不同热处理方法对谭羊肉风味的影响：结合GC×GC-TOF-MS、GC-IMS、脂质组学和多光谱技术的综合研究

《Food Research International》：Effects of different heat treatment methods on Tan lamb flavor: An integrated approach with GC?×?GC-TOF-MS, GC-IMS, Lipidomics, and multispectral techniques

本研究探究蒸、烤、炒三种热处理方法对滩羊肌肉蛋白质构象、风味物质及脂类成分的影响。结果表明炒制促进脂质和蛋白质氧化，烤制次之，蒸制氧化最弱，差异源于加热温度、传热效率及脱水程度。通过GC×GC-TOF-MS和GC-IMS共解析214种挥发性风味化合物，发现1-辛醇、(E,E)-2,4-癸二烯醛等关键化合物与蛋白质构象显著相关。脂质组学分析鉴定出甘油磷脂18:1三酰甘油和19:1磷脂酰胆碱为热加工生物标志物，揭示了不同热处理对滩羊风味形成的机制差异。

　　

张海宇|杨东松|白双|曹青青|张玲萍|杨文琳|罗瑞明

宁夏大学食品科学与工程学院，中国银川750021

摘要

本研究探讨了三种热处理方法（蒸煮、烘烤和炒制）对滩羊肉蛋白质构象、风味成分和脂质组成的影响。结果表明，炒制对脂质和蛋白质的氧化作用最为显著，其次是烘烤，而蒸煮的氧化程度最低。这种现象归因于加热温度、传热效率、氧气暴露程度以及热诱导脱水的差异。通过综合二维气相色谱-飞行时间质谱（GC×GC-TOF-MS）技术共鉴定出214种挥发性风味化合物（VFCs）。结合气味活性值（OAV）分析，确定1-辛烯-3-醇、(E,E)-2,4-十二二烯、辛醛和(Z)-4-癸烯为关键VFCs。皮尔逊相关性分析显示这些关键VFCs与蛋白质构象的变化存在显著相关性。此外，对不同热处理方法处理的滩羊肉进行脂质组学分析后发现，差异性脂质主要为甘油磷脂（GPs）和甘油脂（GLs）。其中，甘油三酯（TG）18:1_18:1_18:1和溶血磷脂酰胆碱（LPC）19:1被确定为监测热加工程度和预测羊肉风味的潜在生物标志物。本研究有助于深入阐明滩羊肉在多种热处理方法下的风味变化机制。

引言

滩羊是中国宁夏回族自治区的核心优质地方羊品种，具有均匀的肌肉内脂肪分布、肉质嫩滑多汁以及无膻味的特征。它还具有显著的营养优势，包括高质量的蛋白质、均衡的氨基酸组成、不饱和脂肪酸以及B族维生素、血红素铁、锌和硒等关键营养素。此外，其胆固醇含量低于常见羊品种，因此因其优异的品质和营养价值而受到消费者的广泛欢迎（Yang, Zhang, Gao等，2025）。对于肉制品而言，热处理是获得美味和安全终产品的关键步骤。热处理不仅有助于形成典型的理想风味，还能通过改变脂质和蛋白质的组成来进一步提升肉品的营养价值（Yang等，2024）。

羊肉的热处理可分为干热处理和湿热处理两种类型。干热处理是指不使用水作为介质直接将热能传递给食品材料的方法。以炒制为例，该方法将羊肉放入预热的炒锅中，加入少量油并在高温下快速翻炒（Xu, Wang, Wang等，2025）。烘烤则将羊肉置于干热环境中，通过热辐射和干热传导的协同作用实现均匀加热，不仅确保羊肉煮熟，还能促进焦糖化产物和其他芳香化合物的形成（Han等，2023）。相比之下，湿热处理使用水或蒸汽作为传热介质。蒸煮是在大约100°C的大气压下用蒸汽烹制羊肉，具有温和的传热方式和均匀的热分布；由于羊肉不直接接触高温热源或油脂，因此形成致癌化合物的可能性较低（Qiu等，2025）。上述炒制、烘烤和蒸煮都是中国常用的羊肉加工方法。研究表明，热处理对肉味有显著影响，不同处理方式会产生不同的风味特征。热处理后，羊肉会经历一系列复杂的生化反应，如氨基酸降解、美拉德反应、脂肪酸氧化和脂质水解，从而产生多种挥发性有机化合物（Wang, Chen等，2023）。然而，各种热处理方法对滩羊肉风味的具体影响尚不明确，这些方法促进其独特风味形成的机制也尚未完全明了。

近年来，用于食品风味分析的仪器和方法不断改进。其中，气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）因其低检测限和快速识别食品挥发性成分的能力而在风味分析中得到广泛应用（Hua等，2025）。综合二维气相色谱-飞行时间质谱（GC×GC-TOF-MS）作为一种新型食品分析技术，具有高灵敏度和分辨率（Shen等，2023）。前者擅长捕捉整体挥发性成分，对低分子量、高挥发性的成分响应迅速；后者则能准确分析微量成分。这两种技术的结合应用有助于研究人员全面分析和确定不同热处理方法下羊肉的复杂风味特征。

