Wasseraktivität in Tierfutter
Anwendung
Ein Beispiel aus der Industrie zeigt, wie wichtig es ist, die Wasseraktivität und nicht den Feuchtigkeitsgehalt zu messen: Nach dreissig Jahren ohne erwähnenswerte Zwischenfälle musste ein Tierfutterhersteller ein verschimmeltes Produkt zurückrufen, versichert aber, der Feuchtigkeitsgehalt des Produkts habe sich nicht verändert.
Die Herstellung von Tierfutter ist eine der schnellst wachsenden Branchen weltweit. Um Allergien zu vermeiden und eine gesunde und abwechslungsreiche Ernährung zu gewährleisten, wird der Her- und Zusammenstellung von Tierfutter grosse Sorgfalt gewidmet.
Mit dem Qualitätsanspruch steigen auch die Erwartungen, und in der Folge verschärfen sich auch die gesetzlichen Vorschriften. Als das Gesetz zur Modernisierung der Lebensmittelsicherheit (Food Safety Modernization Act, FSMA) im Jahr 2011 unterzeichnet wurde, enthielt es Empfehlungen die Vorschriften zur Tierfutter-Herstellung denen der Lebensmittel-Herstellung gleichzusetzen. Die letzte Aktualisierung wurde im September 2018 für Kleinstbetriebe in Kraft gesetzt.
Die Einhaltung dieser neuen FSMA-Vorschriften, bei gleichzeitiger Sicherstellung eines qualitativ hochwertigen und rentablen Produkts, ist die Herausforderung und das Ziel der Tierfutterindustrie.
WASSERAKTIVITÄT IN TIERFUTTER UND MIKROBIELLE SICHERHEIT
Jeder Mikroorganismus muss eine ideale Wasseraktivität aufrechterhalten. Wenn ein Mikroorganismus auf eine Umgebung stösst, in der die Wasseraktivität niedriger ist als seine eigene Wasseraktivität, gerät er unter osmotischen Stress und beginnt, Wasser an die Umgebung zu verlieren, da sich Wasser von hoher Wasseraktivität (Energie) zu niedriger Wasseraktivität bewegt. Dieser Wasserverlust verringert den Turgordruck und verlangsamt die normale Stoffwechselaktivität. Beachten Sie, dass die Fähigkeit eines Organismus, sich zu vermehren und zu wachsen, nicht davon abhängt, wie viel Wasser in seiner Umgebung vorhanden ist (Feuchtigkeitsgehalt), sondern ausschliesslich von der Energie des Wassers (Wasseraktivität) und davon, ob er für sein Wachstum auf dieses Wasser zugreifen kann. Folglich hat jeder Mikroorganismus eine einzigartige Grenzwasseraktivität, die für sein Wachstum entscheidend ist. Der Schlüssel zur Kontrolle der mikrobiellen Sicherheit und des Wachstums in der Heimtiernahrung liegt in der Verarbeitung bis zu einer Wasseraktivität von weniger als 0.85 aw , um das Bakterienwachstum zu stoppen, 0.70 aw, um das Schimmelwachstum zu stoppen, und 0.60 aw, um das Wachstum aller Mikroorganismen zu stoppen. Zwischen diesen Werten lässt sich die Stabilität des Tierfutters leicht kontrollieren.
WASSERAKTIVITÄT IN TIERNAHRUNG UND CHEMISCHE STABILITÄT
Die Wasseraktivität beeinflusst die Reaktionsgeschwindigkeit, indem sie die Aktivierungsenergie verringert, die Mobilität erhöht und die Geschwindigkeitskonstante steigert. Folglich sind die Reaktionsgeschwindigkeiten besser mit der Wasseraktivität korreliert als mit dem Feuchtigkeitsgehalt. Im Allgemeinen steigt mit zunehmender Wasseraktivität auch die Reaktionsgeschwindigkeit, doch hängen die spezifischen Korrelationen von der Art des Produkts und der Reaktion ab. Die meisten Reaktionen erreichen aufgrund der Verdünnung bei hohen Wasseraktivitäten ein Maximum im Bereich von 0,70-0,80 aw, aber die Lipidoxidation ist die einzige Reaktion, die bei niedriger Wasseraktivität zunimmt. Die Reaktion, die sich am ehesten auf die Qualität von Tierfutter auswirkt, ist die Lipidoxidation oder Ranzigkeit. Dabei handelt es sich um eine komplexe Reaktion mit mehreren möglichen Wegen, die das Vorhandensein von Lipiden (Fett), Sauerstoff und freien Radikalen erfordert. Daher wird sie meist durch den Entzug von Sauerstoff durch Stickstoffspülung oder durch die Verwendung von Sauerstoffabsorbern kontrolliert. Ranzigkeit tritt auf, wenn die Lipidoxidation zur Bildung von Geruchsstoffen führt, die einen muffigen Geruch und Geschmack verursachen. Vorbeugend muss die chemische Stabilität des Futters kontrolliert werden. Um die Frische zu erhalten und den Nährwert zu verbessern, wird Trockenfutter für Haustiere oft mit einer Fettschicht überzogen, was es allerdings besonders anfällig für Ranzigkeit macht.
