皮蛋是我国的一种传统蛋制品,但目前关于皮蛋加工的相关机理研究尚很缺乏,特别是强碱加工的皮蛋凝胶形成机理仍未阐明。本论文将着重强碱诱导方式对皮蛋蛋白凝胶形成的影响,运用低场核磁(LF-NMR)、流变仪、质构仪和环境扫描电子显微镜(ESEM)等考察皮蛋蛋白的质构与微观结构等凝胶特性在腌制过程中的变化规律,采用化学分析方法研究皮蛋蛋白凝胶分子间的相互作用力,利用聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)探明参与凝胶作用的主要蛋白质组分。并建立强碱诱导的蛋清凝胶壳外模型,考察其凝胶特性随强碱处理时间的变化规律,模拟皮蛋蛋白壳内凝胶形成的过程。运用傅立叶红外光谱(FTIR)、荧光光谱和紫外光谱(UV)等研究强碱处理单一卵白蛋白凝胶形成过程中分子结构变化的信息,阐明其凝胶形成的分子机理。本论文旨在从结构与功能的角度深入阐明强碱诱导的皮蛋蛋白凝胶形成机理,以丰富食品蛋白质凝胶体系以及为皮蛋加工提供理论指导。具体研究内容和结果如下:首先,LF-NMR和ESEM结果表明:强碱溶液的动态渗透使蛋内水分向蛋外迁移和被凝胶体系固定;皮蛋蛋白的微观结构呈线性纤维状交织的三维网络,较规则地分布着疏松的网孔,总体上认为是一种聚合物凝胶。随腌制时间延长,皮蛋蛋白凝胶微观结构越好。分子间的相互作用力变化结果表明,皮蛋蛋白凝胶主要依靠离子键和二硫键维持,二者各占约40%左右,其次是疏水作用力,最大占到约20%,氢键极少。随腌制时间延长,离子键所占比例逐渐下降,二硫键和疏水作用逐渐上升。蛋白质分子之间可能通过离子键发生自组装行为形成纤维状凝胶结构;分子间二硫键由巯基的氧化反应和巯基与蛋白质分子内的二硫键发生交换反应得到。SDS-PAGE结果表明皮蛋在腌制过程中蛋清蛋白质发生了一定程度的降解,但同时蛋白质分子间通过离子键、二硫键和疏水相互作用形成了高分子的聚集物。卵白蛋白作为蛋清的主要组分可能发挥了重要作用。其次,利用壳外强碱诱导蛋清凝胶模型简化皮蛋腌制过程,突出强碱对凝胶形成主导作用。研究结果表明,在壳外强碱诱导蛋清形成了透明或至半透明弱凝胶,但凝胶最终会发生“液化”。TPA模式下的质构结果证实凝胶阶段的硬度值先增大后减小,弹性值逐渐减小。ESEM图片显示壳外蛋清凝胶的微观结构类型与皮蛋蛋白基本一致,但随强碱处理时间延长,网络结构整体上变得松散、网孔增大和发生融合等。凝胶微观结构越差,质构特性越差。分子间作用力变化结果表明,壳外蛋清凝胶由大量的离子键和相对较少的二硫键所支持,疏水相互作用力极少。超过60%为离子键,二硫键所占比例不到40%。随处理时间延长,离子键逐渐增多,二硫键逐渐减少。二硫键越多,凝胶的硬度值越高。分子间二硫键同样由巯基氧化反应和巯基与二硫键的交换反应得到。SDS-PAGE表明蛋清中所占比例较少的蛋白质均在强碱作用下发生降解,含量最多的卵白蛋白参与了离子键和二硫键交联形成高分子量聚集物。最后,利用强碱诱导单一卵白蛋白形成凝胶,采用与前面章节相同体系考察凝胶特性和维持凝胶分子间的相互作用力,并运用FTIR、荧光光谱和紫外光谱研究卵白蛋白在强碱诱导形成凝胶过程分子结构变化。结果表明,卵白蛋白形成与皮蛋和蛋清模型类型一致的聚合物凝胶。ESEM结果与蛋清模型凝胶基本一致。分子间作用力的组成包括大量的离子键(85%左右)和少量的二硫键(5%左右)以及极少的疏水作用力和氢键。SDS-PAGE证明卵白蛋白通过离子键和二硫键作用形成了聚集物。ANS荧光法结果表明,强碱溶液下的极强碱性环境使卵白蛋白分子能够迅速发生变性暴露出疏水内核,使表面疏水性迅速增大,但凝胶状态阶段的表面疏水性又缓慢下降。FTIR光谱结果表明卵白蛋白分子结构发生了变化。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线性纤维聚集物的形成密切相关。内源荧光和UV光谱都表明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。