生姜作为中国药食同源的代表食材之一,不仅具有较高的食用价值,而且具有抗氧化、抗肿瘤、抗炎、防腐抑菌等多种药用价值。我国是世界姜产量最多的国家,资源十分丰富,生姜的相关产品及其研究层出不穷,但是目前文献中对生姜可控发酵相关工艺的研究较少,尤其是对发酵过程中特征性成分的转变没有做过详细的报道。本文通过对生姜进行可控发酵,优化发酵工艺,同时监测发酵过程中相关成分的变化,之后,选择合适的壁材对发酵液进行喷雾干燥工艺优化,制备新型粉剂产品。具体研究结果如下:(1)优化生姜可控发酵工艺。首先,以生姜最主要的生物活性物质6-姜酚作为参考指标,筛选出副干酪乳杆菌为最佳发酵乳杆菌。之后,通过单因素与正交试验获得生姜最佳发酵工艺:乳杆菌接种量2%,发酵温度35℃,发酵时间8 d,蔗糖添加量10%。(2)监测生姜可控发酵过程中理化指标、生物活性成分及抗氧化能力的变化。生姜发酵过程中pH值一直呈下降趋势,由5.85±0.07降低至3.51±0.04。蔗糖在发酵的第2 d完全水解成葡萄糖和果糖,之后,两者含量均呈下降趋势。发酵过后有机酸种类增加,酸味更加丰富。总姜辣素含量在发酵前后基本没有改变。6-姜酚含量的变化在发酵过程中呈先下降又升高的趋势,最终含量为295.74±1.69μg/mL,6-姜烯酚变化趋势与之相反,8-姜酚及10-姜酚最终含量均减少。生姜发酵过后可检出的挥发性风味物质共有52种,比发酵前多了22种。同时,最终的生姜发酵液中总酚含量升高、黄酮的含量降低,但是抗氧化能力提高,测定DPPH自由基清除率、羟自由基清除率、ABTS自由基清除率较发酵前分别提高了37.36%、20.02%、33.37%。以上结果表明生姜通过可控发酵不仅可以丰富营养成分,而且可以有效的保护生姜的活性成分,同时也可以显著性地提高抗氧化能力。(3)优化生姜发酵液粉剂喷雾干燥的制备工艺。通过单因素与正交试验,获得生姜发酵液的最佳干燥工艺:进口空气温度150℃、出口空气温度60℃、送液量8 mL/min、麦芽糊精添加量10%。之后对粉剂粉体的理化特征进行测定,结果表明粉剂的水分含量为(2.34±0.24)%,水分活度为0.195±0.011,同时,与工艺较成熟的苹果喷雾干燥粉相比,生姜发酵液粉剂的溶解度偏低,但溶解时间较短,粉体流动性较好,凝聚性没有苹果喷雾干燥粉高,并且孔隙率也小于苹果喷雾干燥粉。(4)测定喷雾干燥前后产品中特征性成分的变化。结果显示,与发酵液相比,粉剂乳酸菌的存活率为75.11%,6-姜酚、姜辣素、总酚及黄酮的含量均没有发生显著性变化,以上结果表明喷雾干燥工艺几乎不会对生姜特征性成分造成破坏。(5)测定生姜发酵液及其粉剂在储藏期间主要成分的稳定性。在90 d的储藏过程中,粉剂的活菌数、6-姜酚及姜辣素含量均保持较好,均无明显降低;而发酵液的乳酸菌活菌数一直呈下降趋势,6-姜酚含量在储存前30 d无明显变化,之后下降趋势变大。同时,相比于储存第0 d,储存90 d后,粉剂中总酚及黄酮含量分别下降了5.31%、11.56%,而生姜发酵液在储存90 d后总酚及黄酮含量分别下降30.26%、44.70%。以上结果表明对生姜发酵液进行脱水工艺处理,不仅可以延长产品的货架期,而且能够较好的保护其中的主要营养成分,使其维持相对稳定状态。本论文整体对生姜的可控发酵工艺、发酵过程中特征成分的变化趋势、粉剂产品的制备及其相关性质进行详细研究,最终得到了一款益生菌与活性成分共存的生姜固体饮品,不仅解决了生姜食用的方便性问题,而且提高了产品的功能性,有效的改善了生姜的口感,同时也能为以后生姜产品的深度开发与生产提供新的思路及研究依据。