«Ферментация» чая: два процесса под одним словом

Определение

Окисление и ферментация чая это два разных механизма, а не две точки одной шкалы: окисление это работа собственных ферментов листа, ферментация это работа чужих грибов и бактерий на уже готовом чае. Статья разводит их по участнику, моменту старта и обратимости, показывает, где на шкале окисления стоят белый, улун и красный чай, и почему пуэр и тёмный чай в эту шкалу вообще не входят.

Разбор

Одно слово, два процесса

В обиходе «ферментация чая» покрывает вещи, которые в биохимии не имеют между собой ничего общего, кроме того, что обе меняют полифенолы листа. Первая, ферментативное окисление, идёт в свежем или подвяленном листе под действием его собственных ферментов и кислорода воздуха: на ней стоят улун и красный чай. Вторая, микробная ферментация в узком смысле, идёт на уже высушенном и обработанном листе под действием чужих грибов и бактерий: на ней стоят тёмный чай и пуэр. Разница не в степени, а в участнике реакции и в моменте, когда она начинается.

Что запускает окисление

Катехины и фермент, который их окисляет, полифенолоксидаза, в целом листе разведены по разным отсекам клетки: фермент связан с мембранами хлоропластов и других органелл, а не разлит по клетке свободно. Разрыв начинается механикой, а не временем: скручивание рвёт эту перегородку, фермент и катехины оказываются в одном объёме, и с этого момента идёт реакция с кислородом воздуха. В процессе участвуют не один, а два фермента с разными условиями работы: полифенолоксидаза берёт кислород воздуха напрямую и в перекиси не нуждается, а пероксидаза окисляет то же дифенольное кольцо только в присутствии перекиси водорода и ведёт реакцию дальше, от первых продуктов, теафлавинов, к более тяжёлым теарубигинам (этот переход подробнее разбирает статья про пигменты тёмного настоя). Оба фермента и весь их субстрат уже есть в листе до всякой обработки: технолог не добавляет ничего нового, он лишь открывает то, что было заперто порознь.

Что делает микробная ферментация

У тёмного чая и пуэра порядок обратный. Лист сначала фиксируют, сушат и обрабатывают, то есть проводят через операции, которые у зелёного чая как раз останавливают окисление, и только потом увлажняют и складывают в кучу, куда заселяются посторонние организмы. В исследованной куче первичного тёмного чая это не один вид, а целое сообщество, и оно быстро меняется: за первые двенадцать часов доли грибов родов Cyberlindnera, Aspergillus, Uwebraunia и Eurotium и бактерий родов Klebsiella и Lactobacillus сдвигаются в разы. Один из этих грибов заслуживает отдельного слова: то, что десятилетиями называли Aspergillus niger, сначала в производстве саке и авамори, а затем и в постферментированном чае, при пересмотре по морфологии и молекулярным данным оказалось отдельным видом, Aspergillus luchuensis, и проверка полусотни его штаммов с разных субстратов Восточной Азии не нашла у него ни охратоксина A, ни фумонизина. Микробная ферментация продолжается неделями или годами и необратима: то, что съели грибы и бактерии, обратно в лист не возвращается.

Одна шкала и другая ось

Из четырёх ступеней, неокисленный, лёгкое окисление, частичное, полное, складывается шкала, на которой зелёный чай стоит в начале, белый рядом с ним, улун посередине, а чёрный в конце: это и есть общепринятое деление по степени ферментативного окисления. На одном и том же кусте это подтверждается косвенно: антиоксидантная ёмкость настоя идёт по ряду зелёный, низкокофеиновый зелёный, белый, чёрный ортодоксальной выделки, чёрный CTC, то есть лёгкое окисление белого уже заметно отделяет его от зелёного, хотя и меньше, чем полное окисление чёрного. Жёлтый чай обзоры относят к той же лёгкой ступени, что и белый, а вот куда именно на этой шкале класть тёмный чай и пуэр, вопрос неправильный: они на неё не попадают вовсе, потому что идут по другой оси, ферментации, а не окисления. «Восемьдесят процентов ферментации» на этикетке улуна и «десять лет ферментации» на этикетке пуэра формально стоят в одной шкале, а по существу это два разных измерения.

Почему «неферментированный зелёный» неточен вдвойне

Расхожая формула «зелёный чай неферментированный» неверна сразу в двух смыслах. Строго говоря, зелёный чай не окислен, а не «не ферментирован»: слово «ферментация» здесь описывает не тот процесс, который остановлен. И остановлен он не сам, а операцией: фиксация, шацин или пропаривание, греет лист настолько быстро, что разрушает сам фермент раньше, чем он успевает поработать. Без фиксации тот же самый свежий лист, оставленный на воздухе, начал бы окисляться сам собой, тем же путём, что и улун. «Неферментированный» описывает не свойство листа, а результат одной технологической операции.

