Чай (Camellia sinensis L.) – сложнейшее и разнообразнейшее по своему химическому составу растение. Общее число соединений, входящих в его состав, выделенных к началу XXI века, составляет около 300, некоторые из них ещё не идентифицированы, а биохимическая роль некоторых из них определена лишь в общих чертах. Следует иметь в виду, что химический состав свежесорванного зеленого чайного листа и сухого чая, полученного из этого листа, неодинаков. Сухой чай имеет более сложный, химический состав, который формируется в процессе его переработки.
Интерес к химическому составу чая в настоящее время вызван тем, что многие вещества, содержащиеся в чае, проявляют биологическую активность и могут быть использованы для профилактики различных заболеваний. В чайном листе выделяют три основные группы фитохимических веществ: алкалоиды группы пурина, флавоноиды, дубильные вещества [11].
Алкалоиды – это азотсодержащие гетероциклические соединения, обладающие высокой функциональной активностью, к которым относятся три основных соединения: кофеин, теобромин и теофиллин. В чае кофеина содержится больше, чем в кофе, но оказываемый им эффект более мягкий [9]. Это обусловлено тем, что кофеин в чае связан с танином и образует теин или таннат кофеина. Теин придает чаю горечь и оказывает тонизирующее действие на организм, улучшает умственную работоспособность, повышает активность, стимулирует работу сердечно-сосудистой и центральной нервной системы [6]. Различные сорта чая содержат разный процент кофеина, в среднем от 1 до 4 %, крепкие сорта чая содержат до 5 % кофеина [19]. Будучи связанным с танином, кофеин выводится быстрее из организма, чем чистый алкалоид, что исключает опасность отравления кофеином при частом употреблении чая. В элитных сортах чая его больше, меньше в зеленом чае. Вместе с тем существуют данные о том, что теин, образуясь в чайных листах в процессе роста и развития растений, в больших количествах содержится в качественных сортах зеленого чая молодого сбора [2]. Однако имеются данные о том, что кофеин не определяет крепость чая [22]. Например, в цейлонском чае кофеина содержится значительно меньше, чем в менее крепких китайских чаях. Кроме теина чай содержит незначительные количества, примерно 0,5 % от веса сухого чайного листа, других алкалоидов: теобромина и теофиллина, которые обладают сосудорасширяющим и мочегонным действием [23]. Наряду с полезными алкалоидами чай содержит гуанин, который при длительном подогревании или длительном стоянии заваренного чая может превращаться в гуанидин, обладающий токсическими свойствами [10].
Природные флавонолы – это кемпферол, кверцетин, мирицетин. Основной источник этих соединений чай – [7].
Рис. 1. Строение флавонолов чая: 1 – кемпферол; 2 – кверцетин; 3 – мирицетин
Рис. 2. Строение катехинов: 1 – катехины; 2 – теафлавины; 3 – галлат
Флавоноиды представлены в чае в основном катехинами, которые определяют качество и полезные свойства чайного напитка, особенно зеленого чая [9]. На долю катехинов приходится 20–30 % сухого вещества чая, причем чем больше в сухом чае полифенолов, тем выше качество настоя, тем лучше цвет, терпкость и аромат напитка [1]. В чае присутствуют 8 катехинов, из них в наибольшем количестве содержатся галлокатехин, эпигаллокатехин, эпигаллокатехингаллат [3]. Катехины чайного листа снижают хрупкость и проницаемость капилляров, нормализуют тканевое дыхание, предотвращают развитие атеросклероза, принимают активное участие в обмене сложных белков, влияют на активность ферментов, в частности фермента теломеразы, который обеспечивает регуляцию процессов деления клеток [5].
Эпигаллокатехингаллат зеленого чая повышает активность ключевых ферментов остеогенеза, увеличивает минерализацию костной ткани, блокирует активность остеокластов [15]. Он эффективен при сепсисе и ревматоидном артрите [13]. Кроме того, катехины чая являются мощными антиоксидантами, нейтрализующими действие свободных радикалов [21]. Они способствуют связыванию различных ядовитых веществ и выведению их из организма, оказывают вяжущее и бактериостатическое действие [9]. Катехины тормозят развитие таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера и Паркинсона. В настоящее время биофлавоноидам чая принадлежит широкий спектр фармакологических свойств, таких как иммуностимулирующие, кардио-, радио-, гепато-, геропротекторные, антитромботические, антиаллергические, противоопухолевые и антивирусные [8, 12, 16]. В зеленом чае сохраняется химический состав, характерный для свежих листьев чая, в котором присутствуют стереоизомеры группы катехинов в количестве 0,32 г/г [1, 4]. Черный чай содержит меньше мономерных катехинов, так как в процессе ферментации происходит их полимеризация с образованием олигомерных теафлавинов (желто-оранжевого цвета) и теарубигинов (красно-коричневого цвета), определяющих качество чая [14]. Теафлавины – первые продукты окисления катехинов и катехингаллатов в процессе ферментации, придающие черному чаю вяжущий вкус и ярко-золотую окраску. Содержание теафлавинов колеблется в пределах 0,29–1,25 %. Низкое содержание теафлавинов указывает на неполную ферментацию и длительный срок хранения чая [17]. Теарубигины являются продуктами превращения теафлавинов, они придают чайному настою красноватый цвет и полный, богатый вкус, обладают вяжущим, дубящим действием (рис. 3).
