英文标题：Unraveling volatile and microbial dynamics of Pukeng tea with different storage times using metabolomics, chemometrics, and microbiome analysis
中文标题：基于代谢组学、化学计量学和微生物组分析揭示不同贮藏年限的蒲坑茶中挥发性物质和微生物动态变化
发表期刊：Food Chemistry: X
影响因子：8.2
合作单位：天津理工大学
百趣提供服务：风味组学(VOCs 顶空)、微生物群落多样性测序(细菌16S)
研究亮点
研究背景
蒲坑茶(Pukeng tea)拥有近两百年饮用历史，是兼具生态、经济与文化价值的地方传统茶品。陈化是塑造蒲坑茶独特风味与品质的关键环节，但相关科学研究极为匮乏，其化学成分、微生物群落及陈化机制均未得到系统解析。
挥发性物质是决定茶叶香气与风味的核心因子，贮藏时间显著影响其组成与含量。HS SPME GC–MS非靶标代谢组学结合化学计量学，已成为解析茶叶香气差异标志物的高效手段。同时，高通量测序技术推动了发酵茶微生物群落的精准解析，微生物群落演替与风味代谢物的关联研究，已成为揭示黑茶品质形成机制的重要方向。
目前，尚未有研究采用代谢组学、化学计量学与微生物组联合分析，系统揭示蒲坑茶在长期贮藏中的挥发性物质与微生物动态规律。本研究以此为切入点，探究3-20年陈化蒲坑茶的香气代谢与微生态变化，为其品质调控、年份鉴别与功能微生物挖掘提供科学依据。
技术路线
研究结论
01.不同贮藏年限蒲坑茶的香气物质动态
首先，研究利用非靶标代谢组学技术，系统解析了不同陈化年份（3-20年）蒲坑茶的挥发性物质动态变化，主要结果如下：
（1）鉴定189种挥发性化合物，涵盖13个化学类别。其中，醇类、醛类、呋喃类、酮类和杂环化合物是五大主要类别；关键化合物1-penten-3-ol（1-戊烯-3-醇）和1-butanol（1-丁醇）是丰度最高的特征物质。
（2）挥发性成分的构成会随着贮藏时间发生显著的规律性偏移（图1）：①醇类持续积累，在20年陈茶(PKT20)中占比最高（45.25%）；②醛类呈现“先升后降”趋势，在10年陈茶(PKT10)中达到峰值后急剧下降；③单萜类（香气相关）在长期贮藏（10-20年）的样品中更为丰富。另外，呋喃和酮类在PKT8达峰值（均为8.08%），杂环化合物在早期样品(PKT3)中最为丰富。
图1. 不同贮藏年限蒲坑茶中挥发性化合物类别及其相对丰度的分布
（3）不同贮藏年限的蒲坑茶挥发性轮廓存在显著差异（图2）：在年轻茶样（3-8年）中，PKT3、PKT5与PKT8聚类较近，化学特征相似；然而，陈年老茶样（10-20年）随着时间推移，化学成分发生显著分化，特别是PKT20在得分图中占据独立位置，表明其挥发性物质组成已发生最大程度的改变，形成了独特的陈香物质基础。
图2. 基于PCA(A)和PLS-DA(B)分析不同贮藏年限蒲坑茶挥发性成分差异
02.长期贮藏过程中蒲坑茶的差异挥发性成分
对于不同贮藏年限蒲坑茶的关键香气物质，总计46种差异挥发性成分被鉴定（PLS-DA模型&ANOVA分析，VIP＞2且P＜0.05），主要以醇类、醛类、酮类为主（表1）。以3年样品为对照进行两两比较，得到67种差异物质，其中24种与多组分析结果重合，包括1-butanol、1-penten-3-ol等核心标志物。
表1. 不同贮藏年限蒲坑茶香气差异的标志性成分
差异成分中，1-butanol、1-penten-3-ol、己醛的区分能力最强。热图（图3）显示，1-penten-3-ol、顺-2-戊烯醇等随贮藏显著下降，青草香与清香逐渐减弱；1-butanol、苯甲酸、柠檬烯等持续升高，与微生物代谢密切相关；部分物质呈先升后降等波动趋势，表明陈化过程存在香气过渡阶段。此外，46种差异成分中78.26%具有明确香气属性，少数物质缺乏感官注释。
