Химический состав чая - Студенческий научный форум

XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Химический состав чая

 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

Чай является одним из распространенных в мире напитков. Существует огромное разнообразие чая. Они могут отличаться цветом, ароматом и вкусом. Это разнообразие зависит в основном от способов обработки чайного листа, в частности от степени ферментации.

В настоящее время производством чая занимаются более 20 стран мира. Это Индия, Китай, Шри-Ланка (о. Цейлон), Япония, Индонезия, Иран, Пакистан, Вьетнам, Бирма, Кения, Уганда, Тайвань, Турция, Малага, Мозамбик, Перу, Аргентина, Бразилия, Беларусь, Мексика, Гватемала, Боливия, Колумбия.

Многообразные целебные свойства чая объясняются богатством химического состава этого растения. Химический состав чайного листа представляет собой базу, на основе которой формируются качество и характерные свойства чая. На сегодняшний день известно, что в чае содержится более 500 различных, сложных и простых по структуре, химических соединений (свыше 450 из них приходится на органические вещества и около 30 – на неорганические), при этом многие химические составляющие чая остаются нераскрытыми, либо распознанными лишь в самом общем виде. Следовательно, чай – сложнейшее и разнообразнейшее по своему химическому составу растение.

В последнее время наблюдается рост потребления чая и чайных напитков. Это объясняется, прежде всего, наличием комплекса водорастворимых химических веществ, положительно влияющих на организм человека. Среди водорастворимых экстрактивных веществ чая, важное место принадлежит дубильным веществам и алкалоидам. Из комплекса дубильных веществ, наибольший интерес представляет танин, так как он обладает свойствами витамина Р, благодаря чему чай является важным источником этого витамина. Тонизирующие свойства чая определяются наличием алкалоидов, из них в первую очередь - кофеина. Насыщенность этими веществами зависит от сорта растения, условий произрастания, технологических процессов переработки и других факторов. Например, зеленый чай получают из листьев того же чайного куста, что и привычный для нас черный, но его подвергают минимальной окислительной ферментации (подробнее об этом будет рассказано ниже).

1 ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЧАЯ

О возникновении чайного напитка сложено немало легенд. Об этом напитке упоминается в древних китайских рукописях за 2700 лет до нашей эры. Большинство ученых считают родиной чая Китай. Именно там, во времена династии Тан, в VI-VII веке нашей эры начали массово заваривать листья с неприметных низкорослых кустов, которые превращали обычную жидкость в целебную. Причем великолепный напиток употребляли как императоры, так и обычные сельские жители [1].

Происхождение чайного листа ведут от учёного монаха Тцай-йе, который отрезал себе веки и бросил их прочь, чтобы глаза его не слипались и оставили бы ему побольше времени для работы над бесценными манускриптами. Из этих век и выросли чаинки, похожие на реснички.

О том, как чай стали внедрять в обиход, существует другая легенда. Рассказывают, что в 2737 году до Рождества Христова, правивший в то время в Китае император Шен-Нунг (Шен Нонг), отличался особой приверженностью к просветительству. Однажды в жаркий летний день Шен Нунг отдыхал сидя в тени небольшого кустистого деревца. Страдая от жажды, император ждал, пока в котелке остынет только что закипевшая в соответствии с его собственным нововведением вода. Лёгкое дуновение ветерка всколыхнуло деревце, и задремавший Шен Нунг не заметил, как три листочка медленно упали прямо в котёл с водой. Спустя некоторое время император отхлебнул из котелка, и – о, чудо! – никогда до этого он не пробовал ничего подобного. Новый напиток придал ему небывалые силы и ясность ум.

В III-IV веках н. э. чай как растение в Китае стали возделывать уже на плантации, превратив его крону в невысокий куст, чтобы удобнее было собирать урожай листьев. Являясь пионером чайной культуры, Китай вскоре становится монополистом его производства. Культура чайного дерева постепенно распространяется и в другие страны Востока, а позднее и Запада [2].

Официальная история чаепития в России начинается в 1638 году, когда монгольский правитель Алтын-Хан прислал в подарок царю Михаилу Федоровичу 4 пуда диковинного сухого листа. Но первое знакомство русских людей с чаем произошло значительно раньше, когда на Руси было татаро-монгольское иго. В то же время были контакты русских с китайцами в Китае. В 1269 году, например, в Пекине существовала русская епархия. И позднее русские люди в силу ряда причин бывали в Китае и, конечно же, вольно или невольно приобщались к тамошнему образу жизни, хорошо знали, что такое чай. Могли познакомиться с чаем и русские торговцы, общаясь с китайскими купцами. Прямым путем из Пекина в Москву он дошел гораздо позже, в 1665 году. Привез его посол Перфильев. В 1679 году с Китаем был заключен договор о постоянных поставках чая в Россию. Из Москвы мода на чай пошла в глубинные области России. Первыми к нему привыкли народы Забайкалья и Сибири.

