白酒是中国传统发酵食品。缺乏定性、定量的关键检测技术，对白酒酿造中复杂的生物学过程认识不清，是白酒酿造理论和生产技术发展缓慢的主要限制因素。清香型是我国白酒基本香型之一，以汾酒为典型代表，被视为中国白酒的起源。清香型白酒以低温曲为糖化发酵剂，较低的制曲温度导致其酿造体系中微生物多样性高于其他香型；清香型特殊的发酵工艺，发酵体系较为简单、稳定。因此，清香型酿造体系更适宜作为白酒微生物群体研究的对象。采用现代群体微生物研究技术，建立适宜于中国白酒酿造体系的定性、定量分析的分子生态学方法，并以汾酒酿造的两大重要环节—制曲和发酵为突破点，认识酿造微生物群体生态特征，寻找关键功能微生物，对于丰富中国白酒的酿造科学理论和实现白酒现代化生产具有重要的意义和价值。主要结果如下：1）针对白酒微生物复杂、基质干扰大的问题，建立了中国白酒酒醅和大曲的样品预处理和基因组DNA提取方法。用细菌引物对P2/P3扩增16S rRNAV3区，克服常规DGGE方法的缺陷，形成了适合于中国基本香型白酒复杂微生物群体的PCR-DGGE分析技术，不仅检测到传统微生物分离中常见的细菌菌种，而且适用于分析含量低、较难培养的微生物，如乳酸菌（lactic acid bacteria, LAB）。与常用的克隆文库方法相比，在分析酒醅中细菌组成时，建立的PCR-DGGE方法不仅能快速解析发酵过程中细菌结构的演变趋势和优势菌种，而且可显示出工艺条件和发酵微环境对细菌组成的影响效果，为快速、全面鉴别特征功能微生物奠定技术基础。2）建立了适用于中国基本香型白酒中真菌（霉菌、酵母）结构和主要酵母菌种的定性、定量检测方法。采用改进的beatbeader法提取大曲/酒醅基因组DNA，用引物NL1-GC和LS2扩增26S rRNAD1/D2区，用GC-Fung和NS1扩增18S rRNA基因，能分别快速分析白酒酿造体系中酵母和真菌组成。以26S rRNA为靶基因设计了定量测定Zygosaccharomyces bailii和Pichia anomala的qPCR引物，以18S rRNA为靶基因设计了定量测定Saccharomyces cerevisiae和Issatchenkia orientalis的qPCR引物。用普通PCR和qPCR验证了四对定量引物的特异性。优化了qPCR的反应条件，并绘制了四种酵母qPCR的标准曲线。S.cerevisiae的检测限≥10CFU mL-1，另三种酵母的检测限≥100CFUmL-1。与稀释涂布平板法同时测定酵母数量，实验室中固液态混合培养物的检测结果无显著性差异；虽然对于生产中采集的酒醅样品，qPCR测定结果偏高，但qPCR检测快速，可实现实时检测。3）基于汾酒特殊的制曲工艺，通过测定三种大曲在制备过程中理化性质、微生物、风味物质的变化，多角度阐明制曲工艺—温度对大曲特性的影响。清茬曲、红心曲、后火曲的工艺操作基本相同，品温的差异主要是在上霉-后火阶段，曲心温度的差异主要在晾霉-养曲阶段。大火时达到温度的峰值，品温最高值分别是44℃、46℃和48℃，曲心温度最高值分别是49℃、54℃和55℃。温度控制的不同导致三种大曲的水分、酸度在相应阶段差异明显。由于酵母和霉菌的耐热性较低，三种大曲中酵母和霉菌含量相近；而细菌的生长温度范围较广，三种大曲中细菌数量差异较大。采用PCR-DGGE技术，大曲中检测到的微生物种属包括Lactobacillus、Bacillus、Staphylococcus、Pseudomonas、Thermoactinomyces、Saccharomycopsis、Saccharomyces、Pichia、Candida、Hanseniaspora、Debaryomyces、Issatchenkia、Rhizopus、Aspergillus、Absidia、Mucor，不仅覆盖了传统微生物方法分析所得结果，而且发现了更多的微生物菌种。出房时，制曲温度导致三种大曲中各自形成了特殊的耐热、热敏感性真菌结构。经过3个月的储存，大曲中再次形成不同的优势微生物和特征性风味组分。混合使用大曲，能够在菌系、物系（风味物质合成前体）上形成互补。4）采用传统微生物研究方法、PCR-DGGE、qPCR和HS-SPME-GC-MS技术，从理化性质、微生物结构及代谢物谱三个方面解析汾酒发酵酒醅的变化趋势。微生物菌群动力学变化与发酵时间进程直接相关。Bacillus、Lactobacillus、Pichia、Saccharomycopsis、Saccharomyces、 Issatchenkia、 Hanseniaspora、 Torulaspora、 Candida、 Rhizopus、Amylomyces、Aspergillus、Absidia是酒醅中主要的微生物，发酵后期Lactobacillus是最优势的细菌。LAB可能对酵母和Bacillus具有拮抗作用，发酵早期LAB抑制了酵母和Bacillus的生长，导致这两类微生物数量下降。发酵起始，non-Saccharomyces含量较高，但是S.cerevisiae增殖后，迅速抑制了non-Saccharomyces，使non-Saccharomyces数量急剧下降。PCA分析结果显示，发酵前半程（2-15d）是微生物繁殖阶段，Bacillus和酵母是主要的影响因素；发酵后半程（15-30d）是风味物质合成阶段，LAB是主要影响因素。LAB起着重要的作用，既调节着窖池微环境，影响其他功能微生物的繁殖，又对酯类、醇类、酸类等风味物质的合成有贡献。从建立适用于中国基本香型白酒群体微生物的研究手段入手，结合其他领域分析技术，多角度解析了汾酒酿造中微生物群落结构（细菌、酵母、霉菌）与环境条件（理化性质、生产工艺）、系统功能（风味成分）的相关性，初步确定了微生物菌群结构的重要调控因素和关键功能微生物。本论文不仅丰富了中国白酒微生物学基础知识，更为促进白酒工业的现代化发展提供了理论和实践指导。