水分活度与微生物生长的关系和食品防腐的应用

随着人们生活水平的不断提高和生活节奏的日益加快，大家对于食品的品质要求也越来越高。其中，微生物的生长繁殖是导致食品腐败变质的重要因素。

据了解，控制微生物生长的方法大概有以下几种：
1.“热杀菌”方式，但这样可能破坏食品本身营养成分中的活性物质，严重影响产品的营养性，并且在冷链运输过程中也会存在温度失控的问题。
2.控制酸度，但会受到口味等因素的制约。   
3.控制渗透压，这种方法需要在食品中添加较多的糖类以及盐类物质，但这样在增加产品储藏性的同时也增加了食品的健康风险——高糖会增加糖尿病风险，高盐会增加心脑血管病的风险，同时部分高渗透压的芽孢杆菌在如此环境中也会长期存在且会分泌大量的内毒素。
4.采用防腐剂，用化学物质杀灭微生物，但防腐剂在人体内无法完全分解，而且肠道内有着人体的正常菌群,防腐剂杀灭食品中有害微生物的同时也会杀灭人体的正常有益菌群，严重扰乱了人体肠道微生物系统,长期使用后患无穷。

除此之外，通过控制食品中的水活度，使微生物失去赖以生存的水分环境，可更方便、有效地控制微生物的生长，延长食品货架寿命。
 
水分活度的严格定义是: 在一定温度下,溶液状的水分或食品中水分的蒸气压p与相同温度下纯水的蒸气压po的比值,即Aw=p/po。主要用于反应食品平衡状态下的微生物能利用的或者能参与化学反应的有效水分、产品稳定性和微生物繁殖能力。

由上图，可以看出水活度和产品中的脂类氧化、褐变、维生素流失、酶的活性以及微生物生长有着密切关系。产品中发生的生化反应（如美拉德反应）和酶促反应是引起产品品质变化的重要原因之一，降低产品的水分活度可以延缓酶促褐变和非酶褐变的进行。同时，低水分活度能阻碍产品的化学变化，稳定食品质量。
 
综上所述，为了保证产品性能的稳定，需要控制水活度值在一个较窄的范围之内，因此水分活度的测定被广泛应用于研发、生产及质量控制等领域，对掌握食品品质的稳定性与储藏性具有重要意义。
 
下表是水活度和微生物生长的关系，在低于这些值的条件下，对应的菌类不能生长繁殖：

通过测定和控制食品的水分活度, 可以做到以下几点:
（1）预测哪种微生物是潜在的腐败和污染源；
（2）确保食品的化学稳定性；
（3）使非酶氧化反应和脂肪非酶氧化降到zui小；
（4）延长酶的活性和食品中维生素；
（5）优化食品的物理性质, 如质构和货架期。
 
值得注意的是，产品水分含量与水分活度并不存在统一的相关性。例如：酱油、果酱，外表像是高水分产品，但大部分水分与盐、糖或其它成分相结合，因此它们的水分活度值很低，在0.80左右。
 
目前，水分活度仪广泛应用在食品/药品/化妆品/饲料等领域，已被纳入众多标准体系：如GB中国国家标准，FDA、USDA法规和GMP、HACCP等。
意大利Steroglass斯特洛WaterLab 高精度露点水分活度仪，采用镜面冷却露点传感器和创新的智能控制模式，分辨率高达0.0001aw，准确性0.003aw，，5min之内即可完成测试，可以准确、快速测出样品的水活度值（aw）。
 
并且，该设备运用新的校准和精确的温度控制系统，可以使样品仓内温度迅速达到指定温度（如25℃）。另外，该设备可控制样品室内温度：15-50℃，并带有TEST LIFE模拟程序，可以帮助用户测定不同温度条件下样品的水分活度，为产品的储存温度和包装条件提供有效的判断依据，对于判断产品真实货架寿命具体实际的参考意义。

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