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水活性在生物物料加工方面的應用有哪些？

壹、 水活性與食品品質食品按束縛水的程度分為四類，依水活性及水含量的變化對微生物的生長，酶活性、水解及氧化反應、非酶褐變的影響，第四類水活性為1，乃純水系統，在食品中可能出現在礦泉水類的產品。第三類水活性在0.8—0.99之間食品微生物易滋長，酶活性高，化學反應迅速進行。第二類區間水活性在0.25—0.8，此時細菌不能生長，黴菌及酵母活性亦減少，甚至不能生長，酶活性降低，化學反應速率亦降低。當水活性介於第二類與第壹類之間，水含量在3%—7%，食品品質最穩定，微生物不生長，油脂氧化速率最低。水分再降低則油脂氧化顯著提高，易生油耗味，故食品若含少量水可防止油脂氧化進行。二、 滲透壓與水活性的關系以食品而論，水活性與滲透壓其實是壹體兩面的關系，兩者可由理論式中導出：Aw：WATER ACTIVITYAw=p/po （1）P：樣品於密閉容器中顯示的水蒸氣分壓。Po：同樣溫度時，純水的飽和水蒸氣壓。π=K*RTIn(AW) （2）π：滲透壓（OSP）K：樣品特性系數∴ Aw=eTE/(-KRT) (3—1)或 Aw=10π/(-2.303KRT) (3—2)小川氏在1988年的報告（註）中指出，液體的滲透壓可由其組成之具有滲透壓物質成分比例有壹定的關系，據第三項有關計算式導算出總合滲透壓理論值（表4），而由實驗證明當食品液體之滲透壓值大於122atm時，可具有防止酵母及乳酸桿菌滋長及產氣能力，抑制生菌數的增加，延長產品的壽命。三、 有關滲透壓、水活性計算方程式本文提供方程式僅摘記原方程式的壹部分，應用EXCEL文檔格式編制而成。（表3）付註結論最近，中西式速食業及超市生鮮食品業蓬勃發展，沾、烤、煮、腌用調料醬產品十分受到歡迎，此產品品質穩定安全性問題須慎重處理，因為顧及食品原有風味的保存等因素，不摻入人工防腐劑且采用商業殺菌方式生產，故食品保存性與配方設計技術層面的關系密切，筆者推薦以下列程序預測產品的Aw及OSP值為其保存性的依據。配方組成—→OSP—→Aw—→產膜防止能力—→產品保存性—→產氣防止能力。其應用範圍廣泛,包括乳品工業、飲料工業、藥業保健、酒類發酵、糖果工業、烘焙餅業、調味工業、日用化工、動物飼料及冷凍冷藏食品加工均可應用此原理來加以予知,保證產品在貨架及儲運過程的品質的條件可接受考驗。表1：公***衛生有關的微生物生長需要的最低水活性值微生物 最低水活性極限

生長條件 毒素產生條件

Aspergillus clavatusA.flayusA.ochraceusA.ochraccusA.parasiticusBacillus cereusByssochlamys niveaClostridium botulinum Clostridium perfringensPenicillium cyclopiumP.cyclopiumP.expansumP.islandicumP.martensiiP.patulumP.viridicatumSalmonella sppStachybotrys atraStaphylococcus aureus Trichothecium roseumVibrio parahaemolyticus 0.850.78-0.800.77-0.830.76-0.810.820.93-0.950.840.93(A)-0.95(A)0.93(B)-0.94(B)0.95(E)-0.97(E)0.93-0.950.82-0.870.81-0.850.83-0.850.830.79-0.830.81-0.850.830.92-0.950.940.86 0.900.94 0.99 (Patulin)0.83-0.870.83-0.87 (Ochratoxin)0.80-0.88 (Penicillic acid)0.87 (Aflatoxin) 0.94-0.95(A)0.94(B)0.97(E) 0.97 (Penicillic acid)0.87-0.90 (Ochratoxin)0.99 (Patulin) 0.99(Penicillic acid)0.85-0.95 (Patulin)0.83-0.86 (Ochratoxin) 0.94 (Stachybotryn)0.87-0.90 (Enterotoxin A)0.97 (Enterotoxin B)