Слово, которое старше биохимии

Термин «ферментация» применительно к чёрному чаю укоренился раньше, чем стало понятно, что там происходит: современные обзоры до сих пор используют «ферментацию» и «окисление» как синонимы для одного и того же ферментативного процесса, хотя сами же описывают его как реакцию с участием собственных ферментов листа, а не постороннего организма. Отраслевое слово оказалось живучее биохимического: оно закрепилось за операцией цеха, а не за механизмом, и потому пережило открытие механизма без изменений. Держать оба слова и разводить их по значению честнее, чем выбирать одно как «правильное»: производство продолжает называть окисление ферментацией, и статья не должна делать вид, что этого слова не существует.

Числовая таблица

Наша полка по механизму (120 активных сортов)

Столбец «Доля» посчитан нами по выгрузке db/exports/teas.json; проценты округлены до целого и в сумме дают 99 из-за округления, а не из-за ошибки счёта.

Ферментативное окисление и микробная ферментация: кто действует и когда

Что это значит на практике

Исследования

1. Полифенолоксидаза свежего чайного листа связана с мембранами хлоропластов и других органелл и в целой ткани отделена от своего субстрата, катехинов; скручивание и другое механическое повреждение листа рвёт эту перегородку и выпускает фермент вместе с катехинами в общий объём клетки, где и начинается реакция с кислородом воздуха.

на одном источникемеханизм

обзорная работа сводит данные многих испытаний по очистке и локализации фермента, а не ставит собственный опыт по самому моменту разрыва мембраны; независимого измерения этого момента вторым коллективом не проверялось. Пока это одна работа. Дополним раздел, когда появятся новые данные.

Источники: s569

2. Ферментативное окисление ведут два разных фермента с разными условиями работы: полифенолоксидаза окисляет катехины кислородом воздуха и в перекиси не нуждается, а пероксидаза окисляет то же дифенольное кольцо только в присутствии перекиси водорода и берёт на себя более поздние стадии превращения.

подтвержденомеханизм

оба источника обзорные и описывают механизм по совокупности чужих испытаний, а не по прямому сравнению двух ферментов в одном опыте на одном листе; коллективы при этом не пересекаются ни одной фамилией, и независимость здесь настоящая, а не формальная.

Источники: s569 s570

3. Скирдование тёмного чая ведёт не один организм, а сменяющее друг друга сообщество: в исследованной куче обнаружены грибы родов Cyberlindnera, Aspergillus, Uwebraunia и Eurotium и бактерии родов Klebsiella и Lactobacillus, и уже за первые двенадцать часов их доли меняются в разы.

на одном источникенаблюдение

один технологический прогон первичного тёмного чая, точки отбора 0, 3, 6, 9 и 12 часов; состав сообщества привязан к конкретному производству и сырью, а не заявлен универсальным для любой ферментации. Та же работа уже стоит источником изменения фенольных веществ и свободных аминокислот в статьях про пищеварение и про L-теанин: здесь взята другая её часть, состав организмов, а не химия. Пока это одна работа. Дополним раздел, когда появятся новые данные.

Источники: s571

4. Гриб, который в промышленной практике и в старых работах называли Aspergillus niger, при пересмотре по морфологии и молекулярным данным оказался отдельным видом Aspergillus luchuensis; проверка полусотни его штаммов с разных субстратов Восточной Азии, включая пуэр, не нашла ни одного производителя охратоксина A или фумонизина.

на одном источникенаблюдение

работа таксономическая: она устанавливает видовую принадлежность и отсутствие изученных микотоксинов у собранных штаммов, а не измеряет безопасность конкретной партии пуэра на нашей полке. Пока это одна работа. Дополним раздел, когда появятся новые данные.

Источники: s572

5. Принятая в обзоре шкала окисления ставит зелёный чай неокисленным, белый и жёлтый лёгким окислением, улун частичным и чёрный полным, а микробную ферментацию тёмного чая и пуэра в эту шкалу вообще не включает: это отдельная ось, а не её продолжение.

на одном источникенаблюдение

деление на четыре ступени и объединение белого с жёлтым в одну ступень взято из обзорной классификации, а не из прямого измерения степени окисления на этих двух видах в одной работе; отдельного источника по механизму именно жёлтого чая (мэнь хуан) найти не удалось, смотри снятое утверждение. Пока это одна работа. Дополним раздел, когда появятся новые данные.

