水分活度如何调控微生物生长

1953年，威廉·詹姆斯·斯科特证明，食品中的微生物生长并非如大多数人所认为的那样取决于水分含量，而是取决于水分活度。四年后，他提出了微生物生长的最低水分活度这一概念。如今，食品制造商已将水分活度作为常规指标，用于判断产品是否容易发生微生物繁殖。

控制水分活度，抑制微生物生长

与所有生物一样，微生物的生长依赖于食物中可利用的水。它们通过将水跨过细胞膜来吸收水分。这种水分移动机制依赖于水活度梯度——即水从细胞外水活度较高的环境向细胞内水活度较低的环境移动。当细胞外的水活度降低到足够低时，就会引发渗透应激：细胞无法吸收水分，从而进入休眠状态。 微生物并未被消灭，只是无法生长到足以引起感染的程度。不同生物应对渗透压应激的方式各不相同。这就是为什么每种生物都有不同的生长极限。某些类型的霉菌和酵母菌已经适应了极低的水活度水平。表1显示了许多常见微生物的水活度生长极限。

常见问题

美国食品药品监督管理局（FDA）对常温保存食品的水活度阈值是多少？

根据《联邦法规》第21篇（21 CFR）和《食品安全现代化法案》（FSMA）的预防性控制规定，美国食品药品监督管理局（FDA）将水活度（aw）在0.85及以下的食品归类为通常无需冷藏即可确保安全——该阈值基于大多数致病菌的最低生长要求。水活度在0.85至0.91之间的产品需要进行仔细评估，因为即使其他致病菌无法在此范围内生长，金黄色葡萄球菌仍可能在此范围内繁殖。

在HACCP计划中，水分活度是如何作为关键控制点的？

在HACCP计划中，水活度被用作关键控制点（CCP），通过设定特定的水活度（aw）限值——通常为0.85或更低——作为一种可测量、可验证的预防性控制措施，以抑制病原体生长。由于水活度与明确的微生物生长限值直接相关，且可在生产现场进行确认，因此它是记录食品安全状况的最可靠参数之一，无需对每批产品进行直接的病原体检测。

降低水分活度能否杀死食品中已存在的细菌和霉菌？

不，将水分活度降低至微生物生长所需的最低值以下，只会迫使微生物进入休眠状态，但并不能杀死它们；而且孢子在极低的水分活度条件下仍能保持活性长达数年，一旦环境条件发生变化，它们便会重新生长。这就是为什么“阈值技术”会将水分活度与pH值或温度等其他控制因素相结合，而不是仅依赖水分活度。

金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度（AW）是多少？这为什么重要？

金黄色葡萄球菌的最低水活度阈值在所有细菌病原体中属于最低之列，为0.86。正因如此，尽管大多数其他病原体无法在0.86至0.91的水活度范围内生长，但水活度处于该范围内的产品仍可能存在金黄色葡萄球菌的风险。这使得FDA设定的0.85这一阈值，成为中度含水食品生产中一个保守但至关重要的控制点。

高盐或高糖含量能否将水分活度降低到足以抑制微生物生长的程度？

是的，盐和糖等溶解的溶质会结合水分子并降低其能量状态，这就是腌制、盐渍和制作果酱等传统保鲜方法背后的科学原理。浓度足够高的盐水或高糖产品可以使水分活度降至足以阻止变质的水平，不过由于复杂的食品基质并不遵循简单的公式，因此需要进行直接测量。

水分活度与美国食品药品监督管理局（FDA）、美国农业部食品安全检验局（FSIS）、《食品安全现代化法案》（FSMA）

如果测量任何材料的水分活度，您就能知道哪些细菌、霉菌或真菌可以在其表面和内部生长。通过降低水分活度，您可以抑制某些类别的微生物生长。在低水分活度条件下，您可以完全阻止任何微生物的生长。 水活度并非杀菌步骤，而是一种控制措施，也是许多HACCP计划 不可或缺的组成部分。这些久经考验的微生物生长限值已被纳入美国食品药品监督管理局（FDA）、美国农业部食品安全检验局（FSIS）及其他法规之中。水活度是2013年《食品法典》中“潜在危险食品”定义的一部分，该定义被《食品安全现代化法案》（FSMA）所引用。

虽然温度、pH值以及其他一些因素都会影响微生物在食品中的生长与生长速度，但水分活度可能是最重要的因素。 例如，大多数细菌在水分活度低于0.91时无法生长，而大多数霉菌在水分活度低于0.70时便停止生长。即使在水分活度高于0.91的情况下，水分活度与其他生长抑制因素（如pH值、温度或气调包装）相结合，仍会限制微生物的生长。

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