чай :: роберт дж. хэйсс. окисление и ферментация в производстве чая

Процесс изготовления чая — это последовательность взаимосвязанных шагов, в самом начале которых — свежесорванный лист, а в самом конце — то, что мы в торговле именуем «законченным» или «готовым» чаем. Шесть видов чая (зеленый, желтый, белый, улун, черный, и пуэр) имеют несколько сходных стадий обработки (такие как сбор, первичная сортировка, окончательная обработка, и т.п.), но имеют и нюансы, которые уникальны для одного или нескольких специфически приготовленных чаев. Окисление — это один из наиболее поздно описанных химических процессов, который должен протекать при изготовления одних видов чаев, и должен быть предотвращен при изготовлении других. Можно сказать, что все виды чая разделены на два больших класса в зависимости от того, участвует ли окисление в получении готового продукта, или нет.

Окисление в чае
Сначала дадим определение окислению. Окисление — это биохимический, энзимный процесс, во время которого поглощается кислород и (как следствие) происходит изменения веществ, участвующих в процессе. В случае со свежесобранными чайными листьями чая — веществ, содержащихся в чайных листьях. Окисление может быть спонтанным или контролируемым и приводить как к позитивным, так и к негативным изменениям. Хорошо знакомый пример спонтанного негативного окисления — это то, что случается, когда разрезаешь яблоко или банан, или оставляешь на открытом воздухе отрезанный кусочек листка. Незащищенные клетки поглощают кислород, размягчаются, и становятся коричневыми. Это наиболее простая форма окисления, с которой знакомо большинство людей. Если в процесс окисления не вмешиваться, то фрукт может просто высохнуть или сгнить, в зависимости от атмосферных условий. При простом разрезании яблока на кусочки и сушке их в дегидраторе (влагопоглотителе) можно наблюдать пример контролируемого негативного окисления, происходящего в процессе сушки. Потемнение отрезанной поверхности не считается эстетично привлекательным на рынке, так что изменения цвета иногда корректируют сернистыми соединениями или лимонной кислотой, но даже в этой ситуации (без видимых цветовых изменений) окисление все равно протекает.

Во время производства чая присутствует как спонтанное, так и контролируемое окисление. Спонтанное окисление протекает в течении стадии сушки чайного листа при изготовлении белого, улунского и черного чаев. Стадия контролируемого окисления, требующего особого внимания, является одной из наиболее важных этапов производства как улунов, так и черных чаев. В зеленых и желтых чаях окисление предотвращается методами тщательного пропаривания, сушки и/или прожаривания, которое также часто называют «деферментацией» (de-enzyming).

Окисление — это химический процесс, который требует избытка влажного, богатого кислородом воздуха. В производстве черного чая в помещениях для окисления должно производиться от 15 до 20 обменов увлажненного воздуха в течение часа для гарантированного полного окисление. Полифенолы в листе (чайные катехины) поглощают значительное количество кислорода, особенно в течении ранних стадий окисления. Окисление при производстве чая формально начинается с момента сушки чайного листа как спонтанное, и затем постепенно ускоряется последующими шагами, необходимыми для превращения свежего листа в готовый черный чай. После нескольких подготовительных этапов предварительно подготовленный лист готов для процесса контролируемого окисления, о котором часто ошибочно говорят как о «ферментации». В традиционном окислении сортированный лист рассыпают тонкими слоями (максимум от 5 до 8 см) на полу фабрики, на столах, на пористых поддонах — и это сходно с подсушиванием, которое делается на стадии первичного завяливания. Насыщение кислородом полифенолов начинает серию химических реакций с их участием, в конечном итоге производящих новые ароматические компоненты и обеспечивающие более «плотные» отличительные признаки настоя, характерные для черного чая. Во время первого и наиболее важного периода ферментативного окисления, фермент полифенола оксидазы и пероксидазы (группы окислительно-восстановительных ферментов, использующих в качестве акцептора электронов перекись водорода) воздействует на другие полифенолы, в результате этого воздействия появляются теафлавины. Эти красно-оранжевые соединения в дальнейшем воздействуют на полифенолы, производя теарубигины, они же химически ответственны за изменение цвета листа от зеленого к золотому, медному, коричнево-шоколадному. Теарубигины, тем временем, взаимодействуют с несколькими аминокислотами и сахарами в листе, создавая высокополимерные субстанции, которые развиваются в разнообразные и характерные ароматические компоненты, которые мы и рассчитываем иметь в черном чае.

