AquaLab作為專業(yè)的水分活度解決方案*,，采用可溯源的鏡面冷凝露點(diǎn)方法，是中國藥典,、ISO,、AOAC和美國USP、FDA等推薦使用的方法,，能夠在5分鐘內(nèi)快速測(cè)量樣品的水分活度,。目前有80%的用戶都選擇使用AquaLab水分活度儀。

摘要

確實(shí),，食品質(zhì)量控制和安全是一個(gè)復(fù)雜的主題,，并且存在不同的看法和觀點(diǎn)。棘手的事情是能準(zhǔn)確地找到可以提供良好決策所需結(jié)果的方法和儀器（無論批次是否合格）,。當(dāng)然,，解釋這些測(cè)試結(jié)果的專業(yè)知識(shí)對(duì)于從不同分析中獲利也很重要。

水分活度是食品質(zhì)量控制中被忽視的參數(shù)之一,。通常,，它被用于微生物風(fēng)險(xiǎn)的測(cè)定和緩解，但其限值往往遠(yuǎn)超出實(shí)際值,，如果水分活度稍微有變化,，沒有人會(huì)去真正關(guān)心，只要在限值范圍內(nèi),，一切都是沒問題的,。但與此同時(shí)，生產(chǎn)優(yōu)化的機(jī)會(huì)會(huì)被錯(cuò)過,，資金仍將被生產(chǎn)問題,、質(zhì)構(gòu)不符、口味不符等浪費(fèi),。不同擔(dān)心,，水分活度測(cè)量可解決這些問題。

介紹

在認(rèn)真談?wù)撍只疃戎?，必須先知道什么事水分活度?/span>aw）,。水分活度起源于經(jīng)典的熱力學(xué)，定義為在相同溫度下樣品的蒸汽壓除以純水的蒸汽壓,。

aw=樣品的蒸汽壓/純水的蒸汽壓

實(shí)際上，它是一種物理化學(xué)意義上的活性（或潛力），與產(chǎn)品中游離水的量幾乎沒有關(guān)系,。這都是關(guān)于游離水與產(chǎn)品的相互作用。參考是具有高水分活度的純水,。與產(chǎn)品的相互作用越多,，游離水的“活性”就越弱,，從而水分活度下降,。

另外，水分活度與水分含量不同,，水分含量描述了產(chǎn)品中的總水分,。如果水分含量為5%，那么總水分中有多少是自由的,，有多少是水分,？沒有這些重要的信息，就無從談起微生物的風(fēng)險(xiǎn),、質(zhì)地的變化等等,。

為了確定aw值，在樣品中的自由水和樣品上方的空氣濕度達(dá)到平衡后,，測(cè)量樣品上方的相對(duì)空氣濕度,。將檢測(cè)到的空氣濕度除以100得到aw值。

aw=ERH%/100,，其中ERH為平衡相對(duì)濕度

僅當(dāng)樣品在測(cè)量過程中溫度恒定并且一旦建立濕度平衡后,，儀器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，才能進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的水分活度測(cè)量,。因此,，溫度測(cè)量室和自動(dòng)平衡檢測(cè)時(shí)必要的。

可以從aw測(cè)量得到什么,？

水分活度數(shù)值本身沒什么可說,，需要其他信息（圖表、測(cè)試等）才能將其細(xì)菌生長,、氧化或其他效應(yīng)聯(lián)系在一起,。

大多數(shù)客戶每天都測(cè)量水分活度來確定微生物風(fēng)險(xiǎn)。他們有水分活度的限值,，確保水分活度不高于限值,，大多數(shù)水分活度限值是以避免細(xì)菌生長的方式設(shè)定的，特別是致病性細(xì)菌,，但如果只是關(guān)注細(xì)菌這一點(diǎn),，就沒有機(jī)會(huì)再化學(xué)和物理方面優(yōu)化產(chǎn)品，從而節(jié)省了生產(chǎn)成本,。

