面对人口增长、环境污染以及资源压力等问题，生物可降解、可回收材料取代传统非降解石油基质材料越来越受到全社会的广泛关注；在食品工业上，天然大分子乳清蛋白（WPI）基质材料包装膜、涂层取代传统的塑料包装膜就是典型一例。基于蛋白材料本身内在的缺陷，还需要不同的手段修饰改造才能形成良好的包装膜和涂层，而蛋白质交联技术在蛋白改造中发挥了极其重要的作用。此外，由于蛋白在贮藏中发生氧化会致使初始成膜原料发生变化，但目前还不清楚氧化对蛋白成膜性能的影响。因此，本课题的研究目的主要包括：一、研究氧化对WPI成膜性能影响；二、研究不同交联剂对WPI交联机理以及这种交联对其所成膜功能的影响。最终目的是深化蛋白质交联理论、调节控制蛋白质氧化以及寻找不同的食品级交联剂，进而为生产具有不同功能特性的可食性WPI膜做准备。首先研究了羟基自由基氧化对WPI成膜性的影响。采用Fenton体系（0.1mmol/L FeCl3+1mmol/L抗坏血酸+0–20mmol/L H₂O₂）在pH6.8以及pH8.0下主动氧化乳清蛋白，再结合不同的加热温度（70–90°C）处理，程序上分为先加热后氧化（H→O）和先氧化后加热（O→H），以分别利用OH交联WPI和模拟实际蛋白贮藏中的氧化效应。对成膜溶液里WPI的巯基、二硫键、羰基和氨基酸等含量以及所成膜的功能性质（机械性能、透明性以及水化性质）进行测定；结果显示，氧化促进WPI主要以二硫键以及部分非还原性共价键交联，同时显著降低Met、Pro含量（P <0.05）并轻微改变膜的颜色和透明性。H₂O₂对WPI所成膜功能影响的临界氧化浓度为1mmol/L；在此浓度以上，氧化显著降低WPI所成膜的机械性能、浸出率以及在水中的溶解度；浸出主要成分是以二硫键维系的聚合物。较高温度（90°C）和pH8.0能够部分补偿因氧化导致所成膜功能的下降。氧化促进了WPI交联，然而它却损害WPI成膜性。基于酚类是天然无（低）毒、具有抗氧化以及与蛋白反应性质的一类物质，将2%、4%氧化咖啡酸（OCA）和浓度均为2.5%、5%的氧化阿魏酸（OFA）、氧化单宁酸（OTA）分别加入到经90°C预热变性的6%（w/v）WPI溶液里，采用铺展法制备WPI膜。分别对氧化多酚处理的WPI成膜溶液（未加甘油）物化性质以及它们所成膜的机械性能、热学性质、水汽渗透率、水化性质以及消化率进行了系统性表征。研究结果表明，氧化多酚至少与Cys残基上巯基以及自由氨基基团反应，促使乳清蛋白分子交联，但OCA、OTA与WPI的反应活性比OFA高，然而OCA特别是OFA处理WPI所成膜内的氢键显著提高，而OTA处理WPI所成膜内的氢键、疏水作用力下降；因此，这些力的净结果导致了OCA、OTA处理WPI所成膜的拉伸强度和刚度（模量）显著提高（P <0.05），而OFA处理WPI所成膜的断裂伸长率显著提高（P <0.05）。此外，OCA、OTA处理对WPI膜的耐热性提高幅度较大，而OFA提高的幅度较小。它们均没有显著降低水汽渗透率。因氧化多酚自身颜色的差异，OFA不及OCA、OTA处理WPI所成膜在200-600nm波长段对透光率和透明性有明显的降低效果，它对膜的透明无影响但OCA、OTA显著降低膜的透明性（P <0.05）。扫描电镜图和原子力图都证实了OCA、OTA显著提高WPI所成膜的多孔性和粗糙度，而OFA处理则提高所成膜的细腻性；因此，前者所成膜的吸水性和蛋白浸出率在pH6、pH7的溶液里较高，而OFA则没有显著影响；SDS-PAGE鉴定出在pH6.0条件下的浸出物主要是以二硫键维系的聚合物。最后，体外消化实验表明：较高浓度的OTA特别是OCA可显著降低膜的体外消化率，而OFA则无显著影响。