水是糖果里的重要組成部分。盡管糖是糖果里zui重要的原料，水分的重要性居于其次，而且水分會(huì)對(duì)糖果產(chǎn)品的口感、質(zhì)構(gòu)和貨架穩(wěn)定都會(huì)有一個(gè)很大的影響。

  糖果產(chǎn)品通常對(duì)霉菌和微生物的生長(zhǎng)是安全的，但測(cè)量和控制產(chǎn)品水分對(duì)于保持合適的口感和質(zhì)構(gòu)是至關(guān)重要的，并且可以在儲(chǔ)藏期間防止質(zhì)量問(wèn)題。

  一直以來(lái)，糖果生產(chǎn)企業(yè)都知道水分含量是糖果生長(zhǎng)中的重要參數(shù)。柔軟耐嚼的糖果隨著含水量的降低而變得更加困難。當(dāng)水分含量增加時(shí)，硬糖會(huì)損失口感，變得粘稠。玻璃狀糖果可能變得橡膠狀，這一切都是因?yàn)樗趾康淖兓斐傻摹?/span>

  事實(shí)上，由于糖果失去或者獲得水分會(huì)導(dǎo)致各種問(wèn)題的發(fā)生。這些問(wèn)題的發(fā)生不能從水分含量的測(cè)量上來(lái)解釋，為了更好地了解這些影響，我們需要測(cè)量水的能量，而不是簡(jiǎn)單的總量。

  水分活度是測(cè)量和監(jiān)測(cè)糖果水分的zui有效方法，因?yàn)樗枋隽讼到y(tǒng)中水的能量狀態(tài)。許多人在并不習(xí)慣從能量的角度來(lái)考慮水分，但是，大多數(shù)人對(duì)水分活度的概念有一個(gè)直觀的了解。

  想象一下這個(gè)實(shí)驗(yàn)：把干海綿浸入一杯水中。玻璃杯中的水和海綿中的水有什么區(qū)別？杯中的水是自由的水，海綿中的水在某種程度上是被束縛的。它具有比杯中的水更低的能量狀態(tài)。我們知道，要從海綿中取出水，我們必須通過(guò)擠壓海綿。

  在海綿中水的能量的減少降低了蒸汽壓，增加其沸點(diǎn)并降低其凝固點(diǎn)。換句話說(shuō)，海綿中的水和玻璃杯中的水的不同，我們可以進(jìn)行定量測(cè)量。

水分活度的定義

  我們可以通過(guò)將海綿放入密封的樣品倉(cāng)中并等待海綿中的液態(tài)水和海綿上方的頂部空間的氣相水平衡來(lái)測(cè)量能量的變化。樣品上方空氣的相對(duì)濕度除以100，是海綿的水分活度。因此，如果相對(duì)濕度為56%，海綿的水分活度為0.56 aw。

  水分活度的數(shù)值為：相同溫度下，產(chǎn)品上方的蒸汽壓與純水的蒸汽壓比值。純水的水分活度為1.00 aw。水分活度的范圍為0到1.00 aw。

水分活度測(cè)量的傳感器

  通常有三種不同的傳感器用于測(cè)量樣品頂部空間的相對(duì)濕度：電容傳感器、鏡面冷凝露點(diǎn)傳感器和可調(diào)二極管激光傳感器。

  電容傳感器由兩個(gè)吸濕聚合物膜隔開(kāi)的電路板組成。當(dāng)膜吸水時(shí)，其持有電荷的能力發(fā)生變化。該變化與相對(duì)濕度的變化成正比。

  當(dāng)根據(jù)已知的鹽標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，可將其轉(zhuǎn)化為水分活度讀數(shù)。因?yàn)樗鼈冃枰?zhǔn)，電容傳感器是一個(gè)二級(jí)方法。

  鏡面冷凝露點(diǎn)方法和可調(diào)二極管激光方法是測(cè)量水分活度的主要方法。鏡面冷凝是使用聚焦在微小的鏡面上的紅外光束來(lái)確定樣品的露點(diǎn)溫度，然后將露點(diǎn)溫度轉(zhuǎn)化為水分活度。

