水活性測量的重要作用

 水活性定義為物質中水分含量的活性部分或者說自由水。它影響物質物理、機械、化學、微生物特性，這些包括流淌性、凝聚、內聚力和靜態現象。食物上架壽命、顏色、味道、維生素、成分、香味的穩定性；霉菌的生成和微生物的生長特性都直接受水活性值影響。左邊的表格顯示了部分微生物生長所需要的zui低水活性值。水活性的控制對產品的保質期非常重要。

　　如果我們能測出食物中水活性我們就能預知哪種微生物是導致食物腐壞的潛在原因，并能分檢出來。讓我們考慮一下水活性值為0.81的蛋糕，其保質期為21℃時24天。如果水活性提高到0.85，這些指標將降低為21℃時12天。這表明是水活性值決定了微生物生長率。

　　同樣的，水活性對制藥業也非常重要，它提供的數據表達了如下信息：藥片的內聚力，藥粉的粘結力，包衣的粘著性等等。

　　水活性與微生物生長

　　水活性值 微生物

　　1.00 - 0.91 多數細菌

　　0.91 - 0.87 多數酵母菌

　　0.87 - 0.80 多數霉菌

0.80 - 0.75 多數嗜鹽細菌

　　0.75 - 0.65 干性霉菌

　　0.65 - 0.60 耐滲透壓酵母菌

什么是水活性？

　　水活性是吸濕物質在很小的密閉容器內與周圍空間達到平衡時的相對濕度，用0...1.0aw表示。水活性測量主要用在食品行業，常用來檢測產品的保質期和質量。

　　什么是平衡相對濕度（ERH）?

　　平衡相對濕度（ERH）是指吸濕物質與周圍環境水汽交換達到平衡時的相對濕度，用0...RH表示。平衡相對濕度典型應用在造紙和醫藥領域。同樣也應用到任何對濕氣敏感的產品中。

　　水活性與ERH？

　　水活性是指食品中的水分存在的狀態，即水分與食品的結合程度或者游離程度。結合程度越高，水活性越低，結合程度越低，水活性就越高。而平衡相對濕度（ERH）是指食品周圍空氣的狀態。特別要說的是，ROTRONIC產品為用戶提供了水活性（aw）和相對濕度（%RH）兩種單位。

　　什么是水分含量？

　　水分含量是指固體物質中水占總質量的百分比。

       水活性與水分含量的關系？

　　食品的水分含量越高，水活性越大；但兩者并不存在簡單的正比關系。在恒定溫度下，食品水分含量（%）對水活性（Aw）作圖得到水分等溫吸附線MSI（Moisture Sorption isotherms），如右圖，水分等溫吸附線一般是S型曲線。溫度固定，對于同一種材料，這個圖是*的，兩者之間的關系是對應的。但事實上，很多天然原料和食品的成分、化學性質都不可能*一致，如果關心的是水的比例，則測量水分，如果關心物質對水的吸附和同外界的交換能力則測水活性，我們的水活性設備使用方便，不論在現場還是在實驗室。

　　為什么要測量水活性？

　　水活性是藥品和食品行業重要的參數。它指產品中自由水的量，是酶和微生物生長的基礎數據。

　　水在產品中，比如食物，被限制在不同的成分中，如蛋白質、鹽、糖。這些化學綁定的水是不影響微生物的。綁定的水分越多，能夠蒸發的水汽就越少，所以產品里含水量多，并不等于它表面的水汽分壓就一定高，平衡相對濕度就一定大，微生物就一定更活躍。

水活性對產品穩定性影響很大（抵抗微生物，香味保持），對粉末結塊、化學品穩定，物理特性如紙張尺寸等都有重要影響。

   食品中的水可分為結合水和自由水兩類。自由水能被微生物所利用, 結合水則不能。食品中水分含量，不能說明這些水是否都能被微生物所利用,對食品的生產和保藏均缺乏科學的指導作用; 因此, 為了表示食品中所含的水分作為生物化學反應和微生物生長的可用價值, 提出了水分活性( 亦稱水分活度,Water activity) 的概念。[1] 水活度是吸濕物質在很小的密閉容器內與周圍空間達到平衡時的相對濕度，用0...1.0aw表示。水活性測量主要用在食品行業，常用來檢測產品的保質期和質量。

