大麦淀粉酶解敏感性及其结构变化机制研究：面向工业应用的优化策略

本研究通过α-淀粉酶（Bacillus licheniformis）水解三种基因型大麦淀粉，揭示其三相水解动力学特征（速率常数0.023-0.066 h-1），证实短链（A/B1）增加与长链（B2/B3）降解的偏好性。SAXS显示蜡质淀粉（ZQ18）半结晶层状结构降解更显著（峰面积减少54-70%），伴随无定形层变薄和质量分形维度（α=1.98→2.58）升高。研究为工业酶解工艺优化提供分子层面依据。

　　

Highlight

大麦淀粉的酶解敏感性及其结构影响

Materials

选取三种不同来源的大麦品种：藏青18（ZQ18，中国，蜡质型，直链淀粉1.1%）、809青稞（QK809，中国，直链淀粉25.9%）和Bekoji 1（BK1，埃塞俄比亚，直链淀粉26.5%）。其膨胀力分别为57.0%、9.1%和9.7%，颗粒尺寸分布差异显著。

Starch hydrolysis

水解动力学符合一级反应模型（R2>0.98），蜡质淀粉ZQ18水解速率最快（0.066 h^-1），呈现典型三相特征：初始快速阶段（0.075 h^-1）、中期减速（0.069 h^-1）和后期平台期（0.057 h^-1）。麦芽糖和麦芽三糖占总寡糖产物的64-70%，表明α-1,4糖苷键的优先断裂。

Conclusion

α-淀粉酶通过靶向无定形区（soft shell）和有序区（hard shell）的双重作用，导致结晶度从18.5%降至14.0%。蜡质淀粉因初始结构更有序而表现出更快的结晶破坏速率，其糊化温度（T_o/T_p/T_c）升高且焓值（ΔH）降低。形态学观察显示颗粒穿孔和碎片聚集现象，证实酶解程度与颗粒形态、分子结构显著相关。