БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА ЧАЯ

БИОХИМИЯ ЧАЯ

ВВЕДЕНИЕ

Чай – уникальное, сложнейшее и разнообразнейшее по своему биохимическому составу вечнозеленое растение. Он произрастает в некоторых тропических и субтропических районах земного шара. В отличие от многих других сельскохозяйственных растений, которые возделывают из-за семян, плодов, цветов, корней, корневищ, клубней, чай культивируют главным образом из-за молодых 2-3-листных побегов (флешей), которые являются сырьем для промышленности.

В литературе нет единого мнения относительно родины чайного растения. Одни считают его родиной Китай, другие Северную Бирму и Аннам во Вьетнаме. По мнению некоторых исследователей, родиной чая является Ассам (Индия), где в начале XIX в. были обнаружены его дикорастущие виды.

Начало серьезных исследований биохимии чайного листа было положено в 50-х гг. двадцатого столетия, однако систематический сбор соответствующих материалов относится к началу 80-х гг. благодаря появлению оборудованных лабораторий.

Именно химический состав определяет свойства чайного напитка, положительно или отрицательно воздействующие на организм, а так же и на само качество продукта, поэтому так важно изучение этого вопроса.

При этом следует иметь в виду, что химический состав чая на всех его этапах от зеленого листа на кусту до глотка заварки находится в постоянном сложнейшем изменении и взаимодействии: одни химические вещества улетучиваются, другие испытывают окисление и частично изменяются, третьи вступают в химические реакции и порождают новые вещества с новыми свойствами и признаками. Плюс, разные типы и сорта чая имеют свои особенности биохимии, а значит неодинаково воздействуют на организм человека.

На совокупность компонентов этого состава и на вкусо-ароматические качества напитка влияет множество факторов: район произрастания (климатические условия, особенности и состав почв данной местности, влажность и т.д.), сорт растения, применение удобрений и химикатов, месторасположение листа на побеге, сезон сбора и время сбора, способы обработки собранного сырья, сортовые особенности чая, условия и срок хранения, способ заваривания.

КЛАССИФИКАЦИЯ

Все чаи, известные на мировом рынке, могут быть классифицированы в зависимости от того, какие показатели будут заложены в основу классификации. При классификации используется какой-нибудь один признак:

· этап подготовки чайного листа (фабричный, торговый);

· исходное сырье (нежные или грубые листья);

· степень ферментированности (черный, красный, желтый, зеленый, белый чай);

· внешний вид (листовые или ломаные, рассыпные или прессованные, быстрорастворимые чаи).

В промышленном производстве чая существует два этапа его подготовки: фабричный и торговый. Фабричные сорта чая изготавливают на первичных чайных фабриках путем технологической переработки зеленого чайного листа. Торговые сорта чая (готовая продукция) получают на чаеразвесочных фабриках путем купажа, то есть смеси чая фабричных партий в строгом соответствии с утвержденной рецептурой.

2.1 Классификация чая по степени ферментации (окисления) чая считается основной, поскольку в ней есть единый признак, по которому можно охарактеризовать то разнообразие чаев, которое имеется в мире. В соответствии с этой классификацией чаи подразделяют на следующие категории.

1. Неферментированные (окисление до 12% от суммы дубильных веществ исходного сырья). К ним относятся белый и зеленый чаи, которые не прошли ферментацию или прошли ее слабую степень.

2. Слабоферментированные (окисление от 12% до 30% от суммы дубильных веществ исходного сырья). К ним относятся чаи, которые прошли частичную ферментацию (желтые, улуны (красные) и приготовленные тепловым методом недоферментированные черные чаи). Все эти чаи имеют разную степень ферментации: в меньшей степени окислен желтый чай, больше красный (улуны), в большей степени чаи, приготовленные тепловым методом.

3. Ферментированные (окисление в пределах 35-45% от общего содержания дубильных веществ). К ним относятся черные чаи, прошедшие полную ферментацию.

