Vannaktivitet: en viktig faktor for holdbarhet i sjømat

Konservering av sjømat

Tørking er den vanligste metoden for å lage holdbare sjømatprodukter og baserer seg på å senke vannaktiviteten under minimumsgrensene for vekst av patogene bakterier ved å fjerne vann. Den nest vanligste metoden er å senke vannaktiviteten gjennom tilsetning av salt, ofte kalt salting eller lakebehandling.

Fiskesnacks (jerky) og tørket blekksprut er eksempler på tørkede sjømatprodukter som er populære i deler av Asia, mens tørkede og saltede torskefileter, altså klippfisk, er eksempler på saltede produkter som er populære i Portugal og Italia. Noen holdbare fiskeprodukter kombinerer lav pH gjennom fermentering med kontroll av vannaktivitet gjennom salting, slik som den fermenterte fiskesausen pla-ra i Sørøst-Asia.

Røyking er en annen vanlig konserveringsmetode, og selv om den reduserer vannaktiviteten, overvåkes den oftere gjennom bestemmelse av saltinnhold i vannfasen.

Legg merke til at for alle konserveringsmetodene nevnt over er kontroll av vannaktivitet kritisk, mens kontroll av fuktinnhold ikke er nevnt. Dette skyldes at forebygging av mikrobiell vekst avhenger av vannaktivitet og ikke av fuktinnhold. Vannaktivitet beskriver energitilstanden til vann, mens fuktinnhold måler mengden vann.

Tabell 1 gir en oversikt over vannaktivitet og fuktinnhold for vanlige holdbare sjømatprodukter. Produkter med nesten samme fuktinnhold kan ha ulik vannaktivitet, mens to produkter med svært forskjellig vanninnhold kan ha samme vannaktivitet. For å forstå hvorfor, må vi definere begrepene nærmere.

Vannaktivitet og fuktinnhold

Vannaktivitet defineres som energitilstanden til vann i et system og har sitt grunnlag i termodynamikkens lover gjennom Gibbs’ frie energi. Den representerer det relative kjemiske potensialet til vann, bestemt av overflate-, kolligative og kapillære interaksjoner i en matrise.

Når vann samhandler med andre molekyler, overføres en del av energien i vannmolekylets bindinger til disse interaksjonene, noe som reduserer energien i vannet. Jo flere interaksjoner vann inngår i, for eksempel ved tilsetning av polare molekyler som salt, desto lavere blir energien. Denne reduksjonen i energi reduserer også vannets evne til å gå over i dampfase, noe som fører til lavere damptrykk.

I praksis måler en vannaktivitetsanalyse endringer i vannets energi ved å registrere endringer i partialtrykket til vanndamp i et lukket rom som er i likevekt med prøven. Når energien reduseres, vil færre vannmolekyler ha nok energi til å gå over i dampfase, og damptrykket reduseres tilsvarende.

Dette partialtrykket deles deretter på metningstrykket til rent vann ved samme temperatur, og gir en verdi mellom 0 og 1. En vannaktivitet på 0,50 betyr at vannet i produktet har 50 % av energien til rent vann i samme situasjon. Jo lavere vannaktivitet, desto mindre oppfører vannet seg som rent vann.

Merk at definisjonen ikke bruker begrepet «fritt vann», da dette ofte brukes feilaktig og ikke har en vitenskapelig betydning. Mens vannaktivitet er en intensiv egenskap som beskriver energien i vannet, er fuktinnhold en ekstensiv egenskap som beskriver mengden vann i et produkt. De to målingene er relatert, men ikke det samme.

Fuktinnhold bestemmes vanligvis ved tørketap, altså forskjellen i vekt mellom en våt og en tørket prøve. For holdbar sjømat gir fuktinnhold en indikasjon på produktets identitet og tekstur, men sier ikke noe om mikrobiell sikkerhet. Som vist i tabell 1 vil fuktinnholdet som tilsvarer en trygg vannaktivitet variere mellom produkter og bør aldri brukes som indikator på mikrobiell sikkerhet.

Måling av vannaktivitet

For holdbar sjømat måles vannaktivitet ved å la vannet i prøven komme i likevekt med vanndampen i et lukket kammer, og deretter måle den relative luftfuktigheten (ERH) i kammeret ved hjelp av en sensor. Relativ fuktighet kan måles med en resistiv elektrolyttsensor, en kjølt speilsensor eller en kapasitiv hygroskopisk polymersensor. Instrumenter fra Novasina, som Labmaster NEO, bruker en elektrolyttsensor til å bestemme ERH.

