水分活度：寵物食品（飼料）質(zhì)量和**的關(guān)鍵指標

日期：2024-09-20 07:27

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摘要：由于*近發(fā)生了幾起引人注目的產(chǎn)品召回事件，寵物食品**成為寵物食品和飼料行業(yè)的一個重要問題。隨著政府新法規(guī)的出臺，以及確保消費者信心的需要，生產(chǎn)商需要新的指導(dǎo)工具來確保產(chǎn)品的**和質(zhì)量。發(fā)生微生物腐敗現(xiàn)象是產(chǎn)品召回*常見的原因之一。在這幾十年以來，水分活度已經(jīng)成為微生物能否在食品中生長的有效指標，這一指標在寵物食品工業(yè)中也得到了有效的應(yīng)用。那么，水分活度是否是制造業(yè)和未來規(guī)章制度的組成部分嗎？

前言

由于*近發(fā)生了幾起引人注目的產(chǎn)品召回事件，寵物食品**成為寵物食品和飼料行業(yè)的一個重要問題。隨著政府新法規(guī)的出臺，以及確保消費者信心的需要，生產(chǎn)商需要新的指導(dǎo)工具來確保產(chǎn)品的**和質(zhì)量。

發(fā)生微生物腐敗現(xiàn)象是產(chǎn)品召回*常見的原因之一。在這幾十年以來，水分活度已經(jīng)成為微生物能否在食品中生長的有效指標，這一指標在寵物食品工業(yè)中也得到了有效的應(yīng)用。那么，水分活度是否是制造業(yè)和未來規(guī)章制度的組成部分嗎？

事實上，自20世紀60年代以來，水分活度一直是寵物食品的一個重要參數(shù)。在Scott證明微生物具有一個不會生長的極限水分活度值后，科學(xué)家們正在尋找其他實際應(yīng)用。利用水分活度技術(shù)開發(fā)的首批產(chǎn)品之一是由General Foods公司生產(chǎn)的“Gaines burgers”狗糧，它是一種中等水分活度的寵物食品，被稱為“沒有罐的罐裝狗糧”。而Quaker Oats公司在1960年代中期同樣推出了一種耐貯存的中等水分活度五花肉寵物食品。水分活度技術(shù)為生產(chǎn)出具有類似肉的柔軟、彈性、五花肉的產(chǎn)品提供了手段。據(jù)報道，這種非常成功的狗糧在每平方英尺展示貨架空間內(nèi)產(chǎn)生的利潤超過其他任何產(chǎn)品。

寵物食品和動物飼料需要在指定的保質(zhì)期內(nèi)保證其營養(yǎng)、**且穩(wěn)定的指標。如同人類食物一樣，寵物食品成分易受到微生物、化學(xué)、物理和昆蟲腐敗的影響。水分活度是開發(fā)和生產(chǎn)營養(yǎng)、**、穩(wěn)定的寵物食品非常實用的工具，因為它對微生物生長、質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味、化學(xué)反應(yīng)（例如褐變或脂質(zhì)氧化）或酶活性等方面起到至關(guān)重要的作用。

水分分析

傳統(tǒng)上，關(guān)于控制寵物食品中的水的討論集中在水分含量或系統(tǒng)中的總水量方面。水分含量雖然提供了不少有關(guān)有價值的產(chǎn)品質(zhì)量信息，但是它只是完整水分分析的一部分。

水分活度同樣是一種很重要的水分測量方式，它定義了產(chǎn)品中水的能量或“可用性”。雖然兩種測量都很重要，但水分活度提供了*有價值的有關(guān)產(chǎn)品**和質(zhì)量的信息。

水分活度代表產(chǎn)品中水的能量狀態(tài)。它基于熱力學(xué)，定義為樣品上方水的蒸汽壓（p）除以相同溫度下純水的蒸汽壓（p₀）。這有助于將水分活度描述為寵物食品中“結(jié)合”或“可用”水的量。它不是由多少水決定的，而是比較寵物食品中水的含量和純水的相似程度。水分活度數(shù)值表示是從0（**干燥）到1.0（純水）的范圍。

