廈門易仕特儀器有限公司(sī)專業水分測定儀制造商(shāng)

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文章綜述了顆粒飼料水分含量和活度的檢測(cè)方法(fǎ)及(jí)對飼料品質的影響，研究了(le)保持顆粒飼料水分含量(liàng)和活度在适宜水平(píng)的方(fāng)法。
    關鍵詞(cí)：水分含量；水分活(huó)度(dù)；顆粒飼料
       在影響顆(kē)粒飼 料品質的衆多因素中(zhōng)，飼料加工工藝對其品(pǐn)質的影響不可(kě)忽視，而(ér)顆粒飼(sì)料水分則是影響飼(sì)料加工質量的重要(yào)因(yīn)素之一。顆(kē)粒飼料(liào)成品含水(shuǐ)量高低不僅影響飼料品質 并且與飼料生産者的經濟利益(yì)息息相關。水分含量過低使得顆粒飼料(liào)的澱粉糊化(huà)率低，适(shì)口性(xìng)不佳，導緻飼料轉化率下降，影響畜(chù)禽的生産表現；如果粉料水分含量 超過規定标(biāo)準，在生産過程中容易引起環模(mó)堵塞、成品(pǐn)飼料易發黴，不利于(yú)生産和保存。同時水分含(hán)量過(guò)高，導緻營養(yǎng)成分含量降低，影(yǐng)響飼料品質，也會導緻動物 生産性能下降，甚至引發疾病。因而，保持顆粒飼(sì)料水分含量和活度是提高制粒速(sù)度(dù)、改善飼料耐(nài)久性和含粉率、提高顆粒飼料的養分消化率、降低生産(chǎn)能耗(hào)的重要 手段，也是顆粒飼料生産中(zhōng)一項(xiàng)重要的加工參數[ 1 ]。
    1· 飼(sì)料水分含量及檢測方法
    飼料水分含量直接關系到飼(sì)料品質，從(cóng)而影響加工(gōng)企業的經濟效益。在飼料加工過程中，适宜的水(shuǐ)分含(hán)量有(yǒu)利于顆粒飼料的正常生産，保證飼料品質和生(shēng)産 效率，降低加工成本(běn)。因此，對飼料水分進(jìn)行(háng)準确測定成爲保證飼料産品質量和飼料加工企業效益的關鍵。我(wǒ)國現(xiàn)行的(de)測定飼料水分常用的(de)方(fāng)法有熱幹燥法、蒸餾法 和(hé)卡爾·費休法。3種方法既有關聯又有區别，主要(yào)是飼料(liào)性質決定了需(xū)要采用的測定方法，以便保證測定結果的準确性和(hé)一緻性。
    1.1 熱幹燥法
    熱幹燥法又(yòu)包括常壓幹燥法、真空(kōng)幹燥法和紅外線幹燥法。常壓幹(gàn)燥法zui常用，對飼料中水分和其他揮發(fā)性物質(zhì)含量的測定均采用(yòng)這種方法。國标 GB/T 6435-1986（ 簡稱國标法86 版）和GB/T6435-2006（簡稱國标法06版）均采用常壓幹燥法；如果樣品在高溫加熱(rè)時易分解 則需要使用真空幹燥法，利(lì)用較低溫度(dù)在減(jiǎn)壓下進行幹燥(zào)以排除水分；紅外線幹燥法，主要用于快(kuài)速(sù)測定，測定時間短，效率高，但一般與國(guó)标法(fǎ)測定結(jié)果相比會有 一定差異，研究表明，快速法測定結果(guǒ)與國标(biāo)法86版（r=0.998 2）和國标法06 版（r=0.999 2）有極顯著相關（P<0.01）； 國标法對快速法的回歸方程分别爲y（國标法86 版）=1.009 3x（快速法）-0.399 8（R2=0.995 5）， y（國标(biāo) 法06 版）=1.023 4x（快速法）-0.568 1（R2=0.998 2）[2 ]。
