烘干温度与时间如何影响牛肉干嫩度 剪切力测定法全解析

在牛肉干的加工过程中，干燥工艺是决定产品最终品质的关键环节。干燥温度和时间不仅影响牛肉干的水分含量和出品率，更直接影响其嫩度——即消费者最直观的“嚼劲"体验。中国农业行业标准NY/T 1180-2006《肉嫩度的测定 剪切力测定法》为牛肉干嫩度的量化评价提供了科学依据。牛肉干嫩度测试仪通过模拟人类咀嚼动作，将干燥工艺对肉质的影响转化为可量化的剪切力值（单位：N），为工艺优化提供精准的数据支撑。本文将系统分析不同干燥工艺参数对牛肉干剪切力值的影响规律，为生产企业提供科学指导。

一、干燥时间对牛肉干剪切力值的显著影响

研究表明，在恒定的烘干温度（如60℃）条件下，烘干时间对牛肉干品质的影响主要与肉中的水分迁移有关。随着烘干时间的延长，牛肉干的出品率、水分活度、水分含量显著降低，而剪切力值显著增加。

具体而言，以60℃烘干温度为例，不同烘干时间下的品质变化呈现如下规律：

• 烘干1-2小时：牛肉干水分含量较高，剪切力值相对较低，肉质较为柔软，但保质期较短

• 烘干3小时：此时产品获得了最高的感官评分，剪切力值处于适中范围，是口感与保质期的最佳平衡点

• 烘干4-5小时：牛肉干水分显著降低，剪切力值显著增加，肉质变硬，咀嚼费力，感官评分明显下降

这一现象可通过低场核磁共振研究结果解释：随着烘干时间延长，水分子的弛豫时间T₂₁和T₂₂逐渐向短弛豫时间方向移动，表明水分与肉基质的结合更加紧密，可自由流动的水分减少，导致肉质硬度增加。

二、超声波辅助干燥对剪切力值的降低作用

超声波辅助腌制技术近年来在牛肉干加工中受到广泛关注。研究表明，在腌制过程中施加超声波处理，可显著影响牛肉干的嫩度表现。超声波的物理空化和声化学效应能够引起肉品的物理化学变化。

实验数据显示，在0.30 W/cm²或0.60 W/cm²的超声强度下处理60分钟后，牛肉片的剪切力值显著降低。组织学观察（苏木精-伊红染色）证实，0.60 W/cm²强度下处理30-60分钟可引起牛肉肌纤维的不同程度损伤。

应用建议：在腌制环节引入超声辅助处理，可在不影响产品品质的前提下，降低最终产品硬度、缩短干燥时间。生产企业在选择超声参数时，建议采用牛肉干嫩度测试仪对不同处理条件下的剪切力值进行对比测试，筛选超声工艺。

三、外源酶嫩化法对剪切力值的调控

外源酶嫩化是改善牛肉干嫩度的另一有效途径。研究表明，采用菠萝蛋白酶与转谷氨酰胺酶进行嫩化处理，可显著优化风味牛肉干的剪切力值。

酶法嫩化工艺参数优化：

根据正交试验结果，风味牛肉干的生产参数为：复煮时间35分钟，烘干温度49℃，菠萝蛋白酶注射量4%，转谷氨酰胺酶交联时间40分钟。在此条件下生产的风味牛肉干剪切力值适中，感官评价值最高。

另一项关于嫩化型五香风味牛肉干的研究进一步验证了复合嫩化剂的效果：木瓜蛋白酶0.03%、复合磷酸盐0.3%、氯化钙1% 的复合配比，结合嫩化温度55℃、嫩化时间3小时、复煮时间60分钟、烘干时间3.5小时的工艺参数，可使牛肉干获得最佳的色泽、风味和质构特性。

