采用酿酒酵母与非酿酒酵母混合发酵改善发酵产品的风味和质量得到了越来越多的认可，优良菌株的筛选和接种策略是提升米酒品质的关键控制点之一，但目前关于金钗石斛发酵米酒品质提升的研究较少。本研究以高级醇产生的酿造控制为切入点筛选优良酵母菌株，并基于代谢组学探究不同混菌接种策略对金钗石斛米酒品质的影响。结果表明，从贵州传统小曲中筛选得到2株低产高级醇的功能酵母菌（酿酒酵母FBKL2.8022和异常威克汉姆酵母FBKL2.8023）。混菌接种策略对金钗石斛米酒风味影响较大，同时接种发酵的米酒挥发性风味物质含量较高，且醇类物质占比较大，使得米酒醇香更浓郁；顺序接种发酵增加了米酒中酯类物质占比，降低醇类物质的占比，使得米酒风味更加协调。不同混菌接种策略发酵的米酒代谢产物也存在显著差异，同时接种发酵对金钗石斛米酒黄酮类、酚类、萜类活性物质的代谢转化起促进作用，但对生物碱、甾体的代谢存在一定的抑制作用；顺序接种发酵可促进金钗石斛米酒中黄酮类、萜类、酚类、生物碱、香豆素类、萘类等大部分活性物质的代谢。米酒中的差异代谢物主要由Phenylalanine metabolism、Arginine and proline metabolism、Galactose metabolism、Starch and sucrose metabolism Glyoxylate and dicarboxylate metabolism和Nicotinate and nicotinamide metabolism代谢通路差异导致。顺序接种发酵更有利于金钗石斛米酒品质的提升。

发酵诺丽（Morinda citrifolia L.）果汁是最重要的诺丽加工产品。将转录组学用于全面探索活性微生物群落和关键代谢功能。Acetobacter sp., Acetobacter aceti and Gluconobacter sp.是发酵过程中的主要微生物，并相继出现。根据KEGG数据库对代谢相关单基因的主成分分析（PCA），可将发酵过程分为三个阶段，发酵在第二阶段结束时接近完成。此外，系统分析了碳水化合物活性酶（CAZymes）和主要代谢途径中关键酶的表达。HS-SPME-GC–MS和气味活性值（OAV）分析表明，丁酸和己酸是发酵诺丽果汁产生难闻气味的主要挥发性化合物。

从天然发酵诺丽汁中分离得到醋杆菌属（Acetobacter sp.）GDMCC 67221，并对其在诺丽汁发酵中的作用进行了研究。发酵12天后，糖含量和酸度趋于稳定。醋杆菌对产品的主要活性成分无显著影响。采用顶空气相色谱-离子迁移光谱法（HS-GC-IMS）对发酵过程中的风味特征进行了描述。用气味阈值筛选出55种风味化合物，Kruskal-Wallis P＜0.05。其中，选择了14种不同的生物标志物，其投影变量重要性（VIP）大于1。酮和醛的浓度显著增加，主要是对花、果和绿色特征的贡献。己酸、辛酸和丁酸作为异味的主要来源，其含量显著降低，表明醋杆菌能改善发酵诺丽汁的臭味。

鸭梨（Pyrus bretschneideri），蔷薇科苹果亚科梨属树种的果实，是世界上最受欢迎的水果之一。河北省梨果资源丰富，但目前产品链较为单一，由于其加工关键技术研究和功能性研究的匮乏，造成大量经济损失和资源浪费。乳酸菌发酵技术是一种天然且高效的生物技术。近年来发酵类功能性食品成为研究的热点。研究结果表明，嗜酸乳杆菌CH-2具有良好的耐酸耐糖特性，在梨汁中适应性较强，起酵快，其发酵液颜色鲜亮并具有良好的抑菌活性。通过梨汁和模拟褐变产物模型对嗜酸乳杆菌CH-2在发酵过程中的褐变逆转作用进行探究。从各项相关指标分析可知，乳酸菌发酵梨汁中剂量、高剂量组和灭菌发酵梨汁组具有良好的润肠通便作用。各受试样品组肠道菌群的高通量测序结果显示，受试样品均在不同程度上调节了肠道菌群，经过灭菌发酵梨汁干预的小鼠肠道菌群表现出了更好的稳定性。

