Биологически активные вещества чая: надуманные проблемы

В последнее время чрезвычайно возрос интерес к химическому составу чайного листа, так как некоторые вещества, содержащиеся в чае, проявляют биологическую активность и могут быть использованы для профилактики различных заболеваний.

Преимущество использования этих соединений в качестве профилактических препаратов заключается в их растительном происхождении, причем чай употребляют повсеместно, и его вредного воздействия на организм выявлено не было. В то же время в СМИ периодически появляются сообщения, ставящие под сомнение результаты исследований ученых и направленные на создание у потребителей ощущения неуверенности в тех или иных свойствах продукта. Для снятия подобных ощущений ученые вновь и вновь проводят исследования, чтобы продемонстрировать объективные результаты и устранить надуманные опасения. В качестве одного из недавних примеров можно привести сообщения о том, будто бы количество фтора в пакетированном чае превышает показатели содержания этого элемента в листовом чае и превышает допустивые нормы. Представляемая читателям К&Ч статья обобщает известные научные факты, касающиеся химического состава чая, а также сообщает о результатах недавних исследований, в которых, в том числе, был изучен и вопрос содержания фтора в пакетированном и листовом чае.

Чай – прекрасный напиток, который содержит уникальную композицию биологически активных веществ. Выбор сорта чая индивидуален. Некоторые предпочитают терпкие, насыщенные настои, некоторые – чай с легким изысканным вкусом и ароматом. Зеленые сорта содержат неферментированные флавоноиды, черные – более сложные полифенолы. Биологическая активность первых выше, но и черный чай, вкус которого предпочитает большинство людей, чрезвычайно полезен для организма. Ниже приведены структурные формулы некоторых биологически активных соединений, содержащихся в чайном листе.

Интересно отметить, что содержание катехинов в чае не изменяется даже при хранении более 3 лет (наши исследования были выполнены для исходного сырья, используемого в образцах чая Greenfield). Несомненно, условия хранения чая играют важную роль – исследуемые образцы хранились в фольге без герметизации при комнатных условиях (при температуре около 19–22 градусов Цельсия). В таблице 1 приведены данные, полученные методом капиллярного электрофореза профессором химического факультета Санкт-Петербургского государственного университета Л.А. Карцовой с сотрудниками.

Для определения содержания тестируемых веществ использовали чайный настой, приготовленный стандартным образом: 2 г сухого вещества на 100 мл воды при 100 по Цельсию, настаивание 5 мин.

При заваривании чая через 2–3 мин достигается характерная для данного образца концентрация кофеина. Полифенолы выделяются до 4–5 мин. Зеленый чай уже примерно через 2 мин начинает горчить (признак появления в настое полифенолов). Крупнолистовые чаи высшего сорта не просто можно, а нужно заваривать несколько раз, так как их растворимые компоненты переходят в настой относительно медленно. Время для второй и третьей заварки увеличивается.

Несмотря на малую концентрацию тех или иных веществ в чайном настое, частое употребление этого напитка может повлиять на содержание биологически важных элементов в организме. Известно, что как избыток, так и недостаток определенных элементов неблагоприятно сказывается на здоровье человека.

Например, в организме взрослого человека на 70 кг веса приходится около 70% воды, а содержание некоторых элементов не превышает и тысячной доли процента. Это, например, медь (около 3х10-4%), фтор (1,4х10-4%), молибден (2Чх10-5%), селен (2х10-6%). Эти элементы играют чрезвычайно важную роль в организме – они участвуют в ферментативных процессах, влияют на работу различных систем. Отклонение от среднего содержания микроэлементов в ор-ганизме (как избыток, так и недостаток) приводит в конечном результате к развитию патологий.

Рассмотрим, например, фтор, который присутствует в костной ткани. Его роль особенно важна при формировании эмали зубов. В организме среднего человека (при масса тела 70 кг) содержится приблизительно 2,6 г фтора (суточная потребность фтора составляет 2–3 мг). Фтор попадает в организм, главным образом, с питьевой водой. Недостаток фтора приводит к кариесу зубов. Поэтому соединения фтора добавляют в зубные пасты, иногда вводят в состав питьевой воды. Избыток фтора в воде, однако, тоже вреден для здоровья. Он приводит к флюорозу — изменению структуры эмали и костной ткани, деформации костей.

Предельно допустимая концентрация ионов фтора в воде составляет 0,7 мг/л. На примере фтора ясно, что содержание различных элементов в потребляемых человеком продуктах и жидкостях оказывает влияние на функционирование организма. Поэтому контроль содержания отдельных элементов в чайном сырье является необходимой процедурой перед поставкой чая в розничную сеть.

В таблице 2 представлены результаты тестирования продукции компании «Орими Трейд» по содержанию кадмия, свинца, мышьяка, ртути и соединений фтора, а также приведены предельно допустимые концентрации пяти исследуемых элементов. В организме среднего человека (при масса тела 70 кг) содержится приблизительно 2,6 г фтора (суточная потребность фтора составляет 2–3 мг). Фтор попадает в организм, главным образом, с питьевой водой. Недостаток фтора приводит к кариесу зубов. Поэтому соединения фтора добавляют в зубные пасты, иногда вводят в состав питьевой воды. Избыток фтора в воде, однако, тоже вреден для здоровья. Он приводит к флюорозу — изменению структуры эмали и костной ткани, деформации костей.

