Ob Rohwurst, Hartkäse, Keks oder Trockenfrüchte: Die Haltbarkeit und Sicherheit eines Lebensmittels hängt nicht allein vom Gesamtwassergehalt ab, sondern davon, wie viel dieses Wassers für mikrobiologische und chemische Reaktionen tatsächlich verfügbar ist. Diese Verfügbarkeit beschreibt die Wasseraktivität, international als aw-Wert bezeichnet. Sie ist definiert als das Verhältnis des Dampfdrucks des Wassers im Lebensmittel zum Dampfdruck von reinem Wasser bei gleicher Temperatur und bewegt sich auf einer dimensionslosen Skala zwischen 0 und 1. Reines Wasser besitzt einen aw-Wert von 1,00; vollständig trockene Substanzen nähern sich dem Wert 0. In der industriellen Lebensmittelproduktion ist der aw-Wert damit eine der bedeutsamsten physikalisch-chemischen Kenngrößen – und zugleich eine, die in vielen Betrieben noch nicht systematisch genug im Prozess verankert ist.
Für Ingenieure und Technologen in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie ist das Verständnis der Wasseraktivität unverzichtbar: Sie beeinflusst Formulierungsentscheidungen, Trocknungsparameter, Verpackungskonzepte und mikrobiologische Grenzwerte gleichermaßen. Dabei gelten in unterschiedlichen Produktkategorien sehr verschiedene Richtwerte und Normanforderungen.
Mikrobiologische Wachstumsgrenzen: Was der aw-Wert reguliert
Mikroorganismen benötigen frei verfügbares Wasser für ihren Stoffwechsel. Unterhalb bestimmter aw-Schwellenwerte stellt das Wachstum pathogener und verderbsverursachender Keime weitgehend ein. Die meisten grampositiven und gramnegativen Bakterien, darunter Salmonellen und Listeria monocytogenes, vermehren sich nicht mehr bei aw-Werten unter 0,92 bis 0,94. Staphylococcus aureus ist mit einer unteren Wachstumsgrenze von etwa 0,86 (aerob) vergleichsweise tolerant gegenüber reduzierter Wasseraktivität. Hefen wachsen in der Regel nicht mehr unter 0,88, Schimmelpilze können bis zu aw-Werten von etwa 0,70 aktiv bleiben – xerophile Schimmelpilzarten sogar noch darunter.
Diese mikrobiologischen Wachstumsgrenzen sind die Basis für die Einstufung von Lebensmitteln in Risikokategorien sowie für die Festlegung von Grenzwerten in HACCP-Konzepten. Produkte mit einem aw-Wert unter 0,85 gelten in vielen nationalen und internationalen Regelwerken als mikrobiologisch stabil ohne Kühlung – vorausgesetzt, die Verpackung schützt ausreichend vor Feuchtigkeitseintrag.
Messtechnik: Methoden zur Bestimmung des aw-Werts
Für die industrielle Praxis stehen verschiedene Messprinzipien zur Verfügung. Das am weitesten verbreitete Verfahren beruht auf der kapazitiven Hygrometrie: Ein Sensorchip mit feuchtigkeitsempfindlicher Schicht befindet sich in einer abgeschlossenen Messkammer; das Gerät misst die relative Gleichgewichtsfeuchte der Probenatmosphäre und rechnet diese direkt in den aw-Wert um. Moderne Geräte erreichen Messzeiten von fünf bis fünfzehn Minuten und Genauigkeiten von ±0,003 aw-Einheiten.