蔗糖是国家重要战略物资，甘蔗资源充分利用是维护国家食糖安全的重要保障。甘蔗全身都是“宝”，多元化产品综合开发空间巨大。成果针对甘蔗加工产品单一问题，以产业多样性为抓手加快发展甘蔗非糖产品，系统开展了甘蔗原醋及其衍生多样化新产品新装备关键技术研究与产业化应用。首次提出“甘蔗原醋”概念，研创以高夹杂率全茎蔗为原料零添加零前处理制备甘蔗原汁、低温微氧发酵、固定化酶快速发酵等连续高效加工甘蔗原醋成套新技术，发明不同类型的自动智能酿醋机新装备，创建微生物固定化发酵酿制甘蔗原醋技术体系并颁布地方标准；分析鉴定出甘蔗原醋含活性多酚10种、有机酸4种、氨基酸17种、糖类3种、挥发性香气成分34种，探明了功能新产品甘蔗原醋中的活性成分及化学风味物质，确证了甘蔗原醋具有降血脂、提高抗氧化应激、减轻体重和脏器肿大等生物功能，解析甘蔗原醋重要功能成分构效关系；为开发功能性甘蔗原醋及其衍生多样化产品奠定了科学基础。成果创制出甘蔗原醋及其衍生新产品10个，在3家企业新建产业化生产线4条。成果整体技术处于国际同类研究领先水平，并填补了国际相关领域空白。

中国传统发酵食品历史悠久、种类繁多、文化深厚，具有独特的风味和良好的营养价值及功能成分，但普遍存在着基础研究薄弱、生产技术落后、工业化程度低等问题。浏阳豆豉是湖南地方特色的药食同源发酵豆制品，具有生产周期短、产品盐分较低、品质风味独特。近年来，课题组围绕浏阳豆豉品质风味稳态化生产关键技术、品质风味形成机理、功能性成分挖掘等方面展开了大量研究：利用宏基因组学和可培养组学系统分析浏阳豆豉自然发酵过程微生物群落地动态变化，探讨微生物多样性和品质变化的相关性，研究发酵过程中的功能微生物及其发酵特性，并首次提出石座菌属的非产毒黄曲霉是浏阳豆豉重要的发酵真菌；利用功能菌群进行强化发酵，证实了黄曲霉对豆豉发酵过程中蛋白质降解和挥发性物质形成的贡献；研究了发酵工艺、条件对豆豉品质形成的影响机制，证实了渥堆阶段的细菌发酵是豆豉挥发性物质形成关键因素；采用分子感官组学明确了浏阳豆豉种9种特征香气成分、利用肽组学从浏阳豆豉中筛选出19种小分子鲜味肽，并进一步阐明了这些特征风味物质释放规律及形成途径。同时，围绕浏阳豆豉药食两用的特性，对豆豉中黄酮、多酚等功能成分的提取、富集工艺和生理活性展开研究，以期揭示浏阳豆豉的抗炎作用机理。

微生物发酵可以产生多种生物有害物质，其中包括生物胺（biogenic amines，BAs）和抗生素抗性基因（antibiotics resistance genes，ARGs）。生物胺中的组胺、酪胺、腐胺、尸胺、精胺、苯乙胺和色胺被认为是食品中最普遍的生物胺，这些生物胺主要由前体物质氨基酸脱羧而来；新型污染物抗生素抗性基因（ARGs）则广泛存在于人类、动物体内以及食品生产等环境中，耐药细菌可在抗生素选择压力下获得ARGs。发酵食品中BAs和ARGs的研究已有一些报道，但对其形成的微生物机制仍缺少详细的了解。本研究基于宏基因组（metagenomics）及binning手段构建物种基因组（metagenome-assembled genomes，MAGs），对市售腐乳及发酵环节腐乳，以及不同工艺酱油发酵环节中微生物群落结构以及产BAs和ARGs相关基因丰度和多样性进行了系统研究。同时也分析了不同类型发酵食品中ARGs的赋存状况及其水平基因转移风险。结果表明，商品腐乳中的脱羧酶基因主要是精氨酸、鸟氨酸、色氨酸和组氨酸脱羧酶基因；抗生素抗性基因则是四环素（Tet）、大环内酯-林可霉素-链阳霉素（MLS）、糖肽类（Gly）和β-内酰胺类抗生素（Bla）耐性基因。在腐乳发酵过程中，组胺浓度与Candida、Pichia、Trichosporon、Cutaneotrichosporon和Diutina丰度呈正相关，酪胺则与Candida和Trichosporon正相关。对酱油发酵过程（日式工艺、广式工艺）微生物组的研究发现，涉及腐胺产生的基因（如speA、speB、aguA、arg、odc和ptcA）与大部分微生物属具有相关性（P < 0.05）。两种不同发酵工艺样品生物胺累积明显不同，广式工艺中腐胺、酪胺和组胺的含量较高。更进一步地，酱油发酵过程重建获得15个高质量的物种基因组（MAGs），发现Enterococcus faecium和Weissella paramesenteroides是主要的酪胺生产者，最后基于菌株水平绘制了酱油发酵过程生物胺产生的代谢网络图。对不同发酵食品（豆类、肉类、蔬菜类和奶制品类）的ARGs分析结果表明，豆类和蔬菜类发酵食品含有较多ARGs大类，这些发酵食品共有47个ARGs小类。