Измерения проводились на атомно-адсорбционном спектрометре КВАНТ-АФА. Содержание фторидов определяли потенциометрическим методом в цитратно-этанольном буфере. Чай заваривали по методике, определенной ГОСТом. Можно наглядно видеть, что количество фтора во всех четырех колонках вне зависимости от типа упаковки и величины чайного листа описывается одним и тем же показателем — менее 0,1 мг/л. Более того, этот показатель в 7 раз меньше предельно допустимого уровня по ГОСТ.

Таким образом, исследования, о которых шла речь выше, показали, что при нормальных условиях транспортировки и хранения чай, произрастающий обычно в экологически чистых районах, практически не содержит вредных элементов (их содержание значительно ниже предельно допустимых значений); при этом зеленый и черный чай демонстрируют приблизительно сравнимые показатели; использование материала, необходимого для приготовления пакетированного чая, не оказывает влияния на содержание микроэлементов, включая фтор, более того, в чайном настое, полученном из пакетированного чая, наблюдается снижение содержания тестируемых элементов – данное утверждение относится как ко фтору, так и к остальным исследованным элементам.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЧАЯ СЛОЖЕН И ДО КОНЦА НЕ ИССЛЕДОВАН — детали химии чая

Известно, что чай содержит пектиновые вещества, сахара, спирты, кислоты (янтарную, лимонную, молочную), аминокислоты, производные пурина (кофеин, гуанин, аденин, теофилин, теобромин), пигменты, фенольные соединения, витамины, ферменты, минеральные и ароматические вещества, белки, целлюлозу, крахмал, жирорастворимые витамины. Кофеин повышает физическую и умственную работоспособность, снимает усталость. Он также ускоряет процесс выведения жиров, обладает легким мочегонным эффектом, регулирует общий обмен веществ.

Сочетание микроэлементов чая (калий, фосфор, железо, марганец, барий, йод, никель, бор, медь и др.) благоприятно воздействует на многие биохимические процессы организма и стимулирует обмен веществ.

Например, калий способствует нормализации деятельности сердца, йод является антисклеротическим элементом, а фтор предохраняет зубы от кариеса. Полифенолы чая способствуют осаждению различных ядовитых соединений и выведению их из организма, оказывают вяжущее и бактериостатическое действие. Углеводы (растворимые в воде сахароза, фруктоза и глюкоза и нерастворимые крахмал, целлюлоза) также необходимы для нормальной жизнедеятельности организма. Чем больше в сухом чае полифенолов, тем выше качество настоя, лучше цвет, терпкость и аромат напитка. Основной полифенол чая – катехин. Катехины чая укрепляют стенки кровеносных сосудов. Пигменты участвуют в окраске настоя, который в зависимости от типа и сорта чая может быть от светложелтого до красно-коричневого. К пигментам относятся теофлавин и теарубигин.

Теофлавин, которого в чае около 1–2%, придает чайному настою золотисто-желтую гамму. Высокое содержание теофлавина характерно для качественных сортовых чаев. При неправильном хранении или заваривании теофлавин легко разрушается. Теарубигина в чае 10–20%. Он придает чайному настою красно-коричневую гамму. В индийском чае теарубигин более темный (коричневый, бурый), в китайском – более светлый (красный). Теофлавин и теарубигин являются производными от чайных полифенолов. Оба пигмента образуются в процессе ферментации. Их химические структуры весьма похожи, но при этом теофлавин является более активным (соответственно – легче разрушается) и легко переходит в теарубигин.

Фенольные соединения чая – это флавоноиды, к которым принадлежат катехины, и фенолокислоты. Они обеспечивают наиболее полезные свойства чая. Катехины чайного листа делают более эластичными стенки кровеносных сосудов, они уменьшают хрупкость и проницаемость капилляров, нормализуют тканевое дыхание, предотвращают развитие атеросклероза. Кроме того, катехины чая являются мощными антиоксидантами, нейтрализующими свободные радикалы. Это снижает риск онкологических заболеваний. Флавоноиды являются предшественниками теофлавина и теарубигина. Фенолы (полифенолы) составляют 20–30 % сухого вещества чая. Их содержание в чайном листе зависит от освещенности, осадков, температуры, наличия питательных веществ, возраста листа и сорта чая. К катехинам относятся катехин, эпикатехин, галлокатехин, эпигаллокатехин, эпигаллокатехингаллат. Это водорастворимые бесцветные вещества, которые легко окисляются, особенно в щелочной среде, и вступают в реакции, образуя сложные соединения со многими другими веществами.

Качество и полезные свойства чая как напитка зависят от концентрации флавоноидов и их производных – сложных эфиров галловой кислоты. Эпигаллокатехингаллат, например, отвечает за противоопухолевую, антимикробную и антиоксидантную (ответственную за процесс предотвращения старения организмов) активность препаратов на основе чайного листа. Его содержание в черном чае ниже, чем в зеленом. Предполагается, что противоопухолевая активность эпигаллокатехина связана с ингибированием (подавлением) синтеза белков, ответственных за развитие рака.

