水分活度与食品安全及质量

将含水量为20%的饼干与含水量为30%的奶酪馅料混合。这会做出软塌塌的饼干吗？如果这两种原料的水活度相同，那就不会。

想避免一整批香料结块或结疙瘩吗？只要让各成分的水活度保持一致，问题就解决了。

维生素的降解与水分活度有关。脂质氧化、脆度、嚼劲、软度以及许多其他质量因素也是如此。水分含量只能告诉你产品中含有多少水分，仅此而已。它无法预测上述任何其他质量和安全问题。

为什么是水分活度？

当人们意识到水分含量无法充分解释微生物生长波动的原因时，水活度作为质量和安全指标的实用性便得到了认可。水活度是衡量系统中水分能量状态的指标。

水活度（aw）这一概念数十年来一直为微生物学家和食品技术人员所用。它是评估食品安全与质量的最常用指标。

预测安全性和稳定性

水活度可预测产品在微生物生长、化学及生化反应速率以及物理性质方面的安全性与稳定性。图1展示了产品稳定性（包括微生物生长极限和降解反应速率）与水活度之间的关系。

通过测量和控制水分活度，可以：

• 预测哪些微生物可能是导致变质和感染的潜在来源
• 保持产品的化学稳定性
• 最大限度地减少非酶褐变反应和脂质的自发自催化氧化反应
• 延长酶和维生素的活性
• 优化产品的物理特性，以改善水分迁移、质地和保质期

抑制微生物生长

微生物的生长存在一个极限水活度值，低于该值它们便无法生长。决定微生物生长所需“有效”水下限的是水活度，而非水分含量。由于细菌、酵母和霉菌需要一定量的“有效”水来维持生长，因此将产品设计为水活度低于临界值，是控制微生物生长的有效手段。

产品中可能含有水分，甚至含量很高，但如果其能量水平足够低，微生物就无法利用这些水分来维持生长。这种“沙漠般”的条件会在微生物与当地环境之间造成渗透失衡。因此，微生物无法生长。

跨栏技术

虽然温度、pH值以及其他一些因素都会影响微生物是否生长以及生长速度，但水分活度通常是最重要的因素。 水活度可与其他防腐因素（如温度、pH值、氧化还原电位等）相结合，共同形成抑制微生物生长的条件。限制绝大多数致病菌生长的水活度阈值为0._90aw（腐败霉菌为0._70aw）。所有微生物的生长下限均为0._60aw。

如果使用了其他防腐措施，水活度高于0.85的产品还能保持货架稳定性吗？

是的，当酸化（pH值低于4.6）、热处理或添加抗菌剂等综合措施共同抑制病原体生长时，水活度（aw）高于0.85的产品无需冷藏即可保持货架稳定性。然而，这需要根据《食品安全现代化法案》（FSMA）的预防性控制要求，提供经过验证的配方数据和相关文件，因为此时水活度本身已不再是确保产品安全的主要控制因素。

哪种水活度仪最适合您？

化学/生物化学反应性

水活度不仅影响微生物变质，还影响化学反应和酶促反应。水可能通过多种方式影响化学反应：它可以作为溶剂或反应物，也可以通过影响体系的粘度来改变反应物的迁移性。 水分活度会影响非酶褐变、脂质氧化、维生素及其他营养素的降解、酶促反应、蛋白质变性、淀粉糊化以及淀粉回生。通常，随着水分活度降低，化学降解反应的速率也会减慢。

物理性质

除了预测各种化学反应和酶促反应的速率外，水分活度还会影响食品的质地特性。水分活度高的食品质地通常被描述为湿润、多汁、柔软且有嚼劲。当这些产品的水分活度降低时，就会出现硬度高、干燥、发硬和口感僵硬等不良质地特征。 低水分活度的产品通常具有脆爽、酥脆的质地特征，而当这些产品的水分活度升高时，质地则会变得湿软。临界水分活度决定了产品从感官角度何时变得不可接受。

