黑茶除了原料较其他茶类成熟度更高外，还主要区别在它的后发酵工艺上。晒青毛茶在微生物和湿热共同作用下，使得粗老茶叶的生化成分发生一系列显著变化，包括某些物质的降解和新物质的生成。微生物理论认为湿热条件下，微生物为了满足自己对养分（碳氮）的需求，不断分泌胞外酶进行酶促分解、氧化还原反应，使纤维素、果胶、蛋白质等物质转化为小分子物质，对黑茶滋味和香气的形成起积极作用，最终使得黑茶在化学成分和活性方面有别于其他茶类。

由于原料粗老，黑茶中茶多糖含量一般高于其他茶类，茶多糖随鲜叶成熟度的增加而增加，且大多数为与蛋白质紧密结合的糖蛋白复合物。黑茶中的茶多糖来源有两方面，一方面是茶叶本身所固有的，另一方面是渥堆发酵过程中由微生物代谢产生的，如酵母菌的细胞壁含有甘露聚糖、葡聚糖等成分。

黑茶不仅茶多糖含量高，而且活性强，这是因为渥堆过程中，在糖苷酶和蛋白酶等水解酶的作用下，多糖水解，蛋白水解，形成了长度相对较短的糖链和肽链，小分子物质较大分子物质更容易被人体吸收，因此黑茶的茶多糖活性要优于其他茶类。

随着近年来的“黑茶热”，也有一些关于黑茶饮用安全性的负面报道，黑茶在渥堆发酵过程中产生了许多微生物，包括黑曲霉、根曲霉、灰绿曲霉和青霉。这些微生物会产生如酶类、有机酸、矿物质等生理活性物质。渥堆过程中，温湿度适宜，尤其适合微生物生长，细菌、真菌、霉菌数量在渥堆早期都呈显著增长趋势，以酵母菌为优势菌。然而到渥堆后期，茶叶堆中温度、酸度升高，达不到微生物生长的最适条件，尤其是细菌耐温性较差，因此繁殖速度随温度升高而下降。同时由于多酚类物质具有的杀菌作用，使得细菌和霉菌的消亡速度大于繁殖，数量明显下降，因此不会使茶叶发生霉变，反而将可以产生有益作用的真菌如酵母菌等保留了下来。

这些微生物已被证实不会影响人体健康，如黑曲霉在食品工业上已广泛用作发酵菌种，如用于食醋生产制曲、麸曲法白酒生产制曲等领域。但是黑曲霉在高温高湿环境下大量繁殖，引发霉变，甚至可能会产生致癌性的黄曲霉毒素。而由于茶叶本身特性使得黑曲霉的生长控制在一定范围内。因此，在黑茶加工过程中虽然伴随着微生物的大量繁殖，但由于微生物繁殖特点及茶叶中杀菌物质的存在使得微生物在渥堆后期数量急剧减少，并限制在安全范围内。同时，渥堆后进行干燥，也会使得微生物在高温环境下失去活性，因此，可以放心饮用黑茶。