摘要

水分活度 Aw 是食品穩(wěn)定性研究中的關(guān)鍵指標(biāo)。它不同于水分含量，關(guān)注的不是“食品里有多少水"，而是“這些水是否容易參與微生物生長(zhǎng)、酶促反應(yīng)、脂質(zhì)氧化、褐變和質(zhì)構(gòu)變化"。因此，在食品研發(fā)、貨架期預(yù)測(cè)、低水分食品質(zhì)控、干燥工藝優(yōu)化和配方篩選中，Aw 往往比單純水分含量更能解釋產(chǎn)品為什么變質(zhì)、如何變質(zhì)、能穩(wěn)定多久。

本文結(jié)合多篇真實(shí)食品研究論文，展示 GBX eFAst-Lab水分活度儀在穩(wěn)定化米糠、功能谷物棒、SCOBY細(xì)菌纖維素芒果醬和蜂花粉干燥穩(wěn)定性研究中的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：GBX eFAst-Lab；水分活度；Aw；食品穩(wěn)定性；貨架期；低水分食品；干燥工藝；配方優(yōu)化

一、為什么食品研發(fā)需要測(cè)水分活度 Aw？

很多食品問題，并不能只靠水分含量解釋。例如，同樣含水量的食品，為什么一個(gè)更容易長(zhǎng)霉？同樣干燥后的原料，為什么一個(gè)更容易氧化酸敗？同樣的果醬配方，為什么添加不同膠體后穩(wěn)定性不同？同樣的包裝條件，為什么某些低水分食品更容易返潮或變硬？

原因在于，水分含量表示“水的總量"，而水分活度 Aw 反映的是食品中水分的“可利用程度"。Aw 越能被微生物、酶和化學(xué)反應(yīng)利用，產(chǎn)品在儲(chǔ)藏中的風(fēng)險(xiǎn)就越高。對(duì)于食品研發(fā)人員來說，Aw 是連接配方、工藝、包裝和貨架期的重要數(shù)據(jù)。

GBX eFAst-Lab水分活度儀的價(jià)值，正是幫助科研和質(zhì)控人員快速獲得穩(wěn)定可靠的 Aw 數(shù)據(jù)，并將其用于食品穩(wěn)定性分析、工藝優(yōu)化和貨架期判斷。

二、真實(shí)應(yīng)用案例

案例一：穩(wěn)定化米糠貨架期預(yù)測(cè)——Aw成為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸入?yún)?shù)

米糠富含油脂和酶活性物質(zhì)，儲(chǔ)藏過程中容易發(fā)生游離脂肪酸升高、氧化和酸敗，是典型的貨架期敏感原料。Chen 等人在 Journal of Food Engineering 發(fā)表的研究中，圍繞穩(wěn)定化米糠建立動(dòng)力學(xué)模型和反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，用于預(yù)測(cè)米糠貨架期。

在該研究中，論文明確寫到 Aw 使用 GBX FAst Lab水分活度儀測(cè)定。研究將脂肪酶活性、Aw、包裝材料和儲(chǔ)藏溫度作為關(guān)鍵因素，分析它們對(duì)米糠游離脂肪酸生成和貨架期的影響。

結(jié)果顯示，較高 Aw 和較高脂肪酶活性會(huì)對(duì)應(yīng)更快的游離脂肪酸生成速率；當(dāng)脂肪酶活性較低且 Aw≤0.3 時(shí)，游離脂肪酸增長(zhǎng)可用零級(jí)模型描述。研究進(jìn)一步建立 BPNN 模型，R2 達(dá)到 0.996，并預(yù)測(cè)在脂肪酶活性 20 mg/g、Aw=0.2、BOPP/Kraft-paper/PE 包裝、25°C 條件下，穩(wěn)定化米糠最長(zhǎng)貨架期為 147 天。

案例二：角豆粉與Bacillus subtilis谷物棒——Aw用于判斷低水分食品穩(wěn)定性

谷物棒、能量棒和蛋白棒屬于典型低水分食品。它們既要保持良好口感，又要降低微生物風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還可能承載益生菌、膳食纖維、植物蛋白或抗氧化成分。因此，Aw 是這類產(chǎn)品開發(fā)中非常關(guān)鍵的穩(wěn)定性指標(biāo)。

Vasilean 等人在功能性谷物棒研究中，開發(fā)了添加角豆粉和 Bacillus subtilis 的谷物棒。論文方法部分明確寫到，水分活度使用GBX FAst Lab水活度儀測(cè)定。

