水活度监测在食品质量安全控制中的重要意义

  食品安全的管理模式强调“从农田到餐桌”全过程管理，即以预防为主的原则来减低微生物引起的食源性危害。在食品的加工、储存和销售过程中，食品原料受到外界环境微生物的侵染，加之杀菌不彻底、储运方式不得当等造成的微生物污染，是导致食品腐败变质，威胁消费者健康的主要原因。只有有效地控制食品生产各个环节中潜在的微生物污染问题，食品工业才能生产出让消费者放心的食品。水分活度的控制是阻止有害微生物生长的关键因素。在美国联邦法规第21款中已经明确规定，水分活度是检验食品安全性的重要指标。同时，美国食品药品监督管理局（FDA）所规定的食品生产过程良好操作规范（GM P）中明确地把水分活度定义为反应食品安全性的重要指标。在危害分析关键控制点（HACCP）监测系统中明确定义：“可通过限制水分活度来控制微生物病原体的生长。”美国规定，库存食品水分活度超过0.85就不能上市销售；日本规定，库存食品水分活度超过0.90就不能上市销售。然而，在我国还没有这样的相关规定出台。

食品的水分活度

  作为热力学概念，水分活度是描述食品中的水分所处的一种能量状态，它与食品体系的吉布斯自由能（Gibbs FreeEnergy）有较强的相关性。它是表示水分的逃逸趋势（逸度）的指标；表示食品中的水与其他物质结合的紧密程度。虽然水分含量和水分活度都是用来描述水分存在的状态，但是水分活度是与食品的质量安全最相关的因素。

严格意义上，我们把食品中水的逸度与纯水的逸度之比称为水分活度Aw。

Aw=f/f0 

f 是指食品中水的逸度；

f0 是指纯水的逸度。

  水分逃逸趋势通常可以近似地用水的蒸汽压来表示。

  水分活度是食品组成和温度的函数，受前者影响较大。食品物料中水分存在的形式，通常只是简单地分为结合水和非结合水。严格地说，按照食品中的水分和物料的结合形式，可将物料中的水分分为：化学结合水，物理化学结合水（包括吸附结合水，结构结合水，渗透压结合水）和机械结合水。

  长期以来，人们了解到食品的腐败变质与食品中水分含量（W）具有一定的关系。但是，仅仅知道食品中的水分含量不足以预报食品的质量安全性。有一些食品具有相同水分含量，但腐败变质的情况是明显不同的，如鲜肉与咸肉的水分含量相差不多，但保藏期却不同；这就存在一个水能否被微生物酶或化学反应所利用的问题；这与水在食品中的存在状态直接相关。

  所以，在考量食品质量安全的时候，食品中的水分含量并不是一个可靠的标准。例如，一种稳定的食品有可能包含15%的水；另一种食品有可能包含8%的水；但是，这不能断定前者更容易被微生物利用而生长，这是由于有可能这部分水是通过化学键与其他组分结合，是不能被微生物利用的。

  那么水分活度是如何影响微生物的呢？

  水活性可以显著影响食品中微生物的繁殖、代谢(包括产毒)和抗性。

  首先，Aw值影响微生物的生长繁殖。大多数与食品有关的微生物在Aw值较高的情况下生长比较旺盛，只有少数能在较低Aw值下生长。因此，如果降低Aw值，食品中可繁殖的微生物种类和数量就会减少。各类微生物对Aw值要求不同，细菌对水分活度的要求最高，Aw>0.9时才能生长繁殖；其次是酵母菌，要求Aw>0.87，再次是霉菌，在Aw为0.8时就开始繁殖。另外，同属而不同种的微生物对Aw要求也不完全相同。

  其次，Aw值对微生物代谢活性也有影响。降低Aw值可以使微生物的生长速度降低，进而，食品腐败速度、微生物产毒数量以及微生物代谢活性也会降低。值得注意的是，中止不同的代谢过程所需的水活性值不同。因此，在有生毒细菌或霉菌存在的食品中，毒素的存在是极有可能的。由此可以看出对于食品水分活度的监控具有重要的现实意义。

  再次，Aw值对微生物抗热性同样具有影响。加热是抑制或杀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热性不同。决定细菌的抗热性的诸因素中，热溶剂的物理性质、化学组成和Aw值等都是很重要的。一般来说，细菌孢子的抗热性随Aw值的降低而增强，在Aw值为0.2～0.4的范围内最强。有时，在高浓度溶液中细菌的热抗性比在稀溶液中低，因为溶质本身在加热过程中会加重细胞的热毁坏。

  所以，通过对预杀菌的食品物料水分活度的检测，可初步判断热杀菌的效果。

  第四，Aw值对微生物存活能力有明显的影响。不能生长的微生物会逐渐死亡。因此，如果食物的Aw值低于微生物生长的最低值，那么微生物的数量就会慢慢减少。通过对沙门氏菌、金黄色葡萄球菌等食物毒性微生物的生存与Aw之间的关系的研究证明：在Aw值较低的食品中细菌孢子数会降低，这样的食品在储藏过程中甚至会变成无菌的。食物中带有的寄生虫的生存也受低Aw值的影响，这些寄生虫在冷冻或干燥过程中可被杀死。在研究肉中旋毛虫在干燥过程中的生存情况时观察到：在发酵香肠中当Aw值降低到一定数值时，这些寄生虫就会失活，从以上所述可以得出这样的结论：通过选择合适的条件(Aw值、pH值、湿度、保鲜剂等)，可减少或杀死微生物，从而提高食品稳定性和安全性。

  通过以上的论述，我们可以看出，水分活度对微生物的影响十分显著，水分活性是食品质量控制中的一个重要指标。在食品领域及时监控水分活性，可有效地估价食品的安全性和稳定性。一般，Aw值在0.9～1.0间的食品属高湿食品，Aw值在0.6～0.9属于中湿食品，Aw0.0～0.6属低湿食品。高湿食

品腐败是由于细菌，中湿食品腐败主要是由于霉菌和酵母，在低湿食品上,微生物一般不生长，但低湿食品质量方面也依赖于Aw。另外，水分活度可用于高湿和中湿食品微生物安全和质量稳定性的预测。

  在预测食品的安全性和预测有关微生物生长、生化反应速率等方面，水分活性扮演着极其重要的角色。通过测定和控制食品的水分活性，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)确保食品的物理，化学稳定性；(3)使非酶氧化反应和脂肪非酶氧化降到最小；(4)延长酶的活性；(5)优化食品的物理性质，如质构和货架期。

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