等溫水分活度及其對低水分食品中微生物抗熱性的影響研究進展

張亞蘭，呂思琪，張詩淇，秦 文,2，劉書香,2,

（1.四川農(nóng)業(yè)大學食品學院，四川雅安 625014；2.四川農(nóng)業(yè)大學食品學院食品加工與安全研究所，四川雅安 625014）

食品水分活度（aw）是區(qū)分低水分與高水分食品的關鍵指標，它是“某特定溫度下食品產(chǎn)生的蒸汽壓與同溫度下純水蒸汽壓的比值”[1]。因此，水分活度是溫度依賴型指標，它隨著溫度的升高而變化。25 ℃條件下測定的水分活度（aw,25℃）并不能反映食品熱加工過程中（>50 ℃）的實時水分活度，故此在研究中添加下標T來表示某特定溫度下的食品水分活度，并稱之為等溫水分活度（aw,T）[2]。等溫水分活度能直觀地反映溫度和水分對微生物細胞熱致死過程的影響，對低水分食品中微生物的熱致死動力學研究具有重要的意義[3]。深入了解等溫水分活度，有助于進一步研究等溫水分活度影響微生物抗熱性的客觀規(guī)律和生物學機理，豐富低水分食品微生物高抗熱性理論，提高低水分食品微生物的安全性。

1 低水分食品微生物安全現(xiàn)狀

低水分食品（Low-moisture foods）是指25 ℃條件下水分活度值（aw,25℃）低于0.85的一類食品[4]，一般由高水分食品經(jīng)過加熱、腌漬、低壓冰晶氣化等方式脫水而成，包括干制蛋白質（如奶粉）、干制水果和蔬菜（如葡萄干、洋蔥粉）、干制肉品（如牛肉干）、谷物基產(chǎn)品（如早餐麥片、面粉、餅干）、堅果及堅果制品（如大杏仁、花生醬）、糖果（如巧克力）和混合類產(chǎn)品（如能量棒）等。低水分食品種類繁多，具有輕便耐貯等優(yōu)點，在日常食品消費和工業(yè)食品原料中均占比可觀。

由于低水分食品的水分含量（Moisture content,%）與aw,25℃均很低，幾乎沒有微生物能在其中生長繁殖（圖1）[5]，故而普遍認為低水分食品是一類“安全”的加工食品，但缺乏有效的微生物風險評估和適度的殺菌要求。

圖1 不同微生物的生長繁殖與水分活度的關系[5]Fig.1 The relationship between the growth and reproduction of different microorganisms and water activity[5]

長久以來，低水分食品在加工、包裝、運輸、銷售及貯藏等過程中難以做到完全無菌，可能會被極耐低水分環(huán)境的微生物所污染，如致病菌、霉菌和真菌孢子等[6]。這些微生物能夠在低水分環(huán)境中存活數(shù)日甚至數(shù)月[7]，而且經(jīng)過干旱脅迫（Desiccation stress）等影響，還能表現(xiàn)出較強的耐高溫能力和對其他不良環(huán)境的耐受性[8?9]。近幾年發(fā)生了多起低水分食品微生物安全事件，表明了低水分食品可能也存在著較大的微生物安全隱患[10?12]。其中，致病菌及產(chǎn)毒微生物污染已經(jīng)在國際范圍內引發(fā)了多起食品安全事件[12–14]，如2007年的美國花生醬感染沙門氏菌事件，沙門氏菌直接誘發(fā)消費者食源性疾病，導致了8人死亡；2018年中國杭州發(fā)生了“木耳中毒事件”，干制木耳中存在休眠的椰毒假單胞菌，在木耳長時間泡發(fā)的過程中繁殖，并產(chǎn)生了毒性代謝產(chǎn)物—米酵菌酸。低水分食品中的致病菌嚴重危及人類健康，應對低水分食品微生物安全高度重視。

