揭示脂质分子在牛肉烤制过程中气味活性化合物形成中的作用

《Food Research International》：Unravelling the role of lipid molecules in odor-active compound formation during beef roasting

　　

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  分析了烘烤过程中脂质、气味物质及其关联性的变化。
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  20 种气味物质发生变化：n-醛类和 (E, E)-2,4-癸二烯醛先上升后下降。
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  烘烤过程中脂质谱系发生变化，尤其是在 0–2.5 分钟期间。
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  32 种脂质变化显著：TG(18:1/18:1/20:4) 和 TG(16:1/18:1:18:2) 在 0–2.5 分钟内下降。
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  含有 C16:1、C18:1、C18:2、C18:3、C20:4 的 TG 和 PC 驱动了烤牛肉香气的形成。

引言

牛肉被认为是高质量蛋白质、脂质和必需微量营养素的宝贵来源，已成为中国消费量第三大的肉类，近年来人均消费量增加了 50% (Liu et al., 2025)。中国传统牛肉烹饪方法通常包括烘烤、水煮、炖煮和煎炸。其中，烘烤因能增强肉质嫩度、多汁性和令人愉悦的气味而受到消费者青睐 (Abdel-Naeem, Sallam, & Zaki, 2021; Liang et al., 2024)。烹饪牛肉诱人的香气主要归因于 2-乙基呋喃、γ-壬内酯和 (E, E)-2,4-壬二烯醛等气味活性化合物，这些化合物是在热处理过程中通过脂质氧化、美拉德反应以及脂质 - 美拉德相互作用产生的 (O'Quinn et al., 2024)。且超过一半的这些化合物源自脂质氧化降解或脂质与美拉德反应的相互作用 (Fu, Cao, Yang, & Li, 2022; Kerth & Miller, 2023; Sohail et al., 2022)。因此，脂质是香气化合物形成的关键。

肉类中的脂质成分在热处理过程中会发生显著变化，这些动态变化被广泛认为是香气化合物形成的关键驱动因素。Jia, Li, Wu, Liu 和 Shi (2021) 发现，烘烤导致滩羊肉中脂质分子数量减少，神经酰胺 (Cer)、溶血磷脂酰胆碱 (LPC)、磷脂酰胆碱 (PC)、鞘磷脂 (SM) 和甘油三酯 (TG) 水平显著下降。Zhou 等人 (2023) 鉴定出溶血磷脂酰乙醇胺分子（如 LPE(18:1)）是区分经过水煮、空气炸或水煮与空气炸组合处理的 crayfish 肉的潜在标志物。Zhu 等人 (2024) 采用脂质组学和挥发性化合物分析，鉴定出不同烘烤阶段风干牛肉中的 59 种关键差异脂质分子，且 TGs、PCs 和 LPCs 有助于产生负责风干牛肉香气的芳香化合物。我们之前的研究表明，PC 和 TG 在热氧化模型下牛肉主要气味活性化合物的形成中起着关键作用，且 PC 对美拉德反应的促进作用比 TG 更显著 (Shi et al., 2025)。此外，具有不饱和脂肪酸酰基链的脂质，特别是具有共轭双键的脂质，易于氧化，发生氢过氧化物形成并随后分解为香气化合物。我们之前的研究表明，油酸 (C18:1)、亚油酸 (C18:2) 和花生四烯酸 (C20:4) 发生氧化形成牛肉中的主要气味活性化合物（如 2-戊基呋喃），赋予水果味、脂肪味或青味 (Zhou et al., 2025)。以往的研究已确立脂质通过热氧化降解作为气味物质形成的关键驱动因素 (Domínguez et al., 2019; Lee, Jo, Park, Choi, & Jung, 2025; Sohail et al., 2022)。然而，烘烤过程中牛肉中气味物质和脂质的动态演化，以及这些气味物质与关键脂质之间的潜在关联，尚未得到充分阐明。

