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2025-09-29
吸湿等温曲线是帮助人们为产品的配方寻找到一个理想的aw值的有效途径。基本想法是产品配方的aw值对绝对湿度变化敏感度最小。吸湿等温曲线反映的是aw与产品水分之间的关系。
以扩散法测量水分活性值方法为例。样品在康威氏(Conway)微量扩散器的密封和恒温条件下,分别在aw较高和较低的标准饱和溶液中扩散平衡后,根据样品质量的增加(在aw较高的标准溶液中平衡)和减少(在aw较低的标准溶液中平衡)的量,求出样品的aw。一般采用密封容器中放置饱和水盐溶液,选择7~9 个aw的值(大约从0.05 到0.85)。当样品达到恒重(平衡)时,其水分由严格的方法(如真空炉或Karl Fischer 滴定法)确定。如果要准确地知道样品的绝对湿度(含水量),可以通过称量来监测对应每一个aw值平衡的恒定重量变化。
图4-4是纸和即食麦片的吸湿等温曲线。x 轴代表含水量百分比,相对于y 轴的相对湿度或aw。aw值从0 到接近1。在实践中,曝露于这些不同湿度水平的产品也会因初始湿度的增加或减少而引起变化。这也提示了产品能获得/损失多少水分而对产品质量产生影响。
图4-4 纸和即食麦片的吸湿等温曲线
吸湿等温曲线是产品和包装开发人员的基本信息来源。以此来确定具体产品包装中需要多少防潮层。纸张(纤维素)和即食麦片的吸湿等温曲线差异很大。纸张(纤维素)的水分含量在aw=0.2和aw=0.6 之间变化不大,但是当aw在0.7 以上时,很小的aw变化会导致纸张水分含量很大的变化。这意味着在aw超过0.7 以后,纸张的强度被大大削弱。所以,如果用在热带气候湿润环境下的纸张包装,外包装的包装材料应具有防潮性能。
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图4-5 aw对不饱和油脂的氧化、酶和自由基氧化的影响
图4-6显示了食物的其他四种变质方式与产品的aw之间的关系。水解酸败是甘油脂肪酸的酶水解。通常情况下,除了脂肪酸从丁酸到月桂酸的短链或中间链长外一般影响不大。丁酸和山羊酸、癸酸、己酸、辛酸具有挥发性,浓度非常低。当然,肉豆蔻酸和月桂酸会慢慢产生出一种像肥皂一样的味道。
图4-6 食品储藏过程中各种机制对食品品质劣变率的aw影响
美拉德褐变反应是不希望产生的,因为会造成产品颜色的变化和产生食品中的苦味成分。这一系列复杂的反应,首先是由胺(蛋白质或氨基酸)和羰基(还原糖)结合而成,有许多化合物参与,产生出深色聚合物。当aw增加超过0.25~0.3 以后,反应速度加快。
当aw增加时,食品会出现颜色损失。这个过程用叶绿素损失的曲线来表示。在aw=0.35 以上开始,颜色损失恶化。类似的曲线可以绘制出类胡萝卜素、花色苷等。
维生素(如抗坏血酸)容易受氧化过程的影响。但在极低的aw条件下,维生素氧化程度降低。其他维生素(如维生素A)受自由基氧化过程如图4-5所示。
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