Компонентный состав настоев чая.
Материал по чаям
Чай является популярным напитком, употребляемым в разных странах. Это обусловлено как его полезными свойствами, так и высокой доступностью. Органолептические и физико-химические свойства настоев натурального чайного листа определяются качественным и количественным составом экстрагируемых веществ, значительную долю которых составляют многоатомные фенолы и полифенолы.
Общепринятой на настоящий момент классификацией чая является разделение его на сорта в зависимости от степени ферментации. Согласно этой классификации чаи делят от белого до пуэр по мере увеличения степени ферментации. Под действием ферментативных и неферментативных процессов, в том числе окислительных, крахмал, хлорофилл и другие компоненты чайного листа преобразуются в низкомолекулярные углеводы и дубильные вещества. Это обуславливает различные органолептические свойства чаев.
Чайный лист, примерно на 50 % состоит из экстрактивных веществ, которые представлены дубильными веществами эфирными маслами, алкалоидами, аминокислотами, пигментами и витаминами. Главным дубильным веществом чая является танин, представленный смесью фенолов, из которых более 90 % приходится на катехины и их галловые эфиры.
Окисление двух- и трехатомных фенолкарбоновых кислот молекулярным кислородом в присутствии лакказы Trametes Versicolor сопровождается хемилюминесценцией. Таким образом, и при ферментативном окислении настоев чая она должна наблюдаться. Поэтому задачей работы стала проверка этой гипотезы в отношении зеленого и черного чая, а также исследование закономерностей хемилюминесценции в этом процессе.
ХАРАКТЕРИСТИКА ЧАЁВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
Характеристика чайного растения и чайного продукта
Чай – одна из древнейших культур, возделываемых человеком. В России чай появился сравнительно недавно – около 300 лет назад и на настоящий момент стал одним из самых распространенных напитков [3 Завьялова]. Чай - это напиток, получаемый посредством настаивания или заваривания чайного листа. Чаем также именуют сам лист, предназначенный для приготовления напитка. На сегодняшний день существует ряд подходов к классификации всевозможных сортов чая [1 Похлебкин]. По происхождению выделяют чаи: африканский, китайский, индийский, цейлонский, японский, грузинский, краснодарский и другие. По разновидности чайного куста: камбоджийский вид, китайский вид, ассамский вид. По виду обработки: чаи высокосортные листовые, среднесортные, низкосортные измельченные, напиток гранулированный, чай пакетированный, чай кирпичный, напиток растворимый.
Важной классификацией чая является разделение его на сорта в зависимости от степени ферментации. Ферментация чая – это процесс оксидативной, гидролитической и литической трансформации компонентов чайного листа, в том числе с участием различных видов бактерий. Во время ферментативного окисления крахмал и хлорофилл распадаются, образуя сахара и дубильные вещества. Это обуславливает различные органолептические свойства чаев [29 Рябинина]. В Таблице 1.1 приведены основные виды чаев в зависимости от степени ферментации, условия этого процесса, а также рекомендуемая оптимальная температура при образовании настоя чая.
Таблица 1.1 - Виды чая, степень ферментации и температурный оптимум настаивания.
| Сорт чая | Степень ферментации, % | Время ферментации | Температура настаивания, °С |
| Белый и желтый | 0-10 | 2 дня | 65-70 |
| Зеленый | 10-15 | 2 дня | 70-85 |
| Улун (бирюзовый) | 30-60 | 2-3 дня | 85-90 |
| Красный | 80-90 | до 1 месяца | 90-95 |
| Черный | 90-100 | до 1 месяца | 95-97 |
| Пуэр | двойная ферментация | годы | 100 |
Чайный куст – вечнозеленое растение. В диком состоянии оно произрастало в южных областях Китая и в Индокитае в виде подлеска. Это многолетний кустарник, достигающий высоты трех метров [2 Бахтадзе].