Пить этот напиток научились на всех континентах Земли, выращивать — только в Азии. Многие столетия - это занятие оставалось «китайским секретом». Но и он был разгадан. В 1874 году привезенный из Парижа чайный куст высадили в Никитском ботаническом саду Крыма. Здесь его размножили. Однако он не прижился, поэтому черенки оттуда в 1874 году завезли в Грузию, где они акклиматизировались, хорошо развились и впоследствии дали семена. С тех пор, грузинский чай стал радовать не только Грузию, Россию, но и жителей многих других стран [2].

Из Грузии чай постепенно начал продвигаться в другие места. В 1900 году были заложены небольшие участки в Азербайджане, в 1936 году — в Краснодарском крае России. Так появились «Грузинский», «Азербайджанский» и «Краснодарский» чай. В каждой стране сложилась своя культура потребления чая. Однако с точки зрения китайца (выросшего в одной из 18 «чайных провинций») Запад не знает, что такое настоящий чай, и вся западная история чая представляет собой лишь цепь недоразумений, породивших извращенные вкусовые пристрастия [2].

2 КЛАССИФИКАЦИЯ ЧАЯ

Чаи подразделяются на множество сортов по различным признакам.

По типу чайного куста:

китайская разновидность – к ней относятся китайские, японские чаи, дарджилинг, формозский, вьетнамский, грузинский чаи;

ассамская разновидность – индийский, цейлонский, африканский и другие чаи;

камбоджийская разновидность – гибрид ассамской и китайской разновидности, выращиваемый в некоторых районах Индокитая.

Классификация чаев по способу обработки

Существует множество способов обработки чая, в том числе вяление, сушка, скручивание, ферментация и т.д. В зависимости от них получают множество чаев, названия которых чаще всего связаны с цветом.

Зеленые чаи – богаты витаминами и полезными веществами, с высоким содержанием кофеина. Имеют неяркий настой от желтоватого до зеленого цвета, с ярким ароматом и насыщенным вкусом. Очень популярны в России различные виды черных чаев (в Китае черный чай называют красным). Это наиболее ферментированный чай, который проходит максимальное число операций, прежде чем поступить в продажу. Белые чаи распространены почти исключительно в Китае, они производятся из нежных полураспустившихся листочков.

Белый чай можно отнести к самым редким и дорогим чаям, к тому же он весьма чувствительный к транспортировке и хранению продукт. Процесс производства включает только завяливание и сушку. В результате заваривания различных сортов белых чаев получается напиток с цветочным ароматом и удивительно приятным вкусом. По целебности белому чаю нет равных среди других чаев.

Желтые чаи — близки по своим характеристикам к зеленым. Производятся только в китайской провинции Фуцзянь.

Чаи оолонги (улуны) по степени ферментации находятся между зеленым и черным чаем. В нашей стране этот вид чая называется также красным. Они имеют неповторимый вкус, который и принес им популярность.

Пуэр – прессованный чай, изготовленный по специальной технологии из зеленого чая. Обычно чаи пуэр поставляются в виде различных прессованных форм – плиток, кирпичей, лепешек и т.д.

По стране происхождения:

Всего несколько стран выращивают большую часть всего мирового чая. Родина чая Китай поставляет на мировой рынок более четверти всего объема. Здесь производят как популярные во всем мире черный и зеленый чаи, так и изготавливаемые только в Поднебесной пуэр и оолонг, а также белые и желтые чаи.

Второе место по производству занимает Индия, которая большей частью производит черные, в основном резаные и гранулированные чаи. Объем изготовления зеленого чая в стране не очень велик. Также в Индии производится элитный чай дарджилинг, выращиваемый на высокогорных плантациях. На Цейлоне (Шри-Ланка) выращивают около 10% мирового объема чая. Цейлонские чаи во многом схожи с индийскими.

Япония производит исключительно зеленый чай, большей частью для собственного потребления – только некоторые популярные сорта идут на экспорт.

Самый крупный поставщик африканского чая – это Кения. Также чаи выращиваются в Уганде, Камеруне, Зимбабве, ЮАР, и других бывших английских колониях.

3 ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЛИСТА ЧАЯ

Чай (Camellia sinensis L.) – сложнейшее и разнообразнейшее по своему химическому составу растение. Следует иметь в виду, что химический состав свежесорванного зеленого чайного листа и сухого чая, полученного из этого листа, неодинаков. Сухой чай имеет более сложный, химический состав, который формируется в процессе его переработки [3]. Известно, что чай содержит пектиновые вещества, сахара, спирты, кислоты (янтарную, лимонную, молочную), аминокислоты, производные пурина (кофеин, гуанин, аденин, теофилин, теобромин), пигменты, фенольные соединения, витамины, ферменты, минеральные и ароматические вещества, белки, целлюлозу, крахмал, жирорастворимые витамины [4].

Чайный лист состоит из воды и сухого вещества. В зеленых листьях чая, то есть в сырье, 73–81 % составляет вода и лишь 19–27 % — сухие вещества. В готовом чае, наоборот, на долю воды приходится 3–7 %, а сухих веществ — 93–97 % [6].

Вода. Вода по количественному составу является главной частью зеленого чайного листа. Ее содержание в двух- и трехлистных флешах колеблется от 75 до 82 % в зависимости от сорта растения, места произрастания чайного куста, возраста, климатических и почвенных условий, а также других факторов.

