我国稻米总产量占世界总产的35％，占粮食总产量的2／5左右，约55％的大米作为口粮直接消费，加工用米仅占总产的6％。其中份额最大的加工品米粉仅占总产的0.48％，每年约33％的大米积压在农民手中或粮库，导致大量劣变及损耗。积压稻谷中80％是早籼稻。研究表明早籼稻是米粉生产的优质原料，显然对米粉生产技术的深入研究是解决积压问题的关键。传统发酵米粉以其滑爽筋道的口感深受消费者的喜爱，本文首次对其加工工艺进行了科学整理，研究了发酵微生物的种类及变化规律；自然发酵主要作用微生物菌种的分离筛选及单菌种实验；微生物发酵对淀粉结构的作用模式；发酵对淀粉改性机理以及米粉凝胶形成的机理。从而奠定利用早籼米生产高品质米粉的理论基础。主要研究内容与结果如下： 1．发酵显著地改变了大米的组成成份，大米总蛋白的33％、总脂肪的61％为微生物降解，总灰分的62％以上由于发酵而溶出，从而起到纯化淀粉的作用。发酵利用大米中的小分子糖产生了大量有机酸，HPLC分析表明90％以上为乳酸。发酵对总淀粉含量影响不大，但改变了淀粉的结构和组成，直链淀粉含量增加3.28％。除发酵的作用外，浸泡也有一定作用。 2．采用凝胶过滤层析法研究了发酵对淀粉分子结构的改性作用，结果表明大米淀粉依分子大小可为分两区：FrⅠ为大分子，FrⅡ为小分子。发酵使大分子区减少，小分子区及中间分子增加。大分子区DPn从对照的12597.6 GLU降至发酵后的12051.0 GLU，而小分子区从3061.5 GLU增加到3423.1 GLU。β-淀粉酶水解率测定发现淀粉分子分支化程度降低，表明支链淀粉发生了断链与脱支。进一步将支链淀粉脱支分析其微观结构，支链淀粉又可分为两区，发酵使分子链较长的第一区平均链KCL从55.6 GLU缩短到52.9 GLU；而较短的第二区平均链长增加2.7个葡萄糖苷单位。说明断链作用主要发生在支链淀粉的主链或长链上。 3．利用X-衍射、FTIR、DSC及RVA研究了发酵对淀粉颗粒结构及热特性的影响，发现淀粉结晶类型未变，但晶区比例增大；DSC糊化温度降低，但糊化所需时间延长，糊化焓增大；RVA最高粘度降低。结果一致表明发酵主要作用于淀粉颗粒的无定形区，对晶区的结构影响不大。淀粉颗粒显微观察表明发酵没有破坏淀粉颗粒外形，发酵的改性作用发生在淀粉颗粒内部。 4．微生物菌群及数量的演变研究发现发酵以厌氧发酵为主，乳酸菌在整个发酵过程中为优势菌群，最高可达10⁹～10¹¹cfu／mL，占细菌总数的90％以上。其次是酵母菌，约10⁴～10⁶cfu／mL。发酵微生物主要来自于大米本身，大米原料的初发菌数在10⁵cfu／mL左右，主要为乳酸菌与酵母菌。进一步分离筛选获得5株细菌、2株乳酸菌、3株酵母和3株霉菌。经过工艺试验确定主要作用菌种为乳酸菌和酵母菌。流变性测定表明，菌株的产酸量越大，对米粉凝胶流变性改善作用越明显。因此发酵米粉的流变性与淀粉酸变性有密切的关系。 5．微生物发酵代谢产物中乳酸的作用效果最明显。通过不同pH乳酸溶液的浸泡实验验证，表明pH4左右最佳，与自然发酵有类似效果。酶类以蛋白酶、果胶酶及脂酶作用效果为好。小分子糖类与乙醇的存在对米粉拉伸性有负面作用，但这些物质在发酵及洗米过程中溶出而流失，不会影响发酵米粉的凝胶性。 6．对发酵大米淀粉的糊化老化特性研究表明，发酵样品的糊化速度及老化速度快，老化后再糊化的速度慢，表现为成糊快，米粉耐煮，溶出少。添加预糊化淀粉可以改善米粉的拉伸性。 通过以上全方位研究，阐述了微生物发酵对淀粉的改性机理和米粉凝胶形成的机理。分析认为，发酵米粉特殊的流变性质是微生物产酸、酶作用于大米淀粉颗粒对淀粉改性和纯化的结果。乳酸对大米淀粉凝胶性质的改变起着主要作用。乳酸作用于淀粉颗粒的无定形区引起支链淀粉长链断链，使淀粉的分子量分布趋于均匀，降低了单个支链淀粉分子的分支化程度，减弱了再结晶性。中间分子及直链淀粉分子比例增加，老化趋势增强。同时低pH值促进快速聚合老化，降低了直链淀粉与支链淀粉产生相分离形成各自富集区的程度。直链淀粉迅速聚合或与支链淀粉的外侧链形成结合点，然后聚合不断形成连续相凝胶网络结构，将老化慢的支链淀粉分散相包埋进来，支链淀粉的内链被封闭，包埋较多的水分，构成凝胶的粘性，而连续相直链淀粉老化后难再糊化，构成凝胶的弹性，共同构成了发酵米粉的粘弹性。另外发酵微生物所产酶类降解了蛋白、脂肪等，起到纯化淀粉的作用而对米粉的流变性也有重要贡献。