化工機(jī)械設(shè)備網(wǎng)技術(shù)文章
水活性測(cè)量的重要作用
閱讀：611 發(fā)布時(shí)間：2018-11-23水活性定義為物質(zhì)中水分含量的活性部分或者說(shuō)自由水。它影響物質(zhì)物理、機(jī)械、化學(xué)、微生物特性，這些包括流淌性、凝聚、內(nèi)聚力和靜態(tài)現(xiàn)象。食物上架壽命、顏色、味道、維生素、成分、香味的穩(wěn)定性；霉菌的生成和微生物的生長(zhǎng)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(zhǎng)所需要的zui低水活性值。水活性的控制對(duì)產(chǎn)品的保質(zhì)期非常重要。
如果我們能測(cè)出食物中水活性我們就能預(yù)知哪種微生物是導(dǎo)致食物腐壞的潛在原因，并能分檢出來(lái)。讓我們考慮一下水活性值為0.81的蛋糕，其保質(zhì)期為21℃時(shí)24天。如果水活性提高到0.85，這些指標(biāo)將降低為21℃時(shí)12天。這表明是水活性值決定了微生物生長(zhǎng)率。
同樣的，水活性對(duì)制藥業(yè)也非常重要，它提供的數(shù)據(jù)表達(dá)了如下信息：藥片的內(nèi)聚力，藥粉的粘結(jié)力，包衣的粘著性等等。
水活性與微生物生長(zhǎng)
水活性值 微生物
1.00 - 0.91 多數(shù)細(xì)菌
0.91 - 0.87 多數(shù)酵母菌
0.87 - 0.80 多數(shù)霉菌
0.80 - 0.75 多數(shù)嗜鹽細(xì)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(zhì)在很小的密閉容器內(nèi)與周圍空間達(dá)到平衡時(shí)的相對(duì)濕度，用0...1.0aw表示。水活性測(cè)量主要用在食品行業(yè)，常用來(lái)檢測(cè)產(chǎn)品的保質(zhì)期和質(zhì)量。
什么是平衡相對(duì)濕度（ERH）?
平衡相對(duì)濕度（ERH）是指吸濕物質(zhì)與周圍環(huán)境水汽交換達(dá)到平衡時(shí)的相對(duì)濕度，用0...100%RH表示。平衡相對(duì)濕度典型應(yīng)用在造紙和醫(yī)藥領(lǐng)域。同樣也應(yīng)用到任何對(duì)濕氣敏感的產(chǎn)品中。
水活性與ERH？
水活性是指食品中的水分存在的狀態(tài)，即水分與食品的結(jié)合程度或者游離程度。結(jié)合程度越高，水活性越低，結(jié)合程度越低，水活性就越高。而平衡相對(duì)濕度（ERH）是指食品周圍空氣的狀態(tài)。特別要說(shuō)的是，ROTRONIC產(chǎn)品為用戶提供了水活性（aw）和相對(duì)濕度（%RH）兩種單位。
什么是水分含量？
水分含量是指固體物質(zhì)中水占總質(zhì)量的百分比。
水活性與水分含量的關(guān)系？
食品的水分含量越高，水活性越大；但兩者并不存在簡(jiǎn)單的正比關(guān)系。在恒定溫度下，食品水分含量（%）對(duì)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(duì)于同一種材料，這個(gè)圖是*的，兩者之間的關(guān)系是對(duì)應(yīng)的。但事實(shí)上，很多天然原料和食品的成分、化學(xué)性質(zhì)都不可能*一致，如果關(guān)心的是水的比例，則測(cè)量水分，如果關(guān)心物質(zhì)對(duì)水的吸附和同外界的交換能力則測(cè)水活性，我們的水活性設(shè)備使用方便，不論在現(xiàn)場(chǎng)還是在實(shí)驗(yàn)室。
為什么要測(cè)量水活性？
水活性是藥品和食品行業(yè)重要的參數(shù)。它指產(chǎn)品中自由水的量，是酶和微生物生長(zhǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
水在產(chǎn)品中，比如食物，被限制在不同的成分中，如蛋白質(zhì)、鹽、糖。這些化學(xué)綁定的水是不影響微生物的。綁定的水分越多，能夠蒸發(fā)的水汽就越少，所以產(chǎn)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(duì)濕度就一定大，微生物就一定更活躍。
水活性對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性影響很大（抵抗微生物，香味保持），對(duì)粉末結(jié)塊、化學(xué)品穩(wěn)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(jié)合水和自由水兩類。自由水能被微生物所利用, 結(jié)合水則不能。食品中水分含量，不能說(shuō)明這些水是否都能被微生物所利用,對(duì)食品的生產(chǎn)和保藏均缺乏科學(xué)的指導(dǎo)作用; 因此, 為了表示食品中所含的水分作為生物化學(xué)反應(yīng)和微生物生長(zhǎng)的可用價(jià)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(zhì)在很小的密閉容器內(nèi)與周圍空間達(dá)到平衡時(shí)的相對(duì)濕度，用0...1.0aw表示。水活性測(cè)量主要用在食品行業(yè)，常用來(lái)檢測(cè)產(chǎn)品的保質(zhì)期和質(zhì)量。
