广东客家黄酒是我国黄酒的一个重要分支,在岭南及客家地区久负盛名,但目前尚未有对广东客家黄酒酿造体系中菌群及其影响风味物质形成的系统研究。本文利用高通量测序技术全面研究广东客家黄酒发酵用曲和发酵过程中菌群结构的变化规律;分析酿造过程中的风味物质,研究红曲对广东客家黄酒的影响;采用偏最小二乘回归分析法阐述发酵过程中微生物之间的相互关系,以及菌群结构与风味物质的相关性;采用宏转录组测序分析发酵过程中微生物的功能基因表达变化。研究结果对于解析广东客家黄酒的发酵理论及风味形成机理有重要意义。主要研究结果如下:(1)解析了广东客家黄酒酿造用曲中微生物菌群结构。红曲中真菌分布于10个属的10个种,其优势真菌为紫红曲霉(Monascus purpureus,96.189%)。麦曲中真菌分布于9个属的9个种,其优势真菌为小孢根霉(Rhizopus microsporus,83.224%)、扣囊复膜酵母菌(Saccharomycopsis fibuligera,6.538%)和少根根霉(Rhizopus arrhizus,1.762%)。酒曲中真菌分布于5个属的6个种,其优势真菌为少根根霉(Rhizopus arrhizus,48.385%)、扣囊复膜酵母菌(Saccharomycopsis fibuligera,32.980%)和小孢根霉(Rhizopus microsporus,7.208%)。红曲中细菌分布于17个属的16个种,其优势细菌为唐昌蒲伯克霍德菌(Burkholderia gladioli,51.524%)、分散泛菌(Pantoea dispersa,36.933%)、粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens,3.130%)和戊糖足球菌(Pediococcus pentosaceus,1.666%)。麦曲中细菌分布于16个属的14个种,其优势细菌为融合魏斯氏乳酸菌(Weissella confusa,41.410%)、贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis,21.013%)和戊糖足球菌(Pediococcus pentosaceus,15.737%)。酒曲中细菌分布于18个属的15个种,其优势细菌为戊糖足球菌(Pediococcus pentosaceus,79.589%)、融合魏斯氏乳酸菌(Weissella confusa,4.979%)、分散泛菌(Pantoea dispersa,3.148%)和唐昌蒲伯克霍德菌(Burkholderia gladioli,2.687%)。(2)发现了广东客家黄酒酿造过程中菌群结构变化规律。广东客家黄酒酿造初期,占优势的真菌均为扣囊复膜孢酵母(Saccharomycopsis fibuligera),随着酿造过程进行,小孢根霉(Rhizopus microsporus)和少根根霉(Rhizopus arrhizus)的丰度逐渐变大。传统客家黄酒和不添加红曲黄酒中,戊糖足球菌(Pediococcus pentosaceus)在发酵初期是优势细菌;对于传统客家黄酒,分散泛菌(Pantoea dispersa)、巴厘岛公崎杆菌(Kozakia baliensis)和戊糖足球菌(Pediococcus pentosaceus)在发酵初期是优势菌。随着发酵过程进行,四种乳酸菌:鱼乳球菌(Lactococcus piscium)、乳杆菌NBRC3954(Lactobacillus sp.NBRC 3954),戊糖乳杆菌(Lactobacillus pentosus)、发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)逐渐变成优势菌。传统和不添加红曲酿造过程中,最主要的真菌之间差异不显著;而在芽孢杆菌属BH072(Bacillus sp.BH072)、鱼乳球菌(Lactococcus piscium)这些细菌菌群之间有显著性差异。(3)探讨了广东客家黄酒酿造过程中菌群之间的相互关系。扣囊复膜酵母菌(Saccharomycopsis fibuligera)与所有真菌均是竞争关系;而与戊糖足球菌(Pediococcus pentosaceus)、鱼乳球菌(Lactococcus piscium)、戊糖乳杆菌(Lactobacillus pentosus)、芽孢杆菌属BH072(Bacillus sp.BH072)等细菌存在互利关系。