水分活度写作小写 a 加下标小写 w，取自英文 water： a_w。它是 0 到 1 之间的无量纲数，常以百分数表示，称为平衡相对湿度 ERH： a_w = 0.7 对应 70 %。
水分活度和产品的含水量是两个不同的数。含水量说明产品里按质量计有多少水，水分活度说明这些水有多自由。蜂蜜含水约 17 %，谷物约 14 %，但 a_w 几乎相同：糖抓住水，和淀粉一样牢。
玻璃罐里放着一片面包，罐底有水。蓝色水滴从水面升向面包心。透过字母 a_w 可见面包上长出三个霉菌菌落，孢子从菌落中升起。罐盖下的雾时有时无。右边湿度计的指针沿刻度走到红色标记 0.70，从这里起是绿色的霉菌区。
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真菌学 修订 2026-10水分活度 a_w
无量纲量 · 样品上方蒸气压与纯水蒸气压之比
为什么干面包片能放好几年，而面包一周就发霉
把一片新鲜面包放进密闭的罐子。过五到七天，上面会出现绿斑。用同一块面包做的干面包片放在同样的罐子里，放一年也不会变。两者身上都有霉菌孢子，区别只在于它们能拿到多少水。
水能否被利用，用水分活度来衡量 a_w。它是产品上方的水蒸气压除以同温度下纯水上方的蒸气压。纯水的 a_w = 1。新鲜面包约为 0.96，干面包片约为 0.3。
大多数霉菌需要 a_w 不低于 0.8。最耐旱的约在 0.7 开始生长。低于 0.6，几乎什么都不能生长。所以粮食要存放得干燥，档案要保持在空气湿度约 50 %，果酱要放很多糖来熬。
01 · 定义
蒸气压 · 等温线 · 生长阈值产品中的水分分为自由水和结合水。结合水被淀粉、蛋白质、糖和盐抓住。抓得越牢，逃到产品上方空气中的水分子就越少，所以产品上方的蒸气压比纯水上方的低。两者之比就是水分活度。
如果产品在密闭空间里放一段时间，上方的空气会与它达到平衡。这时空气的相对湿度就等于 a_w乘以 100。人们正是利用这一点： a_w 用湿度计在样品上方的小腔室里测量。
产品含水量与它的 a_w 之间的关系称为吸附等温线，每种材料各不相同。含水量 14 % 的谷物和含水量 8 % 的纸可以有相同的 a_w。而对霉菌来说，重要的恰恰是 a_w：它决定真菌能不能吸到水。
第一批霉斑何时出现
上方是装着样品的玻璃罐：面包、谷物、书或果酱。用滑块设定罐内的空气湿度，果酱则设定糖的含量。样品逐渐与空气达到平衡，它的 a_w 由湿度计显示。时间按天流逝。三种霉菌各等着自己的阈值：嗜干曲霉从 0.70 起生长，青霉从 0.80 起，毛霉从 0.90 起。当 a_w 高于阈值时，孢子萌发，菌落扩大。蓝色表示水，绿色表示霉菌，红色表示阈值。下方有三种视图。“a_w 按天变化”——样品的活度如何变化、菌落何时出现。“等温线”——材料在每个 a_w下含多少水。“长霉时间”——第一个菌落要等多少天，取决于不同的 a_w.
