《Food Chemistry》：Effects of reheating and high-temperature sterilization on warmed-over flavor in beef:
Insights into oxidation and flavor compounds
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牛肉热处理过程中脂质和蛋白质氧化对风味劣变的影响机制研究，发现回温和高温处理显著促进挥发性醛类（如hexanal、(E)-2-octenal等）积累，同时导致γ-脱钙酮、月桂烯等有益风味物质减少，蛋白质氧化通过改变构象破坏风味分子结合，脂质与蛋白质氧化协同加剧风味劣变。
李彦|张天一|李向翔|李宗军|侯爱香|肖宇|李凯|王远良
湖南农业大学食品科学与技术学院，中国长沙410128
摘要
本研究探讨了热处理（包括煮沸、巴氏杀菌（水浴，30分钟）、灭菌（121°C，15分钟）和再加热）对牛肉中脂质和蛋白质氧化以及风味的影响，以阐明“温热异味”（WOF）的机制。在再加热和高温处理的样品中明显出现了WOF现象，这一现象由两个协同作用的过程驱动：(1) 由于脂质氧化加剧，产生了挥发性醛类物质，其中主要的不良风味成分包括己醛、(E)-2-辛醛、癸醛、十二醛、十五醛、十六醛和(E,E)-2,4-二十二二醛（OAV > 1）；(2) 有益风味物质的减少，包括(R)-γ-癸内酮、芳樟醇、(E)-2-辛烯-1-醇和2-壬烯-1-醇，这与蛋白质氧化有关（P < 0.05, VIP > 1, PLS-DA），表明风味物质与蛋白质的结合能力降低。氧化程度随热处理强度的增加而增加，这与血红素铁的释放有关。这些发现表明，WOF是由氧化产生的不良风味和有益化合物的流失所导致的，有助于制定策略来减缓加工肉类的风味劣化。
引言
炖牛肉是一种中国传统菜肴，因其丰富的风味和嫩滑多汁的口感而广受欢迎。随着现代生活节奏的加快和预制食品产业的迅速发展，炖牛肉已成为家庭就餐和即食消费的常见选择。在工业加工和储存过程中，这类产品通常会经过快速冷冻并通过冷链系统进行分销，或者进行高温灭菌（121°C的热处理）。消费者在购买后会对这些产品进行再加热，而高温灭菌（121°C）和随后的再加热都可能产生不愉快的感官属性（Lund等人，2007年）。这种现象被称为“温热异味”（WOF），其特征是出现“纸板味”、“油漆味”和“腐臭味”等不良风味（Byrne等人，2001年）。消费者能够很容易地察觉到这些不良风味，而且研究表明它们会降低产品的整体质量（Lepper-Blilie等人，2014年）。
WOF的形成机制与脂质氧化和蛋白质降解途径有关（Tang, Huang等人，2023年）。脂质氧化通过自由基链反应进行，主要氧化产物是脂质氢过氧化物和共轭二烯或三烯。这些不稳定的中间体进一步氧化生成多种次要氧化产物，包括挥发性低分子量化合物，如醇、醛、酮和烃类，这些化合物通常伴随着不愉快的气味（Shahidi & Hossain，2022年）。同时，在蛋白质降解过程中产生的含氮和含硫化合物也会导致WOF（Sousa等人，2022年）。在一项关于鱼糜凝胶的研究中，An等人（2022年）报告称，超过100°C的热处理会引发明显的WOF，其特征是出现腐臭味、陈腐味和纸板味。研究人员鉴定出15种关键风味化合物，包括：庚醛、辛醛、壬醛、癸醛、(E)-2-壬烯醛、(E)-2-辛烯醛、(E)-2-癸烯醛、(E,E)-2,4-十七二醛、(E,E)-2,4-二十二二醛、2,3-戊二酮、2-呋喃硫醇、2,6-二甲基吡嗪、2-丙基吡啶、苯并噻唑和2-甲氧基硫酚。Cao等人（2025年）结合GC–MS和GC-IMS技术分析了再加热的蒸羊肉，鉴定出11种与WOF相关的化合物，包括呋喃、2-戊基呋喃和2-戊酮。此外，UPLC-MS/MS分析表明，磷脂和甘油三酯，特别是TG49:4和PG34:2，在WOF的形成和持续存在中起关键作用，说明脂质降解是WOF的主要驱动因素。Liu等人（2024年）应用香气感官学技术分析了再加热香料牛肉中的关键风味物质，共鉴定出36种具有气味的化合物，并根据风味稀释因子、气味活性值（OAVs）、香气重组和去除实验，确认了11种主要来自脂质氧化的化合物是导致WOF的关键气味物质。值得注意的是，3-(甲基硫)丙醛与肉香有正相关，它加剧了WOF的整体强度。
