高温大曲制备过程中小麦淀粉多尺度结构与理化性质的动态演变及其对酱香型白酒生产的影响

本研究针对高温大曲制备过程中小麦淀粉结构-功能关系不明的关键问题，通过多尺度表征技术系统揭示了淀粉在发酵阶段的显著变化：微生物侵蚀形成多孔结构促进酶解，高温退火效应增加结晶度并形成V型晶体，小颗粒淀粉(d<10?μm)和直链淀粉优先降解。该研究为优化酱香型白酒生产工艺提供了分子层面的科学依据。

　　

在中国传统白酒酿造工艺中，高温大曲作为酱香型白酒的核心发酵剂，其质量直接影响最终产品的风味与品质。尽管微生物群落和酶系统研究已取得进展，但作为主要原料的小麦淀粉在高温发酵过程中的结构演变规律及其功能影响仍属空白。这一认知缺口严重制约着生产工艺的精准调控，特别是在淀粉转化效率与风味前体物质形成等关键环节。

贵州茅台酒股份有限公司的研究团队在《Food Chemistry: X》发表的重要研究，首次系统揭示了高温大曲制备过程中小麦淀粉从纳米到宏观尺度的动态变化规律。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)等先进表征技术，结合分子量分布和糊化特性分析，构建了"结构-性质-功能"的完整关联链条。

关键技术方法包括：从大曲不同制备阶段提取淀粉样品；采用激光粒度分析仪测定颗粒分布；通过SEC-MALS(尺寸排阻色谱-多角度激光散射)联用技术解析分子量；利用快速粘度分析仪(RVA)表征糊化特性；基于傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析短程有序结构。

3.1 淀粉颗粒结构变化
SEM显示发酵过程中淀粉表面从光滑变为多孔结构，激光粒度分析证实小颗粒淀粉(d<10?μm)比例从21.99%降至3.08%，表明微生物优先利用小颗粒淀粉。这种选择性降解与较小颗粒的比表面积更大、更易被酶攻击相关。

3.2 淀粉晶体结构变化
XRD分析发现相对结晶度从21.37%增至22.72%，20°处衍射峰增强显示V型晶体(直链淀粉-脂质复合物)形成。FT-IR中1047/1022?cm^-1峰强比升高证实短程有序度增加，这与高温高湿环境引发的退火效应密切相关。

3.3 淀粉分子结构变化
SEC-MALS检测显示分子量(M_w)从6.39×10⁷?g/mol锐减至0.94×10⁷?g/mol，75.82%分子量低于1×10⁷?g/mol。多分散指数(PDI)先降后升，反映淀粉酶先降解无定形区支链、后攻击结晶区的动态过程。

3.4 淀粉热力学与糊化特性
DSC检测发现糊化温度(T_p)从65.93°C升至73.46°C，归因于V型晶体增加和颗粒尺寸增大。RVA分析显示峰值粘度从2544.3?cP降至448.0?cP，分子量降低和支链结构减少是主要诱因。

这项研究阐明了高温大曲制备中淀粉转化的分子机制：微生物侵蚀形成表面孔隙促进酶渗透，高温退火效应增强结晶度并形成V型复合物，小颗粒淀粉和直链淀粉的优先降解构成"选择性利用"模式。这些发现不仅为理解大曲发酵的生化过程提供了新视角，更对优化酱香型白酒生产的糖化工艺具有重要指导价值——通过调控发酵参数可精准操纵淀粉转化效率，进而影响酒体风味物质的形成。该研究建立的"结构-功能"关联模型，为传统发酵食品的现代化质量控制提供了科学范式。