Состав и свойства чая

1. Химический состав

Хотя чай изучают на протяжении веков, а над раскрытием его химического состава учёные трудятся по меньшей мере полтораста лет, только за последние десятилетия стало возможным получить сравнительно полное представление о том, какие химические вещества входят в состав чая. Но и сегодня некоторые химические вещества остаются в чае нераскрытыми либо распознанными лишь в самом общем виде.

Если ещё в конце XIX века считали, что чай состоит из четырёх-пяти основных веществ, то теперь в чае насчитывают десятки одних лишь крупных групп веществ, каждая из которых включает множество сложных и простых элементов. Общее число входящих в чай химических веществ и соединений пока ещё невозможно подсчитать, десять - пятнадцать лет тому назад их насчитывалось около 130, а в настоящее время обнаружено уже около 300, причём 260 из них уже удалось идентифицировать, т.е. раскрыть их формулу. Следовательно, чай - сложнейшее и разнообразнейшее по своему химическому составу растение.

При этом следует иметь в виду, что химический состав свежесорванного зелёного чайного листа и сухой чаинки, полученной из этого листа, неодинаков. В сухом чае он разнообразнее и сложнее. В то же время не все химические вещества, присутствующие в свежих листьях, остаются в сухих чаинках после фабричной обработки: одни исчезают бесследно, другие испытывают окисление и частично изменяются, третьи вступают в сложные химические реакции и порождают абсолютно новые вещества с новыми свойствами и признаками.

Вполне естественно, что нас как потребителей чая интересует прежде всего вопрос о тех химических веществах, которые содержатся в чайном напитке, в настое.

Ведь именно растворимая часть чая поступает в организм человека. На ней мы поэтому и остановимся подробнее.

Как показали исследования, чай состоит на 30-50 % из экстрактивных, т.е. растворимых в воде частей. На практике растворимость никогда не осуществляется полностью. Зелёные чаи содержат больше растворимых веществ (40-50 %), а чёрные - меньше (30-45 %). Кроме того, чем моложе, выше качеством листья чая, тем богаче экстрактивными веществами полученный из них сухой чай. И наоборот, чем старее, грубее листья, тем менее выходят в настой растворимые вещества, тем менее вкусен чай.

Из растворимых веществ прежде всего следует обратить внимание на шесть самых важных групп или составных частей чая: это дубильные вещества, эфирные масла, алкалоиды, аминокислоты, пигменты и витамины. Большинство из них было известно давно, но старые представления о всех этих группах веществ в значительной степени расширились.

Дубильные вещества - один из существенных компонентов чая и чайного настоя. Они составляют 15-30 % чая и представляют собой сложную смесь более трёх десятков полифенольных соединений, состоящую из танина и различных (по крайней мере семи) катехинов, полифенолов и их производных. Прежние представления о чайном танине как о простом дубящем веществе, которому приписывали горький вкус, были существенно изменены благодаря работам академика А.Л. Курсанова и кажутся сейчас по меньшей мере наивными. Следует иметь в виду, что танин чая, или теотанин, неравнозначен фармацевтическому танину или галлотанину. Теотанин представляет собой сложный химический комплекс, состав которого теперь полностью расшифрован. Представление о том, что танин придаёт чаю горечь, неверно. Если в свежем чайном листе танин действительно обладает горьким вкусом, то после фабричной обработки эта горечь исчезает и танин в чае приобретает приятную терпкость, придающую основной вкус настою чая.

Особо следует подчеркнуть, что танин и катехины чая обладают свойствами витамина Р и именно из-за наличия танина чай является для нас главным источником получения этого важного витамина, о значении которого будет сказано ниже.

Как правило, содержание танина в зелёных чаях значительно выше, чем в чёрных (почти вдвое), ибо в зелёных чаях танин находится почти в неокисленном состоянии, в то время как в чёрном байховом чае до 40-50 % танина окислено. Из чёрных же чаёв в чаях Южной Азии - индийском, цейлонском и явском - содержится больше танина, чем в китайском, грузинском, азербайджанском и краснодарском. Танин придаёт южным чаям более резкий, можно сказать, более доходчивый чайный вкус, ценимый некоторыми категориями потребителей. В грузинских чаях танина бывает больше в листьях июньского, июльского и августовского сборов, а в майском и сентябрьском - значительно меньше. Кроме того, обычно во всех чаях высших сортов танина содержится больше, чем в низших.

