《食品科學》：中國海洋大學徐瑩教授等：人工接種發酵和自然發酵酸茶的風味差異分析

酸茶屬于發酵茶，是我國云南少數民族的傳統茶葉制品，其湯色金黃通透，帶有獨特的酸香。它是以大葉種茶樹的茶葉為原料，經殺青、揉捻、厭氧發酵（埋入地下或陶罐密封）、干燥等工藝制成，整個過程主要通過厭氧發酵中微生物的代謝作用賦予茶葉獨特的酸味和香氣。

目前的酸茶生產多采用傳統的自然發酵工藝，易導致酸茶發酵污染、風味品質不穩定等問題。人工接種發酵是解決這類問題的有效手段之一，有利于實現酸茶的工業化生產并保證其風味品質。在酸茶的厭氧發酵過程中，優勢菌群是以乳酸菌為主的細菌和酵母菌。本課題組在前期研究中從泡菜和紅茶菌中篩選到產酸能力強且耐受茶多酚和單寧的兩株菌，經鑒定并命名為腸膜明串珠菌C2（

Leuconostoc mesenteroides

C2）和二孢接合酵母菌H3（

Zygosaccharomyces bisporus

H3）。

中國海洋大學食品科學與工程學院的李琴芳、徐瑩*、汪東風等重本研究以來自云南綠春的茶葉為原料，在發酵初期加入

L. mesenteroides

C2和

Z. bisporus

H3進行恒溫厭氧發酵，利用電子鼻、電子舌、氣相色譜-離子遷移譜（GC-IMS）以及液相色譜-串聯質譜（LC-MS/MS）技術從香氣和滋味方面探究人工接種菌株對酸茶風味的影響，同時進行感官評價，通過多變量統計分析，闡釋接種發酵和自然發酵的酸茶的差異性風味組分，旨在為酸茶的工業化生產提供新思路、新方向。

1

理化成分分析

如表3所示，JY和ZY組酸茶的水浸出物、游離氨基酸和可溶性蛋白含量無顯著差異。茶葉中含有的可溶性蛋白對茶湯有一定的穩定作用，對茶湯滋味有影響。然而，JY和ZY組酸茶可溶性糖、黃酮類化合物、茶多酚、茶氨酸、沒食子酸、咖啡堿和總酸含量存在顯著差異。JY組酸茶的黃酮類化合物（1.81%）、茶氨酸（0.62%）質量分數顯著高于ZY組。茶氨酸是茶葉中特有的非蛋白類氨基酸，不僅能夠與丙氨酸、脯氨酸、谷氨酸和甘氨酸等其他氨基酸協同增強茶湯鮮味，還可以減弱咖啡堿和茶多酚引起的苦澀味，而且具有多種生理功效。但JY組酸茶的茶多酚（25.37%）和沒食子酸（0.76%）質量分數顯著低于ZY組，而且ZY組的酸度更高。茶多酚在缺氧的酸性條件下更穩定，這可能是

L. mesenteroides

C2和

Z. bisporus

H3的存在阻礙了茶多酚和沒食子酸的轉化；還可能是由于耐單寧的乳酸菌和酵母菌能分泌單寧酶降解茶多酚，且厭氧發酵中

L. mesenteroides

C2和

Z. bisporus

H3可能使沒食子酸合成途徑受阻。馬玉青等研究發現德昂酸茶的茶多酚相對含量能達到24.66%，與本研究結果相似。此外，JY組的咖啡堿質量分數（3.59%）顯著低于ZY組（3.91%），這或許是接種菌株在發酵過程中降解了咖啡因。

整體來看，JY與ZY組酸茶差異顯著，這種差異主要是接種微生物帶來的，說明接種干擾了發酵過程微生物群落結構。發酵過程中的物質轉化涉及到很多因素，如發酵溫度、發酵時間和發酵微生物等。發酵后的干燥、研磨等操作也會影響實驗結果。然而，本研究主要分析接種對風味的影響，微生物的作用及其他影響因素還有待進一步研究。

2

電子鼻分析

PCA是一種無監督分析方法，可以初步了解各組樣本之間的總體差異和組內樣本之間的變異度大小。PC1和PC2的方差貢獻率分別是60.9%和21.1%（圖1a），兩組樣本分布在不同象限，區分明顯，且各組基本聚為一處，說明兩組酸茶的香氣存在差異。圖1b中JY組酸茶W2S（對醇類化合物敏感）和W2W（對芳香成分和有機硫化物敏感）的響應值高于ZY組，W1W（對無機硫化物敏感）和W5S（對氨氧化合物敏感）的響應值顯著低于ZY組，說明

