為什麼生雞蛋一煮就會凝固？
― 蛋白質「鬆開」後互相纏繞的機制
生雞蛋打開殼後，是滑溜流動、透明的液體。但只要用熱水加熱幾分鐘，就會變成再也回不到生蛋狀態、白色凝固的蛋。既沒有混入其他東西，也沒有加入化學藥品。僅僅是加熱，為什麼就會發生如此劇烈的變化呢？
把生雞蛋打進平底鍋，近乎透明的蛋白會在鍋中黏稠地攤開。但開火加熱幾十秒後，透明的部分會迅速變成白色不透明，變得紮實而有硬度。
這個變化就算冷卻也不會恢復。即使用冰水冷卻，凝固的蛋白也絕不可能再變回濃稠的生蛋液。
僅僅是加熱，為什麼會發生這種無法回頭的變化呢？
生雞蛋的蛋白和蛋黃中，溶有折疊成固定立體形狀的蛋白質。
加熱後，蛋白質的折疊會鬆開（變性），鬆開的蛋白質彼此纏繞成網狀（凝固）。
接下來依序看看「鬆開並互相纏繞」這個蛋白質的變化。
蛋的內容物，是「折疊的蛋白質」水溶液
蛋白有將近 90% 是水，其餘大部分是蛋白質。蛋黃中除了脂質，也含有許多蛋白質。
蛋白質是由胺基酸這種小零件像長鏈一樣連接而成的分子。這條鏈並不是筆直伸展，而是複雜地折疊成固定的立體形狀。生雞蛋之所以是透明的液體，是因為每個蛋白質都保持著折疊的形狀，零散地分布在水中。
受熱後，蛋白質會「鬆開」
蛋白質折疊的形狀，是靠相對微弱的作用力（氫鍵等）勉強維持的。加熱後，分子的振動變得激烈，這些微弱的作用力被掙脫，折疊便逐漸鬆開。這稱為變性。
鬆開的蛋白質互相纏繞而凝固
折疊一旦鬆開，原本藏在內側的部分就會暴露到外側。暴露出來的部分彼此容易結合，鬆開的蛋白質便一個接一個地纏繞在一起。這稱為凝固。
纏繞在一起的蛋白質會形成細密的網狀結構。原本就存在的水分子被困在這張網裡，就產生了Q彈、接近固體的質地。這正是水煮蛋蛋白那種獨特口感的真面目。
只是蛋白質「鬆開並互相纏繞」了而已。
一旦凝固，就回不去了
蛋白質的纏繞，是非常多分子之間複雜地重新結合的狀態。就算冷卻，也不會自然回到原本「每個蛋白質都整齊折疊」的狀態。這種感覺，或許就像一張被揉皺的紙，無法再恢復成原本的平整。變性與凝固基本上是無法回頭的變化。
「溫泉蛋」就是利用這個溫度差
蛋白和蛋黃含有的蛋白質種類不同，所以開始變性、凝固的溫度也不同。蛋黃的蛋白質從較低的溫度就開始凝固，蛋白的主要蛋白質則要比蛋黃更高的溫度，才會確實凝固。
利用這個溫度差做出來的就是溫泉蛋。蛋黃凝固、蛋白卻還很柔軟，這種與一般半熟蛋相反的質地，正是巧妙利用了這兩種蛋白質「開始凝固的溫度差」。實際上溫度差有多大，我們在下一個摺疊區塊用數字來驗證。
據說蛋裡偶爾會含有加熱不足可能導致身體不適的細菌。充分加熱（尤其是小孩、老人、孕婦食用時）被認為是基本的預防方法。
自己可以驗證的事
- 在透明的玻璃容器中，只放入分開的蛋白
- 用微波爐或隔水加熱等安全的方法慢慢加熱（使用微波爐時要小心爆裂，短時間加熱並邊看狀況）
- 觀察透明的蛋白逐漸變成白色不透明的樣子
- 確認變色的部分不會再變回液體
透明變成白色，是因為鬆開並纏繞的蛋白質會使光線散射。變性的進行，用肉眼也看得出來。
總結
生雞蛋加熱會凝固，是因為蛋裡的蛋白質從固定的立體形狀鬆開（變性），鬆開的蛋白質彼此纏繞成網（凝固）。這個變化基本上無法回頭。只要利用蛋白和蛋黃中蛋白質開始凝固溫度不同的特性，就能做出像溫泉蛋這樣、與一般水煮蛋不同的質地。
雞蛋凝固，不需要魔法。
熱這種普通的能量，就足以改變蛋白質的樣貌。
順帶一提，加熱前的生蛋黃為什麼會停留在殼內大致正中央，我們在這篇文章裡有說明。
想知道更多 ― 術語、數值與課本的關聯從國中理化到研究中的話題，明確標示屬於哪個程度
- 國中國中理化學到的範圍
- 高中高中「基礎化學」學到的範圍
- 高中＋高中「生物」，或課本中屬於進階、專欄的內容
- 大學高中不會學到、大學專業科目（食品化學）的內容
- 研究連大學也不會當作「定論」來教、目前研究者正在探究的話題
國中術語：與雞蛋凝固機制相關的詞彙
- 蛋白質：由胺基酸連接而成、構成生物身體的主要分子。
- 變性：蛋白質折疊的形狀因熱等原因而鬆開。
