當(dāng)今,，糖果產(chǎn)品制造商面臨的最重要任務(wù)之一是確保產(chǎn)品在整個規(guī)定的保質(zhì)期內(nèi)的質(zhì)量和安全，這一保質(zhì)期在法規(guī)或技術(shù)文件中有明確規(guī)定。

產(chǎn)品的水分含量顯著影響其中微生物的發(fā)展，以及化學(xué)化合物的結(jié)合，這會改變產(chǎn)品的一致性和結(jié)構(gòu),。隨著產(chǎn)品水分含量的減少,，微生物的繁殖率會降低。然而,，對于微生物的發(fā)展而言,，更重要的不是濕度的絕對值，而是其在一系列生化過程和微生物發(fā)展中的可用性,。

由于糖果產(chǎn)品是多相濃縮系統(tǒng),，具有特定的指標(biāo)特征（分散性、固相顆粒的形狀和結(jié)構(gòu),、組分的均勻分布）,，控制和過程預(yù)測（包括物理化學(xué)和生化過程）對于確保其與水分遷移相關(guān)的儲存穩(wěn)定性至關(guān)重要（圖1）。

圖1 與水分遷移相關(guān)過程的實施和預(yù)測的動作流程

一種用于定量評估這些過程以預(yù)測和調(diào)節(jié)食品穩(wěn)定性的可靠工具是“水分活度”指標(biāo)（英文為water activity,，簡稱Aw）,，它具有熱力學(xué)性質(zhì)。該指標(biāo)被納入ISO 9000標(biāo)準(zhǔn)體系,，并在分析關(guān)鍵控制點(diǎn)的風(fēng)險時進(jìn)行監(jiān)控（危害分析與關(guān)鍵控制點(diǎn),，HACCP）。在歐盟國家和美國,，檢查某些產(chǎn)品時,，水分活度是強(qiáng)制性的。水分活度是通過最著名的美國METER公司的AquaLab 4TE水分活度儀進(jìn)行測量的,。

水分活度與食品的平衡相對濕度（ERH,，%）相關(guān)，當(dāng)產(chǎn)品既不吸收也不向大氣中失去水分時,，ERH等于Aw乘以100,。產(chǎn)品與環(huán)境之間水分遷移的原因是產(chǎn)品平衡相對濕度與儲存期間環(huán)境相對濕度（RH）之間的差異。Aw以0到1的無量綱單位表示,，并根據(jù)以下公式計算為產(chǎn)品上方蒸汽壓Ps與相同溫度下純水上方蒸汽壓Pw的比值：

Aw = Ps / Pw = ERH / 100,，

其中Ps是產(chǎn)品上方系統(tǒng)中的水蒸氣壓力；Pw是純水上方的水蒸氣壓力,。

控制Aw指標(biāo)可以預(yù)測產(chǎn)品在儲存期間發(fā)生的過程,。例如，ERH超過環(huán)境RH的產(chǎn)品（如軟糖和杏仁糖）在儲存期間會變干,，而ERH低于環(huán)境RH的產(chǎn)品（如糖果,、餅干、威化餅）則會從空氣中吸收水分,。當(dāng)復(fù)合產(chǎn)品中各個組分的ERH不同,，或者產(chǎn)品的ERH與環(huán)境RH之間的差異超過2%時，就會發(fā)生水分遷移,。在不同的ERH下,，水分也可能在產(chǎn)品內(nèi)部遷移,，這在多組分產(chǎn)品中經(jīng)常觀察到（例如，帶有水基餡料的巧克力涂層餅干）,。差異越大,，相鄰組分（例如餅干和餡料）之間的ERH差異越大，水分遷移就越強(qiáng)烈,，保質(zhì)期也就越短,。

產(chǎn)品在儲存期間的吸附和解吸過程取決于許多因素：環(huán)境空氣的溫度和相對濕度、原材料和產(chǎn)品的化學(xué)結(jié)構(gòu),、Aw的變化,。糖果產(chǎn)品可能會吸收或釋放水分，這取決于環(huán)境條件,。對于某些產(chǎn)品，吸附起到積極作用,，而對于其他產(chǎn)品則起到消極作用,，水分解吸也是如此。例如,，對于果凍軟糖,、軟糖、牛奶糖,、酒心糖,、姜餅等產(chǎn)品，在儲存期間的水分解吸過程與水分遷移,、蔗糖結(jié)晶和產(chǎn)品硬化過程相關(guān),，起到消極作用。為了防止這些過程,，配方中會引入保水成分或添加劑（例如酶轉(zhuǎn)化劑,、糖類——果糖、木糖醇,、山梨醇,、可轉(zhuǎn)化添加劑——含有轉(zhuǎn)化酶的干啤酒和面包酵母），這些成分增強(qiáng)了水合性能并具有可轉(zhuǎn)化能力,，同時建議使用聚丙烯和金屬化聚丙烯薄膜進(jìn)行產(chǎn)品包裝,。

