介绍
发酵食品是指通过可控微生物增殖、食品组分酶促转化工艺制得的食品。发酵食品历史悠久、底蕴深厚，其起源最早可追溯至公元前 7000 年，至今仍是人类膳食体系中不可或缺的组成部分，约占人类每日饮食总量的三分之一。近年来，市场对发酵食品的需求增速达到 1~3 倍。依据原料来源，发酵食品可划分为五大主流品类：谷物发酵制品、发酵乳制品、发酵肉制品、发酵蔬菜制品与发酵酒精饮品。相较于未发酵食品，发酵食品具备独特的风味、质构、外观及功能特性，大幅提升了食品的适口性、营养价值与经济价值。现阶段，啤酒、酸奶等诸多发酵制品已实现工业化量产，生产中采用菌种明确的单一菌种或复合简易发酵剂。该生产模式可精准管控发酵进程，保障产品品质稳定。尽管工业化发酵能够实现产品性状均一，但大量传统发酵食品独具一格的风味，往往来源于开放式、结构复杂的微生物群落体系。食醋、酸菜、开菲尔、白酒等诸多传统发酵食品，至今仍沿用开放式自然发酵的传统工艺。与此同时，随着工业 4.0 时代到来、居民生活水平提升，消费者偏好与社会行业标准均趋向于传统发酵食品标准化生产。因此，传统发酵工艺现代化改造已是当下紧要任务，需在保障产品品质均一性的同时，保留其标志性感官风味特征，实现二者平衡发展。微生物生态系统在发酵食品生产过程中起到核心作用，直接决定成品的风味品质、食用安全与储藏稳定性。因此，对发酵微生物生态系统开展科学解析与精准调控，能够推动传统发酵食品实现标准化生产。传统发酵食品的微生物生态系统是由微生物群落（霉菌、酵母菌、细菌、放线菌等）、原料基质与外界环境三者相互作用形成的动态发酵体系。体系内微生物群落物种丰富多样，其来源主要分为三类：一是原料本身（如葡萄酒、火腿）；二是复合发酵曲种（如白酒、食醋）；三是上一轮发酵留存菌种（例如酸面团、酸菜、开菲尔采用的续种发酵工艺）。各类微生物之间分工协作、物质互通，赋予发酵微生物生态系统较强的抗逆性、环境适应性与群落稳态。此外，受原料组分、发酵工艺、环境条件、外源杂菌侵入以及微生物种间互作等多重因素影响，发酵全过程中微生物生态会随时间、空间持续发生动态演替。尽管学界已公认微生物生态系统是发酵过程的核心，但该系统本身具有高度复杂性、动态变化性，且对各类环境因子敏感，这为系统解析与精准调控带来了巨大难题。
以往针对发酵食品微生物生态系统的研究长期局限于传统分离培养技术，该类方法仅能对单一微生物进行分离鉴定与功能表征，无法在整个微生物生态体系层面解析微生物群落构建、功能代谢，及其与产品品质之间的关联机制。随着分子生物学与高通量测序技术（扩增子测序、基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学等）飞速发展，测序成本大幅降低，公共数据库资源持续扩充，科研人员得以更加全面地解析传统发酵食品微生物生态，涵盖微生物物种组成、群落多样性、基因表达、基因功能及代谢产物等多维度信息。尽管多组学技术在解析传统发酵食品微生物生态领域取得重大突破，但如何将多维组学大数据转化为可落地、可调控的发酵工艺调控策略，仍存在诸多难题。整合式多组学分析需要有效融合跨多层生物学维度的海量信息，包括微生物群落结构、功能基因表达、代谢通路活性与代谢物动态谱图；再借助系统生物学模型、机器学习算法等计算手段深度挖掘数据，筛选核心功能微生物、关键微生物互作网络与潜在调控靶点。但依托多组学技术实现发酵过程可控化落地应用，仍受多重核心瓶颈制约：一是发酵微生物生态本身复杂多变，导致实验可重复性差；二是不同组学平台产出的数据异质性强，难以整合；三是缺少组学特征指标与工业化稳定发酵所需关键工艺参数之间直接、标准化的对应关系。本文语境下的工业标准，指一套可实现规模化生产的标准化体系，能够保障批次间品质一致、工艺可控、产品质量可预判；其核心技术支撑是实现微生物生态精准调控，在保障产品安全与品质均一性的同时，保留传统发酵特有的感官风味特征。
近年来，发酵食品微生物生态系统受到越来越多的关注。然而现有综述大多仅停留在描述性表征层面，重点阐述微生物群落组成与多样性分布，针对多组学技术解析发酵生态系统的多维特征缺乏充分论述。更关键的是，现有综述鲜有深入探讨如何将组学研究结论转化为面向产业、可落地的工艺调控与标准化策略。值得注意的是，噬菌体作为调控微生物群落稳态与群落演替的核心生态驱动因子，在过往综述中普遍被忽视；其在发酵微生物生态系统中的功能作用与调控潜力尚未得到系统梳理与客观评述。基于上述现状，本综述系统梳理了近年利用多组学技术对发酵食品微生物生态开展多维解析的研究进展，涵盖借助多组学手段解析微生物组成、群落结构、时空演替规律、微生物互作关系、代谢特征以及噬菌体种群等内容。同时总结了近年人工调控发酵微生物生态的技术方法与策略，为深层次、系统性认知传统发酵微生物体系并实现精准调控提供思路。整合上述研究成果可搭建发酵精准调控的完整理论体系，助力发酵食品品质标准化提升，推动产业现代化进程。
结论与展望
传统发酵食品在人类膳食结构中占据重要地位，而发酵微生物生态系统是决定产品风味、品质与储藏稳定性的核心要素。本文系统梳理了传统发酵食品微生物生态的相关研究，梳理了从多维度全景解析到人工定向调控的完整研究脉络。多组学技术让这一曾经难以探明的 “黑箱” 得以被深度解析；功能微生物、人工合成菌群、噬菌体以及发酵工艺参数调控共同构成一套完备技术体系，搭建起基础机理研究与工业化实际应用之间的桥梁。分子生物学与高通量测序技术的发展极大深化了人们对发酵微生物生态系统的认知。目前一系列组学技术，包括 16S/ITS 扩增子测序、宏基因组学、宏转录组学、蛋白质组学、代谢组学与风味组学，已成为常规研究手段，用以解析微生物群落组成、功能潜力、代谢网络、群落动态变化及种间互作关系。依托上述基础研究成果，科研人员正在探索靶向微生物组调控技术，以此提升传统发酵食品的批次均一性、产品品质与食用安全性。现有调控策略丰富多样：挖掘本土微生物功能与种间互作机制、构建人工合成菌群、利用噬菌体、调控理化工艺参数等，从而优化发酵过程管控，实现产品标准化生产。
尽管相关研究已取得诸多进展，但将组学研究获得的理论知识转化为可预判、可精准调控的发酵生产体系，依旧存在诸多挑战。未来领域突破主要依托三大核心研究方向：（1）挖掘大量未培养微生物的潜在功能；（2）建立人工合成微生物群落系统化、理性化的构建理论；（3）搭建可实时监测、动态调控的智能化发酵平台。上述目标的实现需要融合食品科学、微生物学、合成生物学与数据科学等多交叉学科理论技术，在保留传统发酵食品独特感官风味与文化底蕴的前提下，推动传统发酵食品生产走向标准化、产业化与工艺优化升级。
