水分活度 ：掌握基础知识

水分活度？水分活度 吗？如何测量水分活度？能否降低水分活度？

这些是关于水分活度的一些最基本的问题。为了回答这些问题——以及更多相关问题——我们汇集了水分活度 布雷迪·卡特博士和内特·奥尔森博士的见解，为您全面概述水分活度 。他们的回答摘自水分活度 网络研讨会。

什么是水分活度？

水分活度 物质中水的蒸气压与给定温度下纯水的蒸气压之比。在0到1.0的量表上，它反映了物质中水可利用性或“自由度”的程度。

水分活度 （aw）为0表示没有游离水，而水分活度为1.0则等于纯水的蒸气压。水分活度 物质中水的含量——而是水的能量状态。这两者之间存在一个关键区别，我们稍后将详细讨论。

为什么我们要关注水分活度？

水分活度 ，是因为水会引发产品中的多种变化。水的存在及其可利用性会导致：

• 微生物滋生（细菌、霉菌、酵母菌）
• 化学变化（非酶褐变）
• 物理变化（结块、流动性、质地变化）

通过了解产品的水分活度可以对其稳定性和安全性有深入的了解。掌握水分活度 配方师和制造商控制并延长产品的保质期，同时确保产品安全。

水分活度测定

测量水分活度 最常用的仪器水分活度 冷镜式露点仪（例如 AQUALAB 4TE）。

冷镜露点仪的工作原理是将样品置于一个密封腔室内，腔室内有一个小型电风扇用于循环空气。腔室内有一面镜子，该镜子被冷却直至其表面形成水露。当发生冷凝时，仪器会记录样品上方的空气温度和镜子的温度。利用这两个数值计算出蒸汽压，进而确定水分活度。

用于测量水分活度 其他仪器水分活度 电子传感器和等压法（或称重量法）。鉴于本介绍的宗旨，我们将重点介绍冷镜式露点仪。

测量水分活度的理想温度为25°C，这也是仪器默认进行自动温度校正时的温度。许多AQUALAB水分活度仪可在约五分钟内显示读数，准确性为±0.003 aw。

水分活度 含水率

这两项测量结果并不相同。它们的区别如下：

水分含量——物质中所含的水量，通常以占材料总重量的百分比（湿基）或占干物质重量的百分比（干基）表示。

水分活度 ——物质中水的能量状态，以蒸气压比的形式表示。

水分含量水分活度之间并不存在普遍的关联。正因水分活度 预测产品行为和稳定性的更佳指标。

以纯水和饱和盐溶液为例。两者的含水量相同——均为100%的水——但它们的水分活度却不同。纯水的水分活度 1.水分活度 ，而饱和盐溶液（尽管其中大部分仍是水）水分活度 1.0，这是因为盐溶液中的离子会阻碍水分子自由运动。

两者确实存在一些相似之处。随着产品中水分含量的增加，水分活度 也会随之增加。但二者之间的关系因产品而异，并非放之四海皆准。

吸附等温线

在水分活度领域，吸附等温线是指水分活度 恒定温度水分活度 ，水分含量随水分活度 变化的曲线图。

吸附等温线在食品科学中主要有两种用途：

1. 了解产品与湿气的相互作用（包装选择、保质期）。
2. 理解并预测质量属性——从质地到稳定性再到保质期，无所不包。

要绘制吸附等温线，需要针对特定产品和温度，测量一系列水分活度 含水率的数据点，然后将这些数据点绘制成图。吸附等温线的形状因产品而异。

有些产物的等温线呈S形（S型），有些则更趋于线性。等温线的形状与产物对水的结合亲和力有关。

吸附等温线反映的是特定水分活度 水分含量与水分活度 之间的关系——而非不同产品之间的关系。如果将两种具有不同吸附等温线的产品混合水分活度 最终水分活度 将取决于各组分的水分活度，而非其水分含量。

温度的影响

水分活度 随温度水分活度 。随着温度升高，水分活度 。这种关系因产品而异，但一般而言，温度每升高10°C，水分活度 增加0.03 aw。

温度对水分活度 影响水分活度 加工和储存过程中需要重点考虑的因素。如果产品在高温下生产后进行冷却，随着温度的降低，水分活度 下降。这可能会导致冷凝，进而引发结块、结团及其他质量问题。