  可調(diào)二極管激光是在樣品上方的頂部空間發(fā)射微調(diào)的激光。由于水蒸汽在近紅外具有強(qiáng)吸收，所以傳感器可以非常地測(cè)量水蒸汽的存在。小于1納米的激光對(duì)于常見(jiàn)的水同位素具有特異性。

水分活度和糖果

      20世紀(jì)50年代，William James Scott發(fā)現(xiàn)食品穩(wěn)定性的*預(yù)測(cè)指標(biāo)是水分活度，而不是水分含量。他用水分活度作為微生物穩(wěn)定性的預(yù)測(cè)因子，但后來(lái)的研究表明，水分活度也是物理和化學(xué)穩(wěn)定的*指標(biāo)。

  糖果的質(zhì)構(gòu)和口感對(duì)其身份和吸引力至關(guān)重要。水分在質(zhì)構(gòu)和口感上都起著關(guān)鍵作用。在給定的溫度下水分活度和水分含量的關(guān)系曲線稱為水分吸附等溫線。每個(gè)產(chǎn)品都有*的等溫線，這些等溫線可用于優(yōu)化重要的質(zhì)構(gòu)特征的參數(shù)，并且zui大限度地提高質(zhì)量和口感。

測(cè)量

  水分活度可以為水分的測(cè)量帶來(lái)所需要的精度。大多數(shù)糖果往往具有較低的水分。例如，一種棉花糖糖漿的重量只有約5%。根據(jù)生產(chǎn)這種糖果的公司，產(chǎn)品的水分必須在4.4%到6.3%之間才可以接受。這個(gè)只有1.9%的水分含量范圍—使用常見(jiàn)的水分儀很難進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。

  幸運(yùn)的是，當(dāng)?shù)退之a(chǎn)品中的水分含量變化非常小時(shí)，水分活度的讀數(shù)變化卻非常大。在這種特殊的糖果中，4.4%水分對(duì)應(yīng)的水分活度為0.450 aw，而6.3%對(duì)應(yīng)的水分活度為0.600 aw。所以水分活度有150個(gè)單位的差別。如果使用準(zhǔn)確性為±0.003 aw的水分活度儀，則很容易獲得規(guī)范所需要的準(zhǔn)確性。

  在這種情況下，水分活度比水分含量的準(zhǔn)確性高15倍。雖然這種關(guān)心因產(chǎn)品而異，但對(duì)于大多數(shù)低水分糖果來(lái)說(shuō)，效果是相似的。

水分遷移

  當(dāng)產(chǎn)品放在貨架上，即使使用的生產(chǎn)技術(shù)的產(chǎn)品也會(huì)被水分遷移所破壞。即使產(chǎn)品放著不動(dòng)，水仍然能從高能量轉(zhuǎn)移到低能量。想象一壺開(kāi)水，從壺里面上升的蒸汽代表從高能量（沸水）向較低能量的方向（大氣）進(jìn)行遷移。

  雖然糖果不同組分之間的能量差異并不是的，但是隨著時(shí)間的推移，水將從填充物遷移到涂層中（反之亦然），原來(lái)可接受的產(chǎn)品可能變得粘稠、硬、破裂、變味或者其他不能接受的形式。

  水分活度是預(yù)測(cè)產(chǎn)品組分之間水和水是否會(huì)遷移或者往哪個(gè)方向遷移的*方式。依靠水分含量的測(cè)量并不能得到滿意的結(jié)果。因?yàn)榫哂邢嗨扑趾康慕M分可能具有非常大差別的水分活度，能量的差別（通過(guò)測(cè)量水分活度）是決定水分遷移方向的決定因素。

