水分活度

水分活度(aw)是溶液中水的蒸气分压除以标准状态的水蒸气分压。在食品科学领域，标准状态最常被定义为相同温度的纯净水。使用这个特定的定义，纯蒸馏水的水分活度正好为1。水活度是作为溶剂的水的热力学活度和平衡后周围空气的相对湿度。随着温度的升高，w通常会增加，但某些含有结晶盐的产品除外或糖。

水从高aw的区域迁移到低aw的区域。例如，如果蜂蜜（aw≈0.6）暴露在潮湿的空气中（aw≈0.7），蜂蜜会从空气中吸收水分。如果意大利腊肠(aw≈0.87)暴露在干燥的空气中(aw≈0.5)，意大利腊肠会变干，这可能会保存或变质。较低的w物质倾向于支持较少的微生物因为它们会因水的迁移而干燥。

水分活度是食品设计和食品安全的重要特征。

食品设计师利用水分活度来配制耐储存食品。如果产品保持在一定的水分活度以下，就会抑制霉菌生长。这导致更长的保质期。

水分活度值还可以帮助限制由不同成分制成的食品中的水分迁移。如果水分活度较高的葡萄干与水分活度较低的麸片包装在一起，则葡萄干中的水分会随着时间迁移到麸片上，从而使葡萄干变硬，使麸片变湿。食品配方设计师使用水分活度来预测水分迁移对其产品的影响程度。

在许多情况下，水分活度被用作危害分析和关键控制点(HACCP)计划的关键控制点。定期从生产区域抽取食品样品并进行测试，以确保水分活度值在食品质量和安全的规定范围内。测量可以在短短五分钟内完成，并且在大多数主要的食品生产设施中都会定期进行。

多年来，研究人员试图将细菌生长潜力与水分含量等同起来。他们发现这些价值观不是普遍的，而是针对每种食品的。WJScott于1953年首次确定细菌生长与水分活度相关，而不是与水分含量相关。确定细菌的生长在特定的水分活度值下受到抑制。美国食品和药物管理局(FDA)对中间水分食品的规定是基于这些值。

降低食品的水分活度不应被视为一个致命的步骤。对奶粉的研究表明，活细胞可以在低得多的水分活度值下存在，但它们永远不会生长。随着时间的推移，细菌水平下降。

水分活度值可通过电阻电解、电容或露点湿度计获得。

电阻式电解湿度计使用液体电解质形式的传感元件，通过毛细力保持在两个小玻璃棒之间。如果电解质吸收或失去水蒸气，它的电阻会发生变化。电阻与相对空气湿度成正比，因此也与样品的水分活度成正比（一旦建立汽液平衡）。这种关系可以通过使用饱和盐水混合物的验证或校准来检查，饱和盐水混合物在测量室中提供了明确且可重复的空气湿度。

传感器没有任何物理给定的滞后，正如从电容湿度计和传感器已知的那样，并且不需要定期清洁，因为它的表面不是有效的传感元件。挥发物原则上会影响测量性能，尤其是那些在电解质中解离并因此改变其电阻的物质。通过使用化学保护过滤器可以很容易地避免这种影响，这种过滤器会在到达传感器之前吸收挥发性化合物。

电容式湿度计由两个由聚合物膜电介质隔开的带电板组成。随着膜吸附水，其保持电荷的能力增加并测量电容。该值与传感器特定校准确定的水分活度大致成比例。

电容式湿度计不受大多数​​挥发性化学物质的影响，并且可以比其他替代传感器小得多。它们不需要清洁，但不如露点湿度计准确(+/-0.015aw)。它们应该定期进行校准检查，并且可能会受到聚合物膜中残留水的影响（滞后）。

在干净的表面上形成露水的温度与空气的蒸汽压直接相关。露点湿度计通过在封闭的样品室上方放置一面镜子来工作。镜子被冷却，直到通过光学传感器测量露点温度。然后使用该温度使用湿度图表来查找腔室的相对湿度。

这种方法在理论上是最准确的（+/-0.003aw），而且通常是最快的。如果碎屑堆积在镜子上，则需要清洁传感器。

无论采用哪种方法，都必须在样品室中建立汽液平衡。这会随着时间的推移而发生，或者可以通过在腔室中添加风扇来辅助。除非测量样品温度，否则还必须达到热平衡。

水分活度与水分含量呈非线性关系，称为吸湿等温曲线。这些等温线是特定于物质和温度的。等温线可用于帮助预测产品在不同储存条件下随时间的稳定性。

水分活度大于周围环境相对湿度的溶液会产生净蒸发。水活度小于周围环境相对湿度的溶液会净吸水。因此，在封闭的空间内，可以使用水溶液来调节湿度。