食品穩(wěn)定性和水分活度的關(guān)系

我們可以看一下使用水分活度常見的幾個(gè)行業(yè),，并了解可以用水分活度優(yōu)化生產(chǎn)的機(jī)會(huì),。

粉末行業(yè)（奶粉,、香料、配料……）

測(cè)量粉末的水分活度是一件容易的事,，但解釋缺非常棘手,。

更何況產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)突然變化、變色,、氧化,、結(jié)塊或硬化無法進(jìn)一步解釋。水分活度和所有其他參數(shù)都在指標(biāo)范圍內(nèi),。

看起來更接近物質(zhì)層面上正在發(fā)生的事情,。為了得到粉末，干燥步驟是至關(guān)重要,，但它們也是問題的根源,。在此過程中，無論使用哪種技術(shù)（噴霧干燥或鼓式干燥,，甚至凍干）,，產(chǎn)品尺寸都會(huì)縮小（或成顆粒）,。這將產(chǎn)生毛細(xì)管,，其中毛細(xì)作用力會(huì)阻止自由水進(jìn)入。當(dāng)干燥發(fā)生在顆粒的表面時(shí),，內(nèi)側(cè)的水分要多于外側(cè),，因此存在內(nèi)部水分活度不等于表面水分活度的風(fēng)險(xiǎn)。

但是,，如果必須測(cè)量產(chǎn)品的水分活度,，會(huì)怎么做呢？一般是在干燥過程后或生產(chǎn)完成后立即取樣,。如果在這時(shí)測(cè)量水分活度,，將獲得顆粒的表面水分活度，沒有機(jī)會(huì)從內(nèi)側(cè)測(cè)量到水分,，因此要花更長時(shí)間才能達(dá)到這些顆粒中水的熱力學(xué)平衡。

通過使用吸附等溫線已經(jīng)發(fā)表了一些解決該問題的方法,。

通過對(duì)粉末的熱處理，提出了一種新的可能解決方案,。這對(duì)于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）在25-60℃范圍內(nèi)的單一成分非常有用。

重要的是要知道,，Tg取決于aw值，分別取決于周圍空氣的空氣濕度,。

一種好的方法是將樣品加熱到其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上數(shù)小時(shí),，以破壞毛細(xì)管和所有內(nèi)部結(jié)構(gòu),。然后降溫,，這樣,，毛細(xì)管中的自由水就可以被檢測(cè)到,。因?yàn)闆]有任何東西可以保留,，一旦樣品*處于熱力學(xué)平衡狀態(tài),，這將會(huì)得到更高但真實(shí)的水分活度值。

所有這些好都必須在水分活度儀中完成，以避免游離水的損失,，因此儀器的密封性非常重要,。

肉和魚

產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性對(duì)這個(gè)行業(yè)非常重要,，如果一個(gè)國家對(duì)水分活度有規(guī)定,，則很有可能會(huì)先在肉制品行業(yè)實(shí)行,。有一個(gè)明確的水分活度為0.92 aw的限制是專門針對(duì)李斯特菌,，每個(gè)廠家的目標(biāo)是在產(chǎn)品中盡可能使用多的水，但不能存在李斯特菌繁殖的風(fēng)險(xiǎn),。產(chǎn)品中每多含1kg_水可降低材料成本并提*,。基于這個(gè)事實(shí),，微生物安全是重點(diǎn)關(guān)注的方面。

但是,，如果產(chǎn)品像生澀的肉或魚非常干的話,，非酶褐變又變得非常重要。特別是所謂的褐變,，是蛋白質(zhì)和還原糖的重組,，會(huì)使產(chǎn)品變得非常苦澀,。把水分活度降低到0.20aw左右會(huì)對(duì)減少非酶褐變反應(yīng)有幫助,，但是實(shí)際生產(chǎn)中不可能在過程中實(shí)現(xiàn)，所以調(diào)整干燥溫度和時(shí)間可以避免這種情況,。為什么水分活度很重要呢,，因?yàn)樽杂伤畬⑺蟹磻?yīng)物輸送到作用點(diǎn)，如果沒有自由水,，就沒有非酶褐變。

