传统酱油腌制牛肉与机械化酱油腌制牛肉在香气差异背后的分子感官及受体水平机制

《Food Bioscience》：Molecular sensory and receptor-level mechanisms underlying aroma differences between traditional and mechanized soy sauce-based marinated beef

　　

摘要

酱油腌制的牛肉（SSMB）是一种传统的中国肉制品，其香气质量影响着消费者的接受度和产品的差异化。机械化加工提高了效率和标准化程度，但可能会改变特定香气的表达。本研究结合了感官评价、顶空固相微萃取-气相色谱-质谱（HS-SPME-GC-MS）、多元分析、气相色谱-嗅觉仪（GC-O）分析、香气活性值分析、香气重组和省略实验以及分子对接技术，对传统制作（CT-SSMB）和机械化制作（JX-SSMB）的产品进行了比较。感官评价显示，CT-SSMB具有更浓郁的草本香气，而JX-SSMB则具有更强的焦糖香气；脂肪、烤制和肉香属性在两组产品之间没有显著差异。研究确定了七种差异性香气活性化合物：茴香脑、丁香酚、 Estragole、乙基麦芽酚、D-柠檬烯、β-石竹烯和芳樟醇。分子感官分析表明，CT-SSMB和JX-SSMB具有共同的香气框架，但来自香料的化合物，特别是丁香酚、芳樟醇、Estragole、茴香脑、桉叶油素和D-柠檬烯，在CT-SSMB中的贡献更大。分子对接结果表明这些化合物可能与人类嗅觉受体之间存在潜在的相互作用。总体而言，两种产品在定义香气的化合物相对贡献方面存在差异，而非香气系统完全不同。这些发现为未来JX-SSMB中香料香气的控制优化提供了目标。

引言

酱油腌制的牛肉（SSMB）是一种中国的传统熟肉制品，以其独特的肉香、脂肪感和复杂的辛辣香气而著称。它在中国的烹饪传统和现代加工肉制品行业中都占有重要地位（Zeng等人，2016年）。随着即食肉制品行业的快速增长，消费者对SSMB的需求正从现场炖制的新鲜产品转向大规模生产的预包装即食产品。这一趋势加速了SSMB生产从经验驱动的手工工艺向标准化、工业化和机械化生产的转变（Li等人，2026年）。然而，这一转变也带来了风味和产品质量之间的权衡。传统加工方法往往能产生更丰富、更浓郁、更复杂的香气，这通常被认为是传统SSMB的重要感官优势，但这种方法受操作经验的影响较大，生产效率低，批次间一致性差，且难以控制保质期。相比之下，机械化加工在工艺控制、生产效率和食品安全保障方面具有明显优势，但容易导致风味减弱和产品同质化（Su等人，2025年）。迄今为止，大多数研究都集中在原材料处理、炖煮条件、工业杀菌、冷藏、重新加热以及炖煮或腌制牛肉产品的香气感知机制上（Li等人，2023年；Wang等人，2024a年；Zhu等人，2021年）。然而，关于CT-SSMB和JX-SSMB的香气特征及关键香气活性化合物的系统性比较仍然有限。

香料在塑造炖煮和腌制肉制品的独特香气特征方面起着核心作用。不同的香料提供不同的香气活性化合物组，共同构成了SSMB的多层次香料香气。八角茴香富含trans-茴香脑，还含有Estragole和柠檬烯，赋予产品甜味、茴香香、草本香和清新香气（Noumi等人，2023年）。茴香籽是Estragole、trans-茴香脑、芬考纳醇和柠檬烯的重要来源，进一步增强了产品的甜味、草本香和柑橘香（Moser等人，2014年）。丁香主要提供丁香酚和多种萜类化合物，包括β-石竹烯，从而赋予产品温暖、丁香香、辛辣和木质香气。肉桂和桂皮提供反式肉桂醛、苯甲醛、乙基肉桂酸和香豆素，这些成分赋予产品温暖、甜辣、木质和肉桂香（Xing等人，2025年）。芫荽籽富含芳樟醇，还含有γ-萜品烯、α-蒎烯和柠檬烯，丰富了产品的花香、柑橘香和清新香气（Shahwar等人，2012年）。这些香料衍生的苯丙烷类化合物、萜类和醛类共同构成了SSMB独特草本香气的基础。然而，这些化合物在产品中的相对含量和感官贡献可能有所不同，它们在区分CT-SSMB和JX-SSMB中的作用尚未得到系统研究。