L. mesenteroides

C2和

Z. bisporus

H3對酸茶呈香成分中的醇類化合物、有機和無機硫化物、氨氧化合物的產生有影響。He Zhen等研究發現

L. mesenteroides

與幾種醇類揮發性化合物之間存在顯著的正相關，如1-己醇、順-庚-4-烯醇、1-辛醇、芳樟醇、苯乙醇、3-苯丙醇。Li Meilun等研究發現Z. bisporus與大多數揮發性風味化合物呈顯著正相關，主要包括酯類（如水楊酸甲酯和亞油酸乙酯）、醇類（如苯乙醇、芳樟醇和

-松油醇）、酚類（如4-乙基-2-甲氧基苯酚和4-乙基苯酚）和酮類（如

-大馬士酮）。含氮和含硫化合物主要包括底物中的蛋白質和氨基酸，它們在發酵過程中通過微生物代謝轉化為衍生物，如氨、吡嗪、吡咯、噻唑、三甲胺和胺類化合物，可能是由于

L. mesenteroides

C2和

Z. bisporus

H3直接或間接地影響了酸茶發酵過程中蛋白質和氨基酸的轉化。

JY組醇類和芳香成分比ZY組的響應突出，但是無機硫化物和氨氧化合物響應弱，可能是JY組pH值適合酵母菌生長繁殖，產醇類多，醇與酸相互反應產生酯類香氣物質。而其他揮發性風味化合物的傳感器響應值無明顯區別。

3

GC-IMS分析

3.1 揮發性風味化合物的比較分析

在JY和ZY組酸茶樣本中均檢測出64 種揮發性風味化合物（圖2），具體成分見表4。鑒定出的揮發性風味化合物包括單體（M）和二聚體（D），可分為醇類21 種、醛類13 種、酸類1 種、酯類8 種、酮類12 種、脂環烴類2 種、烷烴類1 種、呋喃類2 種、吡嗪類1 種、其他類3 種。由圖2可知，兩組酸茶中醇類均檢測出芳樟醇，呈現出花香，且其相對含量顯著高于其他醇類，與Zheng Yaru等研究結果一致，是組成酸茶香氣的主要化合物。在厭氧發酵過程中，茶葉暴露于高濕度和微生物的環境中，可引起香氣前體的復雜變化，這些變化往往會導致芳樟醇及其氧化物等含量的升高。此外，相比ZY組酸茶，JY組中醇類1-丙醇、2-甲基丙醇和3-甲基-1-丁醇的相對含量較高，呈現出果香；醛類2-甲基-(

Z

)-2-丁烯醛和2-甲基丙醛的相對含量較高，呈現出可可香和果香。醛類化合物的形成可能與不飽和脂肪酸的氧化降解和氨基酸的Strecker降解有關。此外，微生物轉氨酶可以將游離氨基酸轉化為

-酮酸，在發酵過程中被各種脫羧酶進一步降解為相應的醛類；酸類中3-甲基丁酸是茶葉中的重要香氣成分，表現為果香和堅果香；JY組中酮類3-羥基-2-丁酮和3-辛酮的相對含量較高于ZY組。酮類化合物主要是由氨基酸發生美拉德反應和熱改性以及游離脂肪酸氧化后生成的；JY組中酯類丁酸乙酯和丁酸甲酯的相對含量比ZY組高。酯類化合物多為短鏈脂肪酸，短鏈脂肪酸酯是一類低分子質量的化學物質，主要由醇與短鏈脂肪酸發生酯化反應生成。在發酵食品中，這些酯類物質主要由微生物中羧酸酯水解酶超家族（EC 3.1.1.-）的酶合成，從而形成獨特的風味，影響感官品質和風味特征；呋喃類化合物主要來源于糖和氨基酸之間通過美拉德反應生成的中間體或最終產品，主要具有果香和煙熏香氣。如JY組酸茶中2-正戊基呋喃和2-乙基呋喃的相對含量高于ZY組。

以上結果表明，JY和ZY組酸茶的揮發性風味化合物種類豐富，且兩組酸茶的風味化合物的相對含量存在顯著差異。JY比ZY組酸茶的醇類、醛類和呋喃類化合物的相對含量較高，可能是

L. mesenteroides

C2和

Z. bisporus

H3 參與了重要的氨基酸降解和脂肪酸代謝過程，從而提高了酸茶的香氣豐富度，即人工接種發酵酸茶的風味更好。

3.2 差異揮發性風味化合物分析

根據有監督的OPLS-DA，樣本全部處于95%置信區間，說明該模型的預測能力較好。JY和ZY組酸茶樣本分布在置信區間的右側和左側，區分效果明顯（圖3a），與電子鼻分析結果相印證，表明兩組樣本揮發性風味化合物差異顯著。

