uma matriz alimentar, quando estão ligadas a outros componentes como polissacarídeos ou proteínas, a remoção dessa água despende uma grande energia  (BOBBIO e BOBBIO,2001).

Teor de Umidade e atividade de água de alimentos

A umidade pode ser expressa em base úmida ou base seca, a determinação desse fator é de grande importância para definir a estabilidade, qualidade e composição dos alimentos, podendo afetar a estocagem, a embalagem e o processamento do alimento.  O conteúdo de umidade varia de acordo com o alimento. A água pode estar no alimento como água livre, água absorvida ou água de hidratação ou ligada. Ao realizar a análise de umidade, somente a água livre é medida em todos os métodos, por isso é preciso sempre informar qual o método que utilizado, incluindo as condições, tempo e temperatura, para que possamos ter certeza do foi analisado. (FELLOWS, 2006, CECCHI, 2007).

A tabela indica o teor de umidade e atividade de água de alimentos (Fonte: FELLOWS, 2006).

Deterioração de alimentos por microrganismo

A deterioração dos alimentos pode acontecer de forma rápida, devido as reações enzimáticas e químicas que ocorrem durante o armazenamento e todos  os alimentos contém água em menor ou maior proporção, independente do método de industrialização no qual ele foi submetido.  Destarte é importante saber qual o teor de água presente no alimento (umidade), ele é um fator importante no controle da taxa de deterioração. (FELLOWS, 2006; INSTITUTO ADOLFO LUTZ 2008).

Classificação da Umidade/Água nos alimentos:

• Água de Hidratação ou ligada: Fortemente ligada ao substrato e não é fácil de ser eliminada. Não é congelável e não está disponível para os micro-organismos e nem como solvente em reações químicas e enzimáticas. Está envolvida quimicamente com outras substâncias, dificilmente é determinada pelos métodos de umidade.
• Água livre:  Também conhecida como  umidade de superfície, geralmente está  presente na superfície externa do alimento e  entre os espaços e poros do material, funciona como agente dispersante para substâncias coloidais e como solvente em compostos cristalinos. Essa água é facilmente evaporada, é congelável, funciona como solvente e está disponível para o crescimento dos micro-organismos. Ela é fracamente ligada aos substrato e entre si.
• Água absorvida ou capilar: Conhecida como umidade adsorvida, que é a água localizada no interior do alimento, presente nas superfícies de macromoléculas, como amido, pectina, celulosa e proteína, ligadas por forças de Van der Waals e pontes de hidrogênio e que não combina com outros elementos quimicamente. Também funciona como solvente e influência no crescimento dos micro-organismos.

Isoterma de sorção de umidade: É um gráfico que mostra a relação da Aw quando ela é adsorvida ou dessorvida a uma mesma temperatura.

Fonte: Fennema

• Zona I – Temos a água fortemente ligada ao substrato. A camada de Bet ou monocamada.
• Zona II – Temos a água fracamente ligada ao substrato. Pequenas alterações no teor de água implicam em grandes modificações de aw.
• Zona III – Temos a água capilar, retida em macromoléculas. Grandes alterações no teor de água não alteram muito o aw.

Valor de monocamada de BET (Brunauer-Emmett-Teller):  O teor de umidade é chamado assim, quando  todos os pontos estão ocupados por água absorvida, ou seja uma proporção de água  está ligada em pontos específicos (grupo hidroxila de polissacarídeos, grupos carbonila, amino de proteínas e pontes de hidrogênio). EX:  gelatina (11%), amido (11%), lactose amorfa (6%) e leite integral seco em secador de spray (3%). Esse valor representa o teor de umidade no qual o alimento  apresenta estabilidade, ou seja existe maior taxa de oxidação de gorduras, ou pode ocorrer em altos teores o escurecimento devido a reação de  Maillard e atividades enzimáticas e microbiológicas, conforme a imagem retirada do livro FELLOWS (2006):

A água disponível afeta a atividade microbiológica, enzimática e química, determinando a vida de prateleira de um alimento, e isso é representado pela atividade de água (αa) do alimento que também é conhecida como pressão de vapor relativa (PVR). A pressão de vapor exercida pela água nos alimentos dependem alguns fatores intrínsecos( umidade e composição) e extrínsecos do alimento (temperatura e umidade), (FELLOWS, 2006 ; INSTITUTO ADOLFO LUTZ 2008).

Umidade de equilíbrio do alimento:  Quando o alimento está em armazenado em uma determinada temperatura que se apresenta constante, o teor de umidade do alimento será alterado até entrar em equilíbrio com o vapor d’água que está presente no ambiente, dessa forma o alimento não irá ganhar ou perder peso, e isso é conhecido como Teor de  umidade de equilíbrio do alimento.

Umidade relativa de equilíbrio:  É a umidade relativa da atmosfera de armazenagem.

Atividade de água nos alimentos (Fonte: FELLOWS,2006)

Teor de umidade nos alimentos

A umidade é corresponde ao peso perdido do alimento após o seu aquecimento, onde a água é removida. Outras substâncias que volatilizam também são removidas em determinadas condições e o resíduo obtido do aquecimento direto é conhecido como resíduo seco. O teor de umidade pode ser expresso em base úmida ou seca. (FELLOWS, 2006 ; INSTITUTO ADOLFO LUTZ 2008).

A base úmida:

Cálculo para base úmida (Fonte: FELLOWS, 2006).

O método de aquecimento direto da amostra a 105° é o processo mais usual para análise de umidade, porém existem outros métodos como o de Karl Fischer, que é baseado a redução do iodo pelo dióxido de enxofre na presença da água. (INSTITUTO ADOLFO LUTZ 2008).

Operações unitárias que reduzem a disponibilidade de água

De acordo com Fellows as operações unitárias que reduzem a disponibilidade de água em alimentos, incluem aqueles que removem a água fisicamente:

• Desidratação;
• Evaporação;
• Liofilização;
• Concentração por congelamento;

E também aqueles que imobilizam a água no alimento:

• Uso de umectantes;
• Congelamento (Cristais de gelos). (FELLOWS, 2006)

Métodos de conservação – Métodos de conservación

Químicas dos alimentos – Água

Química da Água Vídeo

Bibliografia

BOBBIO P. A.; BOBBIO F. O. Química do Processamento de Alimentos – 2° edição – São Paulo: Varela, 1992.

CECCHI H. M.  Fundamentos teóricos e Práticos em Análise de Alimentos – 2° edição – Unicamp, 2003.

DAMODARAN S, PARKIN K.L., FENNEMA O.R.  Fennema’s Food Chemistry CRC Press, 4Ed, 2008.

FELLOWS P. J. Tecnologia do Processamento de Alimentos: Princípios e prática. Tradução: Florencia Cladera Oliveira et al – 2° edição – Porto Alegre: Artmed,  2006.

INSTITUTO ADOLFO LUTZ – Métodos Físico-Químicos para análises de alimentos. Coordenadores Odair Zenebon, Neus Sadocco Pascuet e Paulo Tiglea – São Paulo:  Instituto Adolfo Lutz, 2008 p. 1020.

Quais os principais métodos para determinação de água em alimentos?

Qual o método físico para determinação de umidade em alimentos?

Qual o método mais utilizado para determinação de umidade de uma amostra?

Quais são os métodos utilizados para determinação da umidade?