کتاب شیمی چای (ترکیبات غیر فرار)

فهرست
مقدمه 11
ترکیب شیمیایی سر شاخه چای 13
پلی فنولها 13
پلی فنولهای موجود در چای سر شاخه و چای سبز 13
پلی فنول های موجود در چای سیاه 17
فلاونولها و فلاونول گلیکوزیدها 21
فلاونها 22
اسیدهای فنولیک و دپسیدها 22
آمینو اسیدها 22
کلروفیل، کاروتنوئیدها و سایر رنگدانهها 24
کربوهیدراتها 26
اسیدهای آلی 27
کافئین و سایر آلکالوئیدها 27
مواد معدنی 29
ویتامینها 33
آنزیمها 34
شیمی رنگ و طعم چای تهیه شده 39
رنگ 39
رنگ چای سبز 40
رنگ چای سیاه 41
رنگ چای اولانگ 45
طعم 47
طعم چای سبز 47
طعم چای سیاه 50
طعم چای اولانگ 52
خامه چای و کف چای 52
اثرات عملکردی ترکیبات غیر فرار چای 55
منابع و مآخذ 57

رنگ و طعم دم کرده چای و جزء اصلی مواد تشکیل دهنده چای هستند. البته محتویات ترکیبات پلی فنلی که مواد تشکیل دهنده دمنوش چای هستند؛ تنها عامل تعیین کننده کیفیت چای نیستند.
پلی فنول‌های موجود در چای عمدتاً شامل شش گروه از ترکیبات زیر‌ می‌باشند: فلاوانول‌ها ، هیدروکسی4-فلاونول‌ها ، آنتوسیانین‌ها، فلاون‌ها ، فلاونول‌ها و اسیدهای فنولیک . در این میان، مهم‌ترین آنها فلاونول‌ها (عمدتاً کاتچین‌ها) که 60 تا 80 درصد از کل مقدار پلی فنول‌های چای را تشکیل می‌دهند، می‌باشند. حدود 90 تا 95 درصد از فلاونول‌ها تحت اکسیداسیون آنزیمی قرار گرفته و به محصولاتی که دقیقاً مسئول رنگ مشخصه چای و طعم آن هستند، تبدیل می‌شوند. آنها معمولاً ترکیبات بی‌رنگ و محلول در آب هستند.
کاتچین‌ها، ترکیبات اصلی پلی فنول‌ها بوده و علت تلخی و قابض بودن چای سبز و همچنین پیش سازهای تئافلاوین در چای سیاه می‌‌باشند. سوجیمورا (Tsujimura, 1927-1935) برای اولین بار سه کاتچین، (-)-EC، (-)-ECG و (-)-EGC را از چای جدا کرد. بردفیلد نیز (Bradfieldm, 1944, 1948) (-)-EGCG را جدا نمود. این چهار گونه کاتچین حدود 90% از کل کاتچین‌های چای را تشکیل می‌دهند. (+)-C و (+)-GC نیز حدود 6% از کل کاتچین‌های چای را تشکیل می‌دهند. بیشترین بخش کاتچین موجود در سرشاخه چای با اسید گالیک در 3 موقعیت استری شده است. علاوه بر این، برخی از کاتچین‌های به مقدار ناچیز در چای (کمتر از 2% از کل کاتچین‌ها) گزارش شده‌اند (Coxon, 1972; Saijo, 1982; Nonaka et al. 1983; Seihi, 1984; Hashimoto, 1987). کاتچین‌های نوع اتری [(-)-ECG و (-)-EGCG] از نظر تلخی قوی‌تر و قابض‌تر از (-)-EC و (-)-EGC می‌باشند. ساختار کاتچین‌های چای در جدول.2 آمده است. شکل کریستالی و خواص فیزیکی کاتچین‌های اصلی در شکل 1 و جدول 3 نشان داده شده است. مقادیر نسبی کاتچین‌های مختلف و گالات‌های آنها به صورت ژنتیکی کنترل می‌شوند و بنابراین یک ویژگی کلونال هستند. این مقادیر همچنین به فصل‌های مختلف سال و سایر عوامل محیطی وابسته می‌باشد. معمولاً محتوای کاتچین در فصل تابستان و در ارقام ماکروفیل نسبت به فصل بهار و در ارقام میکروفیل بیشتر می‌باشد. محتوای کاتچین با افزایش فیبر در اجزای اندام هوایی کاهش می‌یابد و به همین دلیل چای‌های با کیفیت از شاخه‌های تازه و نرم‌تری که دارای محتوای بالاتری از کاتچین و محتوای کمتری از فیبر هستند، تهیه می‌گردند. بنابراین، نسبت بالای کاتچین به فیبر نشان دهنده کیفیت بهتر چای می‌باشد. بیوسنتز کاتچین‌ها به طور آزمایشی در اتحاد جماهیر شوروی سابق مورد بررسی قرار گرفته و منتشر شده است

