《LWT》：Impact of
Aspergillus cristatus on Microbial Community and Flavor Profile of Fermented White Tea
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本研究针对冠突曲霉（Aspergillus cristatus）发酵对白茶（White Tea, WT）品质形成机制不清的问题，通过整合宏基因组学与气相色谱-质谱（GC-MS）技术，系统解析了A. cristatus接种对发酵白茶（FWT）微生物群落、功能基因及挥发性风味化合物的影响。研究发现A. cristatus通过重塑微生物生态系统（真菌相对丰度升至64.94%），显著提升能量代谢基因丰度，降低抗生素抗性基因（ARGs）和毒力因子基因（VFGs）丰度，并鉴定出205种差异挥发性化合物，关键香气成分如苯甲醛（杏仁香）、2-甲基丁酸乙酯（果香）和1-辛烯-3-醇（蘑菇香）的相对气味活度值（rOAV）显著增加。该研究为定向调控白茶发酵工艺及提升风味品质提供了理论依据。
茶，作为世界三大饮品之一，其种类繁多，加工工艺各异。白茶（White Tea, WT）是中国六大传统茶类之一，以其独特的加工工艺——仅经过萎凋和干燥，不经过杀青或揉捻——而闻名。这种简约的工艺赋予了白茶温和甘甜的口感和多种健康益处，深受消费者喜爱。近年来，一种名为“金花白茶”的发酵茶逐渐成为研究热点。它是在白茶的基础上，通过接种冠突曲霉（Aspergillus cristatus）进行发酵，使茶叶内部生长出金黄色的菌花而得名。这种发酵过程被认为能显著增强白茶的香气复杂度和潜在健康价值。然而，尽管冠突曲霉在其他发酵茶（如茯砖茶、普洱茶）中被证实是“金花”形成过程中的优势菌属，但其对白茶发酵过程中微生物群落的动态变化以及独特风味形成的确切影响尚不完全清楚。此外，白茶的物理形态（紧压茶饼或散茶）可能创造出不同的发酵微环境（温度、湿度、氧气水平不同），进而可能导致微生物生态系统及其代谢产物和风味的差异。这些潜在差异是一个亟待探索的关键科学问题。
为了深入探究冠突曲霉如何影响白茶发酵，研究人员在《LWT》期刊上发表了题为“Impact of Aspergillus cristatus on Microbial Community and Flavor Profile of Fermented White Tea”的研究论文。该研究旨在系统比较冠突曲霉发酵白茶茶饼（FWTC）、发酵散白茶（FLWT）与未发酵的白茶茶饼（WTC）和散白茶（LWT）之间的差异。研究团队运用了多种关键技术方法：首先，他们进行了精心的样品制备和发酵过程控制；其次，采用感官评价对茶叶品质进行量化评估；第三，利用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC-MS）技术全面分析了挥发性风味化合物，并计算其相对气味活度值（rOAV）以识别关键香气活性成分；第四，通过宏基因组测序深入解析了样本中微生物的群落结构（从域到种水平）以及功能基因（包括代谢通路、碳水化合物活性酶（CAZy）、抗生素抗性基因（ARGs）和毒力因子基因（VFGs））的丰度差异。所有分析均设置了四个生物学重复以确保结果的可靠性。
3.1. 宏基因组数据概览
通过对16个样本进行宏基因组测序，共获得超过10亿条高质量序列，组装得到大量重叠群（contigs）并预测出大量开放阅读框（ORFs），为后续分析奠定了坚实的数据库基础。
3.2. 物种分类注释
主成分分析（PCA）和层次聚类分析（HCA）结果显示，发酵白茶（FWT）和未发酵白茶（WT）的微生物群落结构存在显著差异。在界水平上，FWT中真菌的平均相对丰度（64.94%）远高于WT（0.43%），而细菌则呈现相反趋势。在门水平上，FWT中以子囊菌门（Ascomycota）为绝对优势菌门（64.65%），而WT中则以假单胞菌门（Pseudomonadota）为主（59.95%）。在属和种水平上，冠突曲霉（Aspergillus cristatus）是FWT中的绝对优势菌，其在白茶茶饼（FWTC）中的丰度（56.25%）高于散茶（FLWT, 36.13%）。这表明冠突曲霉接种成功重塑了白茶的微生物生态系统，并使其成为主导真菌，且茶叶的物理形态影响了其生长优势。
3.3. 功能注释
