不同肉牛品种长肌部肉质及风味形成挥发性化合物的比较分析 徐 Juan, 李茜, 张惠斌, 赵拴平, 金海, 李庆刚, 杜新义, 金思华, 徐雷

《Veterinary Sciences》：Comparative Analysis of Meat Quality and Flavor-Forming Volatile Compounds in Longissimus Dorsi from Different Beef Breeds Juan Xu, Qian Li, Huibin Zhang, Shuanping Zhao, Hai Jin, Qinggang Li, Xinyi Du, Sihua Jin and Lei Xu

　　**简单摘要**
本研究比较了四种牛品种（大别山牛、本地水牛、西门塔尔牛和安格斯牛）在相同饲养条件下的肉质和营养成分。研究发现，大别山牛的脂肪含量较高，风味化合物更丰富；而本地水牛具有更好的持水能力，某些氨基酸的含量更高，从营养角度来看，其脂肪酸组成也更优。西门塔尔牛和安格斯牛的肉质介于两者之间。这些差异表明，品种在决定肉的品质（包括口感和营养价值）方面起着重要作用。了解这些品种特有的特性有助于养殖户和育种者选择能够生产出更健康、更具风味的牛肉，同时也有助于保护本地牛种。这些知识对于改进动物生产系统和满足消费者对优质牛肉的需求具有重要意义。

**摘要**
本研究旨在评估不同牛品种在肉质、营养成分及挥发性风味化合物方面的差异，并探讨其对动物育种和健康的影响。研究选取了四种牛品种（大别山牛、本地水牛、西门塔尔牛和安格斯牛），每种品种各6头，均在相同的饲养条件下饲养。采用标准化方法分析了肉质参数（如颜色、烹饪损失、剪切力和持水能力）、营养成分、脂肪酸和氨基酸组成以及挥发性化合物。结果显示，大多数指标存在显著的品种差异（p < 0.05）。大别山牛的肌肉内脂肪含量（2.9%）和总脂肪酸浓度最高，不饱和脂肪酸（MUFA + PUFA）比例良好，风味挥发性物质（醛类和酮类）含量丰富；本地水牛的持水能力最强，烹饪损失最小，总氨基酸含量最高，特别是必需氨基酸；西门塔尔牛和安格斯牛的肉质处于中等水平，其中安格斯牛的色泽（L*）较低但嫩度较好。值得注意的是，本地水牛和大别山牛含有更高水平的营养有益脂肪酸（如C18:3n3）和氨基酸（如谷氨酸）。品种对肉质和营养成分有显著影响。大别山牛和本地水牛在脂肪沉积、氨基酸组成及潜在健康益处方面具有独特优势。这些发现为旨在提高肉质和满足消费者偏好的选择性育种计划提供了初步依据。虽然未直接评估其对健康的效益，但观察到的成分差异（如本地水牛的饱和脂肪酸较低，大别山牛的肌肉内脂肪较高）可能具有饮食上的营养优势。研究结果还强调了保护本土牛种遗传资源对可持续动物生产的重要性。

**1. 引言**
牛肉因其高蛋白含量、丰富的矿物质和独特的风味而受到全球重视，已成为一种高价值肉类[1,2]。根据联合国粮农组织（FAO）的初步估计，2024年全球牛肉产量预计将达到约6000万吨。美国、巴西和中国是三大生产国，其产量和贸易动态对国际市场格局有重大影响[3]。中国不仅是主要生产国，也是增长最快的市场之一。近年来，随着收入的增加和饮食结构的改善，消费者越来越关注牛肉的感官品质和营养价值，从而推动了市场对高蛋白、低脂肪、富含微量营养素的优质产品的需求[4]。在牛肉品质评估体系中，颜色、质地和大理石纹等视觉特征以及蛋白质和脂肪酸成分等营养成分共同构成了消费者的核心选择标准。牛肉的颜色主要由肌红蛋白含量及其化学状态决定，受品种和饲养条件等因素影响[5]。质地主要取决于肌肉的持水能力，加工和储存过程中的汁液损失会显著影响肉的紧实度和多汁性[6,7]。此外，嫩度、风味和多汁性被认为是牛肉口感的关键指标，其中嫩度与肌肉纤维结构和肌肉内脂肪含量密切相关[8]。牛肉品质的差异受多种因素影响，包括遗传背景、性别、年龄、管理方式和营养差异。多项研究表明，不同牛品种在肌肉组织结构、脂肪沉积能力和风味前体成分方面存在显著差异。例如，安格斯牛以其丰富的大理纹和良好的嫩度而闻名[9,10]；西门塔尔牛则因其较高的肉产量和均匀的质地而受到推广[11]；水牛也具有独特的肉质特征，如较高的持水能力和独特的脂肪酸组成[12]。然而，在相同饲养条件下，对中国本土牛品种（如大别山牛）与进口品种（如安格斯牛和西门塔尔牛）以及本地水牛之间的系统比较研究仍相对较少，特别是在物理化学性质、脂肪酸组成和风味化合物方面的研究尤为不足。因此，本研究的主要目的是在严格控制的相同饲养条件下，系统比较不同品种在肉质、营养成分和挥发性风味化合物方面的差异，以填补这一知识空白。大别山牛是安徽省的重要本地牛种，具有耐粗饲料的能力、较强的抗病性、嫩的肉质和丰富的风味[13]。研究表明，该品种含有较高比例的必需氨基酸（约39.65%），并在特定生长阶段（如0-6个月和12-24个月）具有较高的增重潜力，表明其具有较高的牛肉生产潜力。相比之下，本地水牛作为兼有肉用和劳力用途的牲畜品种，其肉质特征缺乏系统研究，尤其是风味和脂质组成的全面探讨。在更广泛的畜牧业生产背景下，越来越认识到动物生产系统同时对食品安全和环境挑战产生影响，应避免对动物生产的简单化理解[14]。品种选择作为决定肉质和生产效率的关键因素，在平衡这些权衡中起着重要作用。因此，了解不同品种的肉质特性不仅对消费者偏好重要，也对可持续生产系统的设计至关重要。本研究旨在系统比较大别山牛、本地水牛、西门塔尔牛和安格斯牛在相同商业饲养条件下的肉质、物理化学性质、脂肪酸组成和挥发性风味化合物的差异，为科学利用本地黄牛种质资源提供理论支持，并为优质牛肉的品种选择和差异化加工建立数据基础，从而促进中国牛肉产业的发展。