根據變量投影重要性（VIP）＞1且

P

＜0.05，篩選到17 種差異性風味化合物，結果如圖3c所示。在JY組酸茶中3-甲基-1-丁醇（D）、2-甲基丙醇（M/D）、三環烯、1-戊醇（D）、1-丙醇（M）、2-甲基-(

Z

)-2-丁烯醛、2-正戊基呋喃、2-乙基呋喃共9 種差異性風味化合物相對含量明顯高于ZY組，呈現出的果香、酒香和木香突出；2-戊酮、(

E

)-2-己烯醛（M）、3-戊醇（M）、庚醛（M/D）、6-甲基-5-庚烯-2-酮、辛醛（M）相對含量明顯低于ZY組，進一步說明兩組酸茶在香氣組成上差異顯著，不同風味化合物含量呈現的香氣強弱不同。

以上結果表明，

L. mesenteroides

C2和

Z. bisporus

H3的添加增加了大多數醇類、醛類和呋喃類化合物的相對含量。在酸茶發酵過程中

L. mesenteroides

C2和

Z. bisporus

H3極大可能參與了重要的氨基酸降解和脂肪酸代謝過程，產生各種醇類、醛類、酸類、酯類和含硫化合物，形成不同風味特征 。

4

電子舌分析

如圖4所示，兩組酸茶在鮮味、后澀味和后苦味方面無明顯差別。但JY組酸茶鮮味豐富性、苦味響應值略高于ZY組，澀味和酸味響應值低于ZY組。這可能因為ZY組酸茶的茶多酚、沒食子酸以及總酸含量高，而茶多酚主要提供茶湯澀味；沒食子酸具有酸味，濃度高時會產生苦澀味，這就使得ZY組的澀味和酸味強。由此說明

L. mesenteroides

C2和

Z. bisporus

H3對酸茶的滋味構成有一定的影響，可能是在發酵過程中氨基酸、糖、茶多酚、有機酸等物質發生了轉化和形成。這些多酚類、生物堿類、氨基酸類、碳水化合物類和有機酸類等化學物質提供或貢獻了苦、澀、鮮、甜的茶湯滋味。整體而言，JY組酸茶的滋味優于ZY組。

5

LC-MS/MS分析

5.1 PCA

使用無監督的PCA進行初步分析。由圖5可知，PC1和PC2的方差貢獻率分別是29.54%和14.66%，兩組樣本明顯各自聚集，得到有效區分，說明組間成分存在顯著差異，數據值得進一步分析。

5.2 PLS-DA

進一步使用有監督的PLS-DA。由圖6可知，PC1方差貢獻率為29.48%，PC2方差貢獻率為12.81%，＝0.92，時表明模型穩定可靠。兩組樣本全部處于95%置信區間內，且區分效果明顯，表明兩組酸茶樣品代謝物成分差異非常顯著，可以進行差異代謝物分析。模型預測指數R2＞Q2且Q2回歸線與Y軸截距小于0，表明模型未“過擬合”，更加說明該評估模型有效。

5.3 差異代謝物分析

基于PLS-DA結果，根據VIP＞1、差異倍數（FC）≥2或FC≤0.5、

P

＜0.05得到差異代謝物的火山圖。如圖7、8所示，共鑒定出164 種差異代謝物，其中72 個代謝物上調，92 個代謝物下調。聚類熱圖中顏色越接近藍色，相對含量越低，即負表達；越接近紅色，相對含量越高，即正表達。JY組酸茶有72 種代謝物相對含量顯著高于ZY組，92 種代謝物相對含量顯著低于ZY組。兩組酸茶在代謝物種類和相對含量上的差異，形成了各不相同的滋味特征，說明

