黑茶原由綠茶演變而來。安化茶農(nóng)制作的茶葉放在篾簍內(nèi)掛在火坑上的梭筒頂上，坑內(nèi)有松柴明火而使茶變得烏黑油潤，滋味醇和，有的陳放多年味更香醇;或因長途運輸過程中的濕熱作用和微生物作用，使色澤變得烏黑油潤，滋味醇和不澀，在不經(jīng)意中被發(fā)現(xiàn)后用于實踐。而工廠通過人為的堆積則以微生物作用為主，而且作用后的底物也有差異，所以說，渥堆是湖南安化黑茶品質(zhì)形成的“特征性工藝“。這是有別于四川烏茶的。
關(guān)于黑茶渥堆的實質(zhì)曾有過多種說法，后經(jīng)湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)劉仲華及王增盛等大量實驗研究證實，黑茶渥堆的實質(zhì)是：以微生物活動為中心，通過生化動力(胞外酶)，物化動力(微生物熱)以及微生物自身代謝的綜合作用，即在濕熱、微生物及其胞外酶三者的相互作用下塑造了黑毛茶的品質(zhì)風(fēng)味。
通過無菌渥堆處理與傳統(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(以無芽孢細(xì)菌占優(yōu)勢，少量芽孢細(xì)菌和球菌)從渥堆開始至30小時前后，其數(shù)量呈迅速增加趨勢并達(dá)到高峰期，后期下降，真菌(假絲酵母菌屬占優(yōu)勢，其次為黑曲霉，少量青霉及芽枝霉等)則不同，其數(shù)量隨渥堆時間的延長一直處于增加狀態(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：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，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，所以在渥堆過程中，酶不會“復(fù)活“。劉仲華等在研究黑茶渥堆過程中酶活性變化時，采用無菌處理證實了這一點。同時，研究表明過氧化物酶有較強的熱穩(wěn)定性，殺青后有相當(dāng)一部分殘余活性存在，但在渥堆24小時后活性就逐漸消失，因此靠過氧化物酶來催化茶葉內(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，且平行實驗(無菌渥堆處理)酶活性無此變化。因此，這些酶是微生物代謝過程中分泌的胞外酶。正是由于微生物在渥堆工序中種群的更迭和數(shù)量的消長決定了渥堆過程中酶體系的種類與活性水平，為渥堆變化提供了生化動力。
同時，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，為其提供了物化動力——微生物熱;另一方面，隨著微生物呼吸作用的進一步加強，導(dǎo)致渥堆葉內(nèi)的水分相應(yīng)增加(這時從感官上可發(fā)現(xiàn)，渥堆葉表面有較強的黏手感，甚至有泥滑現(xiàn)象)，從而進一步加大了濕熱作用的強度。湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)用無菌渥堆處理與傳統(tǒng)渥堆處理對比，其工序的濕熱作用強度與常規(guī)基本相同，發(fā)現(xiàn)前者品質(zhì)雖表現(xiàn)出無粗青氣味，湯色黃亮，但缺乏黑毛茶特征性的品質(zhì)風(fēng)味，這一方面說明渥堆過程中濕熱作用發(fā)生的理化變化，為黑毛茶品質(zhì)形成打下了一定基礎(chǔ)：另一方面也說明常規(guī)渥堆與無菌渥堆期間在物質(zhì)轉(zhuǎn)化動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)，使整個渥堆體系的物質(zhì)代謝的速度和方向有別于無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“。這是無菌渥堆條件所不具有的。
物專家溫瓊英教授對黑茶渥堆過程中的微生物進行分離純化培養(yǎng)，結(jié)果表明：參與黑茶渥堆過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，不斷生長發(fā)育繁衍后代。一方面，通過微生物的胞外酶分解茶葉中的大分子化合物，作為自身機體的構(gòu)成部分;另一方面，排泄(或稱分泌)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。
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及氨基酸和糖類的綜合產(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：形成了以萜烯醇類和芬環(huán)醇類，醛酮類為主體的香氣組分比。據(jù)實驗：黑茶香氣組分中有11種不同于綠茶的香氣成分。
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人體有益的許多種必需氨基酸。如酵母菌在代謝過程中可以合成賴氨酸，而其本身又不能利用賴氨酸。這對改善黑茶品質(zhì)十分有利而且又提高了它的營養(yǎng)價值。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)，這對改善黑毛茶的粗老味，增進茶湯厚度有十分重要的意義。
值得注意的是，在渥堆過程中，微生物代謝產(chǎn)生了大量的有機酸類物質(zhì)(出現(xiàn)酸辣味)，這些物質(zhì)不僅是構(gòu)成黑茶特有滋味的組成成分，也有可能是黑茶功能性成分的組成部分，更是黑茶有別于其他茶類口感的一個標(biāo)志。
通過渥堆這一特征工藝，茶的色香味發(fā)生了顯著的變化，原本粗老苦澀的茶變得醇和不澀，湯色也變?yōu)槌赛S或橙紅，香氣具有典型的甜酒香(稱“發(fā)酵香“)或辛辣味。
綠茶通過人工后發(fā)酵作用，其品質(zhì)特征與經(jīng)過了“前發(fā)酵“的黑茶具有本質(zhì)上的區(qū)別，前者香氣以甜酒香為主，香氣甜潤不飄，而后者香氣除有甜酒香味外，還具辛辣刺鼻味，富刺激性，我們謂之“香氣上揚“。滋味也有差異，前者滋味醇甜而膩，后者甜純不膩。邊銷茶中的湖北青磚茶，四川康磚、金尖以及云南的熟普洱茶，都屬于“后發(fā)酵茶“，而湖南安化所產(chǎn)為前發(fā)酵茶，具黑茶的獨有的品質(zhì)風(fēng)格。