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概述

牛肉剪切力儀，又稱肉類剪切力嫩度測試儀或沃?布剪切力測定儀，是一種依據(jù)沃?布（Warner?Bratzler）剪切力法專門用于量化評估牛肉嫩度特性的專用檢測設(shè)備。嫩度是評價牛肉食用品質(zhì)的核心指標之一，指肉在咀嚼時對剪切、撕裂作用的抵抗能力，直接關(guān)系到消費者對牛肉的接受程度與購買意愿。

該儀器模擬人的牙齒對肌肉的咀嚼作用，采用標準沃?布剪切刀以恒定速度切斷肌肉纖維，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)值作為肉樣嫩度的量化指標。牛肉剪切力依據(jù)以下農(nóng)業(yè)行業(yè)標準設(shè)計：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(zhì)客觀評價方法》和NY/T 2660?2014《肉牛生產(chǎn)性能測定技術(shù)規(guī)范》。這些標準均由中華人民共和國農(nóng)業(yè)部發(fā)布，由全國畜牧業(yè)標準化技術(shù)委員會歸口，是肉牛育種和肉品品質(zhì)評價領(lǐng)域的基礎(chǔ)性技術(shù)規(guī)范。該儀器廣泛應(yīng)用于肉牛養(yǎng)殖與育種單位、肉類加工企業(yè)、質(zhì)量監(jiān)督部門、商品檢驗機構(gòu)、高等院校及科研院所，為肉品質(zhì)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

牛肉剪切力儀主要適用于以下類型的樣品及檢測場景：

• 牛肉：適用于不同品種（如秦川牛、西門塔爾牛、新疆褐牛、夏南牛等）、不同部位（如背最長肌、腰大肌、股二頭肌等）、不同熟成階段牛肉的嫩度測定。剪切力是評價肉牛胴體性狀的重要指標，在肉牛育種中被列為肉質(zhì)性狀的核心測定指標之一。

• 加工肉制品：適用于牛肉干、牛肉脯等加工肉制品的嫩度及質(zhì)構(gòu)特性評估。

• 其他畜禽肉：可擴展應(yīng)用于豬肉、羊肉、雞肉等其他畜禽肉的嫩度測定，測試方法參照相同標準。根據(jù)NY/T 2793-2015的規(guī)定，該方法適用于生鮮豬肉、牛肉、羊肉和雞肉食用品質(zhì)指標的客觀評價。

• 科研與育種：在肉牛育種中，嫩度是評價肉牛胴體性狀的重要指標，牛肉剪切力儀為育種篩選和遺傳評估提供量化數(shù)據(jù)，服務(wù)肉牛種質(zhì)資源創(chuàng)新與分子設(shè)計育種。

• 適用行業(yè)：肉牛生產(chǎn)與經(jīng)營中的性能測定企業(yè)、肉品加工企業(yè)、食品生產(chǎn)企業(yè)、質(zhì)檢機構(gòu)、海關(guān)檢驗檢疫部門、科研院所及高校食品科學(xué)實驗室。

測試原理

牛肉剪切力儀基于沃?布剪切力測試原理進行設(shè)計。沃?布剪切力法（Warner?Bratzler Shear Force，WBSF）是利用物料剪切的原理來評價肌肉嫩度，在一定范圍內(nèi)剪切力與嫩度呈負相關(guān)，因此可通過測定剪切過程中的最大剪切力來量化嫩度。

剪切力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，單位為牛頓（N）或千克力（kgf）。通常采用沃?布剪切法進行測定。

測試過程：按規(guī)定尺寸制備的標準化肉樣（使用圓形鉆孔取樣器制備直徑為1.27 cm、長度不少于2.5 cm的肉柱）置于儀器的砧床上，專用沃?布剪切刀在驅(qū)動系統(tǒng)帶動下以恒定速度（標準剪切速度為1 mm/s，即60 mm/min）垂直向下運動，沿垂直于肌纖維的方向切割肉樣。刀具在切斷肌肉纖維的過程中，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），將該峰值力值作為肉樣的嫩度值。

