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概述

海鮮類肉類剪切力測試儀是一種依據(jù)沃?布（Warner?Bratzler）剪切力測定原理，專門用于量化評估魚類、蝦類、貝類等海鮮產(chǎn)品以及畜禽肉類嫩度和質構特性的專用食品物性分析設備。嫩度是評價肉類及海鮮產(chǎn)品食用品質的核心指標之一，指樣品在咀嚼時對剪切、撕裂作用的抵抗能力，直接影響消費者對產(chǎn)品的接受程度與購買意愿。

該儀器模擬人的牙齒對肌肉及各種食品的咀嚼作用，采用標準剪切刀具以恒定速度切斷肌肉纖維或海鮮組織，通過高精度力值傳感器實時記錄切割過程中的力值變化，并自動捕捉切割過程中的最大力值（峰值剪切力），將該數(shù)值作為樣品嫩度的量化指標。剪切力值與產(chǎn)品的嫩度呈負相關：剪切力值越小，表明產(chǎn)品的嫩度越高。該測試儀依據(jù)NY/T 1180?2006《肉嫩度的測定 剪切力測定法》、NY/T 2793?2015《肉的食用品質客觀評價方法》和NY/T 2660?2014《肉牛生產(chǎn)性能測定技術規(guī)范》等農(nóng)業(yè)行業(yè)標準設計，廣泛應用于海鮮加工企業(yè)、肉品生產(chǎn)企業(yè)、質量監(jiān)督部門、商品檢驗機構、高等院校及科研院所等，為海鮮及肉品質量分析、加工工藝優(yōu)化以及家畜育種工作提供直接且可靠的數(shù)據(jù)支持。

適用樣品

該測試儀適用于多種類型樣品的嫩度及質構特性測定，主要包括以下領域：

1. 海鮮產(chǎn)品

• 魚類：適用于鱸魚、鮭魚、鱈魚、羅非魚等各種魚類的肌肉嫩度測定，評估新鮮度、加工適性及冷凍解凍后的品質變化。

• 蝦類：適用于南美白對蝦、基圍蝦等蝦類產(chǎn)品的剪切力測定，通過剪切力反映蝦的嫩度，更低的剪切力代表更高的嫩度。

• 貝類：適用于扇貝、鮑魚、海蜇等貝類產(chǎn)品的硬度、彈性和剪切力測定。研究表明，取樣位置對硬度影響顯著，綜合各質構指標可有效評估貝肉口感。

• 水產(chǎn)品全質構分析：通過質構儀可模擬人的咀嚼動作，魚肉肉質的綜合口感反映在硬度、咀嚼性、彈性和黏聚性等多個質地指標上。新鮮水產(chǎn)品通常具有更高的硬度和彈性，而腐敗后組織軟化。

2. 畜禽肉類

• 牛肉：適用于不同品種、不同部位（如背最長肌、腰大肌、腿肌等）、不同熟成階段牛肉的嫩度測定，優(yōu)質牛肉的峰值力通常在20?N到60?N之間。

• 豬肉與羊肉：適用于豬肉、羊肉的嫩度測定，包括鮮肉、排酸肉、冷凍肉解凍后的樣品。

• 禽肉：適用于雞肉、鴨肉等家禽肉的嫩度測定。

3. 加工制品及其他食品

• 肉制品：適用于火腿腸、香腸、培根等加工肉制品的嫩度及質構特性評估。

• 其他食品：通過更換不同夾具，可擴展應用于果蔬、面制品等食品的嫩度、硬度等物性參數(shù)測定。

• 科研與育種：在家畜育種和水產(chǎn)養(yǎng)殖中，嫩度是評價肉用動物生產(chǎn)性能的重要指標，該儀器為育種篩選提供量化依據(jù)。

測試原理

該測試儀基于沃?布剪切力測試原理進行設計。嫩度是指肉在切割時所需的剪切力，即測試儀器的刀具切斷被測肉樣時所用的力。從力學角度看，剪切是物體受到兩個大小相等、方向相反但作用線緊貼的力，使物體受力處的兩個截面產(chǎn)生相對錯動，當力值達到一定程度時，物體即被切斷。

測試過程：按規(guī)定尺寸制備的標準化樣品（如直徑1.27cm的圓形孔樣）置于儀器的砧床上，專用沃?布（Warner?Bratzler）剪切刀（刀具厚度為3.0mm±0.2mm，刃口內角度為60°，砧床口寬為4.0mm±0.2mm）在驅動系統(tǒng)帶動下以恒定速度（標準剪切速度為1mm/s，即60mm/min）垂直向下運動，沿垂直于肌纖維的方向切割樣品。刀具在切斷樣品組織的過程中，高精度力值傳感器實時記錄力值變化，系統(tǒng)自動捕捉并記錄切割過程中的最大力值（峰值剪切力），將該峰值力值作為樣品的嫩度值。嫩度值以牛頓（N）表示，剪切力越小，產(chǎn)品的嫩度越高。