**2. 材料与方法**
2.1. 动物伦理声明
安徽农业科学院动物科学与兽医学研究所批准了所有动物实验，许可编号为IAS2020-48。所有屠宰和抽样程序均严格遵循《中国实验动物伦理处理指南》。
2.2. 动物与样本准备
研究使用了30个月大的成年公牛，共4个品种：安徽大别山牛（DBS，n = 6）、安徽水牛（LWB，n = 6）、西门塔尔牛（SM，n = 6）和安格斯牛（AG，n = 6）。所有公牛均在安徽的一个本地肉牛养殖场共同饲养，饲喂相同的全混合日粮（TMR），遵循《肉牛饲养标准》（NY/T815-2004）[15]。尽管每个品种的样本量为6头，但与之前的牛品种比较肉质研究（如Ge [16] 和 Liu [17]）一致。样本量受动物可用性和实验可行性的限制，结果应被视为初步数据。未来的研究需要扩大样本量以验证这些发现。各实验组的饮食组成和营养水平详见表1。试验结束时，公牛禁食24小时。麻醉后，按照GB/T 19477-2004[18]标准进行屠宰。死后24小时，从第十二和第十三肋骨之间取样1公斤的背长肌（LD）。样本经真空包装后储存在-80°C下以供后续分析。
2.3. 肉质测量
根据《中国国家牛肉胴体和切割标准》（GB/T 27643-2011）[19]，对背长肌进行分段处理。
2.3.1. 营养成分测定
样本的粗蛋白含量采用凯氏定氮法测定，符合《中国食品中蛋白质测定标准》（GB 5009.5-2016）[20]。蛋白质含量的计算公式为：X = (V1 × c × m) / (V2 × m × F)，其中X表示样本的蛋白质含量，V1是盐酸标准滴定溶液的体积，V2是空白盐酸标准滴定溶液的体积，c是盐酸标准滴定溶液的密度，m是样本的质量，V3是消化液的体积，F是氮-蛋白质转换因子。总脂肪含量通过酸水解法测定，符合《中国食品中脂肪含量测定标准》（GB 5009.6-2016）[21]。脂肪含量的计算公式为：X = (m1 ? m0) / m2 × 100，其中X表示脂肪含量，m1是脂肪和索氏提取烧瓶的质量，m0是烧瓶的质量，m2是样本的质量。水分含量根据《中国食品中水分含量测定标准》（GB 5009.3-2016）[22]通过蒸馏法测定，计算公式为：X = (m1 ? m2) / (m1 ? m3) × 100，其中X表示水分含量，m1是装有样本的烧瓶的质量，m2是干燥后装有样本的烧瓶的质量，m3是烧瓶的质量。
2.3.2. pH值测定
使用TESTO 205肉pH计（TESTO，深圳，中国）测量背长肌的pH值。对同一部位进行三次测量后计算平均值。使用前，pH计用标准溶液（pH 4.0和7.0）进行校准。
2.3.3. 肉色测定
使用NR10QC便携式色度分析仪（3nh Technology Co. Ltd.，深圳，中国）对每个LD肌肉样本进行三次颜色测量，包括亮度（L*）、红色度（a*）和黄色度（b*），避免测量肌肉中的脂肪和结缔组织。平均值作为最终的肉色值。
2.3.4. 烹饪损失和Warner–Bratzler剪切力（WBSF）测定
为了测量剪切力，选择200克样本并切割成6厘米×3厘米×3厘米的块状。将样本放入水浴中加热至70°C，使用数字温度计连续监测每个样本的核心温度20分钟。冷却至室温后，将其切成1厘米×1厘米×3厘米的小块。使用V型刀片（1毫米厚，内角60度，内槽深40毫米）进行剪切力测量，初始力为0.38牛顿，测试速率为60毫米/分钟。每个样本组进行三次平行测量，平均值作为最终的剪切力值。具体参数参考Ji等人（2014）[23]。持水能力使用25公斤的压力机和300秒的压缩时间进行测定。水分损失率通过计算重量损失百分比确定：(M1 ? M2) / M1 × 100%，其中M1表示压缩前的肉重，M2表示压缩后的肉重。持水能力使用肉水分保持仪（MAEC-18）进行测定。为了测定烹饪损失，将200克样本放入水浴中加热至70°C。烹饪损失率为烹饪过程中的重量损失百分比，计算公式为(W1 ? W2) / W1 × 100%，其中W1和W2分别代表压缩前后的肉重。**氨基酸测定**
根据《中国食品中氨基酸测定标准》（GB 5009.124-2016）[24]的方法，我们采用了离子交换色谱法结合柱后吲哚酮衍生化技术来分析16种不同的氨基酸成分及其各自的含量。将混合氨基酸标准溶液和样品溶液以相同的体积注入氨基酸分析仪中，并通过峰面积计算样品溶液中的氨基酸浓度[25]。样品溶液中的氨基酸含量通过以下公式计算：ci = cs/As × Ai，其中ci表示样品溶液中第i种氨基酸的含量，Ai表示第i种氨基酸的峰面积，As表示标准溶液中第s种氨基酸的峰面积，cs表示标准溶液中第s种氨基酸的含量。每种氨基酸的含量还通过Xi = ci × F × V × M/m × 10^9 × 100计算，其中Xi表示第i种氨基酸的含量，F表示稀释倍数，V表示样品水解液的体积，M表示第i种氨基酸的摩尔质量。每个样品都进行两次分析，并取平均值进行计算。

