水分(fen)活度：寵物食品飼料(liao)質量(liang)和**的關(guan)鍵(jian)指標(biao)

水分(fen)活度：飼料(liao)質量(liang)和**的關(guan)鍵(jian)指標(biao)

介(jie)紹(shao)

由於*近(jin)發生(sheng)了幾(ji)起(qi)引(yin)人(ren)註目的產(chan)品(pin)召(zhao)回事(shi)件，寵物食品**是(shi)寵(chong)物食品(pin)和飼料(liao)行(xing)業的壹(yi)個重要問題。隨(sui)著(zhe)政(zheng)府新(xin)法規的出臺，以及(ji)確(que)保(bao)消費者信(xin)心(xin)的需(xu)要，制造(zao)商(shang)需(xu)要新(xin)的指導(dao)工具(ju)來(lai)確(que)保(bao)產品(pin)的**和(he)質量(liang)。微生(sheng)物腐敗(bai)是(shi)產品找(zhao)回(hui)*常(chang)見的原(yuan)因(yin)之壹。幾(ji)十(shi)年以來(lai)，水分(fen)活度已經被(bei)用(yong)於食(shi)品生(sheng)產確(que)定(ding)食(shi)品是否(fou)**不受(shou)微生(sheng)物生(sheng)長的*有(you)效辦(ban)法。它在(zai)寵(chong)物(wu)食(shi)品(pin)工業(ye)中也(ye)得到(dao)了有(you)效的應用，水分(fen)活度是否應該是(shi)制造(zao)業(ye)和(he)未來(lai)規章制度的組(zu)成(cheng)部分(fen)嗎(ma)？(Lowe和Kershaw, 1995)

事實上(shang)，自(zi)20世(shi)紀(ji)60年代(dai)以來(lai)，水分(fen)活度壹直是寵物食品的壹(yi)個重要參(can)數(shu)。在(zai)Scott（1957）證(zheng)明(ming)微(wei)生(sheng)物具(ju)有壹個不會生(sheng)長的極(ji)限(xian)水分(fen)活度值。科學家們正(zheng)在(zai)尋找其(qi)他實際(ji)應用。利用水分(fen)活度技術開(kai)發的首批產品之壹是(shi)由(you)General Foods公司生(sheng)產的“Gaines burgers”狗(gou)糧(liang)，它是(shi)壹種(zhong)中等水分(fen)的寵(chong)物(wu)食(shi)品，被宣傳為“沒有罐的罐(guan)裝(zhuang)狗(gou)糧(liang)”。Quaker Oats公(gong)司在(zai)1960年(nian)代(dai)中期(qi)推出了壹種(zhong)耐(nai)貯(zhu)存的中(zhong)等水分(fen)五花(hua)肉寵物(wu)食(shi)品。水分(fen)活度技術提(ti)供(gong)了形成(cheng)類(lei)似(si)肉的柔(rou)軟(ruan)、彈(dan)性(xing)、五(wu)花(hua)肉的產(chan)品(pin)的手(shou)段(duan)。據(ju)報(bao)道(dao)，這(zhe)種非(fei)常(chang)成(cheng)功(gong)的狗(gou)糧(liang)每(mei)平方英尺(chi)展(zhan)示(shi)貨(huo)架(jia)空間產生(sheng)的利潤超(chao)過其(qi)他(ta)任何(he)產(chan)品(pin)。

寵(chong)物(wu)食(shi)品和動(dong)物(wu)飼料(liao)需(xu)要在(zai)指定(ding)的保(bao)質期(qi)內具(ju)有營養、**且(qie)穩(wen)定(ding)的指標(biao)。就(jiu)像人(ren)類(lei)食物(wu)壹樣(yang)，寵物食品(pin)成(cheng)分(fen)易受(shou)到(dao)微生(sheng)物、化(hua)學、物理和昆蟲(chong)腐敗(bai)的影(ying)響(xiang)。水分(fen)活度是開(kai)發和(he)生(sheng)產營(ying)養、**和(he)穩(wen)定的寵(chong)物(wu)食(shi)品非常(chang)實用的工具(ju)，因為它對(dui)微(wei)生(sheng)物生(sheng)長、質構、風(feng)味、化(hua)學反應（例如褐變或(huo)脂(zhi)質氧(yang)化(hua)）或(huo)酶活性(xing)等至(zhi)關(guan)重要。

