强碱诱导的皮蛋蛋白凝胶特性及其组装聚集机理研究

Preserved egg is one of the unique Chinese traditional egg products. It is mainly pickled by alkaline material. The gel property of preserved egg white is an important indicator to measure its quality. However, the research on gel forming mechanism of preserved egg white is very weak. Therefore, the project intends to use texture analyzer and rheometer to monitor the rheological and gelling properties of the preserved egg white, clearing the gelation behavior, and focus on the intermolecular interaction during gelation to reveal the dominant force formed the gel network structure and the key protein components participated gel assembling. Based on above analysis, the effect of alkali concentration, temperature, time and additives on egg white gelation induced by alkali through an in vitro experiment used to simulate the gel process of preserved eggs were investigated, moreover, a simple, controllable and effective alkali-induced model system in vitro will be built and optimized. The gel properties, microstructure, protein aggregation force and protein molecular structure and conformation changes of a single protein in gel assembly and combinations will be studied by employing this model system. This research is expected to clarify the aggregation assembly mechanism of egg white protein induced by alkali on molecular level, and to provide the fundamental for quality control and process improvement.

皮蛋是一种主要由碱腌制而成的、我国独创的大宗传统蛋制品。皮蛋蛋白凝胶性能是衡量其质量优劣的一个重要指标，但是，目前对其蛋白凝胶形成机理的研究却极其薄弱。因此，本项目拟运用流变仪与质构仪监测皮蛋加工过程中蛋白流变与凝胶特性的变化规律，明确其凝胶化行为，并重点研究皮蛋蛋白凝胶形成过程中蛋白质分子间的相互作用，探明形成皮蛋蛋白凝胶网络结构的主导作用力和参与凝胶组装的关键蛋白质或多肽组分。在此基础上，采用蛋清壳外碱诱导实验模拟皮蛋蛋白凝胶形成过程，研究碱浓度、温度、时间、添加物对碱诱导下蛋清蛋白凝胶化行为的影响，并优化构建简单、可控、有效的壳外碱诱导凝胶模型。运用此模型对参与凝胶组装的单一蛋白质及其组合进行碱诱导形成凝胶，并对其凝胶特性、微观结构、蛋白聚集作用力、蛋白分子构象变化进行研究，以期从分子水平阐明强碱诱导的蛋清蛋白质组装聚集机理，为皮蛋凝胶品质控制及其工艺改进提供理论基础。

皮蛋是我国大宗传统蛋制品，但目前关于其加工相关机理研究较为薄弱，尤其是强碱诱导的皮蛋蛋白凝胶形成机理仍未阐明。针对此现状，本项目综合运用各种现代仪器和化学分析手段，从壳内、外模型上对强碱诱导蛋清蛋白质凝胶形成过程中的物化、微观结构、分子作用力、蛋白质结构变化进行了系统研究。结果表明皮蛋腌制过程中受壳内外渗透压的影响，蛋内水分发生动态变化，向壳外发生迁移和进入凝胶体系。皮蛋蛋白呈现出纤维状交织、精细的三维链式微观结构，总体上属于聚合物凝胶。腌制过程中凝胶结构变化与凝胶特性变化密切相关。离子键和二硫键是蛋清蛋白质之间形成高分子聚集体的主导作用力，同时表明卵白蛋白在这其中发挥了重要作用。强碱诱导单一卵白蛋白形成的凝胶微观结构与皮蛋以及碱诱导蛋清凝胶模型基本一致。离子键所占比例达到85%以上，二硫键最大比例不到10%。强碱能使卵白蛋白完全变性而暴露其疏水核心，使游离巯基上升。卵白蛋白表面疏水性先显著增大，随后缓慢下降。强碱迫使卵白蛋白分子二级结构发生相互转化，更多以相对更为稳定的β-折叠结构存在。β-折叠结构增多与凝胶过程形成聚集物密切相关。凝胶状态阶段卵白蛋白的氨基酸残基微环境向极性环境移动，与表面疏水性结果一致。研究结果可推导强碱诱导的皮蛋凝胶的形成机理为：卵白蛋白等蛋白质在强碱溶液诱导下完全变性，分子结构充分展开，暴露出分子内部的疏水基团。蛋白质分子一部分基团离子化，与周围其他形式的离子形成离子键，既可能发生聚集又可能因大量负电荷产生静电斥力。蛋白质从内部暴露出来的巯基因氧化还原反应或者交换反应生成二硫键，进一步促进凝胶形成。强碱诱导使卵白蛋白通过线性交联、聚集，最终形成具有一定有序网络结构的聚合物凝胶。本项目共资助发表了相关学术论文11篇，其中SCI论文9篇，EI论文1篇，CSCD核心期刊论文1篇；申请国家发明专利1项。