Немного о пуэринах

Людям, начавшим интересоваться объективной стороной чайной культуры, часто бывает проще всего запомнить главные особенности химического состава чая по трём «А». Три «А» — это алкалоиды, аминокислоты и антиоксиданты. Основной алкалоид чая – кофеин, важнейшая из аминокислот чая – специфическая чайная аминокислота L-теанин, а под антиоксидантами чая понимают прежде всего полифенолы, среди которых наибольшее значение имеет восьмёрка катехинов: собственно катехин, эпикатехин, галлокатехин, эпигаллокатехин и их галлированные производные – катехингаллат, эпикатехингаллат, галлокатехингаллат и эпигаллокатехингаллат. У последнего не только самое длинное название – его, как правило, больше всего в чае, и его антиоксидантная активность максимальна.

Но этой восьмёркой дело не ограничивается – во-первых, в чайных листьях есть и другие полифенолы, а во-вторых, при обработке чая полифенолы вступают в химические реакции с другими веществами и друг с другом, окисляются, конденсируются и т.д.; это происходит как при ферментации с участием ферментов самого чая (этот механизм – ведущий у красных чаёв, улунов и белых чаёв), так и при постферментации с участием микроорганизмов (у хэйча). В результате образуется множество новых соединений – теазинензины, бистеафлавины, фучжуанины и др., которые по своему химическому строению также являются полифенолами и обладают антиоксидантными свойствами (чуть подробнее о химических основах ферментации чая см. https://vk.com/wall-47905050_11051 ).

С антиоксидантами принято связывать долговременную пользу употребления чая, хотя убедительных доказательств нет; кроме того, биодоступность катехинов чая очень низка, и в кровь поступает лишь ничтожная их часть (см. https://vk.com/wall-47905050_14839 ). Но несмотря на это, учёные продолжают изучать полифенолы чая, и на этом поприще случаются любопытные находки.

В последнее десятилетие внимание исследователей привлекла восьмёрка C-8 N-этил-2-пирролидон-замещённых флаван-3-олов. Непонятно и пугающе, да? Тогда можно сократить: EPSFs. Плохо запоминается? Тогда просто пуэрины I-VIII (см. рис. 1).

Механизм их образования приводит меня в восторг, потому что это настолько чайные вещества, насколько возможно – они содержат остатки катехинов и L-теанина одновременно. Сперва L-теанин превращается в промежуточный альдегид (этот процесс называется деградацией аминокислот по Штрекеру, он может протекать под действием различных окислителей. Штрекеровская деградация имеет место и при обжарке кофе, и при шацине и высокотемпературной сушке чая), который циклизуется с образованием 1-этил-5-гидрокси-2-пирролидона. И это вещество связывается с восьмым атомом углерода во флавоноидной структуре катехинов (см. рис. 2).

Пуэрины I-VIII были выделены и подробно описаны группой учёных Ключевой лаборатории природных и биомиметических средств Пекинского университета в 2013 году (см. https://www.sci-hub.ru/10.1016/j.foodchem.2013.10.117 ). Ван Вэйнань и соавторы обнаружили их в шу пуэре Да И, хунаньском Фучжуане и шэньсийском Цзинвэй Фу Ча – и не обнаружили в Лун Цзине и Дянь Хуне. Доказательство того, что пуэрины образуются в результате микробной постферментации, было простым и эффектным: при инкубации смеси катехинов и теанина с культурой микроскопического гриба Aspergillus niger (преобладавшего в пуэре) продуцировались соответствующие пуэрины (см. рис. 3). В работе пекинских учёных была оценена и антиоксидантная активность пуэринов I-IV: оказалось, что они защищают клетки эндотелия капилляров человека от повреждения перекисью водорода значительно лучше, чем «классические» катехины. Всё это позволило порассуждать о том, что пуэрины являются маркерными соединениями для китайских хэйча, отличающими их от других видов чая, и что микробная постферментация хэйча усиливает антиоксидантный потенциал чайного листа, обуславливая особую полезность пуэра и других чёрных чаёв.

Однако позже пуэрины были найдены в выдержанных белых чаях, улунах, зелёных чаях. Возникло предположение, что они могут стать маркером возраста чая. И в 2018 г. это было подтверждено группой учёных ханчжоуской Ключевой лаборатории чайной биологии и использования ресурсов чая Института исследований чая Китайской академии сельскохозяйственных наук (см. https://sci-hub.ru/10.1021/acs.jafc.8b02038 ). Они исследовали образцы фудинских Бай Хао Инь Чжэнь и Бай Муданя в возрасте от 1 до 15 лет с использованием метода главных компонент (PCA) и дискриминантного анализа регрессии частичных наименьших квадратов (PLS-DA) по 2584 химическим соединениям. Метаболомные «отпечатки» белых чаёв в возрасте 1 года, 2-4 лет и старше 4 лет чётко различались (см. рис. 4), причём большой вклад в результаты статистического анализа вносили именно пуэрины. Затем Дай Вэйдун и соавторы 2,5 месяца выдерживали Бай Мудань при температуре 45°С и относительной влажности 35% (почему именно в таких условиях – не поясняется), каждые две недели измеряя содержание семи пуэринов – и оно нарастало почти линейно; ещё более чёткой зависимость количества пуэринов от времени была в реакционных смесях катехинов и L-теанина (см. рис. 5). В заметках об этом исследовании на китайских чайных порталах непременно напоминают о том, что «белый чай на первый год – чай, на третий – лекарство, на седьмой – сокровище» («白茶为一年茶、三年药、七年宝»), и выражают надежду, что измерение содержания пуэринов в будущем поможет определять возраст чая и бороться с преувеличениями и с искусственным «состариванием» чая путём выдерживания в тёплой и влажной среде.

