欧洲七叶树（Eucommia ulmoides）叶片作为康普茶（kombucha）发酵的替代基质：微生物群落在发酵动态及代谢特征中的作用

《Food Chemistry》：Eucommia ulmoides leaf as an alternative substrate for kombucha fermentation: the role of microbial communities in dynamics and metabolic profile

本研究以 Eucommia ulmoides 叶为新型发酵基质，对比传统 kombucha 发酵特性。通过 HPLC、代谢组学和宏基因组测序发现：EUL kombucha 糖消耗速率更慢且抗氧化活性显著提升，总多酚、geniposidic acid 等成分随发酵时间递增，而总黄酮、绿原酸含量下降。优势菌群包括 Komagataeibacter 和 Gluconobacter（细菌），以及 Hanseniaspora 和 Dekkera（酵母）。微生物群落演替调控了核酸代谢、黄酮合成等途径，形成差异代谢特征。为 kombucha 原料创新提供理论依据。

　　

王林峰|王二峰|王伟鹏|张伟|葛一凡|曹晓康|田红（Sabrina）|李星科|朱贤峰

河南大学生命科学学院，开封475004，中国

摘要

欧洲山茱萸（Eucommia ulmoides）叶（EUL）被引入作为新的发酵底物，以替代传统茶叶用于康普茶的制作。通过高效液相色谱、非靶向代谢组学和高通量测序技术，研究了发酵过程中的潜在关系。与传统康普茶相比，EUL康普茶的糖消耗速率较慢，且具有更强的体外抗氧化活性。总多酚、没食子酸、松脂醇二葡萄糖苷和芸香苷的含量呈现上升趋势，而总黄酮类化合物和绿原酸的含量则显著下降。代谢物分析显示，在发酵0天、4天和8天的样品中分别检测到211种阳离子成分和165种阴离子成分。Komagataeibacter和Gluconobacter是主要的细菌属，而Hanseniaspora、Dekkera和Kregervanrija则主导了酵母群落。这些主要微生物可能调控了核苷酸代谢、戊糖和葡萄糖醛酸的转化、抗坏血酸和醛类的代谢以及黄酮类化合物的生物合成，从而导致EUL康普茶中代谢物的变化。这些发现为康普茶的创新提供了支持。

引言

康普茶是一种传统的发酵茶饮料，通过在自然发酵条件下将醋酸菌（AAB）、酵母和乳酸菌与茶糖和水混合制成（Cardoso等人，2020年；De Filippis等人，2018年）。康普茶富含多酚类化合物、有机酸、维生素、氨基酸和矿物质（Mohd Ariff等人，2023年）。康普茶具有多种生物活性，如保护肝脏、预防癌症、促进消化、增强免疫力以及抑制病原菌（Esatbeyoglu等人，2024年；Martínez Leal等人，2018年）。由于其独特的口感和潜在的健康益处，康普茶在近几十年来在全球范围内广受欢迎（Chakravorty等人，2019年；Jakubczyk等人，2024年）。传统上，康普茶的原料是茶叶，主要是红茶和绿茶。一些研究使用其他类型的茶叶、果汁、草药浸剂甚至食品工业的副产品作为替代底物来制作新型康普茶（Anantachoke等人，2023年；Emiljanowicz & Malinowska-Pańczyk，2020年；Freitas等人，2022年；Xu等人，2025年）。在所有替代底物中，药用和食品相关的草药表现出良好的效果，因为它们丰富的生物活性化合物不仅能够调节发酵特性，还能提升康普茶的功能性。

欧洲山茱萸叶（EUL）是一种具有药用和食用价值的中药，是E. ulmoides Oliv的干燥叶子（Wang等人，2020年；Yuan等人，2013年）。由EUL制成的Eucommiae茶在中国、日本和韩国被作为功能性健康食品销售。Eucommiae茶被宣传具有多种健康益处，如帮助体重管理、抗骨质疏松、糖尿病管理和保护胃肠道（Duan等人，2024年；Shi等人，2022年；Xu等人，2018年）。现代药理学研究表明，Eucommiae茶的健康益处来源于其所含的生物活性成分，如芸香苷（如没食子酸GPA）或山柰酚、酚酸（如咖啡酸）以及黄酮类化合物（包括儿茶素）（Huang等人，2023年；Li, Fu等人，2022年）。除了原料本身，康普茶中的营养成分还受到共生微生物群落发酵过程中产生的代谢物的影响（Li, Wang等人，2023年；Xu等人，2024年；Zheng等人，2024年）。

