黄酒历史文化悠久,是世界三大发酵酒之一,其风味独特、酒精度低且营养价值高,广受消费者喜爱。黄酒发酵过程中的微生物群落由麦曲含有的微生物与酒药中的酵母菌组成,经多菌种协调发酵,使得黄酒微生物群落结构与风味物质组成复杂。黄酒酵母主导乙醇发酵且代谢产生多种风味物质,但黄酒酵母对发酵微生物群落影响尚不清楚,酵母菌种变化对基因功能、风味物质的影响有待研究。本课题利用宏基因组方法,研究黄酒酵母菌株对黄酒发酵微生物组成与黄酒风味物质的影响,主要研究内容如下:(1)优化了针对拥有复杂体系的麦曲与黄酒发酵液中微生物总DNA的提取方法,最终发现改进后的SDS-CTAB法提高了总DNA提取效率,减少了体系中非微生物成分干扰,对后续黄酒发酵微生物的高通量测序提供了良好基础。(2)基于真菌内转录间隔区(ITS1)与细菌的16S rRNA基因扩增子高通量测序分析(Amplicon sequencing),在三株黄酒酵母菌株(YJSH1,N85,XZ11)各自作用下,黄酒发酵过程中真菌变化趋势相同,糖化发酵阶段真菌主要来自麦曲中的Aspergillus,发酵中后期Saccharomyces成为优势真菌。细菌种类繁多主要由麦曲带入,与麦曲中群落结构相差较大,前六种丰度最高的细菌属为Leuconostoc,Pantoea,Enterococcus,Lactobacillus,Saccharopolyspora与Staphylococcus。黄酒酵母主要影响细菌群落结构,Lactobacillus是不同黄酒中显著性差别最大的细菌属,特别是在黄酒后酵阶段,XZ11酵母菌株发酵的酒样中Lactobacillus相对丰度为16.1%,是N85酒样的5倍左右,YJSH1酒样中为9.6%。KEGG基因功能预测揭示黄酒中细菌菌群的代谢水平,代谢活动最旺盛为糖化阶段,在前酵阶段黄酒中的酒精急剧增加,细菌生长受到抑制,因此代谢水平最低,后酵阶段环境趋于稳定,乳酸菌等代谢活动增加,代谢水平有一定上升。(3)运用顶空固相微萃取气相色谱质谱联用(HS-SPME/GC-MS)与液相色谱质谱联用(LC-MS)分别对黄酒最终挥发性物质与有机酸进行解析。测得57种挥发性物质,醇类与酯类物质占含量的90%以上,酯类种类最多,醇类含量最高。有机酸中乳酸含量最多且差别显著。经多元统计分析,相同黄酒酵母菌株发酵的黄酒聚为一类,其中乙酸苯乙酯、辛酸、己酸、丙位壬内酯、乙酸、庚酸乙酯、十五酸乙酯等是黄酒间最主要的区分物质。本研究说明黄酒酵母菌株或微生物群落结构的变化对风味影响显著。(4)基于宏基因组测序(Metagenomic sequencing),对黄酒后酵阶段的物种水平与基因功能进行分析。细菌是该阶段最主要的微生物,三种黄酒中微生物组成结构差别最大的菌种为Lactobacillus brevis。通过eggNOG数据库功能注释发现在黄酒发酵中基因功能比例最高的是代谢,其中碳水化合物代谢是黄酒发酵重要的代谢类型。随后通过基因集对碳水化合物活性酶数据库比对,发现对黄酒间代谢功能差异贡献最显著的细菌属是含有Lactobacillus brevis的Lactobacillus。通过KEGG代谢通路与物种相关性网络也发现Lactobacillus brevis对黄酒间代谢差异贡献显著。因此从基因功能水平上验证Lactobacillus brevis对黄酒发酵微生物体系代谢有重要影响。本研究表明三种黄酒酵母菌株主要影响了黄酒发酵微生物群落中的Lactobacillus brevis的结构变化,同时也改变了微生物体系的基因功能水平,Lactobacillus brevis可能是引起不同黄酒风味物质变化的特征菌种。综上所述,本研究为黄酒微生物研究提供新的研究思路,对合理利用黄酒发酵微生物相互作用,定向、精准控制微生物菌群代谢提供重要的指导价值。