双菌共发酵调控黑茶风味形成的微生物组学与代谢组学机制研究

为解决传统黑茶固态发酵周期长、品质不稳定及微生物污染风险等问题，湖南农业大学食品科技学院研究人员创新性地采用水开菲尔(water kefir)与冠突散囊菌(Eurotium cristatum)共发酵黑茶浸提液，通过多组学分析揭示了微生物群落演替与挥发性有机物(VOCs)形成的关联机制，开发出兼具益生特性与风味增强的新型发酵茶饮料。该研究为工业化生产标准化益生菌茶饮提供了新策略。

　　

黑茶作为中国特有的后发酵茶，其独特的风味特征和健康功效备受关注。然而传统固态发酵(SSF)存在生产周期长、品质波动大、易受杂菌污染等瓶颈问题。液态发酵(LSF)虽能改善工艺可控性，但如何通过微生物调控优化风味仍是行业难题。冠突散囊菌(Eurotium cristatum)作为茯砖茶特征菌种，能产生"菌花香"特征风味，而富含乳酸菌(LAB)和醋酸菌(AAB)的水开菲尔(water kefir)则是新兴的植物基益生菌载体。但单独使用水开菲尔会导致茶汤过酸，影响适口性。

湖南农业大学食品科技学院的研究团队创新性地将这两种发酵体系结合，通过8天的动态发酵实验，系统解析了微生物群落结构演变与风味物质形成的关联机制。研究发现共发酵组(JK)显著富集了Liquorilactobacillus、Lacticaseibacillus等有益菌，同时抑制了Saccharomyces等不良微生物。通过顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS)鉴定出65种挥发性有机物，其中共发酵促进产生的芳樟醇(linalool)、水杨酸甲酯(methyl salicylate)等物质赋予茶汤突出的花香、薄荷香特征，而3-甲基丁酸等不良风味物质显著降低。研究还发现核心功能菌群Acetobacter、Gluconobacter与Eurotium等与风味形成密切相关。

在关键实验技术方面，研究人员采用高通量测序分析微生物群落，运用HS-SPME-GC-MS检测挥发性组分，通过高效液相色谱(HPLC)定量有机酸和儿茶素，并结合感官评价体系进行综合品质评估。

微生物群落动态分析显示，共发酵显著改变了细菌群落结构，Firmicutes和Proteobacteria成为优势门。在属水平上，Liquorilactobacillus在共发酵后期相对丰度达3.66%，远高于单发酵组(<1%)。真菌群落中，Eurotium在共发酵后期恢复至13.04%，与Melampsora等菌属存在显著互作。

挥发性有机物分析表明，共发酵组在后期(6-8天)总VOCs含量最高，特别是醇类、酯类和酮类。关键香气活性物质芳樟醇在JK8组含量达37.70 μg/L，是单发酵组的2-3倍。甲基水杨酯的rOAV值在共发酵组达0.673，贡献突出的薄荷香气。网络分析揭示Acetobacter与甲基水杨酯形成显著正相关(r=0.757)。

生化组分研究发现，共发酵组乳酸酸含量达1961.48 mg/L，是水开菲尔单发酵组的20.5倍。儿茶素谱分析显示共发酵能更好地保留酯型儿茶素，JK组的表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)含量比E.cristatum单发酵组高5.99倍。

感官评价证实，共发酵茶汤在薄荷香/菌花香强度上得分最高，且酸味、涩味等负面特征显著改善。色度分析显示发酵后茶汤亮度(L?)降低，这与多酚氧化产物的积累相关。

该研究首次阐明了水开菲尔与E.cristatum共发酵的协同效应，不仅解决了单菌发酵的风味缺陷，还为开发新型益生菌茶饮料提供了理论依据。通过精准调控微生物互作，实现了黑茶风味特征与益生功能的双重提升，对茶饮料工业化生产具有重要指导意义。研究建立的"微生物-代谢物-感官品质"关联模型，为发酵食品的风味定向调控提供了新思路。论文发表在《Food Chemistry: X》期刊，为传统发酵食品的现代化改造提供了典范。