**2.3.6 脂肪酸组成**
按照《中国食品中脂肪酸测定标准》（GB 5009.168-2016）[26]的指南，我们使用GC-2014 C气相色谱仪（岛津公司，日本京都）提取并分析了样品中的总脂肪酸。我们使用每个样品0.5克冻干肉粉来确定37种脂肪酸的组成和含量。样品通过水解-醚溶液进行提取，然后在碱性条件下皂化和甲基化以生成脂肪酸甲酯。脂肪酸甲酯的含量通过内标法进行定量测定，具体步骤在之前的研究中已有描述[27]。脂肪酸含量通过以下公式计算：XFatty acids = XFAME × FFAME?FA，其中XFatty acids表示脂肪酸含量，XFAME表示脂肪酸甲酯含量，FFAME?FA表示脂肪酸甲酯转化为脂肪酸的转换系数（计算公式为FFAME?FA = MFA i/MFAME I，MFA i表示第i种脂肪酸的分子质量，MFAMEi表示脂肪酸甲酯的分子质量）。

**2.3.7 气相色谱-高分辨质谱（GC-HRMMS）分析**
我们采用了Yang等人（2022）[28]的方法来分析挥发性化合物。具体步骤如下：去除样品的筋膜和表面脂肪后，将其研磨放入烹饪袋中，在80°C水浴中加热30分钟，然后取出并冷却至室温。将3克切碎的样品加入20毫升玻璃小瓶中，立即用带有聚四氟乙烯-硅橡胶隔膜的磁盖密封。样品瓶在55°C下孵育20分钟，然后在55°C下使用50/30 μm的二乙烯基苯/羧苯/聚二甲基硅氧烷（DVB/CAR/PDMS）纤维（Supelco公司，美国宾夕法尼亚州贝尔fonte）进行40分钟提取。为了加快提取速度，提取过程中保持样品瓶的振荡。提取完成后，将纤维自动插入进样器，并在250°C下脱附3分钟。在连续分析之间，纤维在另一个进样器端口以270°C孵育10分钟。使用的色谱柱为VF-WAX ms柱（60米×0.25毫米内径×0.25毫米膜厚度，Agilent公司，美国加利福尼亚州圣克拉拉）。载气为氦气（99.9999%），流速为1毫升/分钟。柱温程序从40°C开始升温2分钟，然后以4°C/分钟的速率升至230°C，并在230°C保持5分钟。进样管1和进样管2的温度均设定为250°C。质谱检测采用电子撞击离子化（EI）模式，分辨率为60,000 full width at half maximum（FWHM）。扫描范围为30至400 m/z，自动增益控制目标值为1 × 10^6。质谱的离子源和进样管温度分别设定为280°C和250°C。GC–MS数据分别使用Xcalibur 4.1和TraceFinder 4.0软件（Thermo Scientific公司）进行处理。挥发性化合物的鉴定依据NIST17（v2.3）和国内库中的质谱图及线性保留指数（LRIs）进行。

