水分與水活度，水活度儀

什么是水分含量？
       水分含量是指固體物質(zhì)中水占總質(zhì)量的百分比。食物中存在的水大致可以分為兩類，游離水和結(jié)合水。
       游離水（或稱自由水）是指組織、細(xì)胞中容易結(jié)冰、也能溶解溶質(zhì)的這一部分水。因為只有游離水分才能被細(xì)菌、酶和化學(xué)反應(yīng)所觸及，因此，又稱其為有效水分，可用水分活度進行估量。游離水大致可以分為三類：滯化水、毛細(xì)管水和自由流動水。
       結(jié)合水（或稱束縛水）是以氫鍵與食品的有機成分相結(jié)合的水分，如葡萄糖、乳糖、檸檬酸等晶體中的結(jié)晶水或明膠、果膠所形成凍膠中的結(jié)合水。它與一般水不一樣，在食品中結(jié)合水不易結(jié)冰（冰點-40度）、不能作為溶質(zhì)的溶劑，也不能被微生物所利用，但它對食品的風(fēng)味起著重要的作用。結(jié)合水較難分離，如果將其強行除去，則會改變食品的風(fēng)味和質(zhì)量。
水活度概念
       根據(jù)現(xiàn)代食品科學(xué)研究指出：用水分活性（Water Activity－Aw）指導(dǎo)生產(chǎn)和貯藏具有重要的實踐意義，因為水分活度既能反映食品中水分存在狀態(tài)，又能揭示食品質(zhì)量變化和微生物繁殖對其水分可利用的程度。因此，近年來國外的食品水分多不用百分比表示，而改用水分活性或平衡相對濕度（Equilibrium Relative Humidity ERH）表示。
水分活性的定義：在一溫度下，溶液狀的水分或食品中水分的蒸汽壓與相同一溫度下純水的蒸汽壓的比值，即：Aw=P/P0=ERH/100
P為食品中水的蒸汽分壓，P0為純水的蒸汽壓。純水的P與P0是一致的，所以純水Aw值為1。而食品中的水分由于有一部分與某些可溶性成分共存（以結(jié)合水的形式存在），它的蒸汽壓P總是小于純水的蒸汽壓P0，所以食品的Aw均小于1。
水活性與水分含量的關(guān)系？
        食品的水分含量越高，水活性越大；但兩者并不存在簡單的正比關(guān)系。
       水分活度反映了食品中水分的存在狀態(tài)，即水分與其他非水組分的結(jié)合程度或游離程度。結(jié)合程度越高，則水分活度值越低；結(jié)合程度越低，則水分活度值越高。在同種食品中一般水分含量越高，其水分活度值越大，但不同種食品即使水分含量相同水分活度往往也不同。
水分活度還有其物理意義，就是表征食物生物組織和食品中能參與各種生理作用的水分含量與總的含水量之間的定量關(guān)系。 水活度反應(yīng)的是產(chǎn)品中游離水?dāng)?shù)量的多少，水活度越高，則產(chǎn)品中游離水含量越多，微生物越容易生長。微生物只能利用產(chǎn)品中的游離水，而結(jié)合水則不能利用。
水分活度與微生物生長的關(guān)系
        水分活度與微生物生長的關(guān)系可以概括為以下幾個方面:  (1) 水分活度(而不是水分含量)決定微生物生長所需要水的下限值。大多數(shù)細(xì)菌在水分活度0.91以下停止生長, 大多數(shù)霉菌在水分活度0.8以下停止生長。盡管有一些適合在干燥條件下生長的真菌可在水分活度為0.65左右生長, 但一般把水分活度0.7～0.75作為微生物生長的下限。 ( 2) 環(huán)境條件影響微生物生長所需的水分活度。一般而言, 環(huán)境條件越差(如營養(yǎng)物質(zhì)、pH、壓力及溫度等) , 微生物能夠生長的水分活度下限越高。  (3) 水分活度能改變微生物對熱、 光線和化學(xué)物質(zhì)的敏感性。一般來說, 在高水分活度時微生物最敏感, 在中等水分活度時最不敏感。  (4) 微生物產(chǎn)生毒素所需的最低水分活度比微生物生長所需的最低水分活度高。因此, 通過水分活度來控制微生物生長的一些食品中,雖然可能有微生物生長, 但不一定有毒素的產(chǎn)生。
        研究水分活度與食品的關(guān)系，不但可以預(yù)測食物的貨架期，指出腐敗的原因，而且還可以利用這些知識找出控制食物腐敗的方法。水分活度是確定貯藏期限的一個重要因素。當(dāng)溫度、酸堿度和其他幾個因素影響產(chǎn)品中的微生物快速生長的時候，水分活度可以說是控制腐敗最重要的因素。通過測量水分活度，可以預(yù)知哪些微生物將會或不會成為潛在的腐敗因素。
食品的腐敗與食品中的水分含量有關(guān)，但腐敗程度并不與水分含量成比例，而水分活度的大小更能說明食品發(fā)生腐敗的問題。水分活度越大，食品內(nèi)自由水含量越多，更易受微生物感染；食品中水分活度越小，食品越穩(wěn)定，較少出現(xiàn)腐敗變質(zhì)的問題。所以，降低水分活度是延長食品保質(zhì)期的手段之一。常采用的方法之一是干制，干制后水分含量低，水分活度也小；另一種常用的方法是加糖、鹽腌制，蔗糖和食鹽都是親水物質(zhì)，它們極易與水結(jié)合，使自由水轉(zhuǎn)變成束縛水，水分活度也隨之降低。
