牛肉作为一种优质蛋白质来源，深受消费者喜爱，红烧牛肉更以其独特的风味和口感成为国内人群广泛食用的特色中式肉制品。随着食品工业和人们生活节奏的快速发展，以及应急保障类食品储备需求增加，方便即食、保质期长的罐头产品日益受到市场关注。杀菌是延长食品货架期的重要手段，但温度过高会影响感官品质。传统高温杀菌虽能有效杀灭微生物，但容易导致食品营养成分损失，出现异味、脂肪氧化等问题，严重影响产品品质，低温杀菌能有效保留产品风味但会缩短货架期。为提升肉制品风味品质，研究人员开展了许多关于杀菌方式对长保质期产品风味影响的研究。一些研究表明，高温高压杀菌可以显著影响熟培根的挥发性风味化合物含量和感官特性；高温杀菌也可以通过影响脂肪酸含量进而影响酱牛肉的气味活性成分。为提高肉制品食用品质，人们不断探索和改进杀菌技术手段，近些年梯度升温杀菌技术日益受到关注。梁二宏等研究了梯度升温和高温杀菌对番茄牛腩风味品质的影响，发现梯度升温杀菌工艺有助于保护热敏性挥发性风味化合物；刘博文等研究表明，梯度升温杀菌工艺与未杀菌的自贡冷吃牛肉样品风味特征最接近。
目前关于红烧牛肉产品风味特征的研究较少，许倩倩等对由中国航天员科研训练中心提供的红烧牛肉罐头进行了香味活性化合物分析，认为产品中2-丁酮、2-戊酮、莰烯等是该产品的重要香味活性化合物。关于杀菌工艺对红烧牛肉类肉制品风味影响的研究仍存在空白，特别是对含糖、酱油、香辛料的带汤包装肉制品加工体系中风味的变化的机制尚未阐明。中国肉类食品综合研究中心的李素、刘莉*和北京二商肉类食品集团有限公司的闵成军*等拟通过气相色谱-质谱（GCMS）技术结合气味活度值（OAV）分析不同杀菌程序下红烧牛肉挥发性风味物质的变化规律，为优化传统肉制品工业化加工工艺和改善高温杀菌肉制品食用品质提供理论依据。
1 不同处理组红烧牛肉样品挥发性风味物质差异分析
图1显示了不同处理组红烧牛肉样品中挥发性风味物质交集情况，具体风味物质组成见表3。红烧牛肉样品共检测出59 种化合物，其中US组样品检测出52 种挥发性风味物质。杀菌处理组中HTS组检出47 种，GHS1组检出50 种，GHS2组检出51 种，说明杀菌处理会引起挥发性风味物质种类缺失。4 组样品中检出的共有挥发性风味物质36 种，其中醛类物质共检出12 种。3 个杀菌条件下红烧牛肉样品共有的新生成挥发性风味物质为6 种，杀菌后共同缺失的挥发性风味物质为4 种，梯度升温杀菌后新生成物质为1 种。由热图可知，醛类物质种类数最多。结合表4可知，US组挥发性风味物质总含量为639.53 μg/kg，杀菌处理后样品中挥发性风味物质总含量增加，HTS组总含量为897.83 μg/kg，GHS1组总含量为1 223.46 μg/kg，GHS2组挥发性风味物质总含量（1 953.93 μg/kg）显著高于其他组（P＜0.05），说明通过杀菌处理可以促进红烧牛肉产品风味形成，可能是通过促进汤中香辛料、调味料等产生的风味化合物向肉中迁移，也可能是在高温作用下发生美拉德反应等进一步促进肉中的风味物质含量增加。
1.1 烃类和酸类化合物
由表3、4可知，各组样品中烃类和酸类化合物含量较低。烃类物质中以烯烃为主，主要来源于红烧牛肉煮制过程中添加的香辛料，支链烷烃也可能由支链脂肪酸氧化产生，虽然烃类物质嗅觉阈值通常较高，对产品整体风味形成和保持也具有重要作用。US组的烃类物质检测出8 种，HTS、GHS1、GHS2组分别为4、7 种和8 种；HTS组的烃类物质含量最低（3.36 μg/kg），GHS2组含量最高（17.03 μg/kg）且显著高于其他组（P＜0.05），说明121 ℃恒定高温杀菌会对引起烯烃类化合物的逸散或消失，而GHS2组的杀菌条件有助于促进烃类物质从肉汤进一步向肉中转移。酸类物质共检出4 种，其中乙酸含量最高。杀菌组样品中乙酸含量均高于US组，可能是在热杀菌过程中样品的不饱和脂肪酸氧化生成醛类并进一步形成乙酸。其中GHS2组样品的乙酸含量最高，达到12.07 μg/kg，其次是HTS组，含量为5.98 μg/kg，US组乙酸含量和酸类物质总含量均为最低。
