水分活度在香精香料中的应用

水分活度在香精香料中的应用

水分活度是香料安全性和质量的关键控制点。它使用高精度的仪器很容易测量，应该是任何香料制造商质量控制体系的组成部分。

香料是从蔬菜或其混合物中提取的产品，用于为食物提供调味和香味。香料可用于增强食物的味道或者香气，同时也是一种强大的抗氧化剂。

香料的使用和交易已达到数千年。由于香料在新鲜状态下的储存期较短，因此它们常被加工为干燥产品，加工方式通常为太阳晒干。香料的质量指标着重于维护香料的安全性，防止掺假和保证其有效成分。标准由美国香料贸易协会（ASTA）和欧洲香料协会（ESA）制定，通常使用ASTA或者ISO标准测试程序来衡量质量指标。香料生产商还会使用危害分析和关键控制点（HACCP）程序来保证其质量。

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香料水分分析

ASTA和ESA将水分含量和水分活度列为必要的水分测量指标，但只有水分含量值在规定中有标准。水分活度指标可由买卖双方商定。相反，在HACCP计划中水分活度被认为是关键控制点，而水分含量则不是。水分活度和水分含量是互补的，共同提供一个完整的水分分析。了解两种测量方法之间的差异及其在香料安全性中的作用是至关重要的。

水分含量是对产品中水的量的测量。水分含量提供了产量和数量的有价值的信息，从财务角度来看它很重要。另外，水分含量提供质构信息，因为水分含量增加提高了水的流动性，并降低了玻璃化转变温度。水分含量不能提供有关微生物安全的信息。

水分活度（ISO21807）代表系统中水的能量状态。它等于在密闭系统中与样品平衡的空气的相对湿度。它被定义为样品中水的蒸汽压除以样品温度下纯水的蒸汽压。水分活度而不是水分含量预测了微生物的生长、化学和生物化学反应速率以及物理性质方面的安全性和稳定性。图1显示了作为水分活度函数的微生物生长限制和降解反应速率的稳定性。

图1 水分活度稳定图

因此，通过测量和控制水分活度，可以：a)预测哪些微生物会成为感染的潜在来源；b)保持香料的化学稳定性；c)优化香料的物理特性，如质构和流动性能。

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微生物生长

水分活度，而不是水分含量决定了微生物生长的“可利用”水的下限。由于细菌、酵母和霉菌需要一定量的“可利用”水来支持生长，因此设计了一种低于临界水平的产品是控制生长的有效手段。水可能以高水分含量存在于产品中，但过其能量水平足够低，则微生物不能生长。

水分活度可以与其他防腐因子（CCPs）结合起来，例如温度、pH值、氧化还原电位等，以建立抑制微生物的条件并确保HACCP计划的安全性。但是，水分活度往往是最重要的因素。限制绝大多数病原菌生长的水分活度为0.90 aw。0.70 aw是腐化菌的限值，所有微生物的下限是0.60 aw。

霉菌生长是香料中常见的问题，但不可能确定产品是否会单独使用水分含量数据进行霉变。将水分活度控制在0.70   aw以下将保证霉菌不会破坏香料。表1列出了对公众健康有重要意义的微生物生长的水分活度限值。表2显示了ASTA和ESA列出的几种常见香料的水分活度和水分含量数值。水分含量本身提供的信息非常少。然而，表1和表2的比较表明这些水分活度下香料中的微生物将被认为是安全的。

表1 水分活度和微生物

表2 常见香料的水分活度

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化学和生物化学反应

水分活度不仅影响微生物败坏，还影响化学和酶反应。水可能会以几种不同的方式影响化学反应：它可以作为溶剂、反应物，或通过影响系统的粘度来改变反应物的流动性。在非酶促褐变和脂质氧化中，随着水分活度降低，化学降解反应速率通常会降低（见图1）。香料的风味和气味增强特性可以通过化学分解来改变，并且降低水分活度可以减缓这些反应并延长香料的保质期。

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物理性质

控制香料中的水分活度保持适当的产品结构、质构、稳定性、密度和再水合性质。在加工、处理、包装和储存过程中，必须了解香料的水分活度作为水分含量和温度的函数，以防止结块、粘结、塌陷和粘性等有害现象。对于通常作为无定形粉末加工的香料尤为如此。

从表2可以看出，ASTA和ESA对水分含量的规定列出了洋葱和大蒜粉含水量低于6%。还指出，可能需要较低的水分来保持流动性，但没有指出多少水分含量将保持粉末自由流动。这是一种特定的临界水分活度，高于此水平的粉末状香料将容易结块。如果材料的水分活度保持在临界水分活度以下，产品将保持其流动性质。

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结论

水分活度是香料安全性和质量的关键控制点。它使用高精度的仪器很容易测量，应该是任何香料制造商质量控制体系的组成部分。

AquaLab 4TE水分活度仪

传感器类型：镜面冷凝露点传感器测量水分活度，以及红外传感器测量温度
测量范围：0.030到1.000 aw
分辨率：0.0001 aw
准确性：±0.003 aw
重复性：±0.001 aw
样品杯容量：推荐7 mL（15 mL）
测量时间：测量时间小于5分钟（提供原厂彩页文件证明）
显示屏：128×64像素LCD，背光显示
温度范围（测量和校准）：15到50 °C之间任意设定
AquaLab作为全面优质地水分活度解决方案的提供者，采用可溯源的镜面冷凝露点方法，是中国药典、ISO、AOAC和美国USP<1112>、USP<922>、FDA等推荐使用的方法，能够在5分钟内快速测量样品的水分活度。目前有80%的美国食品企业都选择使用AquaLab水分活度仪。