水分活度不僅是控制飼料質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)，也是各種飼料成分保存和處理的關(guān)鍵參數(shù)。

食品**是當(dāng)前的熱點(diǎn)話題之一。在此之前，食品**問題更多關(guān)注點(diǎn)在于人和寵物食品，與動(dòng)物飼料關(guān)系關(guān)注較少。但隨著時(shí)間的推移，消費(fèi)者不僅慢慢意識(shí)到牲畜飼養(yǎng)的質(zhì)量方面，而且也越來(lái)越意識(shí)到用于飼養(yǎng)家禽和牛的攝入食物的質(zhì)量。預(yù)制飼料質(zhì)量的穩(wěn)定性是我們*終食用食品的質(zhì)量穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素。

       飼料的物理、化學(xué)或微生物特性的變化可以被認(rèn)為是失去了穩(wěn)定性。水分活度(Aw)是影響家畜飼料穩(wěn)定性的幾個(gè)重要參數(shù)之一。水分活度是衡量食品中自由水分的一個(gè)重要指標(biāo)。被定義為物質(zhì)的水蒸氣壓除以同一溫度下純水的蒸氣壓的熵。

水分活度等級(jí)從0(極干)到1.0(純凈水) ，但大多數(shù)食物的水分活度等級(jí)從0.2(極干)到0.99(新鮮食物)不等。

      水分活度不應(yīng)與水分含量混淆。水分含量是自由水和結(jié)合水的總量。自由水是指可以參與物理，化學(xué)和生物反應(yīng)的水。

水分活性對(duì)飼料原料和*終牲畜飼料的微生物穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用。**、霉菌和酵母菌的生長(zhǎng)需要水，而且每一種微生物在水下都有它們不會(huì)生長(zhǎng)的*低限度的水活度。

霉菌可以在水分活度低至0.61的水平下生長(zhǎng)。霉菌的類型、溫度和水分活度在決定生長(zhǎng)特性方面起著重要作用，例如羅克福爾青霉菌在25 ℃ 的0.82 Aw、30 ℃ 的0.86 Aw 條件下可以生長(zhǎng)，而在37 ℃條件下則無(wú)法生長(zhǎng)。

霉菌**的形成還取決于霉菌的類型、基質(zhì)和貯存條件，包括 pH 值、溫度和水活度。玉米、小麥等谷物上容易滋生****，高溫可以殺死霉菌，但不能去除已經(jīng)形成的**。

在原材料的儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中，霉菌污染也會(huì)發(fā)生。通過將*終水活度保持在**水平之下，可以避免在碾磨、貯存或運(yùn)輸原料、*終產(chǎn)品過程中霉菌污染。

多年來(lái)，水分含量一直被用作控制糧食、飼料和飼料穩(wěn)定性變質(zhì)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。水分含量，簡(jiǎn)單地說，是一種物質(zhì)或材料中存在的水的數(shù)量。它影響產(chǎn)品的物理性能，例如密度、重量、導(dǎo)電性、粘度等 (Jung, Lee and Yoon, 2018)。測(cè)量水含量的方法包括化學(xué)法(Karl Fischer 滴定法)、光譜法、電導(dǎo)率和熱重分析(Zambrana et al., 2019)。在這個(gè)行業(yè)中，熱重分析通常用于測(cè)量水分含量，而水分含量通常是由干燥時(shí)的失重量決定的。然而，在飼料行業(yè)，檢測(cè)水分含量一般會(huì)設(shè)置更高的溫度(120℃-130℃)，這種操作會(huì)使得到的結(jié)果的準(zhǔn)確性降低1-2%(Ahn at al., 2014) 。在此不做討論。

人們之所以需要引入水分活度作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，是因?yàn)橄到y(tǒng)中的水分含量不是飼料顆粒中化學(xué)反應(yīng)和微生物反應(yīng)的可靠指標(biāo)，它只是一種確定飼料中水分總量的定量分析。例如，一種產(chǎn)品可能含有12% 的水分但不變質(zhì)，而另一種只含有10.5% 的水分的產(chǎn)品可能更容易變質(zhì)。

水分活度是飼料質(zhì)量控制的可靠指標(biāo)。水活度曾經(jīng)被定義為產(chǎn)品中“自由”或“可用”水的量，而不是“結(jié)合”水。這個(gè)定義比較容易，但未能界定水活度的概念。問題不在于水是“結(jié)合”還是“自由”，而在于它在系統(tǒng)內(nèi)的“結(jié)合”程度。正確的定義應(yīng)該是能量狀態(tài)或樣品中水的逸出傾向的度量。它表明了水在化學(xué)或結(jié)構(gòu)上的結(jié)合程度。產(chǎn)品中總水含量的一部分強(qiáng)烈地結(jié)合在特定的位置，如多糖的羥基或蛋白質(zhì)的羧基和氨基。水分活度表示為:

     它是在完全未受干擾的平衡狀態(tài)下，物質(zhì)中水的蒸汽壓與相同條件下純水的蒸汽壓之比。平衡相對(duì)濕度(% ERH)是指物質(zhì)在特定溫度下既不失去也不獲得水分的周圍相對(duì)濕度。例如，我們假設(shè)顆粒與周圍空氣達(dá)到平衡，那么可以說顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡將大于或等于吸入冷卻器的空氣的 ERH (%)/100。范圍從0(優(yōu)良干燥)到1.0(純凈水)。

