水分活度監測在食品質量安全控制中的意義
作者:沛安公司
民以食為天。食品安全是關系國計民生的大事，已成為政府部門、科技界和消費者高度關註的重要領域。全球食源性疾病呈上升趨勢，惡性食品汙染事件此起彼伏，因食品安全引發的貿易爭端在全球不斷發生。這些問題是影響各國經濟發展、國際貿易和國家聲譽的重要因素(中國也不例外)。改革開放以來，在基本解決食品安全的同時，特別是作為WTO的新成員，中國與世界其他國家的貿易將與日俱增。食品安全已成為影響中國農業和食品工業競爭力的關鍵因素。
在全球範圍內，由微生物引起的食源性疾病仍然是頭號食品安全問題。據世界衛生組織統計，全球每年上億食源性患者中，有70%是因為食用了被微生物汙染的食物飲用水而引起的。1999年底，美國發生了有史以來最嚴重的壹起因食用含有李斯特菌的食物而導致的食物中毒事件。美國疾病控制中心的數據顯示，在美國密歇根州，有14人因食用被該細菌汙染的“熱狗”和熟肉而死亡，其他22個州有97人患病，6名女性流產。從2000年底到2006年初，法國發生了5438+0起李斯特菌汙染事件。6人因食用法國公司加工生產的肉醬和豬舌而成為李斯特菌受害者。2002年10月23日，165438+因為壹份樣本沙門氏菌呈陽性，意大利“Pollio”奶酪公司(Pollio)召回6600箱乳清奶酪，分發給美國18個州。除了“O 65，438+057”大腸桿菌汙染事件，日本還發生了血印牛奶金黃色葡萄球菌汙染事件。2003年4月65日，438+08，中國湖北省武漢市水果湖第壹小學發生壹起集體食物中毒事件。該校六年級三個班近百名學生，食用學校放學後統壹發放的豆腐幹後出現中毒癥狀。中毒事件原因已查明，是因食用微生物數量嚴重超標的豆腐幹引起的集體細菌性食物中毒。經湖北省衛生廳衛生監督局檢驗，王牌煮的豆腐幹細菌總數超標19倍。
在中國，截至2004年第二季度末，衛生部已收到205起重大食物中毒事件的報告，6329人中毒，156人死亡。從2000年到2002年，中國疾病預防控制中心營養與食品安全研究所對生肉、熟肉、乳制品、水產品進行了調查，對蔬菜中致病菌的汙染質量進行了連續監測。結果顯示，微生物食物中毒仍居首位，占39.63%，化學中毒占38.56%，不明原因的動植物食物中毒約占10%。表1顯示了1990至1999年中國食物中毒情況。
表1中國食物中毒情況1990-1999 [1]
疾病的起因
中毒案例數量
成分(%)
中毒數
微生物食物中毒
4175
40.04
160599
化學食物中毒
2563
24.58
47033
有毒動植物中毒
1753
16.81
21124
其他的
696
6.67
19751
原因不明
1143
10.96
27244
食品安全的管理模式強調從農田到餐桌的全過程管理，即預防為主的原則，減少微生物造成的食源性危害。在食品加工、儲存和銷售過程中，食品原料受到外界環境微生物的侵染，再加上滅菌不徹底和儲運方法不當造成的微生物汙染，導致食品腐敗變質。威脅消費者健康的主要原因。食品工業只有有效控制食品生產各個環節潛在的微生物汙染，才能生產出讓消費者放心的食品。控制水分活性是防止有害微生物生長的關鍵因素。在美國，聯邦法規21已經明確規定水分活度是檢驗食品安全的重要指標。同時，美國美國食品藥品監督管理局(FDA)規定的食品生產質量管理規範(GMP)明確將水分活度作為反映食品安全的重要指標。在HACCP監控體系中，明確規定“可以通過限制水分活度來控制微生物病原體的生長。”美國規定儲存食品的水分活度超過0.85就不能上市，日本規定儲存食品的水分活度不能超過0.90。
