Analisi dell’attività dell’acqua nei mangimi per animali con il NIR portatile Visum Palm™

L’attività dell’acqua (Aw) è una misura più accurata del contenuto di umidità per prevedere la stabilità microbiologica e la durata di conservazione dei mangimi. L’attività dell’acqua è definita come il rapporto tra la pressione di vapore dell’acqua nel mangime e la pressione di vapore dell’acqua pura alla stessa temperatura. Si esprime su una scala da 0 a 1, dove 1 indica la presenza di acqua pura.

Negli alimenti per animali, il valore Aw tipico è in genere compreso tra 0,2 e 0,7 per i prodotti secchi, il che consente una maggiore stabilità durante lo stoccaggio. Quando l’attività dell’acqua è superiore a 0,7, la crescita di microrganismi come muffe e batteri patogeni è facilitata.

Pertanto, mantenere l’attività dell’acqua al di sotto di 0,70 è fondamentale per prevenire la crescita microbica e garantire la sicurezza dei mangimi.

^{A sinistra: Curva di regressione risultante per Aw – campioni di calibrazione (grigio) e campioni di validazione (blu) Destra: test di permutazione di Fisher-Pitman per determinare il rischio di overfitting del modello Aw.}

Il metodo tradizionale più diffuso nell’industria per misurare il contenuto d’acqua nei mangimi è l’essiccazione in forno o in fornetto. Questa procedura prevede le seguenti fasi:

• Campione di mangime: una quantità specifica di campione viene estratta e pesata.
• Essiccazione: il campione viene posto in un forno a temperatura costante (di solito tra 105°C e 110°C) per un certo periodo di tempo (di solito tra 2 e 4 ore).
• Calcolo del contenuto d’acqua: al termine dell’essiccazione, il campione viene ripesato e la perdita di peso viene calcolata come quantità di acqua evaporata.

Questo metodo è ampiamente utilizzato per la sua accuratezza e semplicità, sebbene richieda molto tempo e lavoro in termini di campionamento e preparazione del campione.

Per lo sviluppo del modello predittivo per la determinazione dell’attività dell’acqua, abbiamo lavorato a stretto contatto con un rinomato produttore messicano di alimenti per animali domestici. In totale sono stati utilizzati 345 campioni di calibrazione nell’intervallo 0,1 – 1 Aw, di cui il 20% è stato separato automaticamente dal software Model Builder Visum Master™ per la validazione interna del metodo NIRS.

Poiché l’elaborazione dei dati (spettri e riferimenti di laboratorio) è completamente automatizzata, il software stesso esegue e applica la routine di elaborazione e le parametrizzazioni più convenienti in base ai dati di ingresso. Alla fine, applica automaticamente un test di permutazione per verificare che il modello risultante sia utile per l’analisi di campioni futuri e che non sia il prodotto di un overfitting, noto come rischio di overfitting, un indicatore della fiducia nel metodo analitico.

Di conseguenza, il modello sviluppato per prevedere l’attività dell’acqua negli alimenti per animali ha prodotto un coefficiente di correlazione (R²) di 0,96 e un RMSEP (errore quadratico medio di previsione) di ± 0,04. Ciò convalida l’uso dell’analizzatore NIR portatile Visum Palm™ come metodo in tempo reale (< 3 secondi) per determinare l’attività dell’acqua nei mangimi e negli alimenti per animali come alternativa molto più efficiente al metodo tradizionale.

Il controllo del contenuto e dell’attività dell’acqua nei mangimi è essenziale per la sicurezza alimentare per diversi motivi:

• Prevenzione della crescita microbica: i microrganismi hanno bisogno di acqua libera per crescere e riprodursi. Se il contenuto di umidità e l’Aw sono troppo elevati, ciò facilita la crescita di agenti patogeni come Salmonella, E. coli e muffe, che possono causare malattie sia negli animali che nell’uomo, essendo legati alla catena alimentare.
• Conservazione del prodotto: un mangime con attività idrica controllata ha una durata di conservazione più lunga. La crescita microbica e le reazioni chimiche che causano il deterioramento dei nutrienti sono ridotte al minimo quando l’Aw è nei limiti ottimali.
• Controllo delle tossine: una cattiva gestione del contenuto d’acqua può consentire la comparsa di tossine fungine, come le aflatossine, che possono essere altamente pericolose per gli animali e quindi per la catena alimentare umana.
• Mantenimento della qualità nutrizionale: un livello di umidità adeguato garantisce la stabilità dei nutrienti presenti nel mangime. L’ossidazione dei grassi e la degradazione delle vitamine sono accelerate in condizioni di elevata umidità, riducendo la qualità nutrizionale del mangime.
• Costi ed efficienza: un contenuto d’acqua controllato riduce le perdite economiche, poiché il mangime avrà una migliore stabilità durante il trasporto e lo stoccaggio, riducendo il rischio di perdite dovute a contaminazione o deterioramento.

^{Analizzatore palmare o da laboratorio Visum Palm™}

Il controllo del contenuto e dell’attività dell’acqua nei mangimi è fondamentale non solo per mantenere la qualità nutrizionale dei mangimi, ma anche per garantire la sicurezza alimentare e prevenire i rischi associati alla crescita e alla contaminazione microbica.

I metodi di analisi tradizionali, come l’essiccazione in forno, forniscono strumenti essenziali per tenere sotto controllo questi fattori, ma richiedono risorse e tempo rispetto all’analisi dell’attività dell’acqua con la spettroscopia a infrarossi NIRS.

L’analizzatore portatile Visum Palm™ è in grado di prevedere l’Aw nei campioni di mangime in meno di 3 secondi con un’accuratezza di ± 0,04, contribuendo alla corretta gestione dell’attività dell’acqua durante il processo di produzione, che è fondamentale per garantire la qualità dei mangimi, la salute degli animali e la sostenibilità della produzione alimentare. Come analizzatore multiparametrico portatile o da banco (laboratorio), può essere utilizzato contemporaneamente per determinare il contenuto di umidità, grassi e fibre, per citare i parametri più importanti nella produzione di alimenti per animali domestici, costituendo così uno strumento fondamentale per efficaci controlli analitici e di prodotto, anche per le materie prime agroalimentari.