水分活度在香精香料中的應(yīng)用

香料是從蔬菜或其混合物中提取的產(chǎn)品，不含其他物質(zhì)，用于為食物提供調(diào)味劑，調(diào)味料和香味（Peter, 2001）。一般來說，他們用于增強(qiáng)食物的味道或者香氣。香料是一種強(qiáng)大的抗氧化劑，并具有其他有益的品質(zhì)。

草藥來源于植物的葉子，而香料則來自葉子以外的植物的所有部分。常見的草藥包括羅勒，茴香葉，龍嵩和百里香。常見的香料包括辣椒，黑胡椒，辣椒粉和肉桂。香料通常被分類為辣的，溫和的和芳香的。

香料已被使用和交易數(shù)千年。傳統(tǒng)上，它們被加工和交易為干燥產(chǎn)品，通常為太陽曬干（Muggeridge和Clay, 2001）。香料的質(zhì)量指標(biāo)著重于維護(hù)安全性，防止摻假和保證性能。標(biāo)準(zhǔn)由美國香料貿(mào)易協(xié)會(huì)（ASTA）和歐洲香料協(xié)會(huì)（ESA）制定，建議使用ASTA或者ISO標(biāo)準(zhǔn)測試程序來衡量質(zhì)量指標(biāo)。還建議香料生產(chǎn)商使用危害分析和關(guān)鍵控制點(diǎn)（HACCP）程序來保證其質(zhì)量保證體系。

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(biāo)，但只有水分含量值在標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定。水分活度指標(biāo)由買賣雙方商定。相反，水分活度被認(rèn)為是HACCP計(jì)劃的關(guān)鍵控制點(diǎn)，而水分含量則不是。水分活度和水分含量是互補(bǔ)的，共同提供一個(gè)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安全性中的作用是至關(guān)重要的。

水分含量是對產(chǎn)品中水的量的測量。水分含量提供了產(chǎn)量和數(shù)量的有價(jià)值的信息，從財(cái)務(wù)角度來看它很重要。另外，水分含量提供質(zhì)構(gòu)信息，因?yàn)樗趾吭黾犹岣吡怂牧鲃?dòng)性，并降低了玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。水分含量不能提供有關(guān)微生物安全的信息。

水分活度（ISO21807）代表系統(tǒng)中水的能量狀態(tài)。它等于在密閉系統(tǒng)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(yù)測了微生物的生長、化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng)速率以及物理性質(zhì)方面的安全性和穩(wěn)定性。圖1顯示了作為水分活度函數(shù)的微生物生長限制和降解反應(yīng)速率的穩(wěn)定性。

因此，通過測量和控制水分活度，可以：a)預(yù)測哪些微生物會(huì)成為感染的潛在來源；b)保持香料的化學(xué)穩(wěn)定性；c)優(yōu)化香料的物理特性，如質(zhì)構(gòu)和流動(dòng)性能。古代文明了解到，如果對香料干燥，它可以保存并延長其保質(zhì)期。他們沒有意識到保存是降低水分活度的結(jié)果。

圖1 水分活度穩(wěn)定圖

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。由于細(xì)菌、酵母和霉菌需要一定量的“可利用”水來支持生長，因此設(shè)計(jì)了一種低于臨界水平的產(chǎn)品是控制生長的有效手段。水可能以高含量水平存在于產(chǎn)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(jié)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(jì)劃的安全性。但是，水分活度往往是最重要的因素。限制絕大多數(shù)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(chǎn)品是否會(huì)單獨(dú)使用水分含量數(shù)據(jù)進(jìn)行霉變。將水分活度控制在0.70 aw以下將保證霉菌不會(huì)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(shù)值。水分含量本身提供的信息非常少。然而，表1和表2的比較表明這些香料將被認(rèn)為微生物是安全的。

表1 水分活度和微生物

表2 常見香料的水分活度

化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng)

水分活度不僅影響生物敗壞，還影響化學(xué)和酶反應(yīng)。水可能會(huì)以幾種不同的方式影響化學(xué)反應(yīng)：它可以作為溶劑、反應(yīng)物，或通過影響系統(tǒng)的粘度來改變反應(yīng)物的流動(dòng)性。在非酶促褐變和脂質(zhì)氧化中，隨著水分活度降低，化學(xué)降解反應(yīng)速率通常會(huì)降低（見圖1）。香料的風(fēng)味和氣味增強(qiáng)特性可以通過化學(xué)分解來改變，并且降低水分活度可以減緩這些反應(yīng)并延長香料的保質(zhì)期。

物理性質(zhì)

控制香料中的水分活度保持適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品結(jié)構(gòu)、質(zhì)構(gòu)、穩(wěn)定性、密度和再水合性質(zhì)。在加工、處理、包裝和儲(chǔ)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(shù)，以防止結(jié)塊、粘結(jié)、塌陷和粘性等有害現(xiàn)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(guī)定列出了洋蔥和大蒜粉含水量低于6%。他們還指出，可能需要較低的水分來保持流動(dòng)性，但沒有指出多少水分含量將保持粉末自由流動(dòng)。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(jié)塊，并可用于過程儲(chǔ)存控制點(diǎn)。如果材料的水分活度保持在臨界水分活度以下，產(chǎn)品將保持其流動(dòng)性質(zhì)。

結(jié)論

水分活度是香料安全性和質(zhì)量的關(guān)鍵控制點(diǎn)。它使用高精度的儀器很容易測量，應(yīng)該是任何香料制造商質(zhì)量控制體系的組成部分。有關(guān)測量香料水分活度或確定香料質(zhì)量和安全性的關(guān)鍵水分活度的更多信息，請聯(lián)系AquaLab北京辦事處。

參考文獻(xiàn)

Beuchat, L. R. "Microbial stability as affected by water activity." Cereal Foods World 26.7 (1981): 345-49.

Muggeridge, M. and M. Clay. "Introduction." Handbook of Herbs and Spices. Ed. K. V. Peter. 1st ed. Cambridge, England: Woodhead Publishing Limited, 2001. 13-21.

Peter, K. V. "Introduction." Handbook of Herbs and Spices. Ed. K. V. Peter. 1st ed. Cambridge, England: Woodhead Publishing Limited, 2001. 1-12.