JAFC - 魏新林研究組采用代謝組學揭示青磚茶加工過程中代謝物和感官品質變化規(guī)律
近日，上海交通大學農業(yè)與生物學院魏新林研究組，將基于LC-MS的代謝組學與多元分析相結合，以表征青磚茶的化學成分，并揭示青磚茶加工對其代謝譜和感官品質的影響。相關研究成果以“LC-MS-based metabolomics reveals the distinct changes of metabolic profile and sensory quality during Qingzhuan tea processing”為題發(fā)表于Journal of Agricultural and Food Chemistry（1區(qū)，IF：3.57）雜志上。上海交通大學在讀博士生程利增為論文第一作者，魏新林研究員為通訊作者。
青磚茶（QZT）是主產自我國湖北地區(qū)的一種黑茶。傳統(tǒng)上，QZT是新疆和西藏地區(qū)各族人民日常生活中必不可少的茶飲料。如今，QZT已成為國家地理標志保護產品，并作為一種社會飲品而維持文化傳統(tǒng)。最近的研究表明，QZT具有減肥，降血脂，抗糖尿病和抗氧化等功效。黑茶的化學特性和感官品質隨茶品種、加工方法和產地的不同而有很大差異。與普洱茶類似，QZT是一種通過微生物發(fā)酵生產的黑茶，但它是由不同的茶品種制成的：普洱茶是由Camellia sinensis?var. assamica制成的，而QZT是由Camellia sinensis?var. sinensis制成。不同茶品種的茶葉在植物化學特征上明顯不同。此外，不同種類的黑茶的加工工藝也大不相同。例如，六堡茶是在15-18％的含水量，25-55℃的溫度下微生物發(fā)酵0.5-0.8天，而QZT在含水量25-35％，50-65℃的溫度下微生物發(fā)酵15-20天。黑茶加工工藝的這些差異導致其化學成分和感官品質迥異。此外，黑茶是當?shù)匚⑸锇l(fā)酵而成的，具有明顯的地區(qū)特征。例如，茯磚茶是由Eurotium cristatum主導發(fā)酵，而青磚茶主要由Aspergillus fumigatus?和?Bacillus subtilis.發(fā)酵。這些本地微生物的差異顯著影響了黑茶的代謝特性和感官質量。由于茶品種、加工方法和產地的這些差異，QZT在化學組成和感官品質方面可能與其他類型的黑茶完全不同。盡管QZT因其獨特的風味和健康功效而廣受消費者青睞，但對其化學組成以及QZT加工（尤其是微生物發(fā)酵）如何影響其代謝譜和感官品質知之甚少。
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圖1?UFT、MFT和QZT的香氣(A)、滋味(B)、湯色(C)特征
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該研究首次表征了QZT的化學組成，揭示了QZT加工過程對其代謝譜和感官品質的影響, 并闡明了關鍵代謝物在QZT加工過程中的生物轉化途徑。在QZT加工過程中，多酚和類黃酮含量顯著降低，而多糖含量則保持穩(wěn)定，而茶褐素含量卻反而增加。感官評價表明，QZT的感官品質主要是在微生物發(fā)酵過程中形成的，該過程極大降低了生茶葉的澀味和苦味，并產生了QZT特有的木質香、陳香和醇厚回甘的滋味（圖1）。魏新林研究組采用基于LC-MS的代謝組學分析并結合主成分分析、聚類分析等手段分析茶葉樣品的化學組成，他們發(fā)現(xiàn)，微生物發(fā)酵后的茶樣品（MFT）與微生物發(fā)酵之前的茶樣品（UFT）的代謝譜有顯著差異，而MFT與QZT的代謝譜非常相似（圖2）。進一步采用OPLS-DA對其代謝譜進行多元分析，從中鑒定出了QZT加工過程含量發(fā)生顯著變化的102個關鍵代謝物（34個兒茶素、7個氨基酸、8個生物堿、26個酚類、20個黃酮類和黃酮苷類，和7個其它代謝物）：其中，兒茶素和類黃酮的含量顯著降低，并且形成了一些新型酚酸和兒茶素衍生物。在青磚茶加工過程中,?原花青素類物質(如procyanidin B2, procyanidin B2 3'-gallate, procyanidin B3, procyanidin B4, and procyanidin B4 3'-gallate)和沒食子兒茶素(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，逐漸水解成非沒食子兒茶素(如catechin, EC, and EGC)和沒食子酸。隨后，沒食子酸被降解并甲基化為甲氧基酚類化合物。然而，這些兒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可通過C-環(huán)裂變代謝成diOH-phenylacetic acid，并進一步降解為3,4-diOH-phenylvaleric acid 和3,5-diOH-benzoic acid。另一方面，這些兒茶素在微生物作用下被氧化聚合成茶黃素、茶紅素和茶褐素（圖3）。
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圖2?UFT、MFT、QZT關鍵代謝物的熱圖分析
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圖3 青磚茶加工過程中代謝物的生物轉化途徑
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該研究得到十三五國家重點研發(fā)計劃項目“茶葉產品質量安全控制技術及健康功能評價應用示范”（No. 2018YFC1604400）的資助，魏新林研究員為該項目首席科學家。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.0c00581
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