嫩度值與牛肉品質(zhì)的對應(yīng)關(guān)系：嫩度值越小表示牛肉的嫩度越高。優(yōu)質(zhì)牛肉的峰值力通常在20 N到60 N之間。在具體評定中，0～2 kg為很嫩，2～5 kg為嫩，5～7 kg為中等，7～9 kg為較粗硬，9～10 kg為粗硬，11 kg以上為很粗硬。在我國，當牛肉剪切力值>55.43 N時，消費者會認為肉質(zhì)較韌；當剪切力值<41.4 N時，牛肉肉質(zhì)較嫩，消費者易于接受。屠宰后冷卻排酸成熟的牛肉剪切力值通常在2.5～5.5 kg之間。

測試標準

牛肉剪切力儀的設(shè)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(shù)委員會歸口。該標準規(guī)定了肉嫩度剪切力測定的術(shù)語和定義、原理、儀器與設(shè)備、試樣制備、測定步驟、結(jié)果計算與表述等要求，適用于家畜及大型禽類肉的嫩度測定。該標準也是國際標準化組織（ISO）、美國分析化學(xué)家協(xié)會（AOAC）及中國農(nóng)業(yè)部共同認可的肉品嫩度測定核心標準。

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(nèi)角度為60°，內(nèi)三角切口高度≥35 mm，砧床口寬為4.0 mm ± 0.2 mm。測定儀器的量程應(yīng)≥0.0098 N，儀器精度應(yīng)≤0.02%，剪切速度為1 mm/s。該標準是牛肉剪切力儀的核心設(shè)計依據(jù)。

值得注意的是，該標準的修訂項目《NYB?24322 肉嫩度的測定 剪切力測定法》已于2025年10月通過標準預(yù)審查，新版標準公開征求意見稿已于2025年12月發(fā)布，反映了我國在肉品嫩度檢測領(lǐng)域的持續(xù)技術(shù)更新。

NY/T 2793?2015《肉的食用品質(zhì)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，2015年8月1日正式實施，由全國畜牧業(yè)標準化技術(shù)委員會歸口。該標準規(guī)定了肉的食用品質(zhì)指標的術(shù)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(zhì)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”，并注明通常采用沃?布剪切法。鮮肉的食用品質(zhì)指標主要包括肉的pH、顏色、剪切力和保水性等。

在正常肉質(zhì)判定方面，該標準規(guī)定生鮮豬肉宰后48 h的剪切力不超過45 N。對于牛肉和羊肉的食用品質(zhì)客觀評價方法也有相應(yīng)規(guī)定。

NY/T 2660?2014《肉牛生產(chǎn)性能測定技術(shù)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(shù)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。該標準將肉色、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，進一步確立了剪切力測定法在肉牛育種和品質(zhì)評價中的應(yīng)用地位。

儀器特征

牛肉剪切力儀具備以下技術(shù)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(jié)果的準確性。量程為200 N，力值分辨率達0.01 N，精度為±0.5%，位移精度為0.1 mm。儀器示值準確度<±1%。力量感應(yīng)元作用力感應(yīng)值符合NY/T 1180標準要求（≤0.0098 N）。

• 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(nèi)角度為60°，內(nèi)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(jié)果的可比性。刀具及砧床均采用不銹鋼材質(zhì)，耐用不生銹。

• 圓形鉆孔取樣器：配套供應(yīng)直徑1.27 cm的圓形鉆孔取樣器，用于從熟制肉樣中鉆取標準化肉柱。取樣時沿肌纖維方向取樣，孔樣長度不少于2.5 cm。取樣位置應(yīng)距離樣品邊緣不少于5 mm，兩個取樣的邊緣間距不少于5 mm。

• 智能化操作平臺：配備7英寸HMI人機界面觸摸屏，菜單顯示，實時顯示力?位移過程曲線，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(diào)節(jié)：測試速度在1?300 mm/min范圍內(nèi)無級調(diào)速，可根據(jù)不同樣品特性選擇適宜的測試速度。標準剪切速度為1 mm/s（即60 mm/min）。

• 數(shù)據(jù)輸出功能：內(nèi)置點陣式微型打印機，方便記錄測試結(jié)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，確保測試過程安全可靠。