Вода в чайном листе является средой, в которой происходит взаимодействие растворенных веществ, она участвует в реакциях гидролиза и окисления-восстановления. В зеленом чайном листе вода представлена в двух формах — свободная и связанная. Содержание свободной воды во флеше составляет 20–22 %, связанной — 78–80 %. Связанная вода соединена с сухими веществами чая, ее содержание зависит от количества коллоидных веществ (фенолы, белки, гидропектин и др.), количество которых с увеличением возраста чайного листа уменьшается, что ведет к уменьшению количества связанной воды. При переработке зеленого чайного листа вода претерпевает существенные количественные изменения. Во время процесса фиксации ее содержание уменьшается от 75–78 до 58–62 %, а во время сушки — до 3–5 % [6].

3.1 Полифенолы.

Полифенолы — группа химических веществ, обладающие ярковыраженными антиоксидантными свойствами. Они способствуют осаждению различных ядовитых соединений и выведению их из организма, оказывают вяжущее и бактериостатическое действие. Среди чайных полифенолов выделяется четыре основные группы: это катехины (catechins), флавонолы (flavonols), антоцианидины (anthocyanidins) и фенолокислоты (phenolic acids).

За исключением последней группы, приведённые выше фенольные соединения относятся к распространённым растительным веществам, известным как «флавоноиды» (флавоноиды – это группа структурно родст венных природных фенольных соединений, содержащихся в высших растениях, взаимные превращения этих соединений легко осуществляются с помощью ферментативных и обычных реакций; большинство флаваноидов биологически активны (принадлежат к группе биофлаваноидов)) [6] .

Полифенолы обильно присутствуют в чайном листе, на их долю приходится примерно треть веса сухого чайного листа (до 40%), включая флавоноиды, антоцианы (пигменты), фенольные кислоты (они способствуют терпкости и горечи чая). Чем больше в сухом чае полифенолов, тем выше качество настоя, лучше цвет, терпкость и аромат напитка.

Фенолы – это соединения ароматического ряда, в молекулах которых гидроксильные группы -OH связаны с атомами углерода ароматического кольца (ароматического цикла). Фенольные соединения – один из наиболее распространенных и многочисленных классов природных соединений, обладающих биологической активностью (активность обеспечивается тем, что ароматическое ядро и OH-группы, объединенные в одной молекуле, влияют друг на друга, существенно повышая реакционную способность друг друга). По числу OH-групп различают одноатомные и многоатомные фенолы [6].

Простые фенолы с одним-двумя ароматическими кольцами обладают разнообразными биологическими свойствами (являются наиболее активными) и широчайшим спектром фармакологического действия. Достаточно большое количество этих соединений присутствует в растущем чайном листе, однако при обработке они в значительной степени утрачиваются.

В готовом чае фенолы главным образом представлены полифенольными соединениями (полифенолами, чайными полифенолами), которые по традиции относят к категории «дубильных (дубящих) веществ», или «таннинов» (во многих источниках – «танины», «теотанины»; франц. tannin, от tanner – ‘дубить кожу’: первоначально (с конца XVIII в.) термином «таннин» называли экстрагируемую водой из ряда растений смесь веществ, обладающую свойством превращать сырую кожу в дублёную).

Таннины – это вещества, способные прочно соединяться с белками, в частности, с коллагеном, в результате чего образуется поперечно связанная структура, что лежит в основе дубления – превращения невыделанных шкур в прочную кожу, устойчивую к воздействию тепла, влаги, микроорганизмов и ферментов [4].

Строение их может быть довольно сложным. Различают две большие группы таннинов: гидролизуемые и конденсированные (Рисунок 1).

Гидролизуемые таннины – разные. Катехины относятся как раз к ним. Но кроме катехинов, в чае в заметном количестве содержится теогаллин, эфир хинной и галловой кислот.

А конденсированные таннины – это высокомолекулярные продукты конденсации катехинов (а также лейкоцианидинов и некоторых других веществ), образующиеся в процессе их окисления. Они имеют окраску от оранжево-красной до коричневой и горьковатый, выраженно вяжущий вкус.

Чайный танин не представляет собой однородное вещество, а является смесью генетически близких веществ. Истинных дубильных веществ (танина) в чайных флешах почти нет, так как чайный лист содержит фенольные соединения, состоящие, в основном, из простых катехинов (и их производных), имеющих низкомолекулярную массу [4]. Однако во время технологической переработки сырья фенольные соединения зеленого листа претерпевают значительные изменения, их молекулярная масса увеличивается, и они приобретают свойства дубильных веществ.

Рисунок 1 – Структурные формулы танина [4].

Цвет настоя, терпкость, аромат и другие свойства чая зависят от дубильных веществ и их соединений с другими веществами или от продуктов их изменения в процессе переработки. Горечь чайного настоя, в основном, связана с катехиновой фракцией дубильных веществ, в то время как терпкость, полнота вкуса, хорошая цветность и другие свойства — с танинной. Катехины тормозят развитие таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера и Паркинсона.

