近年来，通过计算水蒸气吸附过程中的热力学性质来评估和预测食品贮藏稳定性及货架期受到了国内外大量学者的广泛重视。然而对于方便米粉及其他米制品的研究却鲜见报道。因此获得方便米粉吸附等温线的最佳拟合方程并明确其热力学性质对方便米粉的加工生产及贮藏具有一定的意义。来自南昌大学食品科学与技术国家重点实验室的万婕、夏雪、周国辉、刘成梅*等人测定方便米粉在15、25 ℃和35 ℃下水分吸附等温线，分析吸附等温线的类型及吸附性质；通过线性回归方法，采用7种常见的数学模型对其进行拟合，获方便米粉的最优吸附模型；通过Clausius-Clapeyron方程及焓熵补偿理论，分析计算方便米粉吸附过程中的净等量吸附热和微分吸附熵、等温速率及吉布斯自由能，明确方便米粉在吸附水分过程中的热力学性质；以期为方便米粉的干燥和贮藏条件的选择提供理论支持。
1. 方便米粉在不同温度下的吸附等温线
同一温度下米粉的平衡水分含量随着aw的升高而增加，在低aw区间上升幅度不大，在高aw区间上升幅度明显增大。这是由于在物质颗粒的微孔上聚集的水层越来越厚，凝结水会在空隙间形成球面，导致水层在颗粒空隙上所受到的压力随着外界附加压力的增加而减小，从而使得在高aw时，平衡水分含量有一个快速的上升。在同一水分活度下，随着温度的上升，平衡水分含量出现下降现象。
2. 方便米粉吸附等温线的模型拟合
在3种不同的温度下，Peleg模型对米粉吸附等温线的拟合效果最好，GAB模型次之，接下来依次为Oswin、Smith、Henderson和Mod-BET模型。此外，由于GAB模型能够拟合获得米粉的单分子层水分含量，且其残差分布为随机分布。综合考虑，后面实验和计算选用模型为GAB模型。
根据aw与物料水分含量的关系，水分吸附等温线通常可分为3 个区。其中I区（aw＜0.20）是低湿度区，水分子与食品组分中的亲水基团牢固结合。在这个区间内，水分子是非冻结水，不产生增塑效应，微生物不能利用，因此干燥食品是比较稳定的。II区对应的aw在0.20～0.85之间，此时为多分子层结合水（半结合水）。水将起到膨润和部分溶解的作用，会加速化学反应的速度。aw＞0.85时对应的是III区，此时的水分子为最易流动的自由水，有利于化学反应的进行和微生物的生长。利用获得的GAB模型，可以计算出特定温度下方便米粉的水分吸附等温线I、II、III区所对应的临界水分含量，从而为方便米粉的贮藏提供指导。如25 ℃时，I区和II区的分界aw＝0.20，对应的方便米粉平衡水分含量为9.08%；II区和III区的分界aw＝0.85，对应的平衡水分含量为25.16%。
Mod-BET和GAB模型都能拟合得到X0。从2 个模型的拟合结果得出，随着温度的升高，X0下降，这是由于物质的比表面积随着温度上升而降低，使得物质表面上活跃的吸附位点减少，从而导致了这一现象。
3. 方便米粉水分吸附模型的验证结果
所有数据点基本分布在1∶1线附近，说明预测值与实测值具有较好的重合性，拟合效果良好。因此所得GAB模型能用于方便米粉的平衡水分含量计算，对产品的干燥、包装和贮藏条件具有一定的指导作用。
4. 方便米粉的净等量吸附热和微分吸附熵
qst随着平衡水分含量的增加而显着减少，在平衡水分含量高于0.138后，其qst趋于稳定。这是由于在低水分含量时，物质表面与水存在强烈的相互作用力，水分子被物质表面上吸附位点束缚形成单分子层。随着平衡水分含量的增加，米粉表面上能够束缚水分子的吸附能变小，相互作用力减弱，从而导致了米粉的qst显着下降。随着平衡水分含量的升高，物料表面的吸附位点会显着减少，物质颗粒难以对水分子产生强有力的束缚力，导致ΔS显着降低。
5. 方便米粉的吉布斯自由能和焓熵补偿理论
两者存在较好的线性关系（R2＞0.99），表明米粉的水分吸附过程中存在着焓熵补偿效应。根据两者的线性关系可以计算得到等温速率（Tβ）和吉布斯自由能（ΔGβ）分别为354.4 K和－1.397 kJ/mol。
结 论
方便米粉的水分吸附特性属于II型等温线，Peleg和GAB模型都适合描述方便米粉的水分吸附特性。用GAB模型拟合得到的单分子层水分含量X0在15、25 ℃和35 ℃下分别为9.23%、8.34%和7.65%（干基）。在水分吸附过程中，方便米粉的净等量吸附热和微分吸附熵都会随着平衡水分含量的升高而明显下降；同时，存在焓熵补偿现象；根据实验结果绘制净等量吸附热与微分吸附熵的关系图，计算获得方便米粉的吸附过程属于焓驱动和自发过程。本研究对方便米粉贮藏条件选择和进一步评估不同贮藏条件下方便米粉的贮藏期具有指导作用。