1.2 醇类和酚类化合物
US组共检测出9 种醇类物质，醇类物质中含量较高的主要是桉树醇、(-)-4-萜品醇、芳樟醇，主要来源于香辛料，GHS2杀菌条件使这类物质含量增高。HTS组检测出8 种醇类物质，正己醇缺失，GHS1、GHS2组均检测出7 种，缺失醇类物质为苯乙醇和正己醇。正己醇具有类似树脂、花朵的气味，在US组中的含量较低，杀菌后未检测出可能是高压杀菌导致正己醇出现逸散，同时降低了微生物脂肪酶活性，阻断脂肪水解链式反应，抑制了正己醇形成。苯乙醇具有类似蜂蜜、香料、玫瑰的香气。与US组相比，HTS组的苯乙醇含量显著提高（P＜0.05），可能是高温高压杀菌促进脂肪氧化，导致一些醛类物质发生化学反应形成苯乙醇，且生成量高于逸散量，而梯度升温杀菌条件下未测出可能是该物质发生逸散现象。1-辛烯-3-醇是亚油酸氢过氧化物的降解产物，具有类似蘑菇、薰衣草、玫瑰和干草的香气，对肉制品特征香气的形成有重要作用，但其含量过高时也通常被认为是形成“过熟味”的主要物质之一。从表3可知，热杀菌使1-辛烯-3-醇含量增加，且3 组杀菌样品中HTS组的1-辛烯-3-醇含量最高（5.93 μg/kg），GHS2组含量最低（4.62 μg/kg）。有研究表明，1-辛烯-3-醇含量与脂肪氧化程度呈正相关。本实验结果说明，采用GHS2组的杀菌条件处理可在一定程度上延缓脂肪氧化，与张志刚等的研究结果一致。结合表4可知，GHS2组的醇类物质总含量（177.36 μg/kg）显著高于其他组（P＜0.05），其次是GHS1组含量较高，为125.90 μg/kg，HTS组含量最低，为104.56 μg/kg，说明梯度升温杀菌有利于促进醇类风味物质的形成。
样品中共检测出5 种酚类物质，主要来源于香辛料，尤其是丁香酚含量较高，来源于香辛料中的的丁香，丁香酚能够在热作用下发生甲基化反应生成甲基丁香酚。杀菌处理使肉样中酚类物质总量明显增加，总含量从高到低为GHS2组＞GHS2组＞HTS组＞US组。4-乙烯基-2-甲氧基苯酚仅在梯度升温杀菌样品中检出，可能是红烧牛肉制作过程中添加的八角、桂皮中含有阿魏酸，在梯度升温杀菌过程中通过非酶促脱羧反应生成。不同杀菌温度可通过调控阿魏酸的释放效率和脱羧速率，直接影响4-乙烯基-2-甲氧基苯酚的生成量，低温（＜100 ℃）有助于保留前体物质，高温能够促进转化，但过度加热可导致前体物质降解，从而影响生成总量。
1.3 醛类和酮类化合物
醛类化合物多是脂肪的热降解产物，其阈值较低，对肉制品风味有重要作用。US和HTS组样品中检测出14 种醛类物质，GHS1和GHS2样品中检测出15 种醛类物质；两个梯度升温杀菌组的醛类物质总含量均显著高于US组和HTS组，GHS2组的醛类含量最高（473.56 μg/kg），US组含量最低（272.87 μg/kg），间接说明杀菌处理促进了脂肪氧化和降解，GHS2组的脂肪氧化和降解程度可能更高。不同样品组醛类物质中苯甲醛含量最高。苯甲醛是苯丙氨酸的降解产物，具有类似杏仁、焦糖的气味，US组样品苯甲醛含量最低，为54.72 μg/kg，杀菌处理后苯甲醛含量显著增加（P＜0.05），说明红烧牛肉发生了明显的脂肪氧化和氨基酸降解。其中GHS2组的苯甲醛含量最高，说明梯度升温杀菌对苯甲醛保留效果较好，这与梁二宏等的研究结果一致。杀菌后样品未检出反式-2-壬醛，可能是反式-2-壬醛分子中的共价键和醛基对高温敏感，杀菌后出现结构破坏和逸散。样品经过杀菌后新生成的醛类物质为肉桂醛和正十五碳醛，肉桂醛是肉桂等香辛料的主要成分，正十五碳醛主要来源于长链脂肪酸氧化裂解，可能是高温杀菌促进了肉桂醛的释放、长链脂肪酸的氧化和自由基裂解，此外，杀菌还促进了4-甲氧基-苯甲醛的含量升高。