• 自動回位功能：測試結(jié)束后，刀具可按自設(shè)速度自動回位，提升批量測試效率。

技術(shù)參數(shù)

牛肉剪切力儀的典型技術(shù)參數(shù)如下：

• 量程：0～200 N

• 精度：±0.5%

• 分辨率：0.01 N

• 測試速度：1～300 mm/min（無級可調(diào)），標準剪切速度1 mm/s（60 mm/min）

• 位移精度：0.1 mm

• 示值準確度：<±1%

• 刀具厚度：3.0 mm ± 0.2 mm

• 刃口內(nèi)角度：60°

• 內(nèi)三角切口高度：≥35 mm

• 砧床口寬：4.0 mm ± 0.2 mm

• 圓形鉆孔取樣器直徑：12.7 mm

• 儀器精度：≤0.02%

• 力量感應(yīng)元作用力感應(yīng)值：≤0.0098 N

• 空載運行最大剪切力：≤0.147 N

• 控制系統(tǒng)：PLC工業(yè)控制系統(tǒng)

• 顯示系統(tǒng)：7英寸HMI人機界面觸摸屏

• 數(shù)據(jù)輸出：內(nèi)置點陣式微型打印機、RS232接口

• 電源：AC 220 V 50 Hz

使用方法

依據(jù)NY/T 1180?2006標準規(guī)定，牛肉剪切力儀的使用應(yīng)遵循標準化操作流程：

1. 樣品制備

取肉樣（通常為背最長?。蕹砻嬷竞徒Y(jié)締組織。將肉樣切成厚度約為2.54 cm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1500 W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℃。有研究表明，肌肉嫩度測定肉樣水浴終止溫度以72～74℃為宜，此溫度設(shè)置下烹煮的肉塊剪切力值變異系數(shù)較小。冷卻方式可以是室溫冷卻或冷藏。

使用配套的直徑1.27 cm圓形鉆孔取樣器，沿與肌纖維平行的方向鉆切肉樣。取樣時，將取樣器垂直壓入肌肉塊，旋轉(zhuǎn)取出后推出肉柱。孔樣長度不少于2.5 cm。取樣位置應(yīng)距離樣品邊緣不少于5 mm，兩個取樣的邊緣間距不少于5 mm，避免邊緣效應(yīng)對結(jié)果的影響。剔除有明顯缺陷（如含有大量脂肪、結(jié)締組織或破損）的孔樣。每個肉樣至少制備3個測試樣塊，取樣后應(yīng)立即測定，或保存在自封袋中防止失水。

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(yù)熱。在觸摸屏上選擇測試模式，設(shè)置測試速度（標準規(guī)定為1 mm/s，即60 mm/min），設(shè)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(yīng)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(yīng)在±0.1%以內(nèi)。測定儀器應(yīng)具有校準能力。力量感應(yīng)元的作用力感應(yīng)值應(yīng)符合標準要求（≤0.0098 N），儀器精度應(yīng)≤0.02%。校準應(yīng)由專業(yè)人員進行，并保留校準記錄。

4. 試樣安裝

將制備好的肉樣水平放置在砧床上，確保肌纖維方向與刀具切割方向垂直——即肉柱中的肌纖維方向應(yīng)與刀口走向垂直放置。將處理好的肉柱置于儀器的刀槽上，使肉柱居中放置，避免偏斜。刀具空載運行所受到的剪切力應(yīng)符合設(shè)備精度要求（≤0.147 N）。

5. 執(zhí)行測試

啟動測試程序，剪切刀以設(shè)定速度垂直向下運動，沿垂直于肌纖維方向切割肉樣。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），將該峰值力值作為肉樣的嫩度值。

6. 結(jié)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(jié)果的平均值作為該肉樣的嫩度值。嫩度值計算時應(yīng)減去空載運行最大剪切力。剪切力以牛頓（N）表示，結(jié)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(yīng)≤15%，以保障數(shù)據(jù)可重復(fù)性。

7. 數(shù)據(jù)判定

將實測嫩度值與產(chǎn)品標準或企業(yè)內(nèi)部標準進行比較，判定牛肉嫩度等級。數(shù)據(jù)參考如下：剪切力峰值<60 N為一級肉，60?80 N為二級肉，>80 N為三級肉。嫩度值越小表示牛肉的嫩度越好。我國消費者對牛肉嫩度的接受標準是剪切力值<41.4 N為較嫩、易于接受。對于澳大利亞等出口標準，需要符合相應(yīng)的剪切力等級指標。

