传统山西老陈醋大曲是以大麦、豌豆为原料,环境中的微生物自然富集制备而成的。本研究采用Illumina Miseq高通量测序技术对整个大曲制备过程细菌、真菌群落多样性和动态变化进行研究,以及菌种分离手段研究微生物变化;采用CCA分析方法对微生物群落组成与基础理化之间的关系、PLS分析方法对微生物群落组成与风味物质变化之间的关系进行了研究;并从山西老陈醋大曲中分离筛选出1株产酶优良菌株对其生长、产酶等特性进行研究。结果如下:(1)通过Illumina MiSeq高通量测序平台结合生物信息学分析对大曲制备过程中的11个样品细菌和真菌群落进行了研究。细菌和真菌多样性分析结果表明:25000 bp测序深度下,细菌和真菌数量丰度在大曲制作过程整体呈上升趋势,成熟阶段细菌和真菌数量丰度则整体呈下降趋势。且细菌和真菌β-多样性分析结果显示大曲制备整个过程样品基于OTU丰度的聚类效果良好。利用高通量测序技术对山西老陈醋大曲制备过程细菌和真菌群落动态监测结果表明:山西老陈醋大曲制备过程中共检测到5个细菌门,主要为厚壁菌门(59.77%)、变形菌门(38.73%);12个细菌属,其中芽孢杆菌属(23.26%)、乳杆菌属(21.79%)、泛菌属(35.31%)和片球菌属(10.62%)是主要细菌。发酵初期(dq1-dq3)主要细菌是乳杆菌属;中期(dq4-dq5)泛菌属和乳杆菌属、片球菌属成为优势细菌;成熟期(dq7.1w-dq7.9w)的优势菌为芽孢杆菌属和泛菌属。山西老陈醋大曲制备过程中共检测到3个真菌门,主要为子囊菌门(96.96%);16个真菌属,其中假丝酵母属(43.31%)、曲霉属(30.80%)、链格孢霉属(11.9%)和威克汉姆酵母菌属(7.82%)是主要真菌。发酵初期(dq1-dq3)真菌中假丝酵母属为优势菌;中期(dq4-dq5)酵母菌和霉菌各50%左右;成熟期(dq7.1w-dq7.9w)曲霉属逐渐成为优势菌。整个发酵过程酵母菌逐渐降低,霉菌生长繁殖,逐渐成为成品曲的优势菌。(2)在大曲制作过程中,随着时间的延长,大曲中的酵母菌、霉菌的数目整体呈上升趋势,进入成熟阶段,各自数目整体呈现下降趋势。利用菌种分离手段并结合真菌ITS鉴定,在山西老陈醋大曲制备过程中共检测到14种霉菌,其中主要的霉菌为极细链格孢菌(7.33%)、黑曲霉(23.67%)、黄曲霉(20.61%)、米根霉(8.46%)、小孢根霉(13.09%)、总状横梗霉(10.27%)、伞状横梗霉(8.07%)。黑曲霉和黄曲霉在(3)大曲整个制备过程中都处于较高水平,且均从制备前期的10%左右逐步上升至成熟阶段的30%左右。米根霉和小孢根霉则在制备前期处于较高水平(均为15%左右),后期两者均下降至4%左右。极细链格孢菌、总状横梗霉、伞状横梗霉基本处于波动变化。(4)随着翻曲次数的增加和时间的延长,大曲中的总酸含量、氨基氮含量整体呈先上升后下降的趋势;大曲中的水分、淀粉含量、还原糖含量整体呈下降趋势;大曲中各种酶活(蛋白酶、糖化酶、纤维素酶)的变化基本呈先上升后下降之后趋于平稳的趋势。大曲理化环境与微生物属水平的典范对应分析表明,肠球菌属、乳杆菌属、片球菌属、假丝酵母属、威克汉姆酵母菌属等与水分、总酸、还原糖含量呈正相关,芽孢杆菌属、泛菌属、链格孢霉属、曲霉属等则与室温及曲心温度呈正相关。(5)大曲风味物质与微生物属水平的对应分析表明,大曲制备期(dq1~dq6)的有机酸谱和挥发性香气成分相似,而大曲制备成熟阶段(dq7.1w~dq7.9w)的有机酸谱和挥发性香气成分相似。大曲制备过程中,草酸、酒石酸、苹果酸、乙酸、柠檬酸的含量基本呈先上升后下降之后成熟期缓慢上升至平稳的趋势,而丙酮酸、琥珀酸、乳酸的含量则基本相反。成熟阶段的大曲(dq7.5w-dq7.9w)与酒石酸、乙酸、柠檬酸等相关性较大。芽孢杆菌属和链霉菌属与柠檬酸、乙酸等相关性较大,明串珠菌属、片球菌属、泛菌属、梭菌属则对大曲制备过程中的乳酸、丙酮酸和琥珀酸形成起到重要作用。曲霉属和根霉属与柠檬酸、乙酸、酒石酸、苹果酸、草酸等相关性较大,青霉属、链格孢霉属、威克汉姆酵母菌属和假丝酵母属则对大曲制备过程中的乳酸、丙酮酸和琥珀酸形成起到重要作用;挥发性香气成分中各类物质基本呈先上升后下降逐渐趋于平稳的趋势。挥发性香气成分与细菌群落相关性PLS分析表明,芽孢杆菌属、链霉菌属和泛菌属与2-乙基己醇、芳樟醇、乙偶姻、2,3-丁二醇、5-甲基-3-庚酮、乙酸乙酯等相关性较大,明串珠菌属、片球菌属、梭菌属则对大曲制备过程中的邻苯二甲酸二丁酯、6-甲-3-庚酮、3-辛酮、3-辛醇、1-庚烯-3-醇、1-辛烯-3-醇、2-辛醇、2-甲基丁酸、2-庚酮等形成起到重要作用。挥发性香气成分与真菌群落相关性PLS分析表明,青霉属、曲霉属和根霉属与芳樟醇、乙酸乙酯、正己醇、2-乙基己醇、乙偶姻、5-甲基-3-庚酮等相关性较大,假丝酵母属和威克汉姆酵母菌属则对大曲制备过程中的邻苯二甲酸二丁酯、3-甲基-2-戊醇、2-甲基丁醇、2-甲基-1-丁醇、异戊醇、1-辛烯-3-醇、3-辛醇、桉叶油醇、2-庚酮、6-甲-3-庚酮、3-辛酮等形成起到重要作用。(6)以分离自山西老陈醋大曲中的霉菌为研究对象,筛选出1株高产糖化酶的菌株,并且测定结果显示其产蛋白酶和纤维素酶的能力也较强,为一株集多种酶活于一身的高产优良菌株,其蛋白酶、糖化酶和纤维素酶活力(滤纸酶活)分别可达到368.80 U/g、(7)4279.11 U/g和4476.60 U/g。对该菌株进行鉴定,结果为黑曲霉。对其糖化酶基因进行PCR扩增、序列比对和突变检查,该糖化酶基因组DNA序列编码区长1449 bp,与黑曲霉TCCC41661糖化酶基因(登录号:KM488271.1)编码区序列一致,共编码482个氨基酸,预测出该酶的分子质量约为51.75 kD,等电点为3.99。通过不同条件对黑曲霉SAV186生长及特性的影响研究,结果表明:在水分含量为40%、发酵温度为30℃条件下,黑曲霉SAV186生长最好,产酸、产蛋白酶、糖化酶、纤维素酶最高。