茯砖茶“菌花香”化学物质基础及其形成机制研究

“Fungi flower aroma” is the most important special aroma of Fu brick tea. But its chemical constituent and formation mechanism is still unclear. In this program, GC-O-MS, OAV and quantitative sensory evaluation are used for exploring the variation of aroma component and the constituents of “Fungi flower aroma”. PacBio SMRT high-throughput sequencing is used for illuminating the microbial community structure and its variation at the species level during the process of Fu brick tea. iTRAQ proteomic analysis is used for exploring the microbial enzyme and its variation during the process of Fu brick tea. The key microorganism and key microbial enzyme, which involved in the formation of “Fungi flower aroma” are identified by bioinformatics analysis. And the related metabolic pathways of “fungi flower aroma” constituents and key microbial enzyme are also identified. The objective of this project is to reveal the aroma-active constituents of “Fungi flower aroma” and its formation mechanism, and provide a theoretical basis for the intensive study on the quality formation mechanism and the quality control technology of Fu brick tea.

“菌花香”是茯砖茶最重要的特征香气，但其化学物质基础及形成机制尚不清楚。本项目拟采用气相色谱-嗅闻-质谱联用技术（GC-O-MS）、香气活力值（OAV）和定量感官审评结合，分析茯砖茶加工过程中香气成分的变化规律，探明“菌花香”的化学物质组成；利用PacBio SMRT高通量测序技术，在种水平上阐明茯砖茶加工过程中微生物种群结构及其变化规律；通过iTRAQ定量蛋白质组学技术，探明茯砖茶加工过程中微生物酶组成及其变化规律；借助生物信息学分析，鉴定主导“菌花香”形成的关键微生物及关键微生物酶，解析“菌花香”化学物质及关键微生物酶参与的生化代谢途径，从而阐明“菌花香”化学物质基础及其形成机制，为研究茯砖茶风味品质形成机理和品质调控提供理论支撑。

本项目采用色谱-质谱联用结合分子感官科学技术手段研究茯砖茶加工过程中香气物质的变化规律并揭示茯砖茶“菌花香”形成的物质基础，并从分子生物学角度探究“菌花香”化学物质与关键微生物之间的联系，研究结果如下：茯砖茶加工过程主要的香气物质含量呈降低趋势。采用气味活力值（OAV）法发现25种香气化合物OAV≥1。通过PLS分析探究茯砖茶香气属性与气味化合物（OAV>1）之间的关系，发现菌花香、花香、薄荷香和木香属性呈正相关，且与芳樟醇、苯乙酮和水杨酸甲酯高度相关。采用化学计量学方法结合OAV研究茯砖茶香气来源，结果显示茯砖茶特征香气中的青气属性主要由去“金花”纯茶贡献，而花香、木香、冬青香和蘑菇香属性主要由“金花”菌体贡献。对不同类型发花砖茶进行研究，发现醛类、醇类和酮类化合物在茯砖茶中的含量高于发花红茶砖和发花白茶砖。进一步将茯砖茶细分为“花菌香”型（JHX）、“熟菌香”型（SJX）和“清菌香”型（QJX），发现JHX茯砖茶中醇类、酮类和碳氢类含量较高，而SJX和QJX茯砖茶中酮类和醛类含量较高。以VIP和OAV值均＞1.0的物质研究不同类型“菌花香”茯砖茶的差异，发现在JHX、SJX和QJX茯砖茶中分别有10、11和18种特征香气化合物。.对茯砖茶精制加工过程中的菌群落结构进行研究，结果显示Aspergillus属、Cyberlindnera属和Candida属是茯砖茶加工过程中优势真菌菌属，占真菌群落总量＞80%。Aspergillus属在加工过程中逐渐增加至加工结束含量高达99.99%。Cyberlindnera属和Candida属在“发花”前期显著增加，在“发花”后期阶段又逐渐降低、消失。Pseudomonas属是茯砖茶加工过程中优势细菌群落，从黑毛茶阶段的1.98%显著增加至渥堆阶段的20.91%；Klebsiella属从黑毛茶阶段的82.65%显著降低至加工结束阶段的3.25%。Lactococcus属和Stenotrophomonas属在渥堆期间呈现先增加后降低的趋势。进一步多元分析表明，真菌群落菌属Aspergillus、Candida、Kluyveromyces、Trichosporon、未知分类的Saccharomycetales目真菌属、未知分类的Ascomycota门真菌属和Uwebraunia与多酚类、儿茶素、可溶性糖、没食子酸等组分变化显著相关。