植物乳杆菌发酵调控大米淀粉回生行为：多晶型淀粉的理化特性与结构重塑机制

本研究针对大米淀粉回生导致米制品货架期缩短的行业痛点，创新性地采用植物乳杆菌（LP）发酵技术，系统探究其对粳米淀粉（JRS）、籼米淀粉（IRS）和糯米淀粉（GRS）的回生抑制效应。研究发现48小时LP发酵可使三类淀粉在14天储存期内回生度显著降低26.45%-35.12%（P < 0.05），并通过降低结晶度（JRS降幅38.51%）和破坏短程分子有序性（IRS的R1047/1022降低11.58%）延缓重结晶进程。该生物改性策略为即食米制品和无麸质烘焙食品提供了天然高效的稳定性解决方案。

　　

在米制食品领域，"剩饭变硬"的科学术语称为淀粉回生（retrogradation），这种由直链淀粉和支链淀粉分子重排引发的结晶现象，不仅影响米糕、米粉等传统食品的口感，更制约着无麸质食品的工业化发展。当前酸水解和酶改性技术虽能延缓回生，却面临副产物不可控、成本高昂等瓶颈。面对这一挑战，中国农业科学院（根据基金项目"2022YFD2100303"及原料采购单位推断）的研究团队在《Carbohydrate Polymers》发表突破性成果，首次系统揭示植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum, LP）发酵对三类大米淀粉的协同抑制机制，为米制品保质技术提供了新范式。

研究团队采用多尺度分析技术：通过X射线衍射（XRD）定量结晶度变化，傅里叶变换红外光谱（FTIR）检测短程有序性（特征峰比值R_1047/1022），结合分子量分布测定和流变学分析，构建了发酵-结构-功能性的关联模型。

pH变化与直链淀粉含量
LP发酵48小时使淀粉体系pH从6.5降至3.8，酸性环境促进淀粉分子水解。直链淀粉含量在JRS中下降12.7%，而GRS因支链淀粉主导呈现波动变化，这种差异源于不同淀粉类型的分子结构特异性。

回生特性
• 回生度抑制：发酵淀粉在4℃储存14天后，回生焓值降幅达26.45%-35.12%，其中糯米淀粉（GRS）改善最显著
• 结晶动力学延迟：XRD显示JRS的相对结晶度降低38.51%，重结晶速率常数k下降53.2%

微观结构演变
• 短程有序性破坏：FTIR证实IRS的R_1047/1022比值降低11.58%，表明发酵削弱了淀粉双螺旋结构的有序度
• 分子量分布迁移：凝胶渗透色谱（GPC）显示LP分泌的α-淀粉酶优先降解高分子量支链淀粉，使IRS的分子量峰值从1.2×10⁷ g/mol降至8.3×10⁶ g/mol

糊化与流变特性
发酵淀粉的糊化起始温度提高4.3-6.8℃，储存模量（G'）下降32.8%-41.5%，证实改性淀粉凝胶网络更稳定。

该研究阐明LP发酵通过三重协同机制抑制回生：酸性环境促进淀粉水解，胞外酶定向降解支链淀粉，代谢产物破坏氢键网络。相较传统改性技术，该生物策略使米制品货架期延长37%（加速实验数据），且在无麸质面包中验证了质构改善效果。值得关注的是，LP发酵可同步提升抗性淀粉（RS）含量12.8%-15.3%，为开发低GI（血糖生成指数）米制品奠定基础。这项突破不仅解决了食品工业痛点，更为淀粉改性提供了绿色可持续的新路径。