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  • 海鲜水分快速测试仪
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    冠亚水分活度仪监测在食品质量安全控制中的重要意义2017.07.17

    一、常见食品的水分活度

    1、微生物生长的水分活度

    每种微生物体都有其生长的最低、最佳、最高水分活度(见表1、表2)。酵母菌和霉菌可在低水分下生长,但是0.85是病原体生长的安全界限。0.85是根据金黄色葡萄球菌产生毒素的最低水分活度得来的。0.85以上水分活度食品需要冷藏或其它措施来控制病原体生长(见表3)。水分活度0.60~0.85的食品为中等水分食品(见表4),这些食品不需要冷藏控制病原体,但由于主要酵母菌和霉菌引起的腐败,要有一个限定货架期。对大部分水分活度在0.6以下食品,有较长的货架期,也不需冷藏,这些食品称为低水分食品。大部分生肉、水果和蔬菜属于水分较高的食品(见表3、水分活度高于0.85) 。值得注意的是面包,多数人认为它是干燥,货架稳定的产品。 实际上,它有相当高的水分活度,它只是因pH值、水分活度的多重屏障,而使之安全,并且霉菌比病原体更容易生长,换言之,它变危险之前就长霉变绿了。有些独特风味的产品,如酱油,外表像是高水分产品,但因盐、糖或其它成分结合了水分,它们的水分活度很低,其水分活度在0.80左右(见表4)。

    所以食品按其水分活度可划分为三类(见表3、4、表5)。有些中等和低水分活度食品为天然低水分活度,例如,糖蜜和面粉,加工时不必控制水分活度。 其它中等和低水分活度食品,如果脯、腌鱼、草莓酱、饼干、酱油和面条,开始是高水分活度食品,加工后,水分活度降低了。

    2、微生物生长必需的最低水分活度

    最低Aw

    细菌

    酵母菌

    霉菌

    0.96

    假单孢杆菌

       

    沙门氏菌

       

    0.95

    埃希氏杆菌

       

    芽孢杆菌

       

    梭状芽孢杆菌

       

    0.94

    乳杆菌

       

    足球菌

       

    分枝杆菌

       

    0.93

       

    根霉菌

       

    毛霉菌

    0.92

     

    红酵母

     
     

    毕赤氏酵母

     

    0.90

    小球菌

    酵母

    芽枝霉菌

     

    汉逊氏酵母

     

    0.88

     

    假丝酵母

     
     

    圆酵母

     

    0.87

     

    德巴利氏酵母

     

    0.86

    葡萄球菌

       

    0.85

       

    青霉菌

    0.75

    嗜盐菌

       

    0.65

       

    曲霉菌

    0.62

     

    接合酵母

     

    0.60

       

    耐干霉菌

    3、食品中水分活度与微生物生长

    Aw范围

    在此范围内的最低水分活度一般所能抑制的微生物

    在此水分活度范围内的食品

    1.000.95

    假单胞菌、大肠杆菌变形杆菌、志贺氏菌属、克雷伯氏菌属、芽孢杆菌、产气荚膜梭状芽孢杆菌、一些酵母

    极易腐败变质(新鲜)食品、罐头水果、菜、肉、鱼以及牛乳;熟香肠和面包;含有约40%(质量分数) 蔗糖或7%氯化钠的食品

    0.95~0.91

    沙门氏杆菌属、溶副血红蛋白弧菌、肉毒梭状芽孢杆菌、沙雷氏杆菌、乳酸杆菌属、足球菌、一些霉菌、酵母(红酵母、毕赤氏酵母)

