综述：茶叶风味形成中以儿茶素为核心的代谢与加工网络

《Current Opinion in Food Science》：Catechin-centered metabolic and processing networks in tea flavor formation

　　

茶叶风味形成受儿茶素与茶氨酸差异积累以及浓度依赖性的儿茶素-咖啡因相互作用影响。这些代谢物的浓度及其理化相互作用共同决定茶汤风味。当前研究聚焦于破译儿茶素与咖啡因的转录共调控机制、儿茶素与茶氨酸之间的代谢分配权衡、加工过程中的衍生物转化以及浸提液中由理化络合介导的胶体稳定性。基于这些认识，精准种植与加工技术将这些通路解构为可独立优化的模块。这种双重能力使得在叶片生长和加工过程中可定制调节儿茶素谱，并促进在可控系统中靶向生物转化为相关衍生物和理化络合物。这些策略推动了具有优化多酚-氨基酸比的茶叶精准制造，并将风味调控延伸至从植物生长到采后储存的全过程。这为调和生物合成效率与卓越感官品质的新型配方提供了理论依据。

引言

茶树（Camellia sinensis）独特地积累高水平的没食子化儿茶素，其约占叶片总儿茶素的75%，是加工过程中风味形成的主要骨架 1, 2。儿茶素来源于苯丙烷代谢途径。虽然茶叶中富含单体没食子化儿茶素，主要为儿茶素没食子酸酯（ECG）和表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG），但大多数其他植物主要积累单体非没食子化儿茶素，如表儿茶素，这些物质相对不稳定，倾向于聚合为寡聚可溶性原花青素和聚合不溶性原花青素 3, 4。这种独特的组成提供了儿茶素在茶叶加工和储存后期进一步转化的结构基础 [5]。值得注意的是，没食子化儿茶素主要分布在茶叶和花朵中，而根部主要含有聚合原花青素（源自非没食子化儿茶素单体），后者在整个植物界中普遍存在 6, 7。在茶叶中，这些游离的单体儿茶素更容易被直接氧化为茶黄素和茶红素等衍生物，或者在加工、长期储存或微生物发酵过程中（如后发酵茶如普洱茶）与其他代谢物形成络合物，从而丰富茶汤风味 5, 8。

茶叶风味形成涉及多种代谢物之间的复杂相互作用，其中儿茶素起着核心作用。儿茶素生物合成与其他特征化合物（咖啡因和茶氨酸）代谢途径之间的相互作用极为复杂，尤其在叶片发育或加工早期阶段。这些途径之间的串扰日益受到研究关注。本综述聚焦于2021–2026年间发表的研究。这些研究在茶树或近缘模式系统中采用瞬时基因操控、生化重建或精准代谢物谱分析。我们重点关注经多种独立实验方法验证的转录共调控网络、激素信号级联和加工诱导的生物转化。

章节片段

儿茶素与咖啡因的协调生物合成与络合

儿茶素和咖啡因通过不同途径合成（分别为苯丙烷代谢和嘌呤生物碱代谢），但它们在茶叶组织中的浓度呈强正相关 [9]（图1）。然而，两者生物合成途径之间是否存在联系长期以来一直被忽视。与儿茶素类似，咖啡因主要积累在幼叶和花朵中，表明其生物合成途径受到协调调控 [10]。进一步采用体内的研究……

儿茶素与茶氨酸积累间的代谢分配权衡

多酚与氨基酸的比值被广泛用作茶汤品质的指标。茶氨酸主要在根部合成并运输至地上部，占游离氨基酸的60-70%，是主要的氮储库，与多酚积累形成竞争关系。茶氨酸生物合成主要通过谷氨酸循环在根部启动。谷氨酸首先由谷氨酰胺合成酶酰胺化为谷氨酰胺，随后在茶氨酸合酶I作用下与乙胺缩合生成……

结论与未来展望

茶叶原料质量是最终茶叶质量的主要决定因素，但其定向改良取决于以儿茶素为中心的代谢网络的精准操控。儿茶素是茶叶中最丰富且对环境响应最灵敏的多酚类物质。它是连接儿茶素-咖啡因共调控生物合成与儿茶素-茶氨酸代谢分配权衡的中心节点。这些不同的调控模式由转录因子、激素……

CRediT 作者贡献声明

李鹏飞：概念构思、调查、可视化、撰写——初稿。莫晓宇：概念构思、调查、方法学、撰写——初稿。黄寅：概念构思、资源、撰写——初稿。叶之理：概念构思、资源、撰写——初稿。邓薇薇：概念构思、监督、验证、撰写——审阅与编辑。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系可能会影响本文所报告的工作。

致谢

本工作得到安徽省教育厅（2023AH030046）、国家自然科学基金（NSFC, 32573081）、安徽省农业科研体系专项资金（AHCYJSTX-11）、安徽农业大学以及茶树种质创新与资源利用国家重点实验室的资助。

利益冲突

作者声明本论文不存在利益冲突。

李鹏飞|莫晓宇|黄寅|叶之理|邓薇薇

茶树种质创新与资源利用国家重点实验室，安徽农业大学，合肥，230036，中国