为何水分和脂肪决定膨化粮的命运
食品与饲料行业中的大多数干宠物食品采用挤压蒸煮工艺生产，这一工艺使淀粉糊化，提高消化率和适口性，代价是损失部分热敏性维生素并产生美拉德反应损失 [1]。配方在 23 至 28 % 的水分下挤出，在模头处经闪蒸失水，然后再进行干燥，因为干法膨化产品的最终水分需低于 10 % 才能防止霉菌和细菌生长，而 12 % 是保证贮存稳定性的上限 [2]。其背后的变量是水分活度，Rokey 等给出的限值约为细菌 0.65、霉菌 0.6 [2]；Beuchat 的综述解释了为何在 0.61 至 0.85 的水分活度下真菌腐败占主导，因为此时不存在与之竞争的细菌 [3]。这种风险是真实存在的：在同一台挤压机上生产的三种挤压犬粮中，有一种在受控贮存八个月后发霉，作者将其归因于生产后对其水分含量的测量不准确 [4]。
水分和脂肪同时也是标签声明项目。在美国，AAFCO 示范法规要求的保证分析包含四项基本声明：粗蛋白最小值、粗脂肪最小值、粗纤维最大值和水分最大值 [5]。在欧盟，(EC) No 767/2009 号条例要求猫狗全价饲料声明粗蛋白、粗纤维、粗脂肪和粗灰分，且水分超过 14 % 时必须予以标明 [6]。经济因素则朝相反方向拉动：原料进厂时水分为 10 至 13 %，而成品饲料出售时水分为 8 至 10 %，因此过度干燥意味着工厂花钱买来却卖不出去的重量 [2]。
数字背后的参考方法
饲料中的水分按 ISO 6496 的烘箱干燥法测定，该方法适用于配合饲料，但不适用于乳制品和矿物质饲料等 [7]。脂肪按 ISO 6492 测定，该标准将饲料分为两类，对包括动物源性产品在内的那一类要求在溶剂萃取前进行酸水解 [8]。对于挤压产品，这一步骤并非形式：低水分高温挤压会形成脂质–淀粉和脂质–蛋白质复合物，仅靠 Soxhlet 萃取无法将其分解，因此挤压产品的脂肪分析必须包括酸水解 [2]。NIR 脂肪定标的意义取决于其参考值，因此工厂必须决定定标所依据的脂肪定义 — 水解后的总脂肪还是可萃取脂肪 — 并在涂油前后始终如一地加以应用。
脂肪在哪里进入生产线
脂肪通常占全价配方的 20 % 以下 [2]。其中一部分在预调质器中加入，脂肪包裹颗粒，阻碍水分吸收和热量传递，因此高脂配方需要更长的预调质时间才能达到相同的熟化度 [2]。其余部分在干燥后加入：大多数干法膨化产品在干燥、冷却和筛分后涂覆液态脂肪和诱食剂，通常趁产品尚温时进行以改善吸收；当施加的脂肪超过百分之五至八时，产品先干燥、再涂油，然后才冷却 [2]。真空喷涂机将液体吸入膨化粮的蜂窝结构中，可实现远高于常压喷涂的液体添加量 [2]。涂油也是决定货架期的环节：在一项以十种脂质来源按 10 % 涂覆膨化粮的贮存研究中，脂质来源是氧化稳定性的主要决定因素，膨化粮基质也有一定贡献 [9]。涂油机施加的脂肪必须与膨化粮相匹配，而膨化粮的密度和孔隙率由上游的水分和膨化度决定，这就是两者最好协同控制的原因。
NIR 在挤压宠物食品上能做什么、不能做什么
ISO 12099 是近红外光谱法应用于动物饲料的指南，内容包括如何依据参考方法对定标进行验证和监控 [10]。已发表的最大宠物食品数据集来自 De Marchi 等，他们在覆盖 570 至 1,842 nm 的可见/近红外仪器上测量了 649 种未经粉碎的市售挤压犬粮，得到的交叉验证决定系数为：水分 0.77、粗蛋白 0.97、粗脂肪 0.83、粗纤维 0.86、灰分 0.78，而过氧化值模型（0.66）被认为仅适用于筛查 [11]。Goi 等表明，对粉碎后的膨化粮进行近线可见/NIR 光谱分析，可预测总淀粉和糊化淀粉，外部验证中的剩余预测偏差大于 4，因此熟化度也是一个可获取的过程指标 [12]。
由此引出两点告诫。De Marchi 等水分统计结果一般，源于一个涵盖数百种产品类型、透过完整颗粒测量的样品总体 [11]；而一条在狭窄水分窗口内运行少数几个配方的生产线，是另一类定标问题，其性能必须用该生产线自身的样品来确定。此外，未粉碎样品的水分和灰分准确度较低 [11]，这提醒我们颗粒大小、表面脂肪和温度都会影响光谱：涂油机后的探头看到的是脂肪膜而不是膨化粮内部，因此不应假定以干燥后未涂油产品建立的定标可以原封不动地转移。
测量点与操作实践
Rokey 等早已提到连续在线水分仪，并指出监测成品水分对贮存期间的稳定性至关重要 [2]。在挤压生产线上，值得投入的测量点有：
- 干燥机出口，涂油之前。在此处依据贮存限值 [2] 和标签最大值 [5][6] 控制水分，未涂油的膨化粮光谱最为干净，而且仍可调整干燥机温度、料层厚度或停留时间。
- 涂油机之后。测量成品膨化粮的总脂肪，以及在已定标的情况下的水分；参考样品应采用酸水解脂肪测定法 [8]，该模型应独立于干燥机出口模型进行验证。
- 按 ISO 12099 建立参考例程。定期按 ISO 6496 和 ISO 6492 分析样品 [7][8]，进行偏差和斜率检查，并在配方变更时进行有记录的重新定标 [10]。
USTECH 的做法
USTECH 的 ProLine17EC 和 ProLine17ECS 是带蓝宝石窗口的坚固型 IP65 在线 NIR 分析仪，适合安装在干燥机出口或涂油机出料处的输送机上方，ProChem 将其读数传送至 PLC 或 SCADA，用于看板、报警和设定值控制。MasterLine17EC 近线分析仪负责成品膨化粮和原料粉的实验室端分析，caliX 提供 PLS 建模和验证工具。一条特定生产线能在何处达到怎样的水分和脂肪准确度，需要用您自己的样品和参考分析通过可行性研究来确定。
参考文献
- [1] Tran, Q.D., Hendriks, W.H., van der Poel, A.F.B. (2008). Effects of extrusion processing on nutrients in dry pet food. Journal of the Science of Food and Agriculture, 88(9), 1487–1493. doi:10.1002/jsfa.3247