通过eggNOG数据库对基因进行功能分类，发现与能量产生和转换相关的基因在FWT中的丰度（9.29%）显著高于WT（5.95%）。KEGG通路注释显示，“代谢”是最丰富的功能类别。碳水化合物活性酶（CAZy）分析表明，糖苷水解酶（GH）和糖基转移酶（GT）是主要类别，而辅助活性酶（AA）在FWT中的丰度显著高于WT。尤为重要的是，基于SARG和VFDB数据库的注释发现，经过冠突曲霉发酵后，抗生素抗性基因（ARGs）和毒力因子基因（VFGs）的总丰度以及多数亚型的丰度均显著降低，甚至某些特定基因在发酵样品中未被检测到。这从分子水平上表明冠突曲霉发酵有助于降低白茶中潜在的安全风险。
3.4. 感官评价结果
感官评价证实，冠突曲霉发酵显著提升了白茶的整体品质。发酵后的茶叶在外形、汤色、香气和滋味方面均优于未发酵的对照样品，其特有的“菌花香”和醇厚口感与挥发性化合物分析结果相吻合。
3.5. 白茶发酵过程中挥发性化合物的变化
GC-MS分析共检测到数百种挥发性化合物，以酯类、酮类和烃类为主。发酵导致205种挥发性化合物发生显著变化。总体趋势是，酯类、酮类和杂环类化合物含量增加，而酸类和醛类化合物含量减少。主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）均显示发酵组与未发酵组能明显区分，表明发酵是引起白茶香气特征变化的关键因素。
3.6. 冠突曲霉发酵白茶香气轮廓的关键贡献者
通过相对气味活度值（rOAV）分析评估了各香气化合物的贡献。发酵后，具有高rOAV（≥1）的化合物数量增加，关键香气成分也发生变化。例如，在发酵散白茶（FLWT）中，苯甲醛（杏仁、焦糖香）的rOAV最高（100.000），取代了未发酵茶中(E,Z)-2,6-壬二烯醛（青草、黄瓜香）的地位。2-甲基丁酸乙酯（苹果、果香）、1-辛烯-3-醇（蘑菇、脂肪香）等化合物的rOAV也大幅提升。这些关键香气成分共同构成了发酵白茶独特的“杏仁-果香-蘑菇香”风味轮廓。
3.7. 冠突曲霉发酵白茶中微生物与风味的关联分析
斯皮尔曼（Spearman）相关性分析揭示了优势微生物与关键香气化合物之间的密切关系。冠突曲霉（A. cristatus）的丰度与2-甲基丁酸乙酯、苯甲醛、2-戊基呋喃等多种关键香气成分呈强正相关。相反，一组包括土壤杆菌（Pedobacter terrae）、污染伯克霍尔德菌（Burkholderia contaminans）在内的细菌群落则与这些香气成分呈强负相关。这表明冠突曲霉不仅是发酵过程中的优势菌，还可能直接或间接地参与了这些特征风味物质的合成，而其 dominance 可能抑制了某些与不良风味相关的细菌的生长。
综上所述，本研究通过多组学联合分析，系统阐明了冠突曲霉（Aspergillus cristatus）在发酵白茶（FWT）品质形成中的核心作用。研究结论表明，冠突曲霉接种能成功重塑白茶微生物群落，使其成为以真菌（尤其是其自身）为主导的生态系统。这一转变伴随着功能基因谱的变化，包括能量代谢的增强以及抗生素抗性基因（ARGs）和毒力因子基因（VFGs）的显著减少，这为发酵白茶的安全性提供了分子层面的积极证据。在风味方面，发酵过程显著改变了挥发性化合物组成，增加了酯类、酮类等有益风味物质，降低了酸类和部分醛类等可能带来不良风味的成分。通过rOAV分析确定的苯甲醛、2-甲基丁酸乙酯和1-辛烯-3-醇等关键香气化合物，与冠突曲霉的丰度呈正相关，共同塑造了发酵白茶独特的“杏仁-果香-蘑菇香”型香气轮廓。
讨论部分进一步深化了这些发现的意义。研究指出，冠突曲霉通过其强大的代谢能力（如分泌多种胞外酶分解茶基质中的大分子物质）和生态竞争（可能通过产生抗菌物质或资源竞争），不仅驱动了风味前体物的转化，还可能抑制了某些潜在有害或与不良风味相关的细菌。茶叶的物理形态（茶饼 vs. 散茶）通过影响发酵微环境（如氧气和水分分布），进一步调节了冠突曲霉的生长优势及其代谢活动，从而导致微生物群落和风味化合物在FWTC和FLWT之间存在差异。本研究首次在多组学层面将冠突曲霉的定植、功能基因表达的改变与白茶发酵过程中特征风味的形成联系起来，构建了“微生物-功能-风味”的关联网络。这项研究不仅为理解“金花”白茶品质形成的机理提供了深入见解，也为通过人工接种特定菌种（如冠突曲霉EC-520菌株）来定向调控白茶发酵工艺、优化最终产品风味和安全性奠定了坚实的科学基础，对白茶产业的升级和多元化发展具有重要的指导意义。
