水活度監測在食品質(zhì)量安全控制中的重要意義

  食品安全的管理模式強調“從農田到餐桌”全過(guò)程管理，即以預防為主的原則來(lái)減低微生物引起的食源性危害。在食品的加工、儲存和銷(xiāo)售過(guò)程中，食品原料受到外界環(huán)境微生物的侵染，加之殺菌不徹底、儲運方式不得當等造成的微生物污染，是導致食品腐敗變質(zhì)，威脅消費者健康的主要原因。只有有效地控制食品生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節中潛在的微生物污染問(wèn)題，食品工業(yè)才能生產(chǎn)出讓消費者放心的食品。水分活度的控制是阻止有害微生物生長(cháng)的關(guān)鍵因素。在美國聯(lián)邦法規第21款中已經(jīng)明確規定，水分活度是檢驗食品安全性的重要指標。同時(shí)，美國食品藥品監督管理局（FDA）所規定的食品生產(chǎn)過(guò)程良好操作規范（GM P）中明確地把水分活度定義為反應食品安全性的重要指標。在危害分析關(guān)鍵控制點(diǎn)（HACCP）監測系統中明確定義：“可通過(guò)限制水分活度來(lái)控制微生物病原體的生長(cháng)�！泵绹�規定，庫存食品水分活度超過(guò)0.85就不能上市銷(xiāo)售；日本規定，庫存食品水分活度超過(guò)0.90就不能上市銷(xiāo)售。然而，在我國還沒(méi)有這樣的相關(guān)規定出臺。

食品的水分活度

  作為熱力學(xué)概念，水分活度是描述食品中的水分所處的一種能量狀態(tài)，它與食品體系的吉布斯自由能（Gibbs FreeEnergy）有較強的相關(guān)性。它是表示水分的逃逸趨勢（逸度）的指標；表示食品中的水與其他物質(zhì)結合的緊密程度。雖然水分含量和水分活度都是用來(lái)描述水分存在的狀態(tài)，但是水分活度是與食品的質(zhì)量安全最相關(guān)的因素。

嚴格意義上，我們把食品中水的逸度與純水的逸度之比稱(chēng)為水分活度Aw。

Aw=f/f0 

f 是指食品中水的逸度；

f0 是指純水的逸度。

  水分逃逸趨勢通�？梢越�似地用水的蒸汽壓來(lái)表示。

  水分活度是食品組成和溫度的函數，受前者影響較大。食品物料中水分存在的形式，通常只是簡(jiǎn)單地分為結合水和非結合水。嚴格地說(shuō)，按照食品中的水分和物料的結合形式，可將物料中的水分分為：化學(xué)結合水，物理化學(xué)結合水（包括吸附結合水，結構結合水，滲透壓結合水）和機械結合水。

  長(cháng)期以來(lái)，人們了解到食品的腐敗變質(zhì)與食品中水分含量（W）具有一定的關(guān)系。但是，僅僅知道食品中的水分含量不足以預報食品的質(zhì)量安全性。有一些食品具有相同水分含量，但腐敗變質(zhì)的情況是明顯不同的，如鮮肉與咸肉的水分含量相差不多，但保藏期卻不同；這就存在一個(gè)水能否被微生物酶或化學(xué)反應所利用的問(wèn)題；這與水在食品中的存在狀態(tài)直接相關(guān)。

  所以，在考量食品質(zhì)量安全的時(shí)候，食品中的水分含量并不是一個(gè)可靠的標準。例如，一種穩定的食品有可能包含15%的水；另一種食品有可能包含8%的水；但是，這不能斷定前者更容易被微生物利用而生長(cháng)，這是由于有可能這部分水是通過(guò)化學(xué)鍵與其他組分結合，是不能被微生物利用的。

  那么水分活度是如何影響微生物的呢？

  水活性可以顯著(zhù)影響食品中微生物的繁殖、代謝(包括產(chǎn)毒)和抗性。

  首先，Aw值影響微生物的生長(cháng)繁殖。大多數與食品有關(guān)的微生物在Aw值較高的情況下生長(cháng)比較旺盛，只有少數能在較低Aw值下生長(cháng)。因此，如果降低Aw值，食品中可繁殖的微生物種類(lèi)和數量就會(huì )減少。各類(lèi)微生物對Aw值要求不同，細菌對水分活度的要求最高，Aw>0.9時(shí)才能生長(cháng)繁殖；其次是酵母菌，要求Aw>0.87，再次是霉菌，在Aw為0.8時(shí)就開(kāi)始繁殖。另外，同屬而不同種的微生物對Aw要求也不完全相同。

