开菲尔中微生物的消长、所属菌门、生长状态都与风味物质及代谢产物有密切的关系,进而影响开菲尔发酵乳的品质、口感、甚至是安全。本论文意图利用测序技术结合气相色谱-质谱技术,分析新疆阿勒泰地区牧民家庭手工制作的不同发酵时间的开菲尔中的挥发性风味物质成分和理化指标,利用高通量测序技术分析不同发酵时间的开菲尔中微生物群落组成和演替,确定优势微生物。通过CCA典型相关分析(Canonical correlation analysis)结合Spearman相关分析探究开菲尔中优势的菌种与挥发性成分的关系,揭示两者的关联性大小。1.高通量测序结果表明,开菲尔在发酵过程中微生物的种类和构成在互相交替变化,共有117个属细菌参与发酵,在整个发酵过程中占主导地位的是相对丰度为45%的乳杆菌属(Lactobacillus)。除此外,还有一些丰度相对较低的细菌包括芽孢杆菌属(Bacillus Cohn)、乳球菌属(Lactococcus Schleifer et al.,1984)、嗜血杆菌属(Haemophilus Winslow et a1)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、奈瑟氏菌属(Neisseriaceae)是发酵不可或缺的。根据不同发酵阶段细菌群落结构的变化规律(乳杆菌属为主导的菌群过渡到链球菌属为主导的菌群),可以将开菲尔发酵过程分为4个阶段,各阶段比较均具有显著的统计学差异。有些菌属虽然在发酵过程中相对丰度变化起伏较大,但是始终存在于整个发酵过程中,说明其中的微生物互相关系,致使内环境稳定。2.开菲尔发酵过程中参与发酵的真菌共有30个属,曲霉属(Aspergillus)和链格孢霉属(Alternaria)是开菲尔发酵过程中的主导菌属;其次为被孢霉属(Mortierella)、枝孢菌属(Cladosporium)、曲霉属(Aspergillus)等。在发酵过程中真菌菌属变化较小,但是与细菌变化相对应。3.通过顶空进样气相色谱-质谱技术对开菲尔不同发酵阶段挥发性风味物质检测分析,共检测到174种物质,包括酸类、酯类、酮醛类、烃类、醇类和呋喃类化合物6大类挥发性风味物质。通过分析,开菲尔发酵过程中的挥发性风味物质变化趋势和微生物的变化趋势接近。4.利用CCA和Spearman对发酵样品中微生物和风味物质相关性进行了分析。其中乳杆菌属(Lactobacillus)与酸类物质(acids)相关系数为0.7061、酯类(esters)相关系数0.3007、烃类物质(HC)相关系数为0.3979、酮醛类物质(Carb)相关系数0.2389、其他类物质(other)相关系数-0.1098。通过分析可知,一种风味物质的产生由多种微生物共同发酵代谢产生,微生物与风味物质之间不是单纯的关联关系,需要更进一步解析代谢反应,辅助代谢通路和代谢条件才能更加明确复杂的相关性。5.通过形态观察结合序列分析,确定6株乳酸菌包括:粪肠球菌(Enterococcus faecalis)3株、嗜油乳杆菌(Lactobacillus diolivorans)1株、赛贡大肠杆菌1株、薰衣草链球菌亚种1株。6.鉴定菌株的最优发酵条件为:发酵菌株接种量5%、发酵的时间24 h、发酵温度30℃、蔗糖添加量5%。本研究中高通量测序分析开菲尔微生物、开菲尔挥发性风味物质的测定、开菲尔单菌株分离鉴定所用实验材料为同一批开菲尔。在试验前期制备了足量的开菲尔力求试验平行样品充足。