    一些干酪(英国切达、瑞士、法国明斯达、意大利波萝伏洛)、腌制肉(火腿)、一些水果汁浓物;含有55%(质量分数)蔗糖或12% 氯化钠的食品

    0.91~0.87

    许多酵母(假丝酶母、球拟酵母、汉逊酶母)小球菌

    发酵香肠(萨拉米)、松蛋糕、干的干酪,人造奶油、含65% (质量分数)蔗糖(饱和)或15% 氯化钠的食品

    0.87~0.80

    大多数霉菌(产生毒素的青霉菌),金黄色葡萄球菌、大多数酵母菌属(拜耳酵母)SPP、德巴利氏酵母菌

    大多数浓缩水果汁,甜炼乳、巧克力糖浆、槭糖浆和
    水果糖浆、面粉、米、含有 15%~17% 水分的豆类食品、水果蛋糕、家庭自制火腿,微晶糖膏、重油蛋糕

    0.80~0.75

    大多数嗜盐细菌、产真菌毒素的曲霉

    果酱、加柑橘皮丝的果冻、杏仁酥糖、糖渍水果、一些
    棉花糖

    0.75~0.65

    嗜旱霉菌(谢瓦曲霉、白曲霉、Wall emia Sebi)、二孢酵母

    含有约10% 水分的燕麦片、颗粒牛皮糖、砂性软糖、棉花糖、果冻、糖蜜、粗蔗糖、一些果干、坚果

    0.65~0.60

    耐渗透压酵母(鲁酵母),少数霉菌(刺孢曲霉、二孢红曲霉)

    含约15% ~20% 水分的果干、一些太妃糖与焦糖、蜂蜜

    0.5

    微生物不增殖

    含约12% 水分的酱、含约 10%水分的调味料

    0.4

    微生物不增殖

    含约5%水分的全蛋粉

    0.3

    微生物不增殖

    含3%~5% 水分的曲奇饼,脆饼干,面包硬皮等

    0.2

    微生物不增殖

    含2%~2% 水分的全脂奶粉、含约5% 水分的脱水
    蔬菜、含约5% 水分的玉米片、家庭自制的曲奇饼、脆饼干

    二、降低水分活度的方法

    控制水分活度分两步。第一步,科学地设定可保证水分活度为0.85或更低的干燥、盐渍或加工配方,然后严格地执行。

    第二步,可取制成品样品测试其水分活度。

    降低食品中水分有两种传统方法即干燥加盐或糖结合水分子

    1、干燥

    干燥是食品防腐最古老的方法之一。除防腐之外,干燥产生了食品的自身特性,如同发酵。世界上很多地方还在用开放式空气干燥,一般而言有 4 种基本干燥方法。

    (1)热空气干燥:用于固体食品如蔬菜、水果和鱼。

    (2)喷雾干燥:用于流体和半流体如牛奶、骨汤。

    (3)真空干燥:用于流体如果汁。

    (4)冷冻干燥:用于多种产品。

    2、加盐或糖

    另一种降低食品水分活度的方法是加盐或糖。这种类型食品的例子有酱油、果酱和腌鱼,这不需要非常特殊的设备。 对流体或半流体产品,如酱油或果酱,用配方加工控制。对固体食品如鱼或熏火腿,可用盐干燥,即放入盐溶液或浸入盐水中。

    (1)盐藏

    食品经盐藏不仅能抑制微生物的生长繁殖,并可赋予其新的风味,故兼有加工的效果。食盐的防腐作用主要在于提高渗透压,使细胞原生质浓缩发生质壁分离;降低水分活性,不利于微生物生长;减少水中溶解氧,使好气性微生物的生长受到抑制等。

    各种微生物对食盐浓度的适应性差别较大。嗜盐性微生物,如红色细菌、接合酵母属和革兰氏阳性球菌在较高浓度食盐的溶液(15% 以上)中仍能生长。无色杆菌属等一般腐败性微生物约在 5% 的食盐浓度,肉毒梭状芽孢杆菌等病原菌在710% 盐浓度时,生长也受到抑制。一般霉菌对食盐都有较强的耐受性,如某些青霉菌株在25 的食盐浓度中尚能生长。

    由于各种微生物对食盐浓度的适应性不同,因而食盐浓度的高低就决定了所能生长的微生物菌群。例如肉类中食盐浓度在5 以下时,主要是细菌的繁殖;食盐浓度在 5% 以上,存在较多的是霉菌;食盐浓度超过20 ,主要生长的微生物是酵母菌。

