挥发性成分与水分活度：选择合适的传感器

虽然“挥发性化合物”没有严格的科学定义，但一般而言，它是指任何在室温或更低温度下容易挥发并转化为气体的物质。挥发性物质天然存在于香料和食品中，也存在于食品和药品加工中使用的许多物质中。

目前普遍认可的水活度传感器主要有四种类型。每种传感器都有其独特的水活度测量方式，且在存在干扰性挥发性化合物（VCs）的情况下，其准确测量能力各不相同。

• 露点传感器通常速度最快、精度最高，但在存在挥发性化合物的情况下，由于这些化合物会在冷却镜上发生共凝结，其工作可能会受到影响。
• 电容式传感器能够克服结露问题，但通常提供的数据精度较低，数据采集时间较长，且可能受到某些化合物的干扰（已有研究表明某些醇类会产生干扰）。
• 电阻式电解传感器需要安装过滤器，以防止挥发性化合物对其造成损害并提高测量精度。针对不同的挥发性化合物，需要使用不同的过滤器，而这些过滤器通常会显著延长读数时间。
• 可调谐二极管激光（TDL）传感器专为在存在挥发性化合物的情况下测量水分活度而设计。它是目前用于此目的最可靠、最精确的仪器。

为了帮助您选择最适合您需求的仪器，METER食品研发实验室对20多种常用原料进行了测试，这些原料含有不同浓度的挥发性化合物。所有原料均使用上述传感器进行了测试。

在进行这些测试时，我们尽可能使用了标准且广泛应用的原料，但值得注意的是，传感器的性能可能会因原料的制造和/或加工方式而有所不同。本报告将在适用情况下呈现最佳和最差情况。仪器推荐基于典型应用场景。

我们是如何进行这些测试的

在分析任何样品之前，所有仪器均已校准，并参照一组已知的_aw标准进行了验证。每种成分的代表性样品均在至少三台独立仪器上进行分析（每台仪器对应一个传感器）。每份样品的分析持续进行，直至仪器在该传感器规格范围内给出三个读数（_Δaw精度：露点±0.003、电容±0.015、TDL±0.005）。

本研究中使用的香料取自一家杂货店周转迅速的散装食品区。精油来自一家美国农业部（USDA）认证的有机供应商，并标注为仅供内部使用。所使用的其他食品添加剂均为美国化学会（ACS）试剂级产品。

所有香料和精油均直接从包装中取出，未经稀释进行称量。其他食品添加剂则用水稀释，以测试不同质量浓度范围。未使用任何基质——一般而言，额外的基质可能会降低样品的挥发性。

对收集到的数据进行了审查，以确定挥发性化合物是否干扰了水分活度的测量。

鉴于TDL传感器在挥发性化合物存在下的表现，将其视为最精确的传感器，并作为比较其他仪器的标准。根据我们的传感器规格，将_增量Δaw视为可接受的误差。TDL传感器的标称规格_为Δaw± 0.005，因此两个TDL传感器之间的最大可接受误差为误差之和，_即Δaw± 0.01。

Generally speaking, a Δa_w < 0.01 corresponds to a difference between instruments of 1-2% and is within the normal instrumental error. An error between Δa_w ± 0.01 and 0.02 (3 and 5%) suggests some interference may be present, and above 0.02 (5%) the readings are significantly different and above twice the acceptable error, likely due to interfering volatile compounds.

研究结果——以及我们的解读

这些数据点是从普通消费者可能接触到的样本中收集的。新鲜的香料和香草（尤其是直接从生产商处购买的）可能含有更高浓度的干扰性挥发性化合物，因此检测结果可能有所不同。此外，香草和香料中的挥发性化合物含量会因品种、处理和加工方式、储存条件及存放时间的长短而存在较大差异。

下表中的传感器推荐分为三类：

• 露点传感器——如果某种成分在任何浓度下都能被准确测得，露点传感器是最佳选择。
• 电容式传感器——如果样品挥发性极强，在高浓度下会导致露点传感器出现问题，但在低浓度下表现良好，则建议使用双通道仪器或电容式传感器。
• 可调谐二极管激光器（TDL）——如果该成分即使在低浓度下也会导致读数不准确，建议使用TDL传感器。

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