實(shí)驗(yàn)室常用的水活度儀有臺(tái)式水活度儀，飼料廠也常用的便攜式水活度儀。在顆粒飼料生產(chǎn)中，可采集混合機(jī)、冷卻機(jī)和*終包裝的飼料樣品，并測(cè)定水分活度，以確定飼料的**性和質(zhì)量。

影響水分活度的因素有很多，比如溫度、溶質(zhì)的存在或兩者的結(jié)合。水的活性與溫度有關(guān)。隨著溫度的降低，大多數(shù)產(chǎn)品的耗氧量都會(huì)降低。因此，在溫度波動(dòng)不大區(qū)域測(cè)量顆粒的水分活度是至關(guān)重要的。系統(tǒng)中存在的糖或鹽等溶質(zhì)也會(huì)影響 aw，因?yàn)樗鼈兣c水緊密結(jié)合，降低能量狀態(tài)或樣品中水的逸出趨勢(shì)。

水分活度是決定飼料質(zhì)量和**性的重要參數(shù)之一。這是因?yàn)樗芙饬朔磻?yīng)物，增加了反應(yīng)物在系統(tǒng)中的流動(dòng)性，這兩者都會(huì)導(dǎo)致飼料**性、貨架期、風(fēng)味、質(zhì)地和氣味更快地惡化。了解飼料的抗腐蝕性對(duì)預(yù)測(cè)微生物生長(zhǎng)、化學(xué)和生化反應(yīng)速率、物理特性等方面的穩(wěn)定性和**性非常有益。通過控制水分活度，預(yù)測(cè)潛在的腐敗和感染來(lái)源，保持化學(xué)穩(wěn)定性，控制非酶和酶反應(yīng)速率，優(yōu)化物理特性，如水分遷移，質(zhì)地等。

降解反應(yīng)速率方面的穩(wěn)定性和作為水活度函數(shù)的微生物生長(zhǎng)極限

水分活度和微生物生長(zhǎng)極限的穩(wěn)定性平衡關(guān)系

      雖然 pH 值、溫度和其他因素可以影響生物體在產(chǎn)品中的生長(zhǎng)速度，但水分活度可能是控制腐敗的*重要因素。微生物有一個(gè)限制性的水分活度，低于這個(gè)水分活度微生物就不能生長(zhǎng)，而水分活度是決定微生物生長(zhǎng)所需的可用水的下限的水平。即使在高水分含量，如果水分活度足夠低，微生物就不能利用水來(lái)支持自己的生長(zhǎng)。

不同微生物生長(zhǎng)的水分活度限值

不控制水分活度帶來(lái)的損失

系統(tǒng)中水的“可用性”影響生化反應(yīng)的速度，如非酶褐變、酶反應(yīng)、脂質(zhì)氧化、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降解、蛋白質(zhì)變性、預(yù)煳化淀粉、淀粉回生和支持微生物生長(zhǎng)。一般來(lái)說，當(dāng)水分活度降低時(shí)，生化反應(yīng)的速率就會(huì)降低。因此，從糧食儲(chǔ)備、飼料生產(chǎn)到畜牧業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)階段，控制水分活動(dòng)都是至關(guān)重要的。

飼料在高溫貯存濕度條件

在高溫高濕的環(huán)境中，游離的水分子在飼料袋中，水分活度增加到0.7aw，飼料表面的自由水分子凝結(jié)，飼料發(fā)霉，整袋飼料嚴(yán)重質(zhì)量問題。

在高溫低濕的環(huán)境中，水分子會(huì)從飼料中蒸發(fā)出來(lái)。飼料中水分的損失會(huì)導(dǎo)致飼料的收縮，盡管 aw 不會(huì)增加到足以使微生物生長(zhǎng)的0.70。在這個(gè)過程中，自由水分子也會(huì)作為一種溶劑降解必需的微量營(yíng)養(yǎng)素和脂質(zhì)，損害其化學(xué)穩(wěn)定性。

左圖為 50kg 袋飼料在高溫高濕環(huán)境下儲(chǔ)存，右圖為 50kg 飼料在高溫低濕環(huán)境下儲(chǔ)存。

膨化魚飼料在潮濕、通風(fēng)條件差的存放

   雙層墊袋不一定能提供更好的飼料質(zhì)量和延長(zhǎng)保質(zhì)期。熱量蒸發(fā)了擠壓飼料中的水分子，雙層袋自由水分被困在袋子里。這些移動(dòng)的自由水分子作為一種溶劑，降解微量營(yíng)養(yǎng)素和脂質(zhì)，損害飼料的營(yíng)養(yǎng)和價(jià)值。飼料中水分的持續(xù)釋放，使飼料中水分活度增加到0.70以上，有利于微生物的生長(zhǎng)，導(dǎo)致飼料發(fā)霉。

左圖為濕熱貯藏飼料袋通風(fēng)。右圖儲(chǔ)存在雙層內(nèi)襯袋中的膨化魚飼料