- [2] Rokey, G.J., Plattner, B., de Souza, E.M. (2010). Feed extrusion process description. Revista Brasileira de Zootecnia, 39(suppl. spe), 510–518. doi:10.1590/S1516-35982010001300055
- [3] Beuchat, L.R. (1983). Influence of water activity on growth, metabolic activities and survival of yeasts and molds. Journal of Food Protection, 46(2), 135–141. doi:10.4315/0362-028X-46.2.135
- [4] Crosbie, M., Pezzali, J.G., Hancock-Monroe, L., Buff, P.R., Shoveller, A.K. (2024). Extruded canine diets containing primarily peas in contrast to those containing lamb and chicken meal are at higher risk of mold and mycotoxin contamination when treated similarly: An observational study. Food Science & Nutrition, 12(9), 6411–6424. doi:10.1002/fsn3.4277
- [5] Association of American Feed Control Officials (AAFCO). Reading Labels — Understanding Pet Food: Expression of Guarantees. AAFCO, Champaign, IL (accessed October 2026). aafco.org/consumers/understanding-pet-food/reading-labels
- [6] Regulation (EC) No 767/2009 of the European Parliament and of the Council of 13 July 2009 on the placing on the market and use of feed, Annex I point 6 (moisture declaration) and Annex VII (analytical constituents). Official Journal of the European Union, L 229, 1.9.2009, p. 1–28 (as amended). eur-lex.europa.eu/eli/reg/2009/767/oj
- [7] ISO 6496:1999. Animal feeding stuffs — Determination of moisture and other volatile matter content. ISO, Geneva. iso.org/standard/12871.html
- [8] ISO 6492:1999. Animal feeding stuffs — Determination of fat content. ISO, Geneva. iso.org/standard/12865.html
- [9] Rankovic, A., Shoveller, A.K., Saunders-Blades, J., Cutler, S., MacDonald Murray, S., Lown, K. (2026). Lipid source and kibble matrix determine oxidative stability and n-3 fatty acid loss in coated extruded dog food. Journal of Animal Science, 104, skag297. doi:10.1093/jas/skag297
- [10] ISO 12099:2017. Animal feeding stuffs, cereals and milled cereal products — Guidelines for the application of near infrared spectrometry. ISO, Geneva. iso.org/standard/67352.html
- [11] De Marchi, M., Righi, F., Meneghesso, M., Manfrin, D., Ricci, R. (2018). Prediction of chemical composition and peroxide value in unground pet foods by near-infrared spectroscopy. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, 102(1), 337–342. doi:10.1111/jpn.12663
- [12] Goi, A., Manuelian, C.L., Righi, F., De Marchi, M. (2020). At-line prediction of gelatinized starch and fiber fractions in extruded dry dog food using different near-infrared spectroscopy technologies. Animals, 10(5), 862. doi:10.3390/ani10050862