《LWT》：Exogenous inoculation of
Klebsiella and
Saccharomyces enhances core community stability and tea quality in short-term piling fermentation of Tianjian dark tea
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为解决天尖黑茶短期（≤24小时）渥堆发酵过程稳定性与质量控制难题，本研究首次通过外源混合接种细菌Klebsiella sp. K2和真菌Saccharomyces sp. S1，探究其对渥堆微生物群落及茶叶品质的影响。结果显示，接种显著提升了关键组分转化效率：茶多酚和儿茶素分别降低33.56%和53.98%，而茶褐素和类黄酮分别增加112.17%和9.1%。群落与网络分析表明，接种重塑了微生物群落，加速渥堆启动，并强化了微生物互作与协同代谢。随机森林与Mantel检验进一步揭示，渥堆品质的提升是通过增强核心微生物群落的稳定性与互作网络实现的。该研究不仅有助于理解接种短期渥堆发酵过程中的生化演变，还为调控短期渥堆微生物群落以保障天尖黑茶产品品质一致性提供了理论基础。
在浩如烟海的中国茶文化中，安化黑茶以其独特的风味与多样的健康益处享誉全球。天尖黑茶作为安化黑茶中的高端产品，采用最鲜嫩的茶叶原料，其制作工艺中的关键环节——短期渥堆发酵——却面临着一项严峻挑战：整个发酵过程必须在短短24小时内完成。如此短暂的发酵时间，加之对原料新鲜度的苛刻要求，使得这一过程的稳定性与质量控制高度依赖经验，充满了不确定性。如何驯服这短暂而激烈的微生物“狂欢”，确保每一批天尖黑茶都能拥有稳定且卓越的品质，成为茶叶科学领域亟待攻克的一道难题。
传统上，黑茶的渥堆发酵是一个持续数天甚至数周的缓慢过程，例如普洱茶的渥堆可达40-60天。相比之下，天尖黑茶的“短期速成”模式显得尤为特殊。前期研究已经发现，在短期渥堆中，细菌如克雷伯氏菌和真菌如酵母菌扮演着至关重要的角色。那么，一个大胆的设想应运而生：如果主动将筛选出的、具有高效转化能力的关键功能菌株接种到渥堆中，是否能像为发酵引擎添加“高性能催化剂”一样，提前引导并稳定整个微生物群落的活动，从而精准控制发酵方向，提升最终茶叶品质呢？为了验证这一设想，来自湖南农业大学的研究团队展开了一项开创性的研究，相关成果发表在食品科学权威期刊《LWT》上。
为了探究外源接种对天尖黑茶短期渥堆的影响，研究人员主要运用了以下几项关键技术方法：研究材料由湖南安化云台八角茶业有限公司提供，均为同一茶园、同一品种的雨前单芽单叶鲜叶。核心方法包括：1） 微生物接种与渥堆发酵：将分离自天尖黑茶渥堆过程的优势菌株——克雷伯氏菌Klebsiella sp. K2和酵母菌Saccharomyces sp. S1——进行混合后，以5%（体积/质量）的接种量引入渥堆实验组，对照组则添加等量无菌水，所有发酵均在45°C、80%湿度的可控条件下进行24小时。2） 化学成分分析：依据中国国家标准，系统测定了水浸出物、茶多酚、儿茶素单体、游离氨基酸、类黄酮、可溶性糖、咖啡碱以及茶黄素、茶红素、茶褐素等关键品质成分的含量。3） 微生物群落分析：利用Illumina NovaSeq平台对细菌16S rRNA基因的V3-V4区和真菌ITS区进行高通量测序，并通过生物信息学方法分析群落的α-多样性、β-多样性、组成结构以及共现网络。4） 统计分析：采用随机森林算法识别关键生物标志物，并运用Mantel检验探究微生物群落与茶叶品质参数之间的相关性。
3.1 关键微生物接种对天尖黑茶渥堆过程中微生物群落的影响
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3.1.1 对微生物α-和β-多样性的影响：接种处理并未显著改变细菌群落的香农和Chao指数，但使得细菌群落结构在渥堆前后期变得更加相似和稳定。对于真菌，接种处理降低了其群落的多样性，并使得群落结构更为分散。这表明接种加速了渥堆启动，并影响了群落结构的演替模式。
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3.1.2 对微生物群落组成的影响：接种显著重塑了微生物群落。在渥堆早期（6小时），接种的克雷伯氏菌迅速成为绝对优势菌，其所属的变形菌门丰度飙升至98.02%，同时抑制了厚壁菌门等其他细菌的生长。酵母菌的接种也使其丰度在接种组中显著提升，最高达到59.62%。在整个渥堆中后期，接种组中的核心菌属如克雷伯氏菌能维持更高的丰度，显示出更强的生态竞争优势。
