关于渥堆化学变化的实质，据报导，关于渥堆的理论目前茶学界有酶促作用、微生物作用和湿热作用等三种学说。但一般认为在渥堆中起主要作用的是水热作用，同时也不否认微生物和酶的作用。水热作用的主要方面是茶坯水分。如茶坯含水量过低，堆温就不容易升高。实践证明，只要茶坯含水量控制适当，即使堆温稍有变化，对渥堆质量影响也不大；相反，如含水量控制不当，即使堆温掌握再好，也会影响渥堆质量。渥堆茶坯含水量以60-65％为宜。过高茶坯容易渥烂，过低，渥堆进程缓慢，化学变化不充分．渥堆需要适宜的堆温，堆温以30-40℃，不超过45℃为宜。在渥堆过程中，堆温是逐步上升的，如开始为30℃，24小时后可升到43℃。随着堆温的上升，化学变化加速进行，因而茶坯的色、香、味也发生明显的变化。当渥堆进行到16～18小时，堆温升到36-38℃，叶色呈暗黄色，酒糟气味浓烈，黑茶品质特点已趋于完美。如再继续下去，品质就会向反面转化，产生酸馒气味。

经过渥堆，茶坯的色、香、味都有变化，这是由于内含物质化学变化的结果。鲜叶经过高温杀青，酶的活性已被破坏，但在水热作用下，茶多酚的非酶性氧化仍在进行，所以茶多酚逐渐减少，尤以渥堆过程减少最多。据湖南农学院资料：以鲜叶中茶多酚含量100，则杀青叶为92.21写，揉捻叶为92.12％，渥堆叶为80.18％，黑毛茶为78.28％。在渥堆过程中变化最明显的是叶色，由绿色变为黄褐色，这与叶绿素的破坏有密切关系。经杀青、揉捻、渥堆到干燥，叶绿素含量仅存14％左右。以鲜叶中叶绿素含量为100,则杀青叶为79.34％，揉捻叶为71.19％，渥堆叶为35.86％。叶绿素大量减少的主要原因是，茶坯在水热作用下，叶绿素受高温高湿环境影响，易于裂解、脱镁转化，同时由于醇、醛类物质氧化产生酸，酸中的氢离子与叶绿素结构中的镁核发生取代作用，也在一定程度上使叶子失去绿色而变为黄褐色。

另外一些色素如胡萝卜素（橙色）、叶黄素（橙黄素）、花黄素（黄色）和花青素等在初制过程中也发生一定的变化，对茶汤和叶底色泽各有不同程度的影响。茶叶色泽的变化，除受上述各种色素变化的影响外，还受茶多酚氧化产物茶黄素、茶红素和茶褐素的影响。此外，在渥堆过程中，氨基酸含量有所增加，糖类也有变化，茶多酚氧化的中间产物邻醒与氨基酸结合产生一种香味物质，这些都对黑毛茶香味产生良好影响。