《Ultrasonics Sonochemistry》：Mechanistic insights into quality and flavor enhancement of sour meat by ultrasound-assisted frying: the role of oxidative and Maillard reactions
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研究人员研究了超声辅助油炸（UAF）对发酵酸肉品质和风味的影响，并利用代谢组学和相关性分析阐明了其潜在机制。超声处理显著降低了烹饪损失，提高了水分保持能力（对照组为10.38%；400 W组提高5.53%），并降低了硬度、咀嚼性和剪切力，从而改善了嫩度和质构。
研究人员研究了超声辅助油炸（UAF）对发酵酸肉品质和风味的影响，并利用代谢组学和相关性分析阐明了其潜在机制。超声处理显著降低了烹饪损失，提高了水分保持能力（对照组为10.38%；400 W组提高5.53%），并降低了硬度、咀嚼性和剪切力，从而改善了嫩度和质构。脂质氧化以强度依赖的方式被促进。气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）鉴定了98种挥发性化合物，其中17种差异化合物对超声响应明显。在400 W条件下，若干醇、酮和酯类化合物得到增强，1-羟基-2-丙酮和2,3-丁二酮等风味活性化合物达到较高水平。电子舌分析显示，400 W条件下酸味增加，苦味和咸味降低，口感更加平衡。机制上，超声空化促进了组织破坏和风味前体释放，有利于游离脂肪酸生成并转化为挥发性芳香物质，同时加速了Strecker降解和美拉德反应。代谢通路分析表明，在中等超声条件下，二羰基化合物优先参与风味形成；而过高强度（800 W）增强了氧化应激，使前体转向晚期糖基化终末产物（AGEs），表现为戊糖素和1,4-二氧六环升高，引发安全性担忧。总体而言，中等强度UAF通过水分保持、结构修饰、脂质氧化、氨基酸降解和美拉德驱动的香气生成改善了酸肉品质。在所测条件中，400 W在质构、滋味、香气和安全性之间提供了最有利的平衡，是改善油炸酸肉品质的适宜超声强度。
酸肉是中国西南地区历史悠久的发酵肉制品，通常经蒸制或油炸后食用，油炸可显著增强其酥脆感和浓郁香气。油炸赋予的特征性咸鲜和焦糖风味主要源于肉表面的一系列热驱动化学转化，其中脂质氧化和美拉德反应被认为是形成特征风味的主要机制。然而，传统油炸温度通常为160~180 ℃，高温在促进风味形成的同时也易产生丙烯酰胺等有害化合物，并破坏热敏成分。低温油炸虽可减轻热损伤，但因传热缓慢、外壳形成不足以及吸油过多等固有缺陷，限制了其实际应用。超声波技术作为一种新兴的绿色物理加工手段，在肉制品冷冻、解冻、腌制和热加工中展现出巨大潜力。超声辅助油炸（ultrasound-assisted frying, UAF）利用空化效应和机械振动，可强化传热传质、减少吸油并提高产品品质。但与原料肉不同，发酵肉含有复杂的微生物群落及发酵期间形成的特征风味体系，UAF对这类特殊基质的影响可能更为复杂。因此，系统研究UAF对酸肉风味特征的影响及其内在机制，对提升超声在传统发酵肉制品加工中的应用具有重要的理论和实践价值。
