把鸡蛋放进锅里煮上几分钟，原本透明的蛋清就会变得又白又硬。在生鱼片上淋些柠檬汁，鱼肉会变得乳白；把蛋清长时间搅打，泡沫会膨胀成雪白的蛋白霜。有的用火，有的不用火，但这三个场景背后隐藏着同一件事。那就是食物中蛋白质的形状被打乱的现象——“蛋白质变性（Protein Denaturation）”。
简单来说，蛋白质变性是指“氨基酸链精密折叠而成的立体结构，在热、酸、物理作用力等刺激下展开或被打乱的现象”。构成链条的氨基酸顺序保持不变，但随着形状改变，蛋白质的性质和用途会发生很大变化。
本文将依次介绍蛋白质以怎样的形状折叠、引起变性的各种力量、从一枚鸡蛋看温度带来的变化，以及变性对营养的影响。
每天都在厨房里发生的蛋白质变性
折叠的链条展开的瞬间
蛋白质是由几十到几百个氨基酸一个接一个连成的长链。这条链并不是随意垂挂着，而是按照固定的形状紧密折叠。人们通常把这种结构分为四个层次来说明。
（1）一级结构
指氨基酸按怎样的顺序连接。氨基酸之间由一种叫作肽键的牢固化学键相连。
（2）二级结构
指链条的一部分折叠成螺旋状或像屏风一样的折叠片状。链内的氢键把这些形状固定住。
（3）三级·四级结构
指整条折叠的链像球一样团聚形成的立体形状，有时多条链还会聚在一起形成一个整体。
变性主要是二级结构及其以上的结构崩塌。由于肽键不会断裂，一级结构依然保留。因此，变性后的蛋白质虽然仍含有相同的氨基酸，但性质却会变得像完全不同的物质一样，例如原本能溶于水的蛋白质凝结成团，或者酶失去原有的功能。
引起变性的各种力量
蛋白质的折叠形状是由相对较弱的化学键维持的，因此比想象中更容易被各种刺激打乱。厨房里常见的情况如下。
- 热（Heat）：温度升高时，分子剧烈振动，较弱的化学键随之断裂。烤肉和煮鸡蛋都属于这一类。
- 酸（Acid）：酸会改变蛋白质的电荷，打乱其结构。典型的例子有用青柠汁腌制鱼肉使其“变熟”的酸橘汁腌鱼（ceviche），以及乳酸使牛奶蛋白凝结而成的酸奶。
- 物理作用力（Mechanical Force）：用力搅打蛋清时，接触空气的蛋白质会展开并形成一层薄膜。这层薄膜包裹住气泡，就成了蛋白霜。
- 盐与凝固剂（Salt and Coagulant）：在加热的豆浆中加入卤水，大豆蛋白就会凝结成豆腐。
烤肉时也会发生同样的事。受热的肌肉蛋白发生变性并收缩，把纤维之间所含的水分挤出来。煮得太久的肉之所以又干又柴，原因就在于此。所以处理厚肉时，人们常用的方法是先把表面煎好，再用低温慢慢加热内部，在蛋白质过度收缩之前关火。
即使是同一种蛋白质，受到的刺激不同，也会形成湿润的凝胶、柔软的泡沫、坚硬的块状等完全不同的口感。
从一枚鸡蛋看温度的魔法
鸡蛋是观察蛋白质变性的最佳食材。因为蛋清中含有几十种蛋白质，而每种蛋白质的变性温度都略有不同。
随温度变化的蛋清和蛋黄
在蛋清蛋白中，卵转铁蛋白最先在约61°C时变性，到65°C左右，蛋清就开始凝固成柔软、浑浊的状态。蛋黄从65°C左右开始变稠，在70°C上下凝固。占蛋清一半以上的卵清蛋白则要超过80°C才开始凝固。所以，把鸡蛋长时间浸泡在65°C左右的水中，就能做出蛋清嫩滑、蛋黄湿润的温泉蛋。
相反，如果在沸水中煮得太久，几乎所有蛋白质都会凝结并挤出水分，蛋清就会变得像橡胶一样坚韧。即使是同一枚鸡蛋，几度、几分钟的差别也会彻底改变口感。像舒肥（sous vide）这样精确控制温度的烹饪方法受到欢迎，原因也在于此。蒸蛋羹时用大火蒸会出现许多蜂窝状的孔洞，用小火蒸则会光滑细腻，这同样是通过火候调节蛋白质凝固速度的结果。
变性会破坏营养吗
提到蛋白质变性，人们很容易误以为营养遭到了破坏，但大多数情况恰恰相反。氨基酸依然保留，而且紧密折叠的结构展开后，消化酶更容易接触到肽链。事实上，有研究发现，熟鸡蛋中的蛋白质比生鸡蛋的吸收率高得多。生蛋清中有一种叫作抗生物素蛋白（avidin）的蛋白质，会与生物素紧密结合并妨碍其吸收，而加热后它会变性，这种作用也随之减弱。
变性并不总是不可逆的。1961年前后，克里斯蒂安·安芬森（Christian Anfinsen）在尿素溶液中使核糖核酸酶展开，然后除去尿素，结果显示蛋白质会自行重新折叠回原来的形状。他因这项研究获得了1972年诺贝尔化学奖。这项研究揭示了如何折叠的信息早已包含在氨基酸的排列顺序之中。不过，像煮熟的鸡蛋那样，展开的肽链彼此缠结粘连时，就再也无法变回生鸡蛋了。
了解蛋白质改变形状的那一刻，并据此掌控火候与时间，这就是美味烹饪科学的第一步。
