设计具有特定营养功能的健康食品,已经成为全球健康食品产业发展的重大趋势。发酵米制品因其独特的发酵风味和细腻口感深受人们青睐,但其主要组分大米淀粉由于发酵过程中被降解,使其因消化吸收快而易引发人体餐后血糖升高,增加肥胖、心血管疾病、糖尿病等慢性疾病的发病率。因此,发酵过程中大米淀粉消化性能的调控对发酵米制品的营养健康功能至关重要。针对目前国内外功能营养发酵米制品的研究现状及发展趋势,本论文提出采用微生物发酵与多酚分子相互作用的方法,调控发酵过程中大米淀粉的消化性能及多尺度结构转变,明晰发酵过程与发酵后大米淀粉与多酚分子相互作用形成特定慢消化和抗消化性能的大米淀粉与多酚复合物关键结构的机制,对营养健康发酵米制品创制具有良好的学术价值和指导意义。基于消化性能调控是影响发酵大米淀粉营养健康功能的关键问题,采用发酵及与多酚不同复合的方法来调控大米淀粉及其与多酚复合物的消化性能,明晰发酵过程条件、多酚复合方式及添加量对大米淀粉消化性能的影响规律。结果显示,发酵处理可增加大米淀粉的快消化淀粉(RDS)及慢消化淀粉(SDS)含量,减少其抗消化淀粉(RS)含量。随发酵剂添加量的增加,其RDS含量呈先增加后减少趋势,SDS含量逐渐增加,RS含量逐渐减少,当发酵剂添加量达7%时,其SDS和RS总含量达62.68%,而发酵时间对其消化性能的影响无显著性差异;无论发酵过程中或发酵后添加原花青素复合,均体现为随原花青素含量的增加,其RDS、SDS含量降低,RS含量增加,尤其当原花青素含量达8%时,其RDS、SDS及RS含量分别为:发酵过程中:9.24%、23.92%,66.85%,发酵后:19.45%、33.12%、47.43%。但相比较发酵过程中添加同量原花青素,发酵后低添加量原花青素(2-4%),同时提高发酵大米淀粉的RDS及RS含量,降低SDS含量,而高添加量原花青素(8%)则同时提高RDS和SDS含量,降低RS含量。采用多种现代分析技术,系统探讨发酵、发酵过程中与发酵后多酚复合影响大米淀粉的颗粒形貌、半结晶层状结构、结晶结构、螺旋结构、表面有序化结构和分子量及分布等多尺度结构变化的规律,构建发酵及多酚分子相互作用条件、多尺度结构变化与消化性能之间的物理模型,从淀粉分子降解行为、淀粉分子互作及其与多酚分子相互作用角度,揭示三者之间的相互影响关系进而实现调控发酵大米淀粉消化性能的分子机制。结果发现,发酵处理侵蚀淀粉颗粒表面形成凹陷褶皱结构,随着发酵剂添加量的增加,微生物分泌胞外酶、酸等的降解作用、降解后单糖或低聚糖被微生物代谢利用以及部分降解的淀粉分子链重排共同作用,使淀粉半结晶层状结构有序化程度、相对结晶度及A型结晶结构比例,双螺旋结构呈先降低后略升高趋势,而V型结晶比例与单螺旋结构呈先升高后降低趋势。淀粉分子链平均分子量自3.992×10~7 g/mol逐步降低至1.790×10~7g/mol,其分布向低分子量范围移动,直链淀粉含量呈先增加后降低趋势;而与多酚复合表明,原花青素均通过非共价相互作用与淀粉分子链复合,同时体现为“大米淀粉原有有序结构的无序化效应”和“原花青素分子伴侣促大米淀粉分子重聚集效应”,整体趋势表现为:降解大米淀粉颗粒,诱导半结晶层状结构无序化,其相对结晶度、A型结晶结构比例、双螺旋结构及单螺旋结构比例降低,而其半结晶层和结晶层厚度增加,无定型厚度减小,促进淀粉颗粒表面有序结构的形成。但在发酵过程中,还存在原花青素降低微生物生命代谢活动及微生物胞外酶活性,抑制大米淀粉的酶促降解作用,抑制发酵大米淀粉平均分子量及最低分子量的降低,随着原花青素含量的增加,分子量为<2×10~7g/mol和>2.5×10~7g/mol的淀粉片段比例增多,(2~2.5)×10~7g/mol的淀粉片段比例减少,直链淀粉含量从12.65%降低至10.07%。而发酵后复合原花青素,当在8%添加量时发酵大米淀粉诱导单螺旋结构及V型结晶结构比例增加。可见,通过调节发酵过程条件、发酵过程中多酚复合及发酵后多酚复合过程条件,可控制发酵大米淀粉多尺度结构的变化,从而达到对发酵大米淀粉消化性能的调控。本论文从淀粉分子降解行为、淀粉分子间及其与多酚分子间相互作用的角度,明晰了发酵过程、发酵过程中与发酵后多酚复合影响大米淀粉多尺度结构转变继而调控大米淀粉消化性能的分子机制,阐明了发酵过程条件、发酵耦合多酚复合作用,大米淀粉多尺度结构变化与消化性能之间的影响关系,获得了有效调控大米淀粉消化性能的发酵协同多酚分子相互作用关键技术。研究结果可为具有调节血糖应答的发酵米健康食品的创制提供技术支撑和理论依据。