海南大叶种红茶中氧气驱动的易挥发与难挥发代谢物演变：有氧通风与密封发酵的对比研究

《Food Research International》：Oxygen-driven evolution of volatile and nonvolatile metabolites in Hainan Dayezhong black tea: a comparative study of aerobic ventilation versus airtight fermentation

　　本文明确了有氧发酵对海南大叶种茶代谢组的影响。对比证实，氧气通过多条途径促进花果香挥发性物质的形成。研究发现，有氧发酵可降低酸苦物质含量，提升茶汤甜度。研究成果为通过氧气调控优化红茶品质提供了新的见解。引言红茶作为全球消费最广泛的茶类之一，约占全球茶叶产量的75%（Zhang等，2019；Zhao等，2023）。用于生产红茶的茶树品种主要分为两大类：大叶品种（*Camellia sinensis* var. *assamica*，CSA），主要生长于热带或亚热带地区；小叶品种（*Camellia sinensis* var. *sinensis*，CSS），主要生长于温带地区（Zeng等，2021）。海南拥有独特的热带海洋性气候，其主要茶树种与CSA相似，被称为"海南大叶种"（Zhao等，2022）。1985年，该品种被全国农作物品种审定委员会正式认定为国家级优良茶树品种，表现出较强的环境适应性和抗逆性（Guo等，2006；Hu等，2024）。鲜叶中含有丰富的代谢物质，茶多酚、咖啡因和游离氨基酸含量较高。这些化合物在加工过程中转化为特征性风味成分，使其成为生产优质红茶的优良原料（Zhou等，2023）。红茶的感官品质主要由挥发性成分和非挥发性成分决定，二者复杂的相互作用共同决定了其香气和滋味（Wang、Qu等，2024；Zhuang等，2020）。非挥发性成分构成红茶滋味的基本框架，主要包括儿茶素、茶色素、游离氨基酸、可溶性糖和生物碱等（Chen、Sun等，2024；Pu等，2025a）。其中，茶黄素和茶红素是决定茶汤色泽和滋味的关键风味化合物（Dong等，2018）。挥发性成分主要包括醇类、醛类、酮类、酯类和萜烯类，它们共同赋予红茶特征性的花香、果香和甜香。红茶加工工艺包括四个关键环节：萎凋、揉捻、发酵和干燥（Jia等，2022）。萎凋促进水分散失和细胞膜透性增加，同时降解部分大分子物质（如蛋白质和多糖），为风味形成提供前体物质（Chen等，2019；Fang等，2023）。揉捻破坏细胞组织，促进多酚类物质与活性酶充分接触，从而加速氧化反应的进程（Zeng等，2019）。发酵是形成红茶品质的关键阶段。在氧气参与下，儿茶素发生剧烈的氧化和聚合反应，形成茶色素。与此同时，还发生脂质降解、氨基酸Strecker降解和糖苷水解等反应，释放出大量芳香化合物（Chen等，2022b；Pu等，2025a）。最后，高温干燥迅速钝化酶活性并降低水分含量，通过美拉德反应和焦糖化作用丰富红茶的焦糖香和甜香（Chen等，2022b）。氧气是红茶发酵过程中最重要的调控因素之一（Chen等，2021；Jiang、Chen、Zhang、Yang等，2025）。发酵的本质是在氧气参与下多酚类的酶促氧化反应，供氧水平直接影响反应的速率、方向和程度（Jiang、Chen、Zhang、Zhao等，2025）。近年来，越来越多的研究开始关注供氧方式对红茶品质的影响。Chen等研究表明，富氧发酵可使儿茶素、黄酮苷和酚酸等苦涩味化合物的含量降低10–30%，同时使茶黄素和某些鲜味相关氨基酸的含量提高约5%，从而改善茶汤滋味（Chen等，2021）。Jiang等报道，富氧发酵可显著提高挥发性成分的含量，产生更浓郁的甜香和果香，而低氧发酵则导致香气微弱且单调（Jiang、Chen、Zhang、Zhao等，2025）。氧气不仅为反应提供底物，还通过调控关键酶的活性和代谢途径促进茶叶风味的形成（Jiang、Chen、Zhang、Yang等，2025）。上述研究表明，氧气条件可以显著改变茶叶中代谢物的积累模式；然而，针对海南大叶种红茶代谢变化的系统性研究仍然缺乏。因此，本研究以海南大叶种红茶为对象，以密封发酵作为对照，采用风味组学、代谢组学和智能感官技术，阐明有氧发酵对海南大叶种红茶加工过程中挥发性成分和非挥发性成分动态变化的影响。通过对比两种发酵方式之间的代谢差异，本研究揭示了供氧对海南大叶种红茶风味形成的影响，为其加工实践提供了理论依据。片段茶叶样品本实验所用的海南大叶种红茶样品由中国海南农垦集团有限公司提供。所有样品均符合实验所需的质量标准。以一芽两叶的海南大叶种（*Camellia sinensis* var. *assamica*）鲜叶为原料，在加工车间的萎凋槽中进行14小时自然萎凋，随后在40型揉捻机上揉捻90分钟。电子鼻分析雷达图直观地展示了各组之间的响应值。如图1B所示，W1W、W5S和W2W传感器的响应值在所有样品间存在显著差异（*P* < 0.05），表明氮氧化物、芳香化合物和有机硫化物是重要的呈味物质。其中，WT组和RL组的W1W和W5S响应值显著高于其他组，表明该阶段是一个关键时期。结论本研究采用电子鼻、电子舌、顶空-气相色谱-离子迁移谱（HS-GC-IMS）、顶空-固相微萃取-气相色谱-质谱（HS-SPME-GC–MS）和超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）相结合的综合分析方法，系统研究了供氧模式对海南大叶种红茶加工过程中挥发性成分和非挥发性成分动态变化的影响。结果表明，有氧发酵主要引起氨基酸、有机酸以及苯类及其取代衍生物等成分的显著变化，这可能与……有关。CRediT作者贡献声明**丁琳涵：** 原创草稿撰写、可视化、软件、方法论、调查研究、形式分析、数据整理。**林雪：** 验证、资源、形式分析、数据整理。**李贝：** 验证、软件、资源、形式分析、数据整理。**费涛：** 软件、资源、形式分析、数据整理。**王超：** 验证、软件、资源、数据整理、概念构思。**王璐：** 审阅与编辑、验证、监督、项目管理、资金支持。利益冲突声明作者声明，不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。致谢本研究得到海南省重点研发计划（市县合作项目）（编号：ZDYF2026SXLH055）、海垦集团科技项目（编号：HKKJYF202609）、海南省国际科技合作计划（编号：GHYF2026047）以及海南省自然科学基金（编号：326MS0328）的资助。作者：丁琳涵 | 林雪 | 李贝 | 费涛 | 王超 | 王璐