2 低水分食品微生物抗熱性研究進展

2.1 低水分食品的熱巴氏殺菌

食品中的水分與營養(yǎng)成分可以使未滅活微生物生長繁殖，通常需要冷鏈運輸、低溫銷售、氣調控制等其他措施，抑制微生物生長[15]。低水分食品因其水分活度低、幾乎沒有微生物生長繁殖的特點，沒有完全滅菌（Sterilization）的條件也不會發(fā)生腐敗變質。熱加工是一種傳統(tǒng)的加工方式，具有無化學殘留、環(huán)境友好等特點。熱巴氏殺菌是一種溫和的熱滅菌工藝，溫度范圍為70~90 ℃，僅去除致病菌，能夠最大限度的保留產(chǎn)品品質。故熱巴氏殺菌是在保障低水分食品微生物安全的前提下，加工程度最低、對食品品質保護程度最佳的熱殺菌工藝。

熱巴氏殺菌的工藝要求與相關目標致病菌（Pertinent pathogen）、目標致病菌污染程度（Potential contamination）及其抗熱性（Heat resistance）息息相關。通過前期的風險分析與致病菌篩查，美國食品藥品監(jiān)督管理局、美國大杏仁學會、美國食品雜貨制造商協(xié)會、美國香料貿(mào)易協(xié)會、世界糧農(nóng)組織等官方機構均認定腸炎沙門氏菌（Salmonella enterica）為低水分食品巴氏殺菌的目標致病菌[16–19]，而抗熱性最強的一株——腸炎沙門氏菌PT30[20]，于2004年在美國大杏仁召回事件中被篩選出來，成為目標致病菌株。由于腸炎沙門氏菌在低水分食品中污染的濃度通常低于4 lg CFU/g，因此低水分食品中腸炎沙門氏菌的目標殺菌度為4~5 lg CFU/g[16]。迄今，針對特定低水分食品的特定加工工藝已經(jīng)有了高效可信的權威指南：如美國大杏仁學會頒布的大杏仁烘培工藝巴氏殺菌驗證指南[18]、美國食品藥品監(jiān)督管理局頒布的關于花生[21]和開心果[22]的致病菌控制指南和The OpxE組頒布的食品焙烤指南[23]。指南涉及到熱燙漂、油炙（Oil roasting）、焙烤等熱滅菌工藝，但工藝的具體溫度、時間等參數(shù)實際取決于腸炎沙門氏菌在特定食品中的抗熱性指標。

2.2 低水分食品中微生物抗熱性

細菌的抗熱性指標一般通過繪制等溫熱致死動力學曲線（Iso-thermal inactivation kinetics）來獲得。其中常用的兩個指標為DT值（Decimal reduction time）和溫度敏感性zT（Temperature sensitivity）。前者表述了在特定溫度T下殺滅90%目標致病菌所需的時間，是溫度相關的指標；后者描述了使DT值變化10倍所需要改變的溫度[24]，用數(shù)學公式[24]表示如下：

其中，N0與N表示的是等溫熱致死動力學曲線里升溫時間（Come-up time）時t0和曲線內任意時間t時的細菌總數(shù)（CFU/g）。值得注意的是，以上公式僅適用于在高溫下有穩(wěn)定水分含量、物理特性與化學組分的食品樣品（如面粉、堅果粒）。然而，在低水分食品的實際加工中，還有除溫度以外的其他因素影響著細菌細胞的抗熱性。

在低水分食品中，食品的成分組成、質構、水分和微生物污染方式等因素均對細菌的抗熱性起著非常重要的作用[25]。單從水分而言，水分活性（Water mobility）、水分含量（Moisture content）和aw,25℃均被認為或是除溫度因素之外的關鍵因素[26]。近百篇學術論文發(fā)表了水分相關的指標對某特定低水分食品中細菌抗熱性的影響[20,27?28]，通過現(xiàn)有數(shù)據(jù)可以得出以下結論：水分活性對沙門氏菌抗熱性沒有影響；低水分含量和低水分活度會顯著增加沙門氏菌抗熱性，其抗熱性增加程度又取決于食品的理化特性[25]。

