陈旭东，唐茂妍

（1.北京中农颖泰生物技术有限公司，北京 100193；2.上海正正生物技术有限公司，上海 200433）

在影响颗粒饲料品质的众多因素中，饲料加工工艺对其品质的影响不可忽视，而颗粒饲料水分则是影响饲料加工质量的重要因素之一。颗粒饲料成品含水量高低不仅影响饲料品质并且与饲料生产者的经济利益息息相关。水分含量过低使得颗粒饲料的淀粉糊化率低，适口性不佳，导致饲料转化率下降，影响畜禽的生产表现；如果粉料水分含量超过规定标准，在生产过程中容易引起环模堵塞、成品饲料易发霉，不利于生产和保存。同时水分含量过高，导致营养成分含量降低，影响饲料品质，也会导致动物生产性能下降，甚至引发疾病。因而，保持颗粒饲料水分含量和活度是提高制粒速度、改善饲料耐久性和含粉率、提高颗粒饲料的养分消化率、降低生产能耗的重要手段，也是颗粒饲料生产中一项重要的加工参数[1]。

1 饲料水分含量及检测方法

饲料水分含量直接关系到饲料品质，从而影响加工企业的经济效益。在饲料加工过程中，适宜的水分含量有利于颗粒饲料的正常生产，保证饲料品质和生产效率，降低加工成本。因此，对饲料水分进行准确测定成为保证饲料产品质量和饲料加工企业效益的关键。我国现行的测定饲料水分常用的方法有热干燥法、蒸馏法和卡尔·费休法。3种方法既有关联又有区别，主要是饲料性质决定了需要采用的测定方法，以便保证测定结果的准确性和一致性。

1.1 热干燥法

热干燥法又包括常压干燥法、真空干燥法和红外线干燥法。常压干燥法最常用，对饲料中水分和其他挥发性物质含量的测定均采用这种方法。国标GB/T 6435-1986（简称国标法86版）和GB/T 6435-2006（简称国标法06版）均采用常压干燥法；如果样品在高温加热时易分解则需要使用真空干燥法，利用较低温度在减压下进行干燥以排除水分；红外线干燥法，主要用于快速测定，测定时间短，效率高，但一般与国标法测定结果相比会有一定差异，研究表明，快速法测定结果与国标法86版（r=0.998 2）和国标法06版（r=0.999 2）有极显著相关（P＜0.01）；国标法对快速法的回归方程分别为y（国标法86版）=1.009 3x（快速法）-0.399 8（R2=0.995 5），y（国标法06版）=1.023 4x（快速法）-0.568 1（R2=0.998 2）[2]。

1.2 蒸馏法

蒸馏法也叫共沸蒸馏法，多用于含较多挥发性物质的样品，一般方法为把不溶于水的有机溶剂和样品放入蒸馏式水分测定装置中加热，试样中的水分与溶剂蒸汽一起蒸发，把这样的蒸汽在冷凝管中冷凝，根据水分的容量得到样品的水分含量。蒸馏法的设备简单，热交换充分，并且加热发生的化学反应较少。目前AOAC规定蒸馏法主要用于饲料和食品（如啤酒花、调味品）的水分测定，在我国蒸馏法一般在食品水分含量检测中常用（GB 5009.3-2010）。

1.3 卡尔·费休法

卡尔·费休法一般适用于含水分较低且加热容易变质分解的样品，该法操作简单，但该方法中需要掌握的关键点较多，因而检测技术不娴熟会导致检测的准确性和精确性出现误差。食品中水分含量测定国标法（GB 5009.3-2010）中规定卡尔·费休容量法适用于水分含量＞1.0×10-3g·100 g-1的样品，而水分含量＞1.0×10-5g·100 g-1的样品水分含量测定需用卡尔·费休库伦法。

除了测定方法的不同，测定过程中的取样、干燥条件（饲料性质、烘箱温度、干燥时间、干燥器放置时间等）都会对最终的水分检测结果造成影响[3]。

2 饲料水分活度

饲料水分活度是指在相同温度下的密闭容器中，饲料的水蒸汽压与纯水蒸汽压之比，水分活算式见式1。

式中，P表示在一定温度饲料水分所产生的蒸汽压；P0表示在与P相同温度下纯水的蒸汽压；ERH表示饲料的相对湿度。

在一定条件下，无论是谷物籽实还是加工后的成品饲料都有一定的水分活度，而水分活度又影响各种微生物的生长繁殖和各种生化反应。目前水活度测定方法主要包括蒸汽压力法、电湿度计法、附敏感器的湿动仪法、水分活度测定仪法、扩散法、溶剂萃取法。