WASSERAKTIVITÄT IN TIERNAHRUNG UND PHYSISCHE STABILITÄT
Veränderungen der Wasseraktivität können Struktur und Konsistenz von Tierfutter beeinträchtigen. Jedes Produkt hat einen idealen Wasseraktivitätsbereich. Um die Haltbarkeit zu maximieren, muss ein Produkt in seinem idealen Wasseraktivitätsbereich hergestellt werden. Dieser muss während des Transports und der Lagerung beibehalten werden. Bei Trockenfutter ist die Wasseraktivität niedrig, und die erwartete Textur ist kross und knackig. Wenn aber die Wasseraktivität den idealen Bereich übersteigt, wird das Trockenfutter weich und ungeniessbar. Halbfeuchte Haustiernahrung wiederum hat höhere Wasseraktivitätswerte und sollte eine weiche und biegsame Struktur haben. Wenn hier die Wasseraktivität ausserhalb des idealen Bereichs liegt, wird das Produkt hart und ungeniessbar.
KONTROLLE DER WASSERAKTIVITÄT IM TIERFUTTER
Sobald eine ideale Wasseraktivitätsspezifikation ermittelt wurde, besteht die nächste Herausforderung darin, diesen Idealwert während des gesamten Produktionsverlaufs aufrecht zu erhalten. Idealerweise können Produktionseinstellungen wie Ofentemperatur und Bandgeschwindigkeit festgelegt werden und bei jedem Produktionslauf gleichbleiben, so dass fortlaufend Produkte mit derselben Wasseraktivität hergestellt werden. Leider gibt es jedoch äussere Faktoren, die eine Verifizierung der Produktionseinstellungen erforderlich machen. Zu diesen Faktoren gehören, unter anderem, Qualitätsschwankungen bei den Grundzutaten und veränderte Bedingungen in der Produktionsumgebung. Durch Nachverfolgung der Wasseraktivität der Grundzutaten kann ein akzeptabler Bereich, in dem ein Produkt ohne grosse Produktionsanapassung hergestellt werden kann, festgelegt und die Qualität der Grundzutaten gesichert werden. Viele Tierfutterhersteller messen die Wasseraktivität des Endprodukts, anstatt während des gesamten Produktionsprozesses die Wasseraktivität der Grundzutaten zu überprüfen.
DER WICHTIGSTE FAKTOR: WASSERAKTIVITÄT IN TIERNAHRUNG
Für Tierfutter ist die Festlegung einer idealen Wasseraktivitätsspezifikation ein entscheidender Schritt puncto Sicherheit, Qualität, physikalischer und chemischer Stabilität. Auch heute noch versuchen viele Hersteller von Tierfutter, den Feuchtigkeitsgehalt zur Bestimmung der Sicherheit ihrer Produkte heranzuziehen, und stellen in der Folge schimmelige Produkte fest. Diese Fehler können vollständig vermieden werden, wenn anstelle des Feuchtigkeitsgehalts eine Wasseraktivitätsspezifikation vorgenommen wird. Die Spezifikation kann so festgelegt werden, dass mikrobielle Vermehrung, chemische Reaktionen, physikalischer und struktureller Abbau sowie Feuchtigkeitsmigration vermieden werden. Der ideale Wert kann auf der Grundlage der wahrscheinlichsten Fehlerart bestimmt werden, z. B. Texturverlust bei trockenen Produkten, chemischer Abbau bei halbfeuchten Produkten und mikrobielles Wachstum bei nassem Tierfutter. Sobald die ideale Wasseraktivität bestimmt ist, kann eine Kombination aus Verarbeitung und Formulierung angewandt werden, um diese ideale Wasseraktivität zu erreichen. Dies gewährleistet ein sicheres Qualitätsprodukt mit optimaler Haltbarkeit und maximalem Umsatz.
"Beim Tierfutter ist die Festlegung einer idealen Wasseraktivitätsspezifikation ein entscheidender Schritt bei der Festlegung für Sicherheit und Qualität. Die Spezifikation wird so festgelegt, dass eine mikrobielle Vermehrung, chemische Reaktion, physikalische und strukturelle Degradation und Feuchtigkeitsmigration vermieden werden kann. Der ideale Wert kann auf der Grundlage der wahrscheinlichsten Fehlerart bestimmt werden, z. B. Texturverlust bei trockenen Produkten, chemischer Abbau bei halbfeuchten Produkten und mikrobielles Wachstum bei nassem Tierfutter. Sobald die ideale Wasseraktivität bestimmt ist, kann eine Kombination aus Verarbeitung und Formulierung eingesetzt werden, um diese ideale Wasseraktivität zu erreichen."
Dr. Brady Carter weltweit anerkannter Spezialist für Wasseraktivität
Laden Sie die vollständigen AppNote hier herunter!
Die geeignetsten Wasseraktivitätsmessgeräte für Tiernahrung!
LabTouch-aw
