贵州黑糯米酒（Black Glutinous Rice Wine,BGRW）是以当地特产黑糯米为原料酿制而成的中国传统米酒,于2012年08月23日获国家地理标志产品保护。BGRW采用传统酒曲发酵,存在生产周期长、发酵条件难以控制、品质不稳定和食用安全性低等问题。因此,为BGRW工业化生产和质量控制提供理论依据具有重要研究意义。本研究对传统酒曲进行筛选并接种Rhizopus oryzae Q303和Saccharomyces cerevisiae菌株制备强化酒曲,同批次未接种酒曲即为传统酒曲。然后采用传统和强化发酵BGRW,研究发酵过程中微生物群落演替规律和挥发性与非挥发性风味代谢物的动态变化及差异,结合微生物与理化指标和代谢物的相关性等数据构建BGRW发酵中微生物群与风味代谢网络,揭示了生物强化发酵过程中与风味物质形成相关的核心功能微生物。主要研究结果如下:（1）采用气相色谱飞行时间质谱仪（Gas Chromatography Time of Flight Mass Spectrometry,GC-TOF-MS）检测酒曲的非挥发性代谢产物,宏基因组测序技术研究酒曲微生物的分类及代谢潜力。结果表明:厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）为优势细菌门,乳酸菌属（Lactobacillus）、芽孢杆菌属（Bacillus）、不动杆菌属（Acinetobacter）、明串珠菌属（Leuconostoc）和魏斯氏菌属（Weissella）为优势细菌属。真菌门以子囊菌门（Ascomycota）、毛霉门（Mucoromycota）和担子菌门（Basidiomycota）为优势,真菌属以曲霉属（Aspergillus）、酵母属（Saccharomyces）、毕赤酵母属（Pichia）、根霉属（Rhizopus）和须霉属（Phycomyces）为主。微生物群的功能注释揭示了与碳水化合物代谢、辅助因子和维生素以及氨基酸代谢的主要联系。共鉴定出39种重要显著差异代谢物（Important Significantly Different Metabolites,ISDMs）参与47种代谢途径,主要是“淀粉和蔗糖代谢”、“甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢”、“二羧酸代谢”、“丙酮酸代谢”以及“泛酸和辅酶A的生物合成”。Spearman相关性分析表明,曲霉属、酵母菌属、乳酸菌属、醋杆菌属、魏斯氏菌属、泛菌属、Desmospora和芽孢杆菌属与理化指标和ISDMs的产生密切相关。此外,研究还发现酒曲的代谢网络主要以碳水化合物代谢和三羧酸循环（Tricarboxylic Acid Cycle,TCA）为中心,用于分解底物形成ISDMs。（2）采用高通量测序技术（High-Throughput Sequencing,HTS）对传统和强化发酵BGRW过程中的微生物群落结构进行分析。结果表明:21个传统发酵黑糯米酒（Traditional Fermented Black Glutinous Rice Wine,CTD）样品的细菌和真菌中分别获得1,635,863和1,623,855对原始序列读数（平均长度为426和313 bp）,经质量控制,生成1,474,081对和1,445,221条有效标签,占比90.11%和89.00%。同时,从21个强化发酵黑糯米酒（Fortified Fermented Black Glutinous Rice Wine,QHD）样品的细菌和真菌中分别获得1,671,092和1,658,882对原始reads（平均长度为425和332 bp）,经质量控制,生成1,527,051对和1,571,033条有效标签,占比91.38%和94.70%。发酵第0天到第4天和第11天到第16天微生物多样性变化较大。从门的分类水平来看,CTD和QHD组共鉴定出4个优势细菌门和4个优势真菌门（相对丰度大于0.01）,分别为厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）、蓝藻门（Cyanobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和子囊菌门（Ascomycota）、毛霉菌门（Mucoromycota）、担子菌门（Basidiomycota）、壶菌门（Chytridiomycota）。在属水平上,微生物分类显示有114个细菌属和82个真菌属在米酒发酵中检测到。