0.情景导入

食品中的水分存在形式有两种，一种是结合水—与食品以氢键结合的水；另外一种是自由水—不被细胞内胶体颗粒或大分子所吸附、能自由移动、并起溶剂作用的水。其中，自由水是食品中微生物代谢繁殖的必要条件，其含量越多，微生物越容易滋长，从而引起食物腐败，使产品保质期大大缩短。除此之外，自由水含量也会对食品的色泽、口感、成分、气味产生影响。不同的食品，其自由水含量有大差别，使自由水含量控制在合适的范围内，对于食品的良好感官、品质、组分的平衡关系和保质期的延长具有积极作用。因此，自由水含量是大部分食品质量控制的必测项目之一，不仅能通过检测食品中含水量的值来预估食品保质期，还能作为判定非法注水食品的一个重要标准。

下面开始介绍什么是水分活度。

1.水分活度介绍

概念：水分活度（wateractivity）Aw是指食品中水的逸度与纯水的逸度之比，指食品水分达到平衡状态下，自由水的含量，即系统中水的能量状态标志，近似地可以认为是自由水所占总水分含量的百分比，表示平衡状态下食品中的水与其他物质结合的自由和紧密程度。水分活度检测的目的是解决微生物生长问题，通过对水分活度的检测可以实现对产品安全性的鉴定，也可实现对产品食用安全性及时做出预警。

水分活性的公式定义∶在一温度下，溶液状的水分或食品中水分的蒸汽压与相同一温度下纯水的蒸汽压的比值，即∶
Aw=pp0A_w=\frac{p}{p_0} Aw​=p0​p​
其中ppp为食品中水的蒸汽压，p0p_0p0​为相同温度下水的饱和蒸气压。

研究证明，自由水是微生物生长的基础和必要条件。反映自由水含量的水分活度与黄曲霉菌和沙门氏菌的生长呈重要因果关系。当水分活度高于0.65时，霉菌开始生长，高于0.91时大多数微生物便开始繁殖。当水分活度超过0.70（25℃）时，食品易受黄菌霉素侵染，水分活度越高，黄菌霉素的生长也越快，食品的污染程度也越高。水分活度还对控制美拉德反应、延缓酶反应和维生素活度产生影响，并且对食品颜色、口味和香味也起决定性作用。

2.常见案例

长久以来，低水分食品在加工、包装、运输、销售及贮藏等过程中难以做到完全无菌，可能会被极耐低水分环境的微生物所污染，如致病菌、霉菌和真菌孢子等。今年就有很多个类似的案例。

2022-11-16，安徽省市场监督管理局

安徽省驿达高速公路服务区经营管理有限公司君王服务区（蚌埠）销售的、标称安徽白根柱食品科技有限公司（蚌埠）生产的开心果，霉菌不符合食品安全国家标准规定。检验机构为安徽省食品药品检验研究院。

2022-11-23国家市场监管总局

贵州省贵阳市白云区谭佳干调零售店销售的、标称四川阳丰味业有限公司生产的特红老抽酱油，其中菌落总数不符合食品安全国家标准规定。

陕西省咸阳市礼泉史德民都购物广场销售的、标称陕西省西安真康食品有限责任公司生产的油泼辣子炒锅巴（麻辣味），其中菌落总数不符合食品安全国家标准规定。

重庆市涪陵区易生活珍溪雲宾电商服务站销售的、标称云南省昆明茂腾食品有限公司生产的素面筋（调味面制品），其中菌落总数不符合产品执行标准要求。

重庆市南岸区长生桥镇国平食品超市销售的、标称河南鼎宏食品有限公司生产的紫薯脆片，其中菌落总数不符合食品安全国家标准规定。

贵州省黔南布依族苗族自治州龙里县关胜华联超市销售的、标称贵州省黔南布依族苗族自治州瓮安县万琴食品厂生产的土豆丝（膨化食品），其中菌落总数不符合食品安全国家标准规定。

以上案例均说明了低水分食品可能也存在着较大的微生物安全隐患。

3.水分活度的测定

根据 GB 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》中的规定来看，食品中水分的测试方法包括直接干燥法、减压干燥法、蒸馏法与卡尔·费休法，每种方法的适用范围并不相同，以“ 直 接 干 燥 法” 为 例， 其 适 用 于101~105℃下蔬菜、谷物及其制品、水产品、豆制品、乳制品、肉制品、卤菜制品、粮食（水分含量低于 18%）、油料（水分含量低于 13%）、淀粉及茶叶类等食品中的水分测定。

随着检测技术的发展，“直接干燥法”食品含水量测试方式经历了由人工向设备自动化的转变，但目前依旧有一定数量的操作人员仍采用人工测试的方式。
采用自动化设备检测食品含水量可智能化完成检测全程，测试结果准确可靠，稳定性好，试验效率高，避免了人为操作及试验环境频繁变化对试验的影响。

常用的测定方法：

(1)冰点测定法:先测定样品的冰点降低和水分含量,再根据方程p/p0p/p_0p/p0​=ERH/100ERH/100ERH/100计算AwA_wAw​。

(2)相对湿度传感器测定法:在恒定温度下,把已知水分含量的样品放在一个小的密闭室内,使其达到平衡,然后使用任何一种电子技术或湿度技术测量样品和环境大气平衡的平衡相对湿度(ERH)，即可得到AwA_wAw​。

(3)恒定相对湿度平衡室法(扩散法):样品在康威微量扩散皿的密封和恒温条件下，分别在Aw值较高和较低的标准饱和溶液中进行扩散平衡根据样品质量的增加(在较高AwA_wAw​值标准溶淮中平衡)和减少(在较低AwA_wAw​值标准溶液中平衡)求出样品的AwA_wAw​值。

(4)Aw测定仪法:这种方法是在一定温度下主要利用AwA_wAw​测定仪中的传感器根据食品中水的蒸汽压力的变化，从仪器的表头上读出指针所示的水分活度。在样品测定前需用氯化钡和溶液校正AwA_wAw​测定仪的AwA_wAw​为9.000。

(5)溶剂萃取法:这种方法是根据食品中的水可用不混溶的溶剂苯来萃取。苯在一定温度下其萃取的水量随样品中水分活度而变化，即萃取的水量与水相中的水分活度成比例，其结果与同温度下测定的苯中饱和溶解水值与水相中的水的比值即为该样品的水分活度。

4.水分活度的重要性

水分活度高低关键值可以根据食品中微生物以及食品的质地、味道、外观、香味、营养和烹调质量这些因素来确定。
每个食品生产商都需要知道当他们的产品在货架上时将会发生什么。
绝大部分食品变质细菌在水活度高于0.9的情况下会生长。
水活度不但会影响微生物的变质，化学反应和酶解反应与水活度也存在一定的关系。
随着水活度的提高，非酶褐变反应的机率也会随之提高，水活度在0.6-0.7之间时，会达到最大值。
除了预测各种化学反应和酶解反应的机率，水活度还会影响食品的构造结构
水分活度在微生物生长、食品变质反应方面，进行食品的稳定性和安全性预测是一个重要的参数。