Источники: s569

6. На одном и том же кусте антиоксидантная ёмкость настоя идёт по ряду: зелёный не ниже низкокофеинового зелёного, дальше белый, дальше чёрный ортодоксальной выделки, дальше чёрный CTC самый низкий, то есть лёгкое окисление белого чая уже отделяет его от зелёного на этой шкале, хотя и меньше, чем полное окисление чёрного.

на одном источникенаблюдение

измерена суммарная антиоксидантная активность (метод ABTS) и сумма фенолов и флавоноидов, а не отдельные катехины по формулам; ряд описывает один куст и один урожай, перенос на всю нашу полку не проверялся. Пока это одна работа. Дополним раздел, когда появятся новые данные.

Источники: s573

7. Современные обзоры чайной биохимии по-прежнему называют стадию ферментативного окисления «ферментацией» наравне с «окислением», хотя сами описывают её как реакцию с участием собственных ферментов листа, а не постороннего организма: путаница живёт в специальной литературе, а не только в бытовой речи.

на одном источникенаблюдение

наблюдение о словоупотреблении одного обзора, а не результат систематического обзора терминологии; отдельной историко-терминологической работы о происхождении слова «ферментация» для чёрного чая найти не удалось, смотри снятое утверждение. Пока это одна работа. Дополним раздел, когда появятся новые данные.

Источники: s569

Родня

• рядом: Своё число обрушения суммы катехинов при окислении против устойчивости при обжарке уже посчитано этой статьёй.
• рядом: Разница фенольных веществ между видами чая и их падение при влажном скирдовании тёмного чая уже посчитаны этой статьёй
• рядом: Спор коллективов о кофеине при влажном скирдовании это расхождение внутри одной ветви, микробной ферментации.
• рядом: Гидролиз теанина при вялении и обрушение аминокислот при скирдовании это два разных механизма этой статьи.
• рядом: Катехины это субстрат ферментативного окисления; их сумма и убыль по видам чая разбирает эта статья
• рядом: Теафлавины это первый продукт ферментативного окисления катехинов; оптимум фермента и кинетика реакции разобраны там
• рядом: Теарубигины и теабровнины идут и окислением, и отдельно, культурой Aspergillus fumigatus; статья считает оба пути.
• применяется к: Фучжуань, наш образец тёмного чая: скирдование листа уже после сушки это ровно та ветвь, которую держит эта статья

Источники

1. s569 Yin J.; Zou C.; Zhang X.; Xu Y. (2024). Recent Advances Regarding Polyphenol Oxidase in Camellia sinensis: Extraction, Purification, Characterization, and Application. Foods, 13(4), статья 545; обзор локализации и субстратной специфичности ПФО, классификация чаёв по степени окисления. DOI 10.3390/foods13040545 T1
2. s570 Abudureheman B.; Yu X.; Fang D.; Zhang H. (2022). Enzymatic Oxidation of Tea Catechins and Its Mechanism. Molecules, 27(3), статья 942; механизм ПФО и пероксидазы, образование теафлавинов и теарубигинов. DOI 10.3390/molecules27030942 T1
3. s571 Li Q.; Chai S.; Li Y.; Huang J.; Luo Y.; Xiao L.; Liu Z. (2018). Biochemical Components Associated With Microbial Community Shift During the Pile-Fermentation of Primary Dark Tea. Frontiers in Microbiology, 9, статья 1509; состав и смена микробного сообщества по стадиям скирдования 0-12 часов. DOI 10.3389/fmicb.2018.01509 T1
4. s572 Hong S.-B.; Lee M.; Kim D.-H.; Varga J.; Frisvad J.C.; Perrone G.; Gomi K.; Yamada O.; Machida M.; Houbraken J.; Samson R.A. (2013). Aspergillus luchuensis, an Industrially Important Black Aspergillus in East Asia. PLOS ONE, 8(5), статья e63769; таксономический пересмотр вида, отсутствие охратоксина A и фумонизина у 52 штаммов. DOI 10.1371/journal.pone.0063769 T1
5. s573 Carloni P.; Tiano L.; Padella L.; Bacchetti T.; Customu C.; Kay A.; Damiani E. (2013). Antioxidant activity of white, green and black tea obtained from the same tea cultivar. Food Research International, 53(2), 900-908; один куст, антиоксидантная активность и фенольный состав по видам обработки. DOI 10.1016/j.foodres.2012.07.057 T1