    1.2 蒸(zhēng)餾法
    蒸餾法也叫共沸(fèi)蒸餾法，多用于含較(jiào)多揮發性物質的樣品，一般方法爲(wèi)把不溶于水的有機溶劑和樣品放入蒸餾式水分測定裝置中加熱，試(shì)樣中的水分與(yǔ)溶劑 蒸汽(qì)一起蒸發，把這樣(yàng)的蒸汽在冷凝管(guǎn)中冷凝，根據水分的容量(liàng)得到樣品的水分含(hán)量。蒸餾法(fǎ)的設備簡單，熱交換充分，并且加(jiā)熱發生的化學反應較少。目前 AOAC規定蒸(zhēng)餾法主要用于飼料和食品（如啤酒花、調(diào)味品）的水分測定，在我國蒸餾法一般在食品水分含量檢測中常(cháng)用（GB 5009.3-2010）。
    1.3 卡爾·費休法
    卡爾·費休(xiū)法一般适用于(yú)含(hán)水分較低且(qiě)加熱容易變質分解的樣品，該法操作簡單，但該方法中需要掌握的關鍵點較多，因而檢測(cè)技術不娴(xián)熟會導緻檢測的準 确性和性出現誤差。食品中水分含量測定國标法(fǎ)（GB 5009.3-2010）中規定(dìng)卡爾·費休容量法适用于水分含 量(liàng)>1.0×10-3 g · 100 g-1的樣(yàng)品，而水分含(hán)量>1.0×10-5 g · 100 g-1的樣品(pǐn)水分含量測定需用卡爾· 費休庫倫法。
    除了測定方法的不同，測定過程中的取樣、幹(gàn)燥條件（飼料性質、烘箱(xiāng)溫度、幹燥時間、幹燥器放置時間等）都會對zui終的水分(fèn)檢測結果造成影響[ 3 ]。
    2· 飼料水分活(huó)度
    飼料水分(fèn)活度是指在相同溫度下的密閉容器(qì)中，飼料的水蒸汽壓與純水蒸(zhēng)汽壓之比，水分活算式見式1。
    Aw（水分活度）=P/P0=ERH/100
    式中，P 表(biǎo)示在一定溫度飼料水分所産(chǎn)生的蒸汽壓；P0 表示在與P 相同溫度下純水的蒸汽壓；ERH表示飼料的相對濕度。
    在(zài)一定條件下，無論是谷物籽實(shí)還是加工後的成品飼料都有(yǒu)一定(dìng)的水分活度，而水分活度又影響各種微生物的生長繁殖和各種生化反應。目前水活度測定方法主要包(bāo)括(kuò)蒸汽壓力法、電(diàn)濕度計法、附敏感(gǎn)器的(de)濕動儀法(fǎ)、水分活度測定儀法(fǎ)、擴散法、溶劑萃取法。
    無論是飼(sì)料原料還是加工後的飼料(liào)成品(pǐn)，都含有遊離水和結合水，微(wēi)生物能利用(yòng)的是遊離水。雖然在一般情況下，含水量高的飼(sì)料中微生物容易生長，含水 量(liàng)低的飼料(liào)中微生物生長緩慢，而且在很多含水量高而水活度低(dī)的物(wù)質中，黴菌難以成活。雖然(rán)在(zài)食品行業中很早就引入水活(huó)度作(zuò)爲評價食品品(pǐn)質(zhì)和指導實際食品生 産的重要指标，但在(zài)飼料行業中，還一直(zhí)沿用水分含量作爲評價指标，這種(zhǒng)方法多數時候不(bú)能很好的控制飼(sì)料發黴現象。随着動物營養和飼料科學的進一步發展，水 活度對飼料(liào)品質影響的重要性會逐步爲人們所接受，會逐步以水分活(huó)度爲指标(biāo)來研究飼(sì)料(liào)含水量與飼料微生物繁殖、代(dài)謝的關系。
