水分活度（Water Activity，簡(jiǎn)稱Aw,，又稱水活性）是反應(yīng)產(chǎn)品中(食品,、藥品、飼料等)平衡狀態(tài)下自由水分的多少,，自由水會(huì)影響產(chǎn)品中微生物繁殖,、化學(xué)特性和酶的穩(wěn)定性，對(duì)于易變質(zhì)的產(chǎn)品來(lái)說(shuō),，測(cè)量其水分活度尤為重要,。利用水分活度的測(cè)試，控制微生物的生長(zhǎng),，計(jì)算食品和藥品的保質(zhì)期,，已逐漸成為食品，醫(yī)藥,，生物制品,，糧食，飼料,，肉制品等行業(yè)中檢驗(yàn)的重要指標(biāo),。
就食品檢測(cè)而言，大多是依據(jù)國(guó)標(biāo)《GB 5009.238-2016 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品水分活度的測(cè)定》，此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了“康衛(wèi)氏皿擴(kuò)散法"和“水分活度儀擴(kuò)散法"測(cè)定食品中的水分活度,。傳統(tǒng)的康衛(wèi)氏皿擴(kuò)散法,，操作步驟繁瑣，至少需要24小時(shí),，耗時(shí)較長(zhǎng),；而水分活度儀擴(kuò)散法可以在很短的時(shí)間內(nèi)得到結(jié)果，目前,，此方法已被應(yīng)用于大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室,。
水分活度儀擴(kuò)散法就是把被測(cè)樣品置于密閉的空間內(nèi)，在保持恒溫的條件下,，使樣品與周圍空氣的蒸汽壓達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,，這時(shí)就可以以氣體空間的水蒸汽壓作為樣品蒸汽壓的數(shù)值（P），同時(shí),，在一定溫度下純水的飽和蒸汽壓（Po）是一定的,，從而計(jì)算出被測(cè)樣品的水分活度（Aw=P/Po）。目前水分活度儀主要的測(cè)試方法有：電子濕度計(jì)法（電容或電阻傳感器法）,、冷卻鏡面露點(diǎn)法,。
1.電子濕度計(jì)法（電容或電阻傳感器法），此方法是利用電阻或電容傳感器來(lái)測(cè)量相對(duì)濕度,。傳感器通過(guò)電容或電阻的變化,，儀器將電信號(hào)和濕度信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得出一個(gè)平衡相對(duì)濕度值,，當(dāng)樣品溫度和傳感器溫度達(dá)到一致時(shí),，平衡相對(duì)濕度數(shù)值上等于樣品水分活度。而且,，每次使用前傳感器必須用標(biāo)準(zhǔn)鹽溶液進(jìn)行校準(zhǔn),，水分進(jìn)入傳感器后，需要在傳感器里達(dá)到充分平衡,，此過(guò)程一般需要15分鐘到1小時(shí)不等,，才能使最終數(shù)值穩(wěn)定。
電子濕度計(jì)測(cè)量水分活度的優(yōu)勢(shì)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,，容易實(shí)現(xiàn)小型化和集成化,，但在其使用過(guò)程需要校準(zhǔn)，檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng),，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性差,，測(cè)量精度受測(cè)量方法的局限，精度較低,。而且傳感器易受污染,，保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用高昂,。
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2.冷卻鏡面露點(diǎn)法，在冷卻鏡面露點(diǎn)系統(tǒng)里,，先將待測(cè)樣品放入樣品杯內(nèi),，再將樣品杯密封在樣品倉(cāng)內(nèi)，倉(cāng)內(nèi)有一個(gè)冷卻鏡面露點(diǎn)傳感器和一個(gè)紅外溫度傳感器,。露點(diǎn)傳感器測(cè)量空氣的露點(diǎn)溫度,，紅外傳感器測(cè)量樣品的溫度。當(dāng)樣品的水分活度和空氣的相對(duì)濕度達(dá)到平衡時(shí),，氣體中的水蒸氣隨著鏡面的溫度逐漸降低而達(dá)到飽和時(shí),，開(kāi)始析出凝析物，此時(shí)所測(cè)量到的鏡面溫度即為該大氣壓下氣體的露點(diǎn),，通過(guò)露點(diǎn)溫度和樣品溫度計(jì)算水分活度。倉(cāng)內(nèi)有一個(gè)風(fēng)扇,，幫助加速達(dá)到平衡,，并控制露點(diǎn)傳感器的邊界層阻力。
