线性的直链淀粉和高度分支化的支链淀粉通过不同的排列组合方式形成淀粉的多尺度结构,而其各尺度的结构变化都会影响淀粉的整体性质。微波改性作为淀粉的物理改性手段之一,因具有高效、快速的特点受到了广泛的关注。然而,目前大多数研究使用的家用微波炉存在着加热不均匀的缺陷,得到的数据可重现性差,不利于深入研究微波改性淀粉的机理。此外,目前微波改性淀粉的研究大多忽略了加热过程中加热速率、水分变化及能量几个重要因素的影响,导致研究结果相差较大。因此,本文首先确认并优化了恒功率微波设备加热的均匀性,接着在HFSS仿真模拟及实验得到的最佳条件下,以籼米及糯米淀粉(30%水分)为研究对象,探究在微波场下大米淀粉分子结构,螺旋结构、结晶结构,层状结构以及形貌结构的变化,从结构层次解释微波作用对大米淀粉消化性的影响机制。同时,通过比较微波快速加热(300 W)及微波慢速加热模式(100W)对淀粉多尺度结构的影响效果,探讨加热速率及加热过程中水分变化对大米淀粉的影响,探究微波改性淀粉的潜在机理。得到主要结论如下:1)在微波设备方面,恒功率微波设备以固态微波源输出微波的方式保证了微波功率恒定,通过行波加热的方式减少波导加热盒内的微波反射,改善了其加热均匀性。而通过HFSS电磁场仿真以及实际实验过程中温度变化的监测也验证了恒功率微波设备加热有较好的均匀性及可重复性。2)在淀粉分子结构方面,恒功率均匀微波处理破坏了籼米及糯米淀粉的糖苷键,且其对α-1,6糖苷键的破坏程度比α-1,4糖苷键更显著,导致两种大米淀粉分支度的降低。且对比不同升温速率下两种淀粉分支度的变化发现,300 W微波作用时淀粉分支度的降低程度大于100 W微波的作用,这可能是因为在300 W功率下,淀粉颗粒内极性分子之间的摩擦、碰撞更剧烈,导致淀粉分子间及分子内氢键断裂数目增多。3)在淀粉短程有序结构方面,恒功率均匀微波作用使籼米与糯米淀粉内螺旋结构含量降低,微波加热温度越高,加热速率越快,淀粉短程有序结构的破坏就越显著,说明热效应及快速升温效应均能影响淀粉的短程有序结构。微波热效应破坏淀粉分子间氢键,解旋双螺旋结构,进而导致淀粉颗粒内有序结构含量降低。微波快速加热效应使淀粉颗粒内水分迁移加快,降低了淀粉的有序结构的稳定性。4)在淀粉结晶及层状结构方面,恒功率均匀微波作用不会改变籼米及糯米淀粉的结晶形态,但能降低两种淀粉的相对结晶度,且微波作用温度越高、加热速率越快,淀粉相对结晶度降低程度越显著。100 W及300 W功率造成大米淀粉相对结晶度的不同变化的原因有两点:一是300 W功率下有更高密度的能量输入使得淀粉颗粒内的水分子来不及迁出就迅速沸腾、蒸发,在淀粉颗粒内产生了极高的内部蒸汽压,压力以及水分的快速迁移可能导致使其结晶结构更容易被破坏;二是在慢速加热模式条件下,长时间高温低湿环境可能导致已经松散的淀粉链被修复,发生再结晶过程,使慢速加热模式下大米淀粉相对结晶度降低程度不如快速加热模式。淀粉层状尺寸参数的变化也说明了微波作用对淀粉结晶区的破坏。恒功率均匀微波作用后,籼米及糯米淀粉的结晶层厚度减小,无定形层厚度增加,且无定形层尺寸增大的程度大于结晶层尺寸减小程度,导致淀粉半结晶层厚度增加。5)在淀粉形貌结构方面,恒功率均匀微波作用能破坏籼米及糯米淀粉的形貌结构。微波作用后,两种淀粉的颗粒形貌均出现不同程度的粗糙、破碎,且微波作用终温越高,破碎程度越大,100 W微波的破坏效果不如300 W微波作用。6)在淀粉消化性方面,糯米淀粉的消化性优于籼米淀粉,而恒功率均匀微波作用增加了籼米及糯米淀粉的消化性,即导致两种淀粉内快消化淀粉、慢消化淀粉含量增加,抗性淀粉含量降低。同时,微波对淀粉消化性的影响程度随淀粉体系温度的升高及加热速率的加快而增加。微波主要通过破坏淀粉链结构、螺旋结构、结晶结构及颗粒形貌使淀粉分子暴露出更多的酶结合位点,进而增加大米淀粉的消化率。