Дубильные вещества чая не остаются неизменными. Продукты их окисления - хиноны, возникающие в ходе фабричного производства чая, в свою очередь производят окисление других веществ чайного листа и образуют многие ароматические продукты, участвующие в создании аромата чая. Таким образом, значение дубильных веществ в чае огромно, и они не оказывают дубящего действия на слизистую оболочку желудка человека, как думали в старину.

Эфирные масла имеются 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 %. Это значит, что для получения 100 г этих масел в чистом виде надо переработать свыше полутонны чайного листа. 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 эфирных масел доходит в готовом чае, по одним данным, до 20 и выше, а по другим, более новым сведениям - до 32. И тем не менее именно среди эфирных масел находится известное число всё ещё не выясненных и ряд химически не раскрытых, хотя и обнаруженных соединений. Многие эфирные масла обладают запахами роз, мёда, ванили, цитрусовых, сирени, корицы. Неудивительно, что смесь такого ассортимента пахучих веществ способна создать неповторимый по своему аромату букет.

Химически чистые эфирные масла представляют собой алифатические и ароматические углеводороды, альдегиды, кетоны, фенолы, сложные кислоты (вроде салициловой) и другие исключительно летучие, легко испаряющиеся соединения. Большинство из них способны улетучиваться не только при значительном повышении температуры, но и при неправильном хранении или неправильной заварке. Вот почему присутствие этих веществ в чайном настое в значительной степени зависит от нас самих. Кроме того, содержание и состав эфирных масел и их растворимость в различных типах чая различны. 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 танина.

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.

Вопреки распространённому мнению, кофеина гораздо больше содержится именно в чае (от 1 до 4 %), чем в кофе, но чайный кофеин, или теин, действует мягче, чем чистый кофейный кофеин, по целому ряду причин: во-первых, потому, что для заварки берут обычно меньшее количество чая, чем кофе, и, следовательно, создают меньшую концентрацию кофеина, а во-вторых, кофеин выступает в чае не изолированно, а в комплексе с танином, образуя соединение таннат кофеина, который действует более опосредованно, более смягченно на сердечно-сосудистую и центральную нервную систему. Кофеин чая обладает ещё одним замечательным свойством: он не задерживается, не накапливается в организме человека, что исключает опасность отравления кофеином при самом частом употреблении чая.

Английский чаевод Ч.Р. Харлер подсчитал, что даже англичане, у которых норма потребления чая самая высокая в мире (5 кг в год и выше), "съедают" ежегодно в среднем по 132 г кофеина каждый, что не так уже много в расчёте на сутки. Но и эта цифра является лишь теоретической, ибо практически в чайный настой никогда не выходит весь кофеин, содержащийся в сухом чае, а максимум 35-80 % его, т.е. примерно 95-100 г в год, или менее чем 0,3 г в сутки. А при нашем потреблении чая, составляющем всего 1/10 того, что приходится на англичанина, опасности злоупотребить кофеином абсолютно не существует: через чай мы получаем в сутки поистине микроскопическую дозу кофеина - 0,01 г, в то время как стимулирующая суточная доза, допускаемая фармакологами, по меньшей мере в 30 раз больше!

Кофеин принадлежит к тем немногим веществам чая, состав и количество которых крайне незначительно изменяются при переработке. Между тем различные сорта чая содержат различный процент кофеина. Долгое время это оставалось загадкой. Затем выяснилось, что кофеин распределяется неравномерно в чайном растении. Первый листочек флеши содержит 4-5 % кофеина, второй - 3-4 %, третий - 2,5 %, остальные - от 0,5 до 1,5 %. В семенах же чая кофеин совершенно отсутствует. Это говорит о том, что кофеин не заложен в чае от рождения, а приобретается в процессе выращивания чайного куста. Отсюда понятно, что чаи высокого качества, изготовленные из первых листочков, содержат больше кофеина, чем чаи из грубого сырья. Вот почему прессованные чаи, где кофеин практически отсутствует, народы Бурятии, Калмыкии, Монголии могут пить в очень больших количествах. И вот почему казахи, туркмены, употребляющие чёрный чай также в больших количествах, предпочитают его вторые и даже третьи сорта, где кофеин содержится в крайне малых дозах, зато много танина, пектинов, столь важных для предотвращения желудочно-кишечных заболевании в условиях Средней Азии.