    (2)糖藏

    也是利用增加食品渗透压、降低水分活度,从而抑制微生物生长的一种贮藏方法。一般微生物在糖浓度超过50% 时生长便受到抑制。但有些耐透性强的酵母和霉菌,在糖浓度高达70% 以上尚可生长。因而仅靠增加糖浓度有一定局限性,但若再添加少量酸(如食醋),微生物的耐渗透力将显著下降。例如,果酱产品,因其原料果实中含有有机酸,在加工时又添加蔗糖,并经加热,在渗透压、酸和加热等三个因子的联合作用下,很容易杀灭酵母菌和霉菌,可得到非常好的保藏性。根据栅栏因子理论,水分活度(Aw)是个很重要的栅栏因子,通过降低水分活度就可以控制食品的安全。当然,我们还可以通过测定产品的水分活度,来确定产品中需要控制的微生物种类,在工艺制订时有针对性地制定控制方案,同时也能很方便地预估产品保质期。

    测定食品的水分活度往往有着重要的意义,主要从以下两方面来考虑。

    1

    水分活度影响着食品的色、香、味和组织结构等品质。

    食品中的各种化学、生物化学变化对水分活度都有一定的要求。例如:酶促褐变反应对于食品的质量有着重要意义,它是由于酚氧化酶催化酚类物质形成黑色素所引起的。随着水分活度的减少。酚氧化酶的活性逐步降低;同样,食品内的绝大多数酶,如淀粉酶、过氧化物酶等,在水分活度低于0.85的环境中,催化活性便明显地减弱,但脂酶除外,它在水分活度Aw为0.3甚至0.1时还可保留活性。

    非酶促褐变反应---美拉德反应也与水分活度有着密切的关系,当水分活度在0.6~0.7之间时,反应达到最大值;维生素B1的降解在中高水分活度条件下也表现出了最高的反应速度。另外,水分活度对脂肪的非酶氧化反应也有较复杂的影响。这些例子都说明了水分活度值对食品品质有着重要的影响。

    2

    水分活度影响着食品的保藏稳定性。

    微生物的生长繁殖是导致食品腐败变质的重要因素。而它们的生长繁殖与水分活度有密不可分的关系。在各类微生物中,细菌对水分活度的要求最高,Aw>0.9时才能生长;其次是酵母菌,Aw的阈值是0.87;再次是霉菌。大多数霉菌在Aw为0.8时就开始繁殖。在食品中,微生物赖以生存的水分主要是自由水,食品内白由水含量越高,水分活度越大,从而使食品更容易受微生物的污染,保藏稳定性也就越差。

    利用食品的水分活度原理,控制其中的水分活度,就可以提高产品质量、延长食品的保藏期。例如:为了保持饼干、爆米花和薯片的脆性,为了避免颗粒蔗糖、乳粉和速溶咖啡的结块,必须使这些产品的水分活度保持在适当低的条件下;水果软糖中的琼脂、主食面包中添加的乳化剂、糕点生产中添加的甘油等不仅调整了食品的水分活度,而且也改善了食品的质构、口感并延长了保质期。

    所以,在食品检验中水分活度的测定是一个重要的项目

     

    水分活度对食品中微生物的生长的影响

    Aw范围

    Aw的底限下不能生长的微生物

    1.00--0.95

    假单胞菌、埃希氏菌、变形菌、志贺氏菌、克雷伯氏菌、芽孢杆菌、魏氏杆菌、一部分酵母

    0.95--0.91

    沙门氏菌、副溶血性弧菌、沙雷氏菌、乳杆菌、球菌、赤酵母 、红酵母、一些霉菌

    0.90--0.87

    很多酵母、微球菌

    0.87--0.80

    绝大部分霉菌、金黄色葡萄球菌、拜尔酵母、德巴利酵母

    0.80--0.75

    绝大部分嗜盐细菌

    0.75--0.65

    旱生霉菌

    0.65--0.60

    耐高渗酵母、少数霉菌

    <0.50

    微生物不能生长

     

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