Análisis de Actividad de Agua en alimentación animal con NIR portátil Visum Palm™

La actividad de agua (Aw) es una medida más precisa que el contenido de humedad para predecir la estabilidad microbiológica y la conservación del pienso. La actividad de agua se define como la relación entre la presión de vapor del agua en el alimento y la presión de vapor del agua pura a la misma temperatura. Se expresa en una escala de 0 a 1, donde 1 indica la presencia de agua pura. 

En los piensos para animales, el valor típico de Aw se encuentra típicamente en un rango de 0.2 a 0.7 para productos secos, lo que permite una mayor estabilidad durante el almacenamiento. Cuando la actividad de agua es superior a 0.7, se facilita el crecimiento de microorganismos como mohos y bacterias patógenas.

De este modo, mantener la actividad de agua por debajo de 0.70 es crucial para prevenir la proliferación microbiana y garantizar la seguridad del pienso.

^{Izquierda: Curva de regresión resultante para Aw – muestras de calibración (gris) y muestras de validación (azul)      Derecha: Test de permutaciones Fisher-Pitman para determinar el riesgo de overfitting del modelo de Aw}

El método tradicional más común en la industria para medir el contenido de agua en los piensos para animales es la desecación en horno o estufa. Este procedimiento implica los siguientes pasos:

• Muestra del pienso: Se extrae y pesa una cantidad específica de muestra.
• Secado: La muestra se coloca en un horno a una temperatura constante (generalmente entre 105°C y 110°C) durante un periodo determinado de tiempo (normalmente entre 2 y 4 horas).
• Cálculo del contenido de agua: Al finalizar el secado, se pesa nuevamente la muestra y se calcula la pérdida de peso como la cantidad de agua evaporada.

Este método es ampliamente utilizado debido a su precisión y simplicidad, aunque conlleva mucho tiempo, personal cualificado y es intensivo en esfuerzos de muestreo y preparación de las muestras.

Para el desarrollo del modelo predictivo de determinación actividad de agua se trabajó en estrecha colaboración con un reputado fabricante mexicano de piensos para mascotas. Se utilizaron 345 muestras de calibración en el rango de 0.1 – 1 Aw, de las cuales un 20% fueron separadas automáticamente por el software Model Builder Visum Master™ para la validación interna del método NIRS.

Como el procesamiento de la información (espectros y referencias de laboratorio) se encuentra totalmente automatizado, el propio software ejecuta y aplica la rutina de procesamiento y parametrizaciones más convenientes según la información ingresada. Al finalizar aplica automáticamente un test de permutaciones para comprobar que el modelo resultante es útil para analizar muestras futuras y que no es producto de un sobreajuste, lo que se conoce como riesgo de overfitting, un indicador de confianza del método analítico.

Como resultado, el modelo desarrollado para predecir la actividad de agua en alimento animal arrojó un coeficiente de correlación (R²) de 0.96 y un RMSEP (Error Medio Cuadrático de Predicción) de ± 0.04. Lo anterior valida el empleo del analizador NIR portátil Visum Palm™ como un método en tiempo real (< 3 segundos) para determinar la actividad de agua en piensos y alimentación animal como una alternativa mucho más eficiente al método tradicional.

El control del contenido de agua y de la actividad de agua en los piensos para animales es fundamental para la seguridad alimentaria por varias razones:

• Prevención del crecimiento microbiano: Los microorganismos necesitan agua libre para crecer y reproducirse. Si el contenido de humedad y la Aw son demasiado altos, se facilita la proliferación de patógenos como Salmonella, E. coli y mohos, que pueden causar enfermedades tanto en animales como en humanos, al estar relacionados con la cadena alimentaria.
• Conservación del producto: Un pienso con una actividad de agua controlada tiene una mayor vida útil. El crecimiento microbiano y las reacciones químicas que provocan el deterioro de los nutrientes son minimizadas cuando la Aw está en rangos óptimos.
• Control de toxinas: Un mal manejo del contenido de agua puede permitir la aparición de toxinas fúngicas, como las aflatoxinas, que pueden ser altamente peligrosas para los animales y, por ende, para la cadena alimentaria humana.
• Mantenimiento de la calidad nutricional: Un nivel de humedad adecuado asegura que los nutrientes presentes en el pienso se mantengan estables. La oxidación de grasas y la degradación de vitaminas se aceleran en condiciones de alta humedad, lo que reduce la calidad nutricional del alimento.
• Costos y eficiencia: Un contenido de agua controlado reduce pérdidas económicas, ya que el pienso tendrá una mejor estabilidad durante el transporte y almacenamiento, reduciendo el riesgo de mermas por contaminación o deterioro.

^{Analizador Visum Palm™ de mano o laboratorio}

Controlar el contenido de agua y la actividad de agua en los piensos para animales es vital no sólo para mantener la calidad nutricional del alimento, sino también para garantizar la seguridad alimentaria y prevenir riesgos asociados con el crecimiento microbiano y la contaminación. 

Los métodos tradicionales de análisis, como la desecación en horno proporcionan herramientas esenciales para mantener estos factores bajo control pero son métodos intensivos en recursos y tiempo, en comparación al análisis de actividad de agua empleando espectroscopía de infrarrojo NIRS.

El analizador portátil Visum Palm™ es capaz de predecir la Aw en muestras de piensos en menos de 3 segundos con una exactitud de ± 0.04, coadyuvando a una gestión adecuada de la actividad de agua durante el proceso de producción, clave para asegurar la calidad del alimento, la salud de los animales y la sostenibilidad de la producción alimentaria. Al ser además un analizador multiparamétrico de mano o de sobremesa (para laboratorio), puede emplearse en simultáneo para determinar el contenido de humedad, grasas, y fibra, por mencionar los parámetros más importantes en la elaboración de piensos para mascotas, constituyendo así una herramienta fundamental para eficientizar los controles analíticos y de producto, incluso para las materias primas agroalimentarias.