民以食為天，食以安為先。食品安全問題是關(guān)乎國計民生的大事，已成為政府部門、科技界和消費者高度關(guān)注的重要領(lǐng)域。食源性疾病不斷上升，惡性食品污染事件接二連三，世界范圍內(nèi)由食品安全引發(fā)的貿(mào)易糾紛不斷，這些問題是影響各國經(jīng)濟發(fā)展、貿(mào)易以及國家聲譽的重要因素（我國也不能例外）。改革開放以來，我國在基本解決食物量的安全的同時，食物質(zhì)的安全越來越引起全社會的關(guān)注；尤其是我國作為WTO的新成員，與世界各國間的貿(mào)易往來會日益增加；食品安全已經(jīng)成為影響中國農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)競爭力的關(guān)鍵因素。

  從范圍來看，由微生物引發(fā)的食源性疾病仍是*食品安全問題。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，在*每年數(shù)以億計的食源性疾病患者中70%是由于食用了被微生物污染的食品的飲用水造成的。1999年年底，美國發(fā)生了歷*因食用帶有李斯特菌的食品而引發(fā)的zui嚴重的食物中毒事件。據(jù)美國疾病控制中心的資料，在美國密歇根州，有14人因食用被該菌污染了的“熱狗”和熟肉而死亡，在另外22個州也有97人因此患病，6名婦女因此流產(chǎn)。2000年底至2001年初，法國發(fā)生李斯特菌污染事件，有6個人因食用法國公司加工生產(chǎn)的肉醬和豬舌頭而成為李氏桿菌的犧牲品。2002年11月23日，由于一份樣品在沙門氏菌檢測中呈陽性，意大利“波利奧”奶酪公司（Pollio）召回分銷到美國18個州的6600箱乳清干酪。日本除了發(fā)生“O157”大腸桿菌污染事件外還出現(xiàn)了血印牛奶金黃色葡萄球菌污染事件。2003年4月18日我國湖北省武漢市水果湖*小學發(fā)生一起集體食物中毒時間。這所學校六年級三個班的近百名學生，在課余餐食用學校統(tǒng)一發(fā)給的“熟食”豆干后，出現(xiàn)中毒癥狀。中毒事件原因已經(jīng)查明，是進食微生物總數(shù)嚴重超標的豆干而引起的集體細菌性食物中毒。經(jīng)湖北省衛(wèi)生廳衛(wèi)生監(jiān)督局檢驗，“熟食”豆干細菌總數(shù)超標19倍。

  在我國，截至2004年第二季度，衛(wèi)生部共收到重大食物中毒事件報告205起，中毒6329人，死亡156人。2000年-2002年，中國疾病預防控制中心（CDC）營養(yǎng)與食品安全研究所對全國部分省市的生肉、熟肉和乳制品、水產(chǎn)品、蔬菜中的致病菌污染做了連續(xù)的質(zhì)量監(jiān)測。結(jié)果表明微生物型食物中毒仍居*，占39.63%，化學性中毒占38.56%，動植物性和原因不明的食物中毒10%左右。表1為我國1990-1999年食物中毒狀況。由此可以看出，微生物污染導致的食物中毒同時也是影響中國食品安全的主要因素。

表1 我國1990-1999年食物中毒狀況^[1]

  食品安全的管理模式強調(diào)“從農(nóng)田到餐桌”全過程管理，即以預防為主的原則來減低微生物引起的食源性危害。在食品的加工、儲存和銷售過程中，食品原料受到外界環(huán)境微生物的侵染，加之殺菌不*、以及儲運方式不得當?shù)仍斐傻奈⑸镂廴荆菍е率称窋淖冑|(zhì)，威脅消費者健康的主要原因。只有有效地控制食品生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)中潛在的微生物污染問題，食品工業(yè)才能生產(chǎn)出讓消費者放心的食品。水分活度的控制是阻止有害微生物生長的關(guān)鍵因素。在美國，聯(lián)邦法規(guī)第21款中已經(jīng)明確規(guī)定，水分活度是檢驗食品安全性的重要指標。同時，美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）所規(guī)定的食品生產(chǎn)過程良好操作規(guī)范（GMP）中明確地把水分活度定義為反應食品安全性的重要指標。在危害分析關(guān)鍵控制點（HACCP）監(jiān)測系統(tǒng)中明確定義：“可通過限制水分活度來控制微生物病原體的生長。”美國規(guī)定，庫存食品水分活度超過0.85就不能上市銷售，在日本規(guī)定，庫存食品水分活度超過0.90就不能上市銷售。然而，在我國還沒有這樣的相關(guān)規(guī)定出臺。

