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Die Wasseraktivität entscheidet mit

Die Überwachung der Wasseraktivität gehört zu den wichtigsten ­Massnahmen, um einen einwandfreien Käse produzieren zu können. Nur durch exakte Messungen kann die Aktivität angepasst werden.

von Alimenta Import

Die Wasseraktivität (aW-Wert) bzw. Gleichgewichtsfeuchte bezeichnet den Freiheitsgrad des in einem hygroskopischen Material vorhandenen Wassers. Die Wasseraktivität gibt direkt Auskunft über die physikalische, mechanische, chemische und mikrobiologische Produktstabilität.
Zur Bestimmung des aW-Wertes wird die Luftfeuchte nach Erreichen des Feuchtegleichgewichts unmittelbar über einer Probe (Wasserdampf-Partial-Differenzdruck) gemessen. Diese verhält sich proportional zum aW-Wert. Eine aussagekräftige aW-Wertmessung ist nur möglich, wenn die Probe während der Messung eine konstante Temperatur aufweist.
Das freie Wasser entscheidet in Lebensmitteln über das Wachstum unerwünschter Organismen wie Bakterien oder Pilze, welche Toxin und andere schädliche Substanzen ­produzieren. Aber auch chemische oder ­biochemische Reaktionen, wie die Maillard-­Reaktion, laufen bei Anwesenheit von freiem Wasser häufiger ab und beeinflussen folgende Eigenschaften:
¦ Mikrobiologische Stabilität (Wachstum)
¦ Chemische Stabilität
¦ Gehalt von Proteinen und Vitaminen
¦ Farbe, Geschmack und Nährwert
¦ Stabilität der Zusammensetzung und ­Haltbarkeit
¦ Lagerung und Verpackung
¦ Löslichkeit und Textur
Die Optimierung und Stabilisierung der Produkteigenschaften bedingt demnach häufig eine enge Begrenzung des aW-Wertes nach oben und nach unten.
Die Wasseraktivität in Lebensmitteln lässt sich durch verschiedene Massnahmen beeinflussen. Dazu gehört die Beigabe von Zutaten wie Salz, Zucker, Alkohol (Humectants), die Gewährleistung von günstigen Reifungs- und Lagerkonditionen oder die Verwendung geeigneter Verpackungsmaterialien.

Wasserkontrolle in der Käseherstellung
Das Wasser im Käse spielt für die Teigbe­schaffenheit, für den bakteriellen Stoffwechsel und damit für die sich während der Käse­reifung abspielenden Vorgänge eine wichtige Rolle. Speziell der Einfluss von Wassergehalt und Wasseraktivität auf die Qualität von
Käse ist sehr komplex. Nicht nur wegen der chemischen Zusammensetzung, sondern auch wegen des fortschreitenden Reifeprozesses im Produkt.
Im Käse befinden sich neben hoch­mole­kularen Eiweissstoffen auch niedermolekulare Verbindungen, die teilweise während des Reife­­prozesses entstehen oder, wie im Fall von Kochsalz (Natriumchlorid), während der Fabri­kation zugegeben werden. Die nieder­mole­kularen, löslichen Komponenten haben den gröss­ten Einfluss auf die Wasseraktivität im Käse.
Milchenzyme und Starterkulturen hydro­lysieren allmählich Milchbestandteile und sen­ken die Wasseraktivität. Solche Veränderun­gen sind relativ klein in Frisch- und Weichkäse, jedoch sehr ausgeprägt in Halbhart- und Hartkäse. Die Behandlung mit Salz und der Verlust von Wasser während der ­Lagerung senken ­zusätzlich die Wasseraktivität. Mit Hilfe von Sorptions-Isothermen-Messungen können beide der oben erwähnten Phänomene – die Bindung von Wasser durch Käsebestandteile und die Wasseraktivität – erfasst werden (siehe Grafik).

Wassergehalt und -aktivität

Bei der Käseherstellung wird Milch, eine leicht verderbliche Flüssigkeit, in ein halbfestes Produkt mit mehr oder weniger verlängerter Haltbarkeit transformiert. Dabei ist die Wasseraktivität ein wichtiger biophysiologischer Faktor. Der Käseproduzent hat diverse direkte und indirekte Möglichkeiten, während der Herstellung sowohl den Wassergehalt wie auch die Wasseraktivität einzustellen.
Es gibt zwei Möglichkeiten, die Wasseraktivität zu beeinflussen. Der Käser kann den Wassergehalt, spezifischer die Menge von «freiem» Wasser, und die Menge von gelösten Stoffen weitgehend kontrollieren. Neben diesen zwei Faktoren zum Einstellen des aW-Wertes gibt es weitere Faktoren wie die Synärese, den Säuerungsverlauf und die Struktur des Käsebruchs, die wichtig sind zum Einstellen des Wassergehalts.

Auf der anderen Seite sind die Behandlung von Weichkäse und ungereiftem Käse im Salzbad die bedeutendsten Faktoren zur Senkung des aW-Wertes. In Hartkäse spielt auch der Eiweissabbau eine wichtige Rolle. Es hat sich gezeigt, dass niedermolekulare Abbauprodukte der Kasein-Hydrolyse ungefähr denselben Effekt zur Senkung des aW-Wertes aufweisen wie NaCl.
Für die meisten Käsearten ist das Salz-Feuchte-Verhältnis der wichtigste und am einfachsten zu kontrollierende Parameter, um die Wasseraktivität zu beeinflussen. Bei der Auswahl der Starterkultur sollten der aW-Wert und das Salzverhältnis sorgfältig betrachtet werden, um eine optimale Qualität des Käses zu erhalten.

Um ein stabiles und sensorisch attraktives Produkt herzustellen, sollten während der Produktion eine strikte Überwachung der Hygienevorschriften zur Verhinderung einer Kontamination des Produktes gemäss HACCP durchgeführt werden, wobei die aW-Wert-Messung einen Teil davon beschreibt.
* Der Autor ist Manager Marketing & Verkauf der Novasina AG, www.novasina.com

Literatur: Kay, H. W., Heeschen, W., Schulz, M. E., (1977). Milchwissenschaft, 32/4, Kempten. Simatos, D., Multon, J. L., (1985). Properties of Water in Foods, Martinus Nijhoff Publishers, Dordrecht. Belitz, H.-D. und Grosch, W. (1992). Lehrbuch der Lebensmittelchemie, Springer Verlag, Berlin.