考虑到SH/SS交换反应以及谷氨酰胺转移酶（TG）交联对蛋白的交联效应，我们采用浓度均为1-4%（w/w）半胱氨酸和二硫苏糖醇（1-4%Cys、DTT）（Cys、DTT与蛋白质量比）两种还原剂单独以及它们分别与TG组合处理WPI，同样采用铺展法制备WPI膜；并对成膜溶液（未加甘油）及其组合处理所成膜的功能性质进行了表征。采用SDS-PAGE对分子量鉴定结果显示：NEM因破坏巯基、打断二硫键生成进而抑制WPI交联，Cys促进二硫键形成而使WPI交联，然而DTT浓度为1%以下时促进WPI交联而浓度超过1%则表现为抑制作用。Cys/DTT与TG组合处理WPI能进一步促进WPI交联；然而Cys/DTT浓度对TG交联没有显著影响。对所成膜的内部化学作用力分析显示：Cys主要提高二硫键在膜内的作用而DTT提高疏水作用力；TG的加入使前者效应更为明显却降低了后者效应。与这些力变化对应的是WPI所成膜的机械性能，Cys/DTT提高膜的拉伸强度和膜的断裂伸长率；而Cys/DTT与TG组合处理所成膜的拉伸强度下降（相比Cys/DTT），除1%Cys以外其它组合处理却提高膜的断裂伸长率。此外，Cys/DTT处理以及Cys/DTT与TG组合处理均能提高膜的热稳定性、降低膜的蛋白浸出率，并且Cys/DTT、TG对膜的热和耐水性的提高和降低有同步的“叠加效应”。微观结构显示Cys提高WPI所成膜的粗糙度而DTT则提高膜的细腻性，其影响是1%Cys处理所成膜的吸水性显著提高而1%DTT、4%DTT处理则显著降低膜的吸水性（P <0.05）。最后，我们采用无毒且具有抗微生物特性的肉桂醛（CA）以及甲醛（FA）、丙二醛（MDA）对蛋白进行处理；其中FA对WPI交联效果作为参考，而MDA用来模拟在食品体系中脂类氧化产物与蛋白反应对其成膜性的影响。将浓度均为1-4%（w/w）浓度的CA、FA加入到90°C预热处理WPI溶液中制备成膜液反应1h，而1-4%（w/w）浓度的MDA先加入到未作预热处理的WPI溶液中反应1h后，再经90°C水浴处理制备成膜（液）。通过对WPI的化学成分（巯基和自由氨基）以及分子量分布分析，结果表明：至少Cys残基上的巯基以及WPI多肽链上的自由氨基与醛类反应，促使WPI发生共价交联反应；这3种醛与WPI反应活性顺序（按非还原性共价键计）为：MDA> FA>CA。化学作用力分析显示CA促进二硫键在WPI膜内的作用而FA、MDA增加非还原性共价键在WPI膜内的作用。这些力变化因为CA、FA以及MDA处理的原因，它们均提高WPI膜的拉伸强度，除4%MDA对WPI的断裂伸长率有损害外，其它浓度的不同醛都提高WPI膜的断裂伸长率。因交联剂本身颜色的原因，MDA交联所成的膜发黄、透明性显著下降，CA使WPI膜略带浅黄绿色但不影响WPI膜的透明性，对200-400nm波长段的光具有较强的阻拦作用，而FA对膜的颜色、透明和透光率没有显著影响。差示热量扫描（DSC）对这3种醛交联所成膜的耐热性测定结果显示它们均不能显著提高膜的耐热性，然而它们对WPI膜的水汽渗透率和蛋白浸出率具有显著降低作用，其效果分别为FA> CA> MDA和MDA> FA> CA。另外，尽管AFM和SEM揭示CA、MDA使WPI所成的膜粗糙、多孔，但是非还原性共价键维系的膜结构对吸水性影响更大。总之，本文研究结果显示：蛋白质共价交联在蛋白基质膜功能改造中扮演重要的角色；不同交联剂对蛋白质的交联作用机理不同，因此蛋白交联修饰后所成膜的功能性也不尽相同；但总的来说，蛋白交联提高（改造）其所成膜的各项功能。这些研究结果为食品生产上开发具有不同功能性的蛋白基质包装膜、涂层提供理论依据；同时，蛋白质共价交联理论也可为应用在其它食品体系中的蛋白质功能改造（比如成胶性、乳化性）提供借鉴。