  其次，Aw值對微生物代謝活性也有影響。降低Aw值可以使微生物的生長(cháng)速度降低，進(jìn)而，食品腐敗速度、微生物產(chǎn)毒數量以及微生物代謝活性也會(huì )降低。值得注意的是，中止不同的代謝過(guò)程所需的水活性值不同。因此，在有生毒細菌或霉菌存在的食品中，毒素的存在是極有可能的。由此可以看出對于食品水分活度的監控具有重要的現實(shí)意義。

  再次，Aw值對微生物抗熱性同樣具有影響。加熱是抑制或殺死食品中微生物的常用有效方法，不同微生物及其孢子的抗熱性不同。決定細菌的抗熱性的諸因素中，熱溶劑的物理性質(zhì)、化學(xué)組成和Aw值等都是很重要的。一般來(lái)說(shuō)，細菌孢子的抗熱性隨Aw值的降低而增強，在Aw值為0.2～0.4的范圍內最強。有時(shí)，在高濃度溶液中細菌的熱抗性比在稀溶液中低，因為溶質(zhì)本身在加熱過(guò)程中會(huì )加重細胞的熱毀壞。

  所以，通過(guò)對預殺菌的食品物料水分活度的檢測，可初步判斷熱殺菌的效果。

  第四，Aw值對微生物存活能力有明顯的影響。不能生長(cháng)的微生物會(huì )逐漸死亡。因此，如果食物的Aw值低于微生物生長(cháng)的最低值，那么微生物的數量就會(huì )慢慢減少。通過(guò)對沙門(mén)氏菌、金黃色葡萄球菌等食物毒性微生物的生存與Aw之間的關(guān)系的研究證明：在Aw值較低的食品中細菌孢子數會(huì )降低，這樣的食品在儲藏過(guò)程中甚至會(huì )變成無(wú)菌的。食物中帶有的寄生蟲(chóng)的生存也受低Aw值的影響，這些寄生蟲(chóng)在冷凍或干燥過(guò)程中可被殺死。在研究肉中旋毛蟲(chóng)在干燥過(guò)程中的生存情況時(shí)觀(guān)察到：在發(fā)酵香腸中當Aw值降低到一定數值時(shí)，這些寄生蟲(chóng)就會(huì )失活，從以上所述可以得出這樣的結論：通過(guò)選擇合適的條件(Aw值、pH值、濕度、保鮮劑等)，可減少或殺死微生物，從而提高食品穩定性和安全性。

  通過(guò)以上的論述，我們可以看出，水分活度對微生物的影響十分顯著(zhù)，水分活性是食品質(zhì)量控制中的一個(gè)重要指標。在食品領(lǐng)域及時(shí)監控水分活性，可有效地估價(jià)食品的安全性和穩定性。一般，Aw值在0.9～1.0間的食品屬高濕食品，Aw值在0.6～0.9屬于中濕食品，Aw0.0～0.6屬低濕食品。高濕食

品腐敗是由于細菌，中濕食品腐敗主要是由于霉菌和酵母，在低濕食品上,微生物一般不生長(cháng)，但低濕食品質(zhì)量方面也依賴(lài)于Aw。另外，水分活度可用于高濕和中濕食品微生物安全和質(zhì)量穩定性的預測。

  在預測食品的安全性和預測有關(guān)微生物生長(cháng)、生化反應速率等方面，水分活性扮演著(zhù)極其重要的角色。通過(guò)測定和控制食品的水分活性，可以做到以下幾點(diǎn)：(1)預測哪種微生物是潛在的腐敗和污染源；(2)確保食品的物理，化學(xué)穩定性；(3)使非酶氧化反應和脂肪非酶氧化降到最��；(4)延長(cháng)酶的活性；(5)優(yōu)化食品的物理性質(zhì)，如質(zhì)構和貨架期。

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