    3· 顆粒飼料水分對其品質的影響
    研究(jiū)表明，飼料中水分含量與水活度對飼料(liào)本身養分(fèn)（蛋白質、脂肪、添加劑(jì)穩定性）、飼料黴變、飼(sì)料保存等都有影響(xiǎng)[4]。
    3.1 飼料水分活度(dù)對飼料養分的影響
    3.1.1 脂質
    飼料脂質是動物能量的一個重要來源，同時脂質還(hái)參與體内很多物質(zhì)代謝。飼料中一定(dìng)含水(shuǐ)量可抑制油脂氧化，抑制(zhì)的作用機理是因爲非酶(méi)促褐變産生了抗 氧化物質(zhì)，而抗氧(yǎng)化物質的産生需要一定的水分。程閏達等認爲，一般水分含(hán)量高時，水分活度也相對較高，可以抑制脂肪自動氧化的進行[ 5 ]。然而水活 度<0.2時，氧化反應會加(jiā)速進行。而水分活(huó)度對酶促(cù)反應引起油脂變化是影響酶促反應的底物可移動性和影響酶(méi)的構象兩方面的綜合。大多數(shù)的酶類如澱 粉酶、酚氧化(huà)酶和多酚氧化酶等在水分活度<0.85時，活性大幅度降(jiàng)低。但也有一些酶例外，如酯酶在水分活度爲0.3甚至(zhì)0.1時也能引起甘油三酯 或甘油二酯的水解。
    3.1.2 蛋白質
    蛋白質是飼料的重要營養成(chéng)分，其數量、質量及氨基酸組成都對動物的生産(chǎn)性能和免疫(yì)力有重要影響。有研究表明，飼(sì)料儲藏過(guò)程中賴氨酸損失主要是由較 高的水分活度造成的，因(yīn)爲肽鏈中α-氨基在較高水分活度下比較脆弱。Karl 等發現，在還(hái)原性糖和甘氨酸(suān)由美拉德反應引起非酶性褐變的研究中，如果(guǒ)在反 應物中(zhōng)增加水分含量可降(jiàng)低褐變率，原因是褐(hè)變過程中生成了(le)水[ 6 ]。
    3.1.3 飼料添加劑
    飼(sì)料添加劑生産(chǎn)中，水分(fèn)含量及活度是必須嚴格控(kòng)制的重要指标。維生素、酶制劑、酸化(huà)劑(jì)和礦物添加劑等添加劑在水分含量标準以下，可保持較長時間， 一(yī)旦水分含量過高，就會出現物料的流散性變差、潮解、結團，更甚者會破壞這些添加劑的活性。在常溫(wēn)下，盡可能減少飼料(liào)産品中的水分活度，是保證産(chǎn)品質量的 重要因素。廖益平等研究表明，在30 ℃與濕度恒定(dìng)（物料水分≥7%）情況(kuàng)下，4%預混料中維(wéi)生素B1和維生素(sù)A在1個月内可破壞60%[ 7 ]。鄧君 明等指出，在接近中性的pH和(hé)較低溫度條件下，大多數飼料酶的水分活度會降至<0.3，可以防止因酶蛋白變性和微生物生長所引起的變質，從而保持較 高的酶活力；如果保持較低水分含量(liàng)（<10%），則環境溫度(dù)提高對酶活性影響較小[ 8 ]。β-澱粉酶在水分(fèn)活度>0.8時才顯示出水解澱 粉的活力；而當(dāng)水分活度達0.97時，木聚糖酶活力zui高[ 9 ]。當飼料原料(liào)中帶有結晶水時，在幹燥失重檢測中這部分(fèn)水分一般(bān)不能釋出(chū)，當添加在酸或有 機酸鹽等共存的混合(hé)體系中，結晶水和反應生(shēng)成水活躍(yuè)。其他含結(jié)晶水的添加劑（如有機(jī)酸(suān)、糖精鈉）也會在加工(gōng)過程(chéng)中因水活度增(zēng)加(jiā)而發生結塊等不利(lì)現象，同時 物料顆粒表(biǎo)面水分的增加(jiā)會促進各(gè)種不利于(yú)其穩定性的化學反應。