Внешней отличительной особенностью этой классификации является цветовой признак готового чая. По цветовой гамме чаи делятся на пять основных типов: белый, зеленый, желтый, красный и черный. Однако имеется в виде не только цвет получаемого настоя или характерные особенности окраски чаинок или частиц полуфабриката. Известно, что из любой разновидности чайного куста можно получить чаи разных типов (цветов), и секрет заключается в способе обработки свежесорванных листьев, в тех биохимических процессах, которые происходят в листе при разных технологиях производства чая. Это, в конечном итоге, определяет их химический состав и, соответственно, вкусовые, ароматические и цветовые характеристики каждого типа чая.

Белые сорта чая — неферментированные, в их вкусе чувствуется весенняя легкость и свежесть. Желтые — слабоферментированные, они имеют вкус-мираж, потому что запомнить его невозможно. Зеленый чай горьковат, зато обладает сладким послевкусием, его хорошо пить летом. И красные, и черные по природе — теплые чаи, отлично согревают в холодную зимнюю пору и в промозглое межсезонье. Красные чаи — улуны — европейцы по ошибке считают черными. Они производятся из сочного чайного листа, который собирается осенью. улун щедро отдает свою силу людям — выдерживает до 10 заварок, и каждый раз в нем можно почувствовать новый аромат.

Ведущее место в чайной промышленности и торговле занимает черный чай, который большинство считают не только самым «типичным», но и самым лучшим.

Зеленый чай обладает наиболее активными профилактическими и лечебными свойствами. Его чаинки — оливково-зеленого цвета (темнее бывает только у чайного листа низшего сорта, пересушенного или застарелого). Настой зеленого чая имеет золотисто-соломенный или янтарно-желтый оттенок, обладает своеобразным, приятным терпким вкусом, отличается более тонким, чем у черного чая, ароматом.

Желтый чай изготавливается только из самых нежных верхушек чайного куста (типсов). Он близок к зеленому по ценнейшим биологическим свойствам — содержанию катехинов и витаминов, однако отличается от него более интенсивным янтарно-желтым цветом, мягким и лишь слегка терпким вкусом и утонченным, ни с чем не сравнимым ароматом. Этот чай обладает значительным возбуждающим действием. Он хорошо ароматизируется жасмином. Когда-то желтый чай с его уникальным по мягкости вкуса и тонкости аромата букетом считался «императорским». Он был доступен лишь семье императора, высшим сановникам и духовенству, экспортировать его было запрещено.

Чаи красного спектра, которые являются переходными к черному оттенку чая, имеют общее название «улуны» (от китайского «улун» — «черный дракон»). Лист для производства «улунов» собирают в момент активного роста. Для них характерен ярко-красный настой, приятный, оригинальный, «пикантный» вкус, великолепный пряный аромат. Знатоки характеризуют его словом «изумительнейший». Красный чай — «чемпион» по содержанию эфирных масел, в нем гораздо больше катехинов и других полезных веществ, чем в черном.

Особой разновидностью является белый чай, который существует в пределах всех четырех видов. Это очень редкий, исключительный по качеству чай, состоящий целиком из типсов. Если типсы для изготовления белого чая подвергают процессу ферментации, то это происходит только в естественных условиях не более 5-7%. Его почти бесцветный настой сочетает в себе достоинства всех видов чая: имеет очень тонкий и легкий аромат, насыщенный и крепкий (особенно при повторном заваривании) вкус, обладает широким спектром целебных свойств.

Все пять типов чая во всем многообразии его видов могут быть изготовлены из листьев одного и того же куста, что говорит о том, какое большое значение для чая имеет качество сырья и способ его переработки. В связи с этим нужно отметить, что особенно много сортов имеет черный чай, меньше — зеленый, еще меньше — красный и совсем мало — желтый и белый, для которых высокий сорт — признак не только характерный, но и непременный (средних и низших сортов у этих чаев нет).

Готовая чайная продукция отличается не только по степени ферментации (цвету), но и по внешнему виду (форме). Поэтому, существует еще и потребительская классификация, согласно которой все торговые сорта чая в зависимости от нежности и возраста перерабатываемого сырья и технологии его переработки делятся на байховые (рассыпные), прессованные и растворимые.

2.2 Классификация чая по внешнему виду используется, в основном, как признак, определяющий торговую ценность продукта, и включает в себя чаи разной степени ферментации. Так, к рассыпным чаям относятся все типы байховых чаев (белый, зеленый, желтый, красный и черный), к прессованным чаям — зеленый и черный, к растворимым — концентраты зеленого и черного чая.

