水活度與烘焙產品的保質期

烘焙快餐業是一個價值4400億美元的不斷增長的市場。這些產品通常涵蓋一系列的質地、顏色和口味，在保持預期的質地和感官特性的同時保持安全至關重要。影響烘焙產品質量和保質期的Z重要因素之一是水活度。水活度控制有助于防止或減少各種降解，如酸敗、微生物腐敗、老化或因水遷移引起的質地變化。

水活度理論

水活度定義為水在系統中的能量狀態，并通過吉布自由能方程根植于熱力學基本定律。它表示水的相對化學勢能，由基質中的表面、依數和毛細管相互作用決定。實際上，它是與樣品平衡中水的部分蒸汽壓除以相同溫度下水的飽和蒸汽壓來測量的。水活度通常被稱為“自由水”。

對于烘焙食品，水活度的測量方法是在密閉室的測量空間中使樣品中的液相水與汽相水平衡，并使用傳感器測量測量空間中的平衡相對濕度（ERH）。可使用電阻電解傳感器、鏡面露點或電容式傳感器來確定相對濕度。來自瑞士Novasina公司Labmaster NEO水分活度儀，利用電解傳感器在包含樣品的密封室內測定ERH。通過電阻的變化跟蹤ERH的變化。這種方法的優點是，它非常穩定，并且能夠抵抗由于揮發污染（鏡面露點傳感器的一個特殊弱點）而導致的不準確讀數。電阻電解傳感器可實現Z 高水平的精度和精密度，無需維護和不經常校準。

對于烘焙產品而言，水活度測試的取樣尤其具有挑戰性，因為它們往往太大，無法放入樣本杯中，并且通常是多組分的。

水活度和水分含量雖然相關，但不是相同的測量值。水分含量通常通過干燥時的損失重量來確定，即濕樣品和干樣品之間的重量差。對于烘焙零食，水分含量提供了一個質量標準和預期的口感，但并不決定產品微生物含量是否安全。水活度和水分含量通過等溫吸附線聯系起來。表1顯示，不同的烘焙零食可能具有相似的水活度，但水分含量明顯不同。顯然，水分含量對于每種產品都是不同的。

                               表1

水活度和質地/脆度的關系

烘焙產品以其令人愉悅的質地和口感而聞 名，每種產品都有其獨特的感官要求。例如，黃油餅干應該是酥脆的，蛋糕應該表現出堅實和濕潤的良好混合。圖1顯示了烘焙零食的水活度范圍。水活度的變化將導致質地的變化，每種烘焙產品都有一個Z 佳的水活度范圍，在這個范圍內，質地和味道將是Z理想的。延長這些產品保質期的關鍵是使其達到理想的水活度，并在儲存和運輸過程中通過有效包裝保持水活度。

圖一

許多烘焙產品含有多種成分，如奶油填充物或糖衣。對于這些產品，各組分之間的水分遷移可能導致不良的質地變化，甚至容易引發微生物生長。水分從高水活度組分轉移到低水活度組分，因此防止水分遷移及其伴隨后果的方法保持不同組分具備相同的水活度。如小吃蛋糕的糖霜、蛋糕和奶油填充物在組合之前都需要制造成相同的水活度，這樣即使它們的水分含量不同，也不會在各成分之間發生水分遷移（圖2）。

圖2顯示，為了避免水分遷移，多組分蛋糕的各組分水活度需要相同，而不需要管其水分含量如何。

圖二

水活度和微生物生長

細菌和微生物通常情況下其生長都會有一個限定的水活度值，表二列出了常見腐敗菌的水活度生長下限。這些生長下限表明，當水活度小于0.87aw時，所有病原菌停止生長，而常見的酵母和霉菌停止在0.70aw，這是已知的實際極限。只有嗜酸性和嗜滲性的微生物才能在0.70 aw以下生長，所有微生物在小于0.60aw時停止生長。其他內在因素，如pH值也會影響微生物的生長。這一范圍內的烘焙零食并不被認為是不安全的，因為霉菌和酵母的生長不會導致食源性疾病。

然而，非致病性微生物的生長通常會使產品質量出現問題，不被消費者接受了，并被認為已經結束了產品的保質期。因此，水分活度必須降低到0.70aw以下，或其他干預措施來防止霉菌生長。

表二

有些烘焙產品都是按重量銷售的，所以在產品中盡可能多地使用水，因為水是安全的成本本Z 便 宜的配料，能使利潤Z 大化。本文中提供的信息表明每種產品都有一個理想的水活度范圍，超過這個范圍其產品質量將會受到影響，所以在保證質量的同時，實現盈利Z 大化的關鍵是跟蹤水活度值，從而得到Z 好的產品質量，口感，色澤味道，Z 佳質保期，從而得到Z 大的經濟效益。