В современных условиях производство, продажа и потребление чая приобрели глобальный характер. В настоящее время в промышленных масштабах чай выращивают 35 стран мира. Основными производителями чая являются: Индия, Китай, Шри-Ланка, Япония, Индонезия, Кения, Турция. Самым крупным производителем и экспортером чая в мире, где выращивают не китайское чайное растение, а собственную ассамскую разновидность чайного растения, дающую более ароматный и вкусный чай, является Индия, на долю которой приходится 29%, на втором месте – Китай (22 %), производящий чайную продукцию самого широкого ассортимента, третье место в мире по производству и второе место по экспорту чая занимает Шри-Ланка (более 9 %) [27 Батурина]. То есть, 60% чая производится в этих странах из 35.
Согласно современной систематике растений чайное растение занимает следующее положение [2 Бахтадзе]:
Тип: ANGIOSPERMAE (Покрытосеменные)
Класс: DICOTYLEDONES (Двудольные)
Отряд: PARIETALES
Семейство: THEACEAE (Чайные), сейчас CAMELLIAE (Камелиевые)
Род: THEA (Чай), сейчас CAMELLIA (Камелия)
Вид: SINENSIS (Китайский, –ая).
Чайное растение впервые было описано известным шведским ботаником К. Линнеем в 1753 году. По технологическим особенностям он подразделил род Thea на два вида: Thea bohea и Thea viridis. Впоследствии такое деление было отвергнуто, так как черные и зеленые чаи можно приготовить из листьев любого чайного растения. Через сто лет, в 1853 году, английский ботаник Р. Форчун доказал, что все промышленные сорта чая являются разновидностями одного ботанического вида Thea Sinensis L.
Ныне род Thea объединяет два вида: Thea Sinensis L. китайский чай и Thea assamica Mast. – индийский чай. Китайский чай имеет кустовидную форму и листья средней величины. Его выращивают в Китае, Японии, на острове Тайвань. Индийский чай имеет форму кустовидного дерева и крупные листья. Он распространен в Индии, Индонезии, на Цейлоне и в южном Китае. Японский чай - это мелколистная разновидность китайского чая. Произрастает в Китае, Японии, России [Цоциашвили].
Листья основных видов чайного куста - Thea sinensis и Thea assamiса - различаются между собой не только морфологически, но и по химическому составу, поэтому чаи, полученные от разных видов чайного растения, различны по вкусовым и ароматическим свойствам. Чайное растение чувствительно к изменениям температуры, влажности воздуха, количества солнечных дней и других климатических условий, что также приводит к различиям в химическом составе листа, собранного в разных местах произрастания и влияет на качества чая [Цоциашвили]. Листья чайного куста северных разновидностей (китайских и японских) содержат меньше растворимых (экстрактивных) веществ и танина, чем листья южных (индийских). Поэтому чаи китайских разновидностей обладают более тонким, мягким вкусом и ароматом, чем чаи ассамских разновидностей.
Компонентный состав настоев чая.
В XIX в. считали, что в чае содержится пять веществ, обуславливающих его биологические свойства [1 Похлебкин], в XX в. было определено около десяти [1 Похлебкин], в настоящее время в нем обнаружено уже около трехсот, двести шестьдесят из которых идентифицированы [1 Похлебкин]. В листьях чайного растения синтезируются фенольные соединения, катехины, сахара, спирты, кислоты, аминокислоты, производные пурина, пигменты, витамины, ферменты, пектиновые, минеральные и ароматические вещества. Установлено, что чайный лист, примерно на 50% состоит из экстрактивных веществ, которые представлены дубильными веществами, эфирными маслами, алкалоидами, аминокислотами, пигментами и витаминами. Зеленые чаи содержат их в среднем до 50%, а черные, проходящие процесс ферментации полностью, от 30 до 45% [3 Завьялова].