  那么什么是食品的水分活度呢？水分活度的監(jiān)測對保證控制食品質(zhì)量安全具有什么樣的意義呢？

  作為熱力學概念，水分活度是描述食品中的水分所處的一種能量狀態(tài)，它與食品體系的吉布斯自由能（Gibbs Free Energy）有較強的相關(guān)性。它是表示水分的逃逸趨勢（逸度）的指標；表示食品中的水與其他物質(zhì)結(jié)合的緊密程度。雖然水分含量和水分活度都是用來描述水分存在的狀態(tài)，但是水分活度是與食品的質(zhì)量安全zui相關(guān)的因素。

嚴格意義上，我們把食品中水的逸度與純水的逸度之比稱為水分活度（water activity）A_w

  水分逃逸的趨勢通常可以近似地用水的蒸汽壓來表示，在低壓或室溫時，f/f₀ 和P/P₀之差非常小（<1%），故用P/P₀來定義A_w是合理的。

  水分活度是食品組成和溫度的函數(shù)，受前者影響較大。食品物料中水分存在的形式，通常只是簡單地分為結(jié)合水和非結(jié)合水。嚴格地說，按照食品中的水分和物料的結(jié)合形式，可將物料中的水分分為：化學結(jié)合水，物理化學結(jié)合水（包括吸附結(jié)合水，結(jié)構(gòu)結(jié)合水，滲透壓結(jié)合水）和機械結(jié)合水。

長期以來，人們了解到食品的敗壞變質(zhì)與食品中水分含量（W）具有一定的關(guān)系。但是，僅僅知道食品中的水分含量不足以預報食品的質(zhì)量安全性。有一些食品具有相同水分含量，但敗壞變質(zhì)的情況是明顯不同的，如鮮肉與咸肉，水分含量相差不多，但保藏期卻不同；這就存在一個水能否被微生物酶或化學反應所利用的問題；這與水在食品中的存在狀態(tài)直接相關(guān)。

  所以，在考量食品質(zhì)量安全的時候，食品中的水分含量并不是一個可靠的標準。例如，一種穩(wěn)定的食品有可能包含15%的水；另一種食品有可能包含8%的水；但是，這不能斷定前者更容易被微生物利用而生長，這是由于，有可能這部分水是通過化學鍵與其他組分結(jié)合的，是不能被微生物利用的。Rockland LB & Nishi SK（Food Tech 34:42-59 1980.）認為，相對于食品中水分含量來說，A_W已經(jīng)被認為是更加重要的和食品及其原料的化學，物理，生物學特性都緊密的重要指標。

通過對食品水分活度的監(jiān)控，可以保證食品在特定條件下（生產(chǎn)，儲藏，流通）的衛(wèi)生安全，當有準確可靠的數(shù)據(jù)證明該食品的水分活度低于既定的水分活度時，我們可以認為該食品中的水是不足以支持有害微生物生長的，食品是安全的。因此，從主動預防的角度來看，在食品生產(chǎn)，儲藏，和市場監(jiān)管的各項措施中應該把水分活度的監(jiān)控當成重中之重。

  那么水分活度是如何影響微生物的呢？

  水分活度可以顯著影響食品中微生物的繁殖、代謝(包括產(chǎn)毒)和抗性。

  首先，A_w值影響微生物的生長繁殖。大多數(shù)與食品有關(guān)的微生物在A_w值較高的情況下生長比較旺盛，只有少數(shù)能在較低A_w值下生長。因此，如果降低A_w值，食品中可繁殖的微生物種類和數(shù)量就會減少。各類微生物對A_w值要求不同，細菌對水分活度的要求zui高，A_w>0.9時才能生長繁殖；其次是酵母菌，要求A_w>0.87，再次是霉菌，在A_w為0.8時就開始繁殖。另外，同屬而不同種的微生物對A_w要求也不*相同。

