测量水分活度值的方法介绍和对比

水分活度（Water Activity，简称Aw，又称水活性）是反应产品中(食品、药品、饲料等)平衡状态下自由水分的多少，自由水会影响产品中微生物繁殖、化学特性和酶的稳定性，对于易变质的产品来说，测量其水分活度尤为重要。利用水分活度的测试，控制微生物的生长，计算食品和药品的保质期，已逐渐成为食品，医药，生物制品，粮食，饲料，肉制品等行业中检验的重要指标。

就食品检测而言，大多是依据国标《GB 5009.238-2016 食品安全国家标准 食品水分活度的测定》，此标准规定了“康卫氏皿扩散法”和“水分活度仪扩散法”测定食品中的水分活度。传统的康卫氏皿扩散法，操作步骤繁琐，至少需要24小时，耗时较长；而水分活度仪扩散法可以在很短的时间内得到结果，目前，此方法已被应用于大多数实验室。

水分活度仪扩散法就是把被测样品置于密闭的空间内，在保持恒温的条件下，使样品与周围空气的蒸汽压达到动态平衡，这时就可以以气体空间的水蒸汽压作为样品蒸汽压的数值（P），同时，在一定温度下纯水的饱和蒸汽压（Po）是一定的，从而计算出被测样品的水分活度（Aw=P/Po）。目前水分活度仪主要的测试方法有：电子湿度计法（电容或电阻传感器法）、冷却镜面露点法。

1.电子湿度计法（电容或电阻传感器法），此方法是利用电阻或电容传感器来测量相对湿度。传感器通过电容或电阻的变化，仪器将电信号和湿度信号进行转换，得出一个平衡相对湿度值，当样品温度和传感器温度达到一致时，平衡相对湿度数值上等于样品水分活度。而且，每次使用前传感器必须用标准盐溶液进行校准，水分进入传感器后，需要在传感器里达到充分平衡，此过程一般需要15分钟到1小时不等，才能使zui终数值稳定。

电子湿度计测量水分活度的优势是设计简单，容易实现小型化和集成化，但在其使用过程需要校准，检测时间长，数据稳定性差，测量精度受测量方法的局限，精度较低。而且传感器易受污染，保养维护费用高昂。

冷却镜面露点法，在冷却镜面露点系统里，先将待测样品放入样品杯内，再将样品杯密封在样品仓内，仓内有一个冷却镜面露点传感器和一个红外温度传感器。露点传感器测量空气的露点温度，红外传感器测量样品的温度。当样品的水分活度和空气的相对湿度达到平衡时，气体中的水蒸气随着镜面的温度逐渐降低而达到饱和时，开始析出凝析物，此时所测量到的镜面温度即为该大气压下气体的露点，通过露点温度和样品温度计算水分活度。仓内有一个风扇，帮助加速达到平衡，并控制露点传感器的边界层阻力。

冷却镜面露点方法的优势在于检测的速度和精度，该方法是基于基础热力学原则测量相对湿度的主要方法，由于测量是在温度测量的基础上，可以在五分钟之内测量精度达到（+0.0030Aw），而且这种测量方法一般无需校准。如果有问题，可以很容易地接触到镜面并对镜面进行清洁，维护非常简单。

冷却镜面露点方法是经AOAC国际认证的S要的测量水分活度的方法，并且是可以溯源到国家国际标准的方法。如eFAst-Lab 水分活度仪就是采用可溯源的冷却镜面露点方法，是美国USP和FDA推荐使用的方法，能够在5分钟内快速测量样品的水分活度。对一些用户而言，可以快速读数并进行在线监测水分活度。这种方法可以追溯到NIST以及国家标准方法，为广大食品科学研究人员和检验人员广泛应用。

 
两种测量方法的区别：
两种测量方法的差别性主要体现在精度、测量速度、可重复性、校准的稳定性、线性及使用的方便程度。

 
影响水分活度值的重要参数

如何准确测量水分活度值呢？除了选用合理的检测方法之外，也要注意一个非常重要的参数，即“温度”，国标中明确要求“在温度20~25℃，相对湿度50%~80%的条件下测定”。由于不同季节，不同场所，环境温度及样品温度有所差异，而温度对饱和盐溶液影响较大，因此温度对水分活度仪的测试结果影响也较大。

由此，在检测过程中，要保证环境温度在20~25℃，同时，待测样品也需要恢复到20~25℃再进行检测，这样检测出来的结果才能更准确。常规的水分活度仪，在回温的过程中，样品只能单纯的依靠环境温度的热传递，一般需要比较长的恢复时间，而且环境温度的不均匀性，可能导致实际测试条件无法达到国标要求，导致测量结果不准确。
现在市面上有一种可控温型水分活度仪，可以使盛放样品的测量仓迅速达到检测温度（如25℃），帮助客户在指定的样品环境温度下快速、准确的测定结果。另外，可以有效测定不同温度条件下样品的水分活度，帮助客户了解温度对水分活度的影响程度，为产品的储存温度和包装条件提供有效的判断依据，特别适用于高校科研机构及大型企业的研发工作。

意大利Steroglass斯特洛WaterLab水分活度仪，测量原理为“镜面冷却露点传感器”，分辨率高达0.0001aw，准确性0.003aw，满足仪器全量程测量范围。在实际检测时，只需称量3-5g菌粉样品放入样品杯内，5min左右即可快速得到准确测定结果。温度控制范围：15-50℃，它可以使仓内菌粉的温度迅速达到指定温度（如25℃），缩短检测时间，提高样品的准确性。