该研究以酸肉为对象，考察不同超声功率（0、400、800 W）在120 ℃油炸8分钟条件下对产品品质和风味的影响。研究人员首先制备酸肉样品（新鲜猪肉切成5 cm×5 cm×1 cm块状，盐腌发酵28天），随后分别进行常规油炸（对照组CK）和超声辅助油炸（400 W组和800 W组，超声频率24 kHz）。研究测定水分含量、烹饪损失、色泽、质构和剪切力；通过硫代巴比妥酸反应物（TBARS）值和蛋白羰基含量评估脂质和蛋白质氧化程度；采用电子鼻、电子舌分别分析气味和滋味特征；利用气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）检测挥发性有机化合物（VOCs）；采用超高效液相色谱-三重四极杆串联质谱（UHPLC-QTRAP-MS）进行非靶向代谢组学分析；并结合正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）、变量投影重要性（VIP）和相关分析等手段筛选差异代谢物。
### 3.1 质构与品质分析
通过水分含量和烹饪损失测定发现，超声功率增大使烹饪损失显著降低（P<0.05），400 W和800 W组水分含量较对照组（10.38%）分别提高5.53%和7.93%。超声空化和机械振动有助于在样品表面快速形成致密蛋白质交联层，并改变肌原纤维蛋白空间构象，从而增强保水性。质构仪分析显示，随超声功率增加，硬度、弹性、咀嚼性和剪切力均逐渐下降（P<0.05），超声的机械作用可破坏肌原纤维结构完整性，并促进肌纤维内源蛋白酶释放，从而改善嫩度。色泽测定表明，L*值和b*值随功率增加而降低，而a*值在400 W组最高，提示UAF有利于保持酸肉的红色外观。
### 3.2 TBARS值与羰基含量
TBARS测定结果显示，TBARS值随超声功率增加而逐步升高，说明超声空化改变肌肉组织结构，增强不饱和脂肪酸与自由基的相互作用，促进脂质氧化。适度的脂质氧化有利于理想风味的形成。蛋白羰基含量在800 W组显著升高（P<0.05），表明高功率超声分解水分子产生羟基自由基，攻击精氨酸、赖氨酸和脯氨酸等氨基酸残基，引发蛋白质羰基化。
### 3.3 风味分析
#### 3.3.1 电子鼻分析
电子鼻传感器的响应值随功率呈现不同变化：W1W（对无机硫化物敏感）响应随功率增加而下降；W2W（对有机硫化物敏感）在对照组和400 W组显著高于800 W组；W5C（对短链烷烃敏感）在400 W组响应值最高；W1S（对含甲基化合物敏感）在400 W组最低；W2S和W3S则在800 W组最高。主成分分析（PCA）显示，不同功率组与对照组的空间分布明显分离，总贡献率达96.2%，表明UAF显著改变了炸酸肉的整体香气特征。
#### 3.3.2 GC-IMS分析
基于OPLS-DA模型（R2=0.988，Q2=0.938），结合VIP>1和P<0.05标准，共检出98种挥发性化合物，其中17种为差异挥发性化合物，包括2种醛、4种醇、5种酮、4种酯和2种其他化合物。这些化合物呈现四种变化模式：一类被超声普遍增强（如丁酸丁酯、2-丁氧基乙基乙酸酯、(Z)-2-戊烯醇、1-乙酰氧基-2-丙酮和2,3-丁二酮），归因于超声促进酯化反应和脂肪氧化；一类在400 W时含量最低（如异丁酸丙酯、2-甲基丙醛、1-戊烯-3-酮等），其中1-戊烯-3-酮是加热菜籽油鱼腥味的关键化合物；一类随功率增加而升高（如1-戊醇、乙苯、1,4-二氧六环），其中1,4-二氧六环在800 W显著增加，提示潜在安全风险；1-羟基-2-丙酮则在400 W达到最高，该化合物具有黄油和麦芽香气。总体表明，中等超声有利于挥发性风味物形成，而过度超声可能导致部分挥发物损失或降解。