  其次，A_w值對微生物代謝活性也有影響。降低A_w值可以使微生物的生長速度降低，進而，食品敗壞速度、微生物產(chǎn)毒數(shù)量以及微生物代謝活性也會降低。值得注意的是，中止不同的代謝過程所需的水分活度值不同。例如，對于細菌形成孢子所需的A_w值比它們生長的值要高。毒素的產(chǎn)生是與人體健康zui有關(guān)系的微生物代謝活動。當控制A_w在一定范圍內(nèi)可有效抑制某些產(chǎn)毒菌株產(chǎn)毒（如金黃色葡萄球菌的繁殖和腸毒素的形成）。霉菌的污染對食品的危害十分嚴重，一般認為產(chǎn)毒霉菌的生長所需的水分活度值要比其毒素形成所需的水分活度值低。另外，由于代謝水的產(chǎn)生，生長的霉菌可使生長環(huán)境的A_w值增加。因此，在有生毒細菌或霉菌存在的食品中，毒素的存在是極有可能的。由此可以看出對于食品水分活度的監(jiān)控具有重要的現(xiàn)實意義。

  再次，A_w值對微生物抗熱性同樣具有影響。加熱是抑制或殺死食品中微生物的常用有效方法，不同微生物及其孢子的抗熱性不同。決定細菌的抗熱性的諸因素中，熱溶劑的物理性質(zhì)、化學組成和A_w值等都是很重要的。一般來說，細菌孢子的抗熱性隨A_w值的降低而增強，在A_w為0.2～0.4的范圍內(nèi)zui強。有時，在高濃度溶液中細菌的熱抗性比在稀溶液中低，因為溶質(zhì)本身在加熱過程中會加重細胞的熱毀壞。

  所以，通過對預殺菌的食品物料水分活度的檢測，可初步判斷熱殺菌的效果。

  第四，A_w值對微生物存活能力有明顯的影響。不能生長的微生物會逐漸死亡。因此，如果食物的A_w值低于微生物生長的zui低值，那么微生物的數(shù)量就會慢慢減少。通過對沙門氏菌、金黃色葡萄球菌等食物毒性微生物的生存與A_w之間的關(guān)系的研究證明：在A_w值較低的食品中細菌孢子數(shù)會降低，這樣的食品在儲藏過程中甚至會變成無菌的。食物中帶有的寄生蟲的生存也受低A_w值的影響，這些寄生蟲在冷凍或干燥過程中可被殺死。在研究肉中旋毛蟲在干燥過程中的生存情況時觀察到：在發(fā)酵香腸中當A_w值降低到一定數(shù)值時，這些寄生蟲就會失活，從以上所述可以得出這樣的結(jié)論：通過選擇合適的條件(A_w值、pH 值、濕度、保鮮劑等)，可減少或殺死微生物，從而提高食品穩(wěn)定性和安全性。

  通過以上的論述，我們可以看出，水分活度對微生物的影響十分顯著，水分活度是食品質(zhì)量控制中的一個重要指標。在食品領(lǐng)域及時監(jiān)控水分活度，可有效地估價食品的安全性和穩(wěn)定性。一般，A_w值在1.0-0.9間的食品屬高濕食品，A_w0.9—0.6屬于中濕食品，A_w0.6-0.0屬低濕食品。高濕食品敗壞是由于細菌，中濕食品敗壞主要是由于霉菌和酵母，在低濕食品上,微生物一般不生長，但低濕食品質(zhì)量方面也依賴于A_w。另外，水分活度可用于高濕和中濕食品微生物安全和質(zhì)量穩(wěn)定性的預測^[9-12]。

