《Food Research International》：Theanine supplementation in tea wine production: Accelerated fermentation, refined aroma profile, and enhanced sensory quality
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茶酒因茶汤氮源不足导致发酵缓慢，本研究系统评估了茶氨酸、谷氨酸、磷酸二铵和硫酸铵对发酵动力学及品质的影响。结果表明茶氨酸最佳，缩短发酵时间37.5%，乙醇浓度提升13%，优化酯类与醇类平衡，感官评分达7.69分，澄清度显著提高。
邹春|刘森|唐展辉|魏玉明|王玉婉|陈建新|王芳|徐永全|尹俊峰
中国农业科学院茶叶研究所，国家茶叶加工工程技术研究中心，茶叶种质创新与资源利用国家重点实验室，农业部茶叶生物学与资源利用重点实验室，中国杭州南梅岭路9号，310008
摘要
茶酒是中国一种受欢迎的饮品，但由于茶液中可利用氮的缺乏，其发酵过程较为缓慢。本研究系统评估了不同氮源（茶氨酸、谷氨酸、磷酸二铵和硫酸铵）对茶酒生产的影响。结果表明，氮的补充显著促进了酵母的生长和发酵效率。其中茶氨酸的效果最为显著，与对照组相比，发酵时间缩短了37.5%，最大乙醇浓度提高了13%。此外，茶氨酸还通过促进果香酯（己酸乙酯和异戊酸乙酯）的平衡合成，并限制了乙酸乙酯的过量产生，从而改善了茶酒的挥发性成分。补充茶氨酸的茶酒获得了最高的整体感官接受度评分（7.69分），比对照组高出15.6%，并且清澈度也显著提高。这说明茶氨酸是高效生产高质量茶酒的理想氮源。
引言
茶酒是一种独特的饮品，融合了茶和酒的风味，受到了消费者的广泛欢迎，并具有广阔的市场前景（Lin等人，2024年）。据报道，茶酒市场的年增长率超过20%，远高于白酒和葡萄酒等传统酒精饮料的增长速度（Yuan等人，2025年）。茶酒的流行不仅源于其独特的风味，更在于其多种健康益处。研究表明，茶酒有助于改善代谢功能障碍相关的脂肪性肝病（Zhai等人，2024年），增强抗氧化能力（Y. Chen等人，2025年；F. Wang等人，2024年），抑制α-葡萄糖苷酶以控制血糖（Lasik-Kurdys等人，2022年），以及减轻急性酒精中毒症状（Feng等人，2024年）。
为了推动茶酒产业的发展，人们进行了大量的研究和技术创新，包括茶叶品种的选择、酿酒微生物菌株的筛选以及发酵参数的优化。所用茶叶的品种不仅影响茶酒的风味，还影响其理化性质和抗氧化活性。用绿茶制成的茶酒通常具有较高的乙醇浓度和抗氧化活性，而用乌龙茶制成的茶酒则具有更佳的感官品质和更丰富的挥发性化合物（Zou等人，2023年）。酵母菌株的选择和组合是决定茶酒风味和功能特性的关键因素，因为它们的代谢活动直接调节着关键芳香化合物和功能性化合物的生物合成。例如，Phovisay等人（2024年）从传统发酵茶中筛选出了一种耐单宁的酿酒酵母。这种菌株在富含多酚的培养基中表现出强劲的发酵能力，同时提高了茶酒的抗氧化活性。另一项研究中，Li等人发现使用Hansenula anomala和S. cerevisiae混合发酵可以显著增加酯类的多样性，使茶酒具有更复杂的果香和花香（Li等人，2025年）。此外，研究表明，温度、酵母接种量、初始糖浓度和发酵时间等关键发酵参数对茶酒的质量有显著影响，包括其感官属性、乙醇浓度、抗氧化活性和挥发性风味成分（S. Chen等人，2024年；Cheng等人，2025年；Y. B. Liu等人，2025年；Q. Wang等人，2023年）。