无论是饲料原料还是加工后的饲料成品，都含有游离水和结合水，微生物能利用的是游离水。虽然在一般情况下，含水量高的饲料中微生物容易生长，含水量低的饲料中微生物生长缓慢，而且在很多含水量高而水活度低的物质中，霉菌难以成活。虽然在食品行业中很早就引入水活度作为评价食品品质和指导实际食品生产的重要指标，但在饲料行业中，还一直沿用水分含量作为评价指标，这种方法多数时候不能很好的控制饲料发霉现象。随着动物营养和饲料科学的进一步发展，水活度对饲料品质影响的重要性会逐步为人们所接受，会逐步以水分活度为指标来研究饲料含水量与饲料微生物繁殖、代谢的关系。

3 颗粒饲料水分对其品质的影响

研究表明，饲料中水分含量与水活度对饲料本身养分（蛋白质、脂肪、添加剂稳定性）、饲料霉变、饲料保存等都有影响[4]。

3.1 饲料水分活度对饲料养分的影响

3.1.1 脂质

饲料脂质是动物能量的一个重要来源，同时脂质还参与体内很多物质代谢。饲料中一定含水量可抑制油脂氧化，抑制的作用机理是因为非酶促褐变产生了抗氧化物质，而抗氧化物质的产生需要一定的水分。程闰达等认为，一般水分含量高时，水分活度也相对较高，可以抑制脂肪自动氧化的进行[5]。然而水活度＜0.2时，氧化反应会加速进行。而水分活度对酶促反应引起油脂变化是影响酶促反应的底物可移动性和影响酶的构象两方面的综合。大多数的酶类如淀粉酶、酚氧化酶和多酚氧化酶等在水分活度＜0.85时，活性大幅度降低。但也有一些酶例外，如酯酶在水分活度为0.3甚至0.1时也能引起甘油三酯或甘油二酯的水解。

3.1.2 蛋白质

蛋白质是饲料的重要营养成分，其数量、质量及氨基酸组成都对动物的生产性能和免疫力有重要影响。有研究表明，饲料储藏过程中赖氨酸损失主要是由较高的水分活度造成的，因为肽链中α-氨基在较高水分活度下比较脆弱。Karl等发现，在还原性糖和甘氨酸由美拉德反应引起非酶性褐变的研究中，如果在反应物中增加水分含量可降低褐变率，原因是褐变过程中生成了水[6]。

3.1.3 饲料添加剂

饲料添加剂生产中，水分含量及活度是必须严格控制的重要指标。维生素、酶制剂、酸化剂和矿物添加剂等添加剂在水分含量标准以下，可保持较长时间，一旦水分含量过高，就会出现物料的流散性变差、潮解、结团，更甚者会破坏这些添加剂的活性。在常温下，尽可能减少饲料产品中的水分活度，是保证产品质量的重要因素。廖益平等研究表明，在30℃与湿度恒定（物料水分≥7%）情况下，4%预混料中维生素B1和维生素A在1个月内可破坏60%[7]。邓君明等指出，在接近中性的pH和较低温度条件下，大多数饲料酶的水分活度会降至＜0.3，可以防止因酶蛋白变性和微生物生长所引起的变质，从而保持较高的酶活力；如果保持较低水分含量（＜10%），则环境温度提高对酶活性影响较小[8]。β-淀粉酶在水分活度＞0.8时才显示出水解淀粉的活力；而当水分活度达0.97时，木聚糖酶活力最高[9]。当饲料原料中带有结晶水时，在干燥失重检测中这部分水分一般不能释出，当添加在酸或有机酸盐等共存的混合体系中，结晶水和反应生成水活跃。其他含结晶水的添加剂（如有机酸、糖精钠）也会在加工过程中因水活度增加而发生结块等不利现象，同时物料颗粒表面水分的增加会促进各种不利于其稳定性的化学反应。