**2.4 统计分析**
数据分析使用IBM SPSS Statistics for Windows 25.0软件（IBM公司，美国阿蒙克）进行。为了比较四种牛品种之间的肉品质参数、营养成分、脂肪酸、氨基酸和挥发性化合物，进行了单因素方差分析（ANOVA）。当检测到显著的F值（p < 0.05）时，采用Tukey’s HSD事后检验进行多重比较。结果以平均值±标准差（SD）（每种品种n = 6）表示。显著性水平p < 0.05用于确定统计学上的显著差异。挥发性化合物的原始数据经过log2转换，以标准化其分布并减少极端值对后续分析的影响。

**3 结果**
**3.1 营养成分分析**
四种牛品种的传统营养成分（表2）显示水分和总脂肪含量存在显著差异（p < 0.05），而粗蛋白含量相对稳定，品种间无显著差异（p > 0.05）。DBS的肌肉内脂肪含量（2.9%）约为LWB（0.67%）的四倍，这种差异可能被消费者察觉。相应地，DBS的水分含量（71.27 ± 1.32%）显著低于LWB（74.22 ± 0.59%）、SM（73.77 ± 1.44%）和AG（73.32 ± 0.70%）（p < 0.05）。四种品种的粗蛋白含量无显著差异（p > 0.05），分别为DBS 23.22 ± 1.48%、LWB 23.2 ± 0.83%、SM 23.1 ± 0.49%和AG 23.22 ± 0.65%。总脂肪含量存在显著差异，呈递减趋势：DBS > AG > SM > LWB。DBS的总脂肪含量（2.9 ± 1.2克/100克）显著高于AG（1.7 ± 0.43克/100克）、SM（1.0 ± 0.31克/100克）和LWB（0.67 ± 0.38克/100克），其中LWB的总脂肪含量最低。

**3.2 肉品质分析**
如表3所示，四种牛品种的背最长肌（longissimus dorsi）的肉品质特性存在显著差异（p < 0.05）。DBS的烹饪损失率最高（28.82 ± 2.79%），显著高于LWB（20.76 ± 4.80%）和AG（22.37 ± 4.38%），但与SM（26.57 ± 4.60%）无显著差异。相反，LWB的烹饪损失率最低。剪切力测试表明DBS的嫩度较好，剪切力值（3.52 ± 0.56 kgf）显著低于其他三个品种（p < 0.001）。AG（4.70 ± 0.77 kgf）和SM（5.13 ± 0.63 kgf）的嫩度居中，而LWB（7.10 ± 1.10 kgf）的嫩度最差。四种品种的水分保持能力无显著差异（p > 0.05）。肉色分析显示AG的亮度值（L* = 21.69 ± 2.12）最低（p < 0.05），而LWB的红色值（a* = 20.25 ± 1.33）最高，AG的黄色值（b* = 6.17 ± 0.95）最低（p < 0.05）。

**3.3 脂肪酸组成**
如表4所示，不同牛品种的背最长肌总脂肪酸含量和组成存在显著差异（p < 0.05）。DBS的总脂肪酸含量（2.493克/100克）几乎是LWB和SM的四倍，显示出显著的品种差异。在脂肪酸组成方面，DBS的总饱和脂肪酸（SFAs）和不饱和脂肪酸（UFAs）含量最高，其次是AG，而LWB和SM的含量最低。具体来说，关键饱和脂肪酸（C16:0和C18:0）和单不饱和脂肪酸（C16:1和C18:1n9c）的含量在DBS中最高，其次是AG，而LWB和SM的含量最低。总多不饱和脂肪酸（PUFAs）在DBS中最高（0.091 ± 0.013克/100克），在SM中最低（0.017 ± 0.011克/100克），LWB和AG的含量居中且无显著差异。DBS的亚油酸（C18:2, n6c）含量高于其他三个品种（p < 0.05）。LWB和DBS的亚油酸（C18:3n3）含量高于AG（p < 0.05），而DBS的亚麻酸（C20:4, n6）含量也高于AG（p < 0.05）。