Фенольные соединения чая
Среди веществ, входящих в состав чайного листа и готового чая, особо важное место занимают соединения фенольной природы, или так называемый чайный таннин, таннино-катехиновая смесь (ТКС). Фенольные соединения (полифенолы) – основной компонент экстракта чая. Это сложная смесь низкомолекулярных катехинов, таннинов, флавонолов, антоцианов, лейкоантоцианов, фенолкарбоновых кислот, а также продуктов их ферментативного окисления – теафлавинов, теарубигинов, их галловых производных, теафлавиновых кислот. Продукты превращения в чайном листе или готовом чае не образуют между собой комплексных соединений и в отличие от высокомолекулярных полифенолов не обладают сильно выраженными дубящими свойствами, т.е. не вызывают дубление свежей кожи [4 Цоциашвили].
Компоненты ТКС при производстве чая больше других подвергаются глубоким и разнообразным превращениям. Цвет настоя, приятный полный, терпкий, вяжущий вкус, а по некоторым данным, аромат чая главным образом обусловливается этой смесью и продуктами ее превращения. В основном соединения ТКС определяют полезное действие чая на организм человека.
Компоненты таннино-катехиновой смеси широко распространены в растительном мире. Их количество и состав в различных растениях колеблются в широких пределах и зависят от вида и возраста, условий произрастания растений и других факторов. Экстракты, содержащие ТКС, обладают вяжущим терпким вкусом. Их молекулярная масса колеблется от 300 до 2000 и выше. Эта смесь хорошо растворяется в воде, особенно в горячей, а также в ацетоне, спирте и этилацетате и не растворяется в хлороформе, петролейном эфире, сероуглероде. Осаждается нерастворимыми белками, алкалоидами, желатином, солями тяжелых металлов. Многие полифенолы легко окисляются, образуя продукты красного и коричневого цветов.
Современная классификация фенольных соединений разработана К.Фрейденбергом и основывается на различии их химического состава. Все фенольные соединения подразделяются на две основные группы: гидролизуемые и конденсированные [4 Цоциашвили],[5 Физиология с/х растений].
Гидролизуемые фенольные соединения. В них бензольные ядра обычно соединены при помощи атомов кислорода сложноэфирными или гликозидными связями. Эти связи непрочные, и фенольные соединения при ферментативном или кислотном гидролизе легко распадаются на составные вещества.
Рисунок 1.1 – Структурная формула (-)– эпигаллокатехингаллата.
Возможное место расщепления (-)– эпигаллокатехингаллата указано пунктиром (см. Рисунок 1.1). В результате гидролиза сравнительно сложного соединения образуются менее сложные вещества: (-) – эпигалокатехин и галловая кислота. [6 Рогинский].
Эллаговые фенольные соединения, в которых эллаговая кислота соединена с сахарами гликозидной связью или другими веществами сложноэфирной связью. В результате гидролиза галловых гидролизуемых фенольных соединений образуется галловая кислота, а при гидролизе эллаговых – эллаговая .
Конденсированные фенольные соединения. В них все входящие в молекулу фенолы соединены между собой не слабыми кислородными, а прочными углеродными связями. Поэтому при нагревании с разбавленными кислотами они не распадаются на простые составные части, а, наоборот, конденсируются в сравнительно высокомолекулярные фенольные соединения красновато-коричневого цвета. Типичным представителем этой группы является катехин.
Катехины чая. Расхождение мнений ученых о химическом составе катехиновой фракции было обусловлено главным образом сложностью и неоднородностью химического состава фенольных соединений [4 Цоциашвили]. Этому способствовало также и отсутствие эффективных методов разделения и количественного определения состава полифенолов растительных организмов. Разделение ТКС чая на фракции показало ее неоднородность и позволило выделить самую ценную с точки зрения технологии фракцию – катехиновую. Но такое деление было все же несовершенным и не давало представления о подлинном химическом составе ТКС и превращениях, которые претерпевает она при производстве чая. Лишь развитие метода хроматографического анализа позволило ближе подойти к изучению ТКС чая.