此外，學者們也提出低水分食品中微環(huán)境影響（Micro-environment impact）[29]、油脂保護（Oil protection）[30]等假說以解釋細菌在低水分環(huán)境下抗熱性增強的現(xiàn)象，這些解釋或假說對低水分食品熱巴氏殺菌工藝的設計和驗證起到了促進作用。但是，這些假說只順應了低水分食品種類與組成的復雜性，使得現(xiàn)有的官方指南中的數(shù)據(jù)均基于單一食品樣品（如大杏仁），指南中也特別強調了“可能不適用于其他低水分食品”，因而缺乏普遍適用性[18]。若針對每一種配方和質構的低水分食品都測定其中腸炎沙門氏菌的抗熱性指標，這個過程顯然是費時費力的，并且處理致病菌也需要高安全標準的實驗室和專業(yè)人士的操作。因此，為了探究低水分食品中沙門氏菌抗熱性的客觀規(guī)律，從食品水分含量、水分活度、組分、物性、滅菌處理溫度等一系列影響微生物抗熱性的因素中確定1~2個關鍵因素顯得尤為重要。其中，水分活度就是關鍵因素之一[31]。

3 等溫水分活度及其測定方式

3.1 等溫活度與相對濕度

水分活度是指在一定溫度下，食品在封閉空間產(chǎn)生的蒸汽壓與等溫等壓條件下純水產(chǎn)生的蒸汽壓之比，數(shù)值由0（完全沒有水）到1（純水）[1]。由于食物中的水有一定的逸出度（Fugacity）或逸出傾向（Escaping tendency）[32]，溫度的改變會影響水分子的熱動能，從而改變逸出度與等溫水分活度。因此，食品中的水蒸汽壓等于封閉系統(tǒng)中與食品處于熱力學平衡的空氣中的蒸汽壓，水分活度也等于空氣中的相對濕度值（RH）除以100：

其中，相對濕度主要描述空氣中的自由水分子含量，但水分活度主要描述固體和液體物質中自由水分子的逸出度。由于食品中水分含量不同，且食品組分對水分子的吸附能力各異，因此食品水分活度主要受到水分含量和食品組分的影響。溫度升高普遍會加速食品中水分子的運動，從而提升食品產(chǎn)生的蒸汽壓與等溫水分活度。等溫吸附線能夠直觀地表示食物中水分含量和水分活度之間的關系，可以用于水分活度和水分含量之間互相推算，也可以用于了解食物組分對水分的吸附能力[33]。

3.2 測定方式及設備校準

根據(jù)水分活度的定義，測定水分活度應當通過測定密閉空間內食品產(chǎn)生的蒸汽壓來計算。因此，常用的水分活度測定方法有冷凍鏡露點法（Chilledmirror dew point method）和電容法（Capacitance method）（圖2、圖3）。冷凍鏡露點法是測定水分活度的經(jīng)典方法[34]，即冷凍鏡在降溫的過程中會改變靠近該表面的相對濕度，當相對濕度達到100%時冷凍鏡表面出現(xiàn)露珠、影響光的折射，光折射的改變被檢測器捕獲，與之對應的降溫溫度即為露點。如果空氣中溫度是Tair，露點生成溫度為Tdew，則該密閉空間的相對濕度（等于該空氣溫度Tair下空間內的水分活度）可以通過以下公式算出：

圖2 冷凍鏡露點法原理圖Fig.2 Mechanisms of dew point method of cryo-mirror

圖3 電容法測量水分活度的探頭示意圖Fig.3 Detector of water activity measurement in capacitance method

露點法測量水分活度遵循了Regnault原理：當一定體積的濕空氣在恒定的總壓力下被均勻降溫，空氣中水汽會在一定溫度時達到飽和狀態(tài)，該溫度叫做露點，對應的相對濕度可用作換算水分活度。露點法的測量方式基于水分活度的原理定義，是最準確（±0.003 aw）、快速（5 min內）的測定方法[34]。但是露點法也涉及到鏡面污染、溫度控制等問題。例如，如果被測食品產(chǎn)生小分子水溶性物質（如可溶性鹽類）造成鏡面提前結露，會使得測量結果產(chǎn)生偏差。此外，露點儀通常放置于室溫下，因此其測量的水分活度受室溫變化的影響，或者需要人為控溫于25 ℃（aw,25℃）。

