介绍一种用于分析肉类切片剪切力的角度可调切割装置

摘要

剪切力测定是牛肉质构分析的参考方法。使用角度可调的切割装置可提高其在科研应用中的准确性。背最长肌不同部位的测定结果与沃纳-布雷茨勒剪切力方法具有高度相关性，并对不同肌肉具有良好的适用潜力。

摘要

研究表明，longissimus 肌肉的肌纤维角度会因牛排内部位置及肌肉不同区域而变化。与采用传统的固定45°或90°切割角度进行剪切力测试不同，可调节角度的切割装置能够调整刀片角度，使其与每个样品的肌纤维方向一致。在开放式烤架（设定温度为210 °C）上将牛排烹煮至中心温度达到71 °C后2分钟内，使用两片相距1 cm的刀片，沿肌纤维方向从牛排中切取一个1 cm×5 cm的肉芯。该温热肉芯随后采用切片剪切力（SSF）方法测定肉质口感。通过使用可变角度切割装置并结合SSF方法，可准确反映最大剪切力，因为切片方向与肌纤维始终保持平行。因此，可变角度切割装置结合SSF方法可作为一种高通量技术，用于准确评估longissimus 肌肉不同部位的肉质嫩度，并可能适用于其他肌肉的检测。

引言

嫩度是肉类最重要的品质属性之一¹。牛肉嫩度的不一致性已被认为是牛肉产业面临的主要问题之一²。 Warner-Bratzler 剪切力（WBSF）测试是目前最广泛用于评估肉品感官嫩度的方法^3,4，该方法采用带有精确加工三角形孔的剪切板，作为仪器测定手段，其与感官评定小组对肉品坚韧性的评分具有最佳相关性⁵。然而，切片剪切力法（SSF）作为一种替代标准 WBSF 方法的技术，也已成为分析肌肉质地和嫩度的重要手段⁶，尤其适用于需要快速分析或处理大量样品的情况⁷。在 SSF 方法中，仅需从仍处于温热状态的牛排上取一个切片，而 WBSF 方法通常需在冷藏 24 小时后从牛排上采集 3 至 6 个圆柱形样品⁶。SSF 方法通过这单一的切片即可分析整块牛排的平均质地⁸，因为研究发现牛排从外侧到内侧的嫩度存在差异⁹，其中牛排中心和中部区域最能代表整块牛排的平均 WBSF 值。SSF 方法的不足之处在于，牛排从外侧到内侧各区域的剪切力值存在变异⁹；然而，若始终使用定尺寸盒切割出 5 cm 的切段，可能有助于减少因选取牛排不同部位所带来的变异性。但由于部分牛排尺寸不同，5 cm 切片在牛排上的具体位置可能有所差异，从而可能影响剪切力的测定结果¹⁰。

另一方面....

方案

1. 牛排采集

1. 屠宰后24小时至48小时内完成分级后，从牛肉胴体上取下longissimus肌（包括thoracic和/或lumborum部位），并收集用于品质分析。
2. 修去肌肉上的皮下脂肪并修整成方形，随后按照食品安全与食品处理规范，将肌肉切割为2.5 cm（1英寸）厚的牛排。单块牛排切好后，需在相应牛排上标注适当的标签（动物编号、胴体侧别、肌肉位置或时间）。
3. 随后准备储存牛排。若需保持新鲜状态，应将牛排置于托盘中并送至烧烤区。若新鲜牛排无法立即烹调，需用塑料膜覆盖，以防脱水。若牛排需在冷藏柜中熟成或进行冷冻保存，则应在使用真空包装机密封前，用不透氧的真空包装袋封装，并记录重量至小数点后两位。随后将牛排存放至相应的长期储存位置。

2. 烹饪步骤

1. 如果样品已冷冻，请从冷冻柜中取出，放入4 °C的冷藏箱中过夜解冻。
2. 在烹饪当天，提前将明火烤架预热至210 °C，用于样品烹饪；同时通过将热电偶插入扫描装置的接口中，准备好温度记录系统和计算机。在开始烹饪前约10分钟，用植物起酥油轻微涂抹烤架表面。
3. 开始烹饪前，从冷藏箱中取出牛排。将样品从包装中取出，并用纸巾吸干牛排表面多余水分。记录牛排的生重，精确到小数点后两位。
4. 沿牛排的纵轴方向，将热电偶插入其中心位置。启动热电....