測試模式：該儀器支持以下測試模式：

• 剪切力峰值測試：直接測定刀具切斷樣品時的最大力值。

• 剪切能測試：計算從測試開始到結束的力?變形曲線下的面積（N×mm），可作為衡量嫩度的補充指標。

• 全質構測試：通過TPA模式測定樣品的硬度、彈性、咀嚼性、內聚性等多個質構參數(shù)。

測試標準

該測試儀的設計、制造和使用嚴格遵循以下農(nóng)業(yè)行業(yè)標準：

NY/T 1180?2006《肉嫩度的測定 剪切力測定法》
中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標準，由農(nóng)業(yè)部于2006年7月10日發(fā)布，2006年10月1日正式實施，由全國畜牧業(yè)標準化技術委員會歸口。該標準規(guī)定了肉嫩度剪切力測定的術語和定義、原理、儀器與設備、試樣制備、測定步驟、結果計算與表述等要求。其中對沃?布剪切刀的具體尺寸做出了嚴格規(guī)定：刀具厚度為3.0?mm±0.2?mm，刃口內角度為60°，內三角切口高度≥35?mm，砧床口寬為4.0?mm±0.2?mm。該標準適用于家畜及大型禽類肉的嫩度測定，是肉嫩度測試的核心依據(jù)。

NY/T 2793?2015《肉的食用品質客觀評價方法》
農(nóng)業(yè)行業(yè)標準，于2015年5月21日發(fā)布，由全國畜牧業(yè)標準化技術委員會歸口。該標準規(guī)定了肉的食用品質指標的術語和定義、客觀評價方法，適用于生鮮豬肉、牛肉、羊肉和雞肉食用品質指標的客觀評價。該標準明確將剪切力定義為“指測試儀器的刀具切斷被測肉樣時所用的力，反映肉的嫩度”，并注明通常采用Warner?Bratzler剪切法。鮮肉的食用品質指標主要包括肉的pH、顏色、剪切力和保水性等。剪切力的單位是千克力（kgf）或牛頓（N），兩個單位可相互轉換，轉換關系為1.0?kgf等于9.8?N。

NY/T 2660?2014《肉牛生產(chǎn)性能測定技術規(guī)范》
農(nóng)業(yè)行業(yè)標準，于2014年10月17日發(fā)布，2015年1月1日實施，由全國畜牧業(yè)標準化技術委員會歸口。該標準規(guī)定了肉牛主要生產(chǎn)性能測定的性狀與方法，適用于肉牛生產(chǎn)與經(jīng)營中的性能測定，將肉色、脂肪顏色、大理石花紋、剪切力值、肌肉脂肪含量、pH、滴水損失等列為胴體性狀的測定指標。

水產(chǎn)品質構檢測參考
在海鮮產(chǎn)品檢測中，水產(chǎn)品質構分析檢測是評估水產(chǎn)品物理特性和口感的重要方法，主要關注硬度、彈性、咀嚼性、黏附性、回復性等質構特性，這些特性直接影響到水產(chǎn)品的品質和消費者接受度。對于魚肉類海鮮，嫩度測試一般采用剪切模式，利用V型切刀在垂直方向上切割樣品，產(chǎn)生的剪切力用于表征樣品的嫩度。

儀器特征

海鮮類肉類剪切力測試儀普遍具備以下技術特征：

高精度測控系統(tǒng)：采用PLC（可編程邏輯控制器）工業(yè)控制系統(tǒng)，配合精密滾珠絲桿和步進電機，確保施力過程的穩(wěn)定性和測試結果的準確性。量程為200?N（其他量程可選），力值分辨率達0.01?N，精度為±0.5%，位移精度為0.1?mm。示值準確度小于±1%，剪切速度可在0?1.3mm/s范圍內調節(jié)，標準剪切速度為1mm/s。

專用沃?布剪切刀具：配備符合NY/T 1180標準的專用沃?布剪切刀，刀具厚度為3.0?mm±0.2?mm，刃口內角度為60°，內三角切口高度≥35?mm。砧床口寬為4.0?mm±0.2?mm，確保測試的規(guī)范性和結果的可比性。刀具及砧床均采用不銹鋼材質，耐用不生銹，如發(fā)現(xiàn)刀具磨損嚴重，應及時更換。

圓形鉆孔取樣器：配套供應直徑1.27cm的圓形鉆孔取樣器，便于制備標準測試樣塊，保證測試的一致性和規(guī)范性。

智能化操作平臺：配備7英寸HMI人機界面觸摸屏，菜單顯示，實時顯示過程曲線，操作直觀、簡單。全自動完成測試，具有測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理功能。

