文章鉴读|合肥工业大学食品与生物工程学院李兴江教授：冠突曲霉发酵对夏秋茶理化指标及风味的影响

食品工业科技编辑部

2025-09-12

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摘要

为探明金花菌中冠突曲霉对发酵夏秋茶品质的影响，通过从陕西茯砖茶中分离鉴定出6株冠突曲霉，将菌株分别接种到灭菌夏秋茶中进行固态发酵，分析发酵夏秋茶的理化指标及风味变化。结果表明，发酵夏秋茶与未发酵夏秋茶（CK）相比，发酵茶整体的水浸出物含量、甜味与苦味氨基酸含量比值均显著提升（P<0.05）；黄酮含量、茶多酚含量、咖啡碱含量、总儿茶素含量均显著降低（P<0.05）；并且新增了25种酯类、碳氢类挥发性化合物。感官结果表明，发酵前后茶的主要香气发生了转变，发酵茶被赋予了令人愉悦的花香、果香、甜香。风味物质和感官风味特征相关性分析结果表明，花香、果香、甜香与（+）-柠檬烯、苯乙酸苯乙酯等呈正相关。综上，不同冠突曲霉发酵的夏秋茶品质存在显著差异（P<0.05），且经冠突曲霉发酵后的夏秋茶品质优于CK。另外，通过秩和比综合评价法明确冠突曲霉F改善夏秋茶的品质相对较佳。

作为最古老且有效的食品保鲜技术，低温贮藏在维持肌肉食品、水果和蔬菜的安全及质量方面发挥着关键作用，根据贮藏环境温度的不同，现代工业中通常以冷藏（0~4 ℃）和冷冻（低于−18 ℃）两种方式来提高产品的品质稳定性。近年来，与传统肉制品相比，调理牛排因其食用方便、营养均衡等优势，越来越受到消费者的青睐。调理牛排产品通常采用冷藏或者冷冻方式进行贮运销售。传统的冷藏技术货架期较短，难以进行长线的冷链运输；此外，尽管冷冻技术可以大幅度延长货架期，但是贮藏过程中冰晶的生长/再结晶会对肌肉组织造成剧烈的机械损伤，解冻后过多的汁液损失会直接损害行业的经济效益和消费者的健康需求。因此，有必要开发新型的低温保存技术以维持食品原有的品质。

夏秋两季采摘的茶叶统称为夏秋茶。不同于春茶产量低，夏秋茶由于受环境因素的影响，茶叶生长迅速、茶期缩短，使其占我国茶叶产量的60%左右。同时茶树受环境因素的影响，其体内碳代谢水平较高，氮代谢水平较低，使夏秋茶中氨基酸等物质含量偏低，多酚类等物质含量偏高，造成夏秋茶鲜香味淡薄，口感苦涩，与春茶相比品质不佳。最终导致大量夏秋茶因品质较差而被废弃，造成茶叶资源的严重浪费。

已有研究表明，茯砖茶中优势菌种金花菌在改善茶叶品质方面具有巨大潜力。周祎炜等将金花菌接入紫娟红茶，有效改善了茶汤的色泽和滋味，促进了茶叶中抗氧化物质的释放。徐达将金花菌接入云南普洱茶，使普洱茶苦涩味大幅降低，鲜爽度大幅提高。Zhu等将金花菌接入白茶，不仅能为白茶增加菌花香，而且能够加速白茶老化使之产生陈旧、枣香和甜味。由此可见，“金花菌”作为茯砖茶中的益生菌，可大幅改善茶叶的滋味、香味等茶叶品质，且被广泛运用于各类茶中。

目前已有一些金花菌接种改善夏秋茶品质的研究报道。Du等利用从六堡茶中分离的金花菌接入夏秋茶，能有效降低茶多酚、类黄酮等与苦涩相关的化学成分，从而降低了茶叶的苦涩味。Shen等将金花菌接入夏秋茶，为茶叶增加类似于薄荷、花香和木本香气的复合香气，显著改善了夏秋茶的风味。但现有研究主要针对金花菌中具有有性孢子的冠突散囊菌，而对金花菌中的另一类，具有无性孢子的冠突曲霉，将其接种改善夏秋茶品质的研究尚未深入。因此，本试验从陕西泾阳茯砖茶中分离鉴定出6株冠突曲霉并分别接种至灭菌后的夏秋茶中进行发酵。通过对未发酵和发酵夏秋茶的主要理化及挥发性化合物进行测定分析，探究冠突曲霉发酵夏秋茶的理化指标及风味变化，旨在为夏秋茶资源的开发与利用提供参考。

