1、中国食品安全体系的缺陷 论水活度监测在食品质量安全控制中的重要意义 作者： 培安公司 民以食为天，食以安为先。食品安全问题 是关乎国计民生的大事， 已 成为政府部门、科技界和消费者高度关注的重要领域。 全球食源性疾病不断上升，恶性食品污染事件接二连三，世界范围内由 食品安全引发的贸易纠纷不断，这些问题 是 影响各国经济发展、国际贸易以及国家声誉的重要因素（我国也不能例外） 。 改革开放以来， 我国在 基本解决食物量的安全的同时，食物质的安全越来越引起全社会的关注； 尤其是我国作为 WTO的新成员，与世界各国间的贸易往来会日益增加； 食 品安全已经成为影响 中国农业和食品工业竞争力的关键因素。
2、从全球范围来看，由微生物引发 的食源性疾病仍是头号食品安全问题。 据世界卫生组织统计 ， 在全世界每年数以亿计的食源性疾病患者中 70%是由于食用了被微生物污染的食品的饮用水造成的。 1999年年底，美国发生了历史上因食用带有李斯特菌的食品而引发的最严重的食物中毒事件。据美国疾病控制中心的资料，在美国密歇根州，有 14人因食用被该菌污染了的 “ 热狗 ” 和熟肉而死亡，在另外 22个州也有97人因此患病， 6名妇女因此流产。 2000年底至 2001年初，法国发生李斯特 菌污染事件， 有 6个人因食用法国公司加工生产的肉酱和猪舌头而成为李氏杆菌的牺牲品。 2002年 11月 23日，由于一份样
3、品在沙门氏菌检测中呈阳性，意大利 “ 波利奥 ” 奶酪公司（ Pollio）召回分销到美国 18个州的 6600箱乳清干酪。日本除了发生 “ O157” 大肠杆菌污染事件外还出现了血印牛奶金黄色葡萄球菌污染事件。 2003年 4月 18日我国湖北省武汉市水果湖第一小学发生一起集体食物中毒时间。这所学校六年级三个班的近百名学生，在课余餐食用学校统一发给的 “ 王牌熟食 ” 豆干 后，出现中毒症状。中毒事件原因已经查明，是进食微生物总数严重超标的 豆干而引起的集体 细菌性 食物中毒。经湖北省卫生厅卫生监督局检验， “ 王牌熟食 ” 豆干细菌总数超标 19倍。 在我国， 截至 2004年第二季度，卫
4、生部共收到重大食物中毒事件报告 205起，中毒 6329人，死亡 156人。 2000年 -2002年，中国 疾病预防控制中心 （ CDC） 营养与食品安全 研究 所对全国部分省市的生肉、熟肉和乳制品、水产品、蔬菜中的致病菌污染做了连续的质量监测。结果表明微生物型食物中毒仍居首位，占 39.63%，化学性中毒占 38.56%，动植物性和原因不明的食物中毒 10%左右。 表 1为我国 1990-1999年食物中 毒状况 。 由此可以看出， 微生物污染 导致的 食物中毒 同时也 是影响中国食品安全的主要因素。 表 1 我国 1990-1999年食物中毒状况 1 食品安全的管理模式强调“从农田到餐桌
5、”全过程管理，即以预防为主的原则来减低 微生物引起的食 源性危害。在食品的加工、储存和销售过程中， 食品 原料受到 外界 环境 微生物 的 侵染，加之 杀菌不彻底、 以及 储运方式不 得 当等造成 的微生物污染 ， 是导致食品腐败变质，威胁消费者健康 的主要原因。 只病因 中毒起数 构成（ %） 中毒人数 微生物性食物中毒 4175 40.04 160599 化学性食物中毒 2563 24.58 47033 有毒的动植物中毒 1753 16.81 21124 其他 696 6.67 19751 原因不明 1143 10.96 27244 有有效地控制食品生产各个环节中潜在的微生物污染问题，食品
6、工业才能生产出让消费者放心的食品。水分活度的控制是阻止有害微生物生长的关键因素。 在美国， 联邦 法规 第 21 款中已经明确规定，水分活度是检验食品安全性的重要指标。同时，美国食品药品监督管理局（ FDA）所规定的食品生产过程良好操作规范（ GMP）中明确地把水分活度定义为反应食品安全性的重 要指标。在危害分析关键控制点（ HACCP）监测系统中明确定义：“可通过限制水分活度来控制微生物病原体的生长。”美国规定，库存食品水分活度超过 0.85 就不能上市销售，在日本规定，库存食品水分活度超过 0.90 就不能上市销售。然而，在我国还没有这样的相关规 定 出台。 那么什么是食品的水分活度呢 ？