研究結(jié)果顯示，樣品 Aw 位于 0.42–0.47 之間，所有樣品 Aw 均低于 0.5。該結(jié)果為產(chǎn)品的低水分穩(wěn)定性提供了直接依據(jù)。

 

案例三：SCOBY細(xì)菌纖維素芒果醬——Aw驗(yàn)證親水膠體的配方改良效果

果醬、餡料和凝膠類產(chǎn)品的穩(wěn)定性，不只取決于糖度和 pH，也與膠體結(jié)構(gòu)和水分狀態(tài)密切相關(guān)。Chong 等人在 Journal of the Science of Food and Agriculture 發(fā)表的研究中，將康普茶發(fā)酵副產(chǎn)物 SCOBY 細(xì)菌纖維素作為親水膠體加入芒果醬，評(píng)價(jià)其對(duì)理化性質(zhì)、質(zhì)構(gòu)和感官品質(zhì)的影響。

論文方法部分顯示，樣品水分活度使用 GBX FAst Lab 在 25°C 下測(cè)定。

研究結(jié)果顯示，添加 SCOBY 后，芒果醬 Aw 明顯降低；對(duì)照組 Aw 為 0.873±0.003，黑茶 SCOBY 100 g/kg 處理組 Aw 降至 0.679±0.001。論文摘要也指出，SCOBY 可使水分活度最高降低 22.22% 至 0.679。

 

案例四：蜂花粉干燥與儲(chǔ)藏研究——Aw聯(lián)合電子鼻、質(zhì)構(gòu)和色差評(píng)價(jià)品質(zhì)變化

蜂花粉含有蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和多種活性成分，既容易受到微生物影響，也可能在過度干燥或高溫儲(chǔ)藏下發(fā)生脂質(zhì)酸敗。因此，蜂花粉加工不能簡(jiǎn)單理解為“越干越好"，而需要找到合適的水分活度區(qū)間。

Mosquera 等人在 Afinidad 發(fā)表的蜂花粉干燥研究中，對(duì)濕蜂花粉、曬干蜂花粉和干燥柜處理蜂花粉進(jìn)行加速儲(chǔ)藏實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合電子鼻、質(zhì)構(gòu)儀、色差儀和水分活度進(jìn)行分析。

論文方法部分明確寫到，水分活度使用 GBX Fast-Lab水活度儀測(cè)定，所有結(jié)果通過 PCA 主成分分析處理。研究結(jié)果顯示，電子鼻能夠根據(jù)水分活度區(qū)分不同蜂花粉樣品；濕蜂花粉由于 Aw 較高，在儲(chǔ)藏過程中揮發(fā)性風(fēng)味和顏色變化更明顯；而干燥蜂花粉的品質(zhì)變化更多體現(xiàn)在 Aw 和氣味變化上。作者還指出，干燥蜂花粉在 Aw 低于 0.3 時(shí)，可能出現(xiàn)與脂質(zhì)酸敗相關(guān)的氣味變化。

三、總結(jié)

對(duì)于食品研發(fā)和質(zhì)量控制來說，水分活度 Aw 是一個(gè)簡(jiǎn)單卻非常有解釋力的指標(biāo)。它可以幫助研發(fā)人員更清楚地判斷產(chǎn)品是否穩(wěn)定、配方是否合理、干燥是否到位、包裝是否有效，以及貨架期預(yù)測(cè)是否有可靠數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

GBX eFAst-Lab水分活度儀憑借在多類食品研究論文中的實(shí)際應(yīng)用，為食品企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)提供了一種清晰、直接、可量化的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)工具。無論是低水分食品、果醬凝膠、蜂產(chǎn)品、谷物原料，還是需要建立貨架期模型的復(fù)雜體系，GBX eFAst-Lab 都可以幫助研發(fā)人員將水分狀態(tài)轉(zhuǎn)化為可比較、可分析、可決策的數(shù)據(jù)。

參考論文

1. Chen C. et al. Kinetic analysis and back propagation neural network model for shelf-life estimation of stabilized rice bran. Journal of Food Engineering, 2024.

2. Vasilean I. et al. Studies on the use of carob powder and Bacillus subtilis for improving functionality of the cereal bars. Food Technology, 2022.

3. Chong A.Q. et al. Application of scoby bacterial cellulose as hydrocolloids on physicochemical, textural and sensory characteristics of mango jam. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2024/2025.

4. Mosquera A.R.C. et al. Effect of dehydration on instrumental sensory characteristics of bee pollen. Afinidad, 2022.