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酸菜（pickle Chinese cabbage）是以白菜为原料,经过微生物发酵制成的东北地方性特色腌渍食品。酸菜腌制时,白菜不需灭菌,微生物多样性丰富,浸出液代谢物组分多样,生物因素与非生物因素内部及之间的相互作用十分复杂。微生物尤其是细菌群落演替,带来代谢物组分变化,直接决定酸菜的品质和风味。本研究以分离自酸菜发酵液的副干酪乳杆菌（Lactobacillus paracasei）HD1.7为供试菌,构建酸菜发酵微生物生态系统研究模型,以自然酸菜发酵微生物生态系统为对照,利用高效液相色谱（high performance liquid chromatography,HPLC）和气相色谱-质谱联用（gas chromatogram-mass spectrometry,GC-MS）等代谢组学技术结合实时荧光定量PCR（quantitative real-time polymerase chain reaction,q RT-PCR）和高通量测序（high throughput sequencing）等基因组学技术,研究细菌群落与代谢物组的耦合关系,有助于我们了解酸菜发酵微生物生态系统的过程和功能,为酸菜的品质监测和生产工艺优化提供依据。本研究首先考察L.paracasei HD1.7同型乳酸发酵特征,包括p H值、关键酶活性及代谢产物变化。结果表明,随着发酵的进行,底物葡萄糖不断被消耗,大量生成乳酸、甘露醇,在发酵末期含量分别为16.92±0.59 g/L和11.47±0 g/L;此外,发酵液p H值不断降低,最终维持在3.39±0.01左右;关键酶果糖-6-磷酸激酶、丙酮酸激酶及中间代谢产物则呈现先升高后降低的变化趋势。同时,在发酵末期共检测到17种游离氨基酸,总量为4043.20±9.04 mg/L。研究酸菜发酵过程中细菌群落数量和结构的动态变化。结果表明,在发酵前期,对照组中菌体数量较少,乳球菌属（Lactococcus）占相对优势;试验组中,L.paracasei HD1.7作为优势菌在发酵系统中占主导地位。随着发酵的进行,两体系中细菌大量繁殖,物种丰度逐渐升高。对照组中,菌群多样性不断升高,乳杆菌属（Lactobacillus）逐渐成为优势菌,Lactococcus及其它有害菌的数量减少。试验组中,菌群的多样性先下降后升高,Lactobacillus始终保持优势地位,且在整个发酵过程中,OTU数目始终低于对照组。供试菌株L.paracasei HD1.7作为发酵剂减少酸菜发酵系统中的OTU数目,降低了物种的多样性。监测酸菜发酵过程中的代谢物变化。结果表明,同一系统不同发酵阶段及同一发酵阶段不同系统之间,代谢产物的种类及丰度存在显著差异。发酵开始后,发酵液中有机酸含量逐渐增加,且试验组高于对照组。其中,在发酵末期,乳酸的含量分别为8.55±0.29 g/L（对照组）和9.15±0.04 g/L（试验组）。大量有机酸的产生,使得发酵体系的p H值不断降低,在发酵末期为3.26±0.01（对照组）和3.24±0.01（试验组）。维生素C（vitamine C,Vc）含量随着发酵时间的延长呈下降趋势,在发酵末期试验组VC含量为455.93±2.82 mg/kg显著高于对照组（293.97±1.63 mg/kg）（p<0.0001）。对照组在发酵第3 d时出现亚硝酸盐峰,峰值为19.02±0.52 mg/kg,试验组亚硝酸盐含量一直在1.00 mg/kg以下。对比游离氨基酸结果显示,在发酵25 d时,试验组中游离氨基酸的总量为116.71±0.15 mg/kg,显著高于对照组（104.35±0.12 mg/kg）（p<0.0001）,其中苏氨酸、谷氨酸、赖氨酸的含量较为丰富。此外,在整个发酵过程中共检测出109种风味成分,主要为酯类、烷类、萜类、苯及衍生物类、醛类、酮类、萘及衍生物类、醚类、含硫化合物、杂环化合物和醇类十一类,其中相对含量最多的为酯类、烷类、萜类,且试验组中风味物质的总含量始终高于对照组。从种类上看,除了在发酵第7 d,对照组含83种风味物质多于试验组的79种,其余发酵时间点,风味物质的种类试验组均大于对照组。L.paracasei HD1.7作为酸菜发酵剂,改变细菌群落的结构和数量,即促进优势菌群生长,降低细菌多样性;对代谢物的影响包括增加多种营养物质含量,降低亚硝酸盐含量,促进风味物质生成等。