糖果產(chǎn)品的Aw值在很大程度上取決于其配方中的水分和糖分含量。除了防腐效果外,，糖還參與形成產(chǎn)品的感官和功能技術(shù)特性,，調(diào)節(jié)其酸度，降低Aw,，這有助于增加材料中水的結(jié)合能并減少微生物發(fā)展的可能性,。為了降低產(chǎn)品的糖分強(qiáng)度,，白蔗糖被其他糖類、糖替代品或“新一代”甜味劑所取代,，這些甜味劑在化學(xué)性質(zhì),、甜度和技術(shù)特性（包括水結(jié)合能力）上有所不同。因此,，含有甜味劑的糖果在儲存期間表現(xiàn)不同,。例如，文獻(xiàn)表明,，在谷物棒中用山梨醇和麥芽糖醇或山梨醇和nutriose的組合取代蔗糖,，可以獲得更穩(wěn)定的產(chǎn)品。這是因為與含糖谷物棒相比,，含有甜味劑的產(chǎn)品具有更接近正常環(huán)境條件的相對濕度平衡值,。

為了獲得具有特定消費(fèi)者特性的特定糖果產(chǎn)品，有必要對最合適的原材料和半成品進(jìn)行技術(shù)上的合理選擇（需要了解化學(xué)成分,、濕度和Aw值）,。鑒于上述情況，我們制定了研究的目的,。

2. 研究目的 

本研究的目的是對科技文獻(xiàn)中關(guān)于原材料,、半成品和糖果產(chǎn)品的水分活度指標(biāo)值的信息進(jìn)行概括和系統(tǒng)化；獲取俄羅斯市場上銷售的“新一代”甜味劑水分活度指數(shù)值的新實驗數(shù)據(jù),。 

3. 研究對象 

文獻(xiàn)檢索通過PubMed數(shù)據(jù)庫進(jìn)行,，使用的關(guān)鍵詞包括：“食品中的水分活度（Aw）”、“水分活度”,，以及電子科學(xué)圖書館https://elibrary.ru,。實驗研究的對象為糖類（甜菜糖、葡萄糖,、果糖）,、甜味劑（異麥芽酮糖醇、麥芽糖醇,、赤蘚糖醇,、木糖醇、山梨醇,、甜菊糖苷）和糖替代品（麥芽糊精,、菊粉）。 

4. 材料與方法 

根據(jù)研究目的,，使用的材料包括： 

- 糖類：符合俄羅斯國家標(biāo)準(zhǔn)№33222-2015的甜菜白砂糖,；符合俄羅斯國家標(biāo)準(zhǔn)№975-88的食品級葡萄糖（一水合葡萄糖）；符合俄羅斯技術(shù)條件№9197-010-72315488-2011的果糖,。 

- 甜味劑：符合技術(shù)條件№20.14.23-037-60381327-2018的麥芽糖醇（中國山東魯健生物科技有限公司）,；符合技術(shù)條件№24.14.23-021-94446794的赤蘚糖醇（德國嘉吉公司）,；符合技術(shù)條件№9111-073-00334675的異麥芽酮糖醇（德國嘉吉公司）；符合技術(shù)條件№9197-009-72315488-2011的木糖醇（俄羅斯“甜蜜世界”公司）,；符合技術(shù)條件№9197-008-72315488-2010的山梨醇（俄羅斯“甜蜜世界”公司）,；符合技術(shù)條件№9199-003-90836854-13的甜菊糖苷（馬來西亞“PURE CIRCLE Sdn. Bhd.”公司）。 