L. mesenteroides

C2和

Z. bisporus

H3對酸茶發酵過程中代謝物的轉化生成有一定的影響，如氨基酸代謝、脂質代謝、核苷酸代謝等，都可能對酸茶的滋味產生有利或不利的作用。

選擇VIP值前10的差異性代謝物，如表5所示。其中6-甲基喹啉、次黃嘌呤、香紫蘇內酯在JY組酸茶的相對含量高于ZY組。6-甲基喹啉是所有代謝物中FC最高的物質，高達48.29。其在JY組的相對定量均值為4.93×107，在ZY組中相對定量均值為1.02×106。6-甲基喹啉是一種中度活性乏氧選擇性細胞毒劑，具有一定的放射增敏作用，可用于合成細胞間質上皮轉換因子抑制劑，在抗腫瘤方面表現出一定的藥理活性。關于6-甲基喹啉在茶葉中的研究鮮見報道，本研究結果顯示6-甲基喹啉在JY組酸茶貢獻較大，這可能與添加的菌株參與發酵過程有關，但形成機制尚不清楚，仍需進一步研究探討；次黃嘌呤是茶樹重要代謝物之一，與茶的鮮味和苦味有關。研究發現不同微生物對茶葉中嘌呤生物堿含量和種類有不同的影響，次黃嘌呤作為嘌呤生物堿的代謝產物之一，其含量的變化對茶葉的風味有重要的影響。其在JY組的相對定量均值為1.42×108，在ZY組的相對定量均值為5.08×106；香紫蘇內酯天然存在于植物中，不僅具有良好的抗菌活性和細胞毒性作用，而且具有柏木香、煙草香以及蘑菇香。香紫蘇內酯能夠提高食品的感官效果，增加食品的嗅覺效果。其在JY組的相對定量均值為1.80×107，在ZY組的相對定量均值為6.62×106。此外，JY組酸茶腺苷、N4-(4-氯-2,5-二甲氧基苯基)嗎啉-4-羧酰胺、醌類化合物、沒食子酸甲酯、5-(羥甲基)-4-甲氧基-2,5-二氫呋喃-2-酮、苯噠嗪鉀、槲皮素含量則低于ZY組。在這些代謝物中腺苷是一種嘌呤核苷，是5’-一磷酸腺苷、5’-二磷酸腺苷、5’-三磷酸腺苷和環狀腺苷單磷酸的前體，主要貢獻茶葉的鮮味，對茶葉滋味有一定的影響；醌類化合物在茶中形成主要是由于多酚類物質在濕熱作用下發生非酶性氧化和異構化作用，這些物質會導致茶湯變褐，并且可能會與氨基酸進一步反應，使茶湯滋味變劣；沒食子酸甲酯是一種天然存在的多酚類化合物，廣泛存在于植物中，主要是由沒食子酸轉化而成，對茶葉的滋味有顯著影響；槲皮素是一種黃酮類化合物，具有強效的抗氧化作用。Zhu Wan等研究發現槲皮素苷是區分‘白葉1號’與其他茶品種的特征化合物，這種類黃酮苷是‘白葉1號’潛在的關鍵苦澀味成分。槲皮素貢獻茶湯澀味，在JY組的相對定量均值為2.02×109，在ZY組的相對定量均值為6.25×109，澀味過重對茶湯滋味的協調是不利的。

JY與ZY兩組酸茶在代謝物上存在顯著差異，并且這些差異代謝物影響酸茶的滋味，有些含量過多會給酸茶帶來不好的滋味呈現，有些則會協調酸茶的苦味和澀味，使其滋味更加醇厚柔和。整體而言，這些差異代謝產物對于接種發酵和自然發酵酸茶的不同滋味形成有重要貢獻。

6

感官評價分析

對干燥后的JY和ZY組酸茶進行感官評價，結果如表6所示。整體上JY組酸茶的感官總分高于ZY組，但兩者之間未達到顯著差異。從感官評分數據來看，JY組酸茶在香氣和滋味方面的得分均優于ZY組，說明JY組酸茶的風味更為突出，

L. mesenteroides

C2和

Z. bisporus

H3的混合接種發酵在一定程度上提升了酸茶的風味。

結 語

本研究將

L. mesenteroides

C2和

Z. bisporus

H3混合接種發酵酸茶，以自然發酵組為對照，通過電子鼻、電子舌、GC-IMS、LC-MS/MS和感官評價等方法進行分析。結果表明，JY組的黃酮類化合物和茶氨酸含量顯著高于ZY組，但咖啡堿含量顯著低于ZY組。電子鼻和GC-IMS分析顯示，JY組酸茶的醇類、芳香成分和有機硫化物的相對含量較高，篩選出17 種特征性風味化合物，其中9 種（如2-甲基丙醇、1-戊醇和2-甲基-(Z)-2-丁烯醛等）在JY組中相對含量更高，呈現出果香、酒香和木香。電子舌結果表明，JY組在鮮味豐富性上優于ZY組，澀味和酸味比ZY組弱。LC-MS/MS檢測到164 個差異代謝物，其中JY組中有72 個代謝物上調，關鍵差異代謝物（如6-甲基喹啉、次黃嘌呤和香紫蘇內酯）在JY組中的相對含量顯著高于ZY組。感官評分說明，JY組酸茶的香氣和滋味呈現更優，接受度更高。因此，人工接種發酵有利于提升酸茶的風味，改善酸茶的品質，本研究可為酸茶的工業化生產提供理論支持。

本文《人工接種發酵和自然發酵酸茶的風味差異分析》來源于《食品科學》2025年46卷第16期222-231頁，作者：李琴芳，徐瑩*，汪東風，汪明明，白秀芳，李戈，李聰元。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250201-001。點擊下方閱讀原文即可查看文章相關信息。

實習編輯：閆凱；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網