摘自:Beuchat (1981) 表2：食品易受微生物腐敗的水活性值範圍水活性值 壹般受到範圍內最低水活性抑制的微生物 在此水活性範圍內的食品

1.00-0.95 Pseudomonas, Escherichia,Proteus, Shigella, Klebsiella,Bacillus,Clostridium Perfringens,Some yeast 極易腐敗的食物（新鮮罐裝水果、蔬菜、肉、魚）及牛奶、熟香腸、面包，食物含40%（w/w）蔗糖或7%（w/w）食鹽。

0.95-0.91 Salmonella, Vibrio Parahaemolyticus,C.botulinum, Serratis,PediococcusLactobacillus, Some molds,Rhodotorula, Pichia 乳酪（Cheddar，Swiss，Muenster,Provolone）煙熏肉、火腿、濃縮果汁，食物含50%（w/w）蔗糖或12%（w/w）食鹽。

0.91-0.87 Many Yeast (Candida,Torulopsis,Hansenula),Micrococcus 發酵香腸(Salami)、海綿蛋糕、幹酪、人工奶油，食物含65%（w/w）蔗糖或15%（w/w）食鹽。

0.87-0.80 Most molds(Mycotoxigenic,Penicillia),Staphylococcus aureus,Most Saccharomyces(baillii) spp.Debaryomyoes 大部分濃縮果汁、糖化濃厚牛奶、巧克力漿、楓糖及果醬、面粉、稻米、豆類含15-17%水分；果凍、風味火腿、即溶糖果、高糖蛋糕。

0.80-0.75 Most halophilic Bacteria,Mycotoxigenic bisporus 果醬、橘檸果醬、杏仁餅、糖漬水果、蜜餞

0.75-0.65 Xerophilic Mods (Aspergilluschevalieri,A.candidus,Wallemia sebi),Saccharomyces bisporus 研磨燕麥含10%水分；花生牛軋糖、軟糖（牛奶、巧克力、奶油），蜜餞、果凍、糖蜜、生蔗糖、幹果類、堅果類。

0.65-0.60 Osmophilic yeast (Saccharomyces rouxii),Few molds (Aspergillusechinulatus,Monascus bisporus) 幹燥水果含15-20水分：太妃糖、牛奶糖、蜂蜜。

0.500.400.300.20 No microbial proliferation 速食面、通心粉含12%水分，香辛料含10%水分。全蛋粉含5%水分。餅幹、硬餅面包屑含3-5%；奶粉含2-3%水分；幹燥蔬菜含5%水分；速食湯粉、部分餅幹及脆餅。

摘自:Beuchat(1981) 表3 方程式非固體食品產品配方設計滲透壓理論值計算產品配方：

壹、請輸入下列原料添加量 二、請輸入下列成分分析數據

成分 百分比% 滲透壓值atm 成分 百分比% 滲透壓值atm

食鹽砂糖麥芽糖葡萄糖己六醇果糖95%酒精10v醋酸 3000037013.32 22.366559000066.579737074.583398 還原糖量全糖含量酒精含量鹽分含量酸度 35.07517.22.376.3360.42 62.13323714.00475513.084445.7638523.517288

總滲透壓： 163.52969 總滲透壓： 158.50353

水分活性： 0.8091632 水分活性： 0.8144467

實際測得樣品水分活性值: 0.82

換算成理論滲透壓值: 153.22817atm

表4 由市售產品化學分析數據推算理論值判定的實際應用分析項目市售產品/ 單位 還原糖含量% 全糖含量% 酒精含量% 鹽份含量% 酸度 % 理論值

滲透壓atm 水活性Aw

減鹽醬油薄鹽醬油鹵味醬油烤鰻醬油純釀醬油糖醋醬水餃沾醬烤肉醬 1.57.05.012.05.06.23.77.0 3.615.018.027.011.020.014.026.0 5.71.41.03.01.50.00.00.5 9.711.810.09.015.01.811.58.0 0.350.340.600.601.101.221.601.50 126<

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