表2 水分活度與食品中微生物的生長

  在預測食品的安全性和預測有關(guān)微生物生長、生化反應速率等方面，水分活度扮演著極其重要的角色。通過測定和控制食品的水分活度，可以做到以下幾點：(1)預測哪種微生物是潛在的敗壞和污染源；(2)確保食品的物理，化學穩(wěn)定性；(3)使非酶氧化反應和脂肪非酶氧化降到zui小；(4)延長酶的活性；(5)優(yōu)化食品的物理性質(zhì)，如質(zhì)構(gòu)和貨架期^[13]。

  水分活度檢測在肉類質(zhì)量控制中的作用。

  水分活度是影響肉品保鮮的重要柵欄因子。*，微生物可在各種肉與肉制品上生長繁殖，微生物的污染和繁殖可直接導致肉品的敗壞變質(zhì)，從而影響肉品的衛(wèi)生質(zhì)量，嚴重時還可引起食物中毒，微生物與肉品保鮮的關(guān)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(yǎng)條件，肉和肉制品是微生物生長繁殖的培養(yǎng)基之一；(2)溫度，一般來說，溫度高，生長繁殖快，反之就慢；{3)適量的水(一定的水分活度)。三者具備，微生物便可很好地生長繁殖，否則微生物的生長繁殖都將受到影響。在這三個主要條件中，水分活度與微生物的關(guān)系極為密切，因為任何一種微生物在食品(包括肉與肉制品)中進行正常的生長繁殖，都要求有一個zui低的水分活度值，在該值以下微生物不能正常生長繁殖。換言之，一種肉制品的A_w值直接影響著該肉制品可能污染的微生物的種類和數(shù)量，進而影響著對該肉制品采取的防腐保鮮措施。因而，一直以來水分活度都披視為肉制品保鮮的重要柵攔因子，在同等條件下，A_w值低，肉品保存期長。A_w值與肉品保鮮期的關(guān)系宏觀上可以下圖表示：

  自從水分活度概念被引入食品科學研究領(lǐng)域后，水分活度理論被廣泛用于指導生產(chǎn)。目前生產(chǎn)實踐中的許多措施都是降低肉制品的A_w值來抑制微生物的正常生長繁殖，以達到保鮮的目的，如干燥法、凍結(jié)法、腌漬法等^[14]。在肉制品中，肉干、肉脯、肉松等干肉制品的A_w多為0.60～0.67，故被看作是低A_w的安全食品。除了這幾類干肉制品外，其他肉制品的水分活度通常高于0.75。而這些肉制品占*較大，因此，及時檢測水分活度，對控制肉制品在貯存期的品質(zhì)變化有重要意義。夏大勇等人在調(diào)查中采到一袋超過了保質(zhì)期有10個月的肉松，檢測水分活度值為0.45，感官檢查：色擇褐黃，比正常黃色深一些，肉香昧減弱，無腐化敗壞現(xiàn)象。不難看出, A_w值更能反映干制品內(nèi)在質(zhì)量變化的趨勢^[15]。

水分活度檢測在水產(chǎn)品質(zhì)量控制中的作用

  根據(jù)文獻資料，新鮮水產(chǎn)原料的A_w一般在0.98—0.99，腌制品為0.80—0.95，干制品為0.60—0.75。A_w <0.9時，細菌不能生長；A_w<0.8時，大多數(shù)霉菌不能生長；A_w<0.75時，大多數(shù)嗜鹽菌生長受抑制；A_w<0.6時，霉菌的生長*受抑制。通常對烤魚片、魚糜干制品等方便食品要求水分活度在0.70—0.75范圍之間，在這一水分活度下，細菌已很難存活，能生長的有一些耐干燥霉菌，只要在加工 、包裝、運輸過程中采取防霉措施，就能達到較長時間貯藏的目的。由于在較低水分活度條件下，食品中的微生物數(shù)量有下降趨勢。現(xiàn)在，食品科技界正在探索按預定要求控制一些食品的A_w值，以達到免殺菌保存食品的可能性。蝦仁制品的干制是通過降低蝦肉中的含水量與水分活度(A_w)，以抑制微生物的繁殖，達到長期保存的目的。一般A_w<0.69時，貯存更加安全，但蝦肉干制到A_w<0.69時，水分含量已降至15％以下，得到的產(chǎn)品干硬，食用品質(zhì)變差。為維持其相對較高的含水量同時還能防止腐化敗壞，需要找到一個適當?shù)钠胶恻c。江南大學食品科學與安全教育部重點實驗室的伍玉潔等人進行了水分活度對干制蝦仁產(chǎn)品的貨架壽命和質(zhì)構(gòu)的影響試驗，研究表明，通過分析比較A_w與水分含量的關(guān)系、保藏過程中細菌菌落總數(shù)的變化以及南美白對蝦蝦體的彈性和硬度等質(zhì)構(gòu)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)當A_w控制在0.86—0.9范圍，水分含量在25％(W／W)時，常溫保藏的南美白對蝦干制產(chǎn)品在口感及微生物指標等方面可取得較好的平衡。