電容法同露點法相比其準確度略有降低（±0.02 aw），由于在測量過程中不易受到揮發(fā)性物質和溫度的影響，也是目前應用于開發(fā)等溫水分活度測定儀的主要測量方法[31]?；陔娙莘ǖ乃只疃葍x由耐腐蝕聚合物薄膜和帶電極板組成，當樣品與空氣頂空的蒸汽壓處于熱力學平衡時，傳感器測量出聚合物膜的電容、換算出水分活度。電容法的組件可以耐受較高的溫度，因此基于電容法的水分活度測定儀可以測量溫度在20~60 ℃（如The Meter Group的Vapor Sorption Absorber）[35]，甚至更高（>60 ℃）[36]溫度下的水分活度。但是，聚合物薄膜在高溫、高濕、使用時間過久等情況下會衰老、產(chǎn)生微量形變，從而影響水分活度值的測量，因此基于電容法的設備需要定期校準。

校準水分活度儀需要使用到不同種類的飽和鹽溶液或鹽，因為鹽溶液分子在飽和狀態(tài)會產(chǎn)生穩(wěn)定的蒸汽壓，且該蒸汽壓伴隨鹽分子的不同而差異顯著，不同鹽溶液及其在室溫下的飽和相對濕度如表1[37]。

表1 鹽溶液及其在飽和狀態(tài)下產(chǎn)生的相對濕度Table 1 Saturated salt solutions and the corresponding relative humidity

以上兩種測量方法均是對密閉空間內的食品產(chǎn)生的蒸汽壓進行相對濕度的測量，再換算為水分活度，因此其測量溫度與密閉空間內的原空氣會對測量結果產(chǎn)生影響。例如，在高溫測量時，高溫狀態(tài)下（>60 ℃）需要一定的平衡時間（~30 min）使得空氣與食物溫度一致。在測量過程中，為避免空氣中的濕度影響食物產(chǎn)生的蒸汽壓，水分活度儀的樣品槽內應當盡量干燥、樣品量不得過多或過少，樣品測量后應盡量敞開樣品槽一定時間，以去除樣品對樣品槽中空氣相對濕度的影響。

3.3 水分活度對微生物抗熱性的影響

水分活度的提出增加了人們量化水分子在食品中能夠被微生物生長繁殖利用和一些生物化學反應所需要的可利用量的認知，為微生物的研究提出了新的探索指標。食品的aw,25°C越低，表明食品保持水分的能力越強，能提供給微生物利用的可利用水分越少，越不利于微生物的繁殖，進而有利于食品的保存。此外，低aw,25℃也會顯著增加熱滅活微生物的難度[38]。比如，隨著環(huán)境中aw,25℃值從0.98降低到0.83，鼠傷寒沙門氏菌的D68.3℃值由0.12 min增加到了40.2 min[39]。

目前，已有很多文獻報道了不同微生物（沙門氏菌、李斯特菌、大腸桿菌、乳酸菌、酵母等）在不同低水分食品內（蛋白質粉、堅果、香辛料、面粉、蛋白脂肪混合物）受到aw,25℃影響的抗熱性指標的變化（DT或ZT值）[38,40–42]。隨著aw,25℃的降低，不同食品內的微生物抗熱性均顯著增加，但增加的程度不同。微生物抗熱性指標受aw,25℃調控下的變化趨勢因其 “食品樣品不同”的壁壘而無法聯(lián)立分析：即使在相同aw,25℃條件下，微生物在不同低水分食品中呈現(xiàn)出完全不同的抗熱性。

