AquaLab水分活度儀在功能食品研發和生產中的應用

AquaLab作為全面優質地水分活度解決方案提供者，采用可溯源的鏡面冷凝露點方法，是中國藥典、ISO、AOAC和美國USP、FDA等推薦使用的方法，能夠在5分鐘內快速測量樣品的水分活度。目前有80%的用戶都選擇使用AquaLab水分活度儀。

如有需要，請聯系AquaLab北京辦事處（010）65610080。

富含番茄紅素的西紅柿、CBD強化的甜點、像藍莓和石榴籽這樣的超級食品、富含維生素D的牛奶。功能食品有很多種形式，但它們有一個共同的益處：通過日常飲食預防疾病和增進健康。

保留利益

所有食物都含有有益于健康的宏觀和微觀營養成分。功能食品含有更多的東西：具有特定健康益處或抗病功能的化合物。無論這種化合物是自然形成的還是添加到產品中的，功能食品都面臨著一個*的挑戰：設定一個不僅保證安全性，而且能保證功能成分有效性的保質期。

保護功能成分

功能成分往往極易降解。光、熱、濕度和pH值都會影響降解速率。當一種功能性成分別宣傳為貨架穩定產品的一部分時，制造商需要了解pH值和水分活度隨時間推移對該成分效力的影響。產品水分活度是在配方和生產過程中需要考慮的重要指標之一，以確保承諾的健康效益得到實際體現。

水分的影響

功能性成分在飲料中降解會很快。例如，圖1。

上圖顯示了維生素C強化橙汁濃度的變化。在4個星期的過程中，濃度下降了高達50%。當暴露于高濕度環境中時，許多維生素和益生菌也會受到類似的影響。

通過降低功能性食品的水分活度（aw），可以減緩降解速度。做到這一點的一種方法是生產單分子層吸附的功能食品，即從水分角度來看食品穩定的值。但是單分子層到底指的是什么呢？大多數生產商應該努力達到這一目標嗎？

單分子層穩定性

單分子層是一個理論概念，由三位物理學家（Stephen Brunauer, Paul Emmett, and Edward Teller）在1938年提出。多孔食品介質相關的理論是這樣的：當一個*干燥的材料被水合時，會有一個水分子覆蓋在產品中的每一個顆粒表面的一個類似分子厚度的點。從理論上來講，當每一個粒子都被水分子覆蓋，這就是產品穩定的狀態。對于蛋白質含量高的產品，在到達單層之前，大量的水可以被吸收，因為蛋白質有很多皺褶，每單位質量的蛋白質有很多要覆蓋的面積。另一方面，結晶糖是一個簡單的立方體，幾乎沒有單位質量的面積可以覆蓋。

產品將能夠吸收不同數量的水，但對于大多數產品，一第層單分子層是完整的，水分活度都差不多在0.30 aw左右。在這個水分活度范圍內，一些典型的產品，例如早餐麥片、面粉和面食等。毫不奇怪，從20世紀40年代以來，這些高度貨架穩定的產品一直是美國強化計劃的選擇。

提供更新鮮的質構

那么為什么不是所有的功能食品都是按照單分子層的理論來生產呢？簡單的來說，這是因為現代消費者想要一種不同種類的功能食品：更柔軟、味道更新鮮、更天然的東西等仍然可以即食的食品。生產商們正在生產具有更高水分活度的貨架穩定的功能食品。將它們干燥到單分子層會變得很干，不受消費者歡迎。在這些較高的水分活度下，配方成為一個復雜的平衡行為，以大限度延長功能成分的貨架期，同時保持產品柔軟和新鮮的口感。

追蹤退化率

水分活度在研究配方時的平衡行為中起著至關重要的作用。通過將功能性成分的降解率與水分活度的關系做圖表分析，會很好的幫助配方研發工程師。盡管降解率與水分活度相關，但不同的成分具有不同的關系。例如，隨著水分活度的增加，許多維生素的降解速度會很快。其他成分（如益生菌）將有特定的范圍，他們打到大的穩定性。優化水分活度可以將保質期從幾天延長到幾個月。

優化貨架期

越是天然的功能食品，水分活度就可能發揮越大的作用。例如，在干果中，功能食品的水分活度不僅影響功能性成分的保質期，而且影響霉菌生長的敏感性和質構等屬性。當一種功能食品是由兩種或兩種以上的天然成分組合而成時，水分的遷移也將會起作用。

無論哪種特定產品，只有通過了解和應用水活度的基本原理，才能將任何耐貯存功能食品的有益效果保持在高水平。

參考文獻

Nutraceutical Business Review. “Degradation of Vitamins, Probiotics and Other Active Ingredients Caused by Exposure to Heat, Water and Sunlight." August 7, 2018.

Turkmen, Nazli, Hasitha Priyashantha, and Shishanthi Jayarathna. “Challenges in Probiotic Dairy-Based Beverages." New Food Magazine, October 26, 2019. https://www.newfoodmagazine。。ｃｏｍ/article/97303/challenges-in-probiotic-dairy-based-beverages/.

Institute of Medicine (US) Committee on Use of Dietary Reference Intakes in Nutrition Labeling. “Dietary Reference Intakes: Guiding Principles for Nutrition Labeling and Fortification. Washington (DC): National Academies Press (US); 2003.

Shyam S. Sablani, K. Al-Belushi, I. Al-Marhubi & R. Al-Belushi (2007) Evaluating Stability of Vitamin C in Fortified Formula Using Water Activity and Glass Transition, International Journal of Food Properties, 10:1, 61-71, DOI: 10.1080/10942910600717284

Lavelli, Vera, Bruno Zanoni, and Anna Zaniboni. “Effect of water activity on carotenoid degradation in dehydrated carrots." Food Chemistry, Volume 104, Issue 4: 2007. Pages 1705-1711.