水分含量和水分活度并不一样。水分含量指的是成分、混合物和产品中水的数量。通常用百分含量来表示。水分活度aw，也被认为是平衡相对湿度（ERH），是对药物制剂形态中自由水的测量。它定义为相同温度下样品的水蒸汽压（p）和纯水蒸汽压（p0）的比值。见下面的详细解释。
什么是水分活度？
不要混淆水分活度和水分含量。水分活度（aw）定义为相同温度下样品的水蒸汽压（p）和纯水蒸汽压（p0）的比值。水分活度范围为0（干燥）到1.0 aw（纯水）。
水分活度是产品中渗透作用、基质效应和毛细作用综合控制水分活动的结果。这些性质的结合相比于纯水降低了产品中水的能量，从而导致样品上方蒸汽压的减少。水分活度是测量水的结合程度，以及需要多少工作把水从系统（或者）中移开的程度。因为产品中这些渗透作用、基质效应以及毛细作用的不一样，水分活度描述了系统中水的能量状态。下面的公式描述了水分含量和水分活度的差别。
aw=P/P0
美国药典（USP）概述章节<1112>，“非无菌药水分活度的测量应用”，提供了一个测量水分活度的方法，这个方法可以比微生物限度测试提供一个更快的以及更准确的窗口来描述微生物的影响、保存以及货架期。水分活度同时也和产品的化学和物理稳定性有直接的关系。通过对水分活度的测试，不但可以提供减少微生物限度测试的工具和依据，同时也可以帮助规划出自然自我防护系统。
USP<1112>ZAI 2006年8月1日的USP 29第二版补充目录中正式发布。USP<1112>中描述的水分活度测试可以用于：
1. 优化产品的配方以提高防腐系统的抗微生物效果
2. 怀疑产品配方的化学水解中可以减少活性药物成分（APIs）的降解
3. 减少配方（特别是液体、软膏、乳液、乳霜等）中微生物污染的疑虑
4. 提供减少微生物限度测试频率的依据，以及筛查产品放行的目标微生物和USP<61>稳定性测试。“非无菌产品的微生物学检查：微生物技术检查法”和“非无菌产品的微生物学检查：指定微生物检查”。
制药企业宁愿对产品的过度防护和倾向于过度测试，而不考虑微生物污染的风险。然而，测量水分活度可以比单纯的测试要强，可以提供科学的判断依据来排除常规微生物限度测试。水分活度测量是一个强大的工具能够应用于产品开发阶段来评价材料在工艺过程中和成品来支持微生物生长的能力。这个工具有可能用于影响产品和过程开发中的决策来减少微生物污染风险以及建立合适的微生物测试方案。结合USP<1112>和对产品、制造过程、清洁验证、管理规范以及病人人群的了解，允许我们决定是否测试特定微生物存在的必要性。
水分活度如何影响微生物活度
产品中水的数量与微生物的安全性和稳定性没有直接关系。对于非专业人员一个有用的概念是认为产品中的水可以分为三种普通的形态：“自由水”、“可利用的水”以及“结合水”。“自由水”具有和纯水一样的能量和属性。“可利用的水”有更少的结合，但是它的能量比纯水少，并且有不同的性质。“结合水”能量，因为水被氢键或者离子键等物理结合在基质中。
事实上，水分子可以在这三种不同的形态中平稳的移动，所以不可能对任何一种形态的水进行定量描述。相反地，水分活度描述了系统中水的能量状态的连续统一性，而不是静态的“结合度”。也就是说，不要认为“结合水”是完全不可离子化运动的。这个概念更准确的理解是对水汽的活动部分的反映。用其他的描述就是，我们可以看到这部分水在正常的环境下可以在产品和周围环境体系中进行交换，这个和把水从产品取出需要做功有关。水的能量的减少（更低水分活度）导致能够影响微生物生长、化学反应和物理稳定性的水更少。
许多制药企业已经把药品的水分活度作为常规控制，但是并没有意识到其意义。他们通过干燥、添加保湿剂、利用天然以及化学保护剂和用水分阻隔包装等方法。不幸的是，许多这些企业试图通过利用价格昂贵的、耗时的微生物测试或者通过测量水分含量来对微生物安全进行定性。其实他们可以通过水分活度测量来反映微生物安全。例如：一个药品可能在水分含量15%时微生物生长是安全的，但是在另外一个药品水分含量为8%，微生物却可能存在风险。这样，不同配方之间，安全的产品水分含量并不固定，但是水分活度的限值对所有产品都是一样的。
