基于广义加性模型探究两种加热方式对肉类品质的影响机制

本研究针对传统烹饪方法导致肉类品质下降的问题，通过广义加性模型（GAM）系统分析了水煮与微波加热对猪/牛肉嫩度的影响。研究发现微波加热（110 s达75℃）较水煮（525 s）显著缩短升温时间，但引发肌原纤维蛋白过度变性，导致剪切力升高；水煮则因水分流失更明显（烹饪损失高2倍）影响质地。模型揭示肉类品种、水分、脂肪和蛋白质含量为关键影响因素（Rp=0.92），为优化烹饪工艺提供量化依据。

　　

烹饪科学的新工具：解码加热方式如何重塑肉类品质

一块牛排煎得老嫩，一锅炖肉是否软烂，这些日常体验背后是复杂的物理化学变化。传统烹饪方法如长时间炖煮虽能杀灭病原体，却可能导致营养流失和质地变差；而现代微波加热虽快，又常被诟病"外熟里生"。究竟哪种方式能更好平衡食品安全与品质？华南理工大学食品科学与工程学院的研究团队在《Food Wellness》发表论文，用数学建模揭开了这一谜题。

研究人员采用广义加性模型（GAM）这一灵活的非线性统计工具，结合荧光光纤测温、质构分析等技术，系统比较了水煮和微波加热下猪/牛里脊肉的变化。通过监测75℃恒温阶段（0-7分钟）的实时温度曲线，同步测定水分、脂肪、蛋白质等12项指标，构建了首个能预测剪切力的多参数模型。

温度曲线的对决

微波仅需110秒即达目标温度，比水煮快4.7倍。但快速升温导致肌原纤维蛋白剧烈变性，形成致密凝胶网络，使微波组剪切力始终高于水煮组。有趣的是，水煮肉表面形成的硬壳虽阻碍水分流失（3分钟后水分趋于稳定），却造成高达微波组2倍的烹饪损失。

营养物质的博弈

两种加热均导致脂肪和蛋白质含量下降，但模式迥异：水煮组蛋白质呈线性流失，而微波组因快速凝胶化使蛋白质在1分钟后即保持稳定。游离氨基酸在微波加热初期（0-1分钟）骤降，与水煮组3-5分钟的短暂回升形成鲜明对比，这归因于微波缺乏表面硬壳对氨基酸的截留作用。

色彩密码的破译

随着加热延长，L（亮度）和b（黄度）值上升，a^*（红度）值下降。色差分析（ΔE>2）证实两种方法均产生肉眼可辨的颜色变化，这对消费者选择具有重要指导意义。

GAM模型的智慧

通过纳入肉类品种、处理方式等8个变量，模型精准捕捉到关键规律：猪肉因更高水分和脂肪含量，剪切力始终低于牛肉；蛋白质含量在31%时出现剪切力峰值；脂肪含量1.2%时嫩度最佳。这些发现不仅解释了传统经验（如"大理石纹牛肉更嫩"），更量化出5分钟的关键加热阈值——超过此时长，无论哪种方式都会导致嫩度急剧下降。

这项研究首次将GAM引入烹饪科学，突破了传统线性模型的局限。其建立的预测框架（R_p=0.93，RMSE_p=9.97）为食品工业提供了可量化的工艺优化工具，同时为家用厨电的智能温控算法开发奠定理论基础。未来，这种"数据驱动"的研究范式或可拓展至海鲜、禽类等更多食材，推动整个食品加工领域向精准化迈进。