干法成熟是生产高品质牛肉的方法之一，牛肉在成熟过程中，质地、风味等品质会发生明显的变化，但同时牛肉表面也会发生失水、氧化以及微生物附着等现象，在食用前需将表面部分剔除，因此成熟牛肉的成本较高。成熟牛肉因其独特的口感和风味深受高端消费者的青睐。代谢组学是研究生物样品中小分子代谢产物在生物系统中变化的一种方法，已被广泛运用在食品研究中。

中国肉类食品综合研究中心的刘梦，臧明伍*，王守伟*等人以不同成熟时间的牛上脑肉为研究对象，借助超高效液相色谱-质谱技术，基于非靶向代谢组学分析干法成熟过程中牛肉代谢产物，通过主成分分析和正交偏最小二乘判别分析等多元统计分析进行差异代谢物筛选，并对差异代谢物进行关键代谢通路分析，探究干法成熟过程中牛肉代谢产物的变化，以期为牛肉干法成熟技术的开发与应用提供一定的理论基础。

为避免模型出现过度拟合，对模型进行了200次置换检验，结果如图3所示。正离子模式下置换检验模型R²_Y=0.239、Q²=-0.216，负离子模式下模型R²_Y=0.23、Q²=－0.202，置换检验随机模型的Q²值均小于原模型的Q²值，且Q²回归线的截距为负，说明原模型不存在过拟合现象。

如图4所示，干法成熟0 d和7 d的牛肉中差异代谢物数量相对较少，但随着成熟时间的延长，差异代谢物数量增加。从聚类分析结果可以看出，成熟0 d和7 d的差异代谢物聚为一类，主要由图中I区和II区的代谢物主导；成熟14 d和21 d的差异代谢物聚为一类，主要由III区、IV区和V区的代谢物主导。

IV区代谢物对成熟后期（成熟14～21 d）的牛肉均有较明显的影响。IV区中有10种代谢物，分别为5种氨基酸类代谢物、4种脂肪酸类代谢物和尿素。氨基酸类代谢物中，L-天冬氨酸和L-谷氨酸呈鲜味，L-脯氨酸呈甜味，L-组氨酸呈苦味；同时L-脯氨酸在加工过程中可通过Strecker降解形成吡咯等含氮杂环化合物，促进成熟牛肉风味的形成。

不同成熟时间的牛肉检测到的差异性代谢物不同，主要为氨基酸类代谢物、脂肪酸类代谢物和核苷酸类代谢物，且大部分风味前体物质及营养物质在成熟后期（成熟14～21 d）相对含量显著增加（P≤0.05）。成熟前期（成熟0～7 d）主要为核苷酸类代谢物和氨基酸类代谢物。其中，核苷酸类代谢物AMP和IMP只在成熟前期被检测到。而L-丙氨酸、L-鸟氨酸、肌氨酸等氨基酸类物质在成熟前期含量最高，在整个成熟过程中含量呈动态变化，这些物质不仅可以促进成熟前期牛肉品质的形成，还可作为底物参与到后期的代谢过程中。成熟后期（成熟14～21 d）较成熟前期差异性代谢物的种类和相对含量显著增加（P≤0.05）。其中，脂肪酸类代谢物集中在成熟后期被检测到，尤其是多不饱和脂肪酸，如花生四烯酸、亚油酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸等在成熟14d时被检测到，在成熟21 d时相对含量显著增加（P≤0.05），在成熟过程中，蛋白质降解与脂肪水解同步进行，但由于牛肉中脂肪含量相对较少，因此成熟前期产生的脂肪酸含量较少，随着成熟的进行，脂肪水解加剧，脂肪酸含量增加，导致大部分脂肪酸类物质集中在成熟后期被检出；氨基酸类代谢物在成熟过程中不断被检出，且随着成熟时间的延长，氨基酸种类和相对含量增加。在成熟牛肉后续的加工中，脂肪酸类物质与氨基酸类物质可作为美拉德反应的重要底物，促进牛肉风味的形成；同时L-亮氨酸、L-甲硫氨酸、苯丙氨酸等必需氨基酸以及花生四烯酸、亚油酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸等必需脂肪酸的生成提升了成熟牛肉的营养价值，而且这些代谢物在成熟后期相对含量较高，因此，干法成熟时间越长，成熟牛肉品质越高。

