摘要
生姜，作为一种常见的香辛料，在世界各地，特别是在中国被广泛种植。除了作为香辛料使用外，在医学上，生姜可用来治疗头痛、感冒、骨关节炎、肌肉疼痛等症状。生姜中含有多种生物活性物质，除了淀粉、蛋白质、无机物等常见营养物质外，还包括一些具有特殊生物活性功能的物质，如姜烯酚、姜辣素、豆蔻醇等。因为其具有较高的抗氧化活性，可作为潜在保健因子，进行保健产品的生产。但是这些高生物活性成分在生姜中的含量不足0.1%，从而限制了生姜高附加值保健产品的研发。目前对于生姜活性的提升主要依赖于强烈的物理、化学方法处理，效率低，成本高，资源浪费严重，而对于以微生物发酵转化生姜活性物质的研究相对较少。此外，随着人们对于保健产品需求的不断上涨，姜酒作为近些年来新型的保健酒受到大众欢迎。而市场上常见姜酒生产工艺主要是在基酒酿造后，向其中添鲜姜汁进行勾兑，或者是将生姜片投入酒中泡制而成，所得成品姜酒中生姜主要生物活性成分富集程度低，滋味寡淡，限制了姜酒的销售。 本实验分别选择酵母菌、根霉和曲霉这三类在传统酿造行业中具有代表性的微生物进行抗氧化活性的研究。三类微生物均在PDA培养基中进行接种与培养，并通过抑菌实验，选择合适料液比的鲜姜汁进行发酵，以微生物量、培养液pH、抗氧化活性等为指标，分析不同微生物对于鲜姜汁抗氧化性能的影响。以单因素实验为基础，分别选择姜汁添加量、接种量、培养温度、培养时间为自变量，以总抗氧化活性为响应值，采用Box-Behnken(BBD)实验分别确定酿酒酵母S.cerevisiaeJ12-7、米根霉R.oryazeMG1和米曲霉A.oryzae的最佳培养条件。在此基础上，利用上述三类微生物，制备成液体菌剂，按照传统黄酒发酵过程进行特型生姜黄酒的研制，分别通过Plackett-Burman(PB)实验、单因素实验与BBD实验确定黄酒发酵过程最佳参数。在完成特型生姜黄酒发酵基础上，为了使菌剂便于储存、运输和利用，进行特型生姜黄酒直投式复合干燥菌剂的研制。通过混料实验确定混合菌剂中各微生物最佳接种比例，然后通过单因素实验与BBD实验确定最佳干燥参数。主要结果如下： (1)在研究酵母菌对于鲜姜汁抗氧化活性影响的实验中，酿酒酵母S.cerevisiaeJ12-7展现出比较好的发酵潜力，总抗氧化活性为最高。通过单因素实验及响应面分析，发现发酵最佳条件是在20mLPDA培养基中，加入400μL料液比为1:8的鲜姜汁，并接种1.51%的种子液，28.69℃下培养96h，发酵后的鲜姜汁较对照组TAC(TotalAntioxdantCapacity,总抗氧化活性)提高约2倍。 (2)在研究根霉对于鲜姜汁抗氧化活性影响的实验中，米根霉R.oryazeMG1对于鲜姜汁活性物质的转化程度最高。通过单因素实验及响应面分析，得出最佳培养条件为20mLPDA培养基中，加入180μL料液比为1:8的鲜姜汁，接种1.91%的R.oryazeMG1孢子悬液，在26.49℃下恒温培养5d，发酵后的鲜姜汁较发酵前TAC提高约1.64倍。 (3)在研究曲霉对于鲜姜汁抗氧化活性影响的实验中，米曲霉A.oryaze对于鲜姜汁活性物质的转化程度最高。通过单因素实验及响应面分析，得出发酵最佳条件为20mLPDA培养基中，加入228μL料液比为1:8的鲜姜汁，接种1.32%的A.oryaze孢子悬液，在26.18℃下恒温培养5d，发酵后的鲜姜汁较发酵前TAC提高约1.34倍。 (4)在特型生姜黄酒的生产过程中，通过对黄酒各主要指标与感官评定进行分析，筛选出符合条件的原料、曲种、果汁与糖度，进行特型生姜黄酒的生产；通过Plackett-BurmanDesign(PB)确定姜汁添加量、混菌接种量、前发酵温度与发酵时间四个因素为主要明显因素进行后续实验；通过单因素实验设计与Box-BehnkenDesign(BBD)确定各因素最佳水平，即姜汁添加量(24.10 mL)、混菌接种量(1.00%)、前发酵温度(24.03℃)与发酵时间(26 d)。优化发酵后的特型生姜黄酒与优化前相比，外观色泽更为深沉，酒体醇厚，滋味较为柔和，酒精度低，更适合饮用。 (5)在进行特型生姜黄酒直投式复合干燥菌剂的研制过程中，通过混料实验对发酵后黄酒进行理化指标与感官评定，对菌剂中四种主要微生物的最佳比例进行筛选，确定最终比例为S.cerevisiaeJ12-7：R.oryazeMG1：A.oryaze：A.niger40120=0.3560：0.3000：0.1940：0.1500；通过单因素实验与Box-BehnkenDesign(BBD)实验，确定干燥实验条件为混菌接种量(630μL)、干燥温度(52.1℃)、干燥时间(11 h)。将菌剂投入生产后得到的特型生姜黄酒，色泽透亮，酒香浓郁，为生姜深加工产业与机械化黄酒的生产提供参考。
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