По химическому строению катехины чая делятся на простые и сложные. Сложные катехины являются галловыми эфирами катехинов. Поэтому их часто называют галлированными катехинами, или галлокатехинами, или просто галлатами. В ТКС чайного листа основной составной частью являются сложные катехины: содержание их достигает 77,6%, и оно почти в 5 раз превышает содержание простых катехинов.
(-) – Эпикатехин.Кристаллизуется в виде удлиненных призм с острыми концами. С ванилиновым реактивом дает розовую окраску, так как в нем содержится флороглюцин. Это свидетельствует о том, что конц. раствор HCl вызывает размыкание кислородного мостика в хромоновом ядре. Хорошо растворяется в воде, в этаноле, метаноле, ацетоне и этилацетате, хуже – в эфире.
Рисунок 1.2 – Структурная формула (-)- эпикатехина.
(-) – Эпигаллокатехингаллат. Качественная реакция на тартрат железа показывает, что он содержит шесть рядовых оксигрупп, три из которых относятся к эфиросвязанной галловой кислоте. Под действием танназы разлагается на (-)-эпигаллокатехин и галловую кислоту (Рисунок 1.1). Легко окисляется при нагревании и попадании прямого солнечного света. Кристаллизуется в виде длинных игл. Процесс кристаллизации затрудняется в присутствии даже незначительных примесей. Растворим в воде, этаноле, метаноле, ацетоне, этилацетате. Нерастворим в бензоле и хлороформе. Следует подчеркнуть, что эпигаллокатехингаллат является самым важным компонентом ТКС чайного сырья и готового чая.
Фенолкарбоновые кислоты чая. Кроме катехинов, в чайном листе присутствуют другие фенольные соединения. Это гликозиды, а также простые полифенолы, и фенолкарбоновые кислоты, роль которых в формировании качества сырья и готового чая до сих пор изучена недостаточно. Идентифицированными простыми соединениями чая являются: галловая, эллаговая, кофейная, хлорогеневая, мета-дигалловая, п-кумаровая, хинная, шикимовая кислоты, а также теагаллин.
Галловая кислота содержится в чайном растении как в свободной, так и в связанной (эфиросвязанной) форме. В эфиросвязанной форме ее содержится около 16%. Такое большое количество галловой кислоты объясняется тем, что она является составной частью всех галлированных катехинов. Галловая кислота легко выделяется при щелочном или ферментативном гидролизе сложных катехинов. Эллаговая кислота в незначительном количестве была обнаружена в японском чае. Кофейная кислота была обнаружена в составе чайного листа ассамской разновидности.
Хлорогеновая кислота - это депсид, состоящий из связанных между собой хинной и кофейной кислот. Мета-дигалловая кислота обнаружена с помощью двумерной хроматографии в соке ассамского чайного листа.
Хинная кислота впервые была выделена из хинного дерева, поэтому и получила такое название. Она широко распространена в высших растениях. Является промежуточным продуктом биосинтеза ароматических соединений – катехинов, флавонолов, фенолкарбоновых кислот. Хинная кислота была выделена из грузинского чая. В свободной форме ее содержание доходит до 1,5%, а с учетом всех ее соединений она достигает 2,5% сухой массы. Шикимовая кислота является важнейшим соединением при биосинтезе ароматических соединений как основной промежуточный продукт. Теагаллин был обнаружен в ассамской разновидности чайного растения. Содержится в чайном листе до 0,74% сухой массы.
|
|
|
|
|
1 –галловая кислота, 2 – эллаговая кислота, 3 – кофейная кислота, 4 – хлорогеновая кислота, 5 – мета-дигалловая кислота.
Рисунок 1.4 – Структурные формулы фенольных соединений чая.
| ||||||
| ||||||
| ||||||
1 – хинная кислота, 2 – шикимовая кислота, 3 – теагаллин.
Рисунок 1.5 – Структурные формулы фенольных соединений чая.