面包,、糖果、巧克力

除了水分活度在微生物安全方面很重要以外,，該行業(yè)還涉及不同成分之間的水分遷移（例如華夫巧克力夾心,、餅干中的巧克力等）和脂肪氧化,。雖然可以通過將水分活度值調(diào)整到0.45-0.50 aw左右進(jìn)行加工和儲(chǔ)存來減少脂肪氧化,，但是水分遷移還是一個(gè)很重要的問題,。事實(shí)上，自由水在不同水分活度的成分之間遷移,，而不是在不同水分含量之間遷移,。為了避免水分遷移問題，產(chǎn)品中所有的成分都必須具有相同的水分活度,，但這是一個(gè)很大的挑戰(zhàn),。降低或增加水分活度與感官/質(zhì)地/顏色變化同時(shí)發(fā)生，而且不能把1kg的鹽直接加到10kg的產(chǎn)品中,。

所以這是一個(gè)需要有折中方案，但是了解水分遷移方式將帶來更穩(wěn)定的產(chǎn)品,，并減少其中化學(xué)/物理變化的風(fēng)險(xiǎn),。

制藥

如果片劑的水分活度在規(guī)定的范圍內(nèi)，或者可以確定API或制劑的吸濕性以優(yōu)化生產(chǎn)過程（暴露于空氣的時(shí)間）并找到佳的存儲(chǔ)條件和包裝,，則可以減少包衣過程中的浪費(fèi),。

水分遷移在制藥行業(yè)也非常重要，尤其在涉及軟膠囊的情況下,，知道自由水如何遷移是非常有趣的,，因?yàn)槟z囊殼可能會(huì)變干，變得太硬（破裂）或變軟失去其物理特性,。填充物的優(yōu)化可以防止此類問題,，但是填充物的水分活度、溶解度,、質(zhì)構(gòu)和穩(wěn)定性的變化也在改變,。

使用水分吸附等溫線可以將水分活度和水分含量輕松的關(guān)聯(lián)在一起，就可以在藥品中獲得有關(guān)水動(dòng)力學(xué)和自由水行為的更多詳細(xì)信息,。

化妝品

化妝品是水分活度測(cè)量中的一門特殊學(xué)科,，化妝品的問題是大多數(shù)產(chǎn)品是乳業(yè)，填充有滑石粉,、甘油（軟化劑）,、香料等，因此各種化學(xué)藥品以及天然產(chǎn)品的混合物非常多,，對(duì)于乳業(yè)和其他液體化妝品,，水分活度可用于確定微生物變質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn),。不可忽視的另一方面是水和油脂的分離以及脂肪的氧化，這會(huì)破壞化妝品（光澤,、禿頭,、乳脂/乳液等）。重要的是將水分活度值控制在嚴(yán)格的范圍內(nèi),，以免發(fā)生此類問題,。

此外，水分活度非常適合HACCP概念,，并在多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中用作控制參數(shù),，因此一旦指標(biāo)不在限制范圍內(nèi)，就可以進(jìn)行及時(shí)干預(yù),。

AquaLab 4TE水分活度儀技術(shù)參數(shù)

1. 傳感器類型：鏡面冷凝露點(diǎn)傳感器測(cè)量水分活度,，以及紅外傳感器測(cè)量溫度
2. 測(cè)量范圍：0.030到1.000 aw
3. 分辨率：0.0001 aw
4. 準(zhǔn)確性：±0.003 aw
5. 重復(fù)性：±0.001 aw
6. 樣品杯容量：推薦7 mL（15 mL）
7. 測(cè)量時(shí)間：測(cè)量時(shí)間小于5分鐘（提供原廠彩頁文件證明）
8. 顯示屏：128×64像素LCD，背光顯示
9. 溫度范圍（測(cè)量和校準(zhǔn)）：15到50 °C之間任意設(shè)定