准确确定康普茶的微生物组成非常复杂，因为它不仅受茶叶底物和发酵微生物群的影响，还受发酵参数、糖浓度和地理来源的影响，这些因素共同导致了康普茶微生物群落的显著多样性（Chen等人，2022年；Mohd Ariff等人，2023年）。已经开发出多种技术方法来更好地了解康普茶发酵过程中的代谢物和生物途径（Tefon-?ztürk等人，2023年）。LC–MS技术具有高灵敏度和特异性，能够有效分离和鉴定代谢物。此外，该技术有助于更深入地研究康普茶发酵过程中的产物和中间体（Liao等人，2022年；Liu & Locasale，2017年）。高通量测序技术的出现使得能够全面了解参与康普茶发酵的核心微生物，揭示微生物种群动态，从而调控混合发酵系统并确保产品的质量（Li, Wang等人，2023年；Zeng等人，2022年）。

鉴于关于EUL康普茶发酵过程中微生物群落和代谢物动态变化的系统研究较少，本研究采用了一种综合方法，结合了成分测定、非靶向代谢组学和ITS/16S rRNA测序。通过可视化整个发酵过程中的主要质量成分、代谢组学特征和微生物特征，我们系统地阐明了物理化学性质的演变、活性成分的动态变化及其与微生物群落演替的相关性。此外，微生物群落与关键代谢物之间的相关性分析明确了微生物在功能性成分形成中的潜在作用机制。基于这些目标，本研究有望为开发具有更佳感官品质和功能特性的新型康普茶饮料提供科学依据。

试剂和化学标准品

2024年，在中国河南省开封市采集了欧洲山茱萸叶（EUL）。康普茶起始菌株来自中国安徽省合肥市的家庭作坊。2023年3月从中国福建省武夷山市购买了红茶，蔗糖则从当地超市（开封市）购买。甲酸、甲醇、乙醇和乙腈购自中国上海的McLean Chemical Factory。醋酸、苹果酸、琥珀酸、草酸、柠檬酸和绿原酸（CA）也在此期间购买。

传统康普茶与EUL康普茶的比较

pH值（图1A）和糖含量（图1B和C）是评估康普茶发酵过程的关键指标。EUL康普茶的pH值、总糖和总还原糖含量的变化趋势与传统康普茶（TK）相似。在EUL康普茶的发酵过程中，pH值在最初的2天内迅速下降，从5.340±0.028降至2.980±0.015；而传统康普茶（TK）组的pH值从5.250±0.028降至2.850±0.026。

结论

本研究表明，欧洲山茱萸叶（EUL）可以作为康普茶生产的替代发酵底物。微生物群落结构的变化在成分转化中起着关键作用，并直接受到EUL康普茶质量的影响。在此过程中，Komagataeibacter、Gluconobacter、Acetobacter以及Dekkera和Kregervanrija被确定为关键驱动因素。未来需要通过系统研究进一步验证这些结果。

CRediT作者贡献声明

王林峰：撰写初稿、数据可视化、软件使用、方法设计、数据分析、概念构建。王二峰：撰写初稿、数据可视化、软件使用、方法设计、数据分析、概念构建。王伟鹏：撰写初稿、方法设计、数据管理。张伟：撰写初稿、方法设计、数据管理、概念构建。葛一凡：撰写初稿、方法设计、概念构建。曹晓康：撰写

资助

本研究得到了河南省重点研发专项项目（项目编号：241111110700）的资助。

未引用参考文献

Yang等人，2022年

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了河南省重点研发专项项目（项目编号：241111110700）的支持。