پلی فنول های موجود در چای سیاه
تفاوت عمده بین تولید چای سبز و چای سیاه در فرآوری چای سیاه تحت یک مرحله تخمیر که شامل یک واکنش اکسیداسیون کاتالیزور آنزیمی به ترکیبات فنلی رنگی است. این رنگدانه‌های قهوه‌ای رنگی که در طی فرآیند تخمیر ایجاد می‌شوند، محصولات اکسیداسیون کاتچین هستند. عمده‌ترین محصولات اکسیداسیون کاتچین، تئافلاوین و تئاروبیجین هستند. رابرتس و همکارانش (Rober et al., 1050, 1957) اولین کسانی بودند که از کروماتوگرافی کاغذی و حلال اتیل استات برای جداسازی تئافلاوین و تئافلاوین‌گالات استفاده کردند. نشان داده شده است که تئافلاوین (TFs) یک بی‌فلاوان جایگزین 19، 29-دی هیدروکسی-3، 4-بنزوتروپولون ، به رنگ نارنجی- قرمز است که حدود 3/0 تا 8/1% وزن خشک چای سیاه و 1 تا 6% از وزن خشک مواد جامد در دمنوش چای سیاه را تشکیل می‌دهد. این ماده باعث رنگ روشن و طعم تند دمنوش چای می‌‌باشد. تئافلاوین‌ها از اکسیداسیون آنزیمی و تراکم کاتچین‌ها با حلقه‌های دی و تری هیدروکسیله حلقه B تشکیل می‌شوند، که به کاتچین‌های ساده [(+)-کاتچین ، (-)- اپی‌کاتچین ، (-)- اپی‌کاتچین-3- گالات ] و گالوکاتچین‌ها [(-)-اپی‌گالوکاتچین-3-گالات ، (-)-اپی‌گالوکاتچین و (+)-گالوکاتچین ] اشاره دارد (Takino et al. 1964). کاکسن (Coxon, 1970b) ، بریس (Bryce, 1970, 1972) اسید اپیته افلاویک ، اپیته افلاویک اسید-3-گالات ، تئافلاوین-3، ‘3-دیگالات را کشف کردند. اخیراً یک نسخه گالاتی از تئافلاوات A و یک نسخه غیر گالاتی از تئافلاوات A از چای سیاه جدا شده است (Wan et al. 1997). تا کنون 11 تئافلاوین گزارش شده است. کاکسون و همکاران (Coxon, 1970a) گزارش دادند که نسبت‌های نسبی تقریبی تئافلاوین در چای سیاه عبارتند از تئافلاوین (18%)، تئافلاوین-3-گالات (18%)، تئافلاوین-‘3-گالات (20%)، تئافلاوین 3-‘3-دیگالات (40%)، ایزوتئافلاوین + اسیدهای تئافلاویک (4%). نام، ساختار، پیش سازها و نسبت آنها در کل تئافلاوین‌ها در جدول 4 آمده است.
رابرتز (Roberts, 1950)، تاکینو و همکاران (Takino et al., 1964) ، کولیر و همکاران. (Collier et al., 1973) و رابرتسون (Robertson, 1983) مکانیسم و مسیرهای تشکیل تئافلاوین را بررسی کردند. اکسیداسیون کاتچین‌ها به اُ-کوینون‌ها توسط پلی فنل اکسیدازی که با جذب اکسیژن مولکولی کاتالیست شده مشاهده می‌گردد. در شرایط اکسیژن ناکافی ممکن است این واکنش محدود گردد و منجر به کاهش مقدار تئافلاوین در طی تخمیر ‌شود (Robertson, 1983) کوینون‌ها به سرعت با یکدیگر و سایر ترکیبات واکنش نشان داده و تئافلاوین‌ها را تشکیل می‌دهند. روند تشکیل تئافلاوین در ابتدای تخمیر، افزایش و سپس در ادامه واکنش تخمیری کاهش می‌یابد این افزایش برای چای CTC ، معمولاً پس از 90 تا 120 دقیقه رخ می‌دهد. به طور کلی مشخص شده است که تئافلاوین‌ها نقش مهمی در تعیین کیفیت مشخصه دم کرده چای سیاه دارند که توسط چشندگان چای به عنوان “درخشندگی” و “تندی” توصیف شده است (Roberts, 1962; Hilton & Ellis, 1972). با این حال، سهم این ترکیبات در کیفیت با تئافلاوین به تنهایی متفاوت است. اعتقاد بر این است که دی‌گالات بیشترین سهم را دارد، در حالی که خود تئافلاوین سهم کمتری را دارد.
