obrazek-tytuowy
03.07.2023

Skład chemiczny herbacianych liści

Listki krzewu herbacianego to istne laboratoria chemiczne. Obfitują w tak różnorodne składniki, że dopiero w ciągu ostatnich 20 lat opisano większość z nich. Jeszcze 100 lat temu sądzono, że w herbacie istnieje około pięciu aktywnych związków, dziś wiemy, że jest ich około 300.

Spis treści

Co kształtuje skład chemiczny herbaty?

Nie ma dwóch herbat o takim samym składzie chemicznym, nawet w obrębie jednego gatunku. Na skład chemiczny liści herbacianych, a zatem również na ich aromat i smak, wpływa szereg sytuacji, począwszy od miejsca i sposobu uprawy krzewów, klimatu, warunków pogodowych i pory zbiorów. Skład zależy także od wieku liścia, dlatego jedne herbaty powstają z pąków i najmłodszych listków, a inne ze starszych, większych liści.

Skład świeżych liści jest zupełnie inny niż liści, które przeszły kompletną obróbkę i stały się herbatą, przy czym te drugie są znacznie bogatsze w różnorodne związki chemiczne. Właśnie dlatego istnieje tyle sposobów na przetwarzanie liści – każdy z nich na swój sposób wpływa na końcowy skład chemiczny, który bezpośrednio przekłada się na aromat i smak gotowej herbaty. Co więcej, reakcje chemiczne zachodzą w liściach nieustannie, nawet na długo po zakończeniu obróbki, chociaż oczywiście w mniejszym stopniu, dlatego tak ważne jest odpowiednie przechowywanie herbaty. I na koniec ogromne znaczenie ma oczywiście sposób parzenia, który wywołuje kolejne reakcje, kształtujące cechy naparu.

W tekście opisałam najważniejsze i najciekawsze związki odpowiadające za aromat, smak i barwę naparu oraz za prozdrowotne i psychoaktywne działanie herbaty.

Zbiory herbaty, Sri Lanka. Zdjęcie własne.

Zbiory herbaty, Sri Lanka. Zdjęcie własne.

Katechiny

Zacznę od najobficiej występujących w herbacie związków, o których wielu z Was pewnie słyszało. Są to katechiny. W świeżych liściach herbaty ich zawartość sięga około 30%, ale podczas przetwarzania listków może się zmienić. Oksydacja i fermentacja obniżają ilość katechin, dlatego najwięcej znajdziemy ich w herbacie zielonej i białej (20-30%), nieco mniej w herbacie oolong, a najmniej w herbacie czarnej i pu-erh.

Katechiny zaliczane są do flawonoidów, a więc wykazują właściwości antyoksydacyjne, tak jak wszystkie polifenole. Opowiem o tym zaraz dokładniej. Katechiny to dokładnie flawan-3-ole (w skrócie flawanole). Flawanole znajdują się w podgrupie flawanów, a flawany to podgrupa flawonoidów. Wygląda to następująco:

Flawonoidy:

  • antocyjanidyny
  • antoksantyny
  • flawanony
  • flawonole
  • flawany: flawan-3-ole = katechiny, flawan-4-ole, flawan-3,4-ole

Podstawowymi jednostkami wśród katechin są katechina oraz jeden z jej izomerów – epikatechina. Ich cząsteczki budują następnie gallokatechinę i epigallokatechinę oraz galusan epikatechiny i galusan epigallokatechiny (EGCG). Ten ostatni jest dominującą katechiną w herbacianych liściach. Katechiny pozyskane z herbaty wykazują ogromny potencjał prozdrowotny i są przedmiotem wielu badań naukowych. Wśród nich największe zainteresowanie wzbudza galusan epigallokatechiny, z którym możemy się zetknąć w suplementach. Warto jednak wiedzieć, że stabilność i biodostępność EGCG są bardzo niskie, a korzystne właściwości tego związku wykazano głównie w badaniach in vitro, które nie uwzględniały jego drogi przez przewód pokarmowy, dlatego suplementacja samego EGCG wydaje się być bezsensowna. Wchłanialność można jednak poprawić, choć nie jest to łatwe. Informacje na ten temat znajdziecie w tym opracowaniu —> [4].