Байховые чаи. Строго говоря, слово «байховый» здесь не совсем уместно. Оно, скорее, должно быть показателем высокого достоинства сырья, а не формы готового продукта. Происходит это слово от китайского «бай-хо» или «бай-хоа» («белые реснички») и указывает на длинные жесткие волоски. Они покрывают густым бархатистым пушком серебристо-белого или желтоватого цвета нижнюю часть самых молодых и нежных листьев и выделяют эфирное масло, предохраняющее нежный чайный лист от испарения.

Байховые чаи приготавливаются из нежных флешей (флеши, идущие на переработку, имеют три листа и почку) и делятся на две группы — листовые и ломаные (мелкие) чаи, каждая из которых имеет три ступени (сорта) качества.

Прессованные (плиточные) чаи. Издавна производились в Китае, Мьянме (Бирма) и Таиланде не для питья, а для еды в полувлажном виде.

Плиточный чай изготавливают из огрубевшего, застарелого листа осеннего сбора и грубого весеннего листа, полученного при подрезке (формовке) кустов, добавляя в него высевки и крошку.

Быстрорастворимые (кристаллические, гранулированные) чаи. В США, Индии, Китае, а также некоторых странах Европы изготовляют быстрорастворимый чай (черный, зеленый), который представляет собой сухой экстракт натурального чая, полностью растворяющийся в горячей воде. В концентрированном виде он содержит все основные растворимые вещества натурального чая (фенольные соединения, кофеин, витамины и др.).

Быстрорастворимый чай приготавливают из низкокачественного сырья, получаемого из третьей фракции листа, некондиционного листа для приготовления байховых чаев, грубого листа осеннего сбора, а также из отсевов первичной переработки чайного листа — крошки и высевок.

Высевки состоят из очень мелких обломков чая. Если они содержат много золотого типса, то называются типсовыми высевками.

Крошка — пылеобразный материал, получающийся при сортировке резаного чая, качество которой определяется чистотой сортировки и интенсивностью настоя.

Быстрорастворимый чай выпускают в форме таблеток, гранул, порошка, кристаллов.

Разовые пакетики с чаем. Наиболее употребительными и известными среди всех видов расфасовки чая являются разовые пакетики.

Существуют две версии происхождения бумажных мешочков с чаем. По европейской версии, идея родилась у неизвестных солдат Первой мировой войны, которые стали заваривать чай, опуская в котелок с кипящей водой толику заварки, завязанную в кусок бинта. Американцы же считают, что изобретение было сделано коммивояжером по имени Томас Салливэн, который еще в 1908 г. паковал бесплатно раздаваемые фирмой образцы чайного листа в сшитые вручную шелковые мешочки. Правда, и по этой версии решающий шаг к изобретению был анонимным: кто-то из покупателей сообразил, что можно просто опустить мешочек в чашку и не возиться с заварочным чайником.

Так или иначе, в обоих случаях чай имел «тряпочный» привкус. И если для нетребовательных солдат это было не очень важно, то широкому потребителю, спокойно пьющему чай у себя дома, такой привкус не нравился. Вместе с тем идея казалась многообещающей: удобно, а кроме того, можно использовать отходы чайного производства, всегда остающиеся при переработке чайного листа.

Пакетики с каждым годом становятся все совершеннее: используют бумагу и скрепляющие материалы, которые не портят вкус настоя, сами пакетики делают двойными для более эффективного экстрагирования, более того — они запаиваются на фабрике в индивидуальный конвертик. Сейчас пакетированные чаи выпускаются всеми чаепроизводящими странами мира в силу экономичности производства, удобства употребления и повышенного спроса на продукцию.