在细菌属方面,CTD和QHD组以片球菌属（Pediococcus）、芽孢杆菌属（Bacillus）、未培养肠杆菌科（uncultured＿Enterobacteriaceae）、克雷伯菌属（Klebsiella）、不动杆菌属（Acinetobacter）、乳杆菌属（Lactobacillus）、魏斯氏菌属（Weissella）、克雷伯氏菌属（Klebsiella）、未培养叶绿体（uncultured＿Chloroplast）、不动杆菌属（Acinetobacter）和未培养线粒体（uncultured＿Mitochondria）为优势细菌群（相对丰度大于0.1）。真菌属方面,CTD和QHD组共检出10个核心真菌属（相对丰度超过0.01）,包括:根霉属（Rhizopus）、酵母属（Saccharomyces）、毛霉属（Chaetomium）、青霉菌属（Penicillium）、曲霉属（Aspergillus）、Solicoccozyma、被孢霉属（Mortierella）、葡萄穗霉属（Stachybotrys）、短梗蠕孢属（Trichocladium）和裂壳属（Schizothecium）。扩增子测序结果表明,强化发酵与传统发酵BGRW相比,优势细菌属无明显改变,而优势真菌属受到干扰较大。发酵过程中,PICRUSt功能预测表明代谢是细菌群落最主要的功能,特别是全局和概述地图、碳水化合物代谢和氨基酸代谢,且致病基因呈下降趋势。（3）采用理化试验、顶空固相微萃取气相色谱质谱（Headspace-Solid Phase Microextraction-Gas Chromatography-Mass Spectrometry,HS-SPME-GC-MS）与超高效液相四级杆飞行时间质谱（Ultra Performance Liquid Chromatography-Quadrupole Time of Flight-Mass spetrometry,UPLC-QTOF-MS）分别测定了传统和强化发酵BGRW过程中理化指标和代谢物。结果表明:CTD和QHD组的发酵性能具有相似的变化趋势,但两组样品之间仍然存在含量变化差异。CTD和QHD组样品的pH值在发酵第2天到第4天均快速下降。有趣的是,发酵4天后样品的pH值都呈现出缓慢上升的趋势。总糖浓度从发酵第2天不断下降到第16天,此后上升至第22天。而酒精含量、总酸含量和氨基酸态氮含量在发酵过程中逐渐增加。此外,共检测到133种挥发性代谢物和正离子模式下检测到789个非挥发性代谢物。主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）和偏最小二乘判别分析（Partial Least Squares Discrimination Analysis,PLS-DA）表明样品之间的代谢物水平存在差异。并结合VIP>1、p<0.05和物质匹配度共筛选出36个显著差异挥发性代谢物和48个显著差异非挥发性代谢物。通路分析表明“黄酮和黄酮醇的生物合成”、“甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸的代谢”、“硫代谢”、“缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的降解”、“乙醛酸和二羧酸代谢”和“角质、海底碱和蜡的生物合成”为关键代谢途径。（4）基于Spearman系数对核心微生物群与理化指标和ISDMs进行相关性分析,并结合核心微生物群数据集、理化指标数据集、ISDMs数据集、网络及文献资料数据集构建BGRW发酵菌群与风味代谢网络。结果表明:片球菌属（Pediococcus）、芽孢杆菌属（Bacillus）、不动杆菌属（Acinetobacter）、乳杆菌属（Lactobacillus）、魏斯氏菌属（Weissella）、曲霉属（Aspergillus）、根霉属（Rhizopus）、酵母属（Saccharomyces）、毛霉属（Chaetomium）、青霉菌属（Penicillium）、曲霉属（Aspergillus）、Solicoccozyma、被孢霉属（Mortierella）、葡萄穗霉属（Stachybotrys）、短梗蠕孢属（Trichocladium）和裂壳属（Schizothecium）对BGRW风味品质有显著影响（|r|>0.7,p<0.05）。其中,以乳酸菌属、不动杆菌属、芽孢杆菌、根霉属、酵母属和曲霉属为主要功能微生物。基于代谢物在Metabo Analyst 5.0注释结果和文献数据集预测了BGRW中ISDMs的网络途径,结合京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG）数据库和微生物注释的相关酶构建了ISDMs的形成网络。