结果与分析

2.1 菌株的分离鉴定

2.2.1 菌株形态学鉴定结果

菌株在PDA培养基上的形态特征，如图1所示。中心由平坦状转为稍凸起状，质地由微弱丝状变为呈丝绒状。A、B、C菌落由淡黄色且菌落外围带少量白色孢子，变为中黑外褐边缘淡黄色且大量分生孢子表面呈炭黑色，并渗出褐黑色液。D、E、F菌落由淡黄色且菌落外围带少量白色孢子，变为中黑外灰边缘淡黄白色且大量分生孢子表面呈灰黑色，无渗出液。通过对上述菌落形态特征分析，6株菌的菌落形态特征差异不大，初步判断上述菌株为黄色近球形的真菌菌株。

图 1 菌落7 d形态特征

Figure 1. Morphological characterization of colonies after 7 days

注：A~F表示菌落A~F。

菌株在光学显微镜和扫描电镜下的形态，如图2所示。在光学显微镜下，均发现大量球形壳状结构聚集，内部包裹大量孢子，球形壳状结构破裂后可释放出内部孢子；大量盘旋缠绕状菌丝，菌丝包裹球形壳状结构且充斥之间。在扫描电镜下，大量壳状结构为囊球形或近球形，壳状结构外部有菌丝缠绕，壳状结构破裂后释放孢子；孢子呈球形、近椭球形或呈扁平状，壁明显粗糙且具有不规则的脊状突起和较平滑部。根据相关文献和《中国真菌志》中关于金花菌——冠突曲霉的形态描述，将A、B、C、D、E、F初步鉴定为冠突曲霉（Aspergillus cristatus）。

图 2 菌株7 d光学和电子显微形态结构

Figure 2. Optical and electron microscopic morphological structures of strains after 7 days

注：A~F表示菌株A~F光学显微结构，G~L表示菌株A~F电子显微结构；光学显微放大倍数400×，电子显微放大倍数1000×。

2.1.2 菌株的分子生物学鉴定结果

系统发育树如图3所示，6株优势菌均分别与冠突曲霉基因群聚集在一起。结合形态学特征和ITS基因鉴定结果，将A、B、C、D、E、F鉴定为冠突曲霉。已有研究表明，经不同冠突曲霉发酵后的茶叶品质存在差异。例如赵宏朋等用不同冠突曲霉发酵绿茶，发现发酵后绿茶的活性物质存在显著差异。为探究不同冠突曲霉发酵夏秋茶对其品质影响的差异，故对上述鉴定的冠突曲霉分别进行发酵，并对理化指标及风味进行测定分析。

图 3 菌株的ITS系统发育树

Figure 3. ITS phylogenetic tree of strains

2.2 茶叶理化指标测定结果

2.2.1 水浸出物、茶多酚和黄酮测定结果

水浸出物是茶汤中多酚类化合物、游离氨基酸等内含物的集合，其含量与茶汤的品质呈正相关，含量越高茶汤滋味越丰富，含量越低茶汤滋味越寡淡。由表1可知，经不同冠突曲霉发酵夏秋茶的水浸出物含量在21.20%~37.04%之间，其中AC-b、AC-d、AC-f水浸出物含量显著高于CK（P<0.05）。CK水浸出物含量为30.32%，发酵茶水浸出物的平均含量为31.62%，与CK相比提升了1.3%。这种变化可能是由于金花菌在生长繁殖过程中，分泌了大量的蛋白酶、纤维素酶，将茶叶中的蛋白质、纤维素等成分降解，生成了氨基酸、多酚等物质。