3 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для биохимического анализа состава чая применяют основные аппаратные методы:
- рефрактометрический метод – определяет количество экстрактивных веществ (это метод исследования веществ, основанный на определении показателя (коэффициента) преломления);
- спектрофотометрический метод - определяет кофеин в чае (физико-химический метод исследования растворов и твёрдых веществ, основанный на изучении спектров поглощения в ультрафиолетовой (200—400 нм), видимой (400—760 нм) и инфракрасной (>760 нм) областях спектра);
- метод хроматографии – для анализа сложных многокомпонентных смесей от газов до высокомолекулярных соединений, смеси катионов и анионов (Основан на распределении веществ между двумя фазами — неподвижной (твердая фаза или жидкость, связанная на инертном носителе) и подвижной (газовая или жидкая фаза, элюент));
- метод капиллярного электрофореза – для анализа компонентов зелёного чая (для разделения молекул по заряду и размеру в тонком капилляре, заполненном электролитом);
- амперометрический метод – для определения антиоксидантной активности (основан на измерении электрического тока в ячейке, возникающего при окислении анализируемого вещества).

4 ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЧАЙНОГО ЛИСТА

Качество сырья и полученной из него продукции во многом зависит от химического состава зеленого чайного листа. Во всем мире учеными ведутся большие работы по изучению зеленого чайного листа и тех превращений, которые протекают в нем при технологической переработке, проводятся систематические биохимические исследования, касающиеся сырья и технологии производства чая. Биохимики отмечают, что созревший чайный лист содержит более 130 различных веществ и соединений, определяющих главные достоинства чая - вкус, аромат и цвет.

Изучение химического состава зеленого листа и готового чая проводится потому, что при переработке чайного листа происходят значительные количественные и глубокие качественные изменения. Знание превращений, которые претерпевают вещества во время роста и развития зеленого листа, а также при его переработке, совершенно необходимо не только для улучшения качества сырья и направленного ведения технологических процессов при производстве чая, но также для правильного потребления готовой продукции (в том числе в лечебных целях).

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%.

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. Содержание воды в молодых листьях высокое, свозрастом оно постепенно уменьшается. Наибольшее количество воды содержится в стебле; почка и первый лист содержат воды больше, чем второй и третий лист.

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%.

Состав сухого вещества чая. Наиболее важными составными частями сухого вещества чайного листа являются фенольные соединения, алкалоиды, эфирные масла, белки, углеводы, пектиновые вещества, пигменты, витамины, ферменты и минеральные вещества. Сухие вещества делятся на две группы: растворимые и нерастворимые в воде (табл. 1). Водорастворимую фракцию сухого вещества в технологии чая называют экстрактивными веществами, или экстрактом. Нерастворимая фракция - это балластные вещества, остающиеся в разваренном листе в виде остатка после заваривания. В технологии чая эту часть называют разваркой.

От количественного соотношения этих веществ в сырье зависит качество готовой продукции. Важно отметить, что при переработке зеленого чайного листа изменяется, главным образом, содержание экстрактивных (растворимых) веществ.

Высококачественное сырье и готовая продукция содержат больше экстрактивных веществ, чем низкокачественная. Их содержание зависит от сорта растения, возраста листа, времени сбора, агротехнических мероприятий, технологии переработки и других факторов. Почка и первый лист содержат этих веществ больше, чем второй и последующие листья, то есть с увеличением возраста чайного листа количество экстрактивных веществ уменьшается. Содержание экстрактивных веществ меняется также по периодам сезона: в начале и конце сезона оно минимальное, в середине, наоборот, - максимальное.

Фенольные соединения. Вопрос образования, превращения и условий накопления фенольных соединений - центральный в биохимии и физиологии чая, так как именно они обеспечивают наиболее ценные свойства чая.

В литературе о чае встречаются разные термины для определения этих веществ: фенольные соединения, полифенолы, дубильные вещества, танин и танино-катехиновый комплекс. Термин «дубильные вещества», или адекватный ему термин «танин», ввел французский исследователь Сеген, обозначив им фенольные соединения, которые находятся в значительных количествах в экстрактах многих растительных материалов и обладают способностью дубить кожу. Изначально в кожевенной промышленности для дубления кожи применялись настои дуба, поэтому от латинского слова tan (дуб) и образовано название вещества.

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. Однако во время технологической переработки сырья фенольные соединения зеленого листа претерпевают значительные изменения, их молекулярная масса увеличивается, и они приобретают свойства дубильных веществ.

Долгое время ученым не удавалось выяснить состав чайного танина. Лишь разработав методы разделения дубильных веществ на фракции ученым удалось установить их две основные разновидности - катехиновую и танинную, которые отличаются между собой физическими, химическими и вкусовыми свойствами.

