水分活度在食品工艺学中是一个非常重要的标准,它是英文Water activity的译名,简称为aw 。水分活度并不是指食品的含水量,但也与含水量有关系,一般含水量高的食品,其水分活度也大。它的含义是指食品中所含有的对微生物的生长有用的“活性水”,大部分腐败菌是不能生长于aw < 0.91的环境中,肉毒梭状芽孢杆菌在aw ≤ 0.85的食品中无法生长。水分活度aw 0.85是一个分界线的标准,按美国FDA分类规则。水分活度aw 在0.85以下的食品是属于安全的食品,可以不受法规管制,也不需向FDA注册登记。
过去的果酱含水量虽然也较高,但因为含糖量较高,水分活度较低,当糖度达到67Brix 以上时,水分活度可以达到安全值≤0.85,无须添加防腐剂就可以长期保存。
另外,我们过去日常食用的酱油,虽然含水量很高,因含有较高的盐分,水分活度较低。当酱油中含盐量达到约19 Brix以上时,水分活度可以达到安全值≤0.85,无须添加防腐剂就可以长期保存。
从表5-1/5-2和 图5-1/5-2可以看到糖与盐的含量对水分活度值的影响。
表5-1 不同浓度的糖液对应的水分活度值
样品序号 | 糖度(Brix) | 样品温度(℃) | 水分活度(aw) | 备注 |
1 | 29.2 | 25.4 | 0.974 |
被测定物以不同浓度的白砂糖的溶液为样品。 |
2 | 40.1 | 25.0 | 0.959 | |
3 | 50.5 | 25.6 | 0.933 | |
4 | 59.0 | 25.5 | 0.899 | |
5 | 65.4 | 25.5 | 0.864 | |
6 | 66.2 | 27.8 | 0.861 | |
7 | 66.8 | 27.9 | 0.852 | |
8 | 67.1 | 27.5 | 0.851 | |
9 | 67.2 | 27.7 | 0.848 | |
10 | 67.5 | 27.8 | 0.847 |
表5-2 不同浓度的食盐液对应的水分活度值
样品序号 | 食盐含量% | 样品温度(℃) | 水分活度(aw) | 备注 |
1 | 12 | 27.1 | 0.918 | 被测定物以不同浓度的氯化钠的溶液为样品。 |
2 | 14 | 27.1 | 0.903 | |
3 | 15 | 27.1 | 0.897 | |
4 | 16 | 27.1 | 0.885 | |
5 | 18 | 27.2 | 0.860 | |
6 | 20 | 27.2 | 0.840 | |
7 | 21 | 27.5 | 0.830 | |
8 | 22 | 27.5 | 0.814 |
(上表内容是用美国Aqua牌的台式水分活度仪在非恒温实验室测定的数据)
然而我国现行的食品法规中均未把水分活度作为重要指标,这样在低盐和低糖的口号下,不少食品厂商自觉或不自觉地减少盐及糖,使食品的水分活度均高于安全值,商家为了使食品不变质而添加防腐剂,本来根本不需要加防腐剂的产品变成滥加防腐剂(有的酱油竟添加了2-3种化学防腐剂),产生这样的现状也与未能充分利用水分活度的特性对食品保存的作用有关。
水分活度不仅与糖盐浓度有关,与食品中很多成分都有关系,如酱色、动物油、植物油及配料比例等因素。食品科学工作者往往可利用物料的比例控制食品的水分活度,使之保存食品,或决定热力杀菌工艺条件。
水分活度aw的测定方法
食品中水分活度的测定方法可以将在密闭容器内食品的水蒸汽压与在相同温度下的纯水蒸汽压之比值来获取水分活度,它的计算式如下:
aw = P食/P纯水
水分活度一般是用以ERH方法(通过测试含有水分的物品表面与周围环境气体达成平衡状态的特性)为基础的测试方法进而测试水分活度。现在已有非常简便的电子测量技术,它是将食品置于一个小容器中,利用食品中的水分蒸发结露等手段,籍电子元件芯片运算可测定出水分活度aw值,整个过程约5分钟即可完成。
水分活度aw与pH双制约因素的单一有效性
水分活度aw和酸碱值pH对微生物的生长有决定性的影响,实验数据表明,aw 0.85和pH 4.6是一个分界点,如果某食品控制在aw 0.85以下及pH 4.6以下是属于较安全的食品,只需要低于100℃温度杀菌便可,如果汁罐头就是属于这种情形。但科学家实验也证明上述两个制约因素中只要有一个达到,便可用≤100℃温度杀菌。