3.2 水活度对微生物生长繁殖的影响

不同的微生物生长繁殖都需要适宜的水分活度，即使是同属不同种的微生物对水分活度要求也不完全相同，微生物生长、代谢及产生毒素所需要的最适水分活度也不相同。对于水分活度，细菌最敏感，其次是酵母和霉菌。一般情况下，水分活度为0.91～0.95时，细菌最易生长；水分活度在0.88时，酵母最易生长；而水分活度为0.80时，霉菌最易生长。水分活度值降低可以使微生物生长速度减缓，进而降低微生物的代谢活性[10]。不同霉菌生长或孢子萌发的最低水活度值见附表。

附表 各种霉菌生长（孢子萌发）最低水分活度值

4 保持颗粒饲料水分含量的方法

4.1 调整加工参数

影响颗粒饲料含水量的加工参数包括蒸汽压力、调质时间、压模规格、冷却风量及冷却时间等[11-12]。

4.1.1 蒸汽调制与疏水阀

虽然配方、原料、粉碎等程序对颗粒饲料质量的影响占60%，但仅从制粒过程本身来看，蒸汽调制是影响颗粒饲料质量的主要因素。正常情况下，锅炉供汽压力越高，湿度越低；反之湿度越高，蒸汽含水量越高。因此只要满足生产需要，压力越低越好，建议锅炉供汽压力调整为4～6 kg·cm-2，生产使用压力调整为2 kg·cm-2[11]。同时，在湿润的状态下，高温长时蒸汽调制可提高淀粉糊化，这一过程也可使粉状饲料的颗粒粘结在一起，加强颗粒饲料的稳定性，降低含粉率[13]。

疏水阀主要是为了排除蒸汽管道中的冷凝水，防止蒸汽带入的水分过多，造成制粒机堵塞。但是在使用的饲料原料水分含量较低时，适时关闭疏水阀有助于提高饲料成品水分含量。

4.1.2 增加调质时间

增加物料在调质器内的停留时间，使物料与蒸汽充分混合，有利于淀粉糊化，提高饲料养分的消化吸收率，也能使物料充分吸收蒸汽中的水分，从而增加产品水分。增加调质时间，可以采取降低调质器的转速或调整调质器的桨叶等方法来实现。

4.1.3 选择合适的冷却风量和时间

冷却过程可以降低颗粒饲料的温度，使其低于室温3～5℃；同时也可以带走饲料中多余的水分，使产品水分符合规定的标准。颗粒饲料一定要在冷却机中保持一定时间，否则无法达到深度冷却，如果冷却时间得不到保证，可能是冷却器和制粒机不配套和冷却器出料不均匀造成的[14]。

4.1.4 选择合适规格的压模

压模的孔径和厚度不仅是影响制粒机产能的主要因素，同时也影响颗粒饲料产品的水分。孔径大的压模，其颗粒直径较大，冷风不容易穿透颗粒，冷却时带走的水分少，得到的产品水分高。对于厚度较大的压模，在制粒过程中，磨擦阻力较大，物料不容易通过孔径，挤压制粒时，磨擦温度高，水分散失大，其颗粒产品水分低，因此建议选用压模时，压模的孔径、厚度要合适。

4.2 添加保水剂

在饲料中添加水分子乳化剂、液体防霉剂等添加剂可增加颗粒饲料保持水分含量能力，降低水活度，又可达到防霉效果。水分子乳化剂作用原理一般是通过降低水的表面张力，使水分能以某种形式与饲料表面紧密结合，不利于霉菌利用，起到防霉效果；同时在饲料表面形成薄膜，降低饲料和环膜的摩擦力，降低生产能耗、提高生产效率，弥补生产过程中的损耗。

