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Mikrobielles Wachstum

Das mikrobielle Wachstum ist für die Wasseraktivität das, was Bob Marley für den Reggae ist – beides gehört einfach zusammen. Bevor entdeckt wurde, dass das Bakterienwachstum von der Wasseraktivität abhängig ist, wusste man als Lebensmittelproduzent nicht, warum einige Proben verschimmeln und andere nicht. Man hat zwar vermutet, dass Wasser irgendwie einen Anteil daran hat, konnte aber die Frage nicht beantworten, warum hochfeuchtes, gesalzenes Schweinefleisch nicht schimmelt, trockene Nüsse dagegen schon. Deshalb ist die Wasseraktivität heute in der Lebensmittelindustrie eine unverzichtbare Messgröße geworden.

Nahrungsmittel vor dem Verderben schützen.

Im Jahr 1953 stellte W. J. Scott fest, dass die Aktivität der Wasseraktivität der Schlüssel ist, um festzustellen, ob Mikroorganismen wachsen. Da Hefe, Schimmelpilze und Bakterien eine gewisse Menge an verfügbarem Wasser benötigen, um ihr Wachstum in Gang zu setzen, ist die Entwicklung eines Produktes mit einem aw-Wert unter 0,6 eine wirksame Kontrolle. Wasseraktivität wird dabei definiert als das Gleichgewicht der relativen Feuchtigkeit geteilt durch 100. In der folgenden Tabelle sehen sie, ab welcher aw-Grenze einige Verderb-Organismen wachsen.

Mikrobielle Gruppe

Beispieleaw-WertBetroffene Produkte
Normale BakterienSalmonella species, Clostridium botulinum0,91Frisches Fleisch, Milch
Normale HefeTorulopsis species0,88Fruchtsaftkonzentrat
Normale SchimmelpilzeAspergillus flavus0,80Marmeladen, Gelees
Halophile Bakterien*Wallemia sebi0,75Honig
Xerophile SchimmelpilzeAspergillus echinulatas0,65Mehl
Osmophile HefeSaccharomyces bisporus0,60Trockenfrüchte

Eine bessere Kenngrösse für mikrobielles Wachstum.

Die Wasseraktivität prognostiziert das Wachstum von Mikroorganismen deshalb besser, weil Mikroorganismen nur “verfügbares” Wasser für ihr Wachstum verwenden können. Und das unterscheidet sich je nach gelöstem Stoff erheblich. Im Durchschnitt binden Ionen das meiste Wasser, während Polymere das geringste Wasser binden; Zucker und Peptide fallen in eine Zwischenstellung. Bei gleicher molekularer Konzentration senkt Salz die Wasseraktivität stärker als Zucker.

Verringerung der Wasseraktivität.

Wenn eine bestimmte Substanz zu einem Produkt mit einer geringeren Wasseraktivität hinzugegeben wird, ist das Ergebnis extrem unterschiedlich. Idealerweise wird etwas hinzugegeben, dass die Wasseraktivität ohne irgendwelche anderen Effekte, wie erhöhte Ionenstärke und verringerte Oberflächenspannung, verringert. In Wirklichkeit hat die Wahl der Substanz immer eine vielschichtige Wirkung. Zum Beispiel könnte Salz zu einer bestimmten Reaktion führen und Zucker zu einer ganz anderen – ganz einfach, weil Zucker und Salz andersgeartete Einflüsse auf biologische Reaktionen haben. Salz und Zucker bilden damit unterschiedliche Hürden was das mikrobielle Wachstum angeht.