微生物生長

幾十年來，水分活度概念一直為微生物學(xué)家和食品技術(shù)人員服務(wù)，是食品**和質(zhì)量*常用的標準。微生物具有水分活度限制，低于該水分活度則不會生長。水分活度決定了微生物生長的“可用”水的下限，而非水分含量。

下表顯示了常見腐敗微生物的生長限值。這些水分活度限值是在理想的微生物生長條件下建立的，如pH和溫度。也就是說，他們代表了在*壞情況下增長限值的真正低水分活度。限制絕大多數(shù)致病菌生長的水分活度為0.90 aw，水分活度為0.70 aw是腐敗霉菌的下限，并且所有微生物的限度為0.60aw。

由于**、霉菌和酵母菌需要一定的“可利用的”水來支持生長，因此將寵物食品干燥至關(guān)鍵水平以下是控制微生物生長的有效手段。即使在比寵物食品中通?？山邮艿母咚趾浚绻渌只疃茸銐虻?，微生物也不能利用水來支持它們的生長。這種“沙漠狀”狀況在微生物和環(huán)境之間產(chǎn)生滲透不平衡，造成微生物休眠或死亡。

下表顯示了不同寵物食品的幾種不同樣品的水分活度和水分含量的數(shù)據(jù)。使用AquaLab鏡面冷凝露點水分活度儀（Decagon Devices）測量這些水分活度。

將所有樣品切成足夠小以適合儀器的樣品杯，并且每個樣品分成兩份測量。這些結(jié)果表明，水分活度/水分含量組合取決于寵物食品的配方。下表和上表中的值的比較結(jié)果表明這些產(chǎn)品的水分活度對寵物食品腐敗的敏感性。比較兩個表格還說明了為什么水分含量不是微生物腐敗敏感性的良好指標。

例如，中等水分活度寵物食品1會生長霉菌，而中等水分寵物食品4則不會，即使它們的水分含量基本相同。中等水分活度寵物食品4具有另外的優(yōu)點是，即不需要額外的防腐劑來防止霉菌腐敗。雖然中等水分寵物食品1和2都會生長霉菌，但兩種不同產(chǎn)品都不會生長致病菌。

因此，如果產(chǎn)品受到監(jiān)管，那么這兩種產(chǎn)品在2005食品法典框架下都不會被認為是潛在危害食品。然而，即使具有較低的水分活度，中等水分活度寵物食品2也具有較高的水分含量。這是通過使用稱為保濕劑的成分來實現(xiàn)的。一些常用的保濕劑包括鹽、糖、丙二醇、甘油等。較高的水分含量對于生產(chǎn)和質(zhì)構(gòu)品質(zhì)都是有利的。

產(chǎn)品質(zhì)量

水分活度也是寵物食品物理特性和穩(wěn)定性的指標?？刂扑只疃瓤杀３诌m當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)、質(zhì)構(gòu)、穩(wěn)定性和密度。寵物食品低于臨界水分活度會保持硬脆特點，而高于該指標寵物食品會變得柔軟。相反，具有柔軟質(zhì)地的中等水分寵物食品必須具有足夠高的水分活度以保持柔軟質(zhì)地，但是也不能過高導(dǎo)致發(fā)生變質(zhì)現(xiàn)象。因此，在加工、處理、包裝和儲存過程中維持質(zhì)構(gòu)特性，必須了解寵物食品的水分活度、水分含量以及溫度的關(guān)系。

由于水分活度是水的能量狀態(tài)的測量，因此水分活度的差異是水分遷移的驅(qū)動力。根據(jù)定義，水分活度決定水分將從較高的水分活度區(qū)域遷移到較低的水分活度區(qū)域，但遷移速率取決于許多因素。許多寵物食品是具有不同性質(zhì)區(qū)域的多組分產(chǎn)品。如果這些區(qū)域處于不同的水分活度，水將在組分之間遷移，直到他們達到水分活度平衡，而不管它們的水分含量如何。

例如，如果多組分寵物食品的兩種組分都具有15%的水分含量，但具有不同的水分活度，即使它們的水分含量相同，也會交換水分。這種水分遷移可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或微生物腐敗問題。