7、水分活度的监测对保证控制食品质量安全具有什么样的意义呢？ 作为热力学概念，水分活度是描述食品中的水分所处的一种能量状态，它与食品体系的吉布斯自由能（ Gibbs Free Energy）有较强的相关性。它是表示水分的逃逸趋势（ 逸度）的指标；表示食品中的水与其他物质结合的紧密程度。虽然水分含量和水分活度都是用来描述水分存在的状态，但是水分活度是与食品的质量安全最相关的因素。 严格意义上， 我们把食品中水的逸度与纯水的逸度之比称为水分活度（ water activity） Aw。 f -食品中水的逸度 f0 -纯水的逸度 水分逃逸的趋势通常可以近似地用水的蒸汽压来表示，在低压或室温时， f/f0
8、 和 P/P0 之差非常小（ 0.9 时才能生长繁殖；其次是酵母菌，要求 Aw0.87，再次是霉菌，在 Aw为 0.8 时就开始繁殖。另外，同属而不同种的微生物对 Aw要求也不完全相同。 其次， Aw 值 对微生物代谢活性 也有 影响 。 降低 Aw 值可以使微生物的生长速度 降低，进而，食品腐败速度、微生物产毒数量 以及微生物代谢活性也会降低。值得注意的是， 中止不同的代谢过程所需的水活性值不同。例如，对 于细菌形成孢子所需的 Aw值比它们生长的值要高。毒素的产生是与人体健康最有关系的微生物代谢活动。 当控制 Aw在一定范围内可有效抑制某些产毒菌 株产毒 （如 金黄色葡萄球菌的 繁殖 和肠毒
9、素的形成 ）。霉菌的污染对食品的危害十分严重，一般认为产 毒霉菌的生长所需的水活性值要比其毒素形成所需的水活性值低。另外，由于代谢水的产生，生长的霉菌可使生长环境的 Aw值增加。因此，在有生毒细菌或霉菌存在的食品中，毒素的存在是极有可能的。 由此可以看出对于食品水分活度的监控 具有重要的现实意义。 再次， Aw值 对微生物抗 热 性 同样具有 影响 。加热是抑制 或杀死食品中微生物的常用 有效方法，不同微生物及其孢子的抗热性不同。决定细菌的抗热性的诸因素中，热溶剂的物理性质、化学组成和 Aw值等都是很重要的。一般来说，细菌孢子的抗热性随 Aw值的降低而增强，在 Aw为 0.2 0.4 的范围内
10、最强。有时，在高浓度溶液中细菌的热抗性比在稀溶液中低，因为溶质本身在加热过程中会加重细胞的热毁坏。 所以，通过对预杀菌的食品物料水分活度的检测，可初步判断热杀菌的效果。 第四， Aw值 对微生物存活能力有明显的 影响 。 不能生长的微生物会逐渐死亡。因此，如果食物的 Aw值低于微生物生长的最低值，那么 微生物的数量就会慢慢减少。通过对沙门氏菌、金黄色葡萄球菌 等 食物毒性微生物的生存与 Aw之间的关系的研究证明：在 Aw值较低的食品中 细菌 孢子数会降低，这样的食品在储藏过程中甚至会变成无菌的。食物中带有的寄生虫的生存也受低 Aw值的影响，这些寄生虫在冷冻或干燥 过程中可被杀死。在研究肉中旋毛
11、虫在干燥过程中的生存情况时观察到： 在发酵香肠中当 Aw值 降低到一定数值时， 这些寄生虫就会失活，从以上所述可以得出这样的结论：通过选择合适的条件 (Aw值、pH 值、湿度、保鲜剂等 )，可减少或杀死微生物，从而提高食品稳定性和安全性。 通过 以上的论述，我们可以看出，水分活度对微 生物的影响十分显著， 水分活性是食品质量控制中的一个重要指标。 在 食品领域 及时 监控 水分活性 ，可有效地估价食品的安全 性 和稳定 性 。 一般， Aw值在1.0-0.9 间的食品 属高湿食品， Aw0.9 0.6 属于中湿食品， Aw0.6-0.0 属低湿食品。高湿食品腐败是由于细菌，中湿食品腐败主要是由
12、于霉菌和酵母，在低湿食品上 ,微生物一般不生长，但低湿食品质量方面也依赖于 Aw。另外，水分活度可用于高 湿 和 中湿食品微生物安全和 质量 稳定 性 的预测 9-12。 表 2 水分活度与食品中微生物的生长 Aw范围 在 Aw的低限下不能生长的微 生物 食品 1.00 0.95 假单胞菌、埃希氏菌、变形菌、贺氏菌、克雷伯氏菌、芽孢杆菌、魏氏杆菌、一部分酵母 极易腐败的新鲜食品、水果、蔬菜、肉、鱼和乳制品罐头、熟香肠和面包。含约 40 %( W/W) 蔗糖或 7 %NaCl 的食品 0.95 0.91 沙门氏菌、副溶血性弧菌、沙雷氏菌、乳杆菌、球菌、赤酵母、红酵母、部分霉菌 奶酪、咸肉和火腿、