从成分角度来看，CT-SSMB和JX-SSMB之间的香气差异可能体现在不同香气活性化合物的形成、释放和保留上，包括脂质氧化产生的醛类、美拉德反应相关的化合物、含硫化合物和香料衍生的挥发物。更重要的是，这些差异可能会改变个别香气的相对感官贡献，而不仅仅是改变检测到的挥发性化合物的总数量或浓度。因此，仅依靠GC–MS进行挥发性分析不足以识别决定两种产品感官特性的化合物。需要结合GC–O、OAV分析、香气重组和省略实验的综合性分子感官方法，来区分那些仅被检测到与对香气感知有实际贡献的化合物。

除了识别关键香气活性化合物外，要理解CT-SSMB更强的香气感知效果，还需要考虑受体介导的嗅觉识别机制。人类大约拥有400种功能性嗅觉受体，嗅觉感知是通过组合编码实现的，即一种香气化合物可以激活多个受体，每个受体也可以对多种香气化合物作出反应（Gu等人，2025年）。随着结构预测技术的进步，包括基于AlphaFold2的建模以及分子对接技术的发展，受体-配体相互作用分析已成为阐明食品香气化合物感知机制的重要方法（Gu等人，2025年；Wen等人，2025年）。例如，在姜炖牛肉中，关键香气化合物与嗅觉受体有关联，研究发现氢键作用和疏水相互作用是受体识别的主要机制（Zhao等人，2024年）。而在酱油腌制的牛肉中，现有研究主要集中在识别关键香气活性化合物以及解释工业冷却过程中的风味损失上，对于CT-SSMB相对于机械化产品的气味优势的受体水平解释仍较为有限。因此，分子对接可以为理解不同香气活性化合物如何被嗅觉受体识别以及这种识别如何增强CT-SSMB的香气感知提供补充证据。

因此，本研究旨在阐明CT-SSMB相比JX-SSMB更强烈香气的分子感官基础。首先，通过感官评价来表征两种产品的香气差异，并确定与CT-SSMB香气优势相关的感官属性。其次，使用HS-SPME-GC–MS结合多元统计分析来表征挥发性差异。第三，通过GC–O、OAV分析、香气重组和省略实验识别并验证了负责香气差异的关键香气活性化合物。最后，通过分子对接探索了差异性香气活性化合物的潜在受体识别特性。通过建立“感官感知–挥发性特征–香气贡献–受体识别”的证据链，本研究提供了CT-SSMB香气优势的机制洞察，并为JX-SSMB产品的风味保持和质量提升提供了理论支持。

章节片段

样品

为了最小化原材料差异对CT-SSMB和JX-SSMB香气差异的影响，本研究使用了来自同一供应商、同一生产批次和相同解剖部位的牛肉原料。去除了可见的筋膜和多余的表层脂肪，然后将牛肉切成大小和重量相似的块状。准备好的原料被随机分为两组，分别用于生产CT-SSMB和JX-SSMB。

对于CT-SSMB组，准备好的原料包括...

感官评价

图1显示了CT-SSMB和JX-SSMB的感官香气特征。CT-SSMB的草本香气得分显著高于JX-SSMB（4.14 ± 0.10 vs. 2.92 ± 0.07），表现出更明显的香料特征。相比之下，JX-SSMB的焦糖香气得分显著高于CT-SSMB（3.27 ± 0.20 vs. 1.80 ± 0.33），具有更强的甜味和焦糖香气。两组产品在脂肪、烤制或肉香方面的得分没有显著差异（P > 0.05）。

结论

本研究通过结合感官评价、挥发性分析、分子感官分析、香气重组和省略实验以及分子对接技术，表征了CT-SSMB和JX-SSMB之间的香气差异。CT-SSMB具有更浓郁的草本香气，而JX-SSMB则具有更强的焦糖香气；脂肪、烤制或肉香属性在两组产品之间没有显著差异。

作者贡献声明

姚先奇：撰写——审稿与编辑，正式分析。彭一平：撰写——初稿，数据管理。倪来雪：撰写——审稿与编辑，正式分析。杨晓东：撰写——初稿，方法学，正式分析，数据管理。刘月：撰写——初稿，数据管理。谢建春：撰写——审稿与编辑，监督，概念构建。杨平：撰写——审稿与编辑，资源获取。张春辉：监督，项目管理

Li等人，2023年。

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

我们衷心感谢山东省重点研发项目（项目编号2024CXGC010913）、中国国家自然科学基金青年项目（C类，项目编号32402287）以及中国农业科学院食品科学技术研究所的农业科技创新计划（CAAS-ASTIP-Q2026-IFST-05）的支持。

Xiaodong Yang|Yue Liu|Yiping Peng|Laixue Ni|Xianqi Yao|Jianchun Xie|Ping Yang|Chunhui Zhang

北京理工大学食品科学与健康学院，北京100048，中国