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3.1.3 对微生物互作网络的影响：共现网络分析显示，虽然接种减少了网络中的节点和连接数，但显著提高了网络的模块化程度和平均聚类系数。这意味着接种促进了微生物之间更高效、更模块化的协作，增强了渥堆生态系统的稳定性和功能。0.7, p < 0.05). JZ: inoculated group; CK: the control group.">
3.2 微生物接种对天尖黑茶渥堆过程中化学成分的影响
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3.2.1 对关键化学成分的影响：接种显著提升了关键物质的转化效率。与对照组相比，接种组的茶多酚降低了33.56%，类黄酮增加了9.1%，可溶性糖和咖啡碱的消耗也更快。水浸出物含量在渥堆后期出现回升，表明接种菌株可能通过分泌胞外酶分解大分子物质，产生了新的可溶性成分。
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3.2.2 对儿茶素化合物和茶色素的影响：接种极大地促进了儿茶素，尤其是酯型儿茶素如表没食子儿茶素没食子酸酯的降解，总儿茶素降幅达53.98%。同时，茶色素的积累，特别是茶褐素的含量，在接种组中增加了112.17%。这一降一增，正是茶叶口感由苦涩转向醇厚的关键化学基础。
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3.2.3 对渥堆过程中感官品质的影响：专业审评结果表明，接种组的茶叶更早达到叶底柔软、汤色红亮的状态。在香气上，接种组在渥堆6小时就出现了“花香果香”，后期呈现出明显的“酯香”。在滋味上，接种组的茶汤醇厚度显著增强，整体感官评分在渥堆后期优于对照组。
3.3 微生物群落与天尖黑茶渥堆品质的关系
随机森林分析确定，对照组的细菌关键生物标志物是Mixta，而接种组的细菌关键生物标志物变为Providencia。对于真菌，对照组的关键生物标志物是Setophoma，接种组则变为Microascus。Mantel检验进一步揭示了微生物与品质的深层关联：接种克雷伯氏菌后，其与Providencia、Caulobacter（柄杆菌属）、Chthonobacter等核心细菌的相关性增强，而这些菌被认为在分解有机质、产生风味方面具有重要作用。接种酵母菌则提升了Strelitziana（鹤望兰属内生菌）和Mycosphaerella等真菌的潜在作用，它们与儿茶素转化和茶多酚代谢密切相关。
0.7, p < 0.05); Physio-chemical property includes: water extract, caffeine, tea polyphenols, flavonoids, free amino acids, soluble sugars; Catechin includes: Total catechin content, monomers, EC, EGC, EGCG, catechin gallate; Tea pigment includes theaflavin, thearubigins, theabrownin.">
研究结论与讨论
本研究首次系统阐明了外源接种关键菌株Klebsiella sp. K2和Saccharomyces sp. S1对天尖黑茶短期渥堆发酵过程的影响机制。核心结论表明，接种并非简单地“替换”原有菌群，而是作为一种“生态工程师”，通过强化克雷伯氏菌和酵母菌的初始优势，进而稳定并增强了如Providencia、Caulobacter、Chthonobacter、Strelitziana、Microascus、Mycosphaerella等核心功能微生物类群的生态位。更重要的是，接种优化了整个微生物群落的互作网络，使其协作更高效、模块化程度更高，从而作为一个整体，显著加速并引导了渥堆的生化进程。
其重要意义在于，该研究将传统的、依赖经验的渥堆工艺提升到了可调控的微生物组工程层面。它证明，通过精准接种优势功能菌，可以主动塑造发酵初期的微生物群落结构，增强其稳定性和功能网络，从而实现对茶叶关键化学成分（如茶多酚、儿茶素、茶褐素）转化路径和效率的定向调控。这为从根本上解决天尖黑茶短期渥堆品质不稳定这一行业痛点提供了坚实的理论依据和可行的技术思路，即从“靠天吃饭”的自然发酵转向“心中有数”的引导式发酵。
当然，该研究也指出了自身的局限性，例如缺乏灭菌对照来严格区分接种菌的直接代谢功能与其对土著菌群的间接调控效应。这为未来研究指明了方向：需要结合灭菌处理与多组学技术，深入解析接种微生物群落的具体代谢通路，并系统评估该策略对成品茶长期贮藏品质与安全性的影响。尽管如此，这项研究无疑为黑茶乃至其他发酵食品的微生物群落调控与品质提升，开启了一扇充满希望的新大门。