尽管许多早期研究主要关注脂质氧化，但越来越多的证据表明蛋白质氧化对肉类品质属性也有显著影响，包括保水能力、嫩度、颜色稳定性和风味特征（Wang等人，2018年）。与脂质氧化类似，蛋白质氧化也通过自由基链反应进行，其中活性氧（ROS）攻击肌肉蛋白，导致氨基酸残基的改变和羰基化合物的形成。蛋白质羰基化的主要途径包括肽骨架断裂、与脂质氧化产物的二次反应、氨基酸侧链与还原糖的反应以及羰基衍生物的直接氧化（Guyon等人，2016年）。Zhang等人（2024年）证明，热处理显著增强了蛋白质氧化，80°C下加热的牛肉蛋白质中的羰基含量比未经处理的生肉增加了五倍。蛋白质氧化会导致二级和三级结构的构象变化，从而使能够通过与风味活性分子通过可逆的非共价相互作用（如氢键和疏水作用）以及不可逆的共价相互作用（如二硫键交联）进行相互作用的官能团暴露出来（He等人，2021年）。这些相互作用调节了挥发性化合物的释放行为，降低了它们的顶空浓度，并破坏了香气活性分子的平衡，最终导致肉类风味质量的显著下降（Wang等人，2022年）。
本研究的目的是通过验证以下假设来阐明反复加热和高强度热处理导致牛肉风味劣化的机制：(1) 再加热和高强度热处理主要通过增强脂质氧化和醛类挥发性化合物的积累来加速WOF的发展；(2) 热诱导的蛋白质氧化改变了蛋白质的构象和结合能力，从而减少了有益风味化合物的保留，并在再加热过程中加剧了风味的损失；(3) 随着热处理强度的增加，脂质和蛋白质氧化协同放大，共同导致热处理牛肉的风味劣化。
实验部分
样品制备
实验用的牛肉购自中国湖南省长沙市湖南农业大学附近的东志源超市，选择了牛腿部位，并且未经冷藏老化处理，以减少额外的氧化效应，专注于热处理引起的变化。炖牛肉的制作过程中使用了1.5%的盐（基于肉重的重量百分比），未添加香料，以避免对风味分析产生干扰。所有实验样品均来自同一部位。
热处理参数对牛肉TBARS值的影响
脂质氧化在肉类加工和储存的多个阶段都会发生，生成的过氧化物是主要产物。这些过氧化物随后分解产生MDA，其浓度常用于评估肉类的脂质氧化程度（Faustman等人，2010年）。脂质氧化过程中产生的醛类物质与WOF的发展密切相关（Al-Dalali等人，2022年）。如图1A所示，再加热后牛肉中的TBARS值显著增加。
结论
再加热和高温处理会导致牛肉中WOF的明显发展。关键挥发性化合物，包括己醛、(E)-2-辛醛、癸醛、十二醛、十五醛、十六醛和(E,E)-2,4-二十二二醛，受到再加热和高温处理的显著影响，其浓度升高，成为热处理牛肉中WOF的主要贡献者。同时，有益风味物质的减少，特别是(R)-γ-癸内酮、芳樟醇、(E)-2-辛烯-1-醇等，也影响了WOF的形成。
作者贡献声明
李彦：撰写——初稿撰写、验证、资金获取、正式分析、数据管理。
张天一：实验研究。
李向翔：验证。
李宗军：方法学设计。
侯爱香：资金获取。
肖宇：验证。
李凯：软件使用。
王远良：撰写——审稿与编辑、资源协调、项目管理、资金获取。
利益冲突声明
作者声明与其他个人或组织没有利益冲突。资助方未参与研究的设计、数据收集与分析、手稿撰写或结果发表的决定。
致谢
本研究得到了湖南省重点研发计划“高温和反复热处理对牛肉温热异味机制的研究”（编号CX20240066）的支持，该计划由湖南省教育厅资助；以及“2024湖南省生猪产业技术体系屠宰与加工岗位专家”（编号HARS-05）的支持，该计划由湖南省农业农村厅资助。