水分(fen)分析(xi)

傳統(tong)上(shang)，關(guan)於控(kong)制寵物(wu)食(shi)品中(zhong)的水的討(tao)論(lun)集中於水分(fen)含(han)量(liang)或(huo)系(xi)統(tong)中的總(zong)水量(liang)。水分(fen)含(han)量(liang)提(ti)供(gong)有關(guan)產品(pin)質量(liang)的有(you)價(jia)值的信(xin)息(xi)，但是(shi)它只(zhi)是完(wan)整水分(fen)分析(xi)的壹(yi)部分(fen)。水分(fen)活度是壹種很重要的水分(fen)測(ce)量(liang)，它定(ding)義了(le)產品(pin)中(zhong)水的能量(liang)或(huo)“可用(yong)性(xing)”。雖然(ran)兩(liang)種(zhong)測(ce)量(liang)都(dou)很重要，但水分(fen)活度提(ti)供(gong)了*有(you)價值的有(you)關(guan)產品(pin)**和(he)質量(liang)的信(xin)息(xi)。

水分(fen)活度代(dai)表(biao)產品(pin)中水的能量(liang)狀態(tai)。它基於熱(re)力學，定義(yi)為樣(yang)品(pin)上(shang)方水的蒸(zheng)汽壓（p）除以相同(tong)溫(wen)度下純水的蒸(zheng)汽壓（p0）。這(zhe)有助(zhu)於將(jiang)水分(fen)活度描述為寵(chong)物(wu)食品(pin)中(zhong)“結合(he)”或(huo)“可用(yong)”水的量(liang)。它不是(shi)由(you)多少水決(jue)定的，而(er)是(shi)比(bi)較寵物(wu)食(shi)品中水的含(han)量(liang)和純水的相似(si)程度。水分(fen)活度數(shu)值表(biao)示(shi)是(shi)從0（**幹燥）到(dao)1.0（純水）的範(fan)圍(wei)。

微(wei)生(sheng)物生(sheng)長

幾(ji)十(shi)年來(lai)，水分(fen)活度概念壹直為微(wei)生(sheng)物學家和(he)食品(pin)技(ji)術(shu)人(ren)員服(fu)務(wu)，是食品(pin)**和質量(liang)*常(chang)用的標(biao)準(zhun)。微(wei)生(sheng)物具(ju)有水分(fen)活度限制，低於該水分(fen)活度不會生(sheng)長（Beuchat, 1983; Scott, 1957）。水分(fen)活度而(er)非(fei)水分(fen)含(han)量(liang)決定(ding)了微生(sheng)物生(sheng)長的“可(ke)用(yong)”水的下(xia)限(xian)。表(biao)1顯示(shi)了(le)常(chang)見腐敗(bai)微(wei)生(sheng)物的生(sheng)長限(xian)值。這(zhe)些水分(fen)活度限值是在(zai)理想的微(wei)生(sheng)物生(sheng)長條(tiao)件(jian)下(xia)建立(li)的，如pH和溫(wen)度。也(ye)就(jiu)是(shi)說，他(ta)們代(dai)表(biao)了在(zai)*壞情況(kuang)下(xia)增長限(xian)值的真(zhen)正(zheng)低水分(fen)活度。限制絕大多數(shu)致病菌(jun)生(sheng)長的水分(fen)活度為0.90 aw，水分(fen)活度為0.70 aw是(shi)腐敗(bai)黴(mei)菌(jun)的下(xia)限(xian)，並且(qie)所(suo)有(you)微(wei)生(sheng)物的限(xian)度為0.60 aw。

