Чай и кофе

Химический состав и пищевая ценность чая

Пищевая ценность чая

Существует много хороших напитков – прохладительных, питательных, целебных, каждый по-своему знаменит и ценен. Но с напитком по имени «чай» не может сравниться никакой другой. Он любим миллионами людей во всех краях планеты, его пьют в любое время года, днем и ночью, как лакомство и как лекарство, за рабочим столом и за дружеской беседой. Чашка горячего чая в нужный момент совершает чудеса. Чувственное наслаждение и тонкий аромат освобождают наши мысли от проблем и оживляют повседневность. Чай дает зарядку бодрости, бережет наше здоровье, помогает нам жить. Он верный друг человечества от детства до старости.

Ни в коей мере не заменяя пищи, чай в то же время помогает человеку выдерживать довольно длительное время её недостаток, причём при употреблении чая во время скудного питания не только замедляется потеря массы, но и, главное, в значительной степени сохраняется работоспособность. Это свойство чая – замедлять или уменьшать изнашиваемость человеческого организма – издавна обеспечило ему славу идеального напитка для путешественников, моряков, геологов, охотников и людей других профессий, которые вынуждены работать в полевых условиях, часто менять обстановку, испытывать физические и нервные нагрузки, перенапряжения.

Современные представления и физиологическом действии чая и его лечебных свойствах открывают перспективы активного использования чая как оздоровительного средства.

Недавно трудами наших учёных были экспериментально установлены бактерицидные и бактериостатические свойства танина, т. е. способность убивать или подавлять не только бактерии гниения, но и более специфические микробы вроде дизентерийной палочки Флекснера, тифопаратифозных палочек «А», гемолитического золотистого стафилококка и патогенного стрептококка.

Чай благоприятно действует на пищеварительный тракт человека также в силу своей способности адсорбировать вредные для организма вещества, поэтому чай не только «очищает» органы пищеварения от микробов, но и выполняет своеобразную химчистку всего содержимого нашего желудка, почек и отчасти печени.

Наконец, другие свойства чайного танина делают чай превосходным профилактическим и лечебным средством от атонии (ослабления тонуса) пищеварительного тракта. В целом чай способствует усвоению пищи, чрезвычайно облегчает процесс пищеварения, создаёт условия для его правильного течения, предотвращая тем самым заболевания пищеварительных органов. Вот почему столь полезно пить чай после еды, особенно после жирной, мясной и тяжёлой пищи спустя некоторое время.

Всем, кто знаком с чайным напитком, приходилось испытывать его воздействие на деятельность мозга. Чай благодаря кофеину снимает головную боль и придаёт душевную бодрость, прогоняет сон и даёт возможность работать ночью, помогает раскрытию творческих сил мозга, увеличивает способность мозга перерабатывать полученные впечатления, располагает к болееуглубленному и сосредоточенному мышлению. Многие учёные отметили, что именно под влиянием чая творческий процесс идёт  лучше, но в то время внимание человека не рассеивается, как при действии других стимуляторов, например алкоголя, а, наоборот, с ещё с большей лёгкостью сосредоточивается на определённом вопросе.

В результате комплексного положительного действия чая на нервную, дыхательную, сердечно-сосудистую систему и другие внутренние органы создаётся известный «моральный» эффект от чая: после его принятия улучшается общее расположение духа, люди делаются более благодушными и миролюбивыми. Этот эффект также был известен с древнейших времён, и он дал повод к обычаю вести деловые, а особенно дипломатические переговоры за чаем.

Химический состав чайного листа

Одно из замечательных свойств чайного растения состоит в том, что оно вытягивает из почвы и синтезирует самые разнообразные и очень полезные для человека вещества.

В конце ХIХ века считали, что чай состоит из четырёх-пяти основных веществ, теперь же в нём 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 не удаётся подсчитать, 10-15 лет тому назад их насчитывалось около 130, а в настоящее время обнаружено уже около 300, причём 260 из них удалось идентифицировать, то есть раскрыть их формулу.

Качество сырья и полученной из него продукции во многом зависит от химического состава зелёного чайного листа. Во всём мире учёными ведутся большие работы по изучению зелёного чайного листа и тех превращений, которые протекают в нём при технологической переработке, проводятся систематические биохимические исследования, касающиеся сырья и технологии производства чая.

