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“食品安全”是近幾年非常流行的話(huà)題之一，我們可以看到，無(wú)論是美國《聯(lián)邦食品、藥品和化妝品法案》和國內的《食品安全法》都要求寵物食品（如人類(lèi)食品）必須純凈、健康且不得含有有害物質(zhì)。

消費者越來(lái)越意識到所吃食物的質(zhì)量以及寵物的喂養質(zhì)量。食品質(zhì)量的一個(gè)重要方面是終產(chǎn)品的穩定性。食品的物理、化學(xué)或微生物特性的變化可被視為穩定性降低，水分活度是影響食品穩定性的幾個(gè)重要參數之一。

水分活度是食品中水分的能量狀態(tài)的度量。它也定義為樣品的水蒸汽壓除以相同溫度下的蒸汽壓。水分活度可以解釋為用于參與物理、化學(xué)和生物反應的水的逃逸程度。

水分活度不能與水分含量相混淆。水分含量是游離水分和結合水分的總和。水分和水分活度之間的關(guān)系取決于特定的材料。例如，二氧化硅可以吸收50%的水分，并保持非常低的水分活度，而結晶蔗糖吸收的水分很少，直到水分活度達到0.80 aw。

微生物控制

水分活度在配料和終寵物食品的微生物穩定性中起很大的作用。細菌、霉菌和酵母需要水分才能生長(cháng)，每種微生物都有低的水分活度，低于該水分活度微生物將不會(huì )生長(cháng)。表1詳細列出了抑制不同類(lèi)型微生物所需的水分活度。食品的水分活度應低于0.85 aw，否則需要加強監管。水分活度低于0.85 aw時(shí)，由于沒(méi)有足夠的水支持病原體的生長(cháng)，因此認為該食品是無(wú)害的。

表2列出了許多常見(jiàn)配料和寵物食品的水分活度。干的寵物食品通常在0.40-0.45 aw范圍內。在如此低的可利用水分下（<0.60 aw）,微生物的穩定性不是問(wèn)題。但是，罐頭食品通常高于0.85 aw，因此必須作酸化食品處理。從致病菌生長(cháng)的角度來(lái)看，水分活度低于0.85 aw雖然是無(wú)害的，但是仍然會(huì )有許多酵母菌和霉菌的生長(cháng)。

這些微生物的生長(cháng)會(huì )導致食品敗壞和物理惡化。柔然的寵物食品通常在此中間范圍（0.60-0.85 aw）。為了保護這些食品，必須進(jìn)行諸如巴氏滅菌、控制pH值或者添加防腐劑等輔助手段。在保持濕潤、耐嚼的食物與防腐劑貨加工的增加成本之間，通常會(huì )選擇一種配方折中方案。

表1 微生物以及低水分活度生長(cháng)限值

表2 常見(jiàn)寵物食品和配料的水分活度

霉菌和毒素

霉菌可以在低至0.61 aw的水分活度下生長(cháng)。霉菌的類(lèi)型、溫度和水分活度在確定生長(cháng)曲線(xiàn)中起作用。例如，婁地青霉在25℃時(shí)在水分活度0.82 aw時(shí)開(kāi)始生長(cháng)，30℃時(shí)在0.86 aw時(shí)生長(cháng)，而在37℃時(shí)不能生長(cháng)。匍匐散囊菌在30℃時(shí)水分活度為0.70 aw時(shí)開(kāi)始生長(cháng)，但是在25和37℃時(shí)，低的水分活度生長(cháng)是0.74 aw。這些真菌在酸性條件下比中性條件下生長(cháng)的更快。