Катехины (производные флаван-3-ола) – природные биологически активные вещества из группы биофлавоноидов. Катехины и продукты их окисления являются тройными соединениями, содержащими углерод, водород и кислород. Углеводы подвергаются воздействию ряда ферментов, в результате чего образуется шикимовая кислота (shikimic acid), которая является предшественником соединений с бензольными кольцами. В самом конце этого цикла реакций происходит синтез катехинов.

Это бесцветные кристаллические вещества, которые хорошо растворяются в воде и спирте, легко окисляются и вступают в сложные соединения со многими другими компонентами. На сегодняшний день в чае обнаружено 12 видов катехинов, одни из них относятся к простым, или свободным, катехинов, другие – к категории сложных эфиров (обладают терпким, горьковато-вяжущим вкусом; на них приходится 70-80% от общего содержания катехинов) [4].

Процентное содержание катехинов уменьшается по мере старения чайного листа и зависит от породы чайного дерева (в листьях крупнолистовых пород катехинов больше, чем у мелколиственных пород). Больше всего катехинов содержится в белом чае, немного меньше – в зелёном чае. Чай содержит четыре основных вида катехинов: эпикатехин (epicatechin – EC, 5-10% от общего количества катехинов), эпигаллокатехин (epigallocatechin – EGC, 10-15%), эпикатехина галлат (epicatechin gallate – ECG, 10-20%) и эпигаллокатехина галлат (epigallocatechin gallate – EGCG, 50-60%) (Рисунок 2). Эпиллокатехин галлат (EGCG) – самый мощный катехин из четырёх основных, по антиоксидантной активности он в 25-100 раз мощнее, чем витамины C и E.

Рисунок 2 - Строение катехинов [4].

Черный чай содержит меньше мономерных катехинов, так как в процессе ферментации происходит их полимеризация с образованием олигомерных теафлавинов (желто-оранжевого цвета) и теарубигинов (красно-коричневого цвета), определяющих качество чая (Рисунок 3).

Теафлавины – первые продукты окисления катехинов и катехингаллатов в процессе ферментации, придающие черному чаю вяжущий вкус и ярко-золотую окраску. Содержание теафлавинов колеблется в пределах 0,29–1,25 % [5]. Низкое содержание теафлавинов указывает на неполную ферментацию и длительный срок хранения чая.

Теарубигины являются продуктами превращения теафлавинов, они придают чайному настою красноватый цвет и полный, богатый вкус, обладают вяжущим, дубящим действием (рисунок 2).

Теабраунины, продукты окисления теарубигинов, придают чаю темно-коричневый цвет и отрицательно сказываются на качестве чая. Для оценки качества черного чая используется отношение концентрации теафлавинов к концентрации теарубигинов. Свежий, черный чай должен содержать теафлавинов более 1 %, теарубигинов – около 10 %, и их отношение > 0,1.

Рисунок 3 - Процесс образования теафлавинов и теабраунинов [4].

Алкалоиды

Алкалоиды – это азотсодержащие гетероциклические соединения, обладающие высокой функциональной активностью, к которым относятся три основных соединения: кофеин, теобромин и теофиллин (Рисунок 4). В чае кофеина содержится больше, чем в кофе, но оказываемый им эффект более мягкий. Это обусловлено тем, что кофеин в чае связан с танином и образует теин или таннат кофеина [4].

Рисунок 4 – Строение кофеина, теофиллина, теобромина [4].

Различные сорта чая содержат разный процент кофеина, в среднем от 1 до 4 %, крепкие сорта чая содержат до 5 % кофеина [5]. Будучи связанным с танином, кофеин выводится быстрее из организма, чем чистый алкалоид, что исключает опасность отравления кофеином при частом употреблении чая.

В элитных сортах чая его больше, меньше в зеленом чае. Вместе с тем существуют данные о том, что теин, образуясь в чайных листах в процессе роста и развития растений, в больших количествах содержится в качественных сортах зеленого чая молодого сбора. Однако имеются данные о том, что кофеин не определяет крепость чая. Например, в цейлонском чае кофеина содержится значительно меньше, чем в менее крепких китайских чаях. Кроме теина чай содержит незначительные количества, примерно 0,5 % от веса сухого чайного листа, других алкалоидов: теобромина и теофиллина, которые обладают сосудорасширяющим и мочегонным действием. Наряду с полезными алкалоидами чай содержит гуанин, который при длительном подогревании или длительном стоянии заваренного чая может превращаться в гуанидин, обладающий токсическими свойствами [7].

Основным алкалоидом является кофеин, содержание которого достигает 3–5 % сухого вещества чая, в то время как содержание теофиллина и теобромина не превышает 0,6–0,8 %. 

Аминокислоты.

Содержание белков и аминокислот в чае составляет в среднем 25 %. Наиболее богаты белками зеленые чаи, при этом повышенное содержание белка не вредит качеству этого чая, но снижает качество черного чая, ухудшает его вкус [5]. Белковые вещества находятся в чайном листе в большом количестве и в некоторых случаях по содержанию в два раза превышают количество танина.