表(biao)1 常(chang)見腐敗(bai)微(wei)生(sheng)物生(sheng)長的*低(di)水分(fen)活度限值

由於**、黴(mei)菌(jun)和酵母(mu)菌(jun)需(xu)要壹定的“可(ke)利用的”水來(lai)支(zhi)持生(sheng)長，因(yin)此(ci)將(jiang)寵(chong)物食(shi)品(pin)幹(gan)燥至關(guan)鍵(jian)水平以下(xia)是(shi)控(kong)制微生(sheng)物生(sheng)長的有(you)效手段(duan)。即(ji)使在(zai)比(bi)寵(chong)物(wu)食(shi)品中通常(chang)可接(jie)受(shou)的更(geng)高水分(fen)含(han)量(liang)也(ye)可(ke)能存在(zai)水，但如果其(qi)水分(fen)活度足夠低，微(wei)生(sheng)物也(ye)不能利用水來(lai)支(zhi)持它們的生(sheng)長。這(zhe)種“沙(sha)漠狀”狀況(kuang)在(zai)微(wei)生(sheng)物和(he)當(dang)地(di)環(huan)境(jing)之間產(chan)生(sheng)滲透(tou)不平衡(heng)，因此(ci)微(wei)生(sheng)物變得休眠(mian)或(huo)死亡(wang)。

表(biao)2顯示(shi)了(le)不同(tong)寵(chong)物(wu)食(shi)品(pin)的幾(ji)種(zhong)不同(tong)樣(yang)品(pin)的水分(fen)活度和水分(fen)含(han)量(liang)的數(shu)據(ju)。使(shi)用(yong)AquaLab鏡(jing)面(mian)冷(leng)凝露點水分(fen)活度儀（Decagon Devices）測(ce)量(liang)這(zhe)些水分(fen)活度。將(jiang)所(suo)有(you)樣(yang)品(pin)切(qie)成(cheng)足夠小(xiao)以適(shi)合(he)儀器的樣(yang)品(pin)杯(bei)，並且(qie)每(mei)個樣(yang)品分成(cheng)兩(liang)份(fen)測(ce)量(liang)。這(zhe)些結(jie)果表(biao)明(ming)，壹(yi)系(xi)列(lie)水分(fen)活度/水分(fen)含(han)量(liang)組(zu)合(he)取決於寵(chong)物食品(pin)的配方。表(biao)2和表(biao)1中的值的比(bi)較表(biao)明(ming)這(zhe)些產(chan)品(pin)的水分(fen)活度對(dui)寵(chong)物食品腐敗(bai)的敏(min)感(gan)性(xing)。比(bi)較兩(liang)個表(biao)格還說明(ming)了(le)為什麽水分(fen)含(han)量(liang)不是(shi)微(wei)生(sheng)物腐敗(bai)敏(min)感性(xing)的良(liang)好(hao)指標(biao)。例如，中等水分(fen)活度寵物食品1會生(sheng)長黴(mei)菌(jun)，而(er)中(zhong)等水分(fen)寵物(wu)食品4則(ze)不會，即(ji)使它們的水分(fen)含(han)量(liang)金幣恩(en)相同(tong)。中(zhong)等水分(fen)活度寵物食品4具(ju)有另外的優點是(shi)，即(ji)不需(xu)要額外的防(fang)腐劑(ji)來(lai)防(fang)止(zhi)黴(mei)菌(jun)腐敗(bai)。雖然(ran)中等水分(fen)寵物(wu)食品1和(he)2都(dou)會生(sheng)長黴(mei)菌(jun)，但兩(liang)種(zhong)不同(tong)產(chan)品(pin)都(dou)不會生(sheng)長致(zhi)病菌(jun)。因此(ci)，如果產(chan)品(pin)受(shou)到(dao)監(jian)管(guan)，那麽這(zhe)兩(liang)種(zhong)產(chan)品(pin)在(zai)2005食(shi)品(pin)法典框(kuang)架(jia)下都(dou)不會被(bei)認(ren)為是(shi)潛在(zai)危(wei)害(hai)食(shi)品(pin)。然而(er)，即(ji)使(shi)具(ju)有較低的水分(fen)活度，中等水分(fen)活度寵物食品2也(ye)具(ju)有較高的水分(fen)含(han)量(liang)。這(zhe)是通過使(shi)用稱(cheng)為保(bao)濕(shi)劑(ji)的成(cheng)分(fen)來(lai)實現的。壹(yi)些(xie)常(chang)用的保(bao)濕(shi)劑(ji)包括(kuo)鹽(yan)、糖(tang)、丙二(er)醇(chun)、甘油(you)等。較高的水分(fen)含(han)量(liang)對(dui)於生(sheng)產和(he)質構品質都(dou)是(shi)有利的。

表(biao)2 常(chang)見寵(chong)物(wu)食(shi)品的水分(fen)活度（AquaLab儀器測(ce)量(liang)）和水分(fen)含(han)量(liang)