毒素，特別是寵物食品中的霉菌毒素，可能是在微生物生長(cháng)過(guò)程中形成的，但水分活度不會(huì )低于0.80 aw。霉菌毒素的形成取決于霉菌的類(lèi)型、基質(zhì)和儲存條件，包括pH值、溫度和水分活度。Scudamore等人在1997年對干谷物類(lèi)寵物食品和野生鳥(niǎo)類(lèi)種子進(jìn)行了曲黃霉素和赭曲霉毒素的檢測，結果發(fā)現84%的這些食品所含的曲黃霉素含量低于檢出限。在10%的樣品中發(fā)現了含量較低的赭曲霉毒素。在水分較高的食品中，霉菌屬主要有青霉屬、霉菌屬和曲霉菌屬。

真菌毒素可以在谷物如玉米和小麥上生成。加工溫度可以殺死霉菌，但不能清除已經(jīng)形成的毒素。

對于原材料的監測可以幫助限制食品中的毒素含量，但是采樣非常困難，因此在儲存和運輸過(guò)程中可能會(huì )出現霉菌生長(cháng)，從而形成霉菌毒素。霉菌毒素的形成也可能發(fā)生在終的食品儲存過(guò)程中。保持終水分活度在0.80 aw下可以避免霉菌毒素的產(chǎn)生。

侵擾

害蟲(chóng)是寵物食品儲存過(guò)程中的另一個(gè)潛在問(wèn)題，在某些情況下可以通過(guò)水分活度來(lái)控制。螨蟲(chóng)通常存在于某些食品成分中，并且能夠在加工過(guò)程中存活下來(lái)。螨蟲(chóng)在水分活度0.65 aw（5℃）、0.63 aw（25℃）和0.60 aw（40℃）時(shí)活躍，低于0.60 aw的干寵物食品應該不含螨蟲(chóng)。

化學(xué)穩定性

水分活度也會(huì )影響化學(xué)穩定性。非酶褐變稱(chēng)之為美拉德反應，是單糖和氨基酸之間的化學(xué)反應，導致顏色增加。如圖1所示，非酶褐變發(fā)生在水分活度為0.30-0.80aw之間。褐變會(huì )導致外觀(guān)的變化，也會(huì )導致口感的變化。酶也能引起食品中的反應，導致食物變味。當水分活度為0.80 aw或更低時(shí)，酶的反應大大減慢。

圖1 水分活度影響化學(xué)反應速率

物理穩定性

物理穩定性極大地依賴(lài)于水分活度。干寵物食品將于他們的環(huán)境達到后的平衡。如果環(huán)境相對濕度高于產(chǎn)品的平衡水分活度，產(chǎn)品就會(huì )吸水，直到與環(huán)境達到平衡。如果這種新的水分活度超過(guò)了食品的臨界水分活度，它就會(huì )開(kāi)始結塊，這是所有消費者不能接受的。

每個(gè)新產(chǎn)品都應該確定一個(gè)臨界水分活度值，這可以通過(guò)一條水分吸附等溫線(xiàn)來(lái)確定（圖2）。水分吸附等溫線(xiàn)是在設定的溫度下，通過(guò)測量水分活度和水分含量含得到的。

從水分吸附等溫線(xiàn)可以確定產(chǎn)品在一定能溫度下達到一定的水分活度時(shí)的水分含量。如果注意到產(chǎn)品的臨界水分活度（物理特性變化）相關(guān)的水分含量，就可以建立儲存和包裝條件。具有高于實(shí)際儲存條件的臨界水分活度的產(chǎn)品不需要特殊包裝，臨界水分活度較低的產(chǎn)品可能需要密封。

圖2 典型的水分吸附等溫線(xiàn)

每個(gè)組分都會(huì )影響終產(chǎn)品的穩定性。不同初始水分活度的組分在產(chǎn)品中會(huì )達到終平衡。一種成分的初始水分活度為0.20 aw，中間成分的水分活度為0.50 aw的噴霧干燥產(chǎn)物將在兩者之間達到平衡。水分活度高的組分中的水分會(huì )遷移到水分活度低的組分，這樣，每種組分的特性都可能發(fā)生變化。