جهت تهیه تئافلاوین طبق روش زیر عمل می‌شود: یک کیلوگرم چای سیاه در آب داغ قرار می‌گیرد تا انحلال مواد قابل حل در آن کامل گردد، در ادامه توسط متیل ایزوبوریل کتون استخراج شده و پس از تغلیظ، با محلول آبی بی‌کربنات سدیم 5/2 درصد شسته شده و دوباره تغلیظ می‌گردد. باقیمانده در آب حل شده و با کلروفرم شسته می‌شود تا کافئین آن حذف شود و سپس مجدداً تا خشک شدن تغلیظ می‌گردد. ماده جامد (بدست آمده) در متانول-آب (43:57 v/v) حل می‌شود و محلول از طریق سفادکس ال اچ-۲۰ و سلولز در اتیل استات شسته می‌گردد و تئافلاوین (mg310)، تئافلاوین مونوگالات (mg300) و تئافلاوین دی‌گالات (mg360) به دست می‌آید. (Mahanta, 1988).
تئاروبیجین (TRs) نامی است که به یک گروه ناهمگن از رنگدانه‌های نارنجی-قهوه‌ای و ضعیف اسیدی که توسط تبدیل اکسیداسیون آنزیمی فلاوانول‌ها در طی فرآیند تخمیر چای سیاه تشکیل شده‌اند اختصاص داده شده است (Roberts, 1958). با این حال، فرآیند پژمرده شدن (پلاس) نیز تأثیر آشکاری بر تشکیل تئافلاوین‌ها و تئاروبیجین‌ها نشان داد (Xiao, 1987). تئاروبیجین‌ها بین 10-20% از وزن خشک چای سیاه و بین 30-60% از مواد جامد دم کرده چای سیاه را تشکیل می‌دهد که 10-20 برابر بیشتر از وزن خشک تئافلاوین است. برخلاف تئافلاوین‌ها، تئاروبیجین‌ها هنوز مشخص نشده‌اند. ساختار شیمیایی تئاروبیجین‌ها یک راز باقی مانده است. مشکل اصلی این است که آنها از نظر شیمی و احتمالاً در اندازه مولکولی متفاوت هستند. هزاریکا و همکاران (Hazarika et al., 1984b) با استفاده از کروماتوگرافی ستونی سفادکس ال اچ-۲۰، تئاروبیجین‌ها را از عصاره 60 درصد استون چای سیاه CTC جدا کردند و آنها را به سه جزء تقسیم نمودند: تئاروبیجین 1 (با وزن مولکولی بالا) ، تئاروبیجین 2 (با وزن مولکولی متوسط) و تئاروبیجین 3 (با وزن مولکولی کم). محتوای تئاروبیجین با وزن مولکولی کم با زمان تخمیر کاهش و محتوای تئاروبیجین با وزن مولکولی بالا افزایش یافت. تئاروبیجین‌ها از اکسیداسیون هر یک از کاتچین‌های چای یا ترکیبی از آنها تشکیل می‌شوند. برخلاف تشکیل تئافلاوین‌ها، تئاروبیجین‌ها هیچ پیش‌ساز محصول میانی خاصی برای اکسیداسیون کاتچین ندارند. با این حال، تئاروبیجین مختلف از ترکیب مختلف کاتچین تشکیل شد. جدا از تئافلاوین‌هایی که بر شادابی و درخشندگی دم کرده چای سیاه تأثیر می‌گذارند، تئاروبیجین‌ها نیز سهم مهمی در رنگ، قدرت و احساس دهان دارند (Roberts & Smith, 1963, Millin et al. 1969). آنها مسئول «ساختار »، «عمق رنگ »، «غنا » و «پُری » دمنوش چای هستند. مقدار تئاروبیجین‌ها با کاهش تئافلاوین‌ها در طول فرآیند تخمیر در تولید چای سیاه افزایش یافت، که نشان می‌دهد تئافلاوین‌ها احتمالاً واسطه تئاروبیجین‌ها هستند. دیکس و همکاران (Dix et al., 1981) تبدیل تئافلاوین‌ها به تئاروبیجین‌ها با عمل پراکسیداز را ثابت کردند.
جداسازی تئاروبیجین‌ها را می‌توان با استخراج متوالی توسط اتیل استات و ان-بوتانول انجام داد. (Millin et al. 1969). ماهانتا (Mahanta, 1988) چای سیاه را با 60 درصد استون- آب استخراج کرد. عصاره به شش بخش بر روی یک ستون سفادکس ال اچ-۲۰ جدا شد. دو جزء متیل اتیل کتون محلول با بخش‌های تئاروبیجین 1و تئاروبیجین 3 ذکر شده در بالا مطابقت دارند.