水分活度檢測在糧油制品質(zhì)量控制中的作用

  蛋糕等糧油制品在保藏過程中會因微生物的滋生而不能食用，微生物的滋生又包括兩個方面，即發(fā)霉和腐化敗壞。蛋糕發(fā)霉主要是指霉菌在蛋糕上大量繁殖，可從外表觀察到呈絨毛狀的各種顏色的斑點，而且有些霉菌會產(chǎn)生對人體有害的毒素。污染蛋糕的霉菌群種類很多，有青霉菌、青曲菌、根霉菌、精曲菌及白霉菌等。蛋糕敗壞，主要是指蛋糕受到細菌中的馬鈴薯桿菌等的侵襲繁殖而引起的敗壞變質(zhì)。霉菌的作用在糧油制品的敗壞變質(zhì)中起到了主要的作用。微生物的控制有諸多方法，國內(nèi)外有很多人做過研究，比如控制原料成分，活性包裝材料，充氣包裝，添加脫氧劑，選擇保藏環(huán)境等。然而，zui有效的方法還是將蛋糕制成不適合微生物生長的體系，也就是調(diào)整蛋糕的水分活度再輔以抗菌劑^[16]。中國農(nóng)業(yè)大學胡勝群等進行了pH，抗菌劑濃度以及水分活度對奶油蛋糕（磅蛋糕）模擬培養(yǎng)基中微生物生長的影響試驗，結(jié)果說明，微生物生長速度隨水分活度升高而加快，通過降低蛋糕的水分活度（0.88左右）微生物的生長受到明顯抑制。

水分活度監(jiān)測在冰淇淋品質(zhì)控制中的作用

  在冰淇淋漿料中，水分含量為60％ ～70％，但水分活度卻較低，冰淇淋漿料的總固形物含量越多，則水分活度越低。水分活度影響冰淇淋的抗融化度、抗變形度、質(zhì)地的松軟度或堅實度，影響冰晶的數(shù)量、顆粒度、結(jié)構(gòu)、分布位置和定向。要控制冰淇淋品質(zhì)首先要控制水分活度。天津商學院食品系的楊湘慶，沈悅玉通過試驗證明控制漿料中的水分活度可以很好的控制冰淇淋品質(zhì)。

  總之，對水分活度的監(jiān)控在保證食品質(zhì)量安全上具有十分重要的意義。

  我國加入世界貿(mào)易組織后，食品進出口貿(mào)易將是我國重要的經(jīng)濟活動。然而，它也對我國食品安全性保證問題提出了新的挑戰(zhàn)；即使在國內(nèi)生產(chǎn)和消費的食品也面臨著新的挑戰(zhàn)。城市化進程加快，人們對食品的運輸和加工需求變得更大，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與食品工業(yè)融為一體。食品生產(chǎn)和流通模式發(fā)生改變，食物比以往流通得更遠，需要運輸?shù)臅r間也相對更長。食品從生產(chǎn)到保藏，再從流通到消費；這樣一系列的過程，都要求有效及時的質(zhì)量監(jiān)測。無論是站在生產(chǎn)者的角度還是站在政府的角度來看，有效的預防措施是保證食品安全性的關(guān)鍵所在。因此，食品工業(yè)在實施HACCP體系的同時，應該對食品水分活度給予高度的重視，因為進行水分活度的實時檢測是確保食品質(zhì)量安全的有效過程控制手段。

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