Немного об инновационном завяливании красных чаёв и его биохимической подоплёке

Типовая схема обработки красного чая включает в себя сбор, завяливание, сминание со скручиванием, ферментацию и сушку (и опционно – сортировку, купажирование и т.д.).

Ключевая операция, благодаря которой хунча отличаются от других видов чая – ферментация: катехины – бесцветные полифенолы окисляются и конденсируются под действием собственных ферментов чайного листа, в частности, полифенолоксидаз, превращаясь в окрашенные теафлавины, теарубигины и теабраунины. Параллельно идут и другие ферментативные процессы, влияющие на вкус и аромат чая.

Однако многое во вкусоароматических профилях красных чаёв закладывается уже на этапе завяливания. Завяливание – это не только физический процесс потери влаги для подготовки чайного сырья к сминанию и скручиванию. В сорванных чайных листьях, пока их не прогрели и не размяли, относительно целы внутриклеточные структуры, продолжается транскрипция ДНК и синтез белков, идут катализируемые ими реакции, действуют механизмы регуляции. На стресс от потери влаги сорванные чайные листья, как и листья на чайных кустах, могут реагировать усилением синтеза летучих вкусоароматических соединений (далее – ЛВС) и усилением их высвобождения из связанных нелетучих форм.

А нельзя ли ещё как-нибудь повоздействовать на чайное сырьё во время его завяливания, чтобы заставить клетки чайных листьев продуцировать ещё больше ЛВС?

Можно, и учёные не перестают тестировать разные способы реализации этой идеи. Обнадёживающие результаты получены при освещении красным светом (длина волны 630-640 нм) – повышается экспрессия генов, связанных с синтезом терпенов, растёт содержание линалоола и α-фарнезена, а также фенилэтилового спирта (см. www.sciencedirect.com/science/ar… ); шоковая заморозка позволяет значительно уменьшить время завяливания и ускорить обработку чая в целом, а органолептические качества такого чая сопоставимы с «нормальным» (см. www.sciencedirect.com/science/ar… , sci-hub.ru/https://do… ); «динамическое завяливание» на замкнутой конвейерной ленте, благодаря чему листья находятся в непрерывном движении, приводит к усилению цветочного и фруктового аромата, а также к повышению содержания многих аминокислот (см. www.sciencedirect.com/science/ar… , sci-hub.ru/https://do… ).

Но всё это требует разработки и установки нового оборудования, а следовательно – дополнительных затрат. А самый простой и естественный способ моделирования стресса недорог, хорошо освоен и давным-давно применяется при производстве улунов. Это встряхивание.

Комбинация «улунского» встряхивания и последующего «красного» ферментативного окисления уже внедрена в производство и активно используется, например, в Чаочжоу; всё шире применяют этот подход в Фуцзяни – так делают лёгкие и ароматные красные чаи из таких современных культиваров, как Цзинь Мудань, Цзы Мэйгуй и др. Эмпирические плюсы очевидны. Но учёным этого мало – им хочется знать, почему же красный чай, который встряхивали во время завяливания, ароматнее и вкуснее, и какими механизмами это обеспечивается.

Как и мне. Надеюсь, что и вам тоже.

***

В декабре 2023 г. в журнале «Food Chemistry» были опубликованы результаты работы группы учёных ханчжоуского Научно-исследовательского института чая Китайской академии сельскохозяйственных наук (www.sciencedirect.com/science/ar… ).

Флеши Цзинь Муданя из почки с одним листом были разделены на две равные части. Первую часть завяливали традиционным способом – при температуре 28-30°С и относительной влажности 70-75% в течение 15 часов, пока содержание влаги в листьях не снизилось до 60-62%. Вторую часть подвергли инновационному завяливанию со встряхиванием: после 10 ч в тех же условиях провели два десятиминутных машинных встряхивания с интервалом 1 ч, после чего продолжили завяливание до тех же 60-62% влаги. Затем оба образца обрабатывались идентично: 75-минутное сминание со скручиванием (25 мин – без давления, 20 мин – с лёгким, 15 мин – со средним, 10 мин – с сильным и последние 5 мин – с лёгким давлением), 3,5-часовая ферментация при 28-30°С и 90-95% относительной влажности, сушка при 110°С в течение 15 минут до уровня 20-25% влаги, раскладывание на полчаса и финальная сушка при 90°С в течение 30 минут. Дальше – всё как обычно в таких исследованиях: сенсорная оценка, твердофазная микроэкстракция с газовой хроматографией-масс-спектрометрией, определение ЛВС с OAV>1 (odour activity value – значение активности запаха, показатель важности соединения для запаха образца, представляющий собой отношение концентрации этого вещества в образце к его пороговой концентрации) в каждом из образцов и так далее.

