1、微生物生長(cháng)的水分活度
每種微生物體都有其生長(cháng)的zui低、*、zui高水分活度(見(jiàn)表1、表2)。酵母菌和霉菌可在低水分下生長(cháng),但是0.85是病原體生長(cháng)的安全界限。0.85是根據金黃色葡萄球菌產(chǎn)生毒素的zui低水分活度得來(lái)的。0.85以上水分活度食品需要冷藏或其它措施來(lái)控制病原體生長(cháng)(見(jiàn)表3)。水分活度0.60~0.85的食品為中等水分食品(見(jiàn)表4),這些食品不需要冷藏控制病原體,但由于主要酵母菌和霉菌引起的變質(zhì),要有一個(gè)限定貨架期。對大部分水分活度在0.6以下食品,有較長(cháng)的貨架期,也不需冷藏,這些食品稱(chēng)為低水分食品。
控制水分活度分兩步。*步,科學(xué)地設定可保證水分活度為0.85或更低的干燥、鹽漬或加工配方,然后嚴格地執行。
第二步,可取制成品樣品測試其水分活度。
降低食品中水分有兩種傳統方法,即干燥、加鹽或糖結合水分子。
1、干燥
干燥是食品防腐zui古老的方法之一。除防腐之外,干燥產(chǎn)生了食品的自身特性,如同發(fā)酵。世界上很多地方還在用開(kāi)放式空氣干燥,一般而言有 4 種基本干燥方法。
(1)熱空氣干燥:用于固體食品如蔬菜、水果和魚(yú)。
(2)噴霧干燥:用于流體和半流體如牛奶、骨湯。
(3)真空干燥:用于流體如果汁。
(4)冷凍干燥:用于多種產(chǎn)品。
2、加鹽或糖
另一種降低食品水分活度的方法是加鹽或糖。這種類(lèi)型食品的例子有醬油、果醬和腌魚(yú),這不需要非常特殊的設備。 對流體或半流體產(chǎn)品,如醬油或果醬,用配方加工控制。對固體食品如魚(yú)或熏火腿,可用鹽干燥,即放入鹽溶液或浸入鹽水中。
(1)鹽藏
食品經(jīng)鹽藏不僅能抑制微生物的生長(cháng)繁殖,并可賦予其新的風(fēng)味,故兼有加工的效果。食鹽的防腐作用主要在于提高滲透壓,使細胞原生質(zhì)濃縮發(fā)生質(zhì)壁分離;降低水分活性,不利于微生物生長(cháng);減少水中溶解氧,使好氣性微生物的生長(cháng)受到抑制等。
各種微生物對食鹽濃度的適應性差別較大。嗜鹽性微生物,如紅色細菌、接合酵母屬和革蘭氏陽(yáng)性球菌在較高濃度食鹽的溶液(15% 以上)中仍能生長(cháng)。無(wú)色桿菌屬等一般變質(zhì)性微生物約在5% 的食鹽濃度,肉毒梭狀芽孢桿菌等病原菌在7%~10% 食鹽濃度時(shí),生長(cháng)也受到抑制。一般霉菌對食鹽都有較強的耐受性,如某些青霉菌株在25% 的食鹽濃度中尚能生長(cháng)。
由于各種微生物對食鹽濃度的適應性不同,因而食鹽濃度的高低就決定了所能生長(cháng)的微生物菌群。例如肉類(lèi)中食鹽濃度在5% 以下時(shí),主要是細菌的繁殖;食鹽濃度在 5% 以上,存在較多的是霉菌;食鹽濃度超過(guò)20% ,主要生長(cháng)的微生物是酵母菌。
(2)糖藏
也是利用增加食品滲透壓、降低水分活度,從而抑制微生物生長(cháng)的一種貯藏方法。一般微生物在糖濃度超過(guò)50% 時(shí)生長(cháng)便受到抑制。但有些耐透性強的酵母和霉菌,在糖濃度高達70% 以上尚可生長(cháng)。因而僅靠增加糖濃度有一定局限性,但若再添加少量酸(如食醋),微生物的耐滲透力將顯著(zhù)下降。例如,果醬產(chǎn)品,因其原料果實(shí)中含有有機酸,在加工時(shí)又添加蔗糖,并經(jīng)加熱,在滲透壓、酸和加熱等三個(gè)因子的聯(lián)合作用下,很容易殺滅酵母菌和霉菌,可得到非常好的保藏性。根據柵欄因子理論,水分活度(Aw)是個(gè)很重要的柵欄因子,通過(guò)降低水分活度就可以控制食品的安全。當然,我們還可以通過(guò)測定產(chǎn)品的水分活度,來(lái)確定產(chǎn)品中需要控制的微生物種類(lèi),在工藝制訂時(shí)有針對性地制定控制方案,同時(shí)也能很方便地預估產(chǎn)品保質(zhì)期。
測定食品的水分活度往往有著(zhù)重要的意義,主要從以下兩方面來(lái)考慮。
水分活度影響著(zhù)食品的色、香、味和組織結構等品質(zhì)。
食品中的各種化學(xué)、生物化學(xué)變化對水分活度都有一定的要求。例如:酶促褐變反應對于食品的質(zhì)量有著(zhù)重要意義,它是由于酚氧化酶催化酚類(lèi)物質(zhì)形成黑色素所引起的。隨著(zhù)水分活度的減少。酚氧化酶的活性逐步降低;同樣,食品內的絕大多數酶,如淀粉酶、過(guò)氧化物酶等,在水分活度低于0.85的環(huán)境中,催化活性便明顯地減弱,但脂酶除外,它在水分活度Aw為0.3甚至0.1時(shí)還可保留活性。
非酶促褐變反應---美拉德反應也與水分活度有著(zhù)密切的關(guān)系,當水分活度在0.6~0.7之間時(shí),反應達到zui大值;維生素B1的降解在中高水分活度條件下也表現出了zui高的反應速度。另外,水分活度對脂肪的非酶氧化反應也有較復雜的影響。這些例子都說(shuō)明了水分活度值對食品品質(zhì)有著(zhù)重要的影響。
2
水分活度影響著(zhù)食品的保藏穩定性。
微生物的生長(cháng)繁殖是導致食品變質(zhì)的重要因素。而它們的生長(cháng)繁殖與水分活度有密不可分的關(guān)系。在各類(lèi)微生物中,細菌對水分活度的要求zui高,Aw>0.9時(shí)才能生長(cháng);其次是酵母菌,Aw的閾值是0.87;再次是霉菌。大多數霉菌在A(yíng)w為0.8時(shí)就開(kāi)始繁殖。在食品中,微生物賴(lài)以生存的水分主要是自由水,食品內白由水含量越高,水分活度越大,從而使食品更容易受微生物的污染,保藏穩定性也就越差。
利用食品的水分活度原理,控制其中的水分活度,就可以提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長(cháng)食品的保藏期。例如:為了保持餅干、爆米花和薯片的脆性,為了避免顆粒蔗糖、乳粉和速溶咖啡的結塊,必須使這些產(chǎn)品的水分活度保持在適當低的條件下;水果軟糖中的瓊脂、主食面包中添加的乳化劑、糕點(diǎn)生產(chǎn)中添加的甘油等不僅調整了食品的水分活度,而且也改善了食品的質(zhì)構、口感并延長(cháng)了保質(zhì)期。
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