Attività dell'acqua (a_w) in gastronomia: scienza e conservazione degli alimenti

L’attività dell’acqua (a_w) è un concetto cruciale nella scienza degli alimenti che si riferisce alla quantità di acqua libera disponibile per partecipare alle reazioni chimiche e alla crescita microbica negli alimenti. Non va confusa con il contenuto totale di acqua, perché l’attività dell’acqua si concentra sulla frazione dell’acqua che può davvero influenzare la stabilità, la conservazione e la qualità degli alimenti.

Cosa misura esattamente l’attività dell’acqua

Dietro quell’idea generale c’è una definizione precisa: l’attività dell’acqua di un alimento è il rapporto tra la sua pressione di vapore dell’acqua e la pressione di vapore dell’acqua pura alla stessa temperatura.

a_w = p / p₀

p è la pressione di vapore dell’acqua dell’alimento e p₀ quella dell’acqua pura. Il risultato è un numero senza unità su una scala da 0 (nessuna acqua disponibile) a 1 (acqua pura). Poiché le due pressioni della formula dipendono dalla temperatura, un valore di a_w è confrontabile con un altro solo se misurato alla stessa temperatura.

«Attività dell’acqua» non è lessico generale ma vocabolario tecnico della scienza e della tecnologia degli alimenti: il Diccionario de la lengua española della RAE non registra né «actividad de agua» né «actividad acuosa».

Acqua libera e acqua legata

Parte dell’acqua di un alimento è legata alla sua struttura molecolare e non è disponibile; l’attività dell’acqua misura unicamente l’altra frazione, quella che resta libera e che possono sfruttare i microorganismi e le reazioni chimiche di deterioramento.

Da qui che il contenuto totale di umidità non predice la stabilità di un prodotto: può avere molta acqua ed essere stabile se è legata, o poca ed essere insicuro se è libera.

Da dove viene il concetto

La nozione di «attività» di una sostanza disciolta in una soluzione non ideale —la base termodinamica su cui si costruisce poi l’attività dell’acqua— proviene dalla chimica fisica delle soluzioni sviluppata da Gilbert N. Lewis e Merle Randall agli inizi del XX secolo.

Il traguardo proprio della scienza degli alimenti ha nome e data: nel 1953 il microbiologo W. J. Scott dimostrò che la crescita microbica negli alimenti è governata dall’attività dell’acqua e non dal contenuto totale di acqua, una scoperta considerata fondativa in microbiologia degli alimenti. Quattro anni dopo stabilì il concetto di attività dell’acqua minima per la crescita microbica, che organizza ancora oggi le tabelle delle soglie. Nell’ambito ispanofono il parametro è consolidato da decenni: il sistema di scienza agraria della FAO (AGRIS) cataloga studi in spagnolo sull’attività dell’acqua in varietà di formaggio spagnolo e in «alimenti di umidità intermedia».

Le soglie microbiologiche

Ogni gruppo di microorganismi smette di crescere sotto un valore noto di a_w. La maggior parte dei batteri non cresce al di sotto di 0,91, anche se alcune alofile —adattate ad alta salinità— resistono fino a 0,75. Muffe e lieviti sopportano più secchezza, e per questo un salume stagionato si ammuffisce prima di diventare pericoloso.

Anche la normativa europea conta in a_w

Una di queste soglie non è solo orientamento tecnico: è criterio legale ed è in vigore da anni. Il Regolamento (CE) n.º 2073/2005 sui criteri microbiologici applicabili ai prodotti alimentari considera, nella nota 8 del capitolo 1 del suo allegato I, che un alimento pronto al consumo non favorisce la crescita di Listeria monocytogenes quando presenta un pH uguale o inferiore a 4,4 o un’attività dell’acqua uguale o inferiore a 0,92, e anche quando combina un pH uguale o inferiore a 5,0 con una a_w uguale o inferiore a 0,94. Quella combinazione spiega perché l’acidificazione e il secco si usano insieme: ogni barriera da sola può restare corta. Gli altri valori della tabella precedente sono riferimento tecnico di microbiologia degli alimenti, non criteri legali.