катехин танин галлотанин

Дубильные вещества образуются путем реакции присоединения и конденсации полифенолов и их производных. При старении листа, а также при его переработке катехиновая фракция (содержание которой в нежных листьях чая доходит до 70% от общего содержания дубильных веществ) постепенно переходит в танинную, а затем в связанный танин. Это происходит за счет окисления и уплотнения катехинов и их галловых эфиров, о чем можно судить по увеличению молекулярной массы дубильных веществ готового черного чая.

галловая кислота

Механизм окислительной полимеризации катехинов

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.

Содержание фенольных соединений в чае зависит от сорта растения, возраста листа, времени сбора, экологических факторов, системы агротехнических мероприятий и других факторов.

Общепризнано, что большее количество дубильных веществ в чайном листе позволяет получить продукт хорошего качества. Наиболее богаты танином молодые листья. В молодом сырье их содержание составляет 20-30%. Большое количество фенольных соединений содержит почка, первый и второй лист, в третьем и последующих их меньше. В огрубевшем листе запасы дубильных веществ резко снижаются.

В процессе переработки чайного листа в черный чай количество фенольных групп уменьшается примерно на одну треть. В лучших сортах готовой продукции содержание танина может доходить до 18%, причем уменьшается, в основном, катехиновая фракция зеленого листа, переходя в более сложные соединения танинной фракции, которая в дальнейшем, уплотняясь, образует вещества, нерастворимые в воде. Окисленные во время ферментации лимонно-желтые танины придают настою характерную темно-золотую окраску, дополняют аромат, сообщают напитку специфическую терпкость и крепость.

Для зеленого чайного листа характерно изменение содержания фенольных соединений в течение всего сезона сбора. Так, в начале (май-июнь) и в конце (сентябрь) сезона их содержание относительно низкое, а в середине (июль-август) достигает максимума.

Солнце и более высокая температура воздуха увеличивают количество фенольных соединений в чайном листе. На их содержание также влияют высота расположения плантации над уровнем моря и экспозиция склона. На северных склонах и более низко расположенных плантациях количество фенольных соединений ниже, чем в высокогорье и на южной, солнечной стороне.

Алкалоиды чая. Чайный лист содержит алкалоиды - физиологически активные вещества, которые в малых дозах стимулируют (возбуждают) работу нервной системы организма человека. Главными из их числа являются кофеин (триметилксантин), теофиллин (диметилксантин) и теобромин. Из пуриновых оснований, сопутствующих кофеину и содержащихся в чае в небольших количествах, следует также назвать аденин, гуанин.

аденин гуанин

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%. Содержание кофеина зависит от сорта растения, возраста листа, содержание азота в почве и других факторов. В нежных частях флеша его количество выше, и с ростом листа содержание кофеина уменьшается до 0,7-0,8%.Поэтому высококачественный чай получают из двух- и трехлистных флешей. В процессе переработки зеленого листа чая содержание кофеина изменяется незначительно. Однако постепенно уменьшается количество свободного (растворимого) кофеина в связи с тем, что он соединяется с другими веществами чая (например, с белками). Поэтому в зеленом слабоферментированном чае кофеина больше, чем в черном. В готовом чае кофеин находится в соединении с танином, образуя так называемый танат кофеина, придающий чаю характерные свойства (аромат, цвет) и вызывающий помутнение крепкого чая при остывании (образование так называемых «сливок»). При температуре 100°С кофеин претерпевает сублимацию (превращение), поэтому для его максимального сохранения в настое желательно, чтобы температура кипятка при заваривании чая не превышала 100 С.

Белковые вещества. Белковые вещества находятся в чайном листе в большом количестве и в некоторых случаях по содержанию в два раза превышают количество танина. Содержание общего азота в различных типах чая существенно отличается и составляет в индийском чае 4,42%сухого вещества, в китайском чае - 4,52%, в японском чае - 5,08%. В зеленом чайном листе белковые вещества представлены, в основном, в виде коллоидных растворов, водорастворимых белков в нем мало. В нежных частях флеша белков содержится больше на 3-5%, чем в грубых. Кроме того, оно меняется в течение сезона переработки: чайные листья наиболее богаты белком в мае, в остальные месяцы его содержание постепенно уменьшается.