这是因为微生物需要产品中“可利用的水”来繁殖。这样，水分活度，而不是水分含量，是一个更好的相对于“结合水”的“自由水”的测量，这些水是微生物细胞生长、新陈代谢活动和渗透调节所需要的。通过降低水分活度（aw），微生物在生长迟滞期的时间更长，生长更加缓慢，稳定期更短，以及更低可能产生毒素。事实上，低于一个微生物特定的水分活度aw，微生物的生长并不会发生。然而，随着aw的降低，微生物的耐热性变得更强。
例如，细菌的低水分活度，包括致病菌是0.90 aw（特例是金黄色酿脓葡萄球菌，在有氧条件下，在0.86 aw还可以生长）。对于酵母菌来说，实际的限值是0.80 aw， 而霉菌可以在0.70 aw生长。特定的耐高压霉菌和嗜干霉菌在0.70 aw以下生长。对于所有微生物来说，的水分活度生长限值是0.60 aw。表1列出了USP <62>和USP<1111>中提到的微生物生长的水分活度水平，“非无菌药品的微生物属性”
许多非无菌药品的微生物污染倾向性较小，因此水分活度的测试是一个增值的测试。例如，如果产品中所有的原材料的水分活度都较低以及低的微生物水平，而且生产和包装并不会增加微生物，这样微生物的限度测试就没有必要。这样微生物测试延缓产品放行就没有必要，只是增加了存货的费用。通过对产品配方、制造过程以及微生物测试记录的关注就可以得出微生物限度测试是否存在必要。
更加重要的一点是，如果水分活度低于0.60 aw，液体胶囊、粉体胶囊、压缩片剂、直肠栓剂、外用膏药、吸入气雾剂以及润唇膏有可能不需要进行常规的微生物测试，否则将通过水分活度的测试和在生产开发过程中微生物的测试记录来判断。另一方面，水分活度高度0.85 aw的高风险产品，比如鼻喷雾剂、滴眼剂、糖浆、口服液以及一些局部的乳膏和乳液，应该在产品放行前进行常规的微生物限度测试。
产品配方水分活度的重要性
可以开发低水分活度的产品配方，这样对于微生物污染的顾虑就少很多，以及可以优化保存体系。水分活度和其他栅栏因子（温度、酸度、氧化还原、以及防腐剂）结合可以建立一套保存的的影响因素，这些微生物无法克服的问题。在一些情况中，低水分活度提供了无需添加抗微生物防腐剂的一种防腐机制。在缺少抗微生物防腐剂的情况下，水分活度决定了药品抵抗微生物生长的能力。水分活度决定了特定微生物能够利用水分来生长的特定限度。重要的是，微生物不能变成对低水分活度的耐受，这不是抗微生物防腐剂和抗生素的事。
既然水分活度是描述系统中水的能量状态，这个是水分活度和物理稳定性以及药品的货架期的紧密关系。组分之间或者组分和环境湿度之间水分活度的差异是水分迁移的驱动力。对于水分从一个特定组分是吸湿还是解吸是防止降解的基本。例如，如果相同数量的物质A（水分含量2%）和物质B（水分含量10%）混合在一起，是否发生水分的交换？我们可以知道的是混合后终的水分含量是6%，水分交换的程度依赖于两个物质的水分活度。如果两个物质的水分活度相同，就不会发生水分的交换。这个基本知识对于配方的兼容性研究是至关重要的，这也涉及到易于化学水解降解的药物有效成分水分敏感性。吸湿赋型剂，如淀粉或者纤维素已经成功的用于水分敏感的活性成分的配方中，因为这些材料的水分活度基本相同。
然而，要注意的是，如果水分活度不一样，即使水分含量相同的两个成分在混合时有可能不兼容。在这种情况下，如果对这两种成分进行混合，水分会在这两个成分之间进行调整，直到得到平衡水分活度。因此，在明胶胶囊的配方研究中，无论是固体还是液体，都需要有和胶囊匹配水分活度的材料来填充。如果明胶的水分活度比填充物要高，水会进入到填充物，从到增加化学降解的塑料或者导致胶囊收缩或者压碎后泄漏。相反的，如果胶囊填充物的水分活度比胶囊要高，水分会迁移到胶囊中，会导致胶囊膨胀或者变粘。这是一个在配方研究设计、生产条件和所需包装材料研究中非常明显的案例，所有这些的影响都不是水分含量。