表 1 水浸出物、茶多酚含量和黄酮含量测定结果

Table 1. Results of aqueous leachate, tea polyphenols and flavonoids determination

注：同列不同的小写字母表示差异显著（P<0.05），表3同。

茶多酚是茶叶中的活性功能物质，同时也是茶叶中的苦味来源之一。由表1可知，CK的茶多酚含量为142.09 mg/g，经不同冠突曲霉发酵夏秋茶中的茶多酚含量在69.26~135.17 mg/g之间，整体上发酵夏秋茶的茶多酚含量均显著低于CK（P<0.05）。这可能是由于随着金花菌发花程度的加深，分泌的过氧化酶、多酚氧化酶等物质使茶多酚降解，最终导致其含量降低。发酵夏秋茶中茶多酚含量大小为：AC-e>AC-b>AC-f>AC-c>AC-d>AC-a。其中AC-e的茶多酚含量降低幅度最大（降低51.25%）；而AC-a降低幅度最小（降低4.87%）。这可能由于不同金花菌生长过程中分泌的纤维素酶和多酚氧化酶的数量有关，纤维素酶可将茶叶中的纤维素分解，为金花菌的生长提供能量，而多酚氧化酶可将多酚类物质向小分子物质转换。

黄酮类化合物普遍具有涩味，其含量的高低与茶叶品质密切相关。由表1可知，CK黄酮含量为11.08 mg/g，经不同冠突曲霉发酵夏秋茶中黄酮的含量在6.23~10.98 mg/g之间，整体上发酵夏秋茶的黄酮含量均显著低于CK（P<0.05）。这可能是由于金花菌产生胞外酶可转化降解茶叶中的黄酮类物质，从而使之含量降低。发酵夏秋茶黄酮类化合物含量的下降幅度：AC-b>AC-f>AC-d>AC-e>AC-c>AC-a。其中AC-b的降低幅度最大（降低43.79%）；而AC-a的降低幅度最小（降低0.96%）。

2.2.2 游离氨基酸测定结果

氨基酸与茶叶品质息息相关，其含量的高低影响茶汤鲜爽度和醇厚感。由表2可知，CK总游离氨基酸含量为13.88 mg/g，发酵茶的总游离氨基酸含量在2.19~11.16 mg/g之间，整体上发酵夏秋茶的总游离氨基酸含量均显著降低（P<0.05）。这与现有研究结果类似，茯砖茶和普洱茶发酵后氨基酸含量均呈下降趋势。这可能是由于在发酵过程中随着微生物生长，氨基酸与亚硝酸、还原糖等羧基类物质发生反应并进行转换，从而使得氨基酸含量下降。

表 2 各类氨基酸含量及比值

Table 2. Content and ratio of various amino acids

根据氨基酸的风味不同可将其分为：鲜味氨基酸（Asp、Glu）、甜味氨基酸（Ser、Gly、Thr、Ala、Pro）、苦味氨基酸（Val、Ile、Leu、Tyr、Phe、Lys、Arg、His）和无味氨基酸（Met、Cys）。有研究结果表明，茶汤滋味的变化与氨基酸的变化有极显著关系，通过降低苦味氨基酸能降低茶叶的苦涩味，增加鲜味、甜味氨基酸能提升茶叶的鲜爽和甘甜味。由表2和表3可知，与CK相比，经不同冠突曲霉发酵夏秋茶中各类氨基酸的含量均显著下降（P<0.05）。CK游离氨基酸中Asp、His、Pro的含量较高，浓度均超过1.70 mg/g；苦味氨基酸占主导地位含量为5.99 mg/g，鲜味、甜味和无味游离氨基酸含量分别为3.99、2.82、1.05 mg/g。发酵后夏秋茶的各类游离氨基酸含量平均下降幅度：苦味氨基酸>鲜味氨基酸>甜味氨基酸>无味氨基酸，其中Asp、Pro、Arg含量平均下降幅度最大均超过80%。上述氨基酸含量的变化可能与发酵过程中微生物对肽和蛋白质的降解，以及利用的氨基酸差异性有关。进一步通过甜味与苦味氨基酸含量比值可得，CK的甜苦比为47.15%；发酵茶的甜苦比在33.18%~92.77%之间，平均甜苦比为54.34%，与CK相比提升了7.19%。这种变化可能是由于发酵中苦味氨基酸下降幅度大于甜味氨基酸，从而导致发酵后甜苦比的提升，同时也表明了发酵后茶叶的品质有所提升。不同发酵茶中的甜苦比存在显著差异（P<0.05）。其中AC-f的比值最大（92.77%），AC-b的比值最小（33.18%）。表明了不同冠突曲霉发酵夏秋茶的品质存在差异。