Известно, что флавоноиды принимают активное участие в обмене сложных белков, влияют на активность ферментов. В частности, есть сведения, что катехины могут действовать на фермент теломеразу, принимающий активное участие в регуляции деления клетки. Чрезвычайно перспективным является применение препаратов зеленого чая с известными противоопухолевыми лекарствами. Исследования показали, что доза катехинов, эквивалентная полученной при употреблении 7–8 чашек зеленого чая в день, выпитых в три приема, тормозит развитие опухолей. Исследования, проведенные в лаборатории молекулярной биофизики физического факультета Санкт-Петербургского государственного университета, показали, что катехины защищают генетический аппарат клетки от поражающего действия ионизирующего излучения, они являются перехватчиками свободных радикалов. Свободные радикалы, образующиеся в организме в процессе биохимических реакций или под действием внешних факторов, ответственны за старение и развитие патологических процессов. Они, в частности, играют отрицательную роль в связи с опухолевым ростом и такими патологиями, как болезни Альцгеймера и Паркинсона. На молекулярном уровне эти заболевания, как и болезнь бешенства коров, связаны с появлением амилоидных структур – фибриллообразных агрегатов белков. Это так называемые прионные болезни, загадка появления и развития которых сейчас является одной из наиболее острых проблем молекулярной биофизики. В США запатентован способ использования терапевтического использования экстрактов зеленого чая при лечении таких заболеваний. Очень важно подчеркнуть, что подавляющее большинство лекарственных форм, используемых при лечении серьезных заболеваний, обладает отрицательными побочными эффектами, затрудняющими применение даже самых эффективных препаратов. В частности, для противоопухолевых препаратов характерна высокая токсичность.

Биологически активные вещества чая, которые могут быть использованы в качестве медицинских препаратов, содержатся в широко употребляемом людьми полезном растительном сырье.

Огромный потенциал использования биологически активных веществ чая в медицине и для профилактики различных заболеваний мы еще только начинаем понимать.

Безусловно, аромат чая, который зависит от эфирных масел, в процессе хранения снижается. Хотя содержание эфирных масел в свежем сухом сырье весьма невелико (их около 0,02%), они придают чаю особую привлекательность. Подавляющая часть этих веществ относится к терпеноидам – душистым, маслянистым и летучим веществам. Чем свежее чай, тем ярче его аромат.

Чай не терпит сырости, чрезмерной сухости, солнечного света, сильного холода или жары. Лучшая температура для хранения – комнатная (17–25 градусов). Чай легко впитывает и удерживает посторонние запахи – при хранении чай должен быть упакован, но он должен «дышать».

В зависимости от характера обработки чайного листа различают черный, зеленый, красный и желтый чай.

Сразу после сбора чайных листьев происходит завяливание (листья выдерживают на решетках до 10 часов при температуре от + 20 до +30 градусов). После этого листья скручивают, при этом стенки растительных клеток разрушаются, что приводит к высвобождению ферментов. На стадии ферментации, которая длится приблизительно 3 часа, в прохладном влажном и темном помещении происходит окисление. При этом происходит окисление полифенолов, листья приобретают медный оттенок, активизируется кофеин, создаются условия для образования новых эфирных масел.

Излишнее время ферментации ухудшает качество чая, цвет и вкус готового продукта. Более короткая стадия ферментации характерна, например, для чая Oolong. При производстве зеленого чая стадия ферментации отсутствует. Затем в процессе сушки при температуре 92–95° в специальных сушильных машинах чай приобретает черный цвет.

Черный чай – результат всех стадий обработки – завяливания, скручивания, ферментации и сушки, он дает интенсивный настой и имеет терпкий вкус. Зеленый чай (он так называется по цвету сырья и настоя), который имеет вяжущий вкус и терпкость, не проходит стадию ферментации. Красный и желтый чаи подвергаются всем стадиям обработки, но не в полной мере. Красный чай по технологии производства ближе к черному, а желтый – к зеленому, т. к. степень ферментации красного выше, чем желтого. Желтый чай изготавливают из высокосортного сырья – молодых побегов и чайных почек.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Карцова Л.А., Касьяненко Н.А., Алексеева А.В., Ганжа О.В., Пастон С.В., Ершов Д.С. Электрофоретическое определение полифенолов и изучение процессов их комплексообразования с органическими и неорганическими соединениями //Журнал прикладной химии. 2008. Т. 81. В. 10. С. 1633–1638.
2. Ершов Д. С., Зырянова И. М., Пастон С. В., Касьяненко Н. А. Изучение радиопротекторных свойств катехина при гамма- и УФ- облучении растворов ДНК. Вестник СПбГУ, Сер.4 (физика), 2007, вып. 2, с. 3–9.

Автор: Нина Анатольевна Касьяненко, профессор, д.ф.-м.н.,
зав. лабораторией Молекулярной биофизики кафедры Молекулярной биофизики физического факультета Санкт-Петербургского государственного университета.

Источник: журнал «Кофе и Чай в России», №3 2010 г.