Endringer i ERH registreres som endringer i elektrisk motstand i sensoren. Fordelen med denne metoden er høy stabilitet og motstand mot feilmålinger på grunn av kontaminering, noe som ofte er en svakhet ved speil- og kapasitanssensorer. Den resistive elektrolyttsensoren gir svært høy nøyaktighet og presisjon uten behov for vedlikehold og med sjelden kalibrering.

Se denne videoen fra Novasina for en visuell forklaring av vannaktivitet og dens betydning:

Vannaktivitet og mikrobiell vekst

For holdbar sjømat er mikrobiell sikkerhet den største bekymringen. Produktene må prosesseres riktig for å redusere mikrobiell belastning og hindre videre vekst. Toksiner fra botulinumbakterier, spesielt Clostridium botulinum E, er særlig farlige og må forhindres. Heldigvis stopper vekst og toksinproduksjon ved vannaktivitet under 0,97 aW. Også Listeria monocytogenes, som er relevant for kjølelagrede sjømatprodukter, slutter å vokse ved vannaktivitet under 0,92 aW. Derfor anbefales det at også produkter som lagres kjølig har en vannaktivitet under 0,97, og helst lavere der dette er mulig.

Hver mikroorganisme har en ideell vannaktivitet inne i cellen, og evnen til å vokse avhenger av å opprettholde denne. Når mikroorganismer møter et miljø med lavere vannaktivitet, oppstår osmotisk stress, og de mister vann til omgivelsene. Dette reduserer cellens trykk og hemmer metabolismen. For å fortsette å vokse må organismen senke sin egen vannaktivitet ved å konsentrere løste stoffer.
Evnen til dette varierer mellom organismer, og derfor har hver mikroorganisme en nedre grense for vannaktivitet hvor vekst stopper. Vekst avhenger ikke av hvor mye vann som er til stede, men av energien i vannet og tilgjengeligheten for mikroorganismen.

Alle patogene bakterier slutter å vokse under 0,87 aW. Gjær og mugg stopper rundt 0,70 aW, som regnes som en praktisk grense. Under 0,60 aW stopper all mikrobiell vekst. pH påvirker også vekst, og vannaktivitet og pH kan virke sammen og gi beskyttelse ved høyere verdier enn hver faktor alene.

Myndighetskrav og reguleringer

Sjømat reguleres av myndigheter på grunn av risiko for mikrobiell forurensning. I USA ligger dette under FDA. Dokumentet Fish and Fishery Products Hazards and Controls Guidance beskriver viktige farer og gir veiledning for HACCP-planer. Vannaktivitet er identifisert som et kritisk kontrollpunkt, og overvåking anbefales som del av HACCP.

For at et produkt skal regnes som holdbart, må vannaktiviteten være under 0,86 aW eller pH under 4,6. Produkter med vannaktivitet mellom 0,70 og 0,86 er fortsatt holdbare, men kan støtte vekst av mugg og gjær. Dette gjør dem ikke farlige, men uønskede for forbrukeren og markerer slutten på holdbarheten.

For å unngå dette må vannaktiviteten under 0,70 eller kombineres med tiltak som konserveringsmidler eller vakuumpakking.

Den viktigste spesifikasjonen

For holdbar sjømat er det avgjørende å fastsette riktig vannaktivitet. Den må forhindre mikrobiell vekst og sikre kvalitet under lagring. Tørking er den vanligste metoden, men siden produktene selges etter vekt, vil fjerning av vann redusere produktets verdi. Justering av formulering, for eksempel saltinnhold, kan optimalisere vanninnholdet samtidig som ønsket vannaktivitet opprettholdes. Dette kan beregnes ved hjelp av Norrish- og Ross-ligningene. Nøyaktig overvåking av vannaktivitet under produksjon kan redusere energiforbruk og unngå unødvendig vekttap.

Oppsummert vil riktig spesifikasjon, korrekt formulering og jevnlig måling av vannaktivitet sikre et trygt produkt med optimal holdbarhet og maksimal lønnsomhet.

Instrumenter

Se alle målere for vannaktivitet