市場上有許多產(chǎn)品利用水分活度的多質(zhì)構(gòu)特征。堅硬、干燥的組分具有牙齒清潔的優(yōu)點，但比柔軟、濕潤的食品更不美觀。柔軟、濕潤的組分可能是高度可口的，但缺乏磨牙清潔性能。當(dāng)兩種組分混合時，它們在儲存期間平衡至共同的平衡水分活度。這種平衡必須使干燥組分保持堅硬和松脆、同時使柔軟組分保持濕潤。

水分活度測量

通過使樣品中的水分與密閉頂部空間中氣體的水分平衡并且測量頂部空間的蒸汽壓來得到水分活度。目前市面上有兩種不同類型的水分活度儀器。一個是使用鏡面冷凝露點技術(shù)，另一種是通過改變電阻或電容的相對濕度傳感器來進行測量。每種技術(shù)都有優(yōu)缺點，這些方法的準確性、重復(fù)性、測量速度、校準穩(wěn)定性、線性和使用方便性各不相同。

在鏡面冷凝露點儀器中，將樣品置于樣品杯中，然后將樣品杯放在有傳感器的密封空間中。傳感器組件內(nèi)部是露點傳感器、紅外溫度傳感器和風(fēng)扇。露點傳感器測量空氣的露點溫度、紅外傳感器測量樣品溫度。根據(jù)這些測量結(jié)果，樣品頂部空氣的相對濕度為露點溫度飽和蒸汽壓和樣品溫度的飽和蒸汽壓比值。當(dāng)樣品的水分活度和空氣的相對濕度處于平衡時，頂部空氣的濕度的測量為樣品的水分活度。風(fēng)扇用于加速平衡并控制露點傳感器的邊界層導(dǎo)度。

鏡面冷凝露點法的主要優(yōu)點是速度和準確性。

該方法是基于基本熱力學(xué)原理測量相對濕度的主要方法。
儀器可在5分鐘內(nèi)完成準確性為±0.003 aw的測量。
由于測量基于溫度測定，因此無需校準，可以用標準鹽溶液檢查儀器的性能。
如果出現(xiàn)問題，可以在幾分鐘內(nèi)清潔儀器。
對于某些應(yīng)用，快速讀數(shù)允許制造商對產(chǎn)品的水分活度進行在線檢測。

其他水分活度儀器使用電阻或電容傳感器來測量相對濕度。這些傳感器由吸濕聚合物和相關(guān)電路組成?？商峁┫鄬τ谄胶庀鄬穸鹊碾娦盘?。

商用儀器可在整個范圍內(nèi)測量，但是儀器的準確性不高。

由于這些儀器將電信號與相對濕度相關(guān)聯(lián)，因此傳感器必須使用已知的鹽標準溶液進行校準。

此外，只要樣品和傳感器溫度相同，平衡相對濕度就等于樣品水分活度，所以準確的測量需要有良好的溫度控制或測量。

相比鏡面冷凝露點法儀器來說，電容傳感器的優(yōu)點設(shè)計簡單以及價格便宜。

總結(jié)

水分活度是維持寵物食品穩(wěn)定性、質(zhì)量和**的有效工具。在包括大部分寵物食品的中等水分區(qū)域中，由于水分含量分析的準確性有限，水分含量的細微變化不能被準確檢測可以會導(dǎo)致水分活度的很大變化，從而導(dǎo)致穩(wěn)定性發(fā)生變化。當(dāng)寵物食品干燥至規(guī)定的水分含量指標，但是在水分含量變化檢測不明顯而穩(wěn)定性發(fā)生很大變化時，這會影響產(chǎn)品的**性。如果使用水分活度指標，則可以很好的預(yù)測這些穩(wěn)定性的變化。水分活度是一種快速、低成本且準確的方法，可確保寵物食品的質(zhì)量和**。它可以很容易地被任何生產(chǎn)設(shè)施或者QC實驗室采用。

寵物食品和飼料行業(yè)長期使用水分活度來研發(fā)新產(chǎn)品并預(yù)測保質(zhì)期、**性和質(zhì)量。制造過程中水分活度的測量可以嚴格控制并發(fā)現(xiàn)變質(zhì)風(fēng)險高的產(chǎn)品。如果不使用水分活度，寵物食品行業(yè)將很難開發(fā)出營養(yǎng)豐富、質(zhì)量穩(wěn)定的食品。

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