Katechiny to roślinne przeciwutleniacze (antyoksydanty). Jeden napar herbaty, zarówno zielonej, jak i każdej innej liściastej, dostarcza nam aż 8 – 10 razy więcej przeciwutleniaczy niż miska warzyw i owoców. A wypity kilka razy dziennie daje naprawdę pokaźną ilość. To właśnie dlatego tyle się mówi o prozdrowotnych właściwościach herbaty – jest ona bombą antyoksydantów. A im więcej ich spożywamy, tym lepiej! Antyoksydanty nieustannie wymiatają wolne rodniki tlenowe i zmniejszają pojawiające się w organizmie stany zapalne. Wolne rodniki to niesparowane atomy powstające naturalnie w wyniku reakcji biochemicznych zachodzących w naszym ciele. Przyspieszają degradację DNA, białek i lipidów, wywołują stany zapalne i powodują starzenie się organizmu. Im wyższy ich poziom, tym szybciej przebiegają negatywne procesy. Poziom wolnych rodników możemy na szczęście obniżać, a jednym ze sposobów jest zdrowa dieta obfitująca w przeciwutleniacze. Przeciwutleniacze hamują reakcje utleniania, podczas których powstają wolne rodniki, a także przekształcają wolne rodniki w związki neutralne. Działanie to nie tylko opóźnia procesy starzeniowe, ale również chroni komórki przed wczesną apoptozą (obumieraniem), a narządy – szczególnie mózg i serce – przed uszkodzeniami.

Ale to nie wszystko – katechiny wykazują jeszcze kilka innych, ciekawych właściwości!

  1. Podnoszą tempo metabolizmu i zwiększają wydatek energetyczny organizmu zarówno podczas spoczynku, jak i w czasie aktywności fizycznej [5].

  2. Spożywane regularnie obniżają zawartość tkanki tłuszczowej w organizmie i poziom cholesterolu LDL [6].

  3. Regulują ciśnienie krwi i działają przeciwzakrzepowo [7].

  4. Wykazują aktywność przeciwnowotworową w badaniach laboratoryjnych i epidemiologicznych [8].

  5. W badaniu z udziałem osób chorych na cukrzycę typu 2 epikatechina wykazała działanie podobne do insuliny, co sugeruje pozytywny wpływ katechin na gospodarkę węglowodanową [9].

Myślę, że już w tym momencie nie trzeba nikogo przekonywać do częstego sięgania po herbatę liściastą, a to dopiero początek :)

Teaflawiny i tearubiginy

Jak już wspomniałam wyżej, poziom katechin maleje w wyniku oksydacji, która ma miejsce podczas produkcji herbaty czarnej i oolong oraz wskutek fermentacji herbaty czerwonej. Dlaczego? Otóż katechiny ulegają wtedy przekształceniom w teaflawiny i tearubiginy. Teaflawiny są dimerami złożonymi z dwóch katechin, a tearubiginy to polimery zbudowane z wielu cząsteczek katechin. Odpowiedzialne są za ciemnobrązowe lub ciemnoczerwone zabarwienie herbaty czarnej i czerwonej oraz za jej „ściągający”, gorzkawy smak. Oba związki należą do grupy polifenoli, ale nie są to już flawanole.

Teaflawiny i tearubiginy Odpowiedzialne są za ciemnobrązowe lub ciemnoczerwone zabarwienie herbaty czarnej i czerwonej oraz za jej „ściągający”, gorzkawy smak.

Teaflawiny i tearubiginy również poddawane są licznym badaniom naukowym. Dotychczas wykazano, że:

  1. działają antyoksydacyjnie, przeciwzapalnie i przeciwnowotworowo [12, 13]

  2. chronią komórki mózgowe przed degeneracją wywołaną stanem zapalnym, opóźniając zanik pamięci i spadek nastroju [14]

  3. redukują napięcie nerwowe i niepokój [15]

  4. poprawiają insulinowrażliwość tkanek [16]

Należy jednak pamiętać, że badania te były eksperymentami przeprowadzonymi w laboratorium lub na zwierzętach.

Taniny (garbniki)

Taniny to substancje wytwarzane przez rośliny w celach obronnych. Dzięki temu, że są gorzkawe w smaku, chronią je przed owadami i większymi zwierzętami. Wykazują ponadto działanie antyseptyczne, odstraszając mikroorganizmy. Taniny charakteryzują się wytwarzaniem trwałych, kompleksowych wiązań z białkami, co jest przyczyną ich ściągającego działania na skórę i błony śluzowe. Reakcje te nie tylko wywołują uczucie cierpkiego smaku w ustach, ale wpływają też na działanie receptorów czuciowych w skórze i przyczyniają się do zmniejszenia odczuwania bólu. Ponadto sprzyjają gojeniu się ran, przyspieszając ich krzepnięcie i zasklepianie, a także hamują biegunkę, obkurczając nabłonek jelitowy i spowalniając pasaż treści pokarmowej. Oprócz tego taniny są silnymi przeciwutleniaczami i mają zdolność do zmniejszania stanu zapalnego. Ale działanie tanin ma również swoje negatywne strony.

Taniny tworzą kompleksy nie tylko z białkami, ale też z witaminami, minerałami (szczególnie z żelazem, witaminą A i B12) i wieloma innymi cząsteczkami, znacznie obniżając ich biodostępność. Z tego powodu nie zaleca się popijania herbatą (ani kawą, winem, czy kakao, które też zawierają taniny) preparatów witaminowych i mineralnych oraz leków.