Чайный лист состоит из воды и сухого вещества. В зелёных 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 зелёного чайного листа. Её содержание в двух- трёхлистных флешах колеблется от 75 до 82%. Содержание воды в молодых листьях высокое, с возрастом оно постепенно уменьшается.

При переработке чайного листа вода претерпевает существенные количественные изменения. Во время процесса фиксации её 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 (таблица 1).

Таблица 1 – Состав сухого вещества чайного листа
Таблица 1 – Состав сухого вещества чайного листа

 

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 зелёного чайного листа изменяется, главным образом, содержание экстрактивных (растворимых) веществ.

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 часто 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», ввёл 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 низкую молекулярную массу. Однако во время технологической переработки сырья фенольные соединения зелёного листа претерпевают значительные изменения, их молекулярная масса увеличивается, и они приобретают свойства дубильных веществ.

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.

Общепризнано, что большее количество дубильных веществ в чайном листе позволяет получить продукт хорошего качества. Наиболее богаты танином молодые листья. В нежном 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.

Алкалоиды чая

Чайный лист содержит алкалоиды – физиологически активные вещества, которые в малых дозах стимулируют работу нервной системы 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, тетраметил-триоксипурин.

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, содержания 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- трёхлистных флешей. В процессе переработкизелёного 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 зелёном слабоферментированном чае кофеина больше, чем в чёрном. 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.

В чае содержится до 4% кофеина, и если учесть объём чая, который мы употребляем за сутки, то каждый второй или третий человек, по идее, должен был бы подвергаться отравлению этим алкалоидом. В то же время, когда мы пьём кофе, в состав которого входит меньше кофеина, очень часто чувствуем учащённое сердцебиение, шум в ушах и некоторые другие неприятные сосудистые нарушения. При употреблении чая подобные явления не отмечаются. Это объясняется тем, что в чае кофеин всегда находится в связанном состоянии с танином, и в то же время в организм он поступает совместно с теобромином и теофиллином, поэтому кофеин чая всасывается медленно и быстро выделяется из организма. Вот такое природное сочетание кофеина в чае является менее вредным, чем в кофе.

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%.

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 аминокисло ты: аспарагиновая, глютаминовая, серин, аланин, лизин, аргинин и Валин, в завяленном листе к ним прибавляется лейцин и фенилаланин. При переработке чайного листа, в особенности во время 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.

Эфирные масла

Эфирные масла придают характерный специфический аромат зелёному чайному листу и готовому чаю, обусловливают определённый 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 зелёном чайном листе ничтожно и достигает 0,007-0,009% сухого вещества. 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 сырьё улетучиваются те компоненты эфирных масел, которые обусловливают запах зелёного листа, и образуются новые компоненты с приятным запахом. В процессе переработки зелёного листа содержание эфирных масел значительно меняется, достигая в готовом чае 0,02%.

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.

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). Содержаниеводорастворимых углеводов достигает 4%, а водонерастворимых– 7,5-19% и зависит от возраста чайного листа, времени сбора, географического расположения плантаций и др.

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 в 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 зелёного цвета. Его содержание в чайном листе составляет 0,6-0,8%, причём 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 жёлтого цвета. В дву- и трёхлистных 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 жёлтую 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.

Витамины

Физиологическую ценность чая во многом определяет содержание витаминов. Среди водорастворимых витаминов в чайном листе обнаружены и изучены витамины В1 (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 зелёном 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 зелёном чае примерно в два раза больше, чем в чёрном.

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

Минеральные вещества (зольные элементы)

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

Золы делят на две группы: растворимые и нерастворимые в воде, причём 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), Мg (магний), Fe (железо), Si (кремний), Na (натрий), Аl (алюминий), Мn (марганец), Sr (стронций), Ni (никель), Сu (медь), Zn (цинк), Ва (барий), Rb (рубидий), Тi (титан), Cr (хром), Sn (олово), Ag (серебро), V (ванадий), J (йод) и др. Некоторые из них присутствуют в чае в очень небольших количествах (10-2-10-5%).

Установлено, что в грубом (старом) листе и чае низкого качества 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 определённую 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.

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).