六堡茶堆发酵过程中风味化合物及核心功能性微生物的特征研究

《Food Chemistry》：Characterization of flavor compounds and core functional microorganisms during pile fermentation of Liupao tea

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摘要

堆积发酵能够改善六堡茶的风味，并受到微生物的影响。然而，细菌和真菌的相对贡献仍不清楚。在本研究中，我们系统地分析了六堡茶堆积发酵过程中微生物群落、生物活性化合物和香气化合物的变化动态。发酵显著改变了19种风味化合物，第25天被认为是一个关键的转折点。随着发酵的进行，整体风味从苦涩和收敛转变为甜味。细菌群落从富营养型转变为寡营养型，最初多样性增加随后下降。在早期阶段，真菌群落以霉菌为主，随后霉菌和酵母共同作用，但多样性逐渐减少。与核心功能真菌相比，核心功能细菌对六堡茶风味的影响更大。因此，在形成六堡茶风味方面，细菌的作用更为显著，25天的堆积发酵对于风味转化至关重要。

引言

六堡茶是一种著名的中国黑茶，以其产地——广西壮族自治区六堡镇命名。由于其1500年的确切历史记录，六堡茶已被认定为中国的地理标志农产品之一。目前，这种茶叶大量出口到韩国、日本、东南亚、俄罗斯和其他国家（Zhu等人，2020年）。六堡茶的特点是冲泡后呈亮红色，具有醇厚而浓郁的口感（Feng等人，2023年）。这些感官特性使其受到消费者的广泛欢迎。

堆积发酵是一种独特的黑茶 fermentation 方法，是现代六堡茶生产中的关键步骤（Zhu等人，2020年）。这一过程显著影响了六堡茶中的风味化合物。例如，在六堡茶的堆积发酵过程中，多酚含量降低，减少了其苦涩和收敛性，而酒精和酮类（如β-二氢酮）的积累则增强了其醇厚和木质风味（Li等人，2024年；Wang、Teng等人，2023年）。这些风味变化与堆积发酵期间的微生物活动密切相关，使得六堡茶具有“红、浓、陈、醇”的特点（Tong等人，2021年；Wang等人，2021年）。

已经有很多研究探讨了发酵过程中影响六堡茶风味的微生物（Wang等人，2021年；Zhao等人，2022年）。发酵主要在高温下驱动大分子的降解（Wang等人，2021年）。真菌可以降解复杂化合物（Zhao等人，2022年）并耐受高温（Yan等人，2021年），通过将茶多酚转化为茶黄素和降解纤维素，在发酵过程中对茶叶风味的形成起到重要作用（Cui等人，2025年；Wang等人，2021年）。例如，Aspergillus、Blastobotrys、Rasamsonia、Wallemia、Xeromyces和Eurotium是六堡茶发酵中的重要真菌属（Mao等人，2017年；Qin等人，2022年；Wang等人，2021年），这些真菌对茶叶风味有显著影响（Huang等人，2023年）。先前的研究表明Aspergillus与黑茶风味有关（Wang等人，2021年）。然而，越来越多的证据表明，细菌群落的结构和多样性与茶叶风味化合物密切相关，在其形成中起着关键作用（Qin等人，2022年；Wang等人，2021年；Zhu等人，2020年）。细菌主要通过降解氨基酸和烃类等小分子化合物来改变茶叶风味，从而减少苦涩和鲜味（Long、Yu等人，2023年；Pan等人，2023年）。我们之前的研究揭示了关键细菌类群在六堡茶储存过程中对风味化合物的形成至关重要（Liang等人，2025年）。目前，关于六堡茶发酵过程中微生物的研究主要集中在真菌群落的变化及其与茶叶风味的关系上（Cui等人，2025年；Wang等人，2021年）。这表明，细菌群落结构和动态对茶叶风味发展的影响可能被低估了。同时，只有一项研究评估了细菌和真菌群落在黑茶风味发展中的相对作用（Li、Chai等人，2018年）。因此，探索细菌和真菌群落的变化可以更全面地了解它们在六堡茶发酵过程中的风味形成中的作用，因为它们在风味发展中的角色各不相同。然而，关于细菌和真菌在六堡茶堆积发酵过程中对风味化合物形成的相对贡献的研究仍然有限。

因此，在本研究中，我们使用Illumina Nova6000测序技术结合顶空固相微萃取气相色谱-质谱（HS-SPME-GC–MS）方法，系统地分析了六堡茶堆积发酵过程中的微生物群落和风味成分的模式。我们假设堆积发酵改变了风味化合物，从而减少了苦涩并增强了甜味，这些变化与微生物群落的变化密切相关，尤其是细菌的变化。本研究有助于深入理解细菌群落如何影响六堡茶的发酵过程。

章节片段

化学物质

用于HS-SPME-GC–MS分析的乙基癸酸（99.99%）和C7–C40正烷烃购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。去离子水使用Milli-Q水净化系统（Millipore，美国马萨诸塞州比勒里卡）制备。咖啡因标准品（CAF，>99%）购自上海阿拉丁生化科技有限公司（中国上海）。所有其他试剂均由中国医药化学试剂有限公司（中国上海）提供。除非另有说明，所有化学试剂均为

六堡茶堆积发酵过程中细菌群落结构和多样性的动态变化

经过质量过滤和修剪后，获得了1,903,310条高质量的细菌序列。每个样本的序列数量在47,555到79,828之间。所有样本的Good’s覆盖率均超过99%。这些序列在97%的序列相似性阈值下被聚类，归属于303个物种、110个属、80个科、53个目、30个纲和14个门。

在门水平上，Proteobacteria（52.78–94.47%）、Actinobacteria（2.00%–23.35%）和Bacteroidetes

结论

本研究展示了六堡茶堆积发酵过程中微生物群落的动态演变和功能特征及其与生物活性和香气成分变化的相关性。结果表明，发酵过程中细菌多样性最初增加随后下降，而真菌多样性持续下降。Achromobacter、Brachybacterium、Pseudomonas和Sphingobacterium是主要的细菌属

作者贡献声明

Yanjun Chen：撰写——初稿撰写、数据管理、概念化。Yuelan Pang：调查、正式分析、概念化。Yueming Liang：撰写——审稿与编辑、调查、资金获取、概念化。Zhusheng Liu：可视化、方法学、概念化。Zhonghua Liu：项目管理、调查、数据管理。Qiming Hu：可视化、数据管理。Fujing Pan：撰写——审稿与编辑、数据管理。

Long, Rakariyatham, Ho and Zhang, 2023

Lu et al., 2025

Wang et al., 2024

Zheng et al., 2024

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了广西壮族自治区科技重大项目（AA20302018-9）、广西茶叶资源野外科学观测与研究站（GUIKE 23-026-274）和中国科学院中央公共 Welfare 研究院（2023020）的财政支持。

Yanjun Chen|Yuelan Pang|Yueming Liang|Zhusheng Liu|Zhonghua Liu|Qiming Hu|Fujing Pan

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