產品(pin)質量(liang)

水分(fen)活度也(ye)是(shi)寵(chong)物(wu)食(shi)品(pin)物理特(te)性(xing)和(he)穩定性(xing)的指標(biao)。控(kong)制水分(fen)活度可保(bao)持適(shi)當(dang)的結(jie)構、質構、穩定(ding)性(xing)和(he)密度（Katz和Labuza, 1981）。寵物食品(pin)低(di)於臨界水分(fen)活度會保(bao)持硬脆特(te)點，而(er)高於該指標(biao)寵(chong)物(wu)食品(pin)會變得柔軟(ruan)。相反，具(ju)有柔軟質地(di)的中(zhong)等水分(fen)寵物(wu)食品必(bi)須具(ju)有足夠高的水分(fen)活度以保(bao)持柔(rou)軟(ruan)質構，但需(xu)要足夠低以防(fang)止(zhi)變質。因(yin)此，在(zai)加(jia)工、處(chu)理、包裝(zhuang)和儲(chu)存過程中維(wei)持(chi)質構特(te)性(xing)，必(bi)須了解寵(chong)物(wu)食品(pin)的水分(fen)活度與水分(fen)含(han)量(liang)和溫(wen)度的關(guan)系(xi)。

由(you)於水分(fen)活度是水的能量(liang)狀態(tai)的測(ce)量(liang)，因此(ci)水分(fen)活度的差(cha)異是(shi)水分(fen)遷移(yi)的驅(qu)動(dong)力。根據(ju)定(ding)義(yi)，水分(fen)活度決定水分(fen)將(jiang)從較高的aw區域遷(qian)移(yi)到(dao)較低的aw區域，但遷(qian)移速率(lv)取(qu)決於許多因素。許多寵物(wu)食品是(shi)具(ju)有不同(tong)性(xing)質區域的多祖墳(fen)產(chan)品。如果這(zhe)些區域處(chu)於不同(tong)的水分(fen)活度，水將(jiang)在(zai)組(zu)分之間遷(qian)移(yi)，直到(dao)他們達到(dao)水分(fen)活度平衡(heng)，而(er)不管(guan)它們的水分(fen)含(han)量(liang)如何（Brandt, 1996; Katz和Labuza, 1981）。例如，如果多組(zu)分寵(chong)物食品的兩(liang)種(zhong)組(zu)分都(dou)具(ju)有15%的水分(fen)含(han)量(liang)，但具(ju)有不同(tong)的水分(fen)活度，即使它們的水分(fen)含(han)量(liang)相同(tong)，也(ye)會交(jiao)換水分(fen)。這(zhe)種水分(fen)遷移(yi)可能導致(zhi)結(jie)構或(huo)微生(sheng)物腐敗(bai)問(wen)題。

市(shi)場(chang)上(shang)有(you)許多產品(pin)利用水分(fen)活度的多質構特(te)征(zheng)。這(zhe)些產(chan)品(pin)結(jie)合(he)了堅(jian)硬、幹燥的寵(chong)物(wu)食(shi)品和柔軟(ruan)、濕(shi)潤的寵(chong)物(wu)食(shi)品。堅(jian)硬、幹燥的組(zu)分具(ju)有牙齒(chi)清潔(jie)的優點，但比(bi)柔軟、濕(shi)潤的食(shi)品(pin)更(geng)不美(mei)觀(guan)。柔(rou)軟(ruan)、濕(shi)潤的組(zu)分可(ke)能是高度可口的，但缺乏磨(mo)牙清潔(jie)性(xing)能。當兩(liang)種(zhong)組(zu)分混(hun)合(he)時，它們在(zai)儲(chu)存期間(jian)平衡(heng)至共同(tong)的平衡(heng)水分(fen)活度。這(zhe)種平衡(heng)必(bi)須使幹(gan)燥組(zu)分保(bao)持堅(jian)硬和松脆、同(tong)時使柔軟(ruan)組(zu)分保(bao)持濕(shi)潤。

水分(fen)活度測(ce)量(liang)