水活性與微生物生長
水活性值            微生物
1.00 - 0.91        多數(shù)細(xì)菌
0.91 - 0.87        多數(shù)酵母菌
0.87 - 0.80        多數(shù)霉菌
0.80 - 0.75        多數(shù)嗜鹽細(xì)菌
0.75 - 0.65        干性霉菌
0.65 - 0.60        耐滲透壓酵母菌
當(dāng)水分活度低于0.60時，絕大多數(shù)微生物無法生長。
水活度如何測定
        測定食品的水分活度時，可采用水分活度測定儀。其工作原理是把被測食品置于密封的空間內(nèi)，在保持恒溫的條件下，使食品與周圍空氣的蒸汽壓達(dá)到平衡，這時就可以以氣體空間的水蒸汽壓作為食品蒸汽壓的數(shù)值。同時，在一定溫度下純水的飽和蒸汽壓是一定的，所以可以應(yīng)用上述水分活度定義的公式，計算出被測食品的水分活度。由此可見，測定食品水分活度的方法實際上就是利用空氣與食品的充分接觸，達(dá)到空氣中水蒸氣分壓和食品中水蒸氣壓的平衡，把食品中水蒸氣壓以空氣的水蒸氣分壓來表示。因此在數(shù)值上食品的水分活度等于空氣的平衡相對濕度。例如面粉、大米的Aw為0.65，用平衡相對濕度值表示則為65%，在平衡相對濕度的條件下貯藏食品，其水分含量即是它的平衡水分。在ERH65%條件下貯藏面粉、大米，其平衡水分在14%左右。這個含水量不僅符合產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且也能達(dá)到安全貯藏。必須指出，食品的水分活度與空氣的平衡相對濕度是兩個不同的概念，前者表示食品中的水分被束縛的程度，后者表示空氣被水蒸氣飽和的程度。因此，用水分活度來指導(dǎo)食品的生產(chǎn)和貯藏，具有更科學(xué)和直接的指導(dǎo)作用。
水活度儀有哪種
        水分活度儀的二種不同類型具有商業(yè)用途。當(dāng)一個用改變電阻或電容的傳感器測量相對濕度時，另一個使用冷凍鏡面露點技術(shù)。每種都有各自的優(yōu)點和缺點，表現(xiàn)在精確性，可重復(fù)性，測量的速度，校準(zhǔn)的穩(wěn)定性，線性和使用的便利性。
哪個傳感器能更好地測量產(chǎn)品的水分活度？冷凍鏡面露點法的主要優(yōu)點是準(zhǔn)確性，速度，操作簡便和精確度。AquaLab的測量范圍是從0.030到1.000aw，重復(fù)性為±0.001aw,分辨率為±0.001aw， 精確性為±0.003aw，最具代表性的是測量時間少于五分鐘。電容傳感器的好處的價格低廉，但是不像冷凍鏡面露點技術(shù)一樣準(zhǔn)確或快速。電容儀器測量水分活度的范圍是0到1.00 aw ，重復(fù)性為±0.005aw，分辨率為±0.001aw，精確性為±0.015aw。
水活度儀進口品牌有AquaLab系列水活度儀，瑞士NOVASINA水分活度儀、瑞士ROTRONIC公司HygroPalm便攜式水分活度儀等，德圖水活度儀。其中DECAGON公司生產(chǎn)的儀器最高精確度已達(dá)到0.0001aw，最短測量時間只有5min，但這些產(chǎn)品價格昂貴令中小企業(yè)望而卻步。
水活度儀也有國產(chǎn)產(chǎn)品，以下介紹一款國產(chǎn)水活度儀 HD-5型水分活度測量儀主要技術(shù)指標(biāo)
1． 工作環(huán)境：溫度 -10℃～50℃
              濕度 0～95%RH
2． 顯示方式：大屏幕液晶顯示 128×64 DOTS
3． 測量范圍: 溫度 -10～50℃
              水分活度 0～1.000aw
4． 測量精度：溫度 ±0.3℃
              水分活度 ±0.012aw(@23℃±5℃)    
5． 活度重復(fù)性：±0.008aw
6． 測量時間：①定時：5～40分鐘
              ②自動測量
7． 分辨率： 水分活度：0.001aw  溫度：0.1℃
8． 數(shù)據(jù)處理：①專用軟件可連接電腦進行操作，適合Windows操作系統(tǒng)
              ②計算機控制測量可以顯示測量數(shù)據(jù)、曲線，并保存數(shù)據(jù)
              ③計算機控制測量自動根據(jù)設(shè)定品名保存結(jié)果數(shù)據(jù)
9.  可記錄5000組測量數(shù)據(jù)
10.  校正方式：多點聯(lián)合校正、單點校正
11． 測量點數(shù)：1點
12． 接口： RS232接口或USB接口
13． 配置：微型打印機
14． 打印功能：①測量結(jié)束打印
               ②實時打印
15． 供電電壓：100～230VAC 50Hz/60Hz
16． 功    耗：小于10W