罐子保持着面包自身的湿度
在密闭的罐子里，面包没处可以放水。有一点水进入空气，空气很快变得和面包一样潮湿，约 95 %。此后面包几乎不再变干，霉菌有足够的水。如果打开罐子，或在旁边放硅胶，空气会变干，面包就会放出水分。当它的 a_w 降到 0.7 以下，霉菌就不再生长。干面包片就是这样得来的。
02 · 换算
空气湿度 · 食品 · 微生物阈值从水分活度到材料含水量
输入 a_w、空气相对湿度或蒸气压。第一个标签页显示在这个 a_w 下的蒸气压，面包、谷物和纸的含水量，以及哪些微生物能生长。第二个标签页汇总 a_w 常见食品和物品的值。第三个标签页是微生物生长阈值。
同一样品的 a_w 随温度变化很小。但降温时，冷壁旁的空气可能达到露点。这时罐子的玻璃上或档案馆的墙上会凝出水，那里的 a_w 等于一。所以潮湿的东西不能靠冷墙放。
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04 · 测量仪器
带传感器的腔室 · 冷镜 · 水分仪 · 记录仪水分活度是通过样品上方的空气来测量的
水分活度分析仪
把样品放进塑料杯，推进一个小而封闭的腔室。腔室里的空气在几分钟内与样品达到平衡。电容式传感器测量空气湿度，温度计测量温度。仪器显示 a_w 和测量时的温度。该方法在标准 ISO 18787 中有描述。
冷镜
样品上方有一面小镜子，由珀尔帖元件冷却。一束光从镜面反射到光电探测器。镜面上凝出露水时，反射光变弱，仪器记下此时镜面的温度，即露点。再根据露点和样品温度算出蒸气压和 a_w。这是最准确的方法，精度可达 ±0.003。
谷物水分仪
粮库里测的不是 a_w，而是谷物的含水量。把谷物装进两块极板之间的样品池，仪器测量它的电容：水对电容影响很大。再按等温线把含水量换算成 a_w。对小麦来说，含水量 14 % 相当于 a_w 约 0.7（20 °C 时），所以谷物要烘干到 13—14 %。
档案馆里的记录仪
纸本身只要周围空气干燥就几乎不发霉。档案馆和图书馆会在书架上放小型记录仪，每小时记录一次湿度和温度。如果空气湿度长期保持在 65—70 % 以上，纸会达到同样的 a_w，书脊上就会出现霉斑。库房把湿度保持在约 45—55 %。
05 · 书写规则
小数 · 温度 · 与含水量的区别a_w 写成小数并注明温度
水分活度写成 0 到 1 之间的数，小数点后两三位，不带单位。旁边注明测量时的温度。产品的含水量单独写，用百分数，并注明是湿基还是干基。
水分活度是小数，而 72 % 已经是平衡状态下的空气相对湿度。“0.72 %”把两种写法混在了一起。14 % 是谷物的含水量，不是它的水分活度。阈值 0.70 针对的是 a_w，而不是材料的含水量。仪器不会给出小数点后五位。而且不带温度的空气湿度是不完整的：降温时同样的空气可能凝出露水。
06 · 相邻单位
真菌学 · 压力 · 溶液水分活度是两个蒸气压之比，所以它最近的邻居是帕斯卡。糖和盐通过溶液浓度降低它，而浓度用摩尔每升来测量。水分充足时霉菌长得多快，请看菌丝生长一页。
07 · 历史部分
档案 · 从毛发湿度计到 ISO 18787人们是如何认识到，对微生物重要的不是水，而是水的活度
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a_w 只有在平衡时才有意义
人的头发在空气变潮时变长，变干时缩短。1783 年的索绪尔湿度计就建立在此之上：头发被一根小弹簧拉紧，通过杠杆带动指针转动。它显示的是空气的湿度，而不是产品的湿度。但如果产品长时间放在旁边的密闭空间里，这两个数是一致的。
关键词是“长时间”。刚放进干燥房间的新鲜面包会放出水分，其表面的空气比房间里的更潮湿。在这种交换进行期间，面包皮和面包心中部的 a_w 是不同的。所以标准要求等待平衡，并保持温度恒定。
右图是没有平衡时的情形。传感器指针先跳到房间的湿度，然后才慢慢接近样品的 a_w 。记录的是它最后停下的那个值。
一滴酸改变果汁的颜色，盐给火焰染色，水被轻敲一下就结冰。下面是 Simetrium 的全部页面，按学科和字母顺序排列。
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