Важной аминокислотой чая является теанин (Рисунок 5), обеспечивающий вкус настоев зеленого чая: сладковатый, пикантный и являющийся показателем качества чая.

Рисунок 5 – Химическое строение теанина [7].

В чайном листе обнаружены следующие свободные аминокислоты: аспарагиновая, глютаминовая, серии, аланин, лизин, аргинин и валин, в завяленном листе к ним прибавляется лейцин и фенилаланин.

Витамины.

В чае присутствует чуть ли не весь алфавит витаминов. В нём имеется провитамин А — каротин, важный для нашего зрения. В чае представлена и обширная группа витамина В. Витамин В1 (тиамин) способствует нормальному функционированию всей нашей нервной системы, а также принимает участие в регулировании деятельности большинства желёз внутренней секреции. Витамин В2 (рибофлавин) делает нашу кожу красивой, эластичной, предотвращает или снижает её шелушение, сухость, а также облегчает излечивание экземы. К группе витаминов В принадлежит и пантотеновая кислота — витамин В15 препятствующий развитию кожных заболеваний (дерматитов) и крайне важный для нашего организма как катализатор всех процессов усвоения поступающих веществ.

Никотиновая кислота (витамин РР) — противоаллергический витамин, очень устойчивый к высоким температурам и хорошо растворимый в воде [7].

Имеется в чае и витамин С. В свежем чайном листе его в 4 раза больше, чем в соке лимона и апельсина, но при фабричной обработке часть витамина С, естественно, теряется. И тем не менее его остаётся не так уж мало, особенно в зелёных и жёлтых чаях, где аскорбиновой кислоты в 10 раз больше, чем в чёрных [7].

Исследователями было также установлено, что сильным Р-витаминным действием обладает чайный танин, представляющий собой смесь катехинов и их галловых эфиров. При производстве зеленого чая фенольные соединения претерпевают слабое окисление, и их содержание в готовой продукции больше, чем в черном чае. Поэтому Р-витаминные свойства у зеленого чая проявляются сильнее, что говорит о его более высокой физиологической активности.

Углеводы. 

Углеводы, которые содержит чайный лист, можно условно разделить на две группы: растворимые в воде (глюкоза, фруктоза, сахароза, рафиноза, стахиоза, мальтоза) и нерастворимые в воде (крахмал, целлюлоза, гемицеллюлоза). Содержание водорастворимых углеводов достигает 4 %, а водонерастворимых — 7,5-19 % и зависит от возраста чайного листа, времени сбора, географического расположения плантаций и др. Общее количество углеводов в чайном листе увеличивается с начала сезона (май) до его окончания [6]. С огрубением (увеличением возраста) чайного листа увеличивается количество нерастворимых углеводов и уменьшается количество растворимых, что отрицательно влияет на качество чая, так как при термической обработке чайного листа именно растворимые углеводы входят в реакцию с аминокислотами и фенольными соединениями, образуя альдегиды ароматической природы.

Пектиновые вещества.

 Пектиновые вещества определяют клейкость фиксированного листа, а в готовом чае — сладковатый вкус и его гигроскопичность.

Чайный лист содержит три группы пектиновых веществ: нерастворимые в воде (протопектин), растворимые в воде (гидропектин) и пектиновую кислоту. Растворимый пектин в большом количестве находится в нежных частях флеша (в почке и первом листе), с огрубением листа его содержание постепенно уменьшается. В начале и конце сезона в чайном листе растворимого пектина отмечается минимальное количество, а в середине сезона (август) — максимальное. В процессе переработки чайного листа содержание пектиновых веществ постепенно уменьшается.

ПигментыПигменты придают окраску чайному листу. Среди них следует отметить хлорофилл, каротин и ксантофилл.

Хлорофилл — пигмент зеленого цвета. Его содержание в чайном листе составляет 0,6–0,8 %, причем с огрубением листа его количество увеличивается. Под действием высокой температуры при термической обработке чайного листа (фиксация, выдержка, сушка) хлорофилл разрушается. При недостаточном разрушении хлорофилла получается продукция низкого качества, обладающая отрицательными свойствами — зеленоватым цветом, травянистым привкусом, горечью.

Каротин — пигмент желтого цвета. В дву- и трехлистных флешах его содержание составляет 0,018-0,064 %. В отличие от хлорофилла его содержание в начале сезона больше, чем в конце. Наличие этого пигмента в готовой продукции также является отрицательным признаком.

Кроме перечисленных пигментов, в чае обнаружено более 10 флавоноидов, которые имеют желтую окраску и представлены в растении в виде разнообразных гликозидов. Они в большом количестве (1,64 %) находятся в однолистных флешах [7]. Генетическая близость к катехинам (дубильным веществам) чайного растения и обусловливает их свойства.

Ферменты, или энзимы, содержатся в чае в основном в нерастворимом, связанном состоянии. Это биологические катализаторы. С их помощью происходят все химические превращения как в живом чайном растении, при его росте, так и в процессе фабричного приготовления чая. Замечательно то, что каждый фермент обладает способностью действовать только на определённое вещество, не затрагивая других. Именно используя по-разному ферментативные окислительные процессы, человек смог получать чаи разного типа, сорта и качества из одного и того же сырья [6].

