От места выращивания куста Camellia sinensis до того, проходят ли листья процесс высушивания или ферментации — на молекулярный состав и вкусовые качества этого популярного напитка влияет множество факторов.
Как насчёт чашечки чая?
Чай — самый популярный напиток в мире, если не считать просто воду. Будь то матча, эрл грей или улун, все они изготавливаются из листьев одного вида растения — Camellia sinensis. (Любой другой напиток технически будет травяным напитком).
Одно и то же чайное растение даёт чай удивительного разнообразия: зелёный и чёрный, жёлтый и белый, а также другие виды и подвиды. Листья содержат от сотен до тысяч различных молекул, которые определяют аромат, вкус и потенциальную пользу для здоровья этого напитка, говорит Янг-Шик Хонг, специалист по метаболомике из Национального университета Чоннам в Кванджу, Южная Корея.
До недавнего времени знания о молекулах из листьев чая были ограниченными, а иногда и неверными, говорит Келли Миллер, менеджер по разработке продуктов и инновациям в чайной розничной сети DavidsTea в Мон-Рояле, Квебек. Теперь, благодаря передовым научным методам, учёные могут более внимательно изучить молекулы в чайных листьях.
«Мы можем углубиться в детали, и это здорово», — говорит Миллер.
Эти исследования показывают, что, подобно вину, на молекулярный профиль каждого сорта чая или даже каждой партии влияет каждый этап производства — от почвы, на которой растёт куст [на самом деле Camellia sinensis – дерево, ему просто для удобства сборки не дают расти / прим. перев.], до способа сушки, скручивания или нагрева листьев при подготовке к употреблению. И эти молекулярные особенности соответствуют характеристикам, которые важны для любителей чая. Например, Хонг предпочитает чай, изготовленный из молодых листьев, собранных во время первого весеннего сбора урожая на острове Чеджу в Южной Корее.
5000 лет разнообразия чая
Чайное растение — это вечнозелёный куст, который был одомашнен около 5000 лет назад, вероятно, в Китае. Сейчас его выращивают в десятках стран, и из него вывели множество сортов. Фермеры могут выращивать сладкий сорт sinensis или насыщенный сорт assamica, а внутри этих сортов существуют более узкие разновидности и гибриды.
Производители могут дополнительно влиять на конечный продукт, выращивая урожай на солнце или в тени, а также собирая самые молодые почки или более старые листья. Переработка включает в себя дополнительные варианты: сушку, скручивание, измельчение или даже ферментацию листьев с помощью микроорганизмов (см. инфографику). «Существует поразительно широкий спектр возможностей, и каждая из них влияет на последующие этапы», — говорит Миллер.
Чтобы полностью понять, как различные факторы — от погодных условий до способов обработки — влияют на состав чая, учёные обращаются к метаболомике: составлению профилей всех метаболитов — сахаров, аминокислот, органических кислот и других соединений, которые можно измерить в клетках или тканях организма. Сегодня существует целый ряд технологий, позволяющих обнаруживать эти разнообразные молекулы в чае, благодаря чему учёные могут сравнивать чай из разных регионов, сезонов и приготовленный разными способами.
География, например, влияет на чай так же, как на вино: «Это такой же уникальный фактор, как и отпечаток пальца», — говорит Миллер. В одном из исследований Хонг и его коллеги измерили метаболиты в 281 образце зелёного чая из Китая, Японии и Южной Кореи. Сначала они измельчили листья и смешали их с водой, чтобы извлечь ключевые молекулы. Затем они проанализировали растворы с помощью ядерной магнитно-резонансной спектроскопии, которая позволяет определять молекулярные структуры на основе реакции центральных компонентов атомов на магнитные поля.
Принимая во внимание все метаболиты, исследователи обнаружили, что профили чая из разных стран различаются, вероятно, из-за таких факторов, как сорта растений и климат. Например, в корейском чае содержалось больше кофеина и сахаров, чем в китайском, но в корейских образцах было меньше теанина — аминокислоты, играющей важную роль в формировании вкуса чая. Миллер называет вкус теанина «сладко-пикантным» и сравнивает его со свежим помидором из огорода. Он, как правило, уравновешивает горький вкус катехинов — ещё одного важного набора молекул чая.
История чайных растений также отражена в их метаболомах. В Южной Корее некоторые фермеры выращивают сорта чая, происходящие из Китая; другие — сорта, привезённые из Японии. Учёные обнаружили, что между этими корейскими сортами и их японскими или китайскими предками существуют молекулярные сходства.
Группа обнаружила, что даже чаи из соседних регионов демонстрируют различия в профилях метаболитов. Например, чаи, выращенные на расстоянии около 15 км друг от друга, в Ханчжоу и Юханге (Китай), имели разные метаболомы.
Высота над уровнем моря также имеет значение. Другая группа учёных проанализировала чаи, выращенные на разных высотах в китайской провинции Юньнань, с помощью масс-спектрометрии, которая преобразует молекулы в заряженные частицы, а затем измеряет их массу, чтобы определить их состав. Чай из низменных районов содержал горькие соединения, такие как катехины и кофеин, и обладал травянистым ароматом. Чаи, выращенные на высоте, были более сладкими.