G.N. Lewis 從平衡熱力學(xué)定律嚴(yán)密地推導(dǎo)出物質(zhì)活度的概念, 而Scott 首先將它應(yīng)用于食品。水分活度的嚴(yán)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(shì)) ; f0 為純?nèi)軇┑囊荻取?/span>
研究發(fā)現(xiàn), 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(xué)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(gè)條件, 故在食品中用一個(gè)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(duì)濕度(Equilibrium Relative Humidity), 即食品既不散濕也不吸濕時(shí)的大氣相對(duì)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(duì)濕度是空氣與樣品中的水蒸氣達(dá)到平衡時(shí)大氣所具有的一種特性。
Aw 值對(duì)食品的營(yíng)養(yǎng)、色澤、風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)以及食品的保藏性都有重要的影響。一般來(lái)說(shuō), 食品的水分活性越低, 其保藏期就越長(zhǎng), 但也有例外, 例如,如果脂肪中的水活性過(guò)低, 則會(huì)加快脂肪的酸敗。因此, 食品中水分活性的測(cè)定具有重大意義。[1]
水活性是藥品和食品行業(yè)重要的參數(shù)。它指產(chǎn)品中自由水的量，是酶和微生物生長(zhǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 水在產(chǎn)品中，比如食物，被限制在不同的成分中，如蛋白質(zhì)、鹽、糖。這些化學(xué)綁定的水是不影響微生物的。綁定的水分越多，能夠蒸發(fā)的水汽就越少，所以產(chǎn)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(duì)濕度就一定大，微生物就一定更活躍。水活性對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性影響很大（抵抗微生物，香味保持），對(duì)粉末結(jié)塊、化學(xué)品穩(wěn)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(yù)測(cè)食品的安全性和預(yù)測(cè)有關(guān)微生物生長(zhǎng)、生化反應(yīng)率及物理性質(zhì)穩(wěn)定性兩方面, 水分活性是極其重要的。通過(guò)測(cè)定和控制食品的水分活性, 可以做到以下幾點(diǎn):
( 1)預(yù)測(cè)哪種微生物是潛在的腐壞和污染源;
( 2) 確保食品的化學(xué)穩(wěn)定性;
(3) 使非酶氧化反應(yīng)和脂肪非酶氧化降到zui小;
( 4) 延長(zhǎng)酶的活性和食品中維生素;
( 5) 優(yōu)化食品的物理性質(zhì), 如質(zhì)構(gòu)和貨架期
至今仍沒(méi)有通過(guò)放入食品內(nèi)部而直接測(cè)定水分活性的裝置, 水活度采用間接的方法來(lái)測(cè)定, 其步驟是將試樣置于一個(gè)密閉的容器內(nèi), 待達(dá)到表觀平衡( 試樣恒重) 后測(cè)定容器內(nèi)的壓力或相對(duì)濕度。主要應(yīng)用的檢測(cè)方法和儀器有: 水分活度測(cè)定儀( 或被改進(jìn)的新型水分活度自動(dòng)檢測(cè)儀) 、擴(kuò)散法、溶劑萃取法、公式模擬法及冰點(diǎn)法。
傳統(tǒng)的擴(kuò)散法，是中國(guó)的國(guó)標(biāo)方法。特點(diǎn)是度較高，但方法陳舊，耗時(shí)長(zhǎng)，且操作復(fù)雜。上應(yīng)用zui廣的是鏡面冷凝露點(diǎn)儀器法，我國(guó)也在向標(biāo)準(zhǔn)看齊，近兩年，也即將要出臺(tái)的糧食水活度和藥品水活度的儀器測(cè)定方法。新的水活度標(biāo)準(zhǔn)，采用現(xiàn)在應(yīng)用zui廣的Aqualab鏡面冷凝露點(diǎn)儀器法，在測(cè)量度和測(cè)量時(shí)間上將有很大的提高。度達(dá)到0.003，測(cè)定時(shí)間5min。這種儀器方法不但準(zhǔn)確度和重復(fù)性更高，且操作簡(jiǎn)便且耗時(shí)短。將更適合于生產(chǎn)線上的過(guò)程控制，達(dá)到快速檢測(cè)的目的。
*使用羅卓尼克HP23-AW-A-SET-40水活性套裝，水活性測(cè)量套裝是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的解決方案。所有測(cè)量和校準(zhǔn)所需要的儀器都裝在一個(gè)既結(jié)實(shí)又輕便的ABS材質(zhì)手提箱內(nèi)