В основном теафлавины привносят свежесть и яркость во вкус черного чая, в то время как теарубигины обуславливают его крепость, насыщенность и цвет.

В процессе окисления из чайного листа выделяется диоксид углерода и происходит повышение температуры массы окисляющихся листьев. Если температуре листа позволить подняться слишком высоко, то окисление выйдет из-под контроля; если температура слишком низко упадет, то окисление прекратится.

Массив чайных листьев в процессе управляемого окисления называется «дхул» (dhool). Окисление требует от 2 до 4 часов и может контролироваться опытным путем, а не научным. Хотя могут быть технические маркеры для определения ожидаемого завершения процесса, но также существует и множество параметров, характеризующих процесс и наблюдаемых «в живую». Поэтому лучшим методом определения момента полного окисления листа может быть экспертное визуально обонятельное наблюдение.

Чайный мастер должен контролировать толщину и равномерность слоя листьев, следить, чтобы температура была примерно 29 С, относительная влажность — 98%; и обеспечивать постоянную вентиляцию (15 или 20 полных смен воздуха в помещении в час). Также микроклимат должен быть полностью гигиеничен; бактерии могут испортить дхул.

При в процессе окисления обрабатываемый лист (дхул) получает прогнозируемую серию вкусовых параметров, свежий, насыщенный цвет и итоговую крепость. Чайный мастер может управлять окислением дхула в своей особенной манере, корректируя длительность окисления, допуская окисление в комбинации с изменением температуры/влажности в помещении для окисления. Большинство произведенных чаев дают сбалансированный настой в чашке с ярким настоем, хорошим интенсивным ароматом, и густой, насыщенной консистенцией. Когда чайный мастер определяет, что дхул окислился до желаемого уровня («полностью окисленный» — это степень, но не абсолютная), то критическая фаза контролируемого окисления останавливается завершающим процессом производства черного чая: сушкой.

Ферментация в чае
Ферментация — это важный компонент в изготовлении пуэров и прочих выдержанных чаев, таких как Люань, Любао, некоторых улунов, и т.д. Рассказ о ферментации в чаепроизводстве удобнее всего вести на примере производства пуэров. Давайте изучим, что такое ферментация и почему тщательная и искусная ферментация неотделима от производства традиционных высококачественных пуэров. Несмотря на то, что производство пуэров — это одна из старейших и простейших форм чаепроизводства, мир пуэров сложен и обширен настолько, что стал предметом пристального внимания чайных экспертов и требует особой тщательности в изучении. В любом случае мы не будем здесь исследовать специфическую комплексность производства пуэров различных типов, так как в этой статье предлагается рассматривать только более основное описание ферментации и окисления.

Ферментация — это микробная активность (деятельность) с вовлечением тех или иных видов бактерий. По определению ферментация происходит наиболее легко в отсутствии кислорода, хотя для старения незрелого шэн-пуэра идеально некоторое воздействие и окружающей среды. Несмотря на то, что обилие кислорода требуется для большинства стадий при изготовлении чая, подверженность к воздействию кислородом в производстве пуэра часто снижается или устраняется после стадии сушения чайного листа. Лист, который трансформируется в пуэр, должен быть подвергнут воздействию бактерий (или располагает бактериями по природе своей) подходящих для прохождения ферментации.

Как и в случае производства «сброженного» яблочного сидра или сыра Рокфор, необходимые для активности микроорганизмов бактерии начинают естественное воспроизводство на открытом воздухе и\или внутри специального помещения для ферментации (сидровый «домик» или камера для созревания сыров). В случае с пуэром бактерии, требующиеся и для инициирования, и для поддержания брожения находятся в следующих местах.