挥发性组学作为一种关键方法，通过结合气相色谱 - 嗅闻 - 质谱分析并通过外标法计算气味活性值 (OAVs) 来鉴定气味活性化合物 (Park & Choi, 2025)。此外，脂质组学已被确立为阐明经受各种热处理或发酵处理的肉类脂质成分和动态变化的有效方法 (Wang et al., 2024; Zhou et al., 2023)。值得注意的是，挥发性组学和脂质组学的整合已应用于筛选烤羊肉 (Liu et al., 2022) 和鸡肉 (Liu et al., 2023) 中负责香气化合物形成的关键脂质。因此，采用这种整合技术来探索烘烤过程中气味物质和脂质成分的动态变化，以及气味物质与关键脂质之间的关联是可行的。

本研究的目的是：(1) 调查牛肉烘烤过程中挥发性轮廓和气味活性化合物的动态变化；(2) 表征烘烤过程中脂质在脂质类别和分子水平上的动态变化；(3) 阐明气味活性化合物与差异脂质分子之间的相关性；(4) 鉴定有助于气味物质形成的潜在关键脂质。

章节摘要

样本收集

与动物相关的实验程序符合指南并经中国农业科学院动物科学研究所科研部门批准 (批准号 IAS2024–104)。从河南平鼎山瑞宝红牛肉产业有限公司 (中国河南平顶山) 相同饲养制度下饲养的群体中选择了六头 30 个月龄的阉割雄性贾县红牛。饲料配方见表 S1。检疫后

牛肉烘烤过程中颜色坐标、烹饪损失和剪切力的分析

烘烤过程中牛肉食用品质的结果显示在表 1 中。牛肉的 L* 值在 0–5 分钟期间显著上升 (P < 0.05)。牛肉的 a* 值在烘烤 0–2.5 分钟内显著增加 (P < 0.05)，随后从 2.5 到 5 分钟没有显著变化，并在 7.5 分钟和 12.5 分钟时显著减少 (P < 0.05)。牛肉的 C 值随着 0–12.5 分钟烘烤时间的增加而增加。烘烤 12.5 分钟的牛肉烹饪损失 (40.11%) 是

讨论

烹饪过程对牛肉食用品质产生深远影响。肉色和嫩度是消费者选择和消费肉类产品的重要标准 (Liu et al., 2025)。肉色常被消费者用来评估熟度。在本研究中，a* 和 b* 值在 0–2.5 分钟烘烤过程中显著增加，从 2.5 到 5 分钟保持不变，然后在 7.5 分钟时急剧下降。值得注意的是，a* 值在 7.5–12.5 分钟期间继续下降

结论

本研究调查了烘烤过程中牛肉香气化合物和脂质组学轮廓的变化，并分析了烤牛肉中脂质谱系与气味物质之间的关联。己醛，(E, E)-2,4-癸二烯醛，壬醛，辛醛，戊醛和三甲基吡嗪被视为在不同烘烤阶段对牛肉香气谱贡献的主要香气活性化合物。脂质组学分析表明，牛肉中的脂质谱系在不同烘烤阶段有所不同。六个分子，

CRediT 作者贡献声明

Jing Li：写作 – 审查和编辑，写作 – 初稿，可视化，形式分析，概念化。Pingyang Li：调查。Yujie Shi：方法论，调查，形式分析。Yimeng Ren：调查。Longzhu Zhou：方法论。Qingyu Zhao：项目管理。Junmin Zhang：监督，概念化。Miaomiao Dong：验证。Xiaoqing Guo：验证。Yilin Bai：调查。Dongdong Bo：调查。Yueyu Bai：监督，概念化。Chaohua Tang：

利益冲突声明

作者声明他们没有任何已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本论文中报告的工作。

致谢

本研究得到了国家重点研发计划 (2023YFD1600105)、中国农业科学院创新计划 (CAAS-SCAB-202302)、河南省自然科学基金 (242300421544)、河南省重点研发计划 (241111110100) 和河南省农业科研体系专项基金 (HARS-22-13-Z1) 的支持。

Jing Li|Pingyang Li|Yujie Shi|Yimeng Ren|Longzhu Zhou|Qingyu Zhao|Junmin Zhang|Miaomiao Dong|Xiaoqing Guo|Yilin Bai|Dongdong Bo|Yueyu Bai|Chaohua Tang