三、控制水分活度的意义

1.控制微生物的生长繁殖

食物中各种微生物的生长繁殖，是由其水分活度而不是由其含水量所决定，即食物的水分活度决定了微生物在食物中萌发的时间、生长速率及死亡率。不同的微生物在食物中繁殖时对水分活度的要求不同。

一般来说，细菌对低水分活度最敏感，酵母菌次之，霉菌的敏感性最差，见表2-3。当水分活度低于某种微生物生长所需的最低水分活度时，这种微生物就不能生长。

表2-3　各种微生物生长与水分活度的关系

由表2-3可见，不同类群微生物生长繁殖的最低水分活度范围如下：大多数细菌为0.99～0.91，大多数霉菌为0.94～0.80，大多数嗜盐细菌为0.75，嗜旱霉菌和耐高渗透压酵母为0.65～0.60。在水分活度低于0.60时，绝大多数微生物就无法生长。水分活度降至0.91以下时，就可以抑制一般细菌的生长。当在食物中加入食盐、糖后，水分活度下降，一般细菌不能生长，嗜盐菌却能生长，也会造成食物的腐败。有效的抑制方法是在10℃以下的低温中储藏，以抑制这种嗜盐菌的生长。水分活度在0.90以下时，食物的腐败主要由酵母菌和霉菌所引起，其中水分活度0.80以下的糖浆、蜂蜜和浓缩果汁的败坏主要是由一些酵母菌引起的。

在研究微生物与水分活度的关系时，了解食物中有害微生物生长的最低水分活度也很重要。研究表明，食物中重要的有害微生物生长的最低水分活度在0.86～0.97之间，所以，真空包装的水产和畜产加工原料制品，流通标准规定其水分活度要在0.94以下。

2.控制酶的活性

酶是各种生化反应必不可少的催化剂，用酶催化的反应大多数有水的参与，而且酶本身的稳定性也与水相关，因此水分活度与酶的催化性能有很大的关系。当水分活度小于0.85时，大部分酶失去催化活性，如酚氧化酶、过氧化物酶、维生素C氧化酶、淀粉酶等。然而，即使在0.1～0.3这样的低水分活度下，导致脂肪变质的脂酶仍能保持较强活力而分解油脂，水解酶也有此现象。所以含油脂类食物的长期储存比较困难。

3.控制化学反应

烹饪原料及制品在常温下的化学反应速率与水分活度有着密切的关系，主要是受到其化学组成、物理状态和组织结构的影响，同时也受到温度和空气组成（如氧浓度）的影响。

（1）水分活度对淀粉老化的影响　在含水量达30%～60%时，淀粉老化的速度最快；如果降低含水量则淀粉老化速度减慢，当含水量降至10%～15%时，水分基本上以结合水的状态存在，淀粉不会发生老化。

（2）水分活度对脂肪氧化酸败的影响　从极低的a_w值开始，脂肪氧化速度随着水分的增加而降低。这是因为在非常干燥的样品中加入水会明显地干扰氧化，这部分水能与脂肪氧化的自由基反应中的氢过氧化物形成氢键，此氢键可以保护过氧化物的分解，因此，可降低过氧化物分解时的初速度，最终阻碍了氧化的进行。微量的金属也可催化氧化作用的初期反应，但当这些金属水合以后，其催化活性就会降低。

（3）水分活度对蛋白质变性的影响　蛋白质变性是改变了蛋白质分子多肽链特有的有规律的高级结构，使蛋白质的许多性质发生改变。因为水能使多孔蛋白质膨润，暴露出长链中可能被氧化的基团，氧就很容易转移到反应位置。所以，水分活度增大会加速蛋白质的氧化作用，破坏保持蛋白质高级结构的副键，导致蛋白质变性。

（4）水分活度对褐变的影响　当a_w值降低到0.25～0.30的范围时，就能有效地减慢或阻止酶促褐变的进行。食物的水分活度在一定的范围内时，非酶褐变随着水分活度的增大而加速，a_w值在0.60～0.70之间时，褐变最为严重。随着水分活度的下降，非酶褐变就会受到抑制而减弱。当水分活度降低到0.20以下时，褐变就难以发生。但如果水分活度大于褐变高峰的a_w值，则由于溶质的浓度下降而导致褐变速度减慢。在一般情况下，浓缩的液态食物和中等湿度食物位于非酶褐变的最适水分含量的范围内。

（5）水分活度对水溶性色素分解的影响　葡萄、杏、草莓等水果的色素是水溶性花青素，花青素溶于水时是很不稳定的，1～2周后其特有的色泽就会消失。但花青素在这些水果的干制品中则十分稳定，经过数年储藏也仅仅是轻微的分解。一般而言，若a_w增大，则水溶性色素分解的速度就会加快。

4.保持食品的质构

所谓质构是指由人的感觉所感知的各种综合效应，比如口感。水分活度对干燥食物的质构有较大的影响。当水分活度从0.2～0.3增加到0.65时，大多数半干或干燥食物的硬度及黏着性增加。水分活度为0.4～0.5时，肉干的硬度及耐嚼性最大。增加水分含量，肉干的硬度及耐嚼性都降低。另外，对于一些酥松香脆的食品，如脆饼干、爆玉米花及油炸土豆片等，或为避免糖粉、奶粉以及速溶咖啡结块、变硬发黏，都要保持相当低的水分活度才能保证其理想的质构状态。所以要保持干燥食物的理想质构，水分活度不能超过0.3～0.5。对含水量较高的食物（蛋糕、面包等），为避免失水变硬，需要保持相当高的水分活度。