通過使(shi)樣品(pin)中的水分(fen)與密閉頂(ding)部空(kong)間(jian)中(zhong)氣體(ti)的水分(fen)平衡(heng)並且(qie)測(ce)量(liang)頂部空(kong)間(jian)的蒸(zheng)汽壓來(lai)得到(dao)水分(fen)活度。新(xin)的儀(yi)器技術(shu)極(ji)大地(di)提(ti)高了(le)測(ce)量(liang)的速(su)度、準(zhun)確(que)性(xing)和(he)可靠(kao)性(xing)。目前市面上(shang)有(you)兩(liang)種(zhong)不同(tong)類(lei)型的水分(fen)活度儀器。壹個是(shi)使用鏡(jing)面(mian)冷(leng)凝露點技(ji)術(shu)，另壹種(zhong)是使(shi)用(yong)改(gai)變電(dian)阻(zu)或(huo)電(dian)容(rong)的相對(dui)濕(shi)度傳感(gan)器。每(mei)種(zhong)技術都(dou)有(you)優缺點，這(zhe)些方法的準(zhun)確(que)性(xing)、重復(fu)性(xing)、測(ce)量(liang)速度、校(xiao)準(zhun)穩(wen)定(ding)性(xing)、線(xian)性(xing)和(he)使用方便(bian)性(xing)各(ge)不相同(tong)。

在(zai)鏡(jing)面(mian)冷(leng)凝露點儀(yi)器中，將(jiang)樣(yang)品置(zhi)於樣(yang)品杯中(zhong)，然後(hou)將(jiang)樣(yang)品杯(bei)放(fang)在(zai)有(you)傳感(gan)器的密封空間中(zhong)。傳感(gan)器組(zu)件內部是(shi)露(lu)點傳感(gan)器、紅(hong)外溫(wen)度傳感(gan)器和風(feng)扇(shan)。露點傳感(gan)器測(ce)量(liang)空氣的露(lu)點溫(wen)度、紅(hong)外傳感(gan)器測(ce)量(liang)樣品(pin)溫(wen)度。根據(ju)這(zhe)些測(ce)量(liang)結果，樣(yang)品(pin)頂部空(kong)氣的相對(dui)濕(shi)度為露(lu)點溫(wen)度飽和蒸(zheng)汽壓和樣(yang)品溫(wen)度的飽和蒸(zheng)汽壓比值。當樣(yang)品的水分(fen)活度和空氣的相對(dui)濕(shi)度處(chu)於平衡(heng)時，頂部空(kong)氣的濕(shi)度的測(ce)量(liang)為樣(yang)品(pin)的水分(fen)活度。風(feng)扇(shan)用於加(jia)速(su)平衡(heng)並控(kong)制露點傳感(gan)器的邊(bian)界(jie)層導(dao)度。

鏡(jing)面(mian)冷(leng)凝露點法的主要優點是(shi)速(su)度和準(zhun)確(que)性(xing)。該方法是基於基本熱力學原(yuan)理測(ce)量(liang)相對(dui)濕(shi)度的主要方法。儀器可在(zai)5分(fen)鐘(zhong)內完(wan)成(cheng)準(zhun)確(que)性(xing)為±0.003 aw的測(ce)量(liang)。由於測(ce)量(liang)基於溫(wen)度測(ce)定，因此無(wu)需(xu)校(xiao)準(zhun)，可(ke)以用(yong)標(biao)準(zhun)鹽(yan)溶液檢(jian)查儀器的性(xing)能。如果出現問題，可(ke)以在(zai)幾(ji)分(fen)鐘(zhong)內清潔儀器。對(dui)於某些應用，快速(su)讀(du)數(shu)允許制造(zao)商(shang)對(dui)產(chan)品的水分(fen)活度進行在(zai)線(xian)檢(jian)測(ce)。

