牛肉干作为广受欢迎的高蛋白休闲肉制品，其质构特性——尤其是“嚼劲”或“韧性”——是决定消费者接受度的核心感官指标。传统上，这类评价依赖人工感官评定，存在主观性强、重复性差、效率低等问题。随着食品质构科学的发展，牛肉干剪切力分析仪已成为客观量化牛肉干质地的关键工具。本文系统阐述牛肉干剪切力测试的方法原理、操作流程及其在研发、生产与质量控制中的必要性。

一、剪切力测试的必要性

1.客观量化“嚼劲”

牛肉干的理想质地应具备适度的韧性和纤维感，既不能过硬难嚼，也不可过软失味。剪切力值（单位：N或kgf）能直接反映切断肉纤维所需的力量，是“嚼劲”的物理表征，为产品口感提供可测量、可比较的数据支撑。

2.支撑配方与工艺优化

在开发阶段，通过对比不同腌制时间、烘烤温度、切条方向或嫩化处理（如酶解、滚揉）对剪切力的影响，可快速筛选最优工艺参数，缩短研发周期。

3.保障批次一致性

工业化生产中，原料肉部位、成熟度、加工条件的微小波动均会影响终产品质量。定期进行剪切力检测，可建立质控阈值（如剪切力30–50N），及时发现异常批次，确保产品口感稳定。

4.满足标准与法规要求

部分国家或行业标准（如USDA、GB/T肉制品质构测试指南）已将剪切力列为肉制品质构评价的推荐方法，为企业出口或认证提供技术依据。

二、剪切力分析仪测试方法

1.测试原理

采用Warner-Bratzler剪切装置（WBS），通过V形刀口以恒定速度垂直切断标准尺寸的牛肉干样品，记录切断过程中所承受的最大力值，即为剪切力。该方法模拟牙齿切断肉纤维的过程，具有良好的生理相关性。

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2.样品制备

  • 取样位置：从同一批次中随机选取至少6条完整牛肉干；
  • 尺寸要求：截面近似矩形，厚度与宽度控制在8–12mm，长度≥30mm；
  • 纤维方向：确保刀口垂直于肌肉纤维方向切割（这是关键！平行切割会显著低估剪切力）；
  • 环境平衡：测试前在25°C恒温环境中放置30分钟，避免温度影响胶原蛋白与肌纤维状态。

3.仪器与探头配置

  • 主机：通用质构分析仪（如TA.XTPlus,CT3等）；
  • 专用夹具：Warner-Bratzler剪切夹具（含V形刀口，刀刃半径0.5–1.0mm）；
  • 力传感器：量程建议0–100N，分辨率≤0.01N；
  • 样品支撑平台：带槽口支架，固定样品防止滑动。

4.测试参数设置

  • 测试模式 单次剪切（Shear） 模拟一次咬断动作
  • 下行速度 2.0mm/s 平衡测试效率与数据稳定性
  • 触发力 5g（≈0.05N） 精准识别接触点
  • 剪切距离 ≥15mm 确保完全切断样品
  • 数据采样率 ≥200Hz 捕捉峰值力细节

5.操作流程

  • 安装WBS剪切夹具，校准零点；
  • 将牛肉干样品横跨置于支撑槽上，纤维方向与刀口垂直；
  • 启动程序，刀口匀速下压直至完全切断样品；
  • 软件自动记录力-位移曲线，提取最大剪切力（PeakShearForce）；
  • 清理残渣，更换新样品，重复测试（n≥6）；
  • 计算平均值、标准差及变异系数（CV%），评估数据可靠性。

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6.数据解读

  • 剪切力<25N：质地偏软，可能缺乏“牛肉干”应有的咀嚼感；
  • 25–50N：多数消费者接受的理想范围；
  • >60N：过硬，易导致咀嚼疲劳，尤其不适用于老年或儿童群体。
示例：某品牌牛肉干经测试，平均剪切力为38.6±3.2N（n=8，CV=8.3%），表明其质地均匀且符合市场定位。

三、注意事项与误差控制

  1. 纤维方向必须垂直：这是影响结果最大的因素，错误取向可导致数据偏差达30%以上；
  2. 样品厚度一致性：过厚或过薄均影响应力分布，建议使用模具统一裁切；
  3. 避免水分流失：测试过程应迅速，长时间暴露会导致表面干燥、硬度虚高；
  4. 刀具锋利度：钝化刀口会增大摩擦力，需定期检查或更换；
  5. 原料差异校正：不同部位（如腿肉vs腱子肉）天然剪切力差异大，应分组测试或标注来源。

四、结语

牛肉干剪切力分析仪为牛肉干质地评价提供了科学、高效、可量化的解决方案。通过标准化的Warner-Bratzler剪切测试方法，企业不仅能精准把控产品口感，还能驱动工艺创新、提升品控水平，并增强市场竞争力。