在什么水分活度下，酥脆的食物会开始变质或变软？

大多数脆性零食产品在水活度（aw）低于0.40至0.45时仍能保持令人满意的脆度，而当水活度高于0.60至0.65时，由于吸收环境中的水分，产品会开始明显变软。具体的转变点取决于配方和包装，因此制造商在产品开发过程中会建立吸湿等温线，以确定经过验证的保质期和包装规格。

结块、结团、塌陷和粘连

水分活度是影响粉末及脱水产品在储存期间稳定性的重要因素。控制粉末产品的水分活度，有助于保持产品的适当结构、质地、稳定性、密度及复水性能。在加工、处理、包装和储存过程中，了解粉末的水分活度与水分含量及温度之间的关系至关重要，这有助于防止结块、结团、塌陷和粘连等有害现象的发生。 结块现象取决于水活度、时间和温度，并与粉末在重力作用下的塌陷现象有关。

水分迁移

由于水活度是衡量水分能量状态的指标，当系统趋于平衡时，成分间水活度的差异便是水分迁移的驱动力。因此，水活度是控制多组分产品中水分迁移的重要参数。某些食品含有水活度水平各异的成分，例如夹心零食或含干果的谷物食品。 根据定义，水分活度决定了水分将从高水分活度区域向低水分活度区域迁移，但迁移速率取决于多种因素。多组分食品中的水分迁移可能导致不理想的质地变化。例如，水分从水分活度较高的干果向水分活度较低的谷物迁移，会导致干果变硬变干，而谷物则变得湿软。

组分之间，或某组分与环境湿度之间的水活度差异，是水分迁移的驱动力。了解水分会从特定组分中吸收还是释放，对于防止降解至关重要，尤其是当该物质对水分敏感时。例如，如果必须将水分含量为2%的组分1与水分含量为10%的组分2以等量混合，这两种组分之间是否会发生水分交换？ 混合物的最终含水量为6%，但组分1和组分2之间是否发生了水分交换？答案取决于这两个组分的水活度。如果两个组分的水活度相同，则它们之间不会发生水分交换。 此外，即使两种成分的含水量相同，混合后也可能不相容。如果将水活度不同但含水量相同的两种材料混合，水分会在材料之间进行调节，直至达到平衡水活度。

保质期/包装

水分活度是决定产品保质期的关键因素。针对食品的微生物特性、质地、风味、外观、香气、营养价值及烹饪特性，均可确定相应的临界水分活度上限和下限。 包装材料的水分交换速率以及食品水分活度向临界限值变化的速率，共同决定了产品的保质期。掌握温度、环境相对湿度及临界水分活度值，有助于选择具有正确阻隔性能的包装材料，从而优化产品质量和保质期。

掌握基础知识

在这场20分钟的网络研讨会中，您将掌握水上活动的核心要点。您将了解到：

• 什么是水活度
• 它与含水率有何不同
• 它为何能抑制微生物的生长
• 了解水分活度如何帮助您控制产品中的水分。

常见问题

水活度为何对食品安全至关重要？

水分活度是判断食品是否可能滋生病原体最可靠的单一指标，因此美国食品药品监督管理局（FDA）和美国农业部（USDA）将其作为监管控制参数，而非总水分含量。水分活度（aw）在0.85及以下的产品不被归类为需冷藏食品（TCS），通常无需冷藏即可长期保存。

食品的安全水分含量是多少？

当水活度（aw）低于0.85时，即达到美国食品药品监督管理局（FDA）规定的无需冷藏食品的阈值；低于0.70时，大多数霉菌无法生长；而低于0.60时，则不会发生任何微生物的生长。具体的目标值取决于产品类型及需关注的微生物种类，因此大多数制造商会制定经过验证的水活度（aw）规格，而非仅依赖监管规定的最低标准。

制造商在生产过程中应多久检测一次水分活度？

对于接近临界水活度（aw）阈值的产品（例如水活度在0.83至0.87之间），应在每个批次或生产班次进行过程检测；而对于远低于安全阈值的产品，则可通过定期的成品检测进行更低频次的验证。AQUALAB 4TE 约五分钟即可出具检测结果，AQUALAB 实验室服务可根据您的具体风险状况协助设计检测方案。