表 3 游离氨基酸测定结果

Table 3. Results of free amino acid determination

注：同行不同的小写字母表示差异显著（P<0.05），表4~表5同。

2.2.3 儿茶素和咖啡碱测定结果

儿茶素是茶叶中的天然活性物质，也是影响茶汤苦涩度的主要因素之一。由表4可知，CK儿茶素总含量为30.83 mg/g，经不同冠突曲霉发酵夏秋茶中儿茶素的总含量在15.29~25.12 mg/g之间。整体上发酵夏秋茶中儿茶素的总含量均显著降低（P<0.05）。有研究表明，儿茶素的降低可减少茶叶的苦涩，即儿茶素降解后可在菌株分泌的单宁酶及多酚氧化酶等胞外酶的作用下形成茶褐素等水溶性物质，而茶褐素、茶红素、茶黄素的形成有利于降低茶汤苦涩度。

表 4 儿茶素和咖啡碱测定结果

Table 4. Results of catechin and caffeine determination

儿茶素可分为酯型儿茶素和非酯型儿茶素，其中酯型儿茶素（EGCG、ECG）具有较强的涩味，收敛性强；非酯型儿茶素（EC、EGC、C）稍有涩味，收敛性弱。由表4可知，未发酵夏秋茶的酯型与非酯型儿茶素含量分别为21.71 mg/g和9.11 mg/g，经不同冠突曲霉发酵夏秋茶的酯型与非酯型儿茶素含量分别在6.86~17.40 mg/g和7.72~9.01 mg/g之间。整体上发酵夏秋茶中酯型与非酯型儿茶素的含量均呈下降趋势，但下降幅度不同。酯型儿茶素在发酵过程中平均降幅为8.98 mg/g，而非酯型儿茶素在发酵过程中平均降幅仅为0.82 mg/g。这与罗密等的研究相似，即在环境和微生物的影响下，通过异构化、氧化等反应，酯型儿茶素会降解转化成非酯型儿茶素，从而导致二者降幅不同。

咖啡碱与茶叶中的滋味品质密切相关，其含量的降低能减少茶叶中的苦涩，增加醇厚和鲜爽感。由表4可知，CK咖啡碱含量为19.91 mg/g，经不同冠突曲霉发酵夏秋茶的咖啡碱含量在18.32~19.26 mg/g之间。整体上发酵夏秋茶中咖啡碱的含量均显著下降（P<0.05），这可能与金花菌在生长代谢过程中利用咖啡碱，使其含量减少有关。此外，经不同冠突曲霉发酵夏秋茶间的咖啡碱含量也存在显著差异（P<0.05），其中AC-c的降低幅度最小（降低3.24%）；而AC-a的降低幅度最大（降低7.98%）。

2.3 挥发性化合物测定结果

2.3.1 挥发性化合物综合分析

采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱（HS-SPME-GC-MS）对未发酵和经不同冠突曲霉发酵夏秋茶的挥发性化合物进行测定，如表5所示共测定出66种挥发性化合物。其中23种酯类、16种酮类、9种醇类、10种酸醛酚类、8种碳氢类化合物。与CK相比，发酵夏秋茶共有的挥发性化合物减少12种，这些化合物主要提供青草香、油脂味、蘑菇味等气味；新增挥发性化合物41种，这些化合物主要提供花香、果香、甜香等气味。有研究表明，在金花菌发酵过程中，减少的化合物会转化成新增的化合物如α-紫罗兰酮、β-紫罗兰酮、香叶基丙酮，这类新增的化合物可能与菌花香气的形成有关。