    3.2 水活度對微生物生長繁殖的影(yǐng)響
    不同的(de)微生物生長繁殖都需要适宜的水(shuǐ)分活度，即使是同屬不同種(zhǒng)的微生物對水分活度要求也不*相同，微生物生長、代謝及産生毒素所(suǒ)需要的zui适水分 活度也不相同。對于水分活度，細菌zui敏(mǐn)感，其次是酵母和黴菌。一般情況下，水分活度爲0.91~0.95時，細菌zui易生(shēng)長；水分活度在(zài)0.88時，酵(jiào)母zui 易生長；而水分活度爲0.80時，黴(méi)菌zui易(yì)生長。水分活(huó)度(dù)值降低可(kě)以使微(wēi)生物生長(zhǎng)速度減緩，進而降低微生物的代謝活性[10]。不同黴菌生長或孢子萌發的 zui低水活(huó)度值(zhí)見附表。
    
    4· 保持顆粒飼(sì)料水分含量的方法(fǎ)
    4.1 調整加工參數
    影響顆(kē)粒飼料含水量的(de)加工參數包括蒸汽(qì)壓力、調質時間(jiān)、壓模規(guī)格、冷卻風量及冷卻時(shí)間等(děng)[11-12] 。
    4.1.1 蒸汽調制與疏水閥
    雖然配方、原料、粉碎等程序對顆粒飼料質量的影響(xiǎng)占60%，但僅(jǐn)從制粒過程本身來看，蒸(zhēng)汽調制是影響顆粒飼料質量的主(zhǔ)要因素。正常情況下，鍋爐供 汽壓力越高，濕度越低；反之濕度(dù)越高，蒸汽(qì)含水量越高。因此隻(zhī)要滿足生産需要(yào)，壓力越(yuè)低越好，建議鍋(guō)爐供汽壓力調整爲4~6 kg · cm-2，生産使 用壓力調整爲2 kg · cm-2 [11]。同時，在濕潤的狀态下，高(gāo)溫長時蒸汽(qì)調制可提高澱粉糊化(huà)，這一過程也(yě)可使(shǐ)粉狀飼料的顆粒粘(zhān)結在一起，加強 顆粒飼料的穩定性，降低(dī)含粉率[13]。
    疏(shū)水閥主要是爲(wèi)了排除蒸汽管道中的冷凝水，防止蒸汽帶入的水分過多，造成制(zhì)粒機堵塞。但是在使用的飼料原料(liào)水分(fèn)含量較低時，适(shì)時關閉疏水閥有助于提高飼料成品水分含量。
    4.1.2 增加調質時間
    增加物料在(zài)調質器内的停留時間，使物料與蒸汽充分混合，有利(lì)于澱粉糊化，提高飼料(liào)養分的消化吸收率，也能使物料充分吸收蒸汽中的水分，從而增加産品水分。增加調質時間，可以采取降(jiàng)低調質器的轉速或(huò)調整調質(zhì)器的槳葉等方法來實現。
    4.1.3 選擇合适的冷卻風(fēng)量和時間
    冷(lěng)卻過程可以降低顆粒飼(sì)料的溫度，使其低于室(shì)溫3~5 ℃；同時也可以(yǐ)帶走飼(sì)料中多餘的水分，使産品水分符合規定的标準。顆粒飼料一定(dìng)要在冷卻機 中保持(chí)一定時間(jiān)，否則無法(fǎ)達(dá)到深度冷卻，如果冷卻(què)時間得不到保證，可能(néng)是(shì)冷卻器和(hé)制粒機不配套(tào)和冷卻器出料不均勻造成的[14]。
    4.1.4 選擇合适規格(gé)的壓模
