水活度監(jiān)測(cè)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(qiáng)調(diào)“從農(nóng)田到餐桌”全過(guò)程管理，即以預(yù)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(chǔ)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(chǔ)運(yùn)方式不得當(dāng)?shù)仍斐傻奈⑸镂廴?，是?dǎo)致食品腐敗變質(zhì)，威脅消費(fèi)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(jié)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(fèi)者放心的食品。水分活度的控制是阻止有害微生物生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素。在美國(guó)聯(lián)邦法規(guī)第21款中已經(jīng)明確規(guī)定，水分活度是檢驗(yàn)食品安全性的重要指標(biāo)。同時(shí)，美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）所規(guī)定的食品生產(chǎn)過(guò)程良好操作規(guī)范（GMP）中明確地把水分活度定義為反應(yīng)食品安全性的重要指標(biāo)。在危害分析關(guān)鍵控制點(diǎn)（HACCP）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)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(zhǎng)。”美國(guó)規(guī)定，庫(kù)存食品水分活度超過(guò)0.85就不能上市銷(xiāo)售；日本規(guī)定，庫(kù)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(guó)還沒(méi)有這樣的相關(guān)規(guī)定出臺(tái)。

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 Free Energy）有較強(qiáng)的相關(guān)性。它是表示水分的逃逸趨勢(shì)（逸度）的指標(biāo)；表示食品中的水與其他物質(zhì)結(jié)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(yán)格意義上，我們把食品中水的逸度與純水的逸度之比稱為水分活度Aw。

水分逃逸趨勢(shì)通?？梢越频赜盟恼羝麎簛?lái)表示。

水分活度是食品組成和溫度的函數(shù)，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(jié)合水和非結(jié)合水。嚴(yán)格地說(shuō)，按照食品中的水分和物料的結(jié)合形式，可將物料中的水分分為：化學(xué)結(jié)合水，物理化學(xué)結(jié)合水（包括吸附結(jié)合水，結(jié)構(gòu)結(jié)合水，滲透壓結(jié)合水）和機(jī)械結(jié)合水。

長(zhǎng)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(yù)報(bào)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)。例如，一種穩(wěn)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(zhǎng)，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(jié)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(zhǎng)繁殖。大多數(shù)與食品有關(guān)的微生物在Aw值較高的情況下生長(zhǎng)比較旺盛，只有少數(shù)能在較低Aw值下生長(zhǎng)。因此，如果降低Aw值，食品中可繁殖的微生物種類和數(shù)量就會(huì)減少。各類微生物對(duì)Aw值要求不同，細(xì)菌對(duì)水分活度的要求最高，Aw>0.9時(shí)才能生長(zhǎng)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(duì)Aw要求也不完全相同。

其次，Aw值對(duì)微生物代謝活性也有影響。降低Aw值可以使微生物的生長(zhǎng)速度降低，進(jìn)而，食品腐敗速度、微生物產(chǎn)毒數(shù)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(xì)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(duì)于食品水分活度的監(jiān)控具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

再次，Aw值對(duì)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(xì)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(xì)菌孢子的抗熱性隨Aw值的降低而增強(qiáng)，在Aw值為0.2～0.4的范圍內(nèi)最強(qiáng)。有時(shí)，在高濃度溶液中細(xì)菌的熱抗性比在稀溶液中低，因?yàn)槿苜|(zhì)本身在加熱過(guò)程中會(huì)加重細(xì)胞的熱毀壞。

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

第四，Aw值對(duì)微生物存活能力有明顯的影響。不能生長(zhǎng)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(zhǎng)的最低值，那么微生物的數(shù)量就會(huì)慢慢減少。通過(guò)對(duì)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(xì)菌孢子數(shù)會(huì)降低，這樣的食品在儲(chǔ)藏過(guò)程中甚至?xí)兂蔁o(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)觀察到：在發(fā)酵香腸中當(dāng)Aw值降低到一定數(shù)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(jié)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(wěn)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(duì)微生物的影響十分顯著，水分活性是食品質(zhì)量控制中的一個(gè)重要指標(biāo)。在食品領(lǐng)域及時(shí)監(jiān)控水分活性，可有效地估價(jià)食品的安全性和穩(wěn)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(xì)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(zhǎng)，但低濕食品質(zhì)量方面也依賴于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(wěn)定性的預(yù)測(cè)。

在預(yù)測(cè)食品的安全性和預(yù)測(cè)有關(guān)微生物生長(zhǎng)、生化反應(yīng)速率等方面，水分活性扮演著極其重要的角色。通過(guò)測(cè)定和控制食品的水分活性，可以做到以下幾點(diǎn)：（1）預(yù)測(cè)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(wěn)定性；（3）使非酶氧化反應(yīng)和脂肪非酶氧化降到最?。唬?）延長(zhǎng)酶的活性；（5）優(yōu)化食品的物理性質(zhì)，如質(zhì)構(gòu)和貨架期。endprint