**3.4 氨基酸组成**
本研究检测到四种牛肉中含有17种氨基酸。平均总氨基酸（TAA）含量为20.39克/100克，必需氨基酸（EAAs）和非必需氨基酸（NEAAs）的含量分别为9.21克/100克和11.18克/100克。如表5所示，不同牛品种的背最长肌氨基酸组成存在显著差异（p < 0.05）。特别是LWB的总氨基酸含量最高，TAA（22.49 ± 1.43克/100克）、EAA（10.31 ± 0.64克/100克）和NEAA（12.17 ± 0.80克）的含量显著高于其他品种。DBS在TAA（20.93 ± 1.28克/100克）、EAA（9.50 ± 0.57克/100克）和NEAA（11.43 ± 0.71克/100克）方面也排名第二，显著高于SM和AG。具体氨基酸分析（图1B,C）显示LWB的关键必需氨基酸含量最高，包括缬氨酸（1.16 ± 0.05克/100克）、异亮氨酸（1.10 ± 0.07克/100克）、亮氨酸（1.96 ± 0.15克/100克）和精氨酸（1.56 ± 0.10克）。DBS的天冬氨酸（2.07 ± 0.15克/100克）和谷氨酸（3.55 ± 0.27克/100克）以及苏氨酸、丝氨酸和丙氨酸的含量也较高。SM和AG的多数氨基酸含量低于LWB和DBS，尽管某些氨基酸（如赖氨酸、精氨酸、缬氨酸）的含量相似。品种间EAA和NEAA的含量存在显著差异（图1A）。在必需氨基酸（EAAs）方面，DBS和LWB的EAA含量较高（9.50 ± 0.57克/100克、10.31 ± 0.64克/100克），而SM和AG的EAA含量较低（8.38 ± 0.42克/100克和8.65 ± 0.40克/100克）。

**3.5 挥发性风味化合物**
在当前实验条件下，四种牛品种的背最长肌中检测并定量了84种挥发性化合物（表6）。醛类（20种化合物）是主要的风味组分，其次是醇类（10种化合物）、酮类（9种化合物）、酸类（10种化合物）、其他化合物（11种化合物）、酯类（8种化合物）和杂环化合物（5种化合物）。结果表明，DBS中的大多数风味化合物含量显著高于其他品种（p < 0.05）。作为主要挥发性成分的醛类在DBS中的总浓度最高。特别是n-非醛（15.69 ± 2.58）、己醛（17.28 ± 3.4）和苯甲醛（18.13 ± 9.46）的含量显著高于LWB、SM和AG。在各种醇类中，1-辛烯-3-醇（16.95 ± 1.64）和1-己醇（15.58 ± 1.75）在DBS中的含量显著较高（p < 0.05），而SM和AG之间的差异不显著（p > 0.05）。酮类化合物如2,3-辛二酮（18.55 ± 4.43）和3-辛酮（11.47 ± 3.31）在DBS中的浓度也较高。在酸类中，己酸（13.01 ± 0.95）和醋酸（13.6 ± 4.88）在DBS中的浓度较高。杂环化合物如2-戊基呋喃（13.62 ± 1.43）以及其他化合物如苯乙烯（10.34 ± 0.63）在DBS中的含量也比其他品种要高。表6显示了不同品种 cattle 中挥发性化合物成分的比较。为了便于解释这个复杂的数据集，对84种挥发性化合物进行了主成分分析（PCA）。前两个主成分分别解释了总方差的70.2%和16.88%，累积解释了87.08%的方差。如图2所示，DBS的样本在PC1上形成了一个与LWB、SM和AG不同的簇。LWB、SM和AG有部分重叠，但仍显示出品种特异性的趋势。这种分离表明DBS的挥发性化合物谱与其他三个品种明显不同，这与DBS中醛类、酮类和其他风味化合物含量较高的情况一致（表6）。图2显示了四种 cattle 品种背最长肌（longissimus dorsi）中挥发性化合物的主成分分析（PCA）得分图。每个点代表一个样本（每个品种6个样本）。PC1解释了总方差的70.2%，PC2解释了16.88%（累积87.08%）。DBS（大别山牛，▲）在PC1上明显不同于LWB（本地水牛，●）、SM（西门塔尔牛，■）和AG（安格斯牛，◆）。LWB、SM和AG有部分重叠，但仍显示出品种特异性的趋势。

4. 讨论
4.1. 营养成分的比较
本研究比较了DBS、LWB、SM和AG中背最长肌的营养成分。结果显示四个品种之间的粗蛋白含量没有显著差异（p > 0.05），数值均在23%左右。这一发现可能归因于标准化的饲养方法，如统一的日粮配方和环境条件，这些因素促进了蛋白质的一贯沉积。然而，遗传因素对蛋白质沉积的潜在影响需要进一步研究。关于脂肪含量（表2），不同品种之间存在显著差异（p < 0.05）。其中，DBS的肌肉内脂肪含量最高，大约是LWB、SM和AG的两倍。这一发现支持了肉类中的水分和脂肪含量呈负相关的观点[29]：LWB的脂肪含量最低，因此水分含量最高；而DBS由于脂肪沉积最多，因此水分含量最低。值得注意的是，本研究中的所有四个品种的水分含量（71.27–74.22%）显著高于Hirai等人报告的日本黑牛的水分含量（约45.4%）[30]。这种显著差异可能源于品种特征或测量方法的差异。DBS较高的肌肉内脂肪含量表明其具有提升烹饪品质的潜力。肌肉内脂肪与肉的多汁性、嫩度和风味发展密切相关——这些都是影响牛肉美味和消费者偏好的关键因素。DBS总脂肪含量的标准差较大（2.9 ± 1.2 g/100 g，CV ≈ 41%），表明尽管饲养条件相同，但品种内的个体差异较大。此外，虽然最初在汉牛[29]中记录了水分和脂肪含量之间的负相关关系，但这种关系在许多哺乳动物物种中都有观察到，与本研究的结果一致（例如，LWB的脂肪含量最低，水分含量最高，而DBS的脂肪含量最高，水分含量最低）。