图3. PLS-DA分析表征的蒲坑茶贮藏期间差异挥发性物质动态变化
03.蒲坑茶样品中微生物群落的动态变化
在蒲坑茶贮藏过程中，微生物群落存在明显的动态演替规律（图4），内容涉及细菌、真菌两方面。
（1）细菌群落的演替
门水平（图4A）：鉴定出7个细菌门。其中，放线菌门(Actinobacteriota)和厚壁菌门(Firmicutes)在所有组中均占主导地位，贮藏早期（3-8年）厚壁菌门占优（56.92%–77.83%），长期贮藏（10-20年）放线菌门占优（>60%），呈现显著演替趋势。
属水平（图4B）：共注释133个细菌属，优势属11个。丰度前五：葡萄球菌属、糖多孢菌属、红球菌属、Sciscionella属、苏黎士杆菌属。其中，葡萄球菌属(Staphylococcus)在贮藏早期主导（PKT3达77.49%），后期急剧下降；糖多孢菌属(Saccharopolyspora)持续高丰度（PKT10峰值）；苏黎士杆菌属(Turicibacter)仅出现PKT20（18.97%），为茶叶中首次报道。
（2）真菌群落的特征
与细菌群落相比，真菌群落在门和属水平上的多样性显著较低。
门水平（图4C）：仅鉴定出子囊菌门和担子菌门两个门，其中子囊菌门(Ascomycota)在所有PKT组中占据绝对主导地位（>99%）。
属水平（图4D）：所有样品均由曲霉属(Aspergillus，87.76%-99.27%)主导。物种水平优势种包括A.penicillioides、A.hordei、A.ruber和A.restrictus。
图4. 不同贮藏年限蒲坑茶的微生物群落分析
04.微生物群落与挥发性成分的相关性
通过Pearson相关性分析，优势菌属与关键挥发性物质的内在关联被进一步揭开（图5）。结果表明：①葡萄球菌属与多种醇类、醚类、杂环类物质强正相关，主导前期香气积累；②糖多孢菌属与己醛、2-己烯醛等正相关；③红球菌属、苏黎士杆菌属、Sciscionella与1-butanol、苯甲酸等升高型物质正相关；④曲霉属（真菌）也与2-甲基丁醛等关键风味物质显著相关。⑤芽孢杆菌属、放线多孢菌属、新草螺菌属与反-3-己烯醇、1-辛-3-醇、松油烯正相关。⑥Natribacillus、Virgibacillus首次在茶叶中报道，可能与蒲坑茶独特感官特征相关。
图5. 基于皮尔逊相关分析的优势菌属与挥发性成分关联分析
进一步RDA分析（图6）显示，贮藏过程中微生物群落演替与香气组成高度关联，主要菌属的分布趋势与热图结果一致，证实微生物群落动态共同驱动香气物质变化。
图6. 基于冗余分析(RDA)的优势菌属与挥发性成分相关性
综上所述，Pearson相关与RDA联合分析在配对和群落水平上揭示出复杂的“微生物-挥发性”关联，为蒲坑茶工业化生产中香气活性微生物的靶向筛选提供依据。
研究总结
本研究以3–20年不同贮藏年限的蒲坑茶为对象，首次整合非靶标代谢组学、化学计量学与微生物组技术，系统解析其长期贮藏过程中挥发性物质与微生物群落的动态变化规律。主要内容为：①通过HS SPME GC MS共鉴定出189种挥发性成分，经PCA、PLS DA与ANOVA筛选获得46种年份标志性差异香气物质，明确了青草香类成分下降、陈化特征成分上升的时序变化；②微生物测序结果显示，细菌群落由贮藏前期厚壁菌门（葡萄球菌属）主导逐渐转为后期放线菌门占优，真菌群落则全程以曲霉属绝对主导，并首次在茶叶中检出苏黎士杆菌属；③Pearson相关与RDA冗余分析进一步证实，葡萄球菌、糖多孢菌、曲霉等优势菌属与关键香气物质显著关联，共同驱动蒲坑茶风味形成。
总的来说，该研究全面揭示了蒲坑茶贮藏期间的代谢演替与微生态机制，为其年份鉴别、品质调控及功能微生物挖掘提供了科学依据，也为传统黑茶陈化研究提供了可借鉴的多组学整合范式。
