近日，上海交通大学农业与生物-太阳集团入口魏新林研究组，将基于LC-MS的代谢组学与多元分析相结合，以表征青砖茶的化学成分，并揭示青砖茶加工对其代谢谱和感官品质的影响。相关研究成果以“LC-MS-based metabolomics reveals the distinct changes of metabolic profile and sensory quality during Qingzhuan tea processing”为题发表于Journal of Agricultural and Food Chemistry（1区，IF：3.57）杂志上。上海交通大学在读博士生程利增为论文第一作者，魏新林研究员为通讯作者。

青砖茶（QZT）是主产自我国湖北地区的一种黑茶。传统上，QZT是新疆和西藏地区各族人民日常生活中必不可少的茶饮料。如今，QZT已成为国家地理标志保护产品，并作为一种社会饮品而维持文化传统。最近的研究表明，QZT具有减肥，降血脂，抗糖尿病和抗氧化等功效。黑茶的化学特性和感官品质随茶品种、加工方法和产地的不同而有很大差异。与普洱茶类似，QZT是一种通过微生物发酵生产的黑茶，但它是由不同的茶品种制成的：普洱茶是由Camellia sinensis var. assamica制成的，而QZT是由Camellia sinensis var. sinensis制成。不同茶品种的茶叶在植物化学特征上明显不同。此外，不同种类的黑茶的加工工艺也大不相同。例如，六堡茶是在15-18％的含水量，25-55℃的温度下微生物发酵0.5-0.8天，而QZT在含水量25-35％，50-65℃的温度下微生物发酵15-20天。黑茶加工工艺的这些差异导致其化学成分和感官品质迥异。此外，黑茶是当地微生物发酵而成的，具有明显的地区特征。例如，茯砖茶是由Eurotium cristatum主导发酵，而青砖茶主要由Aspergillus fumigatus 和 Bacillus subtilis.发酵。这些本地微生物的差异显著影响了黑茶的代谢特性和感官质量。由于茶品种、加工方法和产地的这些差异，QZT在化学组成和感官品质方面可能与其他类型的黑茶完全不同。尽管QZT因其独特的风味和健康功效而广受消费者青睐，但对其化学组成以及QZT加工（尤其是微生物发酵）如何影响其代谢谱和感官品质知之甚少。

图1 UFT、MFT和QZT的香气(A)、滋味(B)、汤色(C)特征

该研究首次表征了QZT的化学组成，揭示了QZT加工过程对其代谢谱和感官品质的影响, 并阐明了关键代谢物在QZT加工过程中的生物转化途径。在QZT加工过程中，多酚和类黄酮含量显著降低，而多糖含量则保持稳定，而茶褐素含量却反而增加。感官评价表明，QZT的感官品质主要是在微生物发酵过程中形成的，该过程极大降低了生茶叶的涩味和苦味，并产生了QZT特有的木质香、陈香和醇厚回甘的滋味（图1）。魏新林研究组采用基于LC-MS的代谢组学分析并结合主成分分析、聚类分析等手段分析茶叶样品的化学组成，他们发现，微生物发酵后的茶样品（MFT）与微生物发酵之前的茶样品（UFT）的代谢谱有显著差异，而MFT与QZT的代谢谱非常相似（图2）。进一步采用OPLS-DA对其代谢谱进行多元分析，从中鉴定出了QZT加工过程含量发生显著变化的102个关键代谢物（34个儿茶素、7个氨基酸、8个生物碱、26个酚类、20个黄酮类和黄酮苷类，和7个其它代谢物）：其中，儿茶素和类黄酮的含量显著降低，并且形成了一些新型酚酸和儿茶素衍生物。在青砖茶加工过程中, 原花青素类物质(如procyanidin B2, procyanidin B2 3'-gallate, procyanidin B3, procyanidin B4, and procyanidin B4 3'-gallate)和没食子儿茶素(如CG, EC 3,5-di-gallate, EGC 3,4-di-gallate, and EGC 3,5-di-gallate)在微生物酯酶的作用下，逐渐水解成非没食子儿茶素(如catechin, EC, and EGC)和没食子酸。随后，没食子酸被降解并甲基化为甲氧基酚类化合物。然而，这些儿茶素或被氧化成黑茶特有的色素，或被降解成酚酸。例如，catechin/EC/GC/EGC可通过C-环裂变代谢成diOH-phenylacetic acid，并进一步降解为3,4-diOH-phenylvaleric acid 和3,5-diOH-benzoic acid。另一方面，这些儿茶素在微生物作用下被氧化聚合成茶黄素、茶红素和茶褐素（图3）。

图2 UFT、MFT、QZT关键代谢物的热图分析

图3 青砖茶加工过程中代谢物的生物转化途径

该研究得到十三五国家重点研发计划项目“茶叶产品质量安全控制技术及健康功能评价应用示范”（No. 2018YFC1604400）的资助，魏新林研究员为该项目首席科学家。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.0c00581