G.N. Lewis 從平衡熱力學定律嚴密地推導出物質活度的概念, 而Scott 首先將它應用于食品。水分活度的嚴格定義是: Aw=f/f0

式中: f 為溶劑的逸度( 逸度是溶劑從溶液逃脫的趨勢) ; f0 為純溶劑的逸度。

研究發現, 在低壓( 例如室溫) 下, Aw =P/P0 。此等式只有在溶液是理想溶液和存在熱力學平衡的前提下才能成立。然而, 在食品體系一般不符合上述兩個條件, 故在食品中用一個近似式表示, 即Aw≈P/P0 。另外, 還有Aw =ERH/100 的表示法。

式中: Aw 為水分活度, P 為食品中的水蒸氣分壓力; P0 為在相同情況下的純水的蒸汽壓; ERH 為平衡相對濕度(Equilibrium Relative Humidity), 即食品既不散濕也不吸濕時的大氣相對濕度。Aw 與ERH 并不是一回事, 水分活性是樣品固有的一種特性, 而平衡相對濕度是空氣與樣品中的水蒸氣達到平衡時大氣所具有的一種特性。

Aw 值對食品的營養、色澤、風味、質構以及食品的保藏性都有重要的影響。一般來說, 食品的水分活性越低, 其保藏期就越長, 但也有例外, 例如,如果脂肪中的水活性過低, 則會加快脂肪的酸敗。因此, 食品中水分活性的測定具有重大意義。[1] 

水活性是藥品和食品行業重要的參數。它指產品中自由水的量，是酶和微生物生長的基礎數據。 水在產品中，比如食物，被限制在不同的成分中，如蛋白質、鹽、糖。這些化學綁定的水是不影響微生物的。綁定的水分越多，能夠蒸發的水汽就越少，所以產品里含水量多，并不等于它表面的水汽分壓就一定高，平衡相對濕度就一定大，微生物就一定更活躍。水活性對產品穩定性影響很大（抵抗微生物，香味保持），對粉末結塊、化學品穩定，物理特性如紙張尺寸等都有重要影響。

從水分活性定義很容易看出, 在預測食品的安全性和預測有關微生物生長、生化反應率及物理性質穩定性兩方面, 水分活性是極其重要的。通過測定和控制食品的水分活性, 可以做到以下幾點:

( 1)預測哪種微生物是潛在的腐壞和污染源;

( 2) 確保食品的化學穩定性;

(3) 使非酶氧化反應和脂肪非酶氧化降到zui小;

( 4) 延長酶的活性和食品中維生素;

( 5) 優化食品的物理性質, 如質構和貨架期

    至今仍沒有通過放入食品內部而直接測定水分活性的裝置, 水活度采用間接的方法來測定, 其步驟是將試樣置于一個密閉的容器內, 待達到表觀平衡( 試樣恒重) 后測定容器內的壓力或相對濕度。主要應用的檢測方法和儀器有: 水分活度測定儀( 或被改進的新型水分活度自動檢測儀) 、擴散法、溶劑萃取法、公式模擬法及冰點法。

    傳統的擴散法，是中國的國標方法。特點是度較高，但方法陳舊，耗時長，且操作復雜。上應用zui廣的是鏡面冷凝露點儀器法，我國也在向標準看齊，近兩年，也即將要出臺的糧食水活度和藥品水活度的儀器測定方法。新的水活度標準，采用現在應用zui廣的Aqualab鏡面冷凝露點儀器法，在測量度和測量時間上將有很大的提高。度達到0.003，測定時間5min。這種儀器方法不但準確度和重復性更高，且操作簡便且耗時短。將更適合于生產線上的過程控制，達到快速檢測的目的。

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