#### 3.3.3 电子舌分析
电子舌结果显示，400 W组酸味响应值最高（P<0.05），苦味和咸味响应值最低（P<0.05），涩味响应值在超声处理组显著高于对照组（P<0.05），而回味A、回味B、鲜味和丰富度无显著差异。PCA图中PC1和PC2累计贡献率91.1%，各组样品沿主成分明显分离。400 W超声空化和机械作用可能破坏肌肉结构，促进结合态有机酸释放，并促进蛋白质降解和苦味肽降解，从而改变滋味轮廓。
#### 3.3.4 LC-MS代谢组学分析
通过OPLS-DA模型筛选出32种差异代谢物（VIP>2，P<0.05），主要包括氨基酸及其衍生物、脂质过氧化物和核苷酸类物质。与对照组相比，UAF显著降低了游离氨基酸、二肽和小分子代谢物含量，说明超声加速了氨基酸降解和美拉德反应。γ-谷氨酰苯丙氨酸（γ-Glu-Phe）在超声处理后显著升高，该肽可增强酸味和咸味。游离脂肪酸（FFAs）及脂质氧化产物如9(S)-HOTrE和11-HEDE在400 W组达到最高，与GC-IMS观察到的丰富挥发性香气一致；而在800 W组这些中间产物下降且TBARS值最高，表明过高功率加速其进一步氧化降解。
#### 3.3.5 相关性分析
Pearson相关分析显示，9-氧代十八碳二烯酸（9-oxoODE）、9(S)-HOTrE和11-HEDE等脂质氧化产物与咸味呈负相关、与酸味呈正相关。挥发性与非挥发性代谢物的相关网络表明，多种脂质氧化产物与醇、酮、酯类挥发性物质显著相关，进一步印证脂质代谢途径参与UAF酸肉整体风味的形成。
### 3.4 荧光AGEs和戊糖素
荧光晚期糖基化终末产物（AGEs）水平在UAF后显著增加，并在400 W达到峰值，随后轻微下降。戊糖素作为典型的交联型AGE，其合成依赖赖氨酸和精氨酸残基，且属于氧化依赖性AGE。800 W时戊糖素显著升高，表明高功率超声增强氧化应激，促进糖基化反应向AGEs方向进行，而中等超声主要促进风味相关的美拉德反应。
### 3.5 代谢预测分析
研究整合相关性分析与美拉德反应代谢网络，提出了竞争性代谢分支途径。多不饱和脂肪酸经自动氧化或脂氧合酶（LOX）催化生成氢过氧化物，进而转化为醇、酮、酯等挥发性化合物。超声空化还促进氨基酸等风味前体释放，支链氨基酸缬氨酸和亮氨酸经Strecker降解产生2-甲基-1-丙醇、2-甲基丙醛和3-甲基丁醛。二羰基化合物是风味形成与AGEs生成之间的代谢分支点：400 W的中等氧化环境利于风味形成，800 W的强声化学效应则使前体转向AGEs途径，伴随戊糖素积累和部分风味物下降。
讨论部分强调，超声功率是决定UAF效果的关键因素。适度超声（400 W）通过改善保水性、嫩化结构、适度脂质氧化和促进美拉德反应，全面提升酸肉品质和风味；过度超声（800 W）则加剧氧化应激和糖基化反应，导致有害产物积累。研究结论可翻译为：本研究表明，UAF能有效改善酸肉的品质和风味，且效果强烈依赖于超声强度。超声处理提高了水分保持能力和嫩度，同时显著改变滋味和挥发性风味特征。中等强度超声处理（尤其400 W）促进了理想醇、酮和酯类生成，并产生更平衡的滋味轮廓。整合代谢组学和风味分析表明，这些变化与脂质和氨基酸来源风味前体的释放和转化增强有关，涉及脂质氧化、Strecker降解和美拉德反应。二羰基中间体是理想风味形成与AGEs形成之间的重要分支点。虽然中等超声有利于风味发展，但过度超声会促进氧化和糖基化反应，表现为800 W时戊糖素和1,4-二氧六环积累增加。总体而言，在研究的条件下，400 W在质构、滋味和香气之间提供了最有利的平衡，而更高超声强度可能因过度氧化和糖基化而破坏这一平衡。这些发现强调了在发酵肉制品UAF应用中控制超声强度的重要性，并为优化低温油炸工艺、改善品质和风味提供了依据。该论文发表在《Ultrasonics Sonochemistry》。
