《LWT》：Integrated multi-omics analysis reveals flavor characteristics and underlying formation mechanisms during withering of Huangjincha black tea
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本研究针对高氨基酸茶树品种黄金茶在红茶加工关键工序——萎凋阶段风味形成机制不清的科学问题，整合感官评价、代谢组、转录组、蛋白组及理化分析，系统阐明了萎凋过程中风味物质的动态变化规律及其生物合成机制。研究发现适度萎凋通过促进氨基酸积累及苯丙烷代谢关键基因（如CsSHMT1、CsCAT1、CsGABA-T3）和蛋白（CsPAL、CsCAD、CsPOD）的协同表达，有效降低苦涩味、增强茶汤鲜甜感与花香，为高氨基酸红茶风味定向调控提供了理论依据。
在茶叶消费市场，红茶以其诱人的外观、明亮的汤色、丰富的香气和醇厚的口感而备受青睐。而萎凋作为红茶加工的首道工序，对最终产品的品质形成起着决定性作用。在这一过程中，茶鲜叶通过失水和组织软化，细胞膜透性增加，酶活性被激活，进而引发细胞内化合物的水解与氧化，促进鲜味、甜味和花香的生成，同时降低苦涩味。然而，对于黄金茶这类高氨基酸特性的茶树品种，其在萎凋过程中风味物质形成的分子调控网络，特别是氨基酸代谢与次级代谢产物生物合成之间的协同关系，尚不明确。
为了深入探究这一科学问题，研究人员以黄金茶为研究对象，在受控条件下进行萎凋处理，分别于0小时、8小时、16小时和24小时采集样品。研究整合了感官评价、代谢组学、转录组学、蛋白组学以及品质成分分析，系统揭示了萎凋过程中风味形成的动态变化及其背后的生物合成机制。
感官评价和品质成分分析表明，适度萎凋能够降低茶汤的苦涩味，同时增强其鲜味、甜味和醇厚度。代谢组学分析发现，萎凋过程中游离氨基酸、氨基酸衍生物和酚酸显著积累，而儿茶素和类黄酮含量则呈现下降趋势。整合转录组和蛋白组分析进一步揭示，氨基酸代谢和次级代谢是萎凋过程中的主导代谢过程。研究人员鉴定出CsSHMT1、CsCAT1和CsGABA-T3作为调控氨基酸代谢的关键枢纽基因。尤为重要的是，苯丙烷生物合成途径被确定为连接氨基酸代谢与香气形成的关键代谢枢纽，该途径促进了阿魏酸、松柏醛和甲基丁香酚等关键香气化合物的生物合成。
关键技术方法
研究以黄金茶一芽二叶为材料，于24°C、60%相对湿度下进行萎凋，分别在0h、8h、16h、24h取样。采用定量描述分析法进行感官评价；测定水浸出物、氨基酸、茶多酚等品质成分；利用非靶向代谢组学分析代谢物动态变化；通过转录组测序和蛋白组学分别检测基因表达和蛋白丰度；整合多组学数据构建调控网络。
3.1. 黄金茶红茶萎凋过程中的感官特性
定量描述分析显示，鲜叶茶汤以苦涩味为主；萎凋初期苦涩味开始下降，鲜味和甜味增加；萎凋中期甜味、鲜味和醇厚度占主导，苦涩味显著降低；而萎凋后期苦涩味略有回升，鲜甜味和醇厚度下降。表明适度萎凋有利于黄金茶红茶风味优化，而过长萎凋则导致滋味淡薄。
3.2. 黄金茶红茶萎凋过程中品质成分分析
随着萎凋进行，水浸出物和游离氨基酸含量逐渐增加，增强了茶汤的厚度和鲜爽感；可溶性糖和茶多酚含量逐步下降；咖啡碱和总黄酮含量呈现不规则降低。儿茶素组分在萎凋过程中均显著减少，可能与内源酶激活催化其氧化为茶黄素和茶红素有关。
3.3. 代谢组学分析揭示黄金茶红茶萎凋过程中代谢物的动态变化
主成分分析显示不同萎凋阶段样品明显分离。共鉴定1543种代谢物，发现299种差异积累代谢物，主要包括脂质、氨基酸及其衍生物、萜类等。其中氨基酸及其衍生物、核苷酸及其衍生物、酚酸等呈上升趋势，而脂质、生物碱和类黄酮则逐步下降。27种差异氨基酸中大多数在萎凋过程中含量上升，11种在萎凋中期达到峰值。23种差异次级代谢物中19种呈波动上升趋势，阿魏酸、甲基丁香酚等化合物显著积累，贡献花香、木香并增强抗氧化活性。
3.4. 黄金茶萎凋的转录组学分析
共鉴定16747个差异表达基因，随着萎凋进行，差异基因数量增加。KEGG富集分析表明，萎凋过程主要与氨基酸代谢和次级代谢物生物合成通路相关。类黄酮生物合成、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成以及苯丙烷代谢等通路在整个萎凋过程中持续活跃。
3.5. 黄金茶萎凋的蛋白组学分析
共定量8976个蛋白质，发现393、295和452个差异表达蛋白。蛋白质-蛋白质互作网络分析发现CsPOD、CsTAT和CsPAL三种酶相关蛋白存在互作。KEGG富集分析显示，苯丙氨酸代谢、次级代谢物生物合成和苯丙烷生物合成等通路显著富集。
3.6. 转录组与蛋白组整合分析揭示黄金茶红茶萎凋过程中风味相关通路的协同调控
九象限分析显示，随着萎凋时间延长，转录和蛋白表达一致变化的基因数量增加。联合通路富集分析表明，次级代谢物生物合成和氨基酸代谢在比较组中显著富集，苯丙烷生物合成通路在整个萎凋过程中持续活跃。
3.7. 黄金茶红茶萎凋过程中氨基酸代谢与次级代谢的整合调控网络
相关网络分析确定CsSHMT1、CsCAT1和CsGABA-T3为氨基酸调控网络中的枢纽基因，2-氧代己二酸、蛋氨酸和L-苯丙氨酸为核心代谢物。同时鉴定出CsDapB、CsDQD/SDH、CsASP3、CsTAT和CsBCAT作为连接氨基酸代谢与次级代谢物生物合成途径的"桥梁基因"。苯丙烷生物合成途径作为关键代谢枢纽，协调氨基酸积累、儿茶素转化以及木质素和挥发性芳香化合物的生物合成。该途径中28个差异基因、蛋白和5个差异代谢物被鉴定，其中CsCCR和CsCAD显著上调，导致阿魏酸和松柏醛大量积累，进而促进甲基丁香酚等花香物质的形成。
研究结论与意义
本研究通过多组学整合分析，系统阐明了黄金茶红茶萎凋过程中独特鲜甜味和花香风味的形成机制。研究发现适度萎凋通过促进氨基酸积累和苯丙烷代谢关键基因与蛋白的协同表达，优化茶叶风味品质。特别是确定了苯丙烷代谢作为核心调控枢纽，连接氨基酸代谢与香气化合物生物合成，为高氨基酸红茶风味品质的定向调控提供了分子基础。该研究不仅深化了对茶叶加工过程中风味形成机制的理解，也为优化红茶加工工艺、提升产品质量提供了理论依据。