- 凝固：鬆開的蛋白質彼此纏繞而變硬。
高中用算式驗證：加熱蛋白需要多少熱量
蛋白的主要成分是水。我們來計算，把蛋白從冰箱的溫度加熱到蛋白質開始凝固的溫度，需要多少熱量。
所需熱量 ＝ 質量 × 比熱 × 溫度變化
| 質量 | 這裡舉例，以 1 顆蛋的蛋白 30g（0.03kg）計算 |
| 比熱 | 以水的比熱，約 4.18 J/(g・℃) 作為蛋白的參考值 |
| 溫度變化 | 從冰箱溫度（約 5℃）到具代表性的參考值 80℃，共 75℃ |
蛋白因為含有蛋白質等成分，嚴格來說比熱與水不同，但由於將近 90% 是水，所以就以水的值作為參考。
| 質量 × 比熱 | 30 × 4.18 ＝ 125.4 |
| 再乘以溫度變化 | 125.4 × 75 ＝ 9405 |
| 所需熱量 | 約 9405 J（約 9.4 kJ） |
光是把 1 顆蛋的蛋白加熱到開始凝固的溫度，就需要約 9.4 千焦耳的熱量。實際上，據說鬆開蛋白質折疊的過程本身，也還要消耗額外的熱能。
蛋白與蛋黃開始凝固的溫度有差異。以具代表性的參考值來說，蛋黃約從 68℃ 左右開始凝固，蛋白的主要蛋白質要到約 80℃ 左右才會確實凝固。
| 蛋白與蛋黃開始凝固的溫度差 | 80 − 68 ＝ 12 |
| 溫度差 | 約 12℃ |
在這個約 12℃ 的「縫隙」溫度帶長時間加熱，就會產生蛋黃已凝固、蛋白卻仍柔軟的溫泉蛋質地。
※ 比熱與開始凝固溫度的數值，是為了理解機制而採用的代表性參考值。實際數值會因蛋白質種類、加熱時間與雞蛋個體差異而有範圍。
高中＋促使變性的不只有熱
已知蛋白質的變性，除了熱，酸、酒精、高濃度鹽分等也會引起。例如把蛋浸在醋裡，即使不加熱，蛋白質也可能變性而開始凝固。就「以某種方式掙脫維持折疊的微弱作用力」這一點而言，加熱以外的變性，基本概念也是相通的。
大學不同蛋白質，變性溫度各不相同
蛋白中含有以卵白蛋白為首的多種蛋白質，據說各自開始變性、凝固的溫度不同。從在較低溫度就變性的蛋白質，到需要更高溫度的蛋白質，依種類不同，「開始凝固的時機」有一段範圍，一般認為這使雞蛋加熱時的質地變化不是單純的一階段變化，而是連續而平順的變化。
研究還不清楚的事
- 加熱溫度與時間的細微組合，能把蛋的口感精準控制到什麼程度，是烹飪科學（低溫烹調、分子料理等）領域至今仍在研究的主題。專業廚師與研究者都在探索自己獨特的溫度與時間組合。
- 以植物性原料重現與蛋蛋白質相似的變性、凝固行為的替代蛋開發也在進行中。加熱時的凝固方式與口感，能多接近真正的雞蛋，被視為食品科學的研究課題。
- 關於蛋白質變性、凝固在分子層級的詳細過程（從哪個部分、依什麼順序鬆開），據說結構生物學的研究仍在持續。
就連每天都看得到的「水煮蛋」，也蘊藏著蛋白質科學的深奧主題。
與課本的關聯（依程度）
| 程度 | 科目・單元 | 本文的哪個部分 |
|---|---|---|
| 國中 | 理化・生物與物質 | 蛋白質、變性、凝固的基本術語 |
| 高中 | 基礎化學・熱量計算 | 由比熱求所需熱量的計算、凝固溫度差 |
| 高中＋ | 生物・蛋白質的結構 | 熱以外的變性因素（酸、酒精等） |
| 大學 | 食品化學 | 各種蛋白蛋白質的變性溫度差異 |
| 研究 | 烹飪科學・食品科學（研究中） | 低溫烹調的精準控制、替代蛋開發、變性過程的結構解析 |
- 食品化學相關教科書中，關於蛋白蛋白質變性與凝固的解說。
- 基礎化學教科書中，關於比熱與熱量計算的解說。
- 烹飪科學相關資料中，關於蛋黃、蛋白凝固溫度與溫泉蛋原理的解說。
- Ministry of Health, Labour and Welfare (厚生労働省)「卵の衛生的な取り扱い」面向一般大眾的解說資料。
- 食品科學領域中，關於植物性替代蛋蛋白開發的研究回顧。
※ 比熱、凝固溫度等數值為代表性參考值，實際數值會因條件而有範圍。
※本文為一般大眾的科學解說。關於雞蛋的安全處理與加熱標準，請參考衛生福利部等公家機關的資訊。