4 等溫水分活度的概念及其研究進展

4.1 概念

商業(yè)化的水分活度測定儀僅能測定食品在25 ℃條件下的蒸汽壓，且只能計算得出aw,25℃，不能直接反映食品在熱巴氏殺菌溫度（70~90 ℃）下的等溫水分活度（aw,T）。因此，開發(fā)高溫條件下aw,T的測定方法及設備是研究等溫水分活度（高溫范圍）的重要支撐。2016年，美國華盛頓州立大學Juming Tang教授團隊首次提出等溫水分活度（Water activity at isothermal treatment）的概念[2]，表示某特定溫度的水分活度，并以溫度T為下標來表示（aw,T）。該團隊開發(fā)設計了基于電容法的高溫水分活度測定儀，并且正在與The METER group聯(lián)合推出商業(yè)化設備[2]。此外，該團隊對小麥面粉、脫脂奶粉、花生醬、蜂蜜粉、雞蛋粉等多類低水分食品的等溫水分活度（20~80 ℃）進行了測定分析，并揭露了等溫水分活度的變化趨勢受到低水分食品組分的決定性影響，例如，具有相同aw,25℃=0.50±0.02的花生醬與小麥面粉在80 ℃條件下產(chǎn)生了aw,80℃=0.10±0.02和0.80±0.02的顯著差異。同時，該團隊也發(fā)現(xiàn)低水分食品中細菌細胞會隨著環(huán)境的變化在數(shù)秒內平衡并達到環(huán)境的等溫水分活度[43]，花生醬和小麥面粉產(chǎn)生的不同等溫水分活度或對其中沙門氏菌的抗熱性指標產(chǎn)生重要影響[2]。

4.2 測量方式

目前，測量溫度在50 ℃以下的水分活度可以選擇Vapor Sorption Analyzer，在50 ℃以上的等溫水分活度的測量還沒有商業(yè)化的設備。在高溫條件下，等溫水分活度的準確測量最重要的是保持食品樣品與其密閉空間頂空的等溫等濕（Iso-thermal isomoisture）。為達到這種水分子和溫度均平衡的狀態(tài)，常溫狀態(tài)下的樣品所需的測量時間通常需要3~30 min（25~80 ℃，取決于測定的溫度）。此外，加熱會使得頂空空氣升溫、水分活度降低、帶走食品中的水分，引起等溫水分活度測定值偏低。只有將食品樣品與其頂空一同封閉加熱，并將樣品與頂空的體積比控制在一定范圍才能完成正確的水分活度測量（如花生油中樣品：頂空體積比≥10.6[44]）。

SYAMALADEVI等[2]將相對濕度探頭附著于金屬容器的頂端，把食品樣品密閉于金屬容器內后一并放入高溫烘箱中進行平衡與測定，設備的校準選取了已知不同溫度下等溫水分活度的13.4 mol的LiCl溶液與6 mol的NaCl溶液[45?46]。這類高溫水分活度測定儀設計簡單，通過將設備與樣品一同進行加熱處理，即可獲得等溫等濕的測量條件。它能較為準確的測定大部分食品的高溫水分活度，但是也有加熱速度慢（>15 min）、測量溫度低（<100 ℃）、食品水分活度受頂空空氣影響大、無法測量含揮發(fā)性物質的樣品等缺點。YANG等[44]對該容器進行了改進：在底部加入磁力攪拌柱—并完成了對花生油的等溫水分活度測定，結果發(fā)現(xiàn)花生油的等溫水分活度隨著溫度的升高而呈指數(shù)型下降，認為油脂升溫后水分活度的降低或能夠解釋油脂保護假說[39]。

4.3 模型預測

高溫水分活度可以使用基于電容法的水分活度儀進行直接測量，但在沒有高溫水分活度儀的情況下，基于食品等溫吸附線（Sorption isotherm）的數(shù)學建模也可以推算得到較為準確的等溫水分活度。等溫吸附線是指在恒溫條件下，食品系統(tǒng)中水分活度與水分含量（g水/g干物質）之間的關系曲線[33]，反映了該食品系統(tǒng)水分子的轉移難易程度，也能用于判斷食品中非水組分與水結合能力的強弱。描述等溫吸附線的數(shù)學模型有助于預測食品系統(tǒng)的等溫水分活度（尤其是在難以檢測的高溫狀態(tài)），但是相關的模型均易受到食品組分及質構的影響。