Белковые вещества играют важную роль в образовании чайного аромата, который зависит от тех или иных аминокислот, образующихся в процессе производства чая при распаде белков. В чайном листе обнаружены следующие свободные аминокислоты: аспарагиновая, глютаминовая, серии, аланин, лизин, аргинин и валин, в завяленном листе к ним прибавляется лейцин и фенилаланин. При переработке чайного листа, в особенности во время ферментации и сушки, в результате взаимодействия аминокислот с сахарами возникают альдегиды, которые и участвуют в синтезе аромата. Однако следует упомянуть, что большое содержание белковых веществ при малом содержании танина неблагоприятно отражается на вкусовых и ароматических достоинствах готового чая. В процессах переработки белковые вещества соединяются с танином, образуя нерастворимые в воде вещества, в связи с чем уменьшается количество экстрактивных веществ.

Углеводы. Углеводы, которые содержит чайный лист, можно условно разделить на две группы: растворимые в воде (глюкоза, фруктоза, сахароза, рафиноза, 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. 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.

Эфирные масла. Эфирные масла придают характерный специфический аромат зеленому чайному листу и готовому чаю, обусловливают определенный вкус напитка и усиливают выделение пищеварительных соков, что повышает усвояемость пищи.

Многие исследователи считают, что качество готовой продукции зависит от количества эфирного масла. Содержание эфирных масел в зеленом чайном листе ничтожно и достигает 0,007-0,009% сухого вещества. Их количество зависит от сорта растения, возраста листа, экологических факторов и др. Максимальное количество эфирных масел содержится в нежных частях флеша - почке и первом листе и постепенно уменьшается с возрастом. Исключение составляет стебель, который отличается высоким содержанием эфирных масел. В процессе производства чая в результате термического воздействия на сырье улетучиваются те компоненты эфирных масел, которые обусловливают запах зеленого листа, и образуются новые компоненты с приятным запахом. В процессе переработки зеленого листа содержание эфирных масел значительно меняется, достигая в готовом чае 0,02%. Максимальное накопление эфирных масел наблюдается во время ферментации, что связано с их постепенным высвобождением из связанного состояния.

В результате исследования химического состава летучих веществ чая обнаружено более 130 соединений, куда входит значительная группа альдегидов (ацетальдегид, ацетон, изомасляный, изовалериановый и капроновый альдегиды), свободные кислоты (уксусная, масляная, валериановая, капроновая, каприловая и др.), терпеновые и ароматические спирты (коричный спирт, бензиловый спирт, фенилэтиловый спирт, гераниол, цитронеллол, линалоол и др.), фенолы и другие соединения. Несмотря на одинаковый качественный состав комплекса эфирного масла различных частей флеша (первого листа с почкой, второго, третьего листа и стебля), в них обнаруживаются значительные различия в количественном соотношении отдельных компонентов, что влияет на аромат чая, а значит и на качество готовой продукции.

Помимо эфирных масел, важную роль в получении чайного аромата играют смолистые вещества, которые, сами обладая приятным ароматом, являются растворителями и фиксаторами ароматических начал. Содержание компонентов смол (резенов, смоляных спиртов и эфиров) увеличивается с улучшением качества сырья. При переработке чайного листа содержание смолистых веществ уменьшается вследствие их постепенного окисления.

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.

Пигменты. Пигменты 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 двух- 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. Генетическая близость к катехинам (дубильным веществам) чайного растения и обусловливает их свойства.

ксантофилл

Витамины. Физиологическую ценность чая во многом определяет содержание витаминов. Среди водорастворимых витаминов в чайном листе обнаружены и изучены витамины B₁ (тиамин), В₂ (рибофлавин), В₃ (пантотеновая кислота), С (аскорбиновая кислота), РР (никотиновая кислота) и Р (группа флавоноидов). Из жирорастворимых витаминов в листьях чая представлены А (ретинол), К (филлохинон) и Е (токоферол). Большое количество витаминов содержит нежная часть флеша, с огрубением чайного листа их содержание уменьшается. Однако содержание витамина С, которым весьма богат чайный лист, наоборот, увеличивается от почки к третьему листу.