Некоторые потребители заблуждаются, думая, что кофеин определяет крепость чая. Это совершенно не так. Например, в цейлонском чае, который принято считать крепким, кофеина содержится заметно меньше, чем в китайских чаях, считающихся среди массового потребителя слабыми.

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), труднорастворимый в воде адеин и совершенно нерастворимый в воде гуанин - пуриновое основание с отрицательными свойствами. Его можно вывести из чайного листа в настой только в результате резкого кипячения или длительного подогревания заваренного чая. Вот почему нельзя делать чай "покрепче" на огне.

Белковые вещества вместе 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).

Повышенное содержание белков не вредит качеству зелёного чая, но снижает качество чёрного в том смысле, что ухудшает его вкус и цвет, поскольку большое количество белков в готовом настое чая сопровождается снижением в нём содержания танина, что подтверждается блеклым колером такого чая.

В чайном листе присутствуют главным образом белки, растворимые в щелочах, - глютелины, и в меньшей степени - белки, растворимые в воде, - альбумины. В процессе переработки листа количество альбуминов в чае увеличивается на 10 %. В готовом зелёном чае альбуминов больше, в то время как в чёрных чаях в основном содержатся глютелины.

Что касается аминокислот, то их в чае обнаружено 17, причём природа одной из них до сих пор не выяснена. Среди аминокислот чая имеется глютаминовая кислота, чрезвычайно важная для жизнедеятельности человеческого организма, активно способствующая восстановлению истощенной нервной системы.

Аминокислоты при взаимодействии с сахарами, а также танином и катехинами в условиях повышенных температур в процессе производства чая образуют альдегиды и таким образом принимают участие в образовании аромата чая.

Пигменты, входящие в состав чая, играют также немаловажную роль. Люди давно заметили способность чайного настоя принимать различную окраску, всевозможные оттенки от светло-зелёного до тёмно-оливкового и от желтоватого и розоватого до красно-коричневого и тёмно-бурого, и связывали с наличием в чае различных красителей. Однако 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.

Более тщательные исследования последних лет показали, что цветность настоя связана главным образом с двумя группами красящих веществ - теарубигинами и теафлавинами. Первые, дающие красновато-коричневые тона, составляют 10 % сухого чая; вторые, имеющие золотисто-жёлтую гамму, - лишь 2 %. При этом теафлавины состоят из собственно теафлавина и теафлавин-галлата и являются весьма нестойкими веществами: при малейшем окислении они переходят в теарубигины. Это свойство пигментов чая объясняет многие свойства настоя. Например, его побурение. Вы, наверное, замечали, как спитой и низкосортный чай быстро буреет, становится непрозрачно-тёмным, если его оставить постоять некоторое время. Это означает, что происходит окисление теафлавинов, дающих не только и не столько цвет, сколько тон, яркость настоя.

Отсутствие или присутствие теафлавинов в чае служит, таким образом, довольно точным и наглядным показателем качества чая. Так, постоянное соотношение теафлавинов и теарубигинов в хорошем чае равно 1:10, а в плохом - 1:20. Это дало возможность разработать простую и точную шкалу качества чая, выражаемого в точных цифровых показателях, и следить за изменением его по этой шкале. Согласно международным правилам любой купаж чая должен иметь соотношение теафлавинов и теарубигинов не ниже чем 1:16, т. е. быть по крайней мере средним чаем по качеству, а при соотношении выше 1:25 чай должен быть объявлен не пригодным к употреблению и снят с продажи. Установление этих показателей весьма несложно и может быть произведено любой биохимической и медицинской лабораторией.

Таким образом, современный уровень знаний о составе чая помогает находить объективные критерии для определения его качества и переходить от категорий субъективных органолептических и эстетических оценок к краткому и бесстрастному языку цифр.

Кроме перечисленных шести важнейших групп веществ, немалое значение для потребителя чая имеют минеральные, неорганические, смолистые вещества, а также органические кислоты, содержащиеся в чае в меньших количествах.

Минеральных и других неорганических веществ в чае содержится от 4 до 7 %. Они не ограничены солями железа, открытыми в чае сравнительно давно. Помимо железистых соединений, в чае присутствуют и такие металлы, как магний, марганец, натрий. Вместе с кремнием, калием, кальцием они крайне важны для питания различных тканей человека и особенно для образования в нашем организме центров электростатических и радиоактивных явлений. В чае содержатся и другие металлы и неорганические вещества в виде микроэлементов, в том числе фтор, йод, медь, золото и др. Все они входят в состав сложных соединений, но, находясь в коллоидальном состоянии, поддаются растворению в воде и выходят в чайный настой (особенно фтор и йод, служащий антисклеротическим средством).

