下关普洱茶发酵过程中
有机酸的变化及代谢机制
有机酸是一种重要的酸性水溶性化合物，含有一个或多个羧基以及酮基和羟基等其他基团。作为食品的重要成分，有机酸对食品的香气和滋味有很大影响。有机酸约占茶叶干物质的3%，茶叶中的主要有机酸包括苯甲酸、水杨酸和肉桂酸等芳香酸，以及草酸、苹果酸和柠檬酸等脂肪酸。有机酸对茶叶的健康功效和风味具有重要作用。没食子酸作为茶叶中一种重要有机酸，具有抗氧化、抗炎和抗癌等多种保健功效。因此，研究有机酸在茶叶加工过程中的变化和代谢具有重要的科学意义和商业价值。
2024年6月，云南下关沱茶（集团）股份有限公司与云南农业大学在LWT上发表Changes and metabolic mechanisms of organic acids in the fermentation of pu-erh tea—普洱茶发酵过程中有机酸的变化及代谢机制论文，系统地揭示了普洱茶微生物发酵过程中与特征成分尤其是有机酸变化相关的微生物功能基因。这些研究为普洱熟茶的发酵机制提供了新的见解。
团队在公司董事长褚九云、首席科学家赵明教授的带领下，收集了下关沱茶的发酵阶段样，通过感官评价、高效液相色谱法（HPLC）、高效阴离子交换色谱法（HPAEC）和超高效液相色谱-串联质谱法（UHPLC-MS/MS）研究了普洱茶的感官特征和化合物（尤其是有机酸）的变化。此外，还通过分析宏基因组数据，研究了参与有机酸代谢的功能微生物及其编码酶的基因。这些结果有助于我们深入了解普洱茶的发酵代谢，尤其是有机酸的代谢。
本研究对普洱茶进行了工业发酵，并测定了包括 26 种有机酸在内的 74 种成分的变化。研究结果表明，发酵后，20 种成分的含量下降（VIP > 1.0；P<0.05，FC <0.67），同时，13 种化合物的含量上升（VIP >1，P < 0.05，FC >1.5）。这些变化导致茶汤色泽红褐、滋味醇厚、香气陈香。推测曲霉、Pigmentiphaga、Agrobacterium 和 Rasamsonia 的单宁酶、鞣酸酶和酪氨酸酶催化了茶多酚的水解和氧化，导致没食子儿茶素减少，没食子酸和茶褐素增加。有机酸代谢途径由苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成（ko00400）、柠檬酸循环（ko00020）和 C5-支链二元酸代谢（ko00660）组成，主要由Pantoea, Staphylococcus, and Rasamsonia的 26 种酶催化。综上所述，系统地揭示了普洱茶微生物发酵过程中与特征成分尤其是有机酸变化相关的微生物功能基因。这些研究为熟普洱茶的发酵机制提供了新的见解。
图 1. 普洱茶发酵过程中茶样感官特征的变化
图 2. 发酵过程中茶叶中 48 种特征化合物的含量变化。* 表示差异显著（A），26 种有机酸的含量变化。*表示差异显著（P < 0.05）（B）
图 3. 发酵后化学成分变化的多元统计分析。化学成分的 PCA（A）、所有 33 种有不同变化的代谢物的变化和分类（B）以及参与多酚代谢的微生物功能基因（C）
图 4. 差异变化有机酸的 KEGG 通路分析。KEGG 功能通路统计图（A）和 KEGG 通路富集分析（B）
图 5. 与普洱茶发酵过程中有机酸差异变化相关的功能微生物及其酶谱图 (A) 和基于 KEGG 数据库的与普洱茶中有机酸差异变化形成相关的微生物代谢网络 (B)。注：横坐标代表所选微生物属，纵坐标代表相应的酶编号（EC 编号）。气泡的颜色表示不同的发酵时间，气泡的大小与相关酶编码基因的相对丰度相对应。
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