В процессе производства готовой продукции витамины претерпевают количественные изменения и оказывают существенное влияние на ход биохимических превращений веществ чая, содержащихся в зеленом листе. Так, токоферол (витамин Е), являясь сильным антиоксидантом, защищает от окисления ряд соединений при производстве чая, что оказывает положительное влияние на аромат и вкус чайного настоя, так как обогащает чай веществами, не подвергшимися окислению. Установлено также, что содержание аскорбиновой кислоты во время переработки листа значительно снижается, что связано с высокой температурой при сушке, при которой витамин легко разрушается, и с окислительными процессами во время скручивания и ферментации. Поэтому содержание витамина С в зеленом чае примерно в два раза больше, чем в черном.

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.

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), Аl (алюминий), Мn (марганец), Sr (стронций), Ni (никель), Сu (медь), Zn (цинк), Ва (барий), Rb (рубидий), Ti (титан), Сr (хром), Sn (олово), Ag (серебро), V (ванадий), J (йод) и др. Некоторые из них присутствуют в чае в очень небольших количествах.

Содержание зольных элементов зависит от возраста листа и влияет на качество готовой продукции. Установлено, что в грубом (старом) листе и чае низкого качества содержание минеральных веществ больше, чем в нежных листьях и чае высокого качества. Однако содержание отдельных элементов по-разному отражается на качестве чая. Так, более высокие сорта содержат калия и фосфора больше, чем низкие, одновременно в более низких сортах чая выше содержание натрия, кальция и магния.

Влияние каждого элемента на качество и процесс производства чая изучено не до конца. Однако известно, что при производстве чая некоторые элементы (например, марганец и железо) играют определенную роль в процессе ферментации.

Ферменты. Ферменты играют важную роль в обмене веществ, протекающем в клетках растения. Они обеспечивают непрерывную цепь превращений: продукт, образованный одним ферментом, является объектом действия для другой группы ферментов. Если в цепи этих превращений выключился один из каких-либо ферментов (из-за неподходящих условий активности), процессы приостанавливаются или не доводятся до желаемого уровня, что действует на характер превращения веществ.

Ферменты образуются только в живой клетке, характеризуются катализирующей активностью и высокой специфичностью. Их активность и действие в процессе переработки растительного сырья регулируется влиянием различных факторов: температуры, кислотности, влажности, радиации, давления, действия активаторов и ингибиторов.

По химической природе все ферменты - белки. В чайном листе содержится довольно большое количество ферментов разных групп. Большое значение для чайного сырья имеют окислительные ферменты (фенолоксидаза, пероксидаза, каталаза, цитохромоксидаза) и гидролитические (инвертаза, амилаза, протопектиназа, протоиназа, протоилаза).

Качество чая во многом зависит от содержания в листе окислительных ферментов, которые изменяют свою активность в течение сезона и претерпевают количественные изменения в зависимости от возраста листа и сорта чайного куста. Так, при вегетации чая активность окислительных ферментов достигает максимума в августе, уменьшается с возрастом листа и перемещением растения к северу.

Действие окислительных ферментов в сырье по-разному влияет на качество готовой продукции. При производстве черного чая они оказывают положительное влияние, так как при их помощи протекает процесс ферментации и вырабатываются основные свойства чая - вкус, аромат и цвет настоя. Наоборот, при производстве неферментированного чая действие окислительных ферментов отрицательно сказывается на конечный результат. Большое значение здесь имеет термолабильность (чувствительность ферментов к высокой температуре), так как установлено, что при повышении температуры до 40-50° С активность ферментов увеличивается, при дальнейшем повышении, наоборот, уменьшается, а при температуре выше 60 ° С их действие прекращается. Поэтому в процессе переработки сырья при производстве неферментированного чая проводят инактивацию ферментов путем воздействия высокой температурой.

Из гидролитических ферментов, встречающихся в чайном листе, можно указать на амилазу, производящую осахаривание крахмала, инвертазу, расщепляющую сахарозу, Р-глюкозидазу, разлагающую гликозиды, протеазы, действующие на белки.

БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА ЧАЯ

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: