Катехины

О лечебных свойствах чая знали задолго до изучения его вкуса, аромата и химического состава. Но в последнее время часто объясняют полезные свойства напитка его высоким содержанием антиоксидантов. Попробуем вместе разобраться, что это такое.

Кислород необходим для процесса клеточного дыхания, в ходе которого производится энергия для всех клеток. Кислород – это высокореактивный химический элемент, без него невозможна жизнь, и в то же время он опасен. Образно выражаясь, это олицетворение концепции добра и зла. Когда одни реакции кислорода в клетке производят энергию для поддержания организма, другие способствуют образованию свободных радикалов, которые могут повреждать ДНК, белки и липиды в клеточных мембранах, что приводит к клеточным повреждениям и смерти, ускоряя процессы старения. Организм умеет самостоятельно балансировать благодаря антиоксидантной защите, которая нейтрализует свободные радикалы, а также группе ферментов и нутриентам, таким как витамины С и Е.

Свободный радикал – это молекула, атом или ион, у которого есть неспаренные электроны, что делает его чрезвычайно реактивным. Каждый неспаренный электрон пытается найти парный и иногда отрывает его от других молекул, разрушая молекулярную связь. Это приводит к нестабильности обворованной молекулы, что в итоге фундаментально меняет ее структуру или превращает в новый свободный радикал. Например, взаимодействие со свободными радикалами может привести к изменению структуры белков или к повреждению ДНК и, как следствие, вызвать мутацию и нарушение в работе клеток.

В свою очередь антиоксиданты обладают уникальными способностями:

• отдавать электроны свободным радикалам, оставаясь стабильными;

• останавливать цепные реакции, инициируемые свободными радикалами;

• восстанавливать окисленные молекулы;

• регенерировать друг друга.

Несмотря на то, что организм сам способен вырабатывать антиоксиданты, с возрастом эффективность антиоксидантных систем снижается, что увеличивает уязвимость к оксидативному стрессу и способствует старению. Данный факт объясняет, почему диета, богатая антиоксидантами, считается важной для поддержания здоровья и предотвращения многих заболеваний. Одним из источников антиоксидантов являются полифенолы. Эти мощные растительные соединения в избытке содержатся в чае и придают ему характерный вкус и аромат.

Синтез полифенолов в растениях происходит через несколько биохимических путей, основной из которых – фенилпропаноидный. Процесс начинается с аминокислоты фенилаланина, затем через цепочку превращений образуются полифенольные соединения.

В чае присутствует два основных типа полифенолов:

• флавоноиды (флавоны, антоцианы, катехины и так далее);

• фенольные кислоты (галловая кислота).

Полифенолы служат ключом к базовой системе классификации, основанной на методах обработки, то есть на изменении уровня окисления полифенолов. Она делит чай на шесть типов. Наиболее значимой группой полифенолов в чае являются катехины, их доля составляет 70–80 % от общего количества. Катехины принадлежат к классу флавоноидов, в чае выделено восемь основных видов: эпигаллокатехин (EGC), эпикатехин галлат (ECG), эпигаллокатехин галлат (EGCG), катехин (C) и так далее.

Свое название катехины получили в честь Акации катеху (Acacia catechu). Из ее сердцевины в Азии делали экстракт катеху, который использовали аналогично дубовой коре, для дубления кожи. Катехины содержатся во многих продуктах растительного происхождения: в какао, яблоках, грушах, персиках, винограде.

Основную долю катехинов в чае занимают галлат эпигаллокатехина и эпигаллокатехин. Антиоксидантная способность зеленого чая обусловлена главным образом этими видами катехинов. Галлат эпигаллокатехина составляет одну треть твердых веществ зеленого чая и экстрагируемых из него. Синтезированные галлаты эпигаллокатехина демонстрируют высокую способность к улавливанию свободных радикалов, а также эффективно тормозят избыточную активность некоторых ферментов.

Вяжущий и терпкий вкус придают чаю катехины за счет их способности связываться с белками слюны. Гидроксильные группы (-ОН) в молекулах катехинов образуют водородные связи с аминокислотами в белках, что приводит к образованию комплексов, уменьшающих способность слюны увлажнять поверхность рта. Это взаимодействие между катехинами и белками приводит к ощущению сухости и терпкости во рту.

Данную особенность связываться с белками успешно используют в напитках, именно поэтому чай с молоком кажется более мягким.

Когда в чай добавляют молоко, катехины связываются с белками молока, особенно с казеином, что иногда приводит к образованию осадка. Но обратной стороной этого эффекта является уменьшение способности катехинов предотвращать оксидативный стресс и бороться со свободными радикалами в организме. Поэтому, если сторонник здорового образа жизни ежедневно пьет маття латте исключительно из-за антиоксидантных свойств чая, то увы, несмотря на чудесный вкус напитка максимальной пользы от этого не будет.

В растениях катехины выполняют ряд важных функций:

• помогают доминировать, подавляя рост соседних растений;

• создают антимикробную и гербицидную защиту;

• подавляют атаки бактерий, грибков и вредителей, ингибируя их ферменты;

• помогают в защите от ультрафиолетового излучения, поглощая УФ-лучи и предотвращая повреждение растительных тканей.

