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咖啡中水活性的一种性能表征

2020-07-30 16:50

水活性概述


水活性:

水活性(aw)或平衡相对湿度(ERH)是用来衡量由吸湿性产品中存在的水产生的水蒸汽压力。


水活性的测量值范围一般在0~1。其计算公式是:

aw (Activity of Water)=p/ps
(p是食品表面上方的水蒸气压力,ps则是食品中所含的纯水表面上方的水蒸气压力)

ERH(Equilibrium Relative Humidity) = 100 xaw


水分含量:

大家经常会把水活性与水分含量混淆在一起。食品的水分含量通常定义为与样品干重相关的水分含量的百分比。


吸附等温线:

在平衡状态下,含水率和吸湿性材料的水活性之间的关系可以用“吸附等温线“的曲线图来表示:对于每个水活性aw值,吸附等温线显示在给定的恒定温度下相应的水分含量。每种产品都有自己的吸附等温线。


水分迁移:

食品的水活性aw总是试图与周围的气压达到平衡。水分会从高水活性区域迁移到低水性区域,直到迁移区域的水分达到平衡。


水分在食品中的作用:

水在食品工业中被认为是对大多数产品的稳定性至关重要的一个因素。水活性的变化会严重影响到颜色,味道,香气,腐败,甚至是食物中毒。


控制食品中的水活性:

可以通过使用各种添加剂(保湿剂),使用令人满意的包装材料或通过维持良好的成熟和储存条件来控制食品中的水活性。


事实与数据

•水活性的变化可以让食品保存期限发生从几天到几周的变化。

•蒸馏纯水的水活性正好为1。

•沙门氏菌在干燥的环境中可以存活数周。


水活性和微生物:

水活性可以预示微生物可利用的水量。每种微生物(细菌,酵母,霉菌)都具有最小的水活性值,低于该值将不再可能生长。
化学稳定性:控制水活性对于食品的化学稳定性有着重要的作用。大多数食品中都含有碳水化合物和蛋白质,因此会发生非酶促褐变反应(梅拉德反应)。梅拉德反应在水活性值增加时会变得更强,并在水活性aw= 0.6~0.7时达到峰值,随着水活性的进一步增加,该反应会变弱。


为什么要测量水活性?


水活性和微生物:

如前所述,水活性aw表示微生物可利用的总水含量中的水量。每种微生物都有其适合其的最小水活性值,低于该值,微生物可能不再生长(不再生长的可能,但这并不意味着不存在微生物)。通过测量食品的水活性,可以确定哪些微生物将能够发育。美国FDA(食品和药物管理局)就采用水活性的概念来进行水分含量的限制,超过此限制,某些类型的食物被认为易受霉菌和细菌侵害。水活性被称之为“游离”量。

产品中的水分:

水分含量是用来描述食品中“结合”水的量。尽管它并非是水活性这样的科学描述,但也很容易理解:微生物无法获得化学结合的水,但却可以得到游离水。


咖啡豆的品质取决于多种因素,例如生长过程中的气候条件,处理方式和储存条件。在日晒干燥发酵过程中,咖啡果实会摊开在地面上晾晒,这个过程中发生的自然微生物发酵会影响咖啡的最终品质。


咖啡果实以及收获过程中的发酵,干燥和储存过程中可能会发生微生物污染。在一些国家正在处理的咖啡果肉和咖啡豆中发现了细菌,酵母和丝状真菌。


在加工的最后阶段和储存过程中,丝状真菌占主导地位,并且由于产生真菌毒素(真菌产生的毒素),可能会影响最终产品的质量和安全性。


赫曲霉素是与有毒真菌代谢物(霉菌毒素)有化学性关联的有关一小类物质,由生长在多种食品原料上的曲霉属和青霉属的某些霉菌而产生。在食物中自然发现的最重要和最毒性的曲霉素是赫曲霉素A(OTA)。


从食品供应链中检测和清除受OTA污染的物质非常重要。收获后处理和储存中最重要和有效的控制措施是控制水活性。要确保易感作物在收获后立即干燥至安全水平,对于防止在储存过程中霉菌生长和OTA产生至关重要。在热带和亚热带气候中,必须将储存的谷物快速干燥至水分活度值低于0.8,以防止霉菌生长。
在高水活性环境下(aw> 0.95),产生OTA的真菌不会比快速生长的亲水性真菌和酵母生长的更快。在较低的水分活性环境下(aw <0.80),存在OTA产生的真菌,但不会产生毒素,而当aw值低于0.78-0.76时,真菌和毒素则无法生长。
因此,控制咖啡在干燥场中的停留时间是非常重要的。水活性范围在0.8~0.95之间会生成产生OTA的真菌。根据试验结果,我们发现咖啡豆干燥5天或更短的时间可以有效防止OTA积聚。通常,水活性值最大为0.67~0.70且水分含量<12.5%(潮湿情况下)足以保护咖啡免受真菌的破坏。


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