靈活速度調節(jié)：測試速度在1?300mm/min范圍內無級調速，可根據(jù)不同樣品特性選擇適宜的測試速度。

數(shù)據(jù)輸出功能：內置點陣式微型打印機，方便記錄測試結果。用戶可根據(jù)需要在單位N與kg之間自由切換。配備RS232接口，便于系統(tǒng)與電腦的外部連接和數(shù)據(jù)傳輸。

安全保護機制：配置上、下限位自動限位功能，過載自動報警和斷電保護裝置，電磁感應法限位原理，精準靈敏，確保測試過程安全可靠。

使用方法

依據(jù)NY/T 1180?2006標準規(guī)定，海鮮類肉類剪切力測試儀的使用應遵循標準化操作流程：

1. 樣品制備

• 畜禽肉樣品：取肉樣（通常為背最長?。蕹砻嬷竞徒Y締組織。將肉樣切成厚度約為2.54cm的肉塊，放入密封袋中排氣密封。將密封肉樣置于功率不低于1500W的恒溫水浴鍋中加熱，用熱電偶測溫儀監(jiān)測肉樣中心溫度，加熱至中心溫度達到70℃時取出，冷卻至中心溫度為0℃～4℃。使用配套的Φ12.7mm圓形鉆孔取樣器，沿與肌纖維平行的方向鉆切肉樣，孔樣長度不少于2.5cm。取樣位置應距離樣品邊緣不少于5mm，兩個取樣的邊緣間距不少于5mm，剔除有明顯缺陷的孔樣。每個肉樣至少制備3個測試樣塊，取樣后應立即測定。

• 海鮮樣品（以水產(chǎn)品為例）：根據(jù)樣品類型選擇適宜的制備方法。對于魚類，可將魚肉切成10mm×20mm×20mm的塊狀，在室溫下進行物性測試。對于蝦類，將樣品處理后可直接測定剪切力值。對于貝類，按需制備規(guī)定尺寸的測試樣塊。對于水產(chǎn)品，常采用圓柱形樣品（直徑25mm，高度15mm），測試條件為達到預載后25mm。

• 其他食品：根據(jù)測試目的和標準要求，制備符合規(guī)定尺寸和形狀的樣品。

2. 測試前準備
檢查儀器水平，確認刀具及砧床清潔無損傷。開啟電源預熱。在觸摸屏上設置測試速度（標準規(guī)定為1mm/s，即60mm/min），設置測試行程等參數(shù)。

3. 儀器校準
使用經(jīng)計量溯源的標準砝碼對力值傳感器進行校準，確保力值測量精度。測定儀器的準確度應使用國家法定計量單位認可的標準砝碼測試，測量值與檢測標準砝碼的準確值的誤差范圍應在±0.1%以內。

4. 試樣安裝
將制備好的樣品水平放置在砧床上，對于肌肉樣品應確保肌纖維方向與刀具切割方向垂直。樣品應居中放置，避免偏斜。刀具空載運行所受到的剪切力應符合設備精度要求。

5. 執(zhí)行測試
啟動測試程序，剪切刀以設定速度垂直向下運動，沿垂直于肌纖維方向切割樣品。儀器實時記錄力?位移曲線，自動捕捉并記錄切割過程中的最大力值（峰值剪切力），將該峰值力值作為樣品的嫩度值。將處理好的孔樣置于儀器的刀槽上，使肌纖維與刀口走向垂直。

6. 結果記錄與計算
記錄每個試樣的峰值剪切力值，取至少3個樣塊測定結果的平均值作為該樣品的嫩度值。嫩度值以牛頓（N）表示，結果保留至小數(shù)點后兩位。同一肉樣有效肉樣數(shù)據(jù)的測量值允許的相對偏差值應≤15%。

7. 數(shù)據(jù)判定
將實測嫩度值與產(chǎn)品標準或企業(yè)內部標準進行比較，判定產(chǎn)品嫩度等級。優(yōu)質牛肉的峰值力通常在20?N到60?N之間。嫩度值越小表示產(chǎn)品的嫩度越好。在水產(chǎn)品中，新鮮水產(chǎn)品通常具有更高的硬度和彈性。

8. 測試結束
刀具自動回位，取下樣品，清理測試區(qū)域。

維護保養(yǎng)

1. 日常清潔：每次測試后，用軟布或刷子清潔刀具、砧床及測試臺面，去除殘留的樣品碎屑或油脂。該設備沒有防水功能，禁止在潮濕或漏雨的場所使用。禁止使用腐蝕性清潔劑。

