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曲为酒之骨,酒曲是传统白酒生产过程中常用的发酵剂。酒曲的生产采用固态开放式发酵工艺,发酵过程中形成的微生物群落、酶系和风味物质对白酒酒醅发酵具有重要影响,但是目前对于酒曲微生物多样性、菌群演替机理以及酒曲对酒醅发酵的贡献作用尚缺少深入研究。本研究以泸型酒中温大曲为研究对象,分析了大曲发酵过程中微生物群落的结构及演替规律,阐明了影响大曲微生物群落演替的主要环境因素;研究了大曲微生物参与酒醅发酵过程的情况,分析了大曲挥发性物质对酒醅发酵及基酒风味的影响,分别从微生物和挥发性物质探讨中温大曲对泸型酒酒醅发酵过程的贡献和影响。本文的主要结论如下:1、采用高通量测序技术对大曲发酵阶段微生物群落结构进行解析,共检测到45个目154个属的细菌,其中魏氏菌属(Weissella)、明串珠菌属(Leuconostoc)和芽孢杆菌属(Bacillus)等10个属为优势细菌(相对丰度之和平均>83.3%);同时检测到34个目87个属的真菌,其中嗜热子囊菌属(Thermoascus)、假丝酵母属(Candida)和Thermomyces等10个属为优势真菌(相对丰度之和平均>84.7%)。根据微生物群落的聚类结果,可以将大曲发酵过程分为2个阶段:阶段I(0–12 d)、阶段II(12–32 d)。2、通过对大曲发酵阶段微生物群落演替与环境因素变化的相关性进行解析,发现阶段I中细菌群落演替与温度呈显著线性相关(r=0.71,P=0.02),但与水分与酸度没有显著相关性(P>0.05),而真菌群落演替与环境因素呈显著相关(P<0.05);阶段II中微生物群落演替与环境因素没有显著相关性(P>0.05)。结合10批次制曲阶段I的曲温变化规律,可将阶段I细分为阶段I-1(0–4 d)和I-2(4–12 d)。在阶段I-1中大曲的温度迅速升高至55°C,大部分细菌种属和酵母类真菌的相对丰度的变化与温度的变化呈正相关。在阶段I-2中,大曲的温度保持在53-56°C,耐热微生物芽孢杆菌(Bacillus)和嗜热子囊菌(Thermoascus)等的相对丰度保持稳定或持续增长。3、通过对不同温度下大曲的微生物群落结构、理化因子以及酶活性质的测定和分析,三者均有显著性的差异。50°C培养条件下(T50组)耐热微生物物芽孢杆菌(Bacillus)、高温放线菌(Thermoactinomyces)和嗜热子囊菌(Thermoascus)的相对丰度较37°C培养条件下(T37组)明显增加,而非耐热微生物葡萄球菌(Staphylococcus)、魏氏菌属(Weissella)、曲霉菌属(Aspergillus)和赤霉菌属(Gibberella)的相对丰度较37°C培养条件下明显降低。说明生物热是大曲微生物群落变化的主要驱动力之一。4、利用高通量测序技术对酒醅发酵阶段的微生物群落进行解析,共发现397个属的细菌,其中乳杆菌属(Lactobacillus)、芽孢杆菌属(Bacillus)和魏氏菌属(Weissella)等6个属为优势细菌(相对丰度>1.0%);同时检测到155个属的真菌,其中Kazachstania、曲霉菌属(Aspergillus)和嗜热子囊菌(Thermoascus)等5个属为优势真菌(相对丰度>0.5%)。根据细菌群落的演替规律,可将酒醅发酵过程大致分为3个阶段:阶段I(0–5 d),阶段II(5–17 d)和阶段III(17–40 d);根据真菌群落的演替规律,可将酒醅发酵过程大致分为3个阶段:阶段I’(0–4 d),阶段II’(4–17 d)和阶段III(17–40 d);两种方法所得结果基本一致。通过分析发酵不同阶段微生物群落演替与环境因素(温度、水分、酸度和乙醇浓度)变化的相关性,发现阶段I的细菌群落演替与酒醅温度、水分和乙醇浓度变化有显著相关性(P<0.05),而真菌群落演替仅与酒醅水分变化有显著相关性(P<0.05),阶段II和阶段III的微生物群落演替与环境因素的变化均没有显著相关性(P>0.05)。5、大曲中微生物群落与酒醅的微生物群落有显著差异,在入窖酒醅中,来源于大曲的细菌和真菌所占的比例分别为81.5%和79.2%。大曲中的芽孢杆菌(Bacillus)、明串珠菌(Leuconostoc)、曲霉菌属(Aspergillus)和嗜热子囊菌属等在酒醅发酵前期(0-5 d)保持较高的相对丰度,但随着发酵进行,这些微生物均出现不同程度的衰减甚至消亡;大曲中低丰度乳杆菌属(Lactobacillus)(OTU2667和OTU174)、Kazachstania(OTU001)等成为酒醅发酵中后期的优势微生物。此外,来源于环境的细菌(OTU539和OTU737等)和真菌(OTU010和OTU020等)也是发酵后期的优势微生物。6、通过对酿造过程中挥发性物质进行检测分析。在大曲中共检测到63种物质,挥发性物质总量为12047.41±578.59 ng/g干曲;酒醅中共检测到75种物质,挥发物质总量在20.51±3.63–148.73±18.21μg/g干醅变动;基酒中共检测到49种物质,挥发性物质总量为1002.75±78.14μg/mL。大曲、酒醅和基酒的挥发性物质组成有显著差异,大曲中酯类、醇类以及酸类物质多出现在酒醅与基酒中,且在酒醅发酵结束后的样本(d40)与基酒中风味物质含量有明显的提高,而大曲中吡嗪类物质在酒醅发酵过程中没有检测到。