Фенольные соединения чая и им подобные являются весьма активными антиоксидантами, которые легко и быстро образуют безопасные и устойчивые химические соединения с металлами, алкалоидами, кислотами и выводят их. Именно это делает чай (особенно зеленый) уникальным противоядием.
Полифенолы чая сейчас активно исследуются, т.к. среди них еще многие попросту не идентифицированы; также исследуется химический синтез новых фенольных соединений в ходе ферментации.
Нефенольные компоненты чая.
Эфирные маслаимеются как в зелёном листе, так и в готовом чае. Несмотря на их крайне незначительное количество, они более других веществ привлекали внимание человека: именно им справедливо приписывали неповторимый чайный аромат. От них, следовательно, зависит и качество чаёв. Теперь установлено, что эфирных масел в зелёном листе чая содержится всего лишь около 0,02 %. Хотя при переработке чайного листа потеря эфирных масел достигает 70-80 %, при этом происходит и другой процесс - возникновение новых эфирных масел. Число химических компонентов в составе фракции эфирных масел доходит в готовом чае, по одним данным, до 20 и выше, а по другим, более новым сведениям - до 32[7 Пасешниченко]. И тем не менее именно среди эфирных масел находится ряд всё ещё не выясненных и ряд химически не раскрытых, хотя и обнаруженных соединений.
Наибольшее количество эфирных масел в виде растворимых ароматических альдегидов содержится в красных чаях (оолонгах), наиболее ароматных из всех видов чая, отчего их нередко используют для примеси к некоторым сортам чёрного чая. Наоборот, в зелёных и жёлтых чаях ароматические альдегиды, входящие в состав эфирных масел, находятся в связанном состоянии и потому менее выходят в настой, не принимают деятельного участия в образовании аромата готового чая. Там аромат создается в основном за счёт иных химических веществ, в первую очередь таннина [28 Немеришина].
Существенным компонентом чая являются и алкалоиды. Среди алкалоидов самым известным всегда был и остаётся кофеин или, как его ещё называют в составе чая, теин. Кофеин - один из главных виновников тяги людей к чаю как тонизирующему напитку. В чистом виде он представляет собой бесцветное, не имеющее запаха, но горькое на вкус вещество, содержащееся, впрочем, не только в чае, но и в кофе, какао, орехах кола, матэ и некоторых других тропических растениях.
Помимо кофеина, в состав чая входят в незначительном количестве и другие алкалоиды. Это растворимые в воде теобромин и теофиллин (они являются хорошими сосудорасширяющими и мочегонными средствами), трудно растворимый в воде аденин и совершенно нерастворимый в воде гуанин - пуриновое основание. Его можно вывести из чайного листа в настой только в результате резкого кипячения или длительного подогревания заваренного чая.
Белковые веществавместе со свободными аминокислотами составляют от 16 до 25 % чая. Белки - важнейшая составная часть чайного листа. Белками являются все ферменты. Кроме того, белки служат источником тех аминокислот, которые возникают в процессе переработки чайного листа в готовый чай. По содержанию белков и их качеству, а, следовательно, по питательности чайный лист не уступает бобовым культурам. Особенно богаты белками зелёные чаи (среди них более всего японские) [4 Цоциашвили].
Пигменты,входящие в состав чая, играют также немаловажную роль. Люди давно заметили способность чайного настоя принимать различную окраску. Всевозможные оттенки чая от светло-зелёного до тёмно-оливкового, от желтоватого и розоватого до красно-коричневого и тёмно-бурого связывали с наличием в чае различных красителей. Долгое время считали, что основным красителем являются дубильные вещества. Между тем в пигментации (окраске) чайного настоя принимают участие такие пигменты, как всем известный хлорофилл, содержащийся главным образом в зелёном чае, а также ксантофилл и каротин, содержащиеся в моркови и присутствующие в основном в чёрных чаях [7 Пасешниченко].
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 531; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!