8. 測試結(jié)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，去除殘留的肉屑或油脂。該設(shè)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(zhì)，耐用不生銹。如發(fā)現(xiàn)刀具磨損嚴重，應(yīng)及時更換。

3. 運動部件保養(yǎng)：定期檢查絲桿、導(dǎo)軌等運動部件，保持清潔并按需添加專用潤滑脂，確保傳動系統(tǒng)順暢運行。

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。儀器長期不使用時應(yīng)斷開電源。

5. 砧床檢查：定期檢查砧床口寬（標準為4.0 mm ± 0.2 mm），如因長期使用磨損導(dǎo)致口寬變化，應(yīng)及時更換砧床，以免影響測試準確性。

6. 取樣器維護：圓形鉆孔取樣器每次使用后應(yīng)清洗干凈并擦干，防止生銹。定期檢查刃口是否鋒利，如變鈍應(yīng)及時修磨或更換。

7. 環(huán)境管理：儀器應(yīng)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%。

8. 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(zhì)的計量機構(gòu)執(zhí)行。使用中如對測量結(jié)果產(chǎn)生疑問，應(yīng)及時進行校準驗證。校準應(yīng)由專業(yè)人員進行，并保留校準記錄。如檢定周期為一年，校準間隔不建議超過一年半，且中間需進行期間核查，保留相關(guān)記錄。

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?200 N）。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(yīng)在±0.1%以內(nèi)，儀器精度應(yīng)≤0.02%。力量感應(yīng)元的作用力感應(yīng)值應(yīng)≤0.0098 N。

   • 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(nèi)的實際移動距離，計算實際速度，確保其與設(shè)定值（標準要求1 mm/s）誤差在允許范圍內(nèi)。

   • 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。

   • 空載校準：在無樣品狀態(tài)下運行儀器，測量空載運行所受到的最大剪切力，應(yīng)≤0.147 N。

2. 校準周期：

   • 建議周期為12個月，由具備資質(zhì)的計量機構(gòu)執(zhí)行全面校準。

   • 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?qū)y試結(jié)果產(chǎn)生疑問時，應(yīng)及時進行校準。

常見故障與排除方法

• 故障一：測試結(jié)果重復(fù)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）；確認肉樣放置方向是否一致（肌纖維方向與切割方向垂直）；檢查刀具是否磨損；檢查儀器是否在校準有效期內(nèi)；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(dǎo)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(dǎo)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：刀具無法切斷肉樣。

  • 排除：檢查刀具是否鋒利，有無缺口或磨損；檢查設(shè)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(shè)置是否符合標準要求（標準為1 mm/s）。

• 故障五：儀器無法啟動或觸摸屏無響應(yīng)。

  • 排除：檢查電源連接。嘗試重啟儀器。若觸摸屏失靈，可能是內(nèi)部連接問題或屏幕故障，需聯(lián)系廠家技術(shù)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(nèi)容基于通用技術(shù)規(guī)范和行業(yè)標準。在實際應(yīng)用中，應(yīng)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(zhì)客觀評價方法》、NY/T 2660?2014《肉牛生產(chǎn)性能測定技術(shù)規(guī)范》 等相關(guān)標準的最新版本規(guī)定，并建立相應(yīng)的標準操作規(guī)程。樣品制備的加熱溫度和時間是影響嫩度測定結(jié)果的關(guān)鍵因素，應(yīng)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(jié)果，應(yīng)定期檢查確認符合標準要求。所有測試儀器需處于有效的校準狀態(tài)，并由經(jīng)過培訓(xùn)的人員操作。測試結(jié)果的判定需嚴格依據(jù)產(chǎn)品對應(yīng)的質(zhì)量標準或企業(yè)內(nèi)部標準。該儀器不僅適用于牛肉品質(zhì)的客觀評價，還可為肉牛育種篩選與胴體性狀分級提供核心數(shù)據(jù)支撐。