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酸笋是一种历史悠久、风味独特的传统发酵蔬菜制品,被誉为知名特色小吃螺狮粉的“灵魂”,是我国南方地区日常重要的烹调原料。近年来,随着螺蛳粉产业的快速发展,同时作为《舌尖上的中国》推荐的传统美味,传统酸笋产业迎来了巨大的发展契机。然而到目前为止,酸笋相关的基础研究还非常薄弱,生产工艺依然沿用传统的自然发酵方式,生产过程难以控制,不同批次产品质量迥异,极大地限制了酸笋的标准化、规模化生产和市场化推广。因此,本论文从酸笋分布最广泛的广东、广西、福建和云南4个省份23个地区收集50份成熟酸笋样品,系统解析酸笋中的微生物菌系结构及赋予酸笋独特风味的特征风味物质组成,揭示酸笋自然发酵过程中微生物菌系的消长规律及主要风味物质的代谢规律。并基于双向正交偏最小二乘法模型（O2PLS）结合宏基因组测序技术研究微生物菌群与特征风味物质形成的相关性,构建主要特征风味形成的代谢网络,确定参与酸笋特征风味形成的关键微生物,探明关键微生物菌群对特征风味物质形成的影响。相关结果可为酸笋特征风味的定向调控提供理论依据,为传统酸笋生产工艺的现代化升级提供重要的技术支撑,同时还可为我国传统发酵食品的国际化推广奠定重要的理论基础。本论文主要研究结果如下:1.为明确我国传统酸笋中微生物菌系结构,采用传统分离培养和高通量测序相结合的方法对不同地区搜集的成熟酸笋样品中微生物多样性进行系统解析,发现成熟酸笋中的优势微生物菌门为Firmicutes和Proteobacteria,优势微生物菌属为Lactobacillus和Serratia,优势微生物菌种为Lactobacillus（L.）acetotolerans、L.pentosus、L.fermentum、L.zymae和L.panis。2.为进一步揭示酸笋自然发酵过程中微生物菌系的消长规律,采用传统分离培养和高通量测序相结合的方法对不同发酵时间的酸笋样品中微生物菌系结构进行分析,发现微生物菌系在酸笋发酵过程中呈现出从不耐酸的Lactococcus、Leuconostoc、Weissella和Enterobacter逐渐过渡到耐酸的Lactobacillus的动态变化,而乳酸和乙酸的积累是推动微生物动态变化的主要因素。3.为明确赋予酸笋独特风味的特征风味物质,采用HPLC、GC-MS和氨基酸分析仪对不同地区搜集的成熟酸笋样品中的风味物质进行检测并结合TAV和OAV分析发现,16种特征风味物质（乙酸、乳酸、草酸、柠檬酸、苹果酸、1-辛烯-3-醇、正戊醛、己醛、反-2-壬烯醛、乙酸乙酯、对甲苯酚、2-壬醇、3-甲基丁醛、苯甲醛、茴香醚和庚醛）共同作用形成了传统酸笋独特的风味,其中乳酸和乙酸是酸笋酸味的主要来源,而对甲苯酚是酸笋特殊臭味的主要来源。4.为明确酸笋发酵过程中主要风味物质的代谢规律,采用HPLC、GCMS和氨基酸分析仪对不同发酵时间酸笋样品中的风味物质进行检测发现,草酸、苹果酸和柠檬酸是发酵初期的主要有机酸,乳酸和乙酸为发酵后期主要的有机酸,发酵30天二者之和为15.16 g/L,占总有机酸的94.9%;醇类是发酵初期主要的挥发性风味物质,醛类、酚类和酯类是发酵后期主要的挥发性风味物质,发酵30天三者之和为4.26 mg/L,占总挥发性风味物质的86%。5.为明确微生物菌群与特征风味物质形成的潜在关联性。依据O2PLS模型对微生物菌群与特征风味物质进行相关性分析发现,Lactobacillus与乳酸、乙酸、酯类和醛类等15种特征风味物质均呈正相关,可能是对酸笋特征风味形成贡献最大的菌属;Enterobacter与6种醛类物质呈正相关,而Clostridium则与赋予酸笋独特臭味的对甲苯酚呈高度正相关。6.为进一步揭示微生物菌群对酸笋特征风味物质形成的影响,选择具有代表性的前、中、后期三个时间点的酸笋样品进行宏基因组测序,共获得115672条unigenes序列。基于KEGG的物种和功能注释结果,对酸笋特征风味物质的形成途径进行逐一分析,在此基础上构建了酸笋主要特征风味物质形成的代谢网络,并从基因层面上揭示了参与酸笋特征风味物质形成的关键微生物。发现碳水化合物代谢和氨基酸代谢在酸笋特征风味物质的形成中发挥了重要作用,其中碳水化合物代谢途径中,糖酵解/糖异生途径的基因相对丰度最高,其次是丙酮酸代谢以及淀粉和蔗糖代谢途径。在氨基酸代谢途径中,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解代谢通路的基因相对丰度最高。确定了Lactobacillus、Lactococcus、Leuconostoc、Clostridium、Enterobacter、Klebsiella、Kluyvera、Burkholderia、Leclercia和Enterococcus 10个菌属是参与酸笋主要特征风味物质生成的关键微生物。其中Lactobacillus、Lactococcus、Leuconostoc、Enterobacter、Leclercia、Klebsiella、Kluyvera和Burkholderia 8个属主要参与乳酸、乙酸和酯类的合成,Enterobacter、Leclercia、Klebsiella、Kluyvera和Burkholderia 5个属主要参与醛类合成,而Clostridium、Klebsiella和Kluyvera3个属主要参与对甲基苯酚的合成。