酮类化合物在各样品中含量较低，生成途径主要包括脂肪氧化分解、醇类氧化转化以及酯类水解反应。US组检测出6 种酮类物质，总含量为13.65 μg/kg，杀菌样品组均检测出5 种酮类物质，总含量分别为29.48、28.20 μg/kg和31.98 μg/kg，均显著高于US组（P＜0.05）。苯乙酮呈鲜花、杏仁的气味，在US组未检出，而杀菌组样品均检测出，说明杀菌促进了苯乙酮含量增加。3-甲基-6-(1-甲基乙基)-2-环己烯-1-酮、3-羟基-2-丁酮仅在US样品中检出，说明杀菌处理导致了这2 种物质的缺失。
1.4 酯类和其他化合物
红烧牛肉样品中共检测出4 种酯类化合物，主要来源于香辛料，US、HTS和GHS1组的酯类总含量无显著差异（P＞0.05），而GHS2组的总含量（28.75 μg/kg）显著高于其他组（P＜0.05）。GHS1组未检出乙酸丁香酚酯。US组检出其他化合物3 种，HTS和GHS2组均检出5 种，GHS1组检出4 种，GHS2组的其他化合物总含量显著高于其他组（P＜0.05）。其他化合物中茴香脑和4-烯丙基苯甲醚的含量较高，主要来源于香辛料，对牛肉类产品风味有重要作用。
2 红烧牛肉样品OAV差异分析
表5列出了样品中OAV≥1的挥发性风味物质，此类物质嗅觉阈值较低，对整体风味贡献较大。4 组样品中各有13、11、14、15 种对红烧牛肉风味贡献明显的物质。不同杀菌处理对红烧牛肉样品OAV影响不同，GHS2样品中化合物的OAV较高，其次是GHS1样品，US组样品OAV较低。丁香酚的OAV最高，因其具有较低的嗅觉阈值，相对含量也较高，可赋予产品类似丁香的气味。醇类物质中共有4 种OAV大于1的物质，主要来源于香辛料，其中桉树醇OAV最高，不同处理组间除香叶醇外，其他3 种醇类物质各组间OAV差异不明显，说明不同杀菌条件对红烧牛肉样品中醇类物质的影响差异不明显。醛类物质中壬醛OAV最高，呈类似脂肪、柑橘的气味，是油酸的氧化产物，正辛醛在各处理组中也具有较高的OAV，具有类似脂肪、肥皂、柠檬的气味，是亚油酸氧化的典型产物，对红烧牛肉产品脂肪味形成具有重要作用。其他类物质中4-烯丙基苯甲醚和茴香脑对产品风味贡献较大。
为进一步研究不同杀菌条件对红烧牛肉样品关键气味活性物质的影响，对OAV＞1的物质进行了PCA。如图2所示，PC1方差贡献率为59.7%，PC2方差贡献率为19.2%，PC3方差贡献率为15.2%，累计方差贡献率为94.1%。PC1主要贡献物质为左旋香芹酮、丁香酚、4-烯丙基苯甲醚、芳樟醇和茴香脑，与PC1呈正相关；PC2主要贡献物质为2-正戊基呋喃、1-辛烯-3-醇，与PC2呈正相关，其次是桉树醇和反式-2-壬醛，与PC2呈负相关；PC3主要贡献物质为己醛、辛醛、反式-2-壬醛和壬醛，与PC3呈正相关。由图2可知，样品分布分散，表明样品间气味活性成分存在差异，不同杀菌工艺和对牛肉产品关键气味活性物质有明显影响，与柯海瑞对不同高温处理牛肉脂肪的挥发性风味物质研究结果一致。121 ℃恒定高温杀菌和GHS2梯度升温杀菌样品的距离接近，说明两组主要贡献气味活性成分接近，可能是2 种杀菌条件下使用的最高温度相同，但GHS2样品气味活性物质聚集更加集中，说明该杀菌条件下红烧牛肉样品挥发性风味物质保留效果较好。
3 红烧牛肉样品电子鼻差异分析