那麽什麽是食物的水分活度呢？監測水分活度對保證食品質量安全有什麽意義？
作為壹個熱力學概念，水分活度是描述食品中水分的壹種能量狀態，與食品體系的吉布斯自由能有很強的相關性。它表明食物中的水與其他物質結合的緊密程度。雖然水分含量和水分活度都用來描述水的狀態，但水分活度是與食品質量和安全最相關的因素。
嚴格來說，水的逸度與食品中純水的逸度之比稱為水活度)Aw。
食物中水的逸度
F0——純水的逸度
水逸出的趨勢通常可以用水的蒸汽壓來近似表示。在低壓或室溫下，f/f0和P/P0的差值很小(0.9是生長繁殖的時間；其次是酵母，需要Aw & gt0.87，其次是黴菌，Aw為0.8時開始繁殖。此外，同屬不同種的微生物對Aw的要求也不同。
其次，Aw值也影響微生物的代謝活性。降低Aw值可以降低微生物的生長速度，進而食品的腐敗率、微生物毒素的產生量和微生物的代謝活性也會降低。值得註意的是，停止不同代謝過程所需的水分活度值是不同的。例如，細菌形成孢子所需的Aw值高於其生長值。毒素產生是與人類健康最相關的微生物代謝活動。當Aw控制在壹定範圍內時，能有效抑制某些產毒菌株的產毒(如金黃色葡萄球菌的繁殖和腸毒素的形成)。黴菌對食品的汙染非常嚴重。壹般認為，產毒素黴菌生長所需的水分活度值低於毒素形成所需的水分活度值。此外，由於代謝水的產生，生長中的黴菌可以增加生長環境的Aw值。所以，毒素很有可能存在於含有毒菌或黴菌的食物中。可見，監測食品的水分活度具有重要的現實意義。
再次，Aw值對微生物的耐熱性也有影響。加熱是抑制或殺滅食品中微生物的壹種常用而有效的方法。不同的微生物及其孢子具有不同的耐熱性。在決定細菌耐熱性的因素中，熱溶劑的物理性質、化學組成和Aw值非常重要。壹般來說，細菌芽孢的耐熱性隨著Aw值的降低而增加，在Aw 0.2 ~ 0.4範圍內最強。有時，在高濃度溶液中。
因此，通過檢測預殺菌食品原料的水分活度，可以初步判斷熱力殺菌的效果。
第四，Aw值對微生物的生存能力有明顯的影響。不能生長的微生物會逐漸死亡。因此，如果食品的Aw值低於微生物生長的最小值，微生物的數量就會逐漸減少。對食品毒性微生物如沙門氏菌和金黃色葡萄球菌的存活與Aw之間關系的研究證明，在低Aw值的食品中，細菌孢子的數量會減少。這樣的食物甚至會在儲存過程中變得無菌。食物中寄生蟲的存活也受到低Aw值的影響，這些寄生蟲可以在冷凍或幹燥過程中被殺死。在研究旋毛蟲在幹燥過程中在肉類中的存活時，觀察到當發酵香腸中的Aw值降低到壹定值時，這些寄生蟲將被滅活。綜上所述，我們可以得出結論，通過選擇合適的條件(aw值、pH值、濕度、防腐劑等。)
從以上討論可以看出，水分活度對微生物有顯著影響，水分活度是食品質量控制中的壹個重要指標。在食品領域及時監測水分活度可以有效評價食品的安全性和穩定性。壹般Aw值在1.0-0.9之間的食品屬於高濕度食品，AW 0.9-0.6屬於中等濕度食品。Aw0.6-0.0屬於低濕度食品。高濕度的食物腐敗是因為細菌，而中等濕度的食物腐敗主要是因為黴菌和酵母。在低濕度食品中，微生物壹般不會生長，但低濕度食品的質量也取決於Aw。此外，水分活度可用於預測高濕度和中濕度食品的微生物安全性和質量穩定性[9-12]。
表2食品中的水分活度和微生物生長
Aw範圍