研究纳豆芽胞杆菌发酵对小米糠可溶性膳食纤维(soluble dietary fiber，SDF)和不溶性膳食纤维(insoluble dietary fiber，IDF)的结构、理化特性和抗肥胖作用的影响。纳豆芽胞杆菌液态发酵(37 ℃、180 r/min、48 h)小米糠制备IDF和SDF，国标法和高效液相色谱法测定样品的基本成分和单糖组成，使用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、X-射线衍射仪和激光粒度分析仪分析样品的结构，并测定样品的粘度、持水力、持油力、膨胀力、乳化活性、乳化稳定性、胆固醇和胆汁酸吸附能力、葡萄糖吸附能力和葡萄糖透析延迟指数。动物模型法测定发酵前后小米糠SDF和IDF对高脂饮食诱导小鼠肥胖的抵抗作用。结果表明，纳豆芽胞杆菌发酵使小米糠SDF的得率和纯度分别由5.17%和76.12%提高至19.36%和82.44%，IDF的纯度由73.45%提高至76.01% (P<0.05)。结构分析表明，发酵使得膳食纤维(dietary fiber，DF)的表面结构变得疏松、粒径减小、比表面积增大、官能团和结晶度也不同程度的发生改变。经纳豆芽胞杆菌发酵，小米糠SDF的粘度、持水力、膨胀力、乳化活性、乳化稳定性和胆固醇吸附能力(pH=7)分别是发酵前的3.58、1.43、3.57、2.35、1.70 倍和1.82 倍。发酵后小米糠IDF的膨胀力和胆固醇吸附能力(pH=7)分别是发酵前的2.02 倍和1.35 倍。通过灌胃方式给高脂饮食（High fat diet，HFD）小鼠补充发酵前后的小米糠SDF和IDF，均可以显著抑制HFD小鼠的肥胖，减轻其脂质代谢紊乱，包括血脂/肝脂生化指标，其中来自发酵小米糠的SDF的效果最佳。本研究表明，纳豆芽胞杆菌发酵可以改善小米糠SDF和IDF的结构和理化性质，有助于其抗肥胖作用。

花色苷是红葡萄和红葡萄酒中一类重要的酚类化合物，是类黄酮家族中的水溶性天然色素。

结果表明，消化道pH和微生物等因素可导致花色苷水解为酚酸或相应的苷元。花色苷在胃环境条件下相对稳定，Malvidin-3-O-Glu、Malvidin-3,5-O-Diglu、Malvidin-3-O-（6-O-Coum）-Glu-5-O-Glu在体外MKN-28细胞中的转运率为4%-9%。3,5-双葡糖苷花色苷更易于与人转运蛋白GLUT1和GLUT3结合。在体外细胞肠道模型中，花色苷通过Caco-2细胞的转运率为3%-5%，花色苷的甲基化、羟基化、糖基化和酰化修饰都影响其吸收转运。

大多数花色苷进入结肠并受到肠道菌群的影响。单葡萄糖花色苷增加了乳酸杆菌的α多样性和丰度，而双葡萄糖花色苷显著促进了短链脂肪酸的产生，并抑制了志贺氏杆菌。同时，微生物也促进了花色苷的降解。在肠道，花色苷主要降解为相应的醛酸类物质和酚酸化合物。

花色苷的消化吸收和代谢有利于肠道和肝脏健康。花色苷主要通过保护肠道上皮屏障、调节肠道微生物代谢、抗氧化、增强免疫等方式预防肠道疾病，包括炎症性肠病（IBD）、肠易激综合征（IBS）和结肠癌症（CRC）等。花色苷及其代谢产物到达肝脏后，进一步代谢，其可通过调节糖代谢、脂肪酸的生物合成和β-氧化三个途径改善肝脏细胞（HepG2）的脂肪变性。