13、某些浓缩果汁、蔗糖含量为 55 %( W/W) 或含 12 % NaCl 的食品 0.91 0.87 多酵母、微球菌 发酵香肠、蛋糕 、干奶酪、人造黄油及含 65 %蔗糖 ( W/W) 或含 15 % NaCl 的食品 0.87 0.80 大部分霉菌、金黄色葡萄球菌、拜耳酵母、德巴利酵母 大多数果汁浓缩物、甜冻乳、巧克力糖、枫糖浆、果汁糖 浆、面粉、大米、含 1517 %水分的豆类、水果糕点、火腿、软糖 0.80 0.75 大部分嗜盐细菌 果酱、马莱兰、橘子果酱、杏仁软糖、果汁软糖 0.75 0.65 嗜旱霉菌 含 10 %水分的燕麦片、牛扎糖块、勿奇糖 ( 一种软质奶糖 ) 、果冻、棉花糖、
14、糖蜜、某些干果 ， 坚果、蔗糖 0.65 0.60 高 渗酵母、少数霉菌 含 1520 %水分 的干果 , 某些太妃糖和焦糖、蜂蜜 0.5 任何微生物都不能生长 在预测食品的安全性和预测有关微生物生长、生化反应 速 率 等 方面，水分活性 扮演着 极其重要的 角色 。通过测定和控制食品的水分活性，可以做到以下几点： (1)预测哪种微生物是潜在的腐败和污染源；(2)确保食品的 物理， 化学稳定性； (3)使非酶氧化反应和脂肪非酶氧化降到最小； (4)延长酶的活性； (5)优化食品的物理性 质，如质构和货架期 13。 水分活度 检测 在 肉类 质量控制 中的 作用 。 水分活性是影响 肉品保鲜的重
15、要栅 栏因子。众所周知，微生物可在各种肉与肉制品上生长 繁殖，微生物的污染和繁殖可直接导致肉品的腐败变质，从而影响肉品的卫生质量，严重时还可引起食物中毒，微生物与肉品保鲜的关系不言而喻。微生物的正常生长繁殖必须满足三个主要条件： (1)营养条件，肉和肉制品 是微生物生长繁殖最好的培养基 之一 ； (2)温度，一般来说，温度高，生长繁殖快，反之就慢； 3)适量的水 (一定的水分活性 )。三者具备，微生物便可很好地生长繁殖，否则微生物的生长繁殖都将受到影响。在这三个主要条件中，水分活性与微生物的关系极为密切，因为任何一种微生物在食品 (包括肉与肉制品 )中进行正常的生长繁殖，都要求有一个最低的水分
16、活性 值，在该值以下微生物不能正常生长繁殖。换言之，一种 肉 制 品 的 Aw值直接影响着该 肉 制 品可能污染 的 微生物 的 种类和数量，进而影响着对该 肉 制品 采取的防腐保鲜措施。因而，一直以来水分活性都披视为肉 制品保鲜的重要栅拦因子， 在同等条件下，Aw值低，肉品保存期长。 Aw值与肉品保鲜期的关系宏观上可以下图表示： 自从水分活性概念被引 入 食品科学研究领域后，水分活性理 论被广泛用于指导生产。目前生产实践中的许多 措施 都是 降低肉 制 品的 Aw值来抑制微生物的正常生长繁殖，以 达到保鲜的目的，如干燥法、冻结法、腌渍法等 14。 在肉制品中，肉干、肉脯、肉松等干肉制品的 A
17、w 多为 0.60 0.67，故被看作是低Aw的安全食品。除了这几类干肉制品外，其他肉制品的水分活度通常高于 0.75。而这些肉制品占市场份额较大，因此 ，及时检测 水分活度 ，对控制肉制品在贮存期的品质变化有重要 意义 。 夏大勇等人 在调查中采到一袋超过了保质期有 10 个月的肉松，检测水分活性值为 0.45，感官检查 ：色择褐黄，比正常黄色深一些，肉香昧减弱， 无 腐败现象 。 不难看出 , Aw值更能反映干制品内在质量 变化 的 趋势 15。 水分 活度 检测 在水产品 质量控制中 的 作用 。 根据文献资料，新鲜水产原料的 Aw一般在 0.98 0.99，腌制品为 0.80 0.95