水分活度 微生物生长

水分活度 与微生物的生长直接相关。每种微生物都有一个最低水分活度 ，低于该值，微生物便无法生长。

微生物生长的常见水分活度 ：

• 0.97：如肉毒杆菌E型、荧光假单胞菌等细菌
• 0.95：沙门氏菌属、大肠杆菌等细菌
• 0.91：大多数细菌，包括枯草芽孢杆菌
• 0.87：金黄色葡萄球菌（需氧菌）
• 0.70–0.85：大多数模具
• 0.60：所有微生物生长的下限

这些数值是微生物生长的最低要求。如果某种产品的水分活度 特定微生物的最低要求，该微生物就无法生长。

水分活度 应用

我们之前提到水分活度 微生物生长、化学变化和物理变化水分活度 。下面让我们看看在实际应用中，如何水分活度 控制这些变量：

微生物生长——通过设计一种水分活度 病原体最低生长要求的产品，配方师可以研制出无需冷藏即可长期保存的产品。美国食品药品监督管理局（FDA）将水分活度 作为阈值，低于该阈值的产品出于安全考虑无需冷藏。

化学变化 水分活度 非酶褐变、脂质氧化及其他化学反应的速率。了解水分活度 化学反应之间的关系，有助于配方师优化产品的保质期和风味稳定性。

物理变化 水分活度 质地、结块和粉末流动性等物理特性。了解水分活度 如何水分活度 这些特性，有助于制造商生产出物理特性稳定的产品。

水分活度 配方师在设计具有可预测安全性、稳定性和质量的产品时不可或缺的工具。通过理解和水分活度制造商能够生产出保质期更长、质量缺陷更少的产品，从而有助于减少食物浪费并提升可持续性。研究人员还将水分活度 预测微生物生长、维持物理和化学稳定性、进行产品配方设计以及预测保质期的依据。

常见问题

食品中的水分活度 ？

水分活度 一小份样品密封在密闭腔室内，然后读取腔内头空间的平衡相对湿度，该值即为水分活度 平衡水分活度 。最精确的仪器采用冷镜露点传感器——例如 AQUALAB 4TE——该仪器约五分钟即可给出读数，且无需参照标准进行校准。

水分活度 什么水分活度 才表明食品具有常温保存性？

美国食品药品监督管理局（FDA）将水活度（aw）0.85作为阈值，低于该值的产品通常无需冷藏即可确保安全——水活度等于或低于该值的产品被认为能抵抗大多数病原体，具有常温保存稳定性。当水活度低于0.70时，霉菌生长会停止；而低于0.60时，任何微生物都不会生长，这就是为什么低水分零食和干货在配方设计上都力求保持在这个范围内。

温度会影响水分活度 吗？

是的，随着温度升高水分活度 ，因为温度较高的水分子会产生更高的蒸气压，这意味着在25摄氏度下测得的同一产品的水分活度 会水分活度 15摄氏度水分活度 。测量结果应始终注明测量温度，而AQUALAB测定仪默认会进行自动温度校正。

水分活度 褐变或脂质氧化等化学反应？

是的水分活度 影响食品中非酶褐变、脂质氧化、维生素降解以及酶促反应的速率。大多数化学降解速率在水分活度（aw）为0.2至0.4时最低，当aw超过0.6时则显著增加，因此水分活度 预测风味稳定性、色泽稳定性、营养素保留率以及微生物安全性的关键水分活度 。

水分活度 是否受美国食品药品监督管理局（FDA）水分活度 ？

是的，美国食品药品监督管理局（FDA）根据《联邦法规汇编》第21篇第117部分（21 CFR Part 117）和《食品安全现代化法案》（FSMA）的预防性控制要求，将水分活度 控制参数，当水分活度（aw）低于0.85时，出于安全考虑，产品通常无需冷藏。将水分活度 预防性控制水分活度 制造商，必须对目标值进行验证、制定监测程序，并记录成品验证情况。

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