结果

三十一头商业肉牛阉牛屠宰后，其胴体（528 - 601 kg）被纵向分割。为产生嫩度差异，右侧胴体立即进行冷藏储存 2 °C，而左侧则保持在 10 °C 3 小时，然后在 2 °C。该 背最长肌 屠宰后24小时采集左右两侧肌肉。右侧样品（“TOUGH”处理）于当日进行分析，而左侧样品（“TENDER”处理）则在宰后成熟6天后再进行分析。从前部区域制备两块配对牛排（5^th-6^th 胸椎），中段（12^th-13^th 胸椎）和后部（4^th-5^th 腰椎右侧和左侧的部分 背最长肌 肌肉。通过采集两块相邻的牛排，并在同一块牛排上同时进行参考用WBSF和SSF测定，我们能够将可调角度SSF与WBSF参考方法进行比较。牛排的烹饪过程如前述步骤所述。按照平衡设计，每对牛排被分为两半，分别为内侧和外侧。其中一块牛排的内侧半部和另一块牛排的外侧半部用于通过可调角度切割盒制备切片，并采用切片剪切力（SSF）方案进行分析。剩余的半块牛排则分别.......

讨论

角度可调切盒可确保SSF刀片始终以精确的垂直角度切断肌纤维，而不会像固定45°角切割那样仅接近垂直⁸。使用可变角度切割盒能够更准确地反映样品的最大剪切力，正是基于提升客观质量分析技术的需求，才开发出这种可变角度切割盒。此外，角度可调切盒提供的广泛角度范围（30°至60°）使得除背最长肌（longissimus）以外的其他肌肉样品也可用于SSF分析。然而，双刃刀片间距设定为1 cm时，刀片可能存在一定程度的弯曲，从而影响切片厚度及剪切力。为减少此类变异，刀片应尽可能短（5至7 cm），并保持非常锋利。操作时，必须始终将其中一片刀刃紧贴刀槽边缘，并采用轻微锯动动作，以获得更一致的切片。调整角度的额外步骤以及在不同牛排间获得可重复切片所需的培训，是角度可调切盒在工业环境（例如商业屠宰场）应用中的局限性。但在科研环境中，制备单个角度调整的切片所需时间可能少于用于WBSF分析的多个圆柱形样品（通常为6–8个）。

在使用切割箱之前，有一些步骤尤为重要且比其他步骤更为关键，例如样品的包装。烹饪前的新鲜样品应进行覆盖，最好使用一块塑料膜，.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
真空包装机	Koch Equipment，堪萨斯城，密苏里州，美国	Model UV2100
真空袋	Winpak有限公司，加拿大曼尼托巴省温尼伯
热电偶与扫描装置	安捷伦 / 惠普，美国加利福尼亚州圣克拉拉	34970A 数据采集开关单元
烤架	加拿大安大略省密西沙加市加兰商用炉具有限公司	Model ED-30-B
Crisco 植物起酥油	美国俄亥俄州奥维尔市，J.M. 斯马克公司
样品尺寸框	G-R 制造公司，美国堪萨斯州曼哈顿
角度可调箱	加拿大阿尔伯塔省红鹿市红鹿学院创新中心
质构分析仪	Texture Technologies，美国马萨诸塞州汉密尔顿	Model TA-XT Plus
50 kg 负载传感器	Texture Technologies，美国马萨诸塞州汉密尔顿	TA-XT Plus
美国农业部沃纳-布拉特兹勒剪切刀具配绞切块	Texture Technologies，美国马萨诸塞州汉密尔顿	TA-7
用于切片剪切力的扁平矩形刀片	Texture Technologies，美国马萨诸塞州汉密尔顿	TA-7C