  為了避免發(fā)生意外，調(diào)整和均衡配方中不同組分的水分活度，使其在貨架期過(guò)程高質(zhì)量的產(chǎn)品。

防潮措施

  使不同組分的水分活度達(dá)到一致可以解決水分遷移問(wèn)題，但有時(shí)難以在不改變其質(zhì)地的情況下調(diào)解產(chǎn)品組分的水分活度。

  例如，在巧克力涂層的焦糖和餅干中，生產(chǎn)具有足夠低的水分活度的軟焦糖或具有足夠高的水分活度的酥脆餅干難以防止水分在這些組分之間的遷移。在這種情況下，可能需要有防潮層。

  這可以是一種保護(hù)每個(gè)組分的包裝，或者他們可以用減緩水分遷移的可食用膜。巧克力通常用作可使用的阻隔層，但也可以使用脂類、蛋白質(zhì)和纖維素涂層。

貨架期

  水分遷移并不是影響貨架期的*因素。例如，單層包裝的太妃糖，隨著時(shí)間的推移，它們會(huì)變得粘在包裝上。同時(shí)，會(huì)透過(guò)包裝失去水分，zui終變得堅(jiān)硬。我們可以通過(guò)測(cè)量太妃糖的水分活度和包裝紙的水分滲透率來(lái)了解和預(yù)測(cè)該產(chǎn)品的保質(zhì)期將會(huì)發(fā)生什么。

  實(shí)際上，由于水分活度和許多貨架期結(jié)束時(shí)間的因素有關(guān)，因此對(duì)于大多數(shù)糖果產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，它是貨架期的一個(gè)很好的預(yù)測(cè)指標(biāo)。它也可以用于進(jìn)行配方的調(diào)整以滿足特定的保質(zhì)期目標(biāo)，并可用于選擇合適的包裝。

  利用在各種儲(chǔ)存調(diào)價(jià)下預(yù)測(cè)包裝性能和正確的臨界水分活度模型來(lái)決定*的包裝。可以使用水分吸附等溫線來(lái)確定臨界水分活度，以找到玻璃化轉(zhuǎn)變和相態(tài)變化，或者可以基于感官分析或者微生物限度來(lái)決定。

水分活度是一個(gè)強(qiáng)大的工具

  雖然糖果產(chǎn)品經(jīng)常測(cè)量水分含量，但是水分活度是測(cè)量和監(jiān)測(cè)水分的zui有效方式。因?yàn)樗钱a(chǎn)品中水的能量的測(cè)量，它和產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)、品質(zhì)的許多其他屬性密切相關(guān)。使用水分活度模型發(fā)現(xiàn)早期潛在的問(wèn)題比發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后再來(lái)糾正更加容易。

  水分活度可用于預(yù)測(cè)和解決水分遷移和儲(chǔ)藏穩(wěn)定性的問(wèn)題。它可以確定微生物生長(zhǎng)是否是一個(gè)問(wèn)題，也是選擇正確包裝條件和進(jìn)行貨架期加速研究的關(guān)鍵參數(shù)。可以對(duì)新進(jìn)的原料進(jìn)行測(cè)試，在產(chǎn)線上確保產(chǎn)品的一致性和品質(zhì)，并且在QC實(shí)驗(yàn)室作為放行指標(biāo)。

  總之，水分活度是一個(gè)非常有用的強(qiáng)大的工具，可以在糖果生產(chǎn)的每個(gè)過(guò)程進(jìn)行使用。

      Aqualab水分活度儀是目前世界上使用zui廣泛的水分活度儀，在大中型企業(yè)和科研院所中超過(guò)80%的用戶都在使用Aqualab儀器。采用的鏡面冷凝露點(diǎn)技術(shù)，在5分鐘內(nèi)即可得到準(zhǔn)確的讀數(shù)，準(zhǔn)確性為±0.003 aw，由于其快速及其準(zhǔn)確的讀數(shù)，上所有的標(biāo)準(zhǔn)組織，如美國(guó)FDA、AOAC、ISO等都推薦其為技術(shù)。

  需要了解更多信息，請(qǐng)咨詢Decagon Devices北京辦事處。