电子鼻可以根据阵列中传感器对不同气体的灵敏度响应，用于食品中挥发性气味物质的整体性评价。由图3A可知，不同组别样品间W1C、W3C、W5C、W6S响应值较低，且差异不明显，代表芳香性成分无明显差异，W1W、W5S响应值较高，即含硫、含氮化合物更丰富，且GHS1组的W1W、W5S响应值最高，说明GHS1杀菌条件更有助于此类物质的保留或生成。GHS2样品的挥发性风味物质总含量高但传感器的响应值偏低，可能是其中某些高含量的物质与其他挥发性风味物质发生竞争吸附或抑制反应，从而影响电子鼻传感器响应。由图3B可知，PC1方差贡献率为80.8%，PC2方差贡献率为11.9%，累计方差贡献率为92.7%，不同杀菌条件对样品气味的影响主要集中在PC1。W2S、W3S、W1W、W1S传感器对PC1正向区分贡献较大，W6S、W5S、W1C和W3C传感器气味对PC2正向区分贡献较大。4 组样品在PC1和PC2有明显区分，说明电子鼻技术可区分不同杀菌条件的样品。GHS1组在第1象限，说明该杀菌条件对产品风味影响较大，与HTS组（第4象限）距离较近，表明两个杀菌条件对产品风味形成的影响接近；GHS2样品（第3象限）与US样品（第2象限）相对接近，说明GHS2杀菌条件在保留红烧牛肉样品原有风味品质方面效果较好。
4 红烧牛肉样品感官评价
如图4所示，不同杀菌工艺对红烧牛肉感官指标有明显影响，尤其是气味、滋味和组织状态。高温高压杀菌处理通过调控美拉德反应、焦糖化及氧化分解等化学进程，显著影响牛肉中蛋白质、脂肪和糖类的转化效率。不同处理组间温度与时间的梯度差异影响了挥发性风味物质的生成路径及其最终含量分布，因此，形成了感官评价结果的差异。GHS2组在气味、滋味、组织状态和综合评分方面得分较高，HTS组的得分最低。US组的色泽得分最高，杀菌后肉样内部出现变粉现象，影响了杀菌样品的色泽。在气味方面，GHS2杀菌样品的得分最高，与上述结果相印证，即GHS2杀菌样品挥发性风味物质总含量最高及其OVA较高。在组织状态方面，US组样品因热处理强度低，产品口感偏硬，GHS1因杀菌时间较长，导致产品组织状态软烂，因此两组得分均较低。综合来看，GHS2组的杀菌条件能够更好地保持和赋予红烧牛肉食用品质。
结轮
通过探究2 种不同梯度升温杀菌和传统高温杀菌对红烧牛肉罐头产品挥发性风味物质的影响，发现高温杀菌可以减少产品风味物质种类，增加风味物质总含量，GHS2组的挥发性风味物质总含量显著高于其他组。杀菌工艺促进了肉桂醛、正十五碳醛和苯乙酮等多种新风味物质生成，梯度杀菌还可以促进4-乙烯基-2-甲氧基苯酚的生成，杀菌后消散的挥发性风味物质有正己醇、反式-2-壬醛、3-甲基-6-(1-甲基乙基)-2-环己烯-1-酮、3-羟基-2-丁酮等。GHS2组的气味活性物质（OAV≥1）种类和含量最高，丁香酚、桉树醇、香叶醇、1-辛烯-3-醇、壬醛、正辛醛、4-烯丙基苯甲醚和茴香脑是产品主要特征风味物质，杀菌促进了4-甲氧基-苯甲醛的生成。通过PCA发现3 种杀菌工艺对红烧牛肉产品关键气味活性物质均有明显影响，杀菌达到的最高温度相同，样品分布则接近。采用电子鼻技术有效区分了不同杀菌条件的样品风味特性，GHS1对产品风味影响较大，GHS2对产品特征气味富集效果最好，接近US样品。感官评价显示GHS2的各方面得分较高，而采用相同杀菌强度的GHS1条件虽然可以提升肉的风味品质，但严重影响感官评价结果。综合来看，在相同杀菌强度条件下，GHS2（115 ℃-30 min、121 ℃-6 min）在生成和保留红烧牛肉样品风味方面和整体感官评价方面表现优异，说明此条件下可以改善红烧牛肉罐头产品风味品质和其他食用品质。本研究可为梯度升温杀菌技术在罐头类肉制品中的加工应用提供理论依据。
第一作者：
李素高级工程师
中国肉类食品综合研究中心
