水活性在生物物料加工方面的应用有哪些?

水活性在生物物料加工方面的应用有哪些?

一、 水活性与食品品质食品按束缚水的程度分为四类,依水活性及水含量的变化对微生物的生长,酶活性、水解及氧化反应、非酶褐变的影响,第四类水活性为1,乃纯水系统,在食品中可能出现在矿泉水类的产品.第三类水活性在0.8—0.99之间食品微生物易滋长,酶活性高,化学反应迅速进行.第二类区间水活性在0.25—0.8,此时细菌不能生长,霉菌及酵母活性亦减少,甚至不能生长,酶活性降低,化学反应速率亦降低.当水活性介于第二类与第一类之间,水含量在3%—7%,食品品质最稳定,微生物不生长,油脂氧化速率最低.水分再降低则油脂氧化显著提高,易生油耗味,故食品若含少量水可防止油脂氧化进行.二、 渗透压与水活性的关系以食品而论,水活性与渗透压其实是一体两面的关系,两者可由理论式中导出：Aw：WATER ACTIVITYAw=p/po （1）P：样品于密闭容器中显示的水蒸气分压.Po：同样温度时,纯水的饱和水蒸气压.π=K*RTIn(AW) （2）π：渗透压（OSP）K：样品特性系数∴ Aw=eTE/(-KRT) (3—1)或 Aw=10π/(-2.303KRT) (3—2)小川氏在1988年的报告（注）中指出,液体的渗透压可由其组成之具有渗透压物质成分比例有一定的关系,据第三项有关计算式导算出总合渗透压理论值（表4）,而由实验证明当食品液体之渗透压值大于122atm时,可具有防止酵母及乳酸杆菌滋长及产气能力,抑制生菌数的增加,延长产品的寿命.三、 有关渗透压、水活性计算方程式本文提供方程式仅摘记原方程式的一部分,应用EXCEL文档格式编制而成.（表3）付注结论最近,中西式速食业及超市生鲜食品业蓬勃发展,沾、烤、煮、腌用调料酱产品十分受到欢迎,此产品品质稳定安全性问题须慎重处理,因为顾及食品原有风味的保存等因素,不掺入人工防腐剂且采用商业杀菌方式生产,故食品保存性与配方设计技术层面的关系密切,笔者推荐以下列程序预测产品的Aw及OSP值为其保存性的依据.配方组成—→OSP—→Aw—→产膜防止能力—→产品保存性—→产气防止能力.其应用范围广泛,包括乳品工业、饮料工业、药业保健、酒类发酵、糖果工业、烘焙饼业、调味工业、日用化工、动物饲料及冷冻冷藏食品加工均可应用此原理来加以予知,保证产品在货架及储运过程的品质的条件可接受考验.表1：公共卫生有关的微生物生长需要的最低水活性值微生物 最低水活性极限
生长条件 毒素产生条件
Aspergillus clavatusA.flayusA.ochraceusA.ochraccusA.parasiticusBacillus cereusByssochlamys niveaClostridium botulinum Clostridium perfringensPenicillium cyclopiumP.cyclopiumP.expansumP.islandicumP.martensiiP.patulumP.viridicatumSalmonella sppStachybotrys atraStaphylococcus aureus Trichothecium roseumVibrio parahaemolyticus 0.850.78-0.800.77-0.830.76-0.810.820.93-0.950.840.93(A)-0.95(A)0.93(B)-0.94(B)0.95(E)-0.97(E)0.93-0.950.82-0.870.81-0.850.83-0.850.830.79-0.830.81-0.850.830.92-0.950.940.86 0.900.94 0.99 (Patulin)0.83-0.870.83-0.87 (Ochratoxin)0.80-0.88 (Penicillic acid)0.87 (Aflatoxin) 0.94-0.95(A)0.94(B)0.97(E) 0.97 (Penicillic acid)0.87-0.90 (Ochratoxin)0.99 (Patulin) 0.99(Penicillic acid)0.85-0.95 (Patulin)0.83-0.86 (Ochratoxin) 0.94 (Stachybotryn)0.87-0.90 (Enterotoxin A)0.97 (Enterotoxin B)
摘自:Beuchat (1981) 表2：食品易受微生物腐败的水活性值范围水活性值 一般受到范围内最低水活性抑制的微生物 在此水活性范围内的食品
1.00-0.95 Pseudomonas, Escherichia,Proteus, Shigella, Klebsiella,Bacillus,Clostridium Perfringens,Some yeast 极易腐败的食物（新鲜罐装水果、蔬菜、肉、鱼）及牛奶、熟香肠、面包,食物含40%（w/w）蔗糖或7%（w/w）食盐.