水分活度檢測(cè)在肉類質(zhì)量控制中的作用

水分活性是影響肉品保鮮的重要柵欄因子。眾所周知，微生物可在各種肉與肉制品上生長(zhǎng)繁殖，微生物的污染和繁殖可直接導(dǎo)致肉品的腐敗變質(zhì)，從而影響肉品的衛(wèi)生質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)還可引起食物中毒，微生物與肉品保鮮的關(guān)系不言而喻。微生物的正常生長(zhǎng)繁殖必須滿足三個(gè)主要條件：（1）營(yíng)養(yǎng)條件，肉和肉制品是微生物生長(zhǎng)繁殖最好的培養(yǎng)基之一；（2）溫度，一般來(lái)說(shuō)溫度高，生長(zhǎng)繁殖快，反之就慢；（3）適量的水（一定的水分活性）。三者具備，微生物便可很好地生長(zhǎng)繁殖，否則微生物的生長(zhǎng)繁殖都將受到影響。在這三個(gè)主要條件中，水分活性與微生物的關(guān)系極為密切，因?yàn)槿魏我环N微生物在食品（包括肉與肉制品）中進(jìn)行正常的生長(zhǎng)繁殖，都要求有一個(gè)最低的水分活性值，在該值以下微生物不能正常生長(zhǎng)繁殖。換言之，一種肉制品的Aw值直接影響著該肉制品可能污染的微生物的種類和數(shù)量，進(jìn)而影響著對(duì)該肉制品采取的防腐保鮮措施。因而，一直以來(lái)水分活性都披視為肉制品保鮮的重要柵攔因子，在同等條件下，Aw值低，肉品保存期長(zhǎng)。Aw值與肉品保鮮期的關(guān)系宏觀上可以下圖表示：

自從水分活性概念被引入食品科學(xué)研究領(lǐng)域后，水分活性理論被廣泛用于指導(dǎo)生產(chǎn)。目前生產(chǎn)實(shí)踐中的許多措施都是降低肉制品的Aw值來(lái)抑制微生物的正常生長(zhǎng)繁殖，以達(dá)到保鮮的目的，如干燥法、凍結(jié)法、腌漬法等。在肉制品中，肉干、肉脯、肉松等干肉制品的Aw多為0.60～0.67，故被看作是低Aw的安全食品。除了這幾類干肉制品外，其他肉制品的水分活度通常高于0.75。而這些肉制品占市場(chǎng)份額較大，因此，及時(shí)檢測(cè)水分活度，對(duì)控制肉制品在貯存期的品質(zhì)變化有重要意義。夏大勇等人在調(diào)查中采到一袋超過(guò)了保質(zhì)期有10個(gè)月的肉松，檢測(cè)水分活性值為0.45，感官檢查：色擇褐黃，比正常黃色深一些，肉香昧減弱，無(wú)腐敗現(xiàn)象。不難看出，Aw值更能反映干制品內(nèi)在質(zhì)量變化的趨勢(shì)。

水分活度監(jiān)測(cè)在水產(chǎn)品質(zhì)量控制中的作用

根據(jù)文獻(xiàn)資料，新鮮水產(chǎn)原料的Aw一般在0.98～0.99，腌制品為0.80～0.95，干制品為0.60～0.75。Aw<0.9時(shí)，細(xì)菌不能生長(zhǎng)；Aw<0.8時(shí)，大多數(shù)霉菌不能生長(zhǎng)；Aw<0.75時(shí)，大多數(shù)嗜鹽菌生長(zhǎng)受抑制；Aw<0.6時(shí)，霉菌的生長(zhǎng)完全受抑制。通常對(duì)烤魚(yú)片、魚(yú)糜干制品等方便食品要求水分活度在0.70～0.75范圍之間，在這一水分活度下，細(xì)菌已很難存活，能生長(zhǎng)的有一些耐干燥霉菌，只要在加工、包裝、運(yùn)輸過(guò)程中采取防霉措施，就能達(dá)到較長(zhǎng)時(shí)間貯藏的目的。由于在較低水活度條件下，食品中的微生物數(shù)量有下降趨勢(shì)?，F(xiàn)在，食品科技界正在探索按預(yù)定要求控制一些食品的Aw值，以達(dá)到免殺菌保存食品的可能性。蝦仁制品的干制是通過(guò)降低蝦肉中的含水量與水分活度（Aw），以抑制微生物的繁殖，達(dá)到長(zhǎng)期保存的目的。一般Aw<0.69時(shí)，貯存更加安全，但蝦肉干制到Aw<0.69時(shí)，水分含量已降至15%以下，得到的產(chǎn)品干硬，食用品質(zhì)變差。為維持其相對(duì)較高的含水量同時(shí)還能防止腐敗，需要找到一個(gè)適當(dāng)?shù)钠胶恻c(diǎn)。江南大學(xué)食品科學(xué)與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室伍玉潔等人進(jìn)行了水分活度對(duì)干制蝦仁產(chǎn)品的貨架壽命和質(zhì)構(gòu)的影響試驗(yàn)，研究表明，通過(guò)分析比較Aw與水分含量的關(guān)系、保藏過(guò)程中細(xì)菌菌落總數(shù)的變化以及南美白對(duì)蝦蝦體的彈性和硬度等質(zhì)構(gòu)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Aw控制在0.86～0.9范圍，水分含量在25%（W/W）時(shí)，常溫保藏的南美白對(duì)蝦干制產(chǎn)品在口感及微生物指標(biāo)等方面可取得較好的平衡。

