枇杷(Eriobotrya japonica Lindl.),为蔷薇科(Rosaceae)枇杷属(Eriobotrya)常绿小乔木,是典型的亚热带果树,大多数自然分布于北纬20°~30°之间,陕西安康(北纬31°~33°)地处汉江流域,是中国枇杷自然生长的北缘地区。目前,对于北缘地区果实成熟品质变化缺乏研究。枇杷果实采后不耐贮藏,进一步加工利用可最大程度提高其经济价值。本文以陕西安康‘白茂木’、‘大五星’、‘长崎早生’、‘西农2号’4个枇杷品种为试验材料,对果实发育期间5个不同成熟度(绿色、绿带黄、黄带绿、黄色、深黄色)分别测定其感官品质、营养品质、功能品质和香气品质;采用人工神经网络及多项式、衰减指数式和理查德式模型描述成熟过程品质动态变化规律;通过主成分分析对果实进行综合评价;利用统计建模、GM(1,1)灰色模型、Markov随机过程和BP人工神经网络建模方法,分析调控因子(发酵温度、酵母品种和浓度)在发酵过程糖含量及产香规律;宏基因组技术鉴定不同发酵阶段微生物种群结构。主要研究结论如下:1.采用L、a、b颜色参数能较好地描述果实成熟,不同成熟时期颜色参数存在显著性差异(p<0.05);人工神经网络模型3-5-1能较好的拟合果实成熟度和颜色参数。不同成熟时期果实基本品质指标间存在显著性差异(p<0.05)。单因素方差分析带皮和去皮果肉各指标含量,综合评估经济价值和营养价值带皮果肉更适宜酿酒。不同品种果实成熟时香气的种类和含量存在差异(p<0.10);果实成熟的不同时期,香气物质的种类和含量存在一个跃变阶段。‘西农2号’果实香气跃变从第Ⅲ期向第Ⅳ期过渡;‘白茂木’、‘大五星’、‘长崎早生’果实香气跃变均从第Ⅳ期向第Ⅴ期过渡。评价果实品质的44个指标,提取前6个主要成分因子,特征值均大于1.00,合计能解释92.66%的方差。综合主成分分析结果,采用非线性规划求解和演化方法得到的成熟度最优解均是3.51,即成熟Ⅳ期的‘长崎早生’果实品质较好。构建模型能反映指标动态变化,对于量化研究果实成熟特性具有理论意义。2.不同发酵温度、酵母品种和浓度发酵果酒过程中果糖和葡萄糖含量变化存在一个上升的峰值,采用Gaussian模型拟合效果较好,拟合优度均值介于0.66-0.85,标准估计误差均值介于12.61-19.75;还原糖含量采用Exponential to Minimum模型能更好地描述其下降规律,拟合优度均值为0.80-0.90,标准估计误差均值为17.62-25.22。采用Markov随机过程对GM(1,1)灰色模型进行修正能较好地反映发酵过程中果糖、葡萄糖和还原糖含量变化的随机性。人工神经网络模型结构分析表明不同糖类物质发酵过程的响应机制不同。混合发酵技术能较好的控制发酵反应速率和发酵物质平衡,调控因子参数为:酵母品种为混合酵母,即AC酵母、71B酵母、EC1118酵母按1:1:1比例混合,酵母浓度0.55 g/L,发酵温度为22°C,产品酒精度为12.5%。混合酵母发酵利于醇类物质的生成及香气的富集,无酵母发酵利于酯类的产生;酵母含量越大越利于醇类物质的富集,酵母含量越低越利于酯类物质的产生;低温发酵有利于醇类物质的富集,高温发酵有利于酯类物质的产生。枇杷果实和果酒不同种类香气物质含量占比存在极显著性差异(p<0.01),4个品种各类香气物质的含量占比主要为醛类,平均值为85.10%。果酒中各类香气物质的含量占比主要为醇类和酯类,平均值分别为39.37%和20.94%。枇杷果实和果酒的主要香味物质不一致,香气的类型存在差异。该研究深入解析了不同调控因子发酵过程糖含量和香气的变化规律,从而对发酵工艺进行优化。3.在果酒发酵初期,自然发酵、不灭菌加酵母、灭菌加酵母三种发酵液中占优势的真菌均为酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae),随着发酵的进行,酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)丰度分别由0.4%增加到3.8%、9.30%增加到10.30%、15.2%增加到18.1%。酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)对挥发性组分酯类和醇类的影响占86%,70%酸类生成与酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)有关。整个发酵过程中,约氏不动杆菌(Acinetobacter johnsonii)是影响酸类物质生成的主要细菌,对挥发性物质的影响与酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)相似。该研究揭示了发酵液中微生物对香气成分的作用,为优化果酒香气提供理论基础。