印度家禽趋势详解 || 水分活度作为饲料质量控制手段之一（上）

水分活度不仅是控制饲料质量的关键参数，也是各种饲料成分保存和处理的关键参数。

食品**是当前的热点话题之一。在此之前，食品**问题更多关注点在于人和宠物食品，与动物饲料关系关注较少。但随着时间的推移，消费者不仅慢慢意识到牲畜饲养的质量方面，而且也越来越意识到用于饲养家禽和牛的摄入食物的质量。预制饲料质量的稳定性是我们*终食用食品的质量稳定性的一个重要因素。

       饲料的物理、化学或微生物特性的变化可以被认为是失去了稳定性。水分活度(Aw)是影响家畜饲料稳定性的几个重要参数之一。水分活度是衡量食品中自由水分的一个重要指标。被定义为物质的水蒸气压除以同一温度下纯水的蒸气压的熵。

水分活度等级从0(极干)到1.0(纯净水) ，但大多数食物的水分活度等级从0.2(极干)到0.99(新鲜食物)不等。

      水分活度不应与水分含量混淆。水分含量是自由水和结合水的总量。自由水是指可以参与物理，化学和生物反应的水。

水分活性对饲料原料和*终牲畜饲料的微生物稳定性起着至关重要的作用。**、霉菌和酵母菌的生长需要水，而且每一种微生物在水下都有它们不会生长的*低限度的水活度。

霉菌可以在水分活度低至0.61的水平下生长。霉菌的类型、温度和水分活度在决定生长特性方面起着重要作用，例如罗克福尔青霉菌在25 ℃ 的0.82 Aw、30 ℃ 的0.86 Aw 条件下可以生长，而在37 ℃条件下则无法生长。

霉菌**的形成还取决于霉菌的类型、基质和贮存条件，包括 pH 值、温度和水活度。玉米、小麦等谷物上容易滋生****，高温可以杀死霉菌，但不能去除已经形成的**。

在原材料的储存和运输过程中，霉菌污染也会发生。通过将*终水活度保持在**水平之下，可以避免在碾磨、贮存或运输原料、*终产品过程中霉菌污染。

多年来，水分含量一直被用作控制粮食、饲料和饲料稳定性变质的计量标准。水分含量，简单地说，是一种物质或材料中存在的水的数量。它影响产品的物理性能，例如密度、重量、导电性、粘度等 (Jung, Lee and Yoon, 2018)。测量水含量的方法包括化学法(Karl Fischer 滴定法)、光谱法、电导率和热重分析(Zambrana et al., 2019)。在这个行业中，热重分析通常用于测量水分含量，而水分含量通常是由干燥时的失重量决定的。然而，在饲料行业，检测水分含量一般会设置更高的温度(120℃-130℃)，这种操作会使得到的结果的准确性降低1-2%(Ahn at al., 2014) 。在此不做讨论。

人们之所以需要引入水分活度作为衡量标准，是因为系统中的水分含量不是饲料颗粒中化学反应和微生物反应的可靠指标，它只是一种确定饲料中水分总量的定量分析。例如，一种产品可能含有12% 的水分但不变质，而另一种只含有10.5% 的水分的产品可能更容易变质。

水分活度是饲料质量控制的可靠指标。水活度曾经被定义为产品中“自由”或“可用”水的量，而不是“结合”水。这个定义比较容易，但未能界定水活度的概念。问题不在于水是“结合”还是“自由”，而在于它在系统内的“结合”程度。正确的定义应该是能量状态或样品中水的逸出倾向的度量。它表明了水在化学或结构上的结合程度。产品中总水含量的一部分强烈地结合在特定的位置，如多糖的羟基或蛋白质的羧基和氨基。水分活度表示为:

     它是在完全未受干扰的平衡状态下，物质中水的蒸汽压与相同条件下纯水的蒸汽压之比。平衡相对湿度(% ERH)是指物质在特定温度下既不失去也不获得水分的周围相对湿度。例如，我们假设颗粒与周围空气达到平衡，那么可以说颗粒的运动轨迹将大于或等于吸入冷却器的空气的 ERH (%)/100。范围从0(优良干燥)到1.0(纯净水)。

实验室常用的水活度仪有台式水活度仪，饲料厂也常用的便携式水活度仪。在颗粒饲料生产中，可采集混合机、冷却机和*终包装的饲料样品，并测定水分活度，以确定饲料的**性和质量。

影响水分活度的因素有很多，比如温度、溶质的存在或两者的结合。水的活性与温度有关。随着温度的降低，大多数产品的耗氧量都会降低。因此，在温度波动不大区域测量颗粒的水分活度是至关重要的。系统中存在的糖或盐等溶质也会影响 aw，因为它们与水紧密结合，降低能量状态或样品中水的逸出趋势。

水分活度是决定饲料质量和**性的重要参数之一。这是因为水溶解了反应物，增加了反应物在系统中的流动性，这两者都会导致饲料**性、货架期、风味、质地和气味更快地恶化。了解饲料的抗腐蚀性对预测微生物生长、化学和生化反应速率、物理特性等方面的稳定性和**性非常有益。通过控制水分活度，预测潜在的腐败和感染来源，保持化学稳定性，控制非酶和酶反应速率，优化物理特性，如水分迁移，质地等。

降解反应速率方面的稳定性和作为水活度函数的微生物生长极限

水分活度和微生物生长极限的稳定性平衡关系

      虽然 pH 值、温度和其他因素可以影响生物体在产品中的生长速度，但水分活度可能是控制腐败的*重要因素。微生物有一个限制性的水分活度，低于这个水分活度微生物就不能生长，而水分活度是决定微生物生长所需的可用水的下限的水平。即使在高水分含量，如果水分活度足够低，微生物就不能利用水来支持自己的生长。

不同微生物生长的水分活度限值

不控制水分活度带来的损失

系统中水的“可用性”影响生化反应的速度，如非酶褐变、酶反应、脂质氧化、营养物质降解、蛋白质变性、预煳化淀粉、淀粉回生和支持微生物生长。一般来说，当水分活度降低时，生化反应的速率就会降低。因此，从粮食储备、饲料生产到畜牧业生产的各个阶段，控制水分活动都是至关重要的。

饲料在高温贮存湿度条件

在高温高湿的环境中，游离的水分子在饲料袋中，水分活度增加到0.7aw，饲料表面的自由水分子凝结，饲料发霉，整袋饲料严重质量问题。

在高温低湿的环境中，水分子会从饲料中蒸发出来。饲料中水分的损失会导致饲料的收缩，尽管 aw 不会增加到足以使微生物生长的0.70。在这个过程中，自由水分子也会作为一种溶剂降解必需的微量营养素和脂质，损害其化学稳定性。

左图为 50kg 袋饲料在高温高湿环境下储存，右图为 50kg 饲料在高温低湿环境下储存。

膨化鱼饲料在潮湿、通风条件差的存放

   双层垫袋不一定能提供更好的饲料质量和延长保质期。热量蒸发了挤压饲料中的水分子，双层袋自由水分被困在袋子里。这些移动的自由水分子作为一种溶剂，降解微量营养素和脂质，损害饲料的营养和价值。饲料中水分的持续释放，使饲料中水分活度增加到0.70以上，有利于微生物的生长，导致饲料发霉。

左图为湿热贮藏饲料袋通风。右图储存在双层内衬袋中的膨化鱼饲料