4.牛肉干法成熟过程中代谢通路分析

如图6所示，主要参与的差异代谢物分别为AMP、IMP、肌苷、棕榈酸、L-丙氨酸、丙酮酸、L-天冬氨酸、延胡索酸、L-谷氨酸、L-鸟氨酸、L-脯氨酸、羟脯氨酸和α-酮戊二酸。牛肉干法成熟过程中，ATP在腺苷酸激酶的作用下生成AMP，AMP在AMP脱氨酶的作用下，生成IMP，IMP在肌苷激酶的作用下进一步降解成肌苷。在成熟过程中，牛肉中的脂肪在脂肪水解酶的作用下降解为脂肪酸，在筛选出的脂肪酸降解关键代谢通路中，棕榈酸在脂酰辅酶A合成酶的催化下生成棕榈酰辅酶A，棕榈酰辅酶A在脂肪酸β氧化酶的催化下，可生成乙酰辅酶A进入三羧酸循环。同时成熟过程中筛选出了2 条关键氨基酸代谢通路，分别为丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢以及精氨酸和脯氨酸代谢，L-丙氨酸、丙酮酸、L-天冬氨酸和延胡索酸可在丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢途径中生成，L-谷氨酸、L-鸟氨酸、L-脯氨酸、羟脯氨酸和α-酮戊二酸可在精氨酸和脯氨酸代谢途径中生成，最终进入三羧酸循环。三羧酸循环是糖类、脂类和蛋白质的最终代谢通路，此循环有助于氨基酸、有机酸、糖类等物质的生成，促进了成熟牛肉的风味形成及营养价值提升。

借助UPLC技术，基于非靶向代谢组学方法研究干法成熟过程中牛肉代谢产物的变化情况。通过多元统计分析，鉴定出41种差异代谢物，包括氨基酸类代谢物21种、脂肪酸类代谢物16种、核苷酸类代谢物2种及其他代谢物2种。对差异代谢物的种类和相对含量进行分析，发现随着成熟时间的延长，差异代谢物的种类和相对含量显著增加。其中，核苷酸类代谢物只在成熟前期被检测到；大部分风味前体物质及必需脂肪酸和必需氨基酸在成熟后期相对含量显著增加，说明干法成熟有利于牛肉的风味形成及营养品质的提升。通过对差异代谢物的代谢途径进行分析，筛选出5条关键代谢通路，分别为嘌呤代谢，脂肪酸降解，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢，精氨酸和脯氨酸代谢，三羧酸循环，这些代谢途径有利于氨基酸、有机酸、糖类等物质的生成，对成熟牛肉风味和营养物质的形成具有促进作用。综上，通过对干法成熟过程牛肉代谢产物的变化进行了分析，明确了不同成熟时间牛肉中的差异代谢物，并且构建了干法成熟过程差异代谢物的代谢途径，为牛肉干法成熟技术的开发与应用提供一定的理论基础。

作者简介

通信作者

王守伟，教授级高级工程师，中国肉类食品综合研究中心首席专家、北京食品科学研究院首席专家，兼任国务院食品安全专家委员会委员、中国食品科学技术学会常务理事、肉类加工产业技术创新战略联盟理事长，享受国务院政府特殊津贴，获北京市有突出贡献专家等多项荣誉称号。长期从事肉品科学与技术、食品安全领域研究，致力于肉类产业重大关键共性技术问题研究及科技成果转化与产业化。主持和承担国家重点研发计划专项、国家“863”计划、国家科技支撑计划、公益性行业专项、国家自然科学基金等项目/课题20余项，发表科技论文200余篇，获授权发明专利32 件，制修订国家/行业标准8 项，出版专著9 部，获国家科技进步二等奖1 项、省部级科技进步一等奖11 项（第一完成人）。

臧明伍，工学博士，教授级高级工程师，中国肉类食品综合研究中心副总工程师，长期从事肉品科学与食品安全关键领域研究。北京市优秀青年人才、北京市劳动模范、全国肉禽蛋制品标准化技术委员会畜肉制品分技术委员会委员、中国食品科学技术学会青年工作委员会委员、市级优秀科技创新团队带头人。兼任中国科学院、中国农业大学、渤海大学等高校院所研究生导师，《肉类研究》科学副主编，《食品工业科技》青年编委，Food Chemistry、Journal of Agricultural and Food Chemistry等期刊审稿专家。主持国家和省部级科研项目20余项，发表SCI/EI等论文100余篇，主编参编专著14 部，制修订国家/行业标准6 项、冬奥技术规范8 项，获授权专利10 件，获国家科技进步二等奖1 项、省部级一等奖5 项。参与起草“中共中央国务院关于深化改革加强食品安全工作的意见”“国家中长期科学与技术发展规划纲要（2021—2035）”。

第一作者

刘梦，高级工程师，硕士研究生。主要从事畜禽肉制品加工与质量安全控制、产品开发与工程化研究。主持完成宁夏东西部科技合作重大专项课题“牛羊肉零食型休闲制品加工技术及装备研发与示范”，参与“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。形成肉制品精细化质构调控、肉制品风味调控、素肉制品赋型赋味、素肉干制品挤压成型等加工技术10余项。发表科技论文30余篇，申请发明专利7项，获“中国食品工业协会科学技术特等奖”1项，“首农食品集团科技进步二等奖”3项。承担多项企业技术服务项目，协助企业制定多项肉制品加工技术规程及操作规范，培训企业技术人员200余名。