不能在Aw下限下生長的微生物
食物
1.00~0.95
假單胞菌屬、埃希氏菌屬、變形桿菌屬、誌賀氏菌屬、克雷伯氏菌屬、芽孢桿菌屬、韋氏菌屬和壹些酵母菌。
極易腐爛的新鮮食物、水果、蔬菜、肉類、魚罐頭和奶制品、熟香腸和面包。含有約40 %( W/W)蔗糖或7%氯化鈉的食物。
0.95~0.91
沙門氏菌、副溶血弧菌、沙雷氏菌、乳酸桿菌、球菌、紅酵母、紅酵母和壹些黴菌。
奶酪、培根和火腿、壹些濃縮果汁、含有55 %( W/W)蔗糖或12% NaCl的食物。
0.91~0.87
多酵母、微球菌
發酵香腸、蛋糕、幹奶酪、人造黃油和含有65%蔗糖(W/W)或15%氯化鈉的食品。
0.87~0.80
大多數黴菌，金黃色葡萄球菌，拜耳酵母，Dbaly酵母。
大多數濃縮果汁、甜凍牛奶、巧克力糖、楓糖漿、果汁糖
紙漿、面粉、大米、含水量為15~17%的豆類、水果蛋糕、火腿、軟糖。
0.80~0.75
大多數嗜鹽菌
果醬，馬萊蘭，橘子果醬，杏仁軟糖，棉花糖。
0.75~0.65
喜幹黴菌
含10%水分的燕麥片、糖果棒、布琪糖(壹種軟奶糖)、果凍、棉花糖、糖蜜、壹些幹果、堅果和蔗糖。
0.65~0.60
高滲酵母，壹些黴菌
15~20%水分的幹果，壹些太妃糖和焦糖，蜂蜜。
& lt0.5
沒有微生物可以生長。
水分活度在預測食品的安全性以及微生物的生長和生化反應速率方面起著極其重要的作用。通過測量和控制食品的水分活度，可以達到以下幾點:(1)預測哪些微生物是腐敗和汙染的潛在來源；(2)保證食品的物理和化學穩定性；(3)最小化非酶氧化反應和脂肪的非酶氧化；(4)延長酶的活性；(5)優化食品的物理性質，如質地、保質期等[13]。
水分活度檢測在肉類質量控制中的作用。
水分活度是影響肉類保鮮的重要屏障因素。眾所周知，微生物可以在各種肉類和肉制品上生長繁殖，微生物的汙染和繁殖會直接導致肉類的變質，從而影響肉類的衛生質量，嚴重時甚至會引起食物中毒。微生物與肉類保鮮的關系不言而喻。微生物的正常生長繁殖必須滿足三個主要條件:(1)營養條件，肉及肉制品是微生物生長繁殖的最佳介質之壹；(2)溫度，壹般來說，高溫導致生長繁殖快，反之亦然；(3)適量的水(具有壹定的水分活度)。有了三者，微生物才能很好的生長繁殖，否則微生物的生長繁殖就會受到影響。在這三個主要條件中，水分活度與微生物的關系極其密切，因為食品(包括肉和肉制品)中的任何壹種微生物都需要壹個最低水分活度值，低於這個值微生物就不能正常生長繁殖。換句話說，肉制品的Aw值直接影響肉制品可能汙染的微生物的種類和數量，進而影響對肉制品采取的防腐保鮮措施。因此，水分活度壹直被認為是肉制品保鮮的重要屏障因素。相同條件下，Aw值低，肉的保存期長。Aw值與肉類保存期的關系如下圖所示:
自從水分活度的概念被引入食品科學的研究領域以來，水分活度理論被廣泛用於指導生產。目前生產實踐中的許多措施都是通過降低肉制品的Aw值來抑制微生物的正常生長和繁殖，如幹燥法、冷凍法、腌制法等。[14].肉制品中，肉幹、臘肉、肉松等幹肉制品的Aw大多為0.60 ~ 0.60。因此，它被認為是壹種低水分活度的安全食品。除了這幾種幹肉制品，其他肉制品的水分活度通常都高於0.75。這些肉制品占據了很大的市場份額。因此，及時檢測水分活度對控制肉制品在貯藏過程中的品質變化具有重要意義。夏大勇等人采集了壹袋超過保質期10個月的肉松，檢出水分活度值為0.45。感官檢查:顏色。比正常的黃要深壹些，肉也沒那麽香，沒有腐敗。不難看出，Aw值更能反映幹品內部質量變化的趨勢[15]。