冷卻鏡面露點(diǎn)方法的特點(diǎn)在于檢測(cè)的速度和精度,，該方法是基于基礎(chǔ)熱力學(xué)原則測(cè)量相對(duì)濕度的主要方法,，由于測(cè)量是在溫度測(cè)量的基礎(chǔ)上，可以在五分鐘之內(nèi)測(cè)量精度達(dá)到（+0.0030Aw）,，而且這種測(cè)量方法一般無(wú)需校準(zhǔn),。如果有問(wèn)題，可以很容易地接觸到鏡面并對(duì)鏡面進(jìn)行清潔,，維護(hù)非常簡(jiǎn)單,。
冷卻鏡面露點(diǎn)方法是經(jīng)AOAC國(guó)際認(rèn)證的首要的測(cè)量水分活度的方法，并且是可以溯源到國(guó)家國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的方法,。如eFAst-Lab 水分活度儀就是采用可溯源的冷卻鏡面露點(diǎn)方法,，是美國(guó)USP和FDA推薦使用的方法，能夠在5分鐘內(nèi)快速測(cè)量樣品的水分活度,。對(duì)一些用戶而言,，可以快速讀數(shù)并進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)水分活度。這種方法可以追溯到NIST以及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法,，為廣大食品科學(xué)研究人員和檢驗(yàn)人員廣泛應(yīng)用,。
兩種測(cè)量方法的區(qū)別：
兩種測(cè)量方法的差別性主要體現(xiàn)在精度、測(cè)量速度,、可重復(fù)性,、校準(zhǔn)的穩(wěn)定性、線性及使用的方便程度,。
測(cè)量方法 | 電容或電阻傳感器法 | 冷凝鏡面露點(diǎn)法 |
測(cè)量范圍 | 0.6~0.9aw | 0.0500~1.000aw |
精度 | ±0.01~0.02aw | ±0.0030aw |
測(cè)量速度 | 15~90 min | 3~5 min |
校準(zhǔn) | 需用標(biāo)準(zhǔn)鹽容液進(jìn)行校準(zhǔn) | 一般無(wú)需校準(zhǔn) |
維護(hù) | 傳感器易受污染,保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用高昂 | 可以很容易地接觸到鏡面并對(duì)鏡面進(jìn)行清潔,，維護(hù)簡(jiǎn)單 |
認(rèn)證 | 國(guó)標(biāo) | 國(guó)標(biāo),、中國(guó)藥典、ISO,、AOAC國(guó)際認(rèn)證,、美國(guó)USP、FDA |
影響水分活度值的重要參數(shù)
如何準(zhǔn)確測(cè)量水分活度值呢,？除了選用合理的檢測(cè)方法之外,，也要注意一個(gè)非常重要的參數(shù)，即“溫度",，國(guó)標(biāo)中明確要求“在溫度20~25℃,，相對(duì)濕度50%~80%的條件下測(cè)定"。由于不同季節(jié),，不同場(chǎng)所,，環(huán)境溫度及樣品溫度有所差異，而溫度對(duì)飽和鹽溶液影響較大,，因此溫度對(duì)水分活度儀的測(cè)試結(jié)果影響也較大,。
由此，在檢測(cè)過(guò)程中,，要保證環(huán)境溫度在20~25℃,，同時(shí)，待測(cè)樣品也需要恢復(fù)到20~25℃再進(jìn)行檢測(cè),，這樣檢測(cè)出來(lái)的結(jié)果才能更準(zhǔn)確,。常規(guī)的水分活度儀，在回溫的過(guò)程中,，樣品只能單純的依靠環(huán)境溫度的熱傳遞,，一般需要比較長(zhǎng)的恢復(fù)時(shí)間，而且環(huán)境溫度的不均勻性,，可能導(dǎo)致實(shí)際測(cè)試條件無(wú)法達(dá)到國(guó)標(biāo)要求,，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。
現(xiàn)在市面上有一種可控溫型水分活度儀,，可以使盛放樣品的測(cè)量倉(cāng)迅速達(dá)到檢測(cè)溫度（如25℃）,，幫助客戶在樣品環(huán)境溫度下快速、準(zhǔn)確的測(cè)定結(jié)果,。另外,，可以有效測(cè)定不同溫度條件下樣品的水分活度，幫助客戶了解溫度對(duì)水分活度的影響程度,，為產(chǎn)品的儲(chǔ)存溫度和包裝條件提供有效的判斷依據(jù),，特別適用于高校科研機(jī)構(gòu)及大型企業(yè)的研發(fā)工作,。 意大利Steroglass斯特洛WaterLab水分活度儀,，測(cè)量原理為“鏡面冷卻露點(diǎn)傳感器",，分辨率高達(dá)0.0001aw，準(zhǔn)確性0.003aw,，滿足儀器全量程測(cè)量范圍,。在實(shí)際檢測(cè)時(shí)，只需稱量3-5g菌粉樣品放入樣品杯內(nèi),，5min左右即可快速得到準(zhǔn)確測(cè)定結(jié)果,。溫度控制范圍：15-50℃，它可以使倉(cāng)內(nèi)菌粉的溫度迅速達(dá)到溫度（如25℃）,，縮短檢測(cè)時(shí)間,，提高樣品的準(zhǔn)確性。
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