Рис. 3. Процесс образования теафлавинов и теабраунинов
Теабраунины, продукты окисления теарубигинов, придают чаю темно-коричневый цвет и отрицательно сказываются на качестве чая. Для оценки качества черного чая используется отношение концентрации теафлавинов к концентрации теарубигинов. Свежий, черный чай должен содержать теафлавинов более 1 %, теарубигинов – около 10 %, и их отношение > 0,1 [14].
Чай – один из самых богатых источников антиоксидантов [18, 21]. В зеленом чае основной вклад в антиоксидантную активность вносят катехины, а в черном – теафлавины и теарубигины. Благодаря антиоксидантным свойствам черный и зеленый чаи эффективно ингибируют процесс развития атеросклероза, снижая уровень атерогенных форм липопротеинов: ЛПОНП и ЛПНП и увеличивая уровень антиатерогенной фракции липопротеинов – ЛПВП [5].
Дубильные вещества – это смесь полифенольных соединений и их производных, на долю которых приходится от 15 до 30 %. Они препятствуют развитию онкологических процессов, понижают артериальное давление, обладают антимикробным, дезинфицирующим, антиоксидантным действием [24]. Наиболее богаты дубильными веществами белые и зеленые чаи [4]. Одним из представителей дубильных веществ является танин или теотанин. Его содержание в зеленом чае в два раза больше, чем в черном. Продукты окисления дубильных веществ – хиноны, образующиеся в ходе переработки чая, окисляют другие вещества чайного листа и образуют ароматические продукты, участвующие в создании чайного аромата.
Сапонины чая – это ацилированные сапонины олеанан-тритерпенового ряда. В отличие от полифенолов чая сапонины изучены значительно меньше. По мере изучения этих веществ их количество возрастает. В настоящее время открыты сапонины А1–А9, Е1–Е9, С1–С4, Н1. Сапонины – это высокомолекулярные органические вещества, содержащие углеводные компоненты и обладающие поверхностно-активными свойствами. Молекула сапонина состоит из углеводной части, представленной остатками глюкозы, рамнозы, фруктозы и др., и агликона, называемого сапогенином. Тритерпеновые сапонины содержат до 10 и более остатков глюкозы, которые образуют две углеводные цепочки. Эти цепочки могут быть линейными и разветвленными. В эксперименте показано, что смесь чайных сапонинов Е1 и Е2, выделенных из чая оолонг, ингибирует панкреатическую липазу in vitro. Сапонины чая, называемые теасапонины, оказывают антиоксидантное и противомикробное действие. В последнее время установлено, что эта группа фитохимических веществ чая обладает антиаллергическим, гипотензивным, противовоспалительным, гиполипидемическим и антиканцерогенным действием. Полученные данные свидетельствуют о новых аспектах использования чая в профилактике целого ряда патологических процессов [25].
Содержание белков и аминокислот в чае составляет в среднем 25 % [11]. Наиболее богаты белками зеленые чаи, при этом повышенное содержание белка не вредит качеству этого чая, но снижает качество черного чая, ухудшает его вкус [4].
Рис. 4. Химическое строение теанина
Важной аминокислотой чая является теанин, обеспечивающий вкус настоев зеленого чая: сладковатый, пикантный и являющийся показателем качества чая. В чае присутствуют практически все наиболее важные витамины [21]. В частности, в нем содержатся провитамин А-каротин, обеспечивающий функциональное состояние слизистых оболочек глаза, носа, глотки, гортани, дыхательных путей, витамины группы В, способствующие нормальному функционированию желез внутренней секреции, нервной системы, а также улучшающие состояние кожи и волос. В чае присутствует аскорбиновая кислота, обладающая антимикробным противовоспалительным действием, стимулирующая иммунитет, защитные силы организма, влияющая на синтез белков в соединительной ткани, на процессы кроветворения. Зеленый чай содержит в 2–3 раза больше витамина С, чем лимоны и апельсины [13]. В экстракционном масле чайного листа обнаружены жирорастворимые витамины А, К, Д, Е [2]. Эфирные масла содержатся в чае в небольшом количестве, примерно 0,08 %. Несмотря на их крайне незначительное количество, именно им приписывают неповторимый чайный аромат. В чае присутствуют различные макро- и микроэлементы. Их количество составляет примерно 4–7 %. Это, прежде всего, железо, марганец, магний, натрий, кремний, кальций, калий, фосфор а также микроэлементы йод, фтор, медь, золото и некоторые другие. Все они находясь в форме коллоида растворяются в воде и выходят в чайный настой (особенно фтор и йод). Благодаря высокому содержанию растворимых соединений фтора в чае, этот напиток можно использовать как источник фторидов [4].
Отдавая должное многочисленным исследованиям, посвященным изучению химического состава и биологической активности чая, следует отметить, что многие вопросы, связанные с изучением биохимии чая остаются до сих пор невыясненными, подчас противоречивыми, что диктует необходимость их дальнейшего изучения.