1. На поверхности самого листа со старых деревьев в первобытном лесу, где растут крупнолистовые деревья — наиболее известные из них в районе Сишуанбаньны на юго-западе провинции Юньнань в Китае.

2. В помещении для производства чая с контролируемым климатом, в которых «сырой (шэн) мао-ча» временно складируется в ожидании прессования; в кучах из «мао-ча» при искусственной ферментации готового (шу) пуэра; или во влажном, насыщенным паром климате, в котором пуэр проходит запрессовку.

3. В сухих прохладных помещениях, где блины шэн пуэра хранятся для пост-ферментации и старения под тщательным контролем.

Во время фазы ферментации в производстве пуэра должно сойтись несколько важных факторов. Во время сбора урожая на самом листе, который соответствует нормам, должны иметься «дикие» бактерии — их может быть очень много или очень мало, и от этого тоже будет зависеть качество чая. Лист предназначенный для того, чтобы стать пуэром («маоча», прошедший сушку-завяливание, обжаривание до «убийства зелени» (sa cheen, шацин), сминание (ro nien, жоунянь), и затем частично высушенный лист), складывают в мешки и располагают эти мешки друг на друге в ожидании прессования в насыщенном бактериями пару; или, в случае готового шу пуэра, сваливается в кучи в помещениях, подвергаясь внешнему воздействию. В отличие от невысоких, пористых куч листьев, собранных для окисления, кучи мао-ча, в которых стимулируется искусственная ферментация шу пуэра, заскирдованы плотно, компактно, и с минимальной площадью открытой поверхности. Куча маоча нечасто перемешивается — чтобы дать «отдых» листьям (и не дать ферментации зайти слишком далеко), снабдить бактерии необходимым им кислородом и обеспечить температуру, желательную для благоприятного роста микробов и заданного преобразования листа. В процессе ферментации пуэра кучи часто накрывают — для того, чтобы повысить температуру происходящих в листьях процессов.

Можно представить легкое замешательство в которое приводит чайных торговцев наблюдение за процессами сушки, окисления и ферментации. Наблюдая перемешивание кучи листьев на полу, кучи листьев в траншеях или на настилах, начинающие чаеторговцы могут быть ошарашены тем, что процессы, происходящие при производстве чая, рудиментарны и кустарны (эта кустарность усугубляется нежеланием китайцев объяснять свои «секреты»). И, хотя за последние 75 лет много чего было описано, четко разделить процессы сушки, ферментации и окисления (и, соответственно, четко ими управлять) пока затруднительно.

Крайне важно, чтобы и потребители и чаеторговцы знали характерные различия окисления от ферментации. Эти процессы должны быть понятны и не должны затеряться в выкрутасах чайной терминологии или маркетинга.

Хорошим признаком, отличающим хорошего торговца, является его понимание сути производства белого, улунского и черного чаев, которые очень зависимы от процессов сушки и окисления. Использование терминов «окисление» и «ферментация» недолжным образом способствует путанице у любителей чая. Вдобавок те, кто правильно может идентифицировать, какой тип пуэра предлагается для закупки, и какие условия необходимы для полного завершения незрелого шэн пуэра в его максимальном развитии (продолжительное вызревание, выдержка, и старение), обеспечивают себя надежной закупочной базой. Для чайных энтузиастов, знание — сила, чайный мир становится все более доступным, и знание гарантирует нам все более качественный чай, и много свяких других радостных моментов настоящего удовольствия от выпитого любимого напитка.

(Еще больше информации о производстве чая и разъяснения окислительных процессов в разных типах чаев можно найти в книге The Tea Story; A Cultural History and Drinking Guide by Mary Lou Heiss and Robert J. Heiss, Ten Speed Press October 2007)

* Формулировку «Нет окисления» следует понимать как «Почти нет окисления». Это такое примечание переводчиков.

