摘要：文章围绕真空冷冻干燥虾仁的水分活度（water activity, aw）展开系统探讨，分析发现合理调控水分活度可有效抑制微生物生长，维持虾仁质构与风味，为优化冻干工艺、延长产品货架期提供科学依据，对提升真空冷冻干燥虾仁生产技术水平与品质保障具有重要意义。

关键词：真空冷冻干燥；虾仁；水分活度；冻干工艺

一、             真空冷冻干燥概述真空冷冻干燥简称冻干，是一种在低温、真空环境下将物料中的水分直接从固态升华为气态的脱水技术。与传统干燥方法（如热风、喷雾干燥等）相比，其具有显著优势。第一，低温环境（通常在 -50 ～-20℃）可有效避免热敏性物质的降解，最大限度保留物料的营养成分、色泽和风味。第二，烘干时物料结构稳定，烘干后物料形成多孔疏松海绵状结构，这使得制品具有较好的复水性。第三，真空环境能够抑制微生物生长和氧化反应，使物料保质期延长。

真空冷冻干燥工艺主要包括预冻、升华干燥（一次干燥）和解析干燥（二次干燥）三个阶段。预冻是将材料温度降至共晶点的温度以下，使物料中的水充分冻结成冰晶，并形成稳定固态结构以作为随后升华过程的基础，预冻所需时间取决于物料的厚度和设备的性能，通常需要 2 ～ 4 小时。预冻时，冰晶大小及分布情况影响干燥速率及质量。迅速预冻可以形成微小而均一的冰晶，有利于提高干燥效率并维持材料结构；升华干燥阶段通过抽真空使冰晶直接升华为水蒸气并移除，是冻干过程的核心环节，需控制温度和压力在物料共晶点以下以确保冰不融化；解析干燥则进一步去除残余的吸附水，通过升温打破水分与物料的分子结合力，最终使产品达到极低含水量（通常为1% ～ 3%），完成脱水保存。

二、水分活度概述

水分活度是衡量食品中水分存在状态的重要指标，反映了水分与食品成分的结合程度或游离程度。结合程度越高，水分活度越低；结合程度越低，游离程度越高，水分活度越高，其取值范围为 0（绝对干燥）至 1（纯水），定义为食品水分的蒸气压与同温度下纯水的饱和蒸气压之比。水分活度可用水分活度仪直接测定，也可通过热力学方法或水分吸附等温线模型间接估算。

水分活度测定方法有直接测定法、间接测定法等。直接测定法基于热力学原理，采用平衡相对湿度法和蒸汽压力法，直接测定试样周围平衡相对湿度，然后计算出水分活度。平衡相对湿度法是应用较为广泛的直接测定法之一，把试样放在密闭容器里，与已知饱和盐溶液达湿度平衡，再由传感器测得容器相对湿度并按公式算出水分活度。这种方法操作方便、准确度高，但测定所需时间相对较长，通常需 2 ～ 4 小时。间接测定法则通过测量样品的其他物理化学性质（如水分含量、冰点降低、蒸汽压降低等）间接推算水分活度。例如，冰点下降法是以溶液冰点和水分活度的关系为基础，通过测定试样冰点降低值推算水分活度。

图中为美国Addium, Inc.公司的AQUALAB 4TE水分活度仪

三、真空冷冻干燥虾仁与调控水分活度的可行性与必要性

虾仁作为一种富含蛋白质和不饱和脂肪酸等热敏性成分的食品原料，其干燥加工工艺的选择至关重要。传统干燥方式，如热风干燥，易导致蛋白质变性、脂肪酸氧化，导致营养流失和风味劣变。真空冷冻干燥能够在低温条件下有效去除水分，最大程度地保留虾仁的营养成分和天然风味。经真空冷冻干燥处理的虾仁具有复水性强、营养丰富、便于贮存与运输的特点，市场前景较好。

在真空冷冻干燥虾仁时，水分活度的控制是确保产品品质和延长保质期的关键因素。通过将水分活度控制在微生物生长所需的最低阈值以下，可有效抑制细菌、酵母及霉菌等微生物的繁殖，从而防止产品腐败变质。在实际生产中，可通过控制包装内的湿度或添加吸湿剂调控水分活度，使产品能够适应不同消费场景需求。因此，采用真空冷冻干燥技术降低虾仁的水分活度，并配合适当的包装材料和储存条件，可显著延长产品的安全保质期，这既具有重要的技术可行性，又具备显著的经济必要性。

四、水分活度对虾仁保质期的影响及机理

(一 )水分活度与微生物抑制的关系

水分活度作为微生物生长繁殖过程中的关键因子，在冻干虾仁微生物安全性方面起着决定性作用。不同类型微生物生长对最低水分活度要求有明显差异。细菌的生长通常需要较高的水分活度（aw ＞ 0.90），酵母菌最适合生长的水分活度范围是 aw ＞ 0.88，霉菌则可以在 aw ＞ 0.80 的环境中生长。在水分活度较低的环境中，微生物细胞内的水分可透过细胞膜扩散到外界，使细胞失水，抑制代谢活动。此外，水分活度能降低影响微生物酶活性，使参与营养物质吸收和能量代谢等酶的酶促反应速率降低。

在低水分活度环境下微生物细胞膜物理化学性质也会发生变化。细胞膜以脂质及蛋白质为主，水分活度下降可使细胞膜流动性恶化，其通透性发生变化，影响营养物质摄入及代谢废物排泄，进而妨碍微生物正常生长繁殖。对冻干虾仁来说，降低虾仁中的水分活度能有效地抑制细菌，酵母菌及霉菌等微生物生长。冻干虾仁中的水分活度被限制在一个较低的水平后，微生物很难获得充足的水分以维持生命活动，生长繁殖速度明显变慢，继而使虾仁保质期延长。另外低水分活度环境对微生物毒素也有抑制作用，进一步提高了冻干虾仁食用安全性。所以在冻干虾仁生产及贮藏过程中对水分活度进行准确控制是确保其微生物安全性及延长保质期的重要技术手段。