小孢根霉(Rhizopus microsporus)与少根根霉(Rhizopus arrhizus)、黄曲霉(Aspergillus flavus)、叶下小粉孢(Microidium phyllanthi)、总状共头霉(Syncephalastrum racemosum)有互利关系;而与扣囊复膜酵母菌(Saccharomycopsis fibuligera)、戊糖足球菌(Pediococcus pentosaceus)、戊糖乳杆菌(Lactobacillus pentosus)、发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)存在较强的竞争关系。乳杆菌NBRC3954(Lactobacillus sp.NBRC 3954)的存在对于戊糖乳杆菌(Lactobacillus pentosus)和发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)的生长有促进作用,对真菌的生长起拮抗作用。发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)与乳杆菌NBRC 3954(Lactobacillus sp.NBRC3954)和戊糖乳杆菌(Lactobacillus pentosus)有较好的正相关性。乳酸菌对黄曲霉的生长存在非常强的拮抗关系。(4)阐述了广东客家黄酒酿造过程中微生物与挥发性组分之间的相关性。扣囊复膜孢酵母(Saccharomycopsis fibuligera)与广东客家黄酒中的苯甲醇、1-壬醇、6-甲基-5-庚烯-2-酮、1-辛醇和1-已醇等存在很大的相关性,而与酯类物质基本没有相关性。少根根霉(Rhizopus arrhizus)与酯类,特别是庚酸乙酯、丁二酸二乙酯、辛酸乙酯、2-羟基-丙酸乙酯及乳酸异戊酯等有较大的相关性。乳杆菌NBRC 3954(Lactobacillus sp.NBRC 3954)与重要的呈味酯类及醇类有较强的相关性。佛莱辛草螺菌(Herbaspirillum frisingense)与重要的呈味酯类如丁二酸二乙酯、苯甲酸乙酯、辛酸乙酯、2-羟基-丙酸乙酯、乳酸异戊酯、十六烷酸乙酯及油酸乙酯等存在较强的相关性。芽孢杆菌属BH072(Bacillus sp.BH072)主要与酚类及醛类等风味物质相关。黄酒中主要的风味物质3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丙醇和苯乙醇主要与乳杆菌NBRC3954(Lactobacillus sp.NBRC 3954)、发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)和戊糖乳杆菌(Lactobacillus pentosus)等细菌相关,与真菌的相关性不大。2-羟基丙酸乙酯(乳酸乙酯)、乳酸异戊酯主要与少根根霉(Rhizopus arrhizus)和佛莱辛草螺菌(Herbaspirillum frisingense)相关。十六烷酸乙酯、十四烷酸乙酯及油酸乙酯主要与乳杆菌NBRC 3954(Lactobacillus sp.NBRC 3954)和佛莱辛草螺菌(Herbaspirillum frisingense)及芽孢杆菌属BH072(Bacillus sp.BH072)相关。(5)研究了红曲对广东客家黄酒风味及品质的影响。传统酿造,使用红曲增加了酒中醇类、酯类、醛酮类及酸类等挥发性物质的种类及醛酮类挥发性物质的含量;对客家黄酒的特征风味异戊醇、苯乙醇、乙酸异丁酯、异丁醇、棕榈酸乙酯、癸酸乙酯有显著性影响;并有利于酒中氨基酸及多肽含量的提高。(6)初步确定了广东客家黄酒发酵过程中微生物的功能基因表达变化。对传统客家黄酒进行发酵零时刻、发酵初期和发酵中期宏转录组高通量测序,组装出103023个Unigene,并进行了功能注释。通过差异基因KEGG富集,得出样品间的差异代谢通路。由于基因表达的差异,发酵前期有利于丁醛、正丁醇、肌醇半乳糖苷、丙三醇、D-甘露醇、D-山梨糖醇、肌醇、蔗糖、水苏糖、D-半乳糖的生成;不利于2,3-丁二醇、R-2-乙偶姻和琥珀酸的生成。发酵中期有利于D-葡萄糖、D-乳酸的生成,不利于乙醛、乙醇、乙酸和脂肪酸类物质的生成。