烘焙食品中水分活度检测方案(水活度分析仪)

novasinaThe Art of Precision Measurement novasinaThe Art of Precision MeasurementWater Activity WaterActivity 烘焙产品中的水分活度 Think Asia. Think DKSH. 美味的烘焙产品是一种生产的艺术品，我们需要尽量的保持产品一贯的品质，良好的质地，以及长期的稳定性和安全性，为了使我们关注的事情变得更简单，我们必须了解对于烘焙食品来说，真正决定其品质的关键因素是什么? 烘焙食品是对以谷物或者谷物制品为主要原料的食品的统称，他们通常由点心师和烘焙师来制作，通常烘焙食品被分成几大类：面包，面包圈，糕点，包括一些特殊的保质期更长的水分含量很低的一些食品。 面包圈是对重量不超过250克的小面包食品的一种统称。他们不同于传统的面包，区别面包与面包圈的在于加工工艺的不同，典型的例子面包圈包括面包卷，羊角面包，蝴蝶脆等。 糕点是对饼干，蛋糕，华夫，姜饼等的俗称，通常可以在常温下保存较长的时间(大约6-12个月)而不需要冷藏或深度冷冻，面包和糕点的区别在于后者含有更多的糖分和油脂。 烘焙食品会出现什么样的问题? 作为消费者，我们很容易感觉到食品的感官发生变化，比如味道走味了，不再酥脆了，进而出现微生物的风险，当蛋糕发霉了，就反映出蛋糕出现了危险的细菌(沙门罗氏，大肠杆菌等)这些问题的出现，在消费者看来就是不合格的产品。 首先，右我们思考解决方案之前，你需要了解这些问题是如何产生的，这些问题的背后原因是什么? 变质/腐败： 这种情况是很容易发生的，在销售或者仓储的时候，这些都超出了了焙师的控制范围，如果最终客户在品尝食品的时候，感到了变质，那么他就可能不会再买这个品牌的食品，这是十分尴尬的情况，变质的发生是因为以下几种情况： --水解反应 --氧化反应 --微生物 水解反应： 这种情况的发生在于一些不饱和脂肪或者油脂由于水解作用转换成自由脂肪酸，这主要是一些短链的脂肪酸，例如酪酸，这种酸闻起来特别难闻，除了氧气以外，烘焙食品中的一些金属元素是产生这种水解反应的催化剂。 氧化反应： 空气中的氧气是重要因素，不饱和脂肪酸通过氧化反应，产生一些臭烘烘的挥发性物质，在室温的情况下，这个过程是比较缓慢的，但是一旦温度上升，就会加速氧化反应，而且即使在冷冻的情况下，这个过程也将一直持续，由于人类越来越关注健康问题，在烘焙行业，越来越多的用饱和脂肪来代替不饱和脂肪，这种现象会越来越严重。 微生物反应： 这个过程是指不饱和脂肪通过酶的作用(例如脂肪酶)分解，产生了细菌和霉菌，常常伴随着臭味的产生。 如何能解决这些问题呢? 一方面可以通过使用一些化学添加剂，抗氧化物质(黄酮类化学物质，维生素A，维生素C)，或者维生素E也同样可以起到一定的作用，这些都是最主要的生物自由基清除剂和抗氧化剂之一，他们可以有效地在包装的过程中去除包装中的氧气，当然包装也需要是密实包装，防止氧气泄漏进去。 由于这些化学添加剂不常被使用或令人满意，所以最好还是真正的了解问题的本质所在。 问题的关键在于氧气，以及脂肪内的自由基，被侵入到食品的内部，使得这些反应得以继续，而传输氧气和自由基最好的介质就是自由水，这就是为什么水活度又成为了关键因素，水活度越高，就会导致更多的氧气和自由基被转移到食品内部，与不饱和脂肪接触，导致各种反应的发生。 而各种反应的速率也依赖于水活度的高低不同，如下图所示： 如图，我们可以发现，在水活度0。 4-0。45之间，反应的速率最慢 ，虽然我们还不能科学的证明为什么这个反应的速率是呈现抛物线的形式，但是对于烘焙食品来说，由于其含有不饱和脂肪，我们的确 发现水活度在0。4-0。45的确是有效抑制这些反应的最佳范围。 成份/脆碎度 尽管大多烘焙食品原料通常是一样的，但是由于组份的不同，使得每一款烘焙食品又变得那么的与众不同，甜甜圈是由面团和巧克力组成，黄油饼干是由蛋糕和薄脆饼构成不幸的是，这些组分在生产，运输，储藏，零售的过程中，会提前出现品质上的变化，产生这些变化的原因很容易发现是由于水分的迁徙导致的，但是水分是如何迁徙的却是我们比较迷惑的。 比如说我们有一个食品包含有面团和水果这二个部分，面团的水分含量是20%而水果的水分含量是11%，那么水分会怎样的迁移呢? 通过水分含量的高低，我们是无法判断水分迁徙的方方，水分迁徙的方向是从势能高的地方向势能低的地方迁徙，而不是从水分高的地方迁徙到水分低的地方，而决定这个势能高低的是水活度，因此水分是由水活度高的地方向水活度低的地方迁徙，这样我们就会发现，面团变得越来越干，而水果的水活度会越来越高，微生物的风险就会越来越高，是不是很奇怪?