(二 )水分活度对虾仁质构、风味等品质的影响质构方面，水分活度对虾仁硬度、弹性以及复水性均有影响。

水分活度过高，虾仁水分含量很少，蛋白质等大分子物质间相互作用加强，促使虾仁质地硬化、弹性降低，且复水时难以恢复其原有的鲜嫩口感；此时，虾仁易从外界吸水，吸湿软化，甚至导致霉烂，极大地影响了食用品质。水分活度在 0.20 ～ 0.40 能够较好地保持虾仁的多孔结构，使其在复水后具有良好的弹性和咀嚼性。

风味方面，水分活度影响虾仁挥发性风味物质的保留与释放。水分活度过高会加快脂质氧化、加速美拉德反应和其他化学反应，使虾仁风味不佳；水分活度过低，则风味物质和物料成分结合紧密，不易蒸发，导致风味变浅。

在色泽方面，水分活度也发挥着关键的作用。水分活度过高虾仁因微生物繁殖和酶促褐变，色泽变暗发黄；水分活度过低虾仁易发生氧化褐变，失去原有鲜亮色泽，合适的水分活度能维持虾仁天然色泽，提升其商品价值与消费者接受度。

五、真空冷冻干燥虾仁与调节水分活度的方法

(一 )优化真空冷冻干燥工艺第一，控制预冻温度与时间。

预冻温度及时间作为虾仁真空冷冻干燥工艺的关键参数，直接影响冰晶形态、干燥速率及产品品质。预冻温度过低，虽可形成小而均的冰晶，但会降低干燥速率、破坏虾仁组织、增加能耗及设备运行成本；预冻温度过高，会使冰晶过大，破坏虾仁的细胞结构，延长升华烘干时间，并导致烘干后的虾仁复水性降低、质地变差。因此，需视虾仁特点而定最佳预冻温度，通常以 -40 ～ -30℃为宜。

第二，优化冻干工艺参数。

优化的主要参数有真空度、加热温度和干燥时间。真空度直接影响水分升华速率，过高或过低均会导致干燥效率下降与品质受损，通常维持在 10 ～ 30Pa 较为适宜。加热温度需循序渐进，过高易引发虾仁表面结壳、营养流失，过低则延长干燥周期，宜控制在 30 ～ 45℃。干燥时间需结合虾仁大小、厚度精准把控，彻底脱水的同时需避免过度干燥。

( 二 )调整水分活度综合控制策略

水分活度直接影响虾仁的营养成分、色泽、风味及质构方面的性状。在营养方面，水分活度过高会加快蛋白质降解、脂肪酸氧化及维生素流失，使虾仁营养价值下降；水分活度过低，虽然会抑制化学反应速率，但也会使蛋白质变性、质地硬化，从而影响食用品质。

为了精准调控冻干虾仁的水分活度，需综合考虑工艺优化，包装选择和贮藏管理，建立多维度控制体系。工艺环节上，可以采取阶段式干燥策略，在预冻阶段要严格控制降温速率，以避免冰晶过度增长对细胞结构造成损伤；升华干燥阶段通过对真空度和加热温度的动态调节实现虾仁内水分的均匀运移，避免了因局部水分残留而造成的水分活度不均匀。在解析干燥的过程中，需增加保温时长，确保水分被完全去除，从而减少产品水分活度的初始值。

包装材料及包装方式显著影响冻干虾仁的水分活度，不同包装材料的透湿性及阻隔性有很大差别，这直接影响虾仁贮藏期间水分变化情况。常见的包装材料包括塑料薄膜（如聚乙烯、聚丙烯）、铝箔复合材料、玻璃和金属容器等。塑料薄膜具有重量轻、造价低等优点，但其透湿性大，不利于长期保存；铝箔复合材料阻隔性能好，能有效阻止水分、氧气及光的入侵，是冻干虾仁经常使用的包装材料；玻璃与金属容器的阻隔性能虽然优异，但是造价昂贵，不便运输携带。包装环节可以综合考虑材料特性和成本效益而采取复合包装方案。比如内层选择阻隔性强的铝箔膜以隔离水汽和氧气，外层则配以印刷塑料膜以增强商品的展示性；或者向包装中加入干燥剂和脱氧剂以进一步减少包装中湿度环境的变化。此外，真空包装或者充氮包装可减少氧气和水蒸气的接触，同时延缓水分活度上升速度。

贮藏环境中温度和湿度控制对保持水分活度平稳至关重要。建议将冻干虾仁储存在 15 ～ 20° C 的温度范围内，并确保相对湿度不超过 40%，防止因温度和湿度的不稳定而导致的水分流失。定期对产品的水分活度值进行监控并建立动态预警机制，水分活度趋近临界值后及时调整贮藏条件或者启动优先出库程序，以保证冻干虾仁保质期内质量处于最优状态。

六、结论

文章对真空冷冻干燥虾仁水分活度影响因素及与产品品质和保质期之间关系进行系统分析，并对预冻温度、冻干参数和包装形式等参数进行界定，揭示真空度及其他因子对水分活度变化的影响机理，揭示水分活度对虾仁微生物的生长、质构及风味变化产生影响的内在规律，为精准调控真空冷冻干燥虾仁制作工艺水分活度提供科学依据。

转载自：

作者：肖　春，陈东杰，章　军

《食经》 2025年第8期