Основных ферментов чая три, а всего свыше десяти. Главные из них — полифенолоксидаза, пероксидаза и каталаза. Первые два имеются и в растворимом, и в связанном состояниях. Они вызывают ферментацию чая. Каталаза содействует общему процессу ферментации, освобождает кислород в чае. Чрезвычайно активным ферментом чая является также инвертаза.

Минеральные вещества (зольные элементы). 

Содержание минеральных веществ в зеленых листьях и готовом чае варьирует в пределах 4–7 % от общего количества сухих веществ.

Золы делят на две группы: растворимые и нерастворимые в воде, причем водорастворимая часть минеральных веществ составляет 50–60 % их общего количества. По последним данным в золе готового чая было обнаружено более 20 элементов: К (калий), Са (кальций), Mg (магний), Fe (железо), Si (кремний), Na (натрий), А1 (алюминий), Мп (марганец), Sr (стронций), Ni (никель), Си (медь), Zn (цинк), Ва (барий), Rb (рубидий), Ti (титан), Сг (хром), Sn (олово), Ag (серебро), V (ванадий), J (йод) и др. Некоторые из них присутствуют в чае в очень небольших количествах

4 ПРОИЗВОДСТВО ЧАЯ

Рисунок 5. – Техника производства чая [9].

Свежие чайные листья. Перед тем как свежие чайные листья будут подвергнуты обработке, они проходят этап предварительной сортировки, во время которого выбраковываются грязные, больные и т.п. чайные листья. Иногда, на этом же этапе отбираются наиболее качественные флеши для элитных чаев. Такая сортировка проводится только вручную [8].

Завяливание. Основная цель этапа завяливания — обезвоживание чайного листа.

В процессе завяливания лист теряет до 55% влаги. Завяливают чайные листья обычно в тени, в хорошо проветриваемом помещении (или под навесами), но некоторые сорта провяливают и на солнце.

Завяливание чая может быть естественным, и тогда оно длится от 10 до 24 часов, либо искусственным, и тогда в специальных сушилках время завяливания сокращается в 3-5 раз по сравнению со стандартным. Время завяливания во многом зависит от окружающих условий (влажность воздуха, температура, ветер и др.) и от сорта, который мы хотим получить [9].

Качество завяливания обычно определяется по степени потери массы исходного сырья, но нормативы в различных регионах разные. Например, в северной Индии хорошей потерей веса при завяливании считается 40%, а в южной Индии и на Цейлоне — 50%.

Обработка. Обработка чая зависит от того, что хотят получить. Самые лучшие сорта производятся вручную умелыми чайными фермерами, чье мастерство оттачивается и передается из поколения в поколение. Сразу после того, как чайный лист сорван, он подвергается процессу окисления и меняет цвет с зеленого на коричневый. Степень окисления, или, как ее правильно называют, завяливания, зависит от того, какой чай мы хотим в конечном итоге получить [9]. В каждом способе талант чайного мастера заключается в высвобождения нужного количества катехинов, флавоноидов, которые благодаря своим свойствам антиоксидантов определяют вкусовые характеристики будущего чая.

Встряхивание в корзинах. После завяливания чайные листья встряхивают в бамбуковых корзинах, чтобы слегка обмять края. Затем их попеременно встряхивают и раскладывают для сушки до момента, когда поверхность листа слегка пожелтеет, а повреждённые края станут чуть ржавыми (в результате реакции с кислородом) [9].

Окисление и ферментация в производстве чая. Термин «ферментация» впервые стал использоваться в 1901 как название процесса окисления, начатого ферментами чая. Окисление — это биохимический, энзимный процесс, во время которого поглощается кислород и (как следствие) происходит изменения веществ, участвующих в процессе. В случае со свежесобранными чайными листьями чая — веществ, содержащихся в чайных листьях.

Окисление может быть спонтанным или контролируемым и приводить как к позитивным, так и к негативным изменениям. Хорошо знакомый пример спонтанного негативного окисления — это то, что случается, когда разрезаешь яблоко или банан, или оставляешь на открытом воздухе отрезанный кусочек листка. Незащищенные клетки поглощают кислород, размягчаются, и становятся коричневыми. Это наиболее простая форма окисления, с которой знакомо большинство людей. Если в процесс окисления не вмешиваться, то фрукт может просто высохнуть или сгнить, в зависимости от атмосферных условий [8]. При простом разрезании яблока на кусочки и сушке их в дегидраторе (влагопоглотителе) можно наблюдать пример контролируемого негативного окисления, происходящего в процессе сушки. Потемнение отрезанной поверхности не считается эстетично привлекательным на рынке, так что изменения цвета иногда корректируют сернистыми соединениями или лимонной кислотой, но даже в этой ситуации (без видимых цветовых изменений) окисление все равно протекает.

Во время производства чая присутствует как спонтанное, так и контролируемое окисление. Спонтанное окисление протекает в течении стадии сушки чайного листа при изготовлении белого, улунского и черного чаев. Стадия контролируемого окисления, требующего особого внимания, является одной из наиболее важных этапов производства как улунов, так и черных чаев [8].