Становится понятно, почему чайные листья, выросшие на открытом солнце, часто содержат больше катехинов. Такое накопление катехинов регулируется на генетическом уровне и связано с механизмами фотосинтеза. Интересно, что концентрация катехинов в молодых чайных листьях постепенно уменьшается по мере их взросления, сокращаясь примерно вдвое к двум-трем месяцам и до одной трети к десяти-двенадцати месяцам с момента появления листа.

Еще одной интересующей нас группой полифенолов являются флавоны, класс желтых пигментов из подгруппы флавоноидов. Эти антиоксиданты широко распространены в природе. Исследования показывают, что флавоны в изолированной форме могут оказывать защитное действие на нервную систему, временно улучшая когнитивные функции и потенциально снижая риск развития нейродегенеративных заболеваний. Флавоны влияют на восприятие чая, участвуют в образовании сложного вкусоароматического букета, включая терпкость.

Следующая подгруппа флавоноидов называется флавонолы, куда входит кемпферол, кверцетин и мирицетин. Флавонолы соединяются с сахарами и образуют флавоноидные гликозиды, которые составляют 3–4 % сухой массы чайного листа.

Флавоноидные гликозиды считаются важным компонентом вкуса чая. Они обладают легкой горечью и терпкостью, вызывают ощущение бархатистости настоя. Поскольку порог вяжущего действия флавоноидных гликозидов значительно ниже, чем у катехинов, их вклад в терпкий вкус считается выше, чем катехинов. Тем более что первые могут еще и усиливать ощущение горечи, терпкости EGCG и кофеина.

Антоцианы – это разновидность природных водорастворимых пигментов пурпурно-фиолетового цвета, широко распространенных в растениях. Образование гликозидов происходит в процессе конденсации антоцианов с глюкозой, галактозой и рамнозой. В среднем массовая доля антоцианов в листьях чая составляет около 0,01 % от сухой массы, однако в некоторых культиварах пурпурного чая, таких как Ye Sheng, Zi Ya или кенийский TRFK 306/1, содержание достигает 0,5–1,0 %. Популярный тизан Клитория тройчатая также отличается высоким содержанием антоцианов, благодаря чему настой ее цветов обладает ярким фиолетовым цветом. Когда этот настой смешивается с молоком, напиток приобретает привлекательный светло-голубой оттенок.

Антоцианы обладают интересной способностью изменять свой цвет в зависимости от уровня pH. В кислой среде (низком pH) они окрашивают напиток в ярко-красные или розовые оттенки, в то время как в более нейтральной или щелочной среде приобретают синие или фиолетовые цвета. Это изменение цвета объясняется структурными изменениями в молекулах антоцианов, которые происходят при изменении ионной среды вокруг них. Это свойство антоцианов часто используют бармены, бариста и кондитеры для создания эффектных напитков и десертов.

И, наконец, уделим внимание фенольным кислотам – класс ароматических соединений, которые содержат в своей молекуле карбоксильные и гидроксильные группы. Они являются широко распространенными вторичными метаболитами в растениях, а также производными бензойной или коричной кислоты. Фенольные кислоты встречаются в виде свободных кислот и их эфиров, гликозидов и связанных комплексов. Чай содержит разнообразные фенольные кислоты, в том числе: теогаллин, галловую, кофейную, хлорогеновую, эллаговую и прочие. Фенольные кислоты составляют около 5 % сухой массы чайных листьев. Среди них наибольшее содержание приходится на галловую кислоту (1–2 %). Далее по убыванию следуют кофейная (0,5–1,4 %) и хлорогеновая (около 0,3 %) кислоты.

Полифенолы представляют факторы, которые определяют органолептические и питательные качества чая. Доля полифенолов составляет около 18–36 % от сухой массы чайных листьев.

Если сравнивать шесть видов чая по количеству антиоксидантов на единицу объема приготовленного напитка, то самое высокое их содержание будет в зеленом чае. Только 28 % этого же количества содержится в сопоставимой чашке белого чая, около 25 % – в чашке улуна, 17 % – в настое желтого чая, 11 % – в красном чае и всего 4 % – в чашке заваренного ферментированного чая.

В среднем одна чашка зеленого чая содержит около 200 мг полифенолов в форме катехинов. Их количество зависит от используемого культивара и условий выращивания.

Скорость растворения катехинов при заваривании чая зависит не только от концентрации катехинов, но и от количества молекул воды, доступных для растворения. Скорость растворения катехинов значительно возрастает с повышением температуры воды, что способствует более эффективному извлечению этих полифенолов. Однако это также объясняет необходимость тщательного подбора температуры воды для получения сбалансированного напитка.

Растворимость полифенолов сильно зависит от кислотно-щелочного баланса – полифенолы успешно растворяются в условиях с pH от 3 до 6, но в более щелочной жидкости показатели растворимости снижаются. Это свойство можно использовать при разработке напитков на основе чая.