表 5 挥发性化合物的测定结果（μg/kg)

Table 5. Determination of volatile compounds (μg/kg)

注：ND表示未检出。

进一步采用（PLS-DA）对挥发性化合物进行综合分析。由图4所示，建立的模型优秀（R²Y=0.995，Q²=0.971；R²=0.1671，Q²=−0.9015），CK和各发酵茶具有良好的区分度。值得注意的是，CK与各发酵茶间的距离较远，说明CK与各发酵茶的香气成分差距较大。发酵茶AC-a、AC-b、AC-c间相聚较近，发酵茶AC-d、AC-e、AC-f间相聚较近，说明AC-a、AC-b、AC-c间的香气成分差距较小，AC-d、AC-e、AC-f间的香气成分差距较小。此外，为确定影响茶叶香气的重要物质，利用VIP>1设立阈值对挥发性化合物进行筛选，如表6所示共筛选出21种差异挥发性化合物。

图 4 PLS-DA模型（A）与交叉验证模型（B）

Figure 4. PLS-DA model (A) and cross-validated model (B)

表 6 差异挥发性化合物筛选结果

Table 6. Differential volatile compounds screening results

2.3.2 挥发性化合物分类分析

如图5所示，在CK挥发性化合物的分类中，醇类、酯类化合物占比最大，其次是酮类、碳氢类和酸醛酚类化合物。从发酵茶挥发性化合物的平均占比来看，酯类化合物最大，酸醛酚类化合物最小。发酵后酮类、醇类化合物占比有所下降，而酯类、碳氢类占比明显提升。酯类的增加可能源于冠突曲霉通过苯丙氨酸代谢途径生成，如水杨酸甲酯。水杨酸甲酯呈冬青油、草药香气，被认为是茯砖茶“菌花香”的关键组分。另一方面，碳氢类的增加可能是由于冠突曲霉通过萜类代谢途径合成，如月桂烯、γ-松油烯。这些新形成的碳氢类化合物呈花香、果香，从而赋予了茶叶更加丰富的风味。

图 5 挥发性化合物分类

Figure 5. Volatile compounds classification

注：不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。

2.4 感官特性分析

通过对评茶员选择的6种具有代表性香气属性词和香气强度进行统计。最终确定了木质味、水果味、花香味、甘草味、甜味、油脂味六种香气。强度结果如图6所示，CK中木质味、甘草味、油脂味为主要香气，发酵夏秋茶中水果味、花香味、甜味为主要香气。结果表明，夏秋茶经冠突曲霉发酵后主要香气发生转变，并被赋予了令人产生愉悦的花香、果香和甜香；经不同冠突曲霉发酵的夏秋茶，其香气强度存在差异。

图 6 感官风味雷达图

Figure 6. Radar chart of sensory flavor

2.5 感官特性分析

为探明感官风味特征与香气化合物之间的联系，将差异挥发性化合物与感官风味特征进行相关性分析并绘制了相关性热图。如图7所示，代表性香气中，木质味、甘草味、油脂味与庚醛、辛醇、正戊醇、叶醇、1-辛烯-3-醇、2-庚酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、植酮呈正相关，水果味、花香味、甜味与（+）-柠檬烯、柠檬烯;双戊烯、苯乙酸苯乙酯、异佛尔酮、2-乙基己醇呈正相关。结果表明了感官描述与风味物质间的联系，以上关键物质含量的不同可能造成发酵前后香气的转变和强度差异。

图 7 挥发性化合物与感官风味特征相关性热图

Figure 7. Heat map of correlation between volatile compounds and organoleptic flavor profile

2.6 秩和比综合评价法分析

上述分析表明，经冠突曲霉发酵后，夏秋茶理化指标和香气成分都得到了显著提升，发酵茶品质优于未发酵茶。但实验中发现，发酵夏秋茶的品质间存在显著差异（P<0.05）。为评定发酵夏秋茶的整体品质，选出改善夏秋茶品质最优的冠突曲霉。故采用秩和比综合评价法，对茶叶的7个重要指标进行归类并综合分析，其中高优指标：水浸出物含量、甜味与苦味氨基酸含量比值、新增挥发性化合物数量；低优指标：黄酮含量、茶多酚含量、咖啡碱含量、总儿茶素含量。由表7可知，发酵茶AC-f的RSR排名和分档等级为1；Level为3，说明AC-f的品质最优。经综合分析可得，冠突曲霉F最能改善夏秋茶的品质。