0.95-0.91 Salmonella, Vibrio Parahaemolyticus,C.botulinum, Serratis,PediococcusLactobacillus, Some molds,Rhodotorula, Pichia 乳酪（Cheddar,Swiss,Muenster,Provolone）烟熏肉、火腿、浓缩果汁,食物含50%（w/w）蔗糖或12%（w/w）食盐.
0.91-0.87 Many Yeast (Candida,Torulopsis,Hansenula),Micrococcus 发酵香肠(Salami)、海绵蛋糕、干酪、人工奶油,食物含65%（w/w）蔗糖或15%（w/w）食盐.
0.87-0.80 Most molds(Mycotoxigenic,Penicillia),Staphylococcus aureus,Most Saccharomyces(baillii) spp.Debaryomyoes 大部分浓缩果汁、糖化浓厚牛奶、巧克力浆、枫糖及果酱、面粉、稻米、豆类含15-17%水分；果冻、风味火腿、即溶糖果、高糖蛋糕.
0.80-0.75 Most halophilic Bacteria,Mycotoxigenic bisporus 果酱、橘柠果酱、杏仁饼、糖渍水果、蜜饯
0.75-0.65 Xerophilic Mods (Aspergilluschevalieri,A.candidus,Wallemia sebi),Saccharomyces bisporus 研磨燕麦含10%水分；花生牛轧糖、软糖（牛奶、巧克力、奶油）,蜜饯、果冻、糖蜜、生蔗糖、干果类、坚果类.
0.65-0.60 Osmophilic yeast (Saccharomyces rouxii),Few molds (Aspergillusechinulatus,Monascus bisporus) 干燥水果含15-20水分：太妃糖、牛奶糖、蜂蜜.
0.500.400.300.20 No microbial proliferation 速食面、通心粉含12%水分,香辛料含10%水分.全蛋粉含5%水分.饼干、硬饼面包屑含3-5%；奶粉含2-3%水分；干燥蔬菜含5%水分；速食汤粉、部分饼干及脆饼.
摘自:Beuchat(1981) 表3 方程式非固体食品产品配方设计渗透压理论值计算产品配方：
一、请输入下列原料添加量 二、请输入下列成分分析数据
成分 百分比% 渗透压值atm 成分 百分比% 渗透压值atm
食盐砂糖麦芽糖葡萄糖己六醇果糖95%酒精10v醋酸 3000037013.32 22.366559000066.579737074.583398 还原糖量全糖含量酒精含量盐分含量酸度 35.07517.22.376.3360.42 62.13323714.00475513.084445.7638523.517288
总渗透压： 163.52969 总渗透压： 158.50353
水分活性： 0.8091632 水分活性： 0.8144467
实际测得样品水分活性值: 0.82
换算成理论渗透压值: 153.22817atm
表4 由市售产品化学分析数据推算理论值判定的实际应用分析项目市售产品/ 单位 还原糖含量% 全糖含量% 酒精含量% 盐份含量% 酸度 % 理论值
渗透压atm 水活性Aw
减盐酱油薄盐酱油卤味酱油烤鳗酱油纯酿酱油糖醋酱水饺沾酱烤肉酱 1.57.05.012.05.06.23.77.0 3.615.018.027.011.020.014.026.0 5.71.41.03.01.50.00.00.5 9.711.810.09.015.01.811.58.0 0.350.340.600.601.101.221.601.50 126