18、，干制品为 0.60 0.75。Aw 0.9 时，细菌不能生长； Aw0.8 时，大多数霉菌不能生长； Aw0.75 时，大多数嗜盐菌生长受抑制；Aw0.6 时，霉菌的生长完全受抑制。 通常 对烤鱼片、鱼糜 干 制品等方便食品要求水分活度在 0.70 0.75范围 之间， 在这一水分活度下， 细菌已很难 存 活，能生长的有一些耐干燥霉 菌 ，只要在加 工 、包装、运输过程中采取防霉措施，就能达到较长时 间 贮藏的目的。 由于在 较低水活度条件下，食品中的微生物数量有下降趋势。 现在 ， 食品科技界正在探索按预定要求控制一些食品的 Aw值 ， 以达到免杀菌保存食品的可能性。 虾仁制品的干制是 通
19、过降低虾肉中的含水量与水分活度 (Aw)，以抑制微生物的繁殖，达到长期保存的目的。一般 Aw0.69 时，贮存更加安全，但虾肉干制到 Aw0.69 时，水分含量已降至 15以下，得到的产品干硬 ，食用品质变差。为 维持其相对较高的含水量同时还能防止腐败，需要找到一个适当的平衡点。 江南大学 食品科学与安全教育部重点实验室的伍玉洁等 人进行了 水分活度对干制虾仁产品的货架寿命和 质构的影响 试验，研究 表明 ， 通过分析比较 Aw与水分含量的关系、保藏过程中细菌菌落总数的变化以及南美白对虾虾体的弹性和硬度等质构参数，发现当 Aw控制在 0.86 0.9 范围， 水分含量在 25(W W)时，常温
20、保藏的南美白对虾干制产品在口感及微生物指标等方面可取得较好的平衡。 水分活度 检测在 粮油 制品 质量控制中 的 作用 。 蛋糕 等粮油制品 在保藏过 程中会 因微生物的滋生而不能食用，微生物的滋生又包括两个方面，即发霉和腐败。蛋糕发霉主要是指霉菌在蛋糕上大量繁殖，可从外表观察到呈绒毛状的各种颜色的斑点，而且有些霉菌会产生对人体有 害的毒素。污染蛋糕的霉菌群种类很多，有青霉菌、青曲菌、根霉菌、精曲菌及白霉菌等。蛋糕腐败，主要是指蛋糕受到细菌中的马铃薯杆菌 等的侵袭繁殖而引起的腐败变质。霉菌的作用在粮油制品的腐败变质中起到了主要的作用。微生物的控制有诸多方法， 国内外有很多人做过研究，比如控制原
21、料 成分 ，活性包装材料，充气包装，添加脱氧剂，选择保藏环境 等 。然而 ， 最有效的方法还是将蛋糕制成不适合微生物生长的体系，也就是调整蛋糕的水分活度再辅以抗菌剂 16。 中国农业大学胡胜群等 进行了 pH，抗菌剂浓度以及水分活度对奶油蛋糕（磅蛋糕）模拟培养基中微 生物生长的影响 试验，结果 说明，微生物生长速度随水分活度升高而加快 ，通过降低蛋糕的水分活度（ 0.88 左右）微生物的生长受到明显抑制 。 水分活度 监测在 冰淇淋 品质控制 中 的 作用 在冰淇淋浆料中，水分 含量为 60 70，但水分活度却较低，冰淇淋浆料的总固形物含量越多，则水分活度越低。 水分活度 影响冰淇淋的抗融化度
22、、抗变形度、质地的松软度或坚实度，影响冰晶的数量、颗粒度、结构、分布位置和定向。 要控制冰淇淋品质首先要控制水分活度。 天津商学院食品系的杨湘庆 ，沈悦玉通过 试验证明 控制浆料中的水分活度可以很好的控制冰淇淋品质。 总之，对水分活度的监控在 保证食品 质量安全上具有十分重要的意义。 我国加入世界贸易组织后，食品进出 口贸易将是我国重要的经济活动。然而，它也对我国食品 安全性保证 问题提出了新的挑战；即使 在 国内生产和消费 的 食品也面临 着 新的挑战。 城市化 进程加快 ， 人们对食品的运输和加工需求 变得 更大，农业 生产与食品工业融为一体。食品生产和流通模式发生改变，食物比以往流通得
23、更远，需要运输的时间也相对更 长。 食品从生产到保藏，再从流通到消费；这样一系列的过程 ，都 要求有效及时的质量监测。 无论是站在生产者的角度还是站在政府的角度来看， 有效的 预防措施是 保证食品安全性的 关键所在。因此 ， 食品工业在实施 HACCP 体系的同时， 应该对食品水分活度给予高度的重视，因为进行水分活度的实时检测是 确保 食品质量安全的 有效 过程控制手段。 参考文献： 1 陈锡文，邓楠 .中国食品安全战略研究 M，北京：化学工业出版社， 2004.7： 941-945 2 陈锡文，邓楠 .中国食品安全战略研究 M，北京：化学工业出版社， 2004.7： 10 4 李琳，万素英
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