如果烘焙食品中的水活度被证实很高，那么就会产生一些物理变化，例如玻璃化重结晶等，当然这些变化的产生除了水活度以外，温度也是一个很重要的因素。 所以在运输，储存，零售的过程中，温度的因素也是需要被考虑进去的。 如何解决这些问题呢? 由于水分只在不同水活度之间迁徙，所以我们必须调整各个部分的水活度，我们可以使用所谓的保湿剂(如糖，盐，薄膜等)，加湿，干燥的方法，来达到各个部分的水活度的平衡和调整。所以真正的挑战并不是对烘焙食品在口味，色泽，外观，以及质地上的妥协。 你应该同样关注糖衣，如果糖衣的水活度低于内部面团的水活度，他就会将水分吸到糖衣和面团的界面处，如果糖衣很难渗透，那么糖衣包裹之下的微生物和其他的反应就很难察觉，相反的，如果糖衣的水活度比面团高，那么糖衣的水分就会丢失，糖衣就会变得干燥，变硬，易碎，甚至开裂，由于水分减少，体积也会变得收缩，这是我们必须避免的情况。 Figure 3： Migration of water towards icing 微生物/货架期 霉菌和细菌需要一个相对合适的环境生长， PH 值和水活度都是很重要的，由于面团中酵母发酵以及发酵过程中产生的 CO2，烘焙的食品会有一点点地酸味，水活度就会用来衡量抑制菌的生长，这种考量是很简单的，如果样品的水活度低于一定的值，某种菌或者霉菌就不会出现(如下图) Type of Germ pH Range Minimum aw Value [aw] Enterobacteriaceae 0.95 Yeast 2.3-8.6 0.88 Mildew 1.6-9.3 0.80 E. coli 4.4-9.0 0.96 Staphylococcus 4.0-9.8 0.86 Salmonella 4.0-9.6 0.95 Bacillus cereus 4.3-9.3 0.95 Clostridium perfringens 5.0-8.3 0.95 Listeria monocytogenes 4.5-9.0 0.93 让我们以黄曲霉菌为例：它只会在水活度高于0.78的情况下生长，当水活度低于0。78，黄曲霉菌不会产生，而高于0。78时，黄曲霉菌孢子和菌落就会有可能出现在食品内。 饼干就是一个很好的例子，尽管水分含量大约在15-27%之间，货架期大约是6个月，同时填充了各种的糖，巧克力和其他成分，水活度依然被看成是最重要的技术手段。预防菌落的生长。 如上所述，水活度是主要的指标，保证水活度在0。7-0.8之间，通过增加糖，山梨醇等添加剂，或者在食品表面喷一些酒精来帮助控制水活度，这些方法可以确保微生物的稳定性。 我们以巧克力饼干为例： Water Activity (aw) Water Content (%) Dough 0.755 23.2 Milk caramel mousse 0.785 15.4 多组分食品中水分的迁徙和平衡对于这样食品的仓储的稳定性十分关键，在烘焙过程中高温会加快这种平衡的过程，多快才能达到平衡取决于食品中有多少组分多少层，以及生产到仓储之间的时间，因此控制水活度就是关键，一旦水分在不同组分之间迁徙，水活度就发生了变化，就会导致微生物的生长，在货架期，水分不断迁徙，在不同组分之间达到一种统一，最终达到平衡值，这就使得水活度成为检测微生物最简单的技术手段。 烘焙食品和水果 近些年来，水果在烘焙食品中使用越来越多，使用什么样的水果或者水果制品依赖于于烘焙食品的配方和生产过程，你可以选择新新水果，果酱，果冻等，这些都用于一些精细糕点中，使用水果制品的优势在于： 1有效期可以长达一年左右 2 储存条件比较简单 3货架期比较长 4处理简单 微生物是出现时减少货架期最主要的原因，所以必须创造出不适合微生物生长的条件，以下是我们常用的方法： 1干燥 2加糖 3深度冷冻 4加热/升温 5降低PH值 6降低氧气的浓度 结论 无论你是否喜欢，在烘焙食品中，水活度都是影响生产以及货架期的主要因素，很多的过程都受到水活度的影响，通过恰当的测量手段，来把帮助我们了解水分的迁徙，并控制水活度的高低，预防各种不利的反应过程，通过这种方法不一定可以消除所有有风险，但是还是有很多不能解决的问题，通过水活度的测量得以解决。 联系我们 大昌华嘉商业(中国)有限公司 联系方式：400821 0778 DKSH仪器部400 821 077 公司网址：www.dksh-instrument.cn 美味的烘焙产品是一种生产的艺术品，我们需要尽量的保持产品一贯的品质，良好的质地，以及长期的稳定性和安全性，为了使我们关注的事情变得更简单，我们必须了解对于烘焙食品来说，真正决定其品质的关键因素是什么？