同樣，這也取決于每種原料的臨界水分活度，以及終產(chǎn)品的臨界水分活度。Salwin在1963年開(kāi)發(fā)了一個(gè)使用水分活度和水分含量從單個(gè)組分水分吸附等溫線(xiàn)方程來(lái)預測混合物的水分活度（圖3）。為了預測代表實(shí)際情況，等溫線(xiàn)必須在終產(chǎn)品的溫度下得到。在環(huán)境濕度下的包裝不是一個(gè)影響因素。

圖3 Salwin方程預測平衡時(shí)的水分活度

典型的一些寵物食品是軟嚼片和硬片的混合物。堅硬的寵物食品對寵物的牙齒保持清潔是非常有價(jià)值的，而柔軟的食品會(huì )更美味。當這兩種混合時(shí)，可以?xún)烧呒骖櫋?/span>

為了使這種混合食品保持穩定，必須開(kāi)發(fā)單獨組分和終產(chǎn)品，使終的平衡水分活度允許這兩種組分保持它們原有的特性。

在寵物食品方面，這是許多利專(zhuān)聚焦的方向。

另外，專(zhuān)業(yè)的包裝、加工和配料都是為了達到保持終產(chǎn)品穩定的目的。

配料之間水分的不穩定是寵物食品結塊的常見(jiàn)原因。水從水分活度高的組分轉移到水分活度較低的組分，使其中一種成分達到臨界水分活度后就會(huì )開(kāi)始結塊。溫度等儲存因素可以改變反應的速率。溫度越低反應速率越慢，溫度越高反應速率越快。

寵物食品的開(kāi)發(fā)

食品技術(shù)人員在開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品時(shí)將利用上述所有信息。第個(gè)一目標是確定要生產(chǎn)的產(chǎn)品類(lèi)型（高、中、低水分）。低水分食品的廠(chǎng)家不需要擔心微生物問(wèn)題。水分活度將是這種食品物理特性的一個(gè)因素。圖3中的Salwin方程在預測混合成分的終水分活度時(shí)非常有用。添加鹽、糖和二氧化硅等可以幫助調整終的水分活度以達到預期的終點(diǎn)。

就病原體污染而言，中等水分的食品是安全的，但它會(huì )受到受到變質(zhì)生物體、酶和非酶分解以及物理變化的影響。《美國聯(lián)邦法規法典》規定，依賴(lài)于控制水分活度以防止有害微生物生長(cháng)的中等水分食品應加工并保持在安全水分水平。

對水分活度進(jìn)行監控，調整可溶性固形物和水的比例或控制包裝可以做到這一點(diǎn)。進(jìn)一步干燥，或使用鹽、蔗糖或山梨醇等溶質(zhì)可以降低水分活度，然而，這可能不會(huì )產(chǎn)生期望的終產(chǎn)品特征。

防腐劑如苯甲酸鈉、丙酸和山梨酸鉀可以用來(lái)控制微生物的生長(cháng)。pH值、目標微生物、口感和成本的因素可以用來(lái)決定選用合適的防腐劑。可以使用水分吸附等溫線(xiàn)來(lái)預測產(chǎn)品的物理穩定性，并考慮到所需特性的臨界水分活度值。

高水分食品（>0.85 aw），如罐頭寵物食品，必須按照低酸罐頭食品法規進(jìn)行加工。規定了水分活度等關(guān)鍵因素必須與熱處理結合使用。

結論

為了生產(chǎn)既具有商業(yè)可行性有安全的寵物食品，水分活度必須用做產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的重要指標和質(zhì)量保證機制。

水分活度在任何類(lèi)型的寵物食品中都是非常重要的考慮因素，因為水分活度在產(chǎn)品的物理、化學(xué)和生物穩定性中起著(zhù)重要作用。

寵物食品行業(yè)面臨的挑戰是如何使用正確的配料、加工個(gè)包裝組合，開(kāi)發(fā)出符合安全和質(zhì)量標準、符合成本參數、同時(shí)又能保持設計完整性的產(chǎn)品，以滿(mǎn)足消費者的需求。

備注：此文屬于轉載文章，非原稿