尽管酿造工艺不断优化，但茶酒发酵仍面临一个主要瓶颈：发酵周期过长，导致生产效率降低和成本增加。这一问题的根本原因在于茶汁作为发酵介质的天然不足。茶汁普遍缺乏充足且平衡的可利用氮源，无法为酵母的快速生长和活跃的代谢活动提供足够的营养支持（Zou等人，2023年）。Chua等人（2021年）证明，氮源的补充不仅促进了酵母的生长速度和发酵效率，还显著增强了酒中的花香和果香。Su等人（2021年）发现，氮的补充显著缩短了发酵时间，尤其是在发酵初期（过程的前三分之一）添加氮时效果最为明显。不同类型的氮源对酵母的生长和代谢有不同的影响。虽然酵母的生长和发酵速率主要由可利用氮（YAN）的总量决定，但氮的化学形式对代谢结果有重要影响。这是因为无机氮（如铵）和有机氮（如氨基酸）通过不同的细胞运输系统和代谢途径被吸收。因此，有机氮源通常既作为营养物质，也作为芳香化合物的直接前体。在葡萄酒发酵中，有机氮已被证明能促进理想酯类的合成，并减少高级醇的产生（Torrea等人，2011年）。此外，Gittin等人（2023年）发现，改变葡萄汁中的有机/无机氮比例会负面影响大多数发酵产物的合成，而补充所谓的“生理氮”则有助于提升酒的芳香特性。尽管氮的补充是提高酒精发酵效率的常见策略，但现有研究主要集中在葡萄酒领域。
对于茶酒而言，关于氮源的添加方式及其类型（有机氮与无机氮）对发酵动力学和最终产品质量的影响，目前仍缺乏系统性的了解。因此，本研究系统评估了不同氮源对茶酒发酵动力学、理化性质和挥发性成分的影响。研究的氮源包括无机氮（磷酸二铵和硫酸铵）和有机氮（茶氨酸和谷氨酸）。选择这两种无机氮源是因为它们在发酵工业中较为常见。磷酸二铵同时提供可利用氮和磷，而硫酸铵则提供可利用氮和硫酸根离子。这种组合有助于评估这些阴离子（磷酸根与硫酸根）对茶酒发酵及其挥发性成分的影响。对于有机氮源，选择了茶氨酸，因为它是茶叶中的主要氨基酸（Zhu等人，2023年），其补充有助于维持茶叶特有的氮代谢系统。选择谷氨酸不仅是因为其结构与茶氨酸相似，还因为它是对S. cerevisiae而言优选的氮源，并且在酿酒发酵中广泛用于调控酵母代谢和塑造酒的挥发性成分（Guittin等人，2023年；Y. H. Wang等人，2024年）。这种选择使得能够全面比较不同类型和来源的氮在茶酒发酵中的作用，从而阐明它们在茶酒发酵中的具体作用。本研究通过阐明氮源在茶酒发酵中的代谢规律，为其在工业中的应用提供了科学依据，有助于提高品质、优化工艺并缩短发酵时间。
试剂和材料
福砖茶（一级黑茶）购自湖南紫然云超级黑茶科技有限公司（中国永州）。蔗糖购自广州富正东海食品有限公司（中国广州）。用于发酵的酵母菌株为S. cerevisiae（CCTCC NO: M2017624），保存于中国农业科学院茶叶研究所。
儿茶素的标准品（EGC、EC、ECG、EGCG、C、CG和GCG）购自上海源业生物科技有限公司
氮补充对酵母生长、乙醇浓度和TSSC的影响
如图1a所示，监测了茶酒发酵过程中酵母生物量的变化。CK组的指数生长阶段发生在第2至4天之间，而其他四个处理组在最初的2天内表现出最高的生长速率。因此，氮的补充可以缩短发酵的滞后期。细胞生长的动力学参数列于表1中。所有添加氮的4种茶酒的最大生物量和生长速率如下
结论
本研究系统评估了不同氮源对茶酒发酵的影响。结果表明，除了硫酸铵外，所有氮源都改善了发酵动力学，其中茶氨酸的效果最为显著。与对照组相比，茶氨酸使发酵时间缩短了37.5%，最大乙醇浓度提高了13%，显示出对酵母生长和代谢活性的最强促进作用。
作者贡献声明
邹春：撰写——初稿撰写、实验设计、资金筹集、数据分析、概念构思。刘森：实验设计、数据分析、数据管理。唐展辉：实验设计、数据分析、数据管理。魏玉明：实验设计、数据管理。王玉婉：实验设计、数据管理。陈建新：实验设计。王芳：实验设计。徐永全：撰写——审稿与编辑、项目监督、资金筹集。尹俊峰：撰写
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了浙江省自然科学基金（LMS25C200009）、CARS-19专项基金和中国农业科学院创新项目（CAAS-ASTIP-TRI）的支持。