2. 刀具檢查：定期檢查沃?布剪切刀刃口有無磨損、變形或缺損，確保刀具尺寸符合標準要求（厚度3.0?mm±0.2?mm）。刀具、砧床均不銹鋼材質，耐用不生銹，如發(fā)現(xiàn)刀具磨損嚴重，應及時更換。

3. 運動部件保養(yǎng)：定期檢查絲桿、導軌等運動部件，保持清潔并按需添加專用潤滑脂。

4. 傳感器保護：避免超量程使用，嚴禁對力值傳感器施加沖擊載荷。

5. 砧床檢查：定期檢查砧床口寬（標準為4.0?mm±0.2?mm），如因磨損導致口寬變化，應及時更換砧床。

6. 環(huán)境管理：儀器應置于清潔、干燥、無振動的環(huán)境中，避免陽光直射和溫度劇烈波動。建議環(huán)境溫度控制在10?30℃，相對濕度≤80%。

7. 定期校準：儀器精度會隨著使用時間的增加而降低，建議每年進行一次全面校準，由具備資質的計量機構執(zhí)行。使用中如對測量結果產(chǎn)生疑問，應及時進行校準驗證。

校準方法與周期

1. 校準方法：

   • 力值校準：使用經(jīng)計量溯源的標準砝碼，對力值傳感器進行多點校準（通常覆蓋測量范圍0?200N）。測定儀器的測定值與檢測標準砝碼的準確值的誤差范圍應在±0.1%以內，儀器精度應≤0.02%。

   • 速度校準：使用秒表和位移測量工具，測量刀具在一定時間內的實際移動距離，計算實際速度，確保其與設定值（標準要求1mm/s）誤差在允許范圍內。

   • 位移精度校準：使用標準量塊對位移測量系統(tǒng)進行校準。

   • 刀具尺寸校準：使用游標卡尺定期檢查刀具厚度、刃口角度等幾何尺寸，確保符合NY/T 1180標準要求。

2. 校準周期：

   • 建議周期為12個月，由具備資質的計量機構執(zhí)行。

   • 期間核查：建議每月使用標準砝碼進行力值快速核查，確保儀器持續(xù)處于正常工作狀態(tài)。

   • 特殊情形：儀器經(jīng)過維修、更換刀具、搬運或對測試結果產(chǎn)生疑問時，應及時進行校準。

常見故障與排除方法

• 故障一：測試結果重復性差。

  • 排除：檢查樣品制備是否標準化（尺寸、加熱溫度、冷卻條件等）；確認樣品放置方向是否正確；檢查刀具是否磨損；檢查儀器是否在校準有效期內；確保同一肉樣測量值的相對偏差≤15%。

• 故障二：力值顯示異?；驗榱?。

  • 排除：檢查力值傳感器連接線是否松動；確認測試前是否執(zhí)行了清零操作；檢查是否超量程使用導致傳感器損壞。

• 故障三：刀具運動卡頓或異響。

  • 排除：立即停止使用。檢查絲桿和導軌是否有異物或缺乏潤滑，進行清潔和潤滑。如問題依舊，可能涉及機械部件磨損，需聯(lián)系專業(yè)維修。

• 故障四：刀具無法切斷樣品。

  • 排除：檢查刀具是否鋒利，有無缺口或磨損；檢查設定的行程是否足夠；檢查砧床口寬是否因磨損而變大；確認剪切速度設置是否符合標準要求。

• 故障五：儀器無法啟動或觸摸屏無響應。

  • 排除：檢查電源連接。嘗試重啟儀器。若觸摸屏失靈，可能是內部連接問題或屏幕故障，需聯(lián)系廠家技術支持。

• 故障六：微型打印機不工作。

  • 排除：檢查打印機連接線；檢查打印紙是否用盡或卡紙；重啟儀器和打印機。

重要提示：以上內容基于通用技術規(guī)范和行業(yè)標準。在實際應用中，應嚴格遵守NY/T 1180?2006《肉嫩度的測定 剪切力測定法》、NY/T 2793?2015《肉的食用品質客觀評價方法》、NY/T 2660?2014《肉牛生產(chǎn)性能測定技術規(guī)范》 等相關標準的最新版本規(guī)定，并建立相應的標準操作規(guī)程。樣品制備的溫度和時間是影響嫩度測定結果的關鍵因素，應嚴格按照標準要求執(zhí)行。沃?布剪切刀的幾何尺寸直接影響測試結果，應定期檢查確認符合標準要求。對于海鮮產(chǎn)品，應根據(jù)樣品類型選擇適宜的制備方法和測試參數(shù)，以確保測試結果的科學性和可比性。所有測試儀器需處于有效的校準狀態(tài)，并由經(jīng)過培訓的人員操作。測試結果的判定需嚴格依據(jù)產(chǎn)品對應的質量標準或企業(yè)內部標準。