Guggenheim, Anderson與De Boer（GAB）模型可以描述大部分食品（水果、蔬菜、肉、奶制品、淀粉類食物、堅果、咖啡、茶和香料）在理論狀態(tài)下的等溫吸濕線[47?48]，其具體相關模型參數(shù)及假說可參見QUIRIJINS等[49]的文章。GAB模型在小麥面粉和花生醬的等溫吸濕線中擬合良好（如小麥面粉中吸附線R2=0.80，解吸線R2=0.87），并能夠用于不同aw,80℃值的計算。但是，該GAB模型的建立是基于已測定的20~80 ℃的等溫吸濕線，工作量巨大，而且擬合關系并不夠高（R2≤0.87）[6]。

Clausuis Clapeyron equation（CCE）可以用于描述食品樣品在固定水分含量狀態(tài)下不同溫度時的水分活度變化情況[50?51]。它通過計算樣品吸收的靜等容熱（qst, J·mol?1）以估算溫度對食品系統(tǒng)中水分含量的影響。TADAPANENI等[52]自制了電容型高溫水分活度測定儀，完成了溫度在20~80 ℃的小麥面粉、大杏仁粉和脫脂奶粉中的等溫吸濕線，并計算得到樣品的qst（受水分含量與樣品組分的影響，qst在0~90 J/mol不等）?；诖藂st值建立的CCE在三種樣品中匹配度高（R2=0.96~0.98），而且僅通過測定低溫等溫吸濕線（<50 ℃，現(xiàn)有商業(yè)設備能夠涵蓋該溫度區(qū)間）就能預測某特定水分含量下該樣品的高溫水分活度（>50 ℃），極大地節(jié)約了測試時間與成本。

吉布斯自由能（Gibbs free energy，kJ/mol）是在化學熱力學中為判斷過程進行的方向而引入的熱力學函數(shù)，又稱自由焓或自由能。在純食物油中，由于油脂活度趨近于1，因此超額吉布斯自由能（Excess Gibbs free energy）可以用于估算純油脂中水分活度隨著溫度升高的變化方向。YANG等[44]測量了花生油的高溫水分活度，計算出其超額吉布斯自由能（14.25 kJ/mol）和每摩爾溶解在油中的水的熵（0.023 kJ/mol/K），運用該指標建立起來的方程擬合度高（R2=0.996，RSME=0.01（aw）），有效地預測了花生油在高溫下的等溫水分活度。

5 等溫水分活度對低水分食品中微生物抗熱性的影響

等溫水分活度作為一個實時的指標，會隨著溫度升高而變化，而且不同食品組分的等溫水分活度在溫度升高時變化差異明顯。該現(xiàn)象首先在花生醬和小麥面粉的對比中被發(fā)現(xiàn)[2]：若兩個樣品都從aw,25℃=0.45±0.02開始，當溫度升高到80 ℃時，花生醬與小麥面粉的aw,80℃出現(xiàn)了0.04與0.80的巨大反差。此反差也被認為或與腸炎沙門氏菌在其中的D80℃值有關（花生醬中（17.0±0.9）min，小麥面粉中（6.9±0.7）min）[2]。由于低水分食品中細菌細胞會隨著環(huán)境的變化在數(shù)秒內平衡到環(huán)境的等溫水分活度[43]，花生醬和小麥面粉產(chǎn)生的不同等溫水分活度或對其中沙門氏菌的抗熱性指標產(chǎn)生重要影響。

為繼續(xù)探究等溫水分活度與腸炎沙門氏菌抗熱性之間的關系，LIU等[53]用二氧化硅顆粒代表低水分環(huán)境，發(fā)現(xiàn)了等溫水分活度與腸炎沙門氏菌D80℃值具有明顯的對數(shù)線性關系[54]（Log-linear relationship,

R2=0.97）：

此線性關系也與文獻已公開的小麥面粉中腸炎沙門氏菌的D80°C值高度擬合。該研究首次采用非食品組分的低水分環(huán)境，排除了食品理化性質對微生物抗熱性的影響，揭示了等溫水分活度具有預測不同低水分食品中沙門氏菌DT值的潛力。但是，該研究也有以下限制：其一，腸炎沙門氏菌在二氧化硅顆粒中可能受到饑餓脅迫，這與食品系統(tǒng)中的污染情況不符；其二，文章運用少量的二氧化硅顆粒（1.0 g），使得附著在表面的微生物細胞均暴露于相同的aw,80℃，但實際食品系統(tǒng)中更復雜、aw,80℃更難均勻、滅菌的程度受到微環(huán)境影響更大。