4.2. 肉质比较
肉质是一个复杂的综合特性，通常需要通过多个指标进行系统评估，主要包括感官和物理特性，如烹饪损失、肉色、保水能力和剪切力[16]。研究表明，不同牛肉品种在感官质量和物理化学特性上存在显著差异，这主要归因于肌肉内脂肪含量和肌肉纤维结构的差异[31]。其中，肉色是评估新鲜度和消费者接受度的重要指标，通常使用L*、a*和b*值来量化。研究表明，较低的L*值、较高的a*值和较低的b*值通常对应于较高的肌红蛋白含量和更新鲜的肉质[17]。在本研究中，水牛的肌肉颜色最理想，其次是DBS，表明这两种品种在视觉吸引力方面具有某些优势。保水能力和烹饪损失是影响肉类加工产量和经济价值的关键参数。在本研究的四个品种中，水牛的烹饪损失较低，保水能力较高，而AG和SM的数值介于两者之间。这种差异可能与水牛肌肉组织中的水分含量较高及其肌肉纤维结构的特殊性有关[7]。这一结果与之前的研究建立的保水能力评估系统一致，进一步支持了保水能力与烹饪损失之间的负相关关系[32]。关于水牛肉的嫩度较低（剪切力为7.10 kgf，大约是DBS的两倍），这与之前的研究报告一致[12]。较高的剪切力可能归因于水牛肌肉纤维直径较大、胶原蛋白含量较高以及肌肉内脂肪沉积较少。此外，水牛肌肉中死后糖酵解速率较慢可能会影响钙蛋白介导的蛋白质分解，导致老化过程中的嫩度降低。需要进一步研究肌肉纤维类型和胶原蛋白交联机制以明确其背后的原因。

4.3. 脂肪酸组成的比较
为了更好地理解我们的脂肪酸组成发现，Wood等人（2008年）[35]提供了关于脂肪酸组成如何影响肉质和营养价值的全面概述。与那篇综述一致，我们的研究表明品种显著影响饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的比例。近年来，关于牛肉脂肪酸组成的研究较多，重点关注感官特性、肉质和营养价值。肉中的脂肪酸含量是其营养价值的重要指标，也是决定其烹饪风味的关键因素[36]。在本研究中，DBS的总脂肪酸含量最高，显著高于其他三个品种。这种差异可能归因于品种的遗传背景，因为Wang等人[37]指出西门塔尔牛和汉轩黄牛在脂肪代谢和沉积能力上存在显著差异。在本研究中，C16:0（棕榈酸）和C18:0（硬脂酸）是DBS和AG中的主要饱和脂肪酸，而LWB和SM的这些脂肪酸含量较低（图1B）。先前的研究表明，某些常见的肉中的脂肪酸，特别是C16:0和C18:0，会提高总胆固醇和低密度脂蛋白水平，从而增加患冠心病的风险[38]。因此，LWB和SM较低的C16:0和C18:0水平可能更符合限制饱和脂肪摄入的饮食建议，尽管直接的健康影响取决于整体饮食和消费模式。Briggs等人（2017年）[39]和Pighin等人（2016年）[40]的研究也表明，饱和脂肪酸是心血管疾病发展的关键因素，并与癌症、肥胖和糖尿病等健康问题有关。饮食建议提倡低饱和脂肪食物。LWB和SM牛可能在饱和脂肪酸组成上优于DBS和AG，其C16:0和C18:0水平显著较低，同时C14:0和总饱和脂肪酸含量也较低。