«Инновационный» образец получил более высокую общую оценку группы профессиональных дегустаторов: 89,48 баллов против 85,82 у «традиционного» образца. При этом внешний вид сухого чая, развара и цвет настоя отличались незначительно – наибольший вклад в оценку внесли аромат (91,00 против 86,33) и вкус (92,83 против 85,67). Дегустаторы описали аромат «инновационного» чая как цветочный и фруктовый, более привлекательный, чем сладкий запах «традиционного»; вкус у обоих образцов был сладким и живым, но у «традиционного» образца – травянистым, а у «инновационного» — цветочным.

В образцах готового чая было идентифицировано 128 ЛВС: 29 эфиров, 26 алканов, 25 спиртов, 11 кетонов, 11 терпенов, 9 альдегидов, 8 ароматических углеводородов и 9 соединений других классов; количественно преобладали спирты и альдегиды. В «инновационном» образце содержание эфиров и кетонов было существенно выше, а терпенов и ароматических углеводородов – ниже, чем в «традиционном» (см. рис. 1).

В зависимости от используемого метода математического анализа, обнаруживалось от 32 до 59 дифференциальных ЛВС – то есть таких, уровни которых в «инновационном» и «традиционном» чае значимо различались. У восьми из них OAV превышало 1. Среди этих восьми ключевых дифференциальных соединений в «традиционном» образце было выше содержание гераниола, цитраля, транс-неролидола и 2,6-диметил-2,4,6-октатриена, которые связаны со сладкими запахами, а в «инновационном» — 3-гексенил-(Z)-гексаноата, этилгексаноата, деканаля и транс-β-ионона, ответственных за фруктовые и цветочные ароматы (см. рис. 2).

Интересно, что гераниол, цитраль, транс-неролидол и 2,6-диметил-2,4,6-октатриен, содержание которых после встряхивания снижается – вещества терпеноидного ряда. А ключевые ЛВС, содержание которых при «инновационной» обработке растёт, относятся к производным жирных кислот (3-гексенил-(Z)-гексаноат, этилгексаноат, деканаль) и каротиноидов (транс-β-ионон). Подробнее о путях биосинтеза вкусоароматических соединений чая см. vk.com/wall-47905050_22974 .

Авторы работы предполагают, что механическое повреждение, вызванное встряхиванием, повышает экспрессию генов липоксигеназ и каротиноидлитических диоксигеназ, в результате чего усиливается окислительная деградация ненасыщенных жирных кислот и β-каротина. В то же время встряхивание, по-видимому, ускоряет восстановление цитраля до гераниола и изомеризацию гераниола в нерол (которого в «инновационном» чае больше). Что же касается транс-неролидола, то на этапах завяливания, скручивания и ферментации в чае, прошедшем встряхивание, его нарабатывается больше, однако после сушки его содержание резко падает – очевидно, транс-неролидол при высокой температуре сильнее улетучивается из более повреждённых листьев.

Изменение баланса ЛВС различных групп приводит к непосредственно ощутимому изменению аромата и вкуса, которое оценивается экспертами положительно.

***

Исследователи из Колледжа биологических наук и инженерии Педагогического университета Ниндэ и из Ключевой лаборатории чайной науки провинции Фуцзянь при Колледже садоводства Фуцзяньского университета сельского и лесного хозяйства сосредоточились на летучих производных жирных кислот и на генах, ассоциированных с их метаболизмом. Результаты их трудов были опубликованы в журнале «Foods» в сентябре 2024 г. (pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/P… ). Объектом изучения был также Цзинь Мудань Хун Ча, но из более зрелых флешей – до третьего листа.

Всего было идентифицировано 45 летучих производных жирных кислот, в том числе 11 альдегидов, 9 спиртов и 25 эфиров, причём в каждой из этих групп были соединения с разной динамикой: такие, содержание которых в процессе «инновационной» обработки повышалось, такие, уровень которых падал, такие, которые сперва нарабатывались, а затем улетучивались, и т.д. (см. рис. 3-5). Авторы отмечают, что на уровни разных метаболитов жирных кислот влияет не только механический стресс как таковой, но и доступность кислорода, температура и другие факторы.

