下關普洱茶發(fā)酵過程中
有機酸的變化及代謝機制
有機酸是一種重要的酸性水溶性化合物，含有一個或多個羧基以及酮基和羥基等其他基團。作為食品的重要成分，有機酸對食品的香氣和滋味有很大影響。有機酸約占茶葉干物質的3%，茶葉中的主要有機酸包括苯甲酸、水楊酸和肉桂酸等芳香酸，以及草酸、蘋果酸和檸檬酸等脂肪酸。有機酸對茶葉的健康功效和風味具有重要作用。沒食子酸作為茶葉中一種重要有機酸，具有抗氧化、抗炎和抗癌等多種保健功效。因此，研究有機酸在茶葉加工過程中的變化和代謝具有重要的科學意義和商業(yè)價值。
2024年6月，云南下關沱茶（集團）股份有限公司與云南農業(yè)大學在LWT上發(fā)表Changesandmetabolicmechanismsoforganicacidsinthefermentationofpu-erhtea—普洱茶發(fā)酵過程中有機酸的變化及代謝機制論文，系統(tǒng)地揭示了普洱茶微生物發(fā)酵過程中與特征成分尤其是有機酸變化相關的微生物功能基因。這些研究為普洱熟茶的發(fā)酵機制提供了新的見解。
團隊在公司董事長褚九云、首席科學家趙明教授的帶領下，收集了下關沱茶的發(fā)酵階段樣，通過感官評價、高效液相色譜法（HPLC）、高效陰離子交換色譜法（HPAEC）和超高效液相色譜-串聯(lián)質譜法（UHPLC-MS/MS）研究了普洱茶的感官特征和化合物（尤其是有機酸）的變化。此外，還通過分析宏基因組數(shù)據(jù)，研究了參與有機酸代謝的功能微生物及其編碼酶的基因。這些結果有助于我們深入了解普洱茶的發(fā)酵代謝，尤其是有機酸的代謝。
本研究對普洱茶進行了工業(yè)發(fā)酵，并測定了包括26種有機酸在內的74種成分的變化。研究結果表明，發(fā)酵后，20種成分的含量下降（VIP>1.0；P<0.05，F(xiàn)C<0.67），同時，13種化合物的含量上升（VIP>1，P<0.05，F(xiàn)C>1.5）。這些變化導致茶湯色澤紅褐、滋味醇厚、香氣陳香。推測曲霉、Pigmentiphaga、Agrobacterium和Rasamsonia的單寧酶、鞣酸酶和酪氨酸酶催化了茶多酚的水解和氧化，導致沒食子兒茶素減少，沒食子酸和茶褐素增加。有機酸代謝途徑由苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成（ko00400）、檸檬酸循環(huán)（ko00020）和C5-支鏈二元酸代謝（ko00660）組成，主要由Pantoea,Staphylococcus,andRasamsonia的26種酶催化。綜上所述，系統(tǒng)地揭示了普洱茶微生物發(fā)酵過程中與特征成分尤其是有機酸變化相關的微生物功能基因。這些研究為熟普洱茶的發(fā)酵機制提供了新的見解。
圖1.普洱茶發(fā)酵過程中茶樣感官特征的變化
圖2.發(fā)酵過程中茶葉中48種特征化合物的含量變化。*表示差異顯著（A），26種有機酸的含量變化。*表示差異顯著（P<0.05）（B）
圖3.發(fā)酵后化學成分變化的多元統(tǒng)計分析。化學成分的PCA（A）、所有33種有不同變化的代謝物的變化和分類（B）以及參與多酚代謝的微生物功能基因（C）
圖4.差異變化有機酸的KEGG通路分析。KEGG功能通路統(tǒng)計圖（A）和KEGG通路富集分析（B）
圖5.與普洱茶發(fā)酵過程中有機酸差異變化相關的功能微生物及其酶譜圖(A)和基于KEGG數(shù)據(jù)庫的與普洱茶中有機酸差異變化形成相關的微生物代謝網(wǎng)絡(B)。注：橫坐標代表所選微生物屬，縱坐標代表相應的酶編號（EC編號）。氣泡的顏色表示不同的發(fā)酵時間，氣泡的大小與相關酶編碼基因的相對豐度相對應。