饱和脂肪酸（SFAs）、单不饱和脂肪酸（MUFAs）和多不饱和脂肪酸（PUFAs）是肉类产品中的主要脂肪酸成分。现有研究表明，增加不饱和脂肪酸（UFA）的摄入量具有健康益处，特别是可以降低心血管疾病的风险[28]。橄榄酸（C18:1n9c）是一种重要的单不饱和脂肪酸，已被广泛证明具有潜在的健康益处[41]。在本研究中，DBS和AG的橄榄酸含量较高，这主要归因于其UFA水平显著高于其他两个品种。研究表明，橄榄酸具有多种健康益处，例如可以降低低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平而不影响高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）水平，从而预防动脉粥样硬化[42]。此外，橄榄酸含量与脂肪质地密切相关；较高的C18:1n9c比例可以增强脂肪的柔软性和改善牛肉的风味[43]。本研究的结果表明，不同品种之间的脂肪酸组成存在显著差异，这与Liu等人（2020年）[17]和Domingo等人（2015年）[41]关于其他牛群的研究结论一致。这些结果进一步支持了品种是影响牛肉脂肪酸组成的关键因素的观点。

4.4. 氨基酸组成的比较
氨基酸是蛋白质的基本构建块，对所有生物体的生理过程都是必不可少的。牛肉被认为是一种理想的动物蛋白，富含精氨酸、甘氨酸和甲硫氨酸等氨基酸，这些氨基酸已被证明在优化人类健康和发展中起着重要作用[47]。根据FAO/WHO的标准，当牛肉中的EAA/TAA和EAA/NEAA比值达到0.4和0.6时，氨基酸组成被认为是高质量的[16]。Oh等人（2016年）[48]报告称，汉牛也表现出良好的氨基酸组成和抗氧化活性。本研究的结果显示，EAA/TAA的比值为0.45–0.46，EAA/NEAA的比值为0.81–0.85，表明所选的牛品种具有良好的氨基酸组成。根据感官质量的相似性，氨基酸被分为不同的味道类别：鲜味（谷氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺）、甜味（甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸和脯氨酸）和苦味（赖氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、精氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸）[49]。关于必需氨基酸（EAAs），LWB和DBS中的赖氨酸（Lys）和亮氨酸（Leu）含量较高，而SM和AG的这些氨基酸含量较低（图1B）。同样，DBS和LWB的NEAA水平也高于其他品种。值得注意的是，谷氨酸（Glu）和天冬氨酸（Asp）——这两种对味道（鲜味）至关重要的氨基酸——构成了总氨基酸的主要成分。这一发现与Cabezas等人（2023年）的研究结果一致，他们指出含有高量谷氨酸的牛肉具有更好的风味和质地。氨基酸比例是评估牛肉营养价值的重要指标[51]，EAA/TAA和EAA/NEAA的比例在不同品种间也存在差异。水牛的EAA/TAA比例最高，表明其肌肉中必需氨基酸占总氨基酸的比例相对较高，这可能赋予其肉类额外的营养优势。相比之下，DBS的EAA/NEAA比例较高，表明必需氨基酸与非必需氨基酸的比例也较高，这可能与它们饲料中的较高蛋白质含量有关。总之，不同牛肉品种之间的氨基酸组成存在显著差异，这些差异可能影响其营养价值和风味特征。DBS和LWB在必需氨基酸和非必需氨基酸方面表现出明显的优势，而水牛的谷氨酸含量则更为突出。这些结果为消费者提供了选择不同品种牛肉的依据，同时也为牛肉的质量改善和营养调节提供了参考。

4.5. 挥发性香气化合物的比较分析
挥发性化合物（尤其是醛类和酮类）的生物化学来源主要在于脂质氧化和美拉德反应[52]。香气作为嗅觉受体感知的一部分，是决定烤肉感官质量的关键因素[53]。在烹饪过程中，脂肪酸的氧化、氨基酸与糖之间的美拉德反应以及它们中间产物的相互作用构成了挥发性化合物生成的主要途径[54]。醛类因其较低的嗅觉阈值而被广泛认为是肉香气的主要贡献者，它们主要通过脂肪酸的热氧化产生，部分也可能来自氨基酸的斯特雷克降解[55]。此外，醛类的质量和数量被认为是区分不同物种香气特征的重要指标[56]。本研究中的四种牛肉类型都表现出良好的香气化合物特征，其中DBS的表现最为显著，其次是SM。进一步分析显示，在这四种牛肉中检测到的大多数不饱和醛类（包括戊醛、壬醛、E-2-壬烯醛和癸醛）都是具有愉悦香气的橄榄酸衍生物。由于它们的嗅觉阈值较低，这些化合物对牛肉风味的贡献显著。这种现象可能与反刍动物独特的瘤胃微生物群落结构有关，这种群落通过生物氢化作用产生特定的不饱和脂肪酸前体，进而在烹饪过程中形成独特的风味化合物。

醇类是由多不饱和脂肪酸通过乳糖发酵、氨基酸代谢或醛类还原产生的风味化合物[58]。大多数醇类具有甜味、清新味、果味、植物味和花香等令人愉悦的香气，从而增强了肉制品的挥发性风味。由于它们的嗅觉阈值相对较高，醇类对牛肉挥发性风味的影响一般较小，只有少数高浓度醇类才会表现出明显的效果。研究表明，虽然醇类对挥发性风味形成的贡献不如醛类显著，但它们对整体挥发性风味有协同作用[59]。

