本发明提出了一种基于化学的煎制牛肉熟度分级表征方法，步骤为：将牛肉样品煎制不同等级熟度，用电子温度计测量牛肉样品的中心温度；将煎制后的牛肉样品冷却至室温后真空冷却干燥，取粉碎牛肉样品适量通过化学方法得到样品液；对样品液中的各游离氨基酸的浓度进行测量；根据每个熟度的各游离氨基酸的浓度的测量值，计算每个熟度下的均值和协方差矩阵的估计，并建立牛肉熟度数学模型和对应的判别规则；对于新的煎制牛肉，测量其中的各游离氨基酸的浓度，带入牛肉熟度数学模型，根据判别规则判别煎制牛肉的熟度。本发明通过对牛肉体系中游离氨基酸含量的量化，可以表征热处理对蛋白质水解及氧化的变化规律，为肉制品的熟度分级提供理论参考。