Decagon Devices Inc.

Контроль активности воды в специях

Специями считаются вещества, полученные из овощей и их смесей, придающие и улучшающие вкус и запах продуктов. Специи являются сильными антиоксидантами, а также имеют другие полезные качества.

Пряные травы получают только из листьев, в то время как специи могут быть получены из всех частей растения. К распространенным пряным травам относятся базилик, укроп, тархун, тимьян. К специям относятся красный стручковый перец, черный перец, паприка, корица. Специи обычно классифицируют как острые, неострые и ароматические.

Показателями качества специй являются: поддержание безопасности продукта, предотвращение его старения, и др. Стандарты качества устанавливаются Американской Торговой ассоциацией специй (ASTA) и Европейской ассоциацией специй and (ESA). Стандарты ASTA или ISO дают рекомендации по тестированию показателей качества специй. Также производителям специй рекомендуется ввести на предприятии программы по контролю критических точек в продукте (Hazard Analysis and Critical Control Points — HACCP) для обеспечения качества продукта.

Контроль влажности специй

Согласно требованиям ассоциаций ASTA и ESA, в специях необходимо контролировать как влажность, так и активность воды. Но часто в стандартах указывается только влажность продукта, т.к. активность воды должна согласовываться по своему значению между покупателем и поставщиком. В свою очередь, активность воды относится к критической точке и контролируется HACCP, а влажность продукта нет. Активность воды и влажность продукта взаимосвязаны и совместно обеспечивают полный анализ воды, находящейся в продукте. Очень важно понимать различие между этими двумя параметрами и их роль в безопасности применения специй.

Определения «содержания влаги» и «содержание воды» часто используются как взаимозаменяемые определения, и означают количество содержащейся в продукте влаги. Содержание влаги дает важную информацию о выходе продукции, что делает данный параметр важным с финансовой точки зрения. К тому же, влажность продукта связана с текстурой продукта, т.к. увеличивая содержание влаги, увеличивается мобильность воды в продукте и снижается температура стеклования (фазовый переход второго порядка). Содержание влаги не может нам сказать о микробиологической безопасности продукта. Активность воды (ISO 21807) характеризует энергетический статус воды в системе. Она равна относительной влажности воздуха, находящегося в равновесии с образцом в закрытой камере и определяется как отношение давления пара над образцом к давлению пара над чистой водой при такой же температуре.

Активность воды, а не содержание влаги предсказывает безопасность и стабильность продукта, т.к. связана с микробиологическим ростом организмов, химической и биохимической скорости реакций, а также физическими свойствами. Таким образом, измеряя и контролируя активность воды, можно: a) предсказать какие микроорганизмы могут быть потенциально опасными для продукта, b) поддерживать химическую стабильность в специях, и c) оптимизировать физические свойства сухих специй (например, текстуру).

Рост микроорганизмов

Активность воды, а не содержание влаги определяет минимальный уровень воды, необходимый для роста бактерий в продукте. Т.к. плесень, дрожжи и бактерии требуют определенного значения «доступности воды», то понижая активность воды aw при производстве продуктов, даст вам возможность контролировать их рост. Вода, находящаяся в продукте, может быть представлена в большом количестве, но если ее энергетический уровень низок, то микроорганизмы не смогут «воспользоваться» ею для поддержания своего роста.

Согласно HACCP, активность воды может быть объединена с другими важными факторами как температура, pH, окислительно-восстановительный потенциал, и другими для поддержания безопасности продукта. Но часто именно активность воды является наиболее важным фактором. Уровень
активности воды, обеспечивающий рост практически всех патогенных продуктов, равен 0.90aw. Активность воды 0.70aw является лимитом роста для плесени, приводящей к порче продукта. Минимальный уровень активности воды для развития всех микроорганизмов равен 0.60aw. Загрязнение специй плесенью является обычной проблемой в данной промышленности. Зная только содержание влаги в специях, нельзя сказать о развитии плесени в них. Поддерживая активность воды ниже 0.70aw, обеспечит чистоту специй от плесени.

Таблица 1. Минимум активности воды для роста бактерий

aw Микроорганизм
0,97 Pseudomonas aeruginosa
0,95 Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Type A, Escherichia coli, Clostridium perfringens, Lactobacillus viridescens, Salmonella spp.
0,94 Enterobacter aerogenes

Таблица 2. Активность воды специй

Продукт Активность воды* Содержание влажности согласно ASTA
Черный перец 0,409 12%
Луковый порошок 0,351 6%
Красный стручковый перец 0,435 10%
Циннамон 0,587 14%
Чесночная соль 0,413 6%

* Активность воды контролировалась при 25°С

Таблица 1 показывает значения минимума активности воды бактерий, влияющих на здоровье людей. В таблице 2 показаны некоторые часто встречаемые специи и их влажность согласно ASTA и ESA. Сами по себе значения влажности не дают много информации, но при одновременном рассмотрении Таблиц 1 и 2 можно сделать вывод, что данные специи будут микробиологически безопасными.

Химическая и биохимическая реакционная способность

Активность воды влияет не только на микробиологическую загрязненность, но и на химическую и энзимную скорость реакции. Вода может влиять на химическую скорость реакции следующими способами: она может выступать как растворитель, действующее вещество (реагент), или веществом, изменяющим мобильность реагентов, изменяя вязкость системы. При не энзимном брожении и окислении липидов при снижении уровня активности воды, обычно снижается и скорость реакции (см. рисунок зависимости активности воды и влагосодержания). Вкус и запах, улучшающие свойства специй, могут меняться из-за химического разрушения, процесс которого, в свою очередь, можно уменьшить, снижая уровень активности воды, и тем самым, увеличивая срок годности специй.

Физические свойства

Контролируя активность воды в специях, вы поддерживаете оптимальную структуру, текстуру, стабильность продукта, их плотность, а также гидратационные свойства. Информация о значении активности воды специй как функции содержания влаги и температуры, важно знать во время изготовления, обработки продукта, его упаковки и хранении, для предотвращения вредных процессов слипания, спекания, деформации и т.д. в частности это важно для специй, получаемых в виде порошка. Из таблицы 2 видно, что наименьшее содержание влаги находится в порошках лука и чеснока (6% влаги). Также отмечается, что небольшое количество влаги необходимо для обеспечения реологических свойств продукта, но при этом не сообщая, какая влажность продукта обеспечит его сыпучесть. Определенное значение активности воды, при котором специи начинают слипаться, может быть определено и использовано при изготовлении и хранении продукта. Если значение активности воды продукта поддерживается на уровне ниже критического, продукт сможет иметь свои реологические свойства.

Активность воды является критической точкой контроля в вопросе качества и безопасности специй. Активность воды легко контролируется с помощью высокоточных приборов, и ее измерение и контроль должны применяться на всех предприятиях, производящих специи.

Контроль активности воды в специях