在測(cè)量某一產(chǎn)品的水分活度（亦記作aw，也可稱為相對(duì)濕度RH、平衡相對(duì)濕度ERH或蒸氣壓）時(shí)，其中特定的成分 ——揮發(fā)性化合物—— 可能會(huì)對(duì)測(cè)量造成干擾。不同水分活度傳感器抵御揮發(fā)性化合物干擾的能力存在差異。那么，究竟需要多強(qiáng)的抗干擾能力呢？

揮發(fā)性化合物目前尚無嚴(yán)格的科學(xué)定義，但一般來說，它指的是在室溫或更低溫度下易揮發(fā)并轉(zhuǎn)化為氣體的任意物質(zhì)。揮發(fā)性物質(zhì)天然存在于香料和食品中，同時(shí)也存在于食品與制藥加工所使用的多種原料里。

目前商品化的水分活度傳感器共有四類。每一類傳感器都有其獨(dú)特的水分活度測(cè)量原理，且在存在干擾性揮發(fā)性化合物（VOCs）的環(huán)境下，各類傳感器的精準(zhǔn)測(cè)量能力也有所不同。

露點(diǎn)傳感器通常是響應(yīng)速度快最、測(cè)量準(zhǔn)確性高最的一類，但在揮發(fā)性化合物存在的環(huán)境中，這類傳感器的性能會(huì)受影響，原因是揮發(fā)性化合物會(huì)在冷鏡表面發(fā)生共冷凝現(xiàn)象。電容傳感器能夠解決冷凝問題，但它采集數(shù)據(jù)的耗時(shí)更長，測(cè)量數(shù)據(jù)的精度通常較低，并且還可能受到某些化合物的 “毒害"（有研究表明部分醇類物質(zhì)會(huì)對(duì)其產(chǎn)生干擾）。電阻電解傳感器需要借助過濾器來隔絕揮發(fā)性化合物，從而提升讀數(shù)準(zhǔn)確性。針對(duì)不同的揮發(fā)性化合物，需要配備不同的過濾器，且這類過濾器往往會(huì)大幅延長檢測(cè)耗時(shí)。無論是電容傳感器還是電阻電解質(zhì)傳感器，揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)入到電容或電阻電解質(zhì)傳感器內(nèi)部會(huì)損壞傳感器，縮短傳感器壽命。可調(diào)諧二極管激光（TDL）傳感器是專為在揮發(fā)性化合物存在的環(huán)境下測(cè)量水分活度而設(shè)計(jì)的，它是該應(yīng)用場(chǎng)景下可最靠、精準(zhǔn)最的儀器。

為了幫助你根據(jù)實(shí)際需求選擇最合適的儀器，AQUALAB食品研發(fā)實(shí)驗(yàn)室選取了 20 余種常用原料開展測(cè)試，這些原料均含有不同濃度的揮發(fā)性化合物，且全部采用上述各類傳感器完成檢測(cè)。

本研究在測(cè)試中盡可能選用了標(biāo)準(zhǔn)化、應(yīng)用廣泛的原料，但需要說明的是，原料的生產(chǎn)加工工藝不同，傳感器的實(shí)際性能表現(xiàn)也可能存在差異。本報(bào)告將在適用情況下，分別列出傳感器性能表現(xiàn)的佳最與最差場(chǎng)景。儀器選型建議均基于典型應(yīng)用場(chǎng)景給出。

測(cè)試方法說明

在開展所有樣品檢測(cè)前，所有儀器均完成校準(zhǔn)，并通過一組已知水分活度標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行驗(yàn)證。針對(duì)每種原料，選取具有代表性的樣品，且為保證數(shù)據(jù)可靠性，每類傳感器至少使用三臺(tái)儀器分別進(jìn)行分析。每份樣品均連續(xù)檢測(cè)，直至儀器得出三組符合傳感器性能指標(biāo)的讀數(shù)（水分活絕度對(duì)誤差：露點(diǎn)傳感器 ±0.003、電容傳感器 ±0.015、可調(diào)諧二極管激光傳感器 ±0.005）。