По поводу последнего лично у меня есть большие сомнения. Потребовалась бы куча разных шкал для чая из разного сырья и для хранения в разных условиях, чтобы по голой цифре пуэрина прикинуть возраст хоть с какой-то точностью. Анализ на пуэрины – это не радиоуглеродные «часы», которые зависят только от хода времени. Быстрое «состаривание» чая на влажном складе происходит за счёт усиления активности микрофлоры и интенсификации химических процессов в чае – а значит, и образование пуэринов будет ускоряться. Хранившийся в более влажных условиях чай не только будет казаться старше по виду, аромату и вкусу, но и содержание пуэринов в нём, вероятнее всего, тоже будет выше.

Но тем не менее забавно, что у зрелости чая появился вполне объективный химический критерий.

Растёт содержание вышеупомянутых пуэринов при хранении и в зелёном чае (см. https://sci-hub.ru/10.1021/acs.jafc.0c03952 ). Авторы этого исследования отмечают их высокую противовоспалительную активность.

Интересно, что EPSFs теперь находят уже и в необработанных листьях чайных растений – например, в сушёных листьях гуансийской Camellia sinensis var. pubilimba (см. https://sci-hub.ru/10.1021/acs.jafc.8b02066 ). И этого достаточно, чтобы говорить об особой ценности этой разновидности камелии. Похоже, EPSFs грозят превратиться в новый фетиш…

EPSFs и пуэрины – понятия не тождественные, поскольку есть и другие пуэрины, кроме I-VIII. Они тоже являются производными «классических» катехинов, но имеют другое строение.

Пуэрины А и В были открыты в 2005 г. учёными Ключевой лаборатории фитохимии и растительных ресурсов Западного Китая при Куньминском институте ботаники Китайской академии наук (см. https://sci-hub.ru/10.1021/jf051390h ). Они представляют собой ацилированные флаван-3-олы, у которых остаток жирной кислоты связан с флавоноидным кольцом А в виде пятичленного лактона (см. рис. 6).

Эта же лаборатория отчиталась в 2014 г. об обнаружении в шу пуэре пуэринов C-F (см. https://sci-hub.ru/10.1177/1934578×1400900827 ). Это тоже C-8 замещённые флаван-3-олы, но у них к этому неугомонному восьмому атому углерода присоединён не 1-этил-2-пирролидон и не остаток жирной кислоты, а фенилпропаноидный фрагмент (см. рис. 7).

Вообще же, количество видоизменённых катехинов и их производных огромно и продолжает расти. Часть из них обладает повышенной антиоксидантной, антигиперлипидемической и т.д. активностью, а часть – и более высокой биодоступностью, что очень ценно. И учёные находят разновидности чайных растений с такими необычными флавоноидами, чтобы использовать их в дальнейшей селекции.

Отличный пример – культивар Э Ча И Хао, полученный путём скрещивания Фудин Да Бай Ча и Мэй Чжань. Он отличается высоким содержанием метилированных катехинов, и их биодоступность существенно выше, чем обычных. И в зелёном чае из Э Ча И Хао недавно тоже были найдены C-8 и С-6 замещённые флаван-3-олы, очень похожие на пуэрины, только метилированные. Работа хубэйских и аньхойских исследователей будет опубликована в июле этого года (см. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii.. ).

Работы Ван Вэйнаня с соавторами и Дай Вэйдуна с соавторами я прикрепляю к посту в формате pdf. Там же – прекрасный, очень информативный обзор, посвящённый микробной биоконверсии химических компонентов хэйча, подготовленный большой группой китайских учёных (см. https://sci-hub.ru/10.1016/j.foodchem.2019.126043 ).

8-C N-ethyl-2-pyrrolidinone substituted flavan-3-ols as the marker compounds of Chinese dark teas formed in the post-fermenta..
Metabolomics Investigation Reveals That 8‑C N‑Ethyl-2-pyrrolidinone-Substituted Flavan-3-ols Are Potential Marker Compounds o..
Microbial bioconversion of the chemical components in dark tea

Рис. 1. Структура пуэринов I-VIII (C-8 N-этил-2-пирролидон-замещённые флаван-3-олы, EPSFs).