Nei prodotti stagionati, la ricerca affina quei valori. Uno studio sottoposto a revisione paritaria sul prosciutto di Parma concluse che la riduzione dell’acqua disponibile, per diffusione del sale combinata con la disidratazione, è il fattore limitante principale della crescita di Clostridium botulinum: nessuno dei campioni con una a_w inferiore a 0,97 mostrò crescita, e la soglia di sicurezza alla fine del riposo tradizionale del prosciutto si colloca a 0,96.

Valori per alimento

Il miele è il caso più didattico: contiene acqua, ma i suoi zuccheri la trattengono fino a lasciare la frazione libera tra 0,5 e 0,7. La frutta secca arriva allo stesso punto per via dell’essiccazione.

Importanza dell’attività dell’acqua in gastronomia

In gastronomia, comprendere l’attività dell’acqua è essenziale per garantire sicurezza e qualità alimentare. I livelli di attività dell’acqua influenzano direttamente la proliferazione dei microorganismi e le reazioni enzimatiche che possono portare al degrado degli alimenti. Pertanto, manipolare l’attività dell’acqua permette a chef e tecnologi alimentari di progettare processi di conservazione più efficaci e prolungare la vita utile dei prodotti.

Controllo dell’attività dell’acqua

Il controllo dell’attività dell’acqua si ottiene con diverse tecniche, come la disidratazione, l’aggiunta di soluti (per esempio sale o zucchero) e la regolazione del pH. Questi metodi riducono la quantità di acqua libera, inibendo la crescita dei patogeni e l’attività enzimatica, senza necessariamente alterare il contenuto totale di acqua. Questa strategia è chiave nella creazione di prodotti sicuri e di alta qualità.

• Disidratazione e essiccazione, all’aria, al sole o in forno: si rimuove acqua dall’alimento.
• Liofilizzazione: il prodotto si congela e il ghiaccio si sublima al vuoto; l’acqua se ne va senza passare per lo stato liquido e la struttura non collassa.
• Salatura e stagionatura con zucchero: il sale delle salature e lo zucchero degli sciroppi, marmellate e pasticceria trattengono l’acqua restante e la rendono indisponibile.
• Affumicatura: somma al secco il deposito di composti con un certo effetto antimicrobico.

Restare a metà strada è l’errore frequente: un prodotto essiccato fino a 0,93 non è più fresco, ma neppure stabile, perché lì muffe e lieviti si trovano a loro agio. O si scende sotto la soglia o si aggiunge un’altra barriera —freddo, acidità, confezionamento—.

Applicazioni nella cucina moderna

Il controllo della a_w non serve solo a conservare: lavora anche texture e sapore.

Texture e sapori. Manipolando la a_w si altera la percezione sensoriale di un alimento —da croccante e arioso a morbido e cremoso— senza toccare altri aspetti del prodotto, e poiché abbassarla implica concentrare i soluti, la riduzione intensifica il sapore. In pasticceria e confetteria, dove la texture dipende da un punto esatto di umidità disponibile, quella precisione separa un prodotto stabile da uno che si appiccica.

Conservazione senza conservanti. Inibire la crescita microbica per via fisica allunga la vita utile senza conservanti artificiali e preserva i sapori naturali. La liofilizzazione dà ingredienti che mantengono forma, colore e sapore con una a_w molto bassa e si reidratano al servizio.

Cucina sperimentale. L’avanguardia usa lo stesso parametro in sferificazioni e «falsi caviale» di succhi o brodi, lo stesso terreno in cui lavorano la xantana, l’agar-agar e la gelatina di un aspic.

Sostenibilità. Allungare la vita utile per via fisica riduce gli sprechi e avvicina il prodotto alla sua versione più naturale.

Alle Canarie: jareas, tollos e formaggi di capra

L’attività dell’acqua non è un termine canario: è un parametro universale, senza nome locale né accezione insulare propria. Ciò che è canario è l’uso secolare del principio che descrive.

Le isole hanno una tradizione documentata di conservazione del pesce per essiccazione al sole e salatura. Le jareas sono pesci aperti in due per il ventre, lavati con acqua di mare e messi a essiccare all’aria e al vento; i tollos, strisce di pesce spada o altri squali essiccate al sole. Entrambe le tecniche sono particolarmente radicate a Fuerteventura, Lanzarote e La Graciosa, isole aride dove il pesce era parte essenziale della dieta e non esistevano refrigerazione né congelazione. Sale, sole e vento: le tre strumenti che abbassano la a_w. Qualcosa di simile accade con i due formaggi di latte di capra canari con Denominazione di Origine Protetta, il Queso Majorero (Fuerteventura, capra mayorera) e il Queso Palmero o Queso de La Palma (La Palma, capra palmera, latte crudo): la loro maturazione dipende dal controllo dell’umidità e del sale.

