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水分含量和水分活度:影响食品安全的两个因素

发布时间:2017-06-13      点击次数:5969

所有食物都有水。通常需要两种形式:自由水或可利用的水。与蛋白质和碳水化合物等不同分子结合的水,可利用的水可以支持细菌,酵母和霉菌的生长,这可能会影响食品的安全和质量。

食物中的含水量

含水量或含水量是食物中含有的总水分的量度。它通常表示为总重量的百分比:

Mw(湿基)=w-d×100/w     

Mw =以湿重为基准的水分含量

w =湿重

d =干重

水分活度

水分活度是生物反应利用水分的衡量标准。它决定了微生物生长的能力。如果水分活度减少,具有生长能力的微生物也将减少。

水分活度(aw)表示为食物(P)中水的蒸气压与纯水的蒸气压(P0)的比值。它预测水是否可能从食品转移到可能存在的微生物细胞中。

aw=P/P0

例如,0.90 aw的水分活度意味着蒸气压为纯水的90%。由于水的性质的变化,水分活度随温度升高,例如溶质如盐和糖的溶解度,或食物的状态。

水分含量与水分活度之间的关系

水含量本身不足以确定食品安全或预测产品保质期。水分含量与水分活度之间的关系是复杂的,与食物的相对湿度及其含水量有关。必须确定每个特定食品的这种关系。

很容易认为,含水量较高的食品的水分活度要高于干性食品,但并不是所有的食品都是这样的。具有相同含水量但水分活度非常不同的产品是可能的。例如,萨拉米香肠和熟牛肉的含水量相当于约60%。然而,腊肠的水分活度为0.82 aw,熟牛肉约为0.98 aw

普通食品的水分活度

大多数食物的水分活度大于0.95,这支持细菌,酵母和霉菌的生长。了解食物的水分活动在制定危害分析关键控制(HACCP)计划时非常重要。在进行危险分析并完成许多产品的表格1时,产品或成分的水分活动是必要的。

 

食品                                                            水分活度aw

鲜肉和鱼                                                      0.99

生蔬菜(例如:胡萝卜,花椰菜,胡椒)    0.99

生水果(例如:苹果,橘子,葡萄)            0.98

熟肉,面包                                                   0.91-0.98

肝泥香肠                                                        0.96

鱼子酱                                                            0.92

潮湿的蛋糕(例如胡萝卜蛋糕)                    0.90-0.95

香肠,糖浆                                                     0.87-0.91

面粉,大米,豆类,豌豆                                0.80-0.87

萨拉米                                                             0.82

酱油                                                                 0.80

牛肉干                                                             <0.80

果酱,果酱,果冻                                           0.75-0.80

花生酱                                                             0.70

干果                                                                 0.60-0.65

干香料,奶粉                                                   0.200.60

饼干,巧克力                                                   <0.60

 

普通食品的含水量

水分测量在某些情况下可能是有用的,例如确定产量。然而,水的活动是预测食品安全和质量的更为合适的衡量标准。一些典型食物的含水量近似如下:

 

食品                                          水分含量

苹果                                          84

橙子                                          87

葡萄                                          81

草莓                                          92

西兰花                                      91

黄瓜                                          96

胡椒                                          92

土豆                                          79

生牛肉                                      73

生鸡肉                                      69

熟牛肉                                      62

熟鸡肉                                      62

萨拉米香肠,牛肉                    60

面包                                          36

干果                                          31

果酱/蜜饯                                 30

牛肉干                                      23

面粉                                          11

饼干/饼干                                 6

花生酱                                      2

 

典型的生物活动水分活度限制

通过降低水分活度,食物可以安全存放。下表显示了可以支持特定生物群体生长的水分活度水平。

微生物组

生长所需的zui低aw

大多数革兰氏阴性细菌

0.97

金黄色葡萄球菌产生

0.93

大多数革兰氏阳性菌

0.90

大多数酵母菌     

0.88

金黄色葡萄球菌

0.86

大多数霉菌

0.80

嗜盐细菌(在高盐浓度下生长)

0.75

干燥霉菌(可在干燥食物上生长)

和渗透酵母菌(可在高浓度有机化合物

存在下生长,例如:糖)

0.62-0.60

 

霉菌具有生长​​和毒素生产的zui小水活动。大多数霉菌需要比生长霉菌毒素的zui低生长要求更高的水分活度。下表显示了霉菌生长和毒素生产的一些常见的霉菌毒素和zui低水分活度。

霉菌毒素

霉菌

zui低水分活度aw要求

毒素产生

生长

黄曲霉素

黄曲霉菌

0.83-0.87

0.82

赭曲霉毒素

 黑曲霉

0.85

0.77

 

圆弧青霉菌

0.87-0.90

0.82-0.85

棒曲霉素

青霉菌

0.99

0.81

 

青霉菌

0.95

 

 

 

 

 

 

粮食行业经常在收获粮食时对水分进行测试。加拿大粮食委员会制定了以下文件:良好的经营实践:粮食,油籽和豆类粮食加工设施,具有有用的信息:

湿粒安全储存时间框架

成品水分(FPM)将由于高水分颗粒而使真菌毒素发育的风险zui小化。FPM水平为:

小麦<14.6

大豆<14

<16.1

扁豆<13.1

豌豆<16.1

芥菜种子<9.6

当进料谷物的水分含量超过FPM水平时,安全储存时间为:

如果在40天内水分> FPM并且<= 18%干燥至低于FPM

如果20天内水分> 18%,并且<= 20%干燥至低于FPM

如果水分> 20%,并且<= 22%在10天内干燥至低于FPM

如果水分> 22%,并且<= 24%在5天内干燥至低于FPM

如果水分在三天内> 24%干燥至低于FPM

影响水分活动的因素

干燥:通过物理去除水分减少水分(例如:牛肉干)。

溶质:通过加入溶质如盐或糖来降低水分活度(例如:果酱,腌肉)。

冷冻:通过冻结降低水分活度(例如:以冰的形式除去水分)。

组合:上述中的一种或多种可以组合以对水的活动产生更大的影响(例如:盐渍和干燥鱼)。

什么时候测试水分活度或含水量

水分活度值在以下情况下很有用:确定产品的安全性或货架稳定性

含水量值在以下情况下很有用:

确定食物或成分的干重

确定产量

确认了干燥过程的终点

如何测试含水量(水分)和水分活度

有各种测试方法和设备可用于测定食品和其他商品中的含水量(水分)和水分活动,包括:

含水量:*AOAC分析方法  水分测定仪

水分活度(aw):加拿大卫生部 - 分析方法纲要(第3卷) 水分活度仪

加拿大卫生部和粮食委员会推荐美国Decagon Devices公司生产的AquaLab水分活度仪,具有读数快(小于5分钟)、准确性高以及免维护和校准等特点,其采用的镜面冷凝露点法作为标准推荐的技术。

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