- 糖替代品：符合技術(shù)條件№9199-005-50876759-15的麥芽糊精（中國東曉公司）和菊粉（比利時BIONOVA公司）,。 

水分活度是通過最著名的美國METER公司的AquaLab 4TE水分活度儀進(jìn)行測量的,。將測試樣品置于密封測量室中，控制空氣溫度并保持至達(dá)到平衡狀態(tài),。穩(wěn)定過程通過使用相對濕度傳感器測量樣品表面上的空氣濕度（% RH = 100 · Aw）來控制,。所有測量均在標(biāo)準(zhǔn)模式下進(jìn)行，重復(fù)7次,，結(jié)果通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法并使用Microsoft Excel標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行處理,。

Aw值可以在0.98到0.1的廣泛范圍內(nèi)變化，具體取決于原材料,、半成品和成品的組成及物理化學(xué)特性,。所有糖果產(chǎn)品分為三組： 

- **I組**：低濕度產(chǎn)品（1%至11%），Aw值低于0.5,； 

- **II組**：中等濕度產(chǎn)品（11%至40%），0.87?Aw?0.50,； 

- **III組**：高濕度產(chǎn)品（超過40%）,，Aw值超過0.87 。 

一些用于蛋糕和糕點(diǎn)的烘焙半成品（如海綿蛋糕,、松糕）具有較高的Aw值,，但其濕度值大致相同（例如，海綿蛋糕半成品的Aw為0.8,，松糕為0.95,，濕度分別為22.8%和23.7%）。酥皮和酥餅半成品的Aw值處于中等濕度產(chǎn)品的典型水平（0.6-0.5）,。 

然而,，需要注意的是，不僅糖的定量含量重要,，其定性組成也至關(guān)重要,。例如，半成品糖果——果醬的濕度為32.6%,，其Aw值為0.83,，低于濕度為15.2%的黃油奶油（Aw = 0.85）。軟糖中還原糖（如果糖,、葡萄糖,、麥芽糖）的存在導(dǎo)致其Aw值顯著降低至0.84,，濕度為10-12% 。 

高濕度的糖果產(chǎn)品極易受到微生物變質(zhì)的影響,。在Aw = 0.87-0.98時,，所有類型的微生物（細(xì)菌和真菌）都可能繁殖。中等濕度產(chǎn)品中可能發(fā)生氧化,、微生物和酶促過程,，酵母、霉菌和某些細(xì)菌最有可能繁殖,，并在儲存期間變質(zhì),。在Aw = 0.88-0.60時，微生物的繁殖受到限制,。在低濕度產(chǎn)品中,，微生物活動被抑制，生物過程不會進(jìn)行,，這些產(chǎn)品可以長期保持其特性,，但在儲存期間會發(fā)生脂肪氧化、維生素?fù)p失,、酶促和非酶促褐變等過程,，此類產(chǎn)品在儲存期間可能會受潮；當(dāng)Aw <0.6時,，細(xì)菌,、霉菌和酵母幾乎不會繁殖。然而,，已知某些類型的霉菌和嗜滲酵母可以在Aw = 0.62時繁殖,。 

微生物的生長還受到pH值和氧化還原電位的顯著影響。只有在pH值低于3.7的低酸性產(chǎn)品中,，乳酸菌和某些類型的酵母和霉菌才能繁殖,。pH值在5.0至7.0之間的產(chǎn)品容易受到病原微生物繁殖的風(fēng)險；而在pH值4.0至2.0之間時,，產(chǎn)品不會面臨此類風(fēng)險,。 

表2中列出了各種糖類、甜味劑和糖替代品的Aw測定實驗數(shù)據(jù),。

6. 結(jié)論 

Aw指標(biāo)具有重要的理論和應(yīng)用價值,，在儲存、原材料加工,、半成品生產(chǎn),、開發(fā)具有特定化學(xué)成分的創(chuàng)新產(chǎn)品以及儲存期間（符合海關(guān)聯(lián)盟技術(shù)法規(guī)021/2011《食品安全》的要求）中起著重要作用。通過控制產(chǎn)品的水分含量和Aw值，可以預(yù)測產(chǎn)品儲存期間各種物理化學(xué),、生化和微生物過程的強(qiáng)度,，從而創(chuàng)建“基于水分活度的糖果產(chǎn)品穩(wěn)定性圖”，并生產(chǎn)具有所需保質(zhì)期的產(chǎn)品,。這種方法使我們能夠評估個別技術(shù)變化對產(chǎn)品安全性的影響,。