По словам Миллер, особенности вкуса высокогорных сортов обусловлены сочетанием факторов окружающей среды, в том числе более низкими температурами, более медленными темпами роста, а также меньшим количеством насекомых, питающихся листьями. Она объясняет, что горькие вещества, такие как кофеин, являются частью системы защиты растения от вредителей. Если на высоте меньше насекомых, чайному кусту не нужно вырабатывать столько кофеина. Именно поэтому такие чаи, как нежный дарджилинг, выращенный на высоте до 2000 м над уровнем моря в Восточных Гималаях, обладают цветочными и фруктовыми нотками без излишней горечи.
На вкус также влияет соотношение солнечного света и тени. Например, матча производится из чая, который перед сбором урожая в течение нескольких недель находится в тени, что приводит к снижению уровня горьких катехинов, но увеличению содержания ярко-зелёного хлорофилла. Затенение также приводит к увеличению содержания теанина в конечном продукте, поскольку теанин обычно преобразуется в другие метаболиты под воздействием солнечного света.
Согласно результатам метаболомического исследования, проведённого под руководством Хонга, выращивание в тени также связано с более высоким содержанием аминокислот в целом, но при этом с меньшим количеством глюкозы. По-видимому, это объясняется тем, что растения, лишённые света, не могут осуществлять фотосинтез в полной мере, поэтому они преобразуют меньше световой энергии в сахар. Реагируя на тень, растения расщепляют белки в своих хлоропластах, в результате чего образуются аминокислоты. Из них наибольшее влияние на вкус оказывают теанин, а также глутаминовая кислота, придавая ему пикантность и свежесть, говорит Лян Чжан, химик из Школы чайной и пищевой науки и технологий Аньхойского сельскохозяйственного университета в Хэфэе, Китай.
Многочисленные способы обработки чая
Этап обработки, который начинается со сбора листьев, может существенно повлиять на молекулярный профиль и вкус чая. В зависимости от способа обработки листья могут превратиться в травянистые зелёные чаи, насыщенные чёрные чаи или другие сорта.
«Каждый этап обработки чая приводит к изменению метаболома чая и, как следствие, его вкуса», — говорит Хонг, подробно описавший метаболомику чая в «Ежегодном обзоре пищевых наук и технологий» за 2025 год.
Первым этапом обычно является сушка чайных листьев. Несмотря на кажущуюся простоту, сушка имеет огромное значение. Она запускает взаимодействие компонентов чая с кислородом, разрушает хлорофилл, увеличивает содержание кофеина и способствует образованию ароматических молекул.
После сушки дальнейшие этапы обработки определяют сорт чая. Например, зелёные чаи получают из листьев, которые быстро нагревают, чтобы предотвратить реакцию их молекул с кислородом. Чёрные чаи, напротив, получают из листьев, которые скручивают или разминают, разрушая их клеточные стенки и позволяя кислороду изменять молекулы внутри. Этот этап также облегчает выход кофеина во время заваривания, отмечает Миллер, который любит чёрный чай именно за этот стимулирующий эффект.
В одном исследовании учёные проанализировали метаболом чая на различных этапах производства чёрного чая. Они обнаружили наибольшие различия до и после скручивания и сушки чайных листьев, причём изменения затронули более 100 различных соединений. Например, в только что засушенных чайных листьях уровень некоторых сахаров и катехинов снизился, но количество аминокислот возросло.
Они также выявили ряд весьма характерных изменений в составе метаболитов в процессе переработки свежих листьев в готовый к завариванию чёрный чай. Содержание ряда аминокислот продолжало расти. Увеличилось количество ароматических молекул, придающих изучаемому сорту чая медовый и розовый аромат, а также появилось восемь новых молекул. В то же время концентрация 19 молекул с травянистым запахом снизилась.
Исследование полезных свойств чая
Чай не только ароматен и вкусен; широко распространено мнение, что он также полезен для здоровья. Например, употребление чая связывают со снижением риска развития таких заболеваний, как сердечно-сосудистые заболевания и деменция, а также с увеличением продолжительности жизни. Однако такие исследования обычно основаны на работах с лабораторными животными или на наблюдениях за большими группами людей, причём учёные не всегда точно знают, что именно пили их испытуемые, а также не владеют информацией о других пищевых привычках или образе жизни, которые также могут влиять на здоровье.
Метаболомика может улучшить качество таких исследований, предоставляя подсказки о конкретных молекулах, лежащих в основе полезного воздействия на здоровье, полагает Мэрилин Корнелис, учёный-диетолог из Медицинской школы Файнберга Северо-Западного университета в Чикаго. «Эти метаболомические исследования очень интересны, потому что они выявляют в чае соединения, о которых мы, возможно, даже не знали, или которые образуются в процессе обработки», — говорит она.
Например, уже известно, что горькие катехины являются антиоксидантами, которые борются с воспалительными процессами. А теанин, по-видимому, снижает стресс и тревогу, как отмечает Корнелис. Это может объяснить, почему многие люди считают чашку чая успокаивающим напитком, хотя чай, как и кофе, содержит кофеин.
Теанин, кофеин и катехины — это лишь некоторые из множества метаболитов, содержащихся в чае. И многие соединения, входящие в состав чая, остаются неизвестными, отмечает Чжан. Но теперь, благодаря метаболомике, куст C. sinensis раскрывает свои молекулярные секреты. Пейте на здоровье.