重金属化合物在皮蛋凝固过程中的双重协同调控作用机理研究

Preserved egg is one of bulk and traditional egg products in our country, which is originated in China. However, until now the heavy metal compounds still have to be used in its processing. We have found that heavy metal compounds can affect gelation of preserved egg by indirectly regulating alkali permeate into preserved egg, and also by directly reacting with egg proteins. But the dual coordination regulation mechanism remains to be clarified. Therefore, this project aims to study the migration and species distribution characteristics of copper, zinc, iron, lead and other heavy metals during the process of preserved egg. At the same time, the deposition law of insoluble compounds on the eggshell (eggshell membrane), separation and identification of the chemical compositions will be studied, and ascertain their anionic precursor compounds according to degradation rule of egg components through correlation analysis, then establish a perfect heavy metal compounds "plug hole" theory system, build the relationship between evolution of heavy metal compounds, the dynamic change of alkali concentration, and preserved egg gel quality further through correlation analysis, clarify the mechanism of dynamically control alkali infiltration process of heavy metal compounds during preserved egg pickling. On this basis, using alkaline model, the influences of heavy metal compounds on texture characteristics, microstructure, molecular structure and conformation, molecular interactions of alkali-induced egg protein gels will be studied to illuminate the mechanism of heavy metal compounds during alkali-induced preserved egg protein gelation process. The results of this study will provide a theoretical basis for the development of preserved egg without heavy metal technology.

皮蛋是我国独创的大宗传统蛋制品，但其工艺中仍必须使用重金属化合物。我们发现重金属化合物除可调控碱渗入而影响皮蛋凝固外，还可与蛋白质作用直接影响皮蛋的凝固，但上述双重协同调控机理有待阐明。因此，本项目拟研究铜、锌、铁、铅等重金属元素在皮蛋腌制过程中的迁移与形态分布特征；同时研究禽蛋壳（膜）上不溶性化合物的沉积规律，分离并鉴定其化学构成，并通过与蛋内成分降解规律的相关性分析探明其阴离子前体化合物，建立完善的重金属化合物"堵孔"理论体系；进一步通过分析建立重金属化合物演变、碱浓度动态变化、皮蛋凝胶品质之间的关系，阐明重金属化合物在皮蛋凝固过程中动态调控碱渗入的机理。在此基础上，运用壳外碱化模型研究重金属化合物在碱诱导禽蛋蛋白质凝胶化过程中对其质构、微观结构、分子结构与构象、分子间作用力的影响，阐明其协同碱诱导禽蛋蛋白质凝胶形成的作用机理。本研究成果可为皮蛋无重金属化技术的开发提供理论基础。

皮蛋是我国独创的传统蛋制品，但其工艺中仍必须使用重金属化合物；但重金属化合物在皮蛋凝固过程中的作用机理仍不明晰，使其无重金属工艺改进缺乏理论基础。本项目采用AAS、XPS、XRD等研究了铜、锌、铅等重金属元素在皮蛋腌制过程中的迁移与形态分布特征，禽蛋壳（膜）上不溶性化合物的沉积规律，蛋壳斑点的化学构成。研究表明，随着腌制的进行，重金属离子通过蛋壳向蛋内渗透，主要在蛋壳上沉积，蛋壳表面黑色斑点逐渐增多；蛋白与蛋黄中的重金属离子相互渗透、呈现动态变化；明确了铜法、铜/锌法、铅法皮蛋蛋壳黑色斑点分别为Cu2S，Cu2S、ZnS，PbS，建立了完善的重金属化合物“堵孔”理论体系。同时，通过CuSO4、CuSO4/ZnSO4、PbO等重金属化合物对皮蛋腌制过程中料液碱度、蛋白pH值、蛋白水分含量、流变特性、质构、色泽、微观结构、分子间作用力等的影响研究，发现重金属化合物可调控碱的渗入速率，使碱浓度呈动态变化，从而影响皮蛋的凝胶品质，阐明了重金属化合物在皮蛋凝固过程中动态调控碱渗入的机理。在此基础上，构建壳外碱化模型研究硫酸铜等金属化合物在碱诱导禽蛋蛋清和卵白蛋白凝胶化过程中对蛋清蛋白（卵白蛋白）聚集体颗粒粒径、蛋清蛋白（卵白蛋白）凝胶浊度、溶解度、质构、持水性、微观结构、分子作用力、空间构象、蛋白质组分等的影响。蛋清蛋白模型揭示了金属化合物不仅仅只是起着动态调控碱从壳外到蛋体内渗入的作用，同时也与蛋白质结合形成凝胶内部的聚集物；卵白蛋白模型说明金属离子可通过影响金属离子-聚集体大小和形态，也可通过改变支撑凝胶内部作用力，来改变形成的卵白蛋白凝胶三维网状结构，从而最终影响碱诱导卵白蛋白凝胶特性。在本项目的资助下，发表了学术论文8篇，其中SCI论文7篇，EI论文1篇；培养已毕业硕士研究生2名，在读硕士研究生1名，参加国际学术会议4人次，国内学术会议3人次，项目有力地促进了人才培养和学术交流。