表 7 秩和比综合评价法分档排序结果

Table 7. Results of the rank-ratio synthesized evaluation method for the ranking of the grades

结论

对陕西茯砖茶中的优势微生物进行分离纯化鉴定，得到6株冠突曲霉，并以灭菌夏秋茶为原料分别进行接种固态发酵。研究结果表明，与未发酵夏秋茶（CK）相比，发酵茶整体的水浸出物含量、甜味与苦味氨基酸含量比值均显著提升（P<0.05）；黄酮含量、茶多酚含量、咖啡碱含量、总游离氨基酸含量、总儿茶素含量均显著降低（P<0.05）；并新增了25种酯类、碳氢类新增挥发性化合物。感官结果表明，未发酵茶中以木质味、甘草味、油脂味为主要香气，发酵夏秋茶中以水果味、花香味、甜味为主要香气。发酵前后茶的主要香气发生了转变，发酵茶被赋予了令人愉悦的花香、果香、甜香。进一步对风味物质和感官风味特征进行相关性分析，结果表明木质味、甘草味、油脂味与庚醛、辛醇、正戊醇等呈正相关，花香、果香、甜香与（+）-柠檬烯、苯乙酸苯乙酯等呈正相关，以上物质的含量不同可能造成香气的转变和强度差异。综上所述，夏秋茶经冠突曲霉发酵后，其理化指标和香气成分都得到了显著改善，发酵茶的品质优于未发酵茶。此外，经不同冠突曲霉发酵的夏秋茶品质存在显著差异（P<0.05）。为选出改善夏秋茶品质最优的冠突曲霉，采用秩和比综合评价法进行综合分析，结果表明冠突曲霉F发酵的夏秋茶品质最优。本研究通过将金花菌中具有无性孢子的冠突曲霉接种夏秋茶，结合发酵技术改善了茶叶品质。同时，能够为实际生产提供理论依据，并为不同种类的金花菌在茶叶行业的产品开发提供参考。

引用本文：杨志超，郑选东，孙天择，等. 冠突曲霉发酵对夏秋茶理化指标及风味的影响[J]. 食品工业科技，2025，46（17）：35−46. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2024100399.

Citation:YANG Zhichao, ZHENG Xuandong, SUN Tianze, et al. Effect of Fermentation of Aspergillus cristatus on Physicochemical Indexes and Flavors of Summer and Autumn Tea[J]. Science and Technology of Food Industry, 2025, 46(17): 35−46. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2024100399.

基金项目：黄山市揭榜挂帅项目（JZ2022YDZJ0062）；安徽省科技攻坚计划项目（202423m10050005）。

通信作者简介

李兴江，1978年，男，中共党员，博士，教授，博士生导师，自2004年毕业留校于合肥工业大学食品与生物工程学院工作至今，主要围绕发酵食品微生物代谢调控共性技术开展研究，主持国家与地方财政纵向项目合计经费2500万，其中国家级项目9 项（含国家基金2 项、国家重点研发子课题1 项、国家星火计划等）、省重大专项4 项、地方揭榜挂帅3 项，发表SCI通讯论文50余篇（其中TOP论文25 篇），第一发明人授权专利10 件（其中3 件专利转让350 万），牵头省科技进步二等奖2 项（分别排名第1、第2）。发酵技术国家工程研究中心副主任（2012-至今），安徽省即食发酵制品工程研究中心主任（2022-至今），安徽省高端领军人才特聘教授（2023-至今），安徽省科技厅“生物与育种领域”咨询与评审专家委员会主任（2023-至今），安徽省科技厅“发酵食品领域”指南与会评专家组组长（2022-至今），国家自然基金（青年、面上、优青）函评专家、国家重点研发计划函评及会评专家。