紫甘薯（Ipomoea batatas (L.) Lam.）是一种被广泛种植且在全球范围内具有重要地位的食用作物。其深紫色的果肉富含花青素——一种已被充分证实具有健康促进作用的天然色素（Alam, 2021; Ivane, Wang, Ma, Wang, & Sun, 2024）。除花青素外，紫甘薯还含有丰富的淀粉、膳食纤维、氨基酸和必需矿物质（Alam, 2021），以及酚酸、黄酮和多糖等具有抗氧化、抗炎和抗肿瘤活性的生物活性化合物（Alam, 2021; Wang, Nie, & Zhu, 2016）。尽管营养功效显著，新鲜紫甘薯具有明显的季节性且货架期短，导致大量采后损失，这也促使工业界更加关注加工成耐储存的功能性食品。目前，加工策略主要集中在发酵汁（Wang, Tong, Tong, Liu, & Xu, 2024b）和面粉制品（Dong et al., 2026）上。在这些应用中，发酵酒精饮料（如葡萄酒和啤酒）尤为前景广阔，可为紫甘薯的高值化利用提供重要途径（Humia et al., 2020; Li et al., 2017）。
微生物发酵是一种有效的生物加工策略，能够改善基于紫甘薯基质的营养组成、功能特性和风味特征。发酵微生物的代谢活动能够促进生物活性化合物的生物合成、转化和释放。例如，用Rhizopus oligosporus（少孢根霉）发酵紫甘薯残渣可显著提高膳食纤维、蛋白质、酚类化合物和黄酮的含量，同时通过增加醇类、酯类、酮类和烯烃的浓度改善风味特性（Yin et al., 2023）。用乳酸菌（LAB）发酵紫甘薯汁可显著增加总酚和黄酮含量、改变酚谱并增强抗氧化能力（Wang et al., 2024b）。Chen等人（2026b）报道了果胶降解和甘氨酸代谢对紫甘薯酒（PSPW）发酵过程中甲醇形成的贡献，尽管四种商业Saccharomyces cerevisiae（酿酒酵母）菌株通过这些途径产生的甲醇量存在差异。然而，纯培养发酵受到单一菌种酶系和基因组的限制，从而限制了代谢多样性和风味复杂性。研究表明，用Saccharomycopsis fibuligera（脚丝酵母）与Lactiplantibacillus plantarum（植物乳植杆菌）共发酵紫甘薯粉可增加酚类和黄酮含量，增强抗氧化活性和风味平衡，并抑制淀粉回生；然而，其对所得酒精饮料的影响仍有待研究（Dong et al., 2026）。
混合菌种发酵通过促进互补的代谢相互作用，能够实现更完全的底物水解并产生更广泛的挥发性化合物，其效果优于纯培养发酵（Smid & Lacroix, 2013）。酒曲作为一种含有霉菌、酵母菌和细菌的传统中国发酵剂，正是这种策略的典范（Kang, Xue, Chen, & Han, 2022b）。其多样的微生物群为淀粉类底物的发酵形成了集成的酶系统：淀粉分解霉菌将淀粉水解为可发酵糖，酵母菌和细菌随后将其转化为乙醇以及具有风味活性的酯类、酸类和高链醇类。Liu、Li、Tan、Yu和Wang（2017）在紫甘薯酒生产中使用了小麦曲作为糖化剂，从而简化了酶解过程并缩短了发酵周期。类似地，Zhou、He、Lv、Deng和Fan（2025）报道酒曲的类型显著影响马铃薯蒸馏酒挥发性化合物的组成和浓度。这些发现突显了酒曲作为紫甘薯酒发酵发酵剂的潜力。
本研究采用整合多组学方法，评估了传统混合菌种发酵剂酒曲在紫甘薯酒发酵中的应用，并表征了微生物演替及其对产品品质的影响。这一策略充分利用了混合菌种发酵的既有优势，包括互补的代谢相互作用、更完全的底物水解和更广泛的代谢物谱（Kang et al., 2022b; Smid & Lacroix, 2013）。我们使用高通量测序、顶空气相色谱-离子迁移谱（HS-GC-IMS）和1H-NMR波谱学方法表征了微生物群落以及挥发性与非挥发性代谢物，随后通过相关性网络分析鉴定与关键生物活性物质和风味化合物相关的核心菌类。研究结果提供了甘薯发酵过程中风味形成调控的机理基础，支持以根茎类作物为原料开发功能性酒精饮料。
