水分活度在香精香料中的應用
香料是從蔬菜或其混合物中提取的產品，用于為食物提供調味和香味。香料可用于增強食物的味道或者香氣，同時也是一種強大的抗氧化劑。
香料的使用和交易已達到數千年。由于香料在新鮮狀態下的儲存期較短，因此它們常被加工為干燥產品，加工方式通常為太陽曬干。香料的質量指標著重于維護香料的**性，防止摻假和保證其有效成分。標準由美國香料貿易協會（ASTA）和歐洲香料協會（ESA）制定，通常使用ASTA或者ISO標準測試程序來衡量質量指標。香料生產商還會使用危害分析和關鍵控制點（HACCP）程序來保證其質量。
01
香料水分分析
ASTA和ESA將水分含量和水分活度列為必要的水分測量指標，但只有水分含量值在規定中有標準。水分活度指標可由買賣雙方商定。相反，在HACCP計劃中水分活度被認為是關鍵控制點，而水分含量則不是。水分活度和水分含量是互補的，共同提供一個完整的水分分析。了解兩種測量方法之間的差異及其在香料**性中的作用是至關重要的。
水分含量是對產品中水的量的測量。水分含量提供了產量和數量的有價值的信息，從財務角度來看它很重要。另外，水分含量提供質構信息，因為水分含量增加提高了水的流動性，并降低了玻璃化轉變溫度。水分含量不能提供有關微生物**的信息。
水分活度（ISO21807）代表系統中水的能量狀態。它等于在密閉系統中與樣品平衡的空氣的相對濕度。它被定義為樣品中水的蒸汽壓除以樣品溫度下純水的蒸汽壓。水分活度而不是水分含量預測了微生物的生長、化學和生物化學反應速率以及物理性質方面的**性和穩定性。圖1顯示了作為水分活度函數的微生物生長限制和降解反應速率的穩定性。
圖1 水分活度穩定圖
因此，通過測量和控制水分活度，可以：a)預測哪些微生物會成為感染的潛在來源；b)保持香料的化學穩定性；c)優化香料的物理特性，如質構和流動性能。
02
微生物生長
水分活度，而不是水分含量決定了微生物生長的“可利用”水的下限。由于**、酵母和霉菌需要一定量的“可利用”水來支持生長，因此設計了一種低于臨界水平的產品是控制生長的有效手段。水可能以高水分含量存在于產品中，但過其能量水平足夠低，則微生物不能生長。
水分活度可以與其他防腐因子（CCPs）結合起來，例如溫度、pH值、氧化還原電位等，以建立抑制微生物的條件并確保HACCP計劃的**性。但是，水分活度往往是*重要的因素。限制絕大多數病原菌生長的水分活度為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。
霉菌生長是香料中常見的問題，但不可能確定產品是否會單獨使用水分含量數據進行霉變。將水分活度控制在0.70 aw以下將保證霉菌不會破壞香料。表1列出了對公眾健康有重要意義的微生物生長的水分活度限值。表2顯示了ASTA和ESA列出的幾種常見香料的水分活度和水分含量數值。水分含量本身提供的信息非常少。然而，表1和表2的比較表明這些水分活度下香料中的微生物將被認為是**的。
表1 水分活度和微生物
表2 常見香料的水分活度
|
產品 |
水分活度 |
ASTA水分含量 |
|
黑辣椒 |
0.409 |
12% |
|
洋蔥粉 |
0.351 |
6% |
|
紅辣椒 |
0.435 |
10% |
|
桂皮香料 |
0.587 |
14% |
|
蒜鹽 |
0.413 |
6% |
03
化學和生物化學反應
水分活度不僅影響微生物敗壞，還影響化學和酶反應。水可能會以幾種不同的方式影響化學反應：它可以作為溶劑、反應物，或通過影響系統的粘度來改變反應物的流動性。在非酶促褐變和脂質氧化中，隨著水分活度降低，化學降解反應速率通常會降低（見圖1）。香料的風味和氣味增強特性可以通過化學分解來改變，并且降低水分活度可以減緩這些反應并延長香料的保質期。
04
物理性質
控制香料中的水分活度保持適當的產品結構、質構、穩定性、密度和再水合性質。在加工、處理、包裝和儲存過程中，必須了解香料的水分活度作為水分含量和溫度的函數，以防止結塊、粘結、塌陷和粘性等有害現象。對于通常作為無定形粉末加工的香料尤為如此。
從表2可以看出，ASTA和ESA對水分含量的規定列出了洋蔥和大蒜粉含水量低于6%。還指出，可能需要較低的水分來保持流動性，但沒有指出多少水分含量將保持粉末自由流動。這是一種特定的臨界水分活度，高于此水平的粉末狀香料將容易結塊。如果材料的水分活度保持在臨界水分活度以下，產品將保持其流動性質。
05
結論
水分活度是香料**性和質量的關鍵控制點。它使用高精度的儀器很容易測量，應該是任何香料制造商質量控制體系的組成部分。
AquaLab 4TE水分活度儀
傳感器類型：鏡面冷凝露點傳感器測量水分活度，以及紅外傳感器測量溫度
測量范圍：0.030到1.000 aw
分辨率：0.0001 aw
準確性：±0.003 aw
重復性：±0.001 aw
樣品杯容量：推薦7 mL（15 mL）
測量時間：測量時間小于5分鐘（提供原廠彩頁文件證明）
顯示屏：128×64像素LCD，背光顯示
溫度范圍（測量和校準）：15到50 °C之間任意設定
AquaLab作為**上等地水分活度解決方案的提供者，采用可溯源的鏡面冷凝露點方法，是中國藥典、ISO、AOAC和美國USP<1112>、USP<922>、FDA等推薦使用的方法，能夠在5分鐘內快速測量樣品的水分活度。目前有80%的美國食品企業都選擇使用AquaLab水分活度儀。
