通過(guò)無(wú)菌渥堆處理與傳統(tǒng)渥堆相比較，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)渥堆中存在相當(dāng)數(shù)量的微生物，這些微生物是鮮葉經(jīng)高溫殺青，在以后的揉捻、渥堆中產(chǎn)生，并隨渥堆繁殖。細(xì)菌（以無(wú)芽孢細(xì)菌占優(yōu)勢(shì)，少量芽孢細(xì)菌和球菌）從渥堆開(kāi)始至30小時(shí)前后，其數(shù)量呈迅速增加趨勢(shì)并達(dá)到高峰期，后期下降，真菌（假絲酵母菌屬占優(yōu)勢(shì)，其次為黑曲霉，少量青霉及芽枝霉等）則不同，其數(shù)量隨渥堆時(shí)間的延長(zhǎng)一直處于增加狀態(tài)，只是到末期才略有下降。在渥堆中所聞到的甜酒味就是酵母菌作用的結(jié)果。
微生物酶學(xué)研究證實(shí)：黑曲霉是分泌胞外酶極為豐富的菌種，不僅可以分泌纖維素酶，果膠酶，蛋白酶，脂肪酶和多種糖化酶等水解裂解酶，還可以分泌多酚氧化酶類(lèi)，渥堆中出現(xiàn)的大量酵母菌以及細(xì)菌都有分泌多種胞外酶的能力。而且，鮮葉經(jīng)高溫殺青，使酶蛋白大都變性而失活，所以在渥堆過(guò)程中，酶不會(huì)“復(fù)活”。
在研究黑茶渥堆過(guò)程中酶活性變化時(shí)，采用無(wú)菌處理證實(shí)了這一點(diǎn)。同時(shí)，研究表明過(guò)氧化物酶有較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，殺青后有相當(dāng)一部分殘余活性存在，但在渥堆24小時(shí)后活性就逐漸消失，因此靠過(guò)氧化物酶來(lái)催化茶葉內(nèi)含物氧化十分有限，但多酚氧化酶、蛋白酶、纖維素酶、果膠酶及其同工酶的活性在渥堆12小時(shí)后有明顯的增加，與同期的微生物數(shù)量變化一致，且平行實(shí)驗(yàn)（無(wú)菌渥堆處理）酶活性無(wú)此變化。因此，這些酶是微生物代謝過(guò)程中分泌的胞外酶。正是由于微生物在渥堆工序中種群的更迭和數(shù)量的消長(zhǎng)決定了渥堆過(guò)程中酶體系的種類(lèi)與活性水平，為渥堆變化提供了生化動(dòng)力。
同時(shí)，由于微生物的大量繁殖，其呼吸代謝釋放熱量導(dǎo)致渥堆葉溫度不斷升高，關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果表明，溫度與微生物總數(shù)量間的關(guān)聯(lián)度達(dá)到了0.9956。葉溫的升高，一方面，加快了微生物酶促反應(yīng)的速率，為其提供了物化動(dòng)力——微生物熱；另一方面，隨著微生物呼吸作用的進(jìn)一步加強(qiáng)，導(dǎo)致渥堆葉內(nèi)的水分相應(yīng)增加（這時(shí)從感官上可發(fā)現(xiàn)，渥堆葉表面有較強(qiáng)的黏手感，甚至有泥滑現(xiàn)象），從而進(jìn)一步加大了濕熱作用的強(qiáng)度。用無(wú)菌渥堆處理與傳統(tǒng)渥堆處理對(duì)比，其工序的濕熱作用強(qiáng)度與常規(guī)基本相同，發(fā)現(xiàn)前者品質(zhì)雖表現(xiàn)出無(wú)粗青氣味，湯色黃亮，但缺乏黑毛茶特征性的品質(zhì)風(fēng)味，這一方面說(shuō)明渥堆過(guò)程中濕熱作用發(fā)生的理化變化，為黑毛茶品質(zhì)形成打下了一定基礎(chǔ)：另一方面也說(shuō)明常規(guī)渥堆與無(wú)菌渥堆期間，物質(zhì)轉(zhuǎn)化動(dòng)力上的差異是決定品質(zhì)風(fēng)味的關(guān)鍵。前者使微生物及其胞外酶的生化動(dòng)力作用于堆溫不斷升高的渥堆葉內(nèi)的各種相應(yīng)底物，如蛋白質(zhì)、果膠、纖維素、兒茶素以及各種香氣物質(zhì)，使之發(fā)生劇烈的酶促反應(yīng)，使整個(gè)渥堆體系的物質(zhì)代謝的速度和方向有別于無(wú)菌渥堆的純熱物理化學(xué)作用。此外，還有微生物代謝釋放的有機(jī)酸及其各種代謝產(chǎn)物，它們一起形成了黑毛茶特有的品質(zhì)風(fēng)味，從而使之有別于紅茶的“發(fā)酵”和黃茶的“悶黃”。這是無(wú)菌渥堆條件所不具有的。
微生物專(zhuān)家溫瓊英教授對(duì)黑茶渥堆過(guò)程中的微生物進(jìn)行分離純化培養(yǎng)，結(jié)果表明：參與黑茶渥堆過(guò)程的微生物包括假絲酵母菌、黑曲霉菌、細(xì)菌等。這些微生物在茶堆中，只要溫、濕度適宜，就能大量繁衍，利用茶葉中的碳、氮化合物作為培養(yǎng)基，不斷生長(zhǎng)發(fā)育繁衍后代。一方面，通過(guò)微生物的胞外酶分解茶葉中的大分子化合物，作為自身機(jī)體的構(gòu)成部分；另一方面，排泄（或稱(chēng)分泌）一些小分子化合物。一吸一吐，使茶葉的內(nèi)含成分發(fā)生巨大的改變，從而形成黑茶特有的品質(zhì)特征。
色澤方面：茶多酚在胞外酶作用下氧化聚合形成茶黃素、茶紅素、茶褐素，殘余葉綠素的降解，類(lèi)胡蘿卜素及其降解產(chǎn)物，兒茶素氧化產(chǎn)物與未氧化的黃酮類(lèi)及氨基酸和糖類(lèi)的綜合產(chǎn)物綜合作用，形成了黑茶黃褐的外形和葉底、橙黃的湯色等品質(zhì)特征。
香氣方面：形成了以萜烯醇類(lèi)和芬環(huán)醇類(lèi)，醛酮類(lèi)為主體的香氣組分比。據(jù)實(shí)驗(yàn)：黑茶香氣組分中有11種不同于綠茶的香氣成分。
滋味方面：茶多酚、氨基酸、可溶性糖下降，尤其是酯型兒茶素含量下降，從而使苦澀、濃烈的滋味成分減少。醇和型滋味物質(zhì)增加，使黑毛茶滋味趨于醇和，而且在微生物胞內(nèi)酶系統(tǒng)作用下，合成了含量較低但對(duì)人體有益的許多種必需氨基酸。如酵母菌在代謝過(guò)程中可以合成賴氨酸，而其本身又不能利用賴氨酸。這對(duì)改善黑茶品質(zhì)十分有利而且又提高了它的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。此外，還發(fā)現(xiàn)纖維素酶、蛋白酶的活性都有一定程度的增加，能在一定程度上分解纖維素和蛋白質(zhì)，形成水溶性滋味物質(zhì)，這對(duì)改善黑毛茶的粗老味，增進(jìn)茶湯厚度有十分重要的意義。