水分活度監(jiān)測(cè)在糧油制品質(zhì)量控制中的作用

蛋糕等糧油制品在保藏過(guò)程中會(huì)因微生物的滋生而不能食用，微生物的滋生又包括兩個(gè)方面，即發(fā)霉和腐敗。蛋糕發(fā)霉主要是指霉菌在蛋糕上大量繁殖，可從外表觀察到呈絨毛狀的各種顏色的斑點(diǎn)，而且有些霉菌會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的毒素。污染蛋糕的霉菌群種類很多，有青霉菌、青曲菌、根霉菌、精曲菌及白霉菌等。蛋糕腐敗，主要是指蛋糕受到細(xì)菌中的馬鈴薯?xiàng)U菌等的侵襲繁殖而引起的腐敗變質(zhì)。霉菌在糧油制品的腐敗變質(zhì)中起到了主要的作用。微生物的控制有諸多方法，國(guó)內(nèi)外有很多人做過(guò)研究，比如控制原料成分，活性包裝材料，充氣包裝，添加脫氧劑，選擇保藏環(huán)境等。然而，最有效的方法還是將蛋糕制成不適合微生物生長(zhǎng)的體系，也就是調(diào)整蛋糕的水分活度再輔以抗菌劑。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)胡勝群等進(jìn)行了pH、抗菌劑濃度以及水分活度對(duì)奶油蛋糕（磅蛋糕）模擬培養(yǎng)基中微生物生長(zhǎng)的影響試驗(yàn)，結(jié)果說(shuō)明，微生物生長(zhǎng)速度隨水分活度升高而加快，通過(guò)降低蛋糕的水分活度（0.88左右），微生物的生長(zhǎng)受到明顯抑制。

水分活度監(jiān)測(cè)在冰淇淋品質(zhì)控制中的作用

在冰淇淋漿料中，水分含量為60%～70%，但水分活度卻較低，冰淇淋漿料的總固形物含量越多，則水分活度越低。水分活度影響冰淇淋的抗融化度、抗變形度、質(zhì)地的松軟度或堅(jiān)實(shí)度，影響冰晶的數(shù)量、顆粒度、結(jié)構(gòu)、分布位置和定向。要控制冰淇淋品質(zhì)首先要控制水分活度。天津商學(xué)院食品系的楊湘慶，沈悅玉通過(guò)試驗(yàn)證明控制漿料中的水分活度可以很好的控制冰淇淋品質(zhì)。

總之，對(duì)水分活度的監(jiān)控在保證食品質(zhì)量安全上具有十分重要的意義。

我國(guó)加入世界貿(mào)易組織后，食品進(jìn)出口貿(mào)易將是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。然而，它也對(duì)我國(guó)食品安全性保證問(wèn)題提出了新的挑戰(zhàn)；即使在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)和消費(fèi)的食品也面臨著新的挑戰(zhàn)。城市化進(jìn)程加快，人們對(duì)食品的運(yùn)輸和加工需求變得更大，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與食品工業(yè)融為一體。食品生產(chǎn)和流通模式發(fā)生改變，食物比以往流通得更遠(yuǎn)，需要運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間也相對(duì)更長(zhǎng)。食品從生產(chǎn)到保藏，再?gòu)牧魍ǖ较M(fèi)；這樣一系列的過(guò)程，都要求有效及時(shí)的質(zhì)量監(jiān)測(cè)。無(wú)論是站在生產(chǎn)者的角度還是站在政府的角度來(lái)看，有效的預(yù)防措施是保證食品安全性的關(guān)鍵所在。因此，食品工業(yè)在實(shí)施HACCP體系的同時(shí)，應(yīng)該對(duì)食品水分活度給予高度的重視，因?yàn)檫M(jìn)行水分活度的實(shí)時(shí)檢測(cè)是確保食品質(zhì)量安全的有效過(guò)程控制手段。endprint