李素，硕士，高级工程师，主要从事肉品科学和质量安全控制以及肉制品产品研发和品质提升技术研究工作。作为负责人与技术骨干先后完成了“十二五”“十三五”“十四五”国家重点研发计划项目、省部级科技项目、首农食品集团科技项目10余项。参与多项国家标准、行业标准和团体标准的制修订；以第一作者发表学术论文12 篇；申请专利10余项，获得授权发明专利6 项，授权实用新型专利1 项；科研成果曾获得多项“食品工业协会”“中国商业联合会”和首农食品集团的科技进步奖。承担企业横向技术服务项目10余项，协助企业完成产品开发、品质提升、货架期延长、营养品质调控等工作。
通信作者：
闵成军研究员级高级工程师
北京二商肉类食品集团有限公司 副总经理
闵成军，研究员级高级工程师，主要从事肉类质量及食品安全管理、技术研发、标准化等领域的研究。担任全国屠宰加工标准化技术委员会、全国肉禽蛋制品标准化技术委员会、全国农产品购销标准化技术委员会及农业农村部农产品加工标准化技术委员会委员；ISO9001质量管理体系、ISO14001环境管理体系、ISO22000食品安全管理体系国家注册审核员，China GAP、自愿性产品认证国家注册检查员；中国畜产品加工研究会常务理事，中国农学会农产品储藏加工分会委员；农业农村标准技术审查评估专家、安徽省农业科技领域专家咨询评审委员；主持参与国家及省部级科研项目9 项；获教育部科学技术进步二等奖1 项，轻工业联合会科技进步一等奖1 项，商业联合会科技进步奖一等奖、二等奖各1 项；授权发明专利2 项，实用新型20多项；先后主持制修定国家标准、行业标准、地方标准12 项，参与制修定国际标准、国家标准、行业标准46 项和团体标准10余项，参与编著出版专著和教材9 部，发表论文30多篇。
引文格式：
李素, 赵燕, 闵成军, 等. 梯度升温和恒定高温杀菌对红烧牛肉挥发性物质的影响[J]. 食品科学, 2026, 47(2): 215-222. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250708-063.
LI Su, ZHAO Yan, MIN Chengjun, et al. Effects of gradient heating sterilization and constant high-temperature sterilization on volatile flavor substances of braised beef[J]. Food Science, 2026, 47(2): 215-222. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250708-063.
实习编辑：林安琪；责任编辑：张睿梅。点击下方 阅读原文 即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
为系统提升我国食品营养与安全的科技创新策源能力，加速科技成果向现实生产力转化，推动食品产业向绿色化、智能化、高端化转型升级，由北京食品科学研究院、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，合肥工业大学、安徽农业大学、安徽省食品行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、北京工商大学、中国科技大学附属第一医院临床营养科、安徽粮食工程职业学院、安徽省农科院农产品加工研究所、安徽科技学院、皖西学院、黄山学院、滁州学院、蚌埠学院共同主办的“ 第六届食品科学与人类健康国际研讨会 ”，将于 2026年8月15-16日（8月14日全天报到） 在 中国 安徽 合肥 召开。
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