本研究使用的香料均購自某雜貨店的散裝食品快速周轉(zhuǎn)貨架，香精油購自美國農(nóng)部業(yè)認(rèn)證的有機(jī)供應(yīng)商，且標(biāo)注為內(nèi)部專用。其余食品添加劑均為美國化學(xué)會(huì)（ACS）試劑級(jí)純度。

所有香料與香精油均直接從原包裝取樣，未經(jīng)稀釋直接檢測(cè)。其余食品添加劑則用水稀釋，以測(cè)試不同質(zhì)量濃度下傳感器的性能。本次測(cè)試未使用任何基質(zhì) —— 通常來說，額外添加基質(zhì)可能會(huì)降低樣品的揮發(fā)性。

研究人員對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷揮發(fā)性化合物是否對(duì)水分活度測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生干擾。

基于可調(diào)諧二極管激光（TDL）傳感器在揮發(fā)性化合物存在環(huán)境下的優(yōu)異性能，本研究將其視為測(cè)量精度最的高儀器，并以此作為基準(zhǔn)，對(duì)比其他類型傳感器的性能。依據(jù)各類傳感器的性能指標(biāo)，本研究將水分活度絕誤對(duì)差作為可接受誤差范圍。可調(diào)諧二極管激光傳感器標(biāo)注的水分活度絕誤對(duì)差為 ±0.005，因此兩臺(tái)該類型傳感器之間的最可大接受誤差為兩個(gè)誤差值之和，即 ±0.01。

一般而言，水分活度絕誤對(duì)差＜0.01 時(shí)，儀器間測(cè)量結(jié)果的差異率為 1%–2%，該誤差處于儀器的正常誤差范圍之內(nèi)；當(dāng)水分活度絕誤對(duì)差介于 ±0.01 至 ±0.02 之間時(shí)（對(duì)應(yīng)差異率 3%–5%），則表明測(cè)量過程中可能存在干擾；當(dāng)誤差超過 ±0.02 時(shí)（對(duì)應(yīng)差異率＞5%），儀器讀數(shù)存在顯著偏差，且誤差超過可接受范圍的兩倍，這種情況很可能是由揮發(fā)性化合物的干擾所致。

研究結(jié)果及解讀

本研究的所有數(shù)據(jù)均基于普通消費(fèi)者易接觸到的樣品采集。需要注意的是，若使用新鮮香料和香草（例如直接從生產(chǎn)商處采購的原料），其所含干擾性揮發(fā)性化合物的濃度可能更高，檢測(cè)結(jié)果或與本研究存在差異。此外，香草和香料中揮發(fā)性化合物的含量受品種、處理加工方式、儲(chǔ)存條件及存放時(shí)間等因素影響，波動(dòng)范圍可能較大。

傳感器選型建議分為三類：

露點(diǎn)傳感器 —— 若某種原料在任意濃度下均可通過該傳感器實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)檢測(cè)，則露點(diǎn)傳感器最為佳選擇。

電容傳感器或電阻電解質(zhì)傳感器 —— 若某種原料揮發(fā)性較強(qiáng)，在高濃度下會(huì)對(duì)露點(diǎn)傳感器造成干擾，但在低濃度下檢測(cè)效果良好，則建議選用雙傳感器儀器或電容傳感器。

可調(diào)諧二極管激光（TDL）傳感器 —— 若某種原料即使在低濃度下，仍會(huì)導(dǎo)致其他傳感器檢測(cè)結(jié)果失準(zhǔn)則建議選用可調(diào)諧二極管激光傳感器。

目前，美國藥典、中國藥典和AOAC均已收錄這幾種水分活度測(cè)試方法，其中，對(duì)于高含量的揮發(fā)性物質(zhì)樣品，特別是化妝品樣品，建議用激光傳感器測(cè)量其水分活度。