Quella relazione è concettuale, non testuale: nessuna delle fonti consultate descrive le jareas, i tollos o questi formaggi con l’espressione «attività dell’acqua», e nessuna fonte istituzionale o accademica pubblica una cifra di a_w per il Majorero né per il Palmero. Il più vicino è uno studio del 2021 di ricercatori dell’Instituto Canario de Investigaciones Agrarias (ICIA) sul formaggio Palmero lungo 90 giorni di maturazione, con misurazioni a 15, 30, 60 e 90 giorni: registrò un calo dell’umidità dal 36,93 % al 29,20 % insieme a un aumento di durezza, fratturabilità e gommosità, ma misurò umidità, non attività dell’acqua. Sono parametri correlati, non intercambiabili.

Nel lavoro di Diego Schattenhofer

L’uso documentato in questa casa non è tradizionale ma di laboratorio, e lo scrive lo stesso chef. In La ciencia detrás de la maduración de carnes, Diego Schattenhofer spiega che adattare le tecniche di maturazione alla carne di capra canaria esige un «monitoraggio costante dell’attività dell’acqua (Aw) per garantire la sicurezza alimentare», e la cita di nuovo tra i protocolli di sicurezza del processo, come «monitoraggio regolare… per prevenire la crescita microbica».

Quel controllo convive con altri due parametri: i tempi di maturazione della capra canaria sono di 14 a 21 giorni, più brevi che per il bovino, con regolazioni specifiche di temperatura e umidità. Sono tecniche di maturazione pensate per un animale che non si comporta come un bovino. La prospettiva scientifica la offre la Dott.ssa Fresno, dell’ICIA, che collabora con lo chef nello studio sulla carne di capra maturata con la genetica e la nutrizione delle razze caprine canarie: la stessa istituzione che firma lo studio sul Palmero citato sopra.

Conclusione

L’attività dell’acqua è un pilastro nella scienza culinaria, offrendo un approccio scientifico per affrontare sfide in sicurezza alimentare, conservazione e qualità degli alimenti. La sua comprensione e manipolazione adeguata aprono la porta a innovazioni culinarie e al miglioramento delle pratiche di conservazione nell’industria gastronomica.

Termini correlati

• Acidificazione — l’altra grande barriera; la normativa europea combina pH e a_w in un unico criterio.
• Xantana — polisaccaride naturale usato come addensante e stabilizzante.
• Agar-agar — gelificante naturale estratto da alghe rosse.
• Aspic — gelatina salata di brodo di carne o pesce, chiarificata e gelificata con ossa ricche di collagene.
• Albumina — proteina che lega l’acqua e struttura texture in cucina.

Fonti consultate

• Encyclopaedia Britannica, «water activity»
• Real Academia Española, Diccionario de la lengua española, «agua» (senza voce per «actividad de agua» né «actividad acuosa»)
• Wikipedia (en), «Thermodynamic activity»
• Water Activity in Foods: Fundamentals and Applications, introduzione storica (Wiley Online Library)
• Fundación Aquae, «Efecto de la actividad de agua de los alimentos en su conservación»
• Higiene Ambiental, «Actividad del agua y seguridad alimentaria»
• Higiene Ambiental, «Cómo incide la presencia de agua en la vida útil de los alimentos»
• EUR-Lex, Regolamento (CE) n.º 2073/2005 sui criteri microbiologici applicabili ai prodotti alimentari (testo consolidato)
• Merialdi et al. (2016), «Study on Potential Clostridium botulinum Growth and Toxin Production in Parma Ham», PMC
• Wikipedia (es), «Actividad acuosa»
• AGRIS (FAO), registri sull’attività dell’acqua negli alimenti
• Álvarez, S. y Fresno, M. (2021), formaggio Palmero durante la maturazione, Animals (MDPI), DOI 10.3390/ani11010058
• Pellagofio, «Con las jareas, al sol y el viento la mar entera»
• CanariWiki (Gobierno de Canarias), «Tollos»
• Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación, scheda DOP Queso Palmero