Комментарий Максима Малыгина

Начнем с общепринятых в профессиональной определений, поскольку именно терминологическая путаница не позволяет за деревьями увидеть леса:

ОКИСЛЕНИЕ, см. Окислительно-восстановительные реакции.

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ (реакции окисления-восстановления) происходят с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. При окислении в-в степень окисления элементов возрастает, при восстановлении — понижается.

В неорг. химии О.-в. р. формально могут рассматриваться как перемещение электронов от атома одного реагента (восстановителя), к атому другого (окислителя). При этом окислитель восстанавливается, а восстановитель — окисляется.

В случае О.-в. р. в орг. химии использование обобщенной концепции окисления-восстановления и понятия о степени окисления часто малопродуктивно, особенно при незначительной полярности связей между атомами, участвующих в реакции. В орг. химии окисление рассматривают обычно как процесс, при котором в результате перехода электронов от орг. соед. к окислителю возрастает число (или кратность) кислородосодержащих связей (C-O, N-O, S-O и т.п.) либо уменьшается число водородосодержащих связей (C-Н, N-Н, S-Н и т.п.) (1 — ММ).

Используют также подход, при котором атомам С в молекуле приписывают различные степени окисления в зависимости от числа связей, образованных с элементами более электроотрицательными, чем водород (2 - ММ).

Химическая энциклопедия: В. 5 т.: т. 3.- М.: Большая Российская энциклопедия, 1992 г. — стр 336-337.

Исходя из определений 1 и 2 пойдем дальше. Я использую текст статьи индийских ученых (выловленной в сети Алексеем), которая понравилась мне своей краткостью и академичностью: Improvement of Tea Leaves Fermentation with Aspergillus spp. Pectinase, опубликованной в Journal of Bioscience and Bioengineerihg, Vol. 94, No. 4, 299-303, 2002.

Итак, процесс окисления (возрастающее число кислородосодержащих связей) выглядит так: хорошо известные катехины чая окисляются в ортохиноны, которые образуют флавины, флавины в свою очередь окисляют вещества, подобные галловой кислоте.

Продукты окисления галловой кислоты (например, эпигаллокатехин) взаимодействуют с флавинами с образованиме полимерных рибу(г)джинов. В идеале, при правильно прошедшем процессе ферментации должен быть достигнут баланс между флавинами и рибу(г)джинами. Это что касается цепочек превращений. Данное окисление является ферменетативным, т.е. происходит при непосредственном участии ферментов, содержащихся в чайном листе. Степень ферментации (ферментативного окисления) чая зависит от степени взаимодействия между ферментами (энзимами) и окисляемыми веществами. В неповрежденном листе ферменты и окисляемые вещества разделены клеточными мемебранами. Хорошо известно, что полиоксидаза локализована в клеточном соке. Размягчение чайных листьев скруткой только частично разрушает клетки что, приводит к неполному окислению окисляемых веществ. Только применение внешних (не производимых и не находящихся в листе) ферментов, которые уменьшают стенки клетки, может привести к полному размягчению клеток чайных листьев (интересная ссылка — Samaraweera, D.S.A.: Techology of tea processing, p. 158-207, In Handbook on tea. Tea Reseach Institute of Sri Lanka, Sri Lanka (1989)) Далее ученые исследуют выделенные из различных видов Aspergillus ферменты на предмет их участия в процессе ферментативного окисления. Но тут я «плаваю».

ИТОГО: основным процессом, модифицирующим (изменяющим) содержимое чайного листа является ферментативное окисление. Допускаю, что возможны не ферментативные окислительные процессы (о попытке их выявить написано в статье Николая — там где окисление чистых катехинов, об их существовании, если не ошибаюсь, писал Саша Чайхорский), но основным, вероятно, подавляющим, является ферментативное.

Возвращаясь к статье. Окислением в ней названо ферментативное окисление «внутренними» ферментами листа. Ферментацией — внешними, производимыми микроорганизмами. Мне кажется, подобная терминология только запутывает ситуацию, я бы не рекомендовал ее к применению.