Особо следует указать на фосфор и его соединения. В грузинском чае обнаружены фитин, гексозомонофосфат, гексозодифосфат, ортофосфорная кислота, служащие для питания нервной ткани. Чем выше сорт чая, тем больше в нём фосфора и калия. Последний весьма важен для поддержания нормальной деятельности сердечно-сосудистой системы.

В состав чая входит и небольшая по удельному весу, но разнообразная группа смолистых веществ. Это сложные по химическому составу комплексы: спирты (резенолы), смоляные кислоты, смоляные фенолы и другие органические соединения. Они пока крайне мало изучены. Но их роль в чае в общих чертах ясна: они выступают в основном как носители, а ещё в большей степени как фиксаторы чайного аромата. Поэтому высококачественные чаи отличаются большим содержанием смолистых веществ, которые задерживают выдыхание аромата. Кроме того, смолы сообщают также известную клейкость чаю, создают возможность его прессования (при производстве плиточных и кирпичных сортов).

Другую группу растворимых органических соединений в чае образуют органические кислоты (около 1 %), в состав которых входят щавелевая, лимонная, яблочная, янтарная, пировиноградная, фумаровая и ещё две-три кислоты. В составе чая они ещё слабо исследованы, но ясно, что в целом они повышают пищевую и диетическую ценность чая.

В чае имеется, наконец, четыре группы веществ, составные части которых лишь частично растворимы в воде либо совсем нерастворимы. Эти группы веществ имеют поэтому большее значение для производства чая, чем для потребителя. К ним относятся ферменты, пектиновые вещества, глюкозиды и углеводы.

Ферменты, или энзимы, содержатся в чае в основном в нерастворимом, связанном состоянии. Это биологические катализаторы. С их помощью происходят все химические превращёния 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.

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.

Пектиновые вещества - это коллоидные вещества со сложным составом. Содержание их в чае колеблется от 2 до 3 %. В присутствии сахаров и кислот они могут образовывать студенистые массы - желе. Пектины имеют немаловажное значение для сохранения качества чая: с ними связано такое физическое свойство чая, как его гигроскопичность. При недостатке в чае пектиновой кислоты его гигроскопичность резко повышается, а следовательно, чай портится быстрее. Дело в том, что пектиновая кислота покрывает каждую чаинку тонкой, слабопроницаемой для влаги желатиновой пленкой и таким образом играет для чая роль "дождевого плаща". В последнее время всё более определяется положительная роль пектинов для человеческого организма, особенно при лечении желудочно-кишечных заболеваний. Хороший по качеству чай содержит, как правило, больше водорастворимых пектинов, чем плохие сорта чая.

Углеводы в чае содержатся разнообразные - от простых сахаров до сложных полисахаридов. Чем выше в чае процент содержания углеводов, тем ниже его сорт. Поэтому углеводы являются своего рода балластом для чая. К счастью, большинство их нерастворимы. Причём нерастворимы как раз ненужные человеку полисахариды - крахмал, целлюлоза, гемицеллюлоза, составляющие от 10 до 12 % чая. Зато полезные углеводы - сахароза, глюкоза, фруктоза, мальтоза (их в чае от 1 до 4 %) растворимы. Наличие небольшого количества растворимых сахаров - одно из замечательных преимуществ чая, оно не только делает чай идеальным антисклеротическим напитком, особенно в сочетании с йодом и витамином Р, но и обеспечивает сохранение в чае витамина В, обычно поглощаемого сахарами.

Итак, даже беглое и неполное ознакомление с химическим составом чая убеждает нас в том, что природа создала в чайном листе своеобразный химический склад или, вернее, целую химическую лабораторию. Причём самое удивительное и замечательное в том, что это постоянно действующая лаборатория. Сложнейшие химические изменения, взаимодействия, процессы окисления и превращёния одних веществ в другие происходят в чайном листе непрерывно, не только пока он жив, пока он растёт, не только тогда, когда, попадая на фабрику, он подвергнут всевозможным завяливаниям, скручиваниям и ферментации, но даже и тогда, когда он превратившись в маленькую сухую чаинку и, казалось бы, безжизненно лежит с миллиардами себе подобных где-нибудь на полках магазина или в вашем кухонном шкафу.