关于食品风味化合物的形成机制，脂质在肉味发展中起着重要作用。它们不仅赋予肉类独特的风味和质地，还具有多种生物功能，如形成生物膜结构、参与能量代谢以及调节疏水性和两亲性分子，长期以来一直被认为是肉类不可或缺的组成部分。脂质组学作为一种强大的脂质研究工具，能够高效分离和鉴定脂质。它已被广泛应用于监测食品中的脂质质量变化和脂质组成，以及识别参与香气化合物形成的潜在脂质（Wang等，2025）。先前的研究表明，脂质组学与风味组学的结合可以全面表征鱼类、猪肉和牛肉在热处理过程中的脂质变化，并确定关键风味化合物的潜在脂质前体。这些研究为阐明肉制品中风味物质的形成机制和保留模式提供了重要数据支持（Cui等，2024；Liu等，2023；Zhou等，2024）。目前，很少有研究将脂质组学与挥发性风味化合物（VFCs）的分析相结合，以探讨滩羊肉在不同热处理方法下的变化。

尽管脂质组学在追踪香气化合物前体方面表现出有效性，但最终的风味感知还取决于这些化合物在食用过程中如何被肉基质保留或释放。这种保留情况受到蛋白质（尤其是肌纤维蛋白MP）风味结合能力的显著影响，其构象和功能在热处理过程中会发生显著变化（Shen等，2020；Zhang等，2021）。Chen等（2024）发现，与微波加热相比，水浴加热能更好地增强MP对吡嗪风味化合物（尤其是2-甲基吡嗪）的吸附能力。这是因为水浴加热促进蛋白质展开，暴露出疏水位点，为风味化合物提供足够的结合位点，而微波加热则导致蛋白质聚集，掩盖这些位点，从而降低MP对风味化合物的吸附能力。热处理通过变性和聚集调节蛋白质结构，进而影响蛋白质对风味物质的吸附或释放，从而导致食用时的风味感知差异（Wu等，2024）。因此，深入研究各种热处理方法对滩羊肉蛋白质构象及风味特征的具体影响具有重要意义。

因此，本研究采用GC×GC-TOF-MS和GC-IMS技术鉴定不同热处理方法下滩羊肉的风味特征，并确定关键风味化合物。同时，利用超高性能液相色谱-高分辨率质谱（UHPLC-HRMS）进行脂质组学分析，以表征滩羊肉的脂质组成，筛选潜在生物标志物，并确认参与关键风味化合物形成和保留的关键脂质分子。此外，还通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和拉曼光谱研究了加热过程中MP的构象变化，分别探究其与关键风味化合物形成的关联。总体而言，本研究旨在为优化滩羊肉的热处理方法以提升风味质量提供理论依据。

材料

共购买了12块滩羊胸腰肌（Longissimus thoracis et lumborum）。三氯乙酸、乙二胺四乙酸和2-硫代巴比妥酸购自上海阿拉丁生化科技有限公司（中国上海）。核苷酸标准和氨基酸标准购自上海源业生物科技有限公司（中国上海）。1,2-二氯苯（≥99.7%，用作内标）、HPLC级甲醇等试剂也来自同公司。

脂质和蛋白质氧化

如图1（a-c）所示，不同加热方法对羊肉中脂质和蛋白质氧化的影响呈现一致的趋势。脂质氧化通过羰基含量的增加和巯基含量的减少来评估（Yang等，2026）。总体而言，所有热处理方法均显著增强了氧化反应（P<0.05）。其中，炒制的促氧化作用最强，其次是烘烤，而蒸煮的影响最轻微。

结论

本研究采用GC×GC-TOF-MS、GC-IMS、UPLC-MS/MS、FTIR和拉曼光谱等综合分析技术，阐明了不同热处理方法对滩羊肉风味特征的影响。结果表明，不同的热处理方法导致羊肉的风味特征和脂质组成存在差异。蒸煮促进了脂质氧化和部分风味前体的释放；然而，由于脂质氧化相对较弱，

作者贡献声明

张海宇：撰写初稿、数据整理、方法学设计、概念构建。杨东松：审稿与编辑、撰写初稿、数据整理、方法学设计、概念构建。白双：监督工作、软件使用、资源提供。曹青青：监督工作、资源提供、方法学设计。张玲萍：数据可视化、软件使用。杨文琳：软件使用、资源提供。罗瑞明：监督工作、资源提供、方法学设计、资金筹集、概念构建。

未引用参考文献

Jin等，2021

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了“宁夏自然科学基金（2024AAC03352）”的资助。