酮类化合物如2,3-辛二酮和3-辛酮主要赋予肉制品甜味或果味，有助于提升肉的风味。这与Li等人（2024年）关于牦牛肉的研究结果一致[60]。DBS在2,3-辛二酮和3-辛酮等关键风味化合物方面表现出显著优势。这些酮类主要来源于美拉德反应和脂肪酸氧化，具有典型的甜味和奶油香气[61]。特别值得注意的是DBS中检测到的1-辛烯-3-酮含量较高。尽管这种化合物可能会带有一定的金属味，但在适中浓度下它可以增加风味的复杂性和层次感。

酸性风味化合物是甲基酮类、醇类、内酯类和酯类的前体[62]。本研究检测到了六种直链脂肪酸（乙酸、丁酸、己酸、辛酸、癸酸）和支链脂肪酸（3-甲基丁酸、2-乙基己酸和2-甲基丙酸）。先前的研究表明，这些酸是许多奶酪类型的主要风味成分，有助于形成高度成熟的奶酪香气。酯类通过酯化作用或在烹饪过程中由微生物活动产生。含有≤10个碳原子的酯类通常具有果香味，而长链酯类则赋予肉制品脂肪香味[63]。本研究中DBS的甲基丁酸盐含量较高，这种化合物有助于形成烤牛肉的果香味。基于香气化合物的分析表明，品种对烤牛肉挥发性成分的影响显著，尤其是脂肪衍生的化合物。除了风味化学之外，从可持续性的角度来看，在选择特定肉品质特征的品种时，还应考虑饲料效率和环境影响之间的权衡[14]。

4.6. 研究的局限性
本研究存在几个局限性。首先，每个品种仅选取了六只动物作为样本，样本量相对较小，可能会限制统计功效和结论的普遍性。其次，所有动物均来自同一商业养殖场，因此结果可能无法完全反映不同管理条件或环境下的品种表现。第三，未能充分捕捉到同一品种内部的变异情况。第四，本研究未包括消费者的感官评价或临床健康结果，因此关于“健康益处”的论述仅限于成分属性。第五，挥发性化合物的香气特征并未通过感官小组进行直接验证，因此关于风味感知的推断仍具有间接性。未来需要更大样本量、多个养殖场和纵向设计的研究来验证和扩展这些发现。

5. 结论
本研究系统地比较了DBS、LWB、SM和AG四种牛肉的肉质特征。结果显示，不同品种在营养成分、感官特性和风味特征方面存在显著差异。具体而言，DBS的肌内脂肪含量（2.9%）和总脂肪酸含量（2.49克/100克）最高，而LWB的烹饪损失率（20.8%）最低，总氨基酸含量（22.5克/100克）最高。DBS在脂肪含量、肉质颜色和挥发性风味化合物方面表现优异。尽管水牛的嫩度较低，但其保水能力很强，表现为较低的烹饪损失率和较高的水分含量。其较低的饱和脂肪酸含量可能吸引那些希望减少饱和脂肪摄入的消费者。在氨基酸组成方面，水牛和DBS的表现都很好，达到了理想的氨基酸总量和必需氨基酸比例。

从实际应用的角度来看，DBS较高的脂肪含量和丰富的挥发性化合物，以及LWB较低的饱和脂肪酸和较高的氨基酸含量，表明它们具有不同的市场定位潜力。DBS可能更适合注重大理石纹和风味的牛肉产品，而LWB则适合生产低脂且富含蛋白质的牛肉产品。然而，这些建议尚处于初步阶段，需要在不同的生产系统和更大样本量下进行验证。未来的研究还应探讨脂肪沉积和风味形成的遗传机制，并评估饲养策略或死后处理如何优化品种的独特优势。总之，本研究明确了不同牛品种之间的肉质差异，为消费者区分不同品种提供了科学依据，并为牛肉育种计划提供了有益的见解。要促进牛肉产业的高质量发展，还需要进一步研究不同饲养管理方式对肉质的影响。

6. 前景
本研究在标准化饲养条件下对四种牛品种的肉质和营养特性进行了比较分析。因此，有必要进一步验证这些发现在不同管理系统、地理区域和更大样本群体中的一致性。未来的研究应探讨控制脂肪沉积、脂肪酸组成和氨基酸谱型差异的遗传机制，特别是利用转录组学和基因组学方法。此外，纵向研究评估肉质特征与动物健康指标（如免疫功能、氧化应激状态和代谢效率）之间的关系，将有助于阐明这些品种差异的生理基础。评估这些品种在不同营养或环境条件下的表现也有助于优化饲养策略和改善动物福利。将肉质评估纳入常规育种和健康管理程序，将有助于开发更具韧性、更高产且更符合消费者需求的 cattle 生产系统。