Древние китайцы считали необходимым выдерживать чай по меньшей мере один год, чтобы он приобрёл нужную кондицию, т. е. чтобы в нём произошли во время длительного хранения такие химические процессы, которые привели бы к улучшению его ароматических и вкусовых свойств, к повышению его качества. Правда, при этом требовались особые условия хранения, ибо при неправильном хранении в чае также будут происходить химические процессы, но они приведут не к улучшению, а, наоборот, к резкому ухудшению его качества. Но это уже другой вопрос, на котором мы подробнее остановимся ниже. Здесь же важно уяснить, что химический состав чая не есть некая постоянная и неизменная величина, он меняется непрестанно вплоть до того самого момента, когда мы делаем глоток чая. Кроме того, химический состав чая связан с условиями его произрастания и со способом обработки, отчего чаи из разных районов произрастания, разных типов и даже разных сортов имеют различный химический состав. Вот почему разные типы и сорта чая неодинаково воздействуют на организм человека.

Но в целом чай - сокровищница полезных для человека веществ. Недаром с древнейших времён чай считали чудесным, волшебным напитком. Однако древние не могли даже догадываться о тех двух великолепных свойствах чая, о которых теперь знаем мы.

Одна из замечательных способностей чайного растения состоит в том, что оно вытягивает из почвы и синтезирует самые разнообразные и редкие, притом полезные для человека вещества. Природа не остановилась на этом и щедро одарила готовый чай другой, не менее удивительной способностью - отдавать в раствор свою самую лучшую, самую ценную, самую полезную для человека часть.

Вот почему и теперь, зная химический состав чая, мы с ещё большим правом, чем древние, можем восхищаться этим напитком и так же, как древние, имеем все основания смотреть на чай как на чудо.

2. Витамины чая

В чае присутствует чуть ли не весь алфавит витаминов. В нём имеется провитамин А - каротин, важный для нашего зрения (особенно для людей пожилого возраста, склонных к заболеванию глаз кератитом) и обеспечивающий нормальное состояние нежнейших слизистых оболочек - носа, глотки, гортани, легких, бронхов, мочеполовых органов.

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 (надпочечников, щитовидной железы и половых желёз). Неплохо действует этот витамин и на больных диабетом, язвой желудка и подагрой. Витамин В2 (рибофлавин) делает нашу кожу красивой, эластичной, предотвращает или снижает её шелушение, сухость, а также облегчает излечивание экземы. Но, кроме того, рибофлавин применяют для лечения тяжёлых заболеваний печени: бронзовой болезни, циррозов, гепатитов, диабета, а также при дистрофии миокарда. 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. Наконец, близка к этой группе и никотиновая кислота (витамин РР) - противоаллергический витамин, очень устойчивый к высоким температурам и хорошо растворимый в воде. В этом витамине особенно нуждаются люди, систематически употребляющие в пищу кукурузу или очищенный рис, в которых витамин РР почти полностью отсутствует. Содержание никотиновой кислоты в чае исключительно велико, в сотни раз больше, чем витамина В1.

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.

Но основным витамином чая является витамин Р. Витамин Р (или С2) в комплексе с витамином С резко усиливает эффективность аскорбиновой кислоты, способствует её накоплению и задержанию в организме, а также помогает усвоению витамина С. Почти всем продуктам из чая, содержащим катехины, в том числе чайным красителям, свойственна так называемая Р-витаминная активность, т.е. способность действовать, как витамин Р. Витамин Р укрепляет стенки кровеносных сосудов, предотвращает внутренние кровоизлияния. По содержанию витамина Р чай не имеет себе равных в растительном мире, он в этом отношении гораздо богаче гречихи (85 единиц в чае, 61 - в гречихе). Наибольшей Р-витаминной активностью обладает зелёный чай. Однако не только зелёный, но и чёрный чай, особенно высокотанинные сорта, содержат витамин Р. Выпивая 3-4 стакана чая хорошей крепости, мы обеспечиваем свой организм суточной профилактической дозой витамина Р. Не менее важен для нас и содержащийся в чае витамин К, способствующий образованию в печени протромбина, необходимого для поддержания нормальной свёртываемости крови.

По книге В.В. Похлебкина "История важнейших пищевых продуктов"