水分活度檢測在水產品質量控制中的作用。
根據文獻記載，鮮活水產品原料的Aw壹般為0.98-0.99，腌制品為0.80-0.95，幹品為0.60-0.75。AW < 0.9，細菌無法生長；Aw & lt0.8，大部分黴菌無法生長；Aw & lt在0.75時，大多數嗜鹽菌的生長受到抑制；Aw & lt0.6，黴菌的生長被完全抑制。通常，方便食品如烤魚片和魚糜制品的水分活度要求在0.70-0.75的範圍內。在這種水分活動下，細菌很難存活，壹些耐幹旱的黴菌可以生長。只要在加工、包裝、運輸過程中采取防黴措施，就可以達到長期儲存的目的。由於食品中的微生物水分活度低，食品科技界正在探索按照預定的要求控制某些食品的Aw值的可能性，從而達到無需滅菌的保存。蝦制品的幹燥是通過降低蝦肉中的水分含量和水分活度(Aw)來抑制微生物的繁殖，從而達到長期保存的目的。0.69，貯藏更安全，但蝦幹肉達到aw
水分活度檢測在糧油產品質量控制中的作用。
糕點等糧油制品在保存過程中由於微生物的生長而不能食用，微生物的生長包括兩個方面，即黴變和腐敗。蛋糕的黴變主要是指蛋糕上的黴菌大量繁殖，從外觀上可以觀察到各種顏色的絨毛狀斑點，有些黴菌會產生對人體有害的毒素。汙染糕點的黴菌種類很多，有青黴菌、青黴、根黴、曲黴、白黴菌等。蛋糕腐敗了。主要是指細菌的入侵和繁殖造成的蛋糕腐敗變質，如馬鈴薯桿菌。黴菌的作用在糧油產品的腐敗變質中起著主要作用。控制微生物的方法有很多，如控制原料成分、活性包裝材料、充氣包裝、添加脫氧劑、選擇保存環境等。然而，最有效的方法是將餅制成不適合微生物生長的系統。也就是說調整好餅的水分活度再加入抗菌劑【16】。中國農業大學胡等人在奶油蛋糕(磅餅)模擬培養基中進行了pH、抗菌劑濃度、水分活度對微生物生長影響的實驗。結果表明，微生物的生長速率隨著水分活度的增加而增加，降低餅的水分活度(約為0.88)明顯抑制了微生物的生長。
水分活度監測在冰淇淋質量控制中的作用
冰淇淋糊中，水分含量為60% ~ 70%，但水分活度低。冰淇淋糊的總固形物含量越多，水分活度越低。水分活度影響冰淇淋質地的抗融性、抗變形性、柔軟性或堅固性，影響冰晶的數量、粒度、結構、分布位置和取向。要控制冰淇淋的質量，首先要控制水分活度。楊翔，天津商業大學食品系
總之，監測水分活度對保證食品質量和安全具有重要意義。
中國加入世界貿易組織後，食品進出口貿易將是中國壹項重要的經濟活動。然而，這也對中國的食品安全保障提出了新的挑戰。就連中國生產和消費的食品也面臨著新的挑戰。隨著城市化進程的加快，人們對食品運輸和加工的需求變得更大，農業生產和食品工業已經融為壹體。食品生產和流通方式發生了變化，食品流通的距離比以前更遠，運輸的時間也相對較長。食品從生產到保存，再從流通到消費。這壹系列過程需要有效和及時的質量監控。無論從生產者還是政府的角度來看，有效的預防措施都是確保食品安全的關鍵。因此，食品行業在實施HACCP體系的同時，應高度重視食品水分活度，因為實時檢測水分活度是保證食品質量安全的有效過程控制手段。
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=
Aw =
寡黴素敏感比較因子
f
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