烤牛肉干中水分迁移、蛋白质氧化及挥发性风味化合物变化的温度-时间联合调控

《International Journal of Gastronomy and Food Science》：Temperature-Time Combined Regulation of Moisture Migration, Protein Oxidation and Volatile Flavor Compound Changes in Roasted Beef Jerky

本研究通过低场核磁共振和气相色谱-质谱联用技术，系统探究不同温度（80°C、135°C、190°C）和时间热强度对牛肉干水分分布、蛋白质氧化及挥发性化合物的影响。结果表明，温度或时间增加导致水分重新分布、蛋白质变性聚集加剧，挥发性物质总量上升但组成变化，揭示热处理强度对产品质量、水分及风味具有可预测系统性影响。

　　

Jialin Liu|Wenbo Li|Zichun Jin|Lu Ren|Yiming Yao|Huan Huang|Wenxiu Sun

内蒙古农业大学食品科学与工程学院，中国呼和浩特市，010018

摘要

热处理会改变肉制品的质地和风味特性。本研究探讨了不同温度-时间热处理强度对牛肉干水分分布、蛋白质氧化程度及挥发性化合物的影响。采用低场核磁共振分析和气相色谱-质谱联用技术全面分析了牛肉干的水分和风味特征。结果表明，随着温度或时间的增加，水分分布发生变化，同时蛋白质变性和聚集现象加剧。尽管成分有所变化，但总挥发性有机化合物含量呈上升趋势。研究结果表明，热处理强度（温度和时间）对产品质量、水分和风味特性具有系统性和可预测性的影响。

引言

随着零食市场的扩大以及消费者对多样化口味和风味的需求增加，烤牛肉干作为一种兼具丰富风味和便携性的肉制品受到了越来越多的关注。烘烤过程通过热处理改变了肉的水分状态、蛋白质结构及风味前体，从而决定了最终产品的质地、颜色、风味和保质期。不同的温度和时间组合不仅影响水分去除效率和水活度，还影响蛋白质变性的程度、聚集或降解情况，以及通过美拉德反应、热分解和脂质氧化形成的挥发性风味化合物（Chen等人，2024年；H. Wang等人，2025年）。因此，工艺设计需要在风味开发、营养保持、质地优化和安全性保障之间取得平衡。

以往的研究主要集中在单一温度下或有限温度范围内时间对单一参数（如颜色、质地或挥发性化合物）的影响。目前缺乏在低-中-高温度（例如80°C、135°C、190°C）下不同时间尺度上的系统性比较研究。低温长时间处理有助于缓慢脱水并促进轻微的风味发展（Ikhsan等人，2022年）；中等温度促进美拉德反应和特定香气的形成（S. Liu等人，2022年）；而高温短时间处理则可能导致快速变色、强烈的热风味以及更明显的蛋白质变性或氧化（Ampofo & Ngadi，2022年）。不同温度-时间组合对水分保持、蛋白质溶解度/降解及挥发性风味特征的影响机制尚不明确，尤其是在复杂的烤牛肉干系统中。该领域的系统数据对于优化工业加工参数和预测感官品质具有重要意义。

基于上述背景，本研究选择了三个代表性的温度水平——80°C（低温）、135°C（中温）和190°C（高温），并设置了不同的加热时间，以系统地研究烘烤过程中的动态变化，包括水分含量和水活度、蛋白质的物理化学/分子变化以及风味特性。

部分内容摘要

原材料和样品制备

牛肉来自中国西门塔尔牛（4-5岁，平均体重200公斤），屠宰后12小时内获取，由内蒙古呼和浩特市的本地供应商提供，并用冰袋包裹后运输到实验室。NaCl为食品级，购自当地超市。

去除表面筋膜和脂肪后，将牛肉切成均匀的条状（10厘米×2厘米×1厘米），然后在4°C下腌制10小时。

剪切力

剪切力是衡量肉制品嫩度的主要指标。如表1所示，在80°C条件下，样品的剪切力随烘烤时间的延长而显著增加（p < 0.05），表明肉质趋于更有嚼劲。135°C组在不同时间点的剪切力没有显著差异（p > 0.05）。在190°C条件下，剪切力随时间显著下降（p < 0.05），表明

结论

不同温度和持续时间下的热处理强度会对样品的质量、质地、水分含量、蛋白质和风味产生系统性和可预测性的影响。较高的温度或较长的处理时间会加速肌原纤维蛋白质的变性和聚集，同时伴随水分变化，并增加总挥发性化合物含量，但改变其组成。这会使风味特征偏向烤制香气或变质味。基于这些发现

对烹饪学的启示

• ●
  温度-时间的选择是调节风味的手段：低强度处理可以保留新鲜的果香酯和醇类；较高温度/时间则产生烤制、焦糖化和浓郁的美拉德风味。厨师可以有意识地选择热处理强度来调整菜肴的风味走向，使其偏向新鲜或烤制风味。
• ●
  质地与风味的权衡：提高热处理强度可以增强烤制香气，但会降低肌原纤维的完整性并增加蛋白质聚集，从而使肉质变得更紧实、更干燥。

作者贡献声明

Wenxiu Sun：项目监督和管理。Huan Huang：软件开发。Yiming Yao：方法学设计。Lu Ren：写作、审稿与编辑。Zichun Jin：数据分析。Wenbo Li：数据分析。Jialin Liu：初稿撰写和数据整理

未引用参考文献

Li等人，2023年；Li等人，2022年；Liu等人，2022年；Shi等人，2021年。

数据可用性

数据可应要求提供。

利益冲突声明

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本工作得到了内蒙古科技计划（2025KJHZ0009）的财政支持。

致谢

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