其他水分(fen)活度儀器使用(yong)電(dian)阻(zu)或(huo)電(dian)容(rong)傳感(gan)器來(lai)測(ce)量(liang)相對(dui)濕(shi)度。這(zhe)些傳感(gan)器由吸(xi)濕(shi)聚合(he)物和相關(guan)電(dian)路(lu)組(zu)成(cheng)。可(ke)提(ti)供(gong)相對(dui)於平衡(heng)相對(dui)濕(shi)度的電(dian)信(xin)號(hao)。商(shang)用儀(yi)器可在(zai)整個範(fan)圍內測(ce)量(liang)，儀器的準(zhun)確(que)性(xing)不高。由(you)於這(zhe)些儀(yi)器將(jiang)電(dian)信(xin)號(hao)與(yu)相對(dui)濕(shi)度相關(guan)聯，因此傳感(gan)器必(bi)須使用(yong)已知(zhi)的鹽(yan)標(biao)準(zhun)溶液進(jin)行校(xiao)準(zhun)。此(ci)外(wai)，只(zhi)要樣品和(he)傳感(gan)器溫(wen)度相同(tong)，平衡(heng)相對(dui)濕(shi)度就等於樣(yang)品水分(fen)活度，所(suo)以準(zhun)確(que)的測(ce)量(liang)需(xu)要有良(liang)好(hao)的溫(wen)度控(kong)制或(huo)測(ce)量(liang)。電(dian)容(rong)傳感(gan)器的優點包(bao)括(kuo)設(she)計(ji)簡單以及(ji)價(jia)格(ge)便(bian)宜(yi)。

總結(jie)

水分(fen)活度是維(wei)持(chi)寵物食(shi)品穩(wen)定(ding)性(xing)、質量(liang)和**的有(you)效工具(ju)。另外，在(zai)包(bao)括(kuo)大部分(fen)寵(chong)物(wu)食品(pin)的中(zhong)等水分(fen)區域中(zhong)，由(you)於水分(fen)含(han)量(liang)分析(xi)的準(zhun)確(que)性(xing)有(you)限，水分(fen)含(han)量(liang)的細(xi)微(wei)變化(hua)不能被準(zhun)確(que)檢(jian)測(ce)可以會導(dao)致水分(fen)活度的很大變化(hua)，從而(er)導(dao)致(zhi)穩(wen)定性(xing)發生(sheng)變化(hua)。當寵(chong)物(wu)食(shi)品(pin)幹(gan)燥至規定(ding)的水分(fen)含(han)量(liang)指標(biao)，但是(shi)在(zai)水分(fen)含(han)量(liang)變化(hua)檢測(ce)不明(ming)顯(xian)而(er)穩(wen)定(ding)性(xing)發生(sheng)很大變化(hua)時，這(zhe)可能會令人(ren)不安(an)。如果使(shi)用(yong)水分(fen)活度指標(biao)，則(ze)可(ke)以很好(hao)的預(yu)測(ce)這(zhe)些穩(wen)定(ding)性(xing)的變化(hua)。水分(fen)活度是壹種快速(su)、低(di)成(cheng)本(ben)且(qie)準(zhun)確(que)的方法，可確(que)保(bao)寵物(wu)食(shi)品(pin)的質量(liang)和**。它可(ke)以很容(rong)易地(di)被(bei)任(ren)何(he)生(sheng)產設(she)施(shi)或(huo)者QC實驗室采(cai)用。

寵物食品(pin)和飼料(liao)行(xing)業長期(qi)使(shi)用(yong)水分(fen)活度來(lai)研(yan)發新(xin)產品(pin)並預(yu)測(ce)保(bao)質期(qi)、**性(xing)和(he)質量(liang)。制造(zao)過(guo)程中水分(fen)活度的測(ce)量(liang)可以嚴(yan)格(ge)控(kong)制並發現(xian)變質風(feng)險高的產(chan)品(pin)。如果不使(shi)用(yong)水分(fen)活度，寵物食品行(xing)業(ye)將(jiang)很難(nan)開(kai)發新(xin)穎的新(xin)產品(pin)貨(huo)生(sheng)產營(ying)養豐富(fu)、質量(liang)穩定(ding)的食(shi)品(pin)。

參(can)考文(wen)獻(xian)

Beuchat,L.R. 1983. Influence of water activity on growth, metabolic activities, and survival of yeasts and molds. J Food Prot 46:135-141,150.

Brandt,L. 1996. Bound for success. Controlling water activity gives technologists the edge in developing safe, shelf-stable foods. Food Formulating 2:41-48.

Katz,E.E. and T.P.Labuza. 1981. Effect of water activity on the sensory crispness and mechanical deformation of snack food products. J Food Sci 46:403-409.

Lowe,J.A. and S.J.Kershaw. 1995. Water activity-moisture content relationship as a predictive indicator for control of spoilage in commercial pet diet components. Animal Feed Science and Technology 56:187-194.

Scott,W.J. 1957. Water relations of food spoilage microorganisms. Adv Food Res 7:83-127.