В зеленых и желтых чаях окисление предотвращается методами тщательного пропаривания, сушки и/или прожаривания, которое также часто называют «деферментацией» (de-enzyming). Окисление — это химический процесс, который требует избытка влажного, богатого кислородом воздуха.

В производстве черного чая в помещениях для окисления должно производиться от 15 до 20 обменов увлажненного воздуха в течение часа для гарантированного полного окисление. Полифенолы в листе (чайные катехины) поглощают значительное количество кислорода, особенно в течении ранних стадий окисления.

Окисление при производстве чая формально начинается с момента сушки чайного листа как спонтанное, и затем постепенно ускоряется последующими шагами, необходимыми для превращения свежего листа в готовый черный чай. После нескольких подготовительных этапов предварительно подготовленный лист готов для процесса контролируемого окисления, о котором часто ошибочно говорят, как о «ферментации». В традиционном окислении сортированный лист рассыпают тонкими слоями (максимум от 5 до 8 см) на полу фабрики, на столах, на пористых поддонах — и это сходно с подсушиванием, которое делается на стадии первичного завяливания [9].

Насыщение кислородом полифенолов начинает серию химических реакций с их участием, в конечном итоге производящих новые ароматические компоненты и обеспечивающие более «плотные» отличительные признаки настоя, характерные для черного чая.

Во время первого и наиболее важного периода ферментативного окисления, фермент полифенола оксидазы и пероксидазы (группы окислительно-восстановительных ферментов, использующих в качестве акцептора электронов перекись водорода) воздействует на другие полифенолы, в результате этого воздействия появляются теафлавины. Эти красно-оранжевые соединения в дальнейшем воздействуют на полифенолы, производя теарубигины, они же химически ответственны за изменение цвета листа от зеленого к золотому, медному, коричнево-шоколадному [9].

Теарубигины, тем временем, взаимодействуют с несколькими аминокислотами и сахарами в листе, создавая высокополимерные субстанции, которые развиваются в разнообразные и характерные ароматические компоненты, которые мы и рассчитываем иметь в черном чае. В основном теафлавины привносят свежесть и яркость во вкус черного чая, в то время как теарубигины обуславливают его крепость, насыщенность и цвет. В процессе окисления из чайного листа выделяется диоксид углерода и происходит повышение температуры массы окисляющихся листьев. Если температуре листа позволить подняться слишком высоко, то окисление выйдет из-под контроля; если температура слишком низко упадет, то окисление прекратится.

Массив чайных листьев в процессе управляемого окисления называется «дхул» (dhool). Окисление требует от 2 до 4 часов и может контролироваться опытным путем, а не научным. Хотя могут быть технические маркеры для определения ожидаемого завершения процесса, но также существует и множество параметров, характеризующих процесс и наблюдаемых «в живую». Поэтому лучшим методом определения момента полного окисления листа может быть экспертное визуально обонятельное наблюдение. Чайный мастер должен контролировать толщину и равномерность слоя листьев, следить, чтобы температура была примерно 29 С, относительная влажность — 98%; и обеспечивать постоянную вентиляцию (15 или 20 полных смен воздуха в помещении в час). Также микроклимат должен быть полностью гигиеничен; бактерии могут испортить дхул [8]. При в процессе окисления обрабатываемый лист (дхул) получает прогнозируемую серию вкусовых параметров, свежий, насыщенный цвет и итоговую крепость.

Чайный мастер может управлять окислением дхула в своей особенной манере, корректируя длительность окисления, допуская окисление в комбинации с изменением температуры/влажности в помещении для окисления. Большинство произведенных чаев дают сбалансированный настой в чашке с ярким настоем, хорошим интенсивным ароматом, и густой, насыщенной консистенцией. Когда чайный мастер определяет, что дхул окислился до желаемого уровня («полностью окисленный» — это степень, но не абсолютная), то критическая фаза контролируемого окисления останавливается завершающим процессом производства черного чая: сушкой.

Ферментация в чае. Ферментация — это важный компонент в изготовлении пуэров и прочих выдержанных чаев, таких как Люань, Любао, некоторых улунов, и т.д.

Ферментация — это микробная активность (деятельность) с вовлечением тех или иных видов бактерий [8].

Для непосредственной ферментации чайные листья переносят в большие прохладные, влажные и затемненные помещения, где они раскладываются на ровной поверхности слоями толщиной примерно в четыре дюйма (10 см.). Поверхность не должна химически реагировать с чайными фенолами, и обычно для этого используются листы из алюминия или особым образом обработанное дерево.

Идеальным сочетанием условий для качественной ферментации является объединение максимально низкой температуры (около 15°C) ферментации с максимально высокой влажностью воздуха (около 90%). Это не так просто, как кажется, т.к. в тех местах, где растет чай, такой низкой температуры — 15°C — практически не бывает!