    壓模的孔徑和厚度不僅是(shì)影響制粒機産能的主要因素，同時也影(yǐng)響顆粒(lì)飼料産品的水分。孔徑大的壓模，其顆粒直徑較(jiào)大，冷風不容易穿透顆粒，冷卻時帶 走的(de)水分少，得(dé)到的産品水分高。對于厚度較大的壓模(mó)，在制粒過程(chéng)中，磨擦阻力較大，物料不容易通過孔徑，擠壓制粒時，磨擦溫度高，水分散失大，其顆粒産(chǎn)品 水分低，因此建議選用壓模時，壓模(mó)的孔徑、厚度要合(hé)适。
    4.2 添加保水劑
    在飼料中添加水分(fèn)子(zǐ)乳化劑、液體防黴劑等(děng)添加劑可增加顆粒飼(sì)料保持水分含量能力，降低水活度，又可達到防黴效果。水分子乳化劑作用原理一般是通過 降低水的表面(miàn)張力，使(shǐ)水分能以(yǐ)某種形(xíng)式與飼料表面(miàn)緊密結合，不(bú)利于黴菌利用，起到(dào)防黴效果；同時在飼料表面形成(chéng)薄膜，降低飼料和環膜的摩擦力，降低生産能 耗、提高生産效率，彌(mí)補生産過程中的損耗。
    李建文等試驗表明，在其他條件（環(huán)境溫度和濕度）相同的情況下，飼料水分等溫吸附線基(jī)本(běn)呈近S形，且水分活度(dù)随水分含量增加而增加。水分子乳化劑 可改變飼料水分等溫吸附線，即飼料水活度不是(shì)随着飼料水分含量增加一(yī)直增加，而是在飼料水(shuǐ)分含量達(dá)到一定程度時，添加水分子乳化劑的飼料水分活(huó)度大幅降低 [15]。另有(yǒu)報(bào)道采用後(hòu)噴塗方式在顆粒飼料表(biǎo)面噴灑水乳化(huà)劑後，每添加水10 kg可在(zài)顆粒飼料中保留水7 kg。劉影等通過4個試驗研究了在動物日糧 生産過程中添加水溶液對飼料水分、水活度及防黴效果的影響，發現在飼料混合階段液體噴霧設備添加組成成分爲有(yǒu)機酸、表(biǎo)面(miàn)活性劑(jì)、水結合劑(jì)組合而成的水溶 液，即可以提(tí)高成品飼料水分含量，又可以(yǐ)有效控制飼料(liào)水活度和飼料發黴幾率(lǜ)，大幅提高飼料的(de)儲存期(qī)[16]。
    4.3 添加原料水
    可(kě)以直接給飼料加水（添加水分含量高的(de)液體）提高飼料原料水分(fèn)。熊易強指出，飼料水分控制的基(jī)本模型是要重視混合機粉料的初始水分和确定蒸汽處理 後的目标溫度，并控制好成品水分；當粉料初始水分(fèn)<13%，可以添加部分水分；成品水(shuǐ)分<13%，否(fǒu)則會存在發黴的危(wēi)險[13]。而且(qiě)可 以使(shǐ)用(yòng)高水分原料，如使用水分含量較高的玉米等，玉米不僅在配合飼料中占很大比例，而且其标準水分(fèn)還高于配(pèi)合飼料的标準水分，适當提高飼料原料或半成品(pǐn)的 水分既能提高産品(pǐn)質量又(yòu)能降低成本。由于飼料水分(fèn)存(cún)在明顯的季節性差異，這(zhè)種(zhǒng)差(chà)異導緻(zhì)了飼料生産和飼料顆(kē)粒質量的(de)季節性變化。
    5 ·小結
    爲将顆(kē)粒飼料水分含量和水活(huó)度控(kòng)制在适宜水平(píng)，不(bú)僅要逐步完善控(kòng)溫、控(kòng)濕設備，通過在生産實踐中不斷調整各參數(shù)，使之符合工業化、大規模生産的需 要；同時，随着研究的深入，有研究者從飼料原(yuán)料和成品飼料吸濕解吸平衡、顆粒(lì)飼料冷卻(què)等物理、化學機理入手，嘗試發現、計算和控(kòng)制飼料的平衡含(hán)水率或水活 度、計算安全水分和蒸發潛熱，尋找冷卻規律[17]。從而爲解(jiě)決顆粒飼料适當含水量和水活度提供可操作模型。