李建文等试验表明，在其他条件（环境温度和湿度）相同的情况下，饲料水分等温吸附线基本呈近S形，且水分活度随水分含量增加而增加。水分子乳化剂可改变饲料水分等温吸附线，即饲料水活度不是随着饲料水分含量增加一直增加，而是在饲料水分含量达到一定程度时，添加水分子乳化剂的饲料水分活度大幅降低[15]。另有报道采用后喷涂方式在颗粒饲料表面喷洒水乳化剂后，每添加水10 kg可在颗粒饲料中保留水7 kg。刘影等通过4个试验研究了在动物日粮生产过程中添加水溶液对饲料水分、水活度及防霉效果的影响，发现在饲料混合阶段液体喷雾设备添加组成成分为有机酸、表面活性剂、水结合剂组合而成的水溶液，即可以提高成品饲料水分含量，又可以有效控制饲料水活度和饲料发霉几率，大幅提高饲料的储存期[16]。

4.3 添加原料水

可以直接给饲料加水（添加水分含量高的液体）提高饲料原料水分。熊易强指出，饲料水分控制的基本模型是要重视混合机粉料的初始水分和确定蒸汽处理后的目标温度，并控制好成品水分；当粉料初始水分＜13%，可以添加部分水分；成品水分最好＜13%，否则会存在发霉的危险[13]。而且可以使用高水分原料，如使用水分含量较高的玉米等，玉米不仅在配合饲料中占很大比例，而且其标准水分还高于配合饲料的标准水分，适当提高饲料原料或半成品的水分既能提高产品质量又能降低成本。由于饲料水分存在明显的季节性差异，这种差异导致了饲料生产和饲料颗粒质量的季节性变化。

5 小 结

为将颗粒饲料水分含量和水活度控制在适宜水平，不仅要逐步完善控温、控湿设备，通过在生产实践中不断调整各参数，使之符合工业化、大规模生产的需要；同时，随着研究的深入，有研究者从饲料原料和成品饲料吸湿解吸平衡、颗粒饲料冷却等物理、化学机理入手，尝试发现、计算和控制饲料的平衡含水率或水活度、计算安全水分和蒸发潜热，寻找冷却规律[17]。从而为解决颗粒饲料适当含水量和水活度提供可操作模型。

[1] 卿兰才,刘学进,项平.影响北方饲料水分的因素及控制方法[J].饲料工业,2008,29（19）:50-52.

[2] 杨尚霖,王斌星,柏雪,等.三种方法测定饲料水分的比较研究[J].四川畜牧兽医,2013（2）:34-36.

[3] 何绮霞.常用的饲料水分测定方法及问题分析[J].饲料广角,2009（11）:37-39.

[4] 马文智.颗粒饲料质量影响因素分析[J].中国饲料,2005（2）:30-33.

[5] 程闰达,张淑茹.关于豆腐膜生成机理的探讨[J].中国酿造,1998（3）:6-9,18.

[6] Karl E,Marcus K.The influence of water content and water activi⁃ty on the sugar-Anzino browning reaction in model systems under various condition[J].JAgr Food Chem,1972,20(2):218.

[7] 廖益平,滕冰.饲料产品生产技术工艺与其质量的若干问题[C].2002年动物营养、保健与饲料添加剂国际学术研讨会,2002.

[8] 邓君明,张曦,郭荣富.影响饲用酶制剂应用效果的因素[J].广东饲料,2003,12（1）:32-35.

[9] 林学政,张玉臻.苹果渣（基质）水活度对丝孢酵母固态发酵及酶合成的影响[J].食品与发酵工业,1996（4）:42-45.

[10] Beuchat L R.Microbial stability as affected by water activity[J].Cereal Foods World,1981,26（7）:345-349.

[11] 甄长玉.提高颗粒饲料产品水分探析[J].饲料工业,2001,22（11）:54.

[12] 岳增华,王玉峰.饲料保水及在生产过程中的水分控制[J].饲料与畜牧,2013（1）:18-20.

[13] 熊易强.制粒作业中蒸汽调制的基本原理[J].饲料工业,2008,29（9）:1-5.

[14] 张文龙.浅谈控制颗粒饲料水分的三点措施[J].饲料工业,1998,19（1）:13.

[15] 李建文,齐威.水分子乳化剂及加水方式对饲料水分活度的影响[J].广东饲料,2010,19（2）:21-22.

[16] 刘影,赵慧娟,胡竑邠,等.控制饲料水分的关键技术[J].饲料广角,2007（23）:23-26.

[17]刘焕龙.饲料的吸湿解吸平衡规律和颗粒饲料冷却的模型拟合[D].无锡:江南大学,2010.