5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

5.1 Выделение танина из зеленого чая («Азерчай») и черный чай («Акбар»)

Реактивы:

Зеленый чай («Азерчай»);

Черный чай («Акбар»);

Ацетат свинца;

Н2SO4 p-p (1%);

Ва(ОН)2, 0,5% р-р;

FeCl3 p-p;

НCl конц;

АgNO3 р-р.

Выполнение определения танина.

Я выделяла из чая дубильные вещества – таниды, а из них получила танин. Для этого взяла 50 г. зелёного чая и столько же чёрного, залила чай в колбах половиной стакана (100 г) кипятка и кипятила на небольшом огне около часа, чтобы как можно полнее экстрагировать растворимые вещества. Растворы отфильтровала через хлопчатобумажную ткань, сложенную вдвое; осадок на фильтре промыла дополнительно горячей водой (полстакана). Я получила по полстакана жёлто-зелёного и коричневого растворов.

Внесла в жидкость по 15 г ацетата свинца. Затем аккуратно слила жидкости, к осадку добавила по стакану горячей воды, размешала и дала отстояться, а потом слила вновь. Повторяла эту операцию по 7 раза, чтобы удалить ионы свинца из растворов. Для того, чтобы проверить удалены ли ионы свинца, взяла пробы жидкостей и добавила к ним в пробирках по несколько капель разбавленной серной кислоты. Растворы не мутнели, значит, ионов свинца нет, т. е. проба отрицательная.

После удаления ионов свинца, отфильтровала осадки (это – танат свинца) и на фильтре промыла его 50 мл 1 %-ного раствора серной кислоты. Собрав полученные растворы, нейтрализовала кислоту, добавляя по каплям 0,5 %-ный раствор гидроксида бария, после чего отфильтровала выпавшие осадки сульфата бария. Ва(ОН)2 + H2SO4 = BaSO4 + 2H2O Оставшийся прозрачный раствор содержит чайный танин. Упарила его досуха в пламени спиртовки. Оставшийся на дне танин соскребла и измельчила в порошок. В зеленом чая его оказалось больше.

Чтобы доказать, что это танин, провела несколько реакций с двумя образцами:

По 0,5 г танина растворила в 40 мл воды. Добавила раствор хлорида железа (III), жидкости сразу почернели.

Приблизительно 0,3 г танина положила в пробирку и накапала по три капли концентрированной соляной кислоты. Образуется флобафен – вещество красного цвета.

Далее добавила немного танина к раствору нитрата серебра. Выпал осадок таната серебра бурого цвета.

Все эти опыты говорят о присутствие танина в чае. В зеленом чае получались более насыщенные цвета при определении танина.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Чай – это богатейший природный комплекс, в котором содержится целый спектр витаминов, микроэлементов и несколько сотен других биологически активных веществ. Фармакологические свойства чая обусловлены его химическим составом.

Основная его ценность обусловлена содержанием в нем алкалоида кофеина и дубильных веществ (танинно– катехиновой смеси). Кроме того, в чае содержатся белковые вещества, пигменты, эфирные масла, витамины и минеральные вещества.

Чай является одним из наиболее употребляемых продуктов, в котором содержится высокая концентрация танина. Чем выше концентрация танина в чае, тем он лучше. Содержание танина в зеленом чае не нормируется в стандарте, но указывает на качество продукта. Чем больше танина в чайном листе, тем, как правило, более высокого качества получается напиток. Наибольшее количество танина синтезируется в 2-3-листовых побегах, поэтому они используются для приготовления высококачественного чая.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 TeaTerra Чайный портал «Всё о чае». [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.tea-terra.ru/2014/08/21/17859/. – История чая. – (Дата обращения: 28.09.19)

2 Русская чайная компания. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.rusteaco.ru/tea-coffee/tea/teahistory/. – История чая. – (Дата обращения: 28.09.19)

3 Афонина С.Н., Лебедева Е.Н. Химические компоненты чая и их влияние на организм // Журнал успехи современного естествознания – 2016. – № 6 – с. 59-63.

4 Касьяненко Н.А. Биологически активные вещества чая: надуманные проблемы // Научная статья. – 2014. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.coffeetea.ru/helpful-information/interesting-articles/interesting-articles-single/item/4822/. – (Дата обращения: 30.09.19).

5 ВэйСинь У. Энциклопедия целебного чая // Химический состав чайного листа. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://med.wikireading.ru/76029. – (Дата обращения: 2.10.19).

6 TeaTerra Чайный портал «Всё о чае» //Биохимия чая. Основные группы веществ, входящие в состав чая. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.tea-terra.ru/2014/06/16/16894/. – (Дата обращения: 1.10.19)

7 Рыжкина С. История важнейших пищевых продуктов // Состав и свойства чая. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://nature-home.ru/kvasnina/gurman/historichai4.html. – (Дата обращения: 1.10.19)

8 TeaTerra Чайный портал «Всё о чае» // Окисление и ферментация в производстве чая. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.tea-terra.ru/2014/06/16/16894/. – (Дата обращения: 1.10.19)

9 Русская чайная компания // Производство чая. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.rusteaco.ru/tea-coffee/tea/teahistory/. – (Дата обращения: 9.10.19).

Просмотров работы: 54