四、牛肉原料成熟度对剪切力值的基础性影响

在干燥工艺调整之前，原料牛肉的初始嫩度直接决定了最终产品的品质上限。研究表明，延边黄牛臀肉在干法成熟和湿法成熟过程中，剪切力值随成熟时间延长而显著降低——成熟30天时，剪切力值从91.7 N分别降至51.6 N（干法成熟）和39.8 N（湿法成熟）。

干法成熟与湿法成熟对比：

• 湿法成熟（真空包装下成熟）：肌原纤维碎裂程度更强，肌浆蛋白和结缔组织降解更充分，30天时剪切力值降至39.8 N，对嫩度改善效果更显著

• 干法成熟（非包装条件下成熟）：肌内膜、肌原纤维蛋白降解显著，30天时剪切力值降至51.6 N

原料成熟度的提升可有效改善牛肉干加工前的初始嫩度，为后续干燥工艺提供更优质的原料基础。牛肉干嫩度测试仪在原料入库检验中的应用，可帮助企业科学筛选原料，确保批次间品质一致性。

五、牛肉干嫩度测试仪的关键技术参数

一台符合NY/T 1180-2006标准要求的牛肉干嫩度测试仪，应具备以下核心参数：

• 测试力量范围：≥250 N，覆盖牛肉干不同干燥程度的剪切力值范围

• 测试力量精度：0.5级，确保力值测量的准确性

• 测试速度范围：0.1-15 mm/s（无极变速），可精确设定1 mm/s标准测试速度

• 测试距离精度：0.1 mm

• 刀具规格：Warner-Bratzler（沃布氏）V型燕尾剪切刀，厚度3.0 mm±0.2 mm，刃口内角度60°

• 取样工具：配备Φ1.27 cm标准圆形取样器，用于钻取标准肉柱

测试原理：将按标准制备的孔样肉品置于专用V型燕尾剪切刀具上，使肌纤维与刀口走向垂直，以1 mm/s恒定速度进行剪切，测定下行过程中的最大剪切力值。取各个孔样剪切力测定值的平均值扣除空载运行的最大剪切力，得到肉样的嫩度值。

六、结语

不同干燥工艺对牛肉干剪切力值的影响规律表明，烘干时间、超声辅助处理、酶法嫩化及原料成熟度是决定产品嫩度的关键变量。通过牛肉干嫩度测试仪的精准检测，生产企业可将模糊的“嚼劲"体验转化为精确的“剪切力值"，建立科学的工艺参数优化体系，实现牛肉干产品品质的标准化与一致性。

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常见问题解答（FAQ）

问：牛肉干的剪切力值多少算合格？与烘烤程度有何关系？

答：NY/T 1180-2006标准虽未对牛肉干产品单独规定具体限值，但根据研究数据，烘干3小时左右（60℃条件下）的牛肉干感官评分最高，此时剪切力值处于适中范围。产品应根据目标市场定位建立企业内控标准：软嫩型建议剪切力值≤30 N；适中嚼劲型建议30-50 N；偏硬耐嚼型建议50-80 N。烘干时间越长，剪切力值越大，产品越硬。

问：如何利用牛肉干嫩度测试仪优化烘干工艺参数？

答：可采用正交试验设计：取不同烘干温度（如49℃、55℃、60℃）和烘干时间（如2h、3h、4h）组合制备样品，分别测定剪切力值并同步进行感官评价。找出剪切力值与感官评分的最佳拟合区间，以此确定最佳烘干工艺窗口。研究表明，60℃下烘干3小时的牛肉干感官评分最高。

问：超声波辅助处理对牛肉干剪切力值的改善效果如何？

答：研究表明，在0.30 W/cm²或0.60 W/cm²的超声强度下处理60分钟，牛肉片剪切力值显著降低。超声波的空化效应可导致肌纤维结构损伤，从而提高嫩度。建议生产企业使用牛肉干嫩度测试仪对不同超声参数下的产品进行剪切力值对比测试，筛选超声功率和处理时间组合。