Транскриптомный скрининг выявил в общей сложности 416 генов, участвующих в пути метаболизма жирных кислот. Активность липоксигеназ, преобразовывающих ненасыщенные жирные кислоты (в частности, линолевую и α-линоленовую, которыми богаты современные чайные культивары) в 9/13-гидропероксиды, действительно возрастала. Затем гидропероксидлиаза превращает гидропероксиды в С9/С6-альдегиды, которые в анаэробных условиях восстанавливаются до спиртов, а в аэробных – окисляются до кислот. Спирты и кислоты образуют эфиры.

Но это не единственный путь. Как выяснили фуцзяньские учёные, встряхивание активирует и два альтернативных пути трансформации 9/13-гидропероксидов: путь жасмоновой кислоты и её производных (метилжасмоната, метилдигидрожасмоната, жасминового лактона), начинающийся с алленоксидсинтазы, и путь β-окисления, на котором из ацил-коэнзима А под действием ацил-КоА-оксидазы образуются лактоны. Всё это обогащает спектр ЛВС в готовом чае.

Схематически это представлено на рисунке 6.

Всего же в этом исследовании было обнаружено более 14 тысяч генов, экспрессия которых изменялась во время обработки чайного листа. Вдумайтесь: такие простые действия, как раскладывание, встряхивание, сминание и т.д. влияют на функционирование тысяч генов и кодируемых ими белков, на направление и скорость тысяч химических реакций. Итогом чего и становится неповторимый вкусоароматический отпечаток каждого чая.

Полные тексты двух рассмотренных публикаций прикреплены к посту в формате pdf.

***

Со своей стороны могу сказать, что хотя «инновационные» красные чаи ярче и душистее, мне они кажутся довольно однотипными, и распространение такого подхода уже сейчас приводит к размыванию и искажению классических обликов региональных групп красных чаёв. Если так пойдёт и дальше – боюсь, мир красного чая станет не богаче, а беднее.

Рис. 1. Динамика содержания основных классов ЛВС красного чая, обработанного разными способами.
A – эфиры, B – спирты, C – кетоны, D – терпены, E – альдегиды, F – ароматические углеводороды.
TBT – «традиционная» обработка (без встряхивания), SBT – «инновационная» обработка (завяливание со встряхиванием).
FL – свежие листья, W – после завяливание, R – после скручивания, F – после ферментации, D – готовый чай после сушки.

Рис. 2. Динамика содержания ключевых дифференциальных ЛВС.
A – производные жирных кислот, B – производные каротиноидов, C – терпеноиды.
TBT – «традиционная» обработка (без встряхивания), SBT – «инновационная» обработка (завяливание со встряхиванием).
FL – свежие листья, W – после завяливание, R – после скручивания, F – после ферментации, D – готовый чай после сушки.
LOX – липоксигеназа, HPL – гидропероксидлиаза, AAT – алкоголь-ацилтрансфераза, ADH – алкогольдегидрогеназа, CCD – диоксигеназа, расщепляющая каротиноиды, TPS – терпенсинтаза.

Рис. 3. Динамика содержания альдегидов – производных жирных кислот.
L – свежие листья, W – после завяливания на солнце, T – после второго встряхивания, S – после второго раскладывания, F – после ферментации.

Рис. 4. Динамика содержания спиртов – производных жирных кислот.
L – свежие листья, W – после завяливания на солнце, T – после второго встряхивания, S – после второго раскладывания, F – после ферментации.

Рис. 5. Динамика содержания эфиров – производных жирных кислот.
L – свежие листья, W – после завяливания на солнце, T – после второго встряхивания, S – после второго раскладывания, F – после ферментации.

Рис. 6. Схема метаболических путей ненасыщенных жирных кислот в хлоропластах клеток чайного листа.
LOX – липоксигеназа, AOS – алленоксидсинтаза, AOC – алленоксидциклаза, JMT – карбоксилметилтрансфераза жасмоновой кислоты, HPL – гидропероксидлиаза, ADH – алкогольдегидрогеназа, AAT – алкоголь-ацилтрансферазы, ACOX – ацил-КоА-оксидаза.