XU等[55]運用了更大比表面積的水分活度控制器（將不同組分的食品粉末輕薄地鋪在樣品槽內），繪制了三種不同食品中的微生物細胞在相同aw,80℃條件下的等溫熱致死曲線，建立了類似的對數(shù)線性關系：

XIE等[56]也在等溫水分活度的基礎上，建立了腸炎沙門氏菌的純菌及其在五種食品和與二氧化硅顆粒中的水分含量（7.7%~15.7%，干重）與D80°C值的對數(shù)線性關系。

至此，等溫水分活度與水分含量對腸炎沙門氏菌在純菌和不同低水分食品、環(huán)境下的抗熱性指標D80°C的對數(shù)線性關系在不同角度得到了證實。此對數(shù)線性關系對低水分食品微生物安全可能產(chǎn)生以下影響：a. 對不同水分含量或等溫水分活度的食品在滅菌處理時，能夠進行滅菌程度的預測及驗證；b. 在判斷實驗室培育的微生物是否進入干旱脅迫狀態(tài)時，可以采用控制等溫水分活度的方式進行抗熱性校準；c. 對進一步探究水分子在脫水微生物細胞熱滅活過程中的影響起到了促進作用。

但是，在高溫區(qū)間的水分活度被準確測量之前（2016年[2]），所有已發(fā)布的水分活度對低水分食品微生物安全的相關文章（>100篇）均使用的是aw,25℃。而且由于實驗樣品組分差異巨大，相關的等溫水分活度模型未能全部得到建立，因此大部分的微生物數(shù)據(jù)無法聯(lián)立到該食品樣品的高溫水分活度。在有限數(shù)據(jù)的情況下，已發(fā)布的微生物抗熱性數(shù)據(jù)及可預測/已測定的高溫水分活度見表2。

表2 等溫水分活度、低水分食品/環(huán)境及相關微生物的熱抗性指標Table 2 Water activity at isothermal temperature(aw,T), low-moisture foods/environment and heat resistance parameters of associated microorganisms

續(xù)表 2

6 結論

本文綜述了等溫水分活度的定義、測量及對微生物熱抗性的影響，強調了水分活度在食品熱加工過程中的溫度依賴特性，對常溫下食品的水分活度與滅菌過程中的實時水分活度進行了明確的區(qū)分。相關研究數(shù)據(jù)表明：食品水分活度會隨著溫度升高而發(fā)生顯著的變化，其變化趨勢及程度受到食品組分、質構等多因素影響；等溫條件下的水分活度（aw,T）是決定該溫度下致病菌抗熱性（DT）的關鍵指標；監(jiān)測與提升食品高溫滅菌過程中的實時水分活度或能提升滅菌效率。

但是，等溫水分活度研究還有以下方面的局限：a. 研究依賴于特制的高溫水分活度測定儀等未商業(yè)化的設備，研究的硬件可行性不高；b. 常規(guī)熱加工過程中更能接受相對濕度的概念，等溫水分活度的概念推廣任重道遠；c. 水分活度是一個平衡狀態(tài)下的指標，而食品生產(chǎn)加工卻是動態(tài)變化的過程，運用等溫水分活度的理論指導實際滅菌工藝需要提高其測量精度與開發(fā)智能監(jiān)測系統(tǒng)；d. 在高溫狀態(tài)下，提升等溫水分活度雖然有利于提升微生物滅活效率，但也可能對低水分食品產(chǎn)生嚴重的品質影響（如吸潮），而此方面的研究還未見報道。

水分活度是低水分食品微生物安全控制研究的重要指標。但低水分食品是復雜的體系，不同的食品內部也會存在許多不均勻的微環(huán)境，造成相同處理條件下出現(xiàn)不同位點的滅菌結果存在差異。等溫水分活度在多種類、復合型低水分食品（如能量棒、混合谷物、復合糖果）中的微生物安全中起著怎樣的作用，還需要學者們進行更加深入的探索。