Taniny dzielą się na skondensowane (niehydrolizujące), które nie ulegają rozkładowi, i łatwo hydrolizujące, które są rozkładane w przewodzie pokarmowym. Niektórzy wyróżniają też grupę taniny katecholowe bądź pseudotaniny, do której zaliczają katechiny, ponieważ katechiny są pojedynczymi blokami budującymi większe taniny, takie jak np. proantocyjanidyny (taniny skondensowane), i również wykazują właściwości ściągające. A zatem katechiny są i flawonoidami, i taninami, ale taniny jako cała grupa związków nie są flawonoidami. Wspomniane już wyżej teaflawiny i tearubiginy również zaliczane są i do flawonoidów, i do tanin, ale są to taniny skondensowane. Oprócz omówionych już tanin znajdziemy w herbacie taniny hydrolizujące z grupy elagotanin. Można to zobrazować następująco:

Alkaloidy

Czas na kolejną grupę związków zawartych w liściach herbaty, o których też z pewnością słyszeliście. Są to alkaloidy purynowe, obejmujące kofeinę, teobrominę i teofilinę.

Alkaloidy, podobnie jak taniny, są substancjami chroniącymi rośliny przed zjedzeniem przez zwierzęta oraz przed infekcjami. Są jeszcze bardziej gorzkie, a zwykle też trujące. Powstają w tkankach o intensywnym wzroście, takich jak wierzchołki pędów, ale mogą gromadzić się w różnych miejscach. W przypadku herbaty są to oczywiście liście, w przypadku kawy i kakao – nasiona. Wiele alkaloidów kumuluje się też w korze, np. u chinowca i berberysu, a nieco rzadziej w soku mlecznym, np. u maku lekarskiego, lub w ogonkach liściowych, np. u bielunia. Warto wspomnieć, że alkaloidami jest większość substancji psychoaktywnych pochodzenia naturalnego, takich jak na przykład DMT, psylocybina, harmina, harmalina, kokaina, morfina, kodeina, czy papaweryna. Należy do nich również wiele silnych leków (chinina) i trucizn (strychnina).

Kofeina to jedna z najpopularniejszych używek świata. Występuje w ponad 60 gatunkach roślin, z czego najbardziej znanymi są kawa, herbata, guarana i yerba mate. Jej zawartość w liściach herbaty wynosi od 1 do 6%, a zależy w największym stopniu od wieku liścia. Najwięcej kofeiny zawierają pąki, a najmniej – starsze liście. Sposób obróbki liści nie ma natomiast większego wpływu na zawartość kofeiny, a więc jeśli zbierzemy na plantacji koszyk takich samych liści, np. pierwszych i drugich od góry, i zrobimy z nich herbatę zieloną i czarną, to obie będą miały podobną ilość kofeiny. Procesem technologicznym, który trochę obniża jej ilość, jest fermentacja, dlatego pu-erhy shu mają kofeiny nieco mniej. Jeśli chcesz sobie przypomnieć, co to jest pu-erh shu, zapraszam do mojego artykułu o rodzajach herbaty. Na ilość kofeiny wpływa jednak o wiele więcej czynników. O kofeinie w herbacie napisał obszernie Konrada Pociask –> o tu. Polecam uwadze!

Zawartość kofeiny w liściach herbaty wynosi od 1 do 6%, a zależy w największym stopniu od wieku liścia. Najwięcej kofeiny zawierają pąki, a najmniej – starsze liście.

Kofeina znajdująca się w herbacie nazywana jest teiną i pod względem chemicznym jest identyczna jak kofeina z kawy, guarany, czy yerby. Różnica w odczuwanym działaniu polega jedynie na tym, że zawartej w tych roślinach kofeinie towarzyszą inne związki aktywne. W herbacie jest to L-teanina, o której mowa za chwilę.

Warto jeszcze wspomnieć o pewnym micie, który bardzo wyraźnie utarł się w polskim środowisku herbacianym. Mówi on, że herbata parzona do 3 minut jest pobudzająca, a parzona dłużej uspokaja. Ja sama się na to złapałam i specjalnie poprawiałam ten wpis :) Tłumaczy się to tym, że taniny przechodzą z liści do naparu właśnie po 3 minutach i wiążą kofeinę w tzw. kofeinian taniny, który blokuje jej działanie stymulujące. Jednak z chemicznego punktu widzenia nazwa taka odpowiednia byłaby dla soli, a sole powstają w wyniku reakcji kwasu z zasadą. Kofeina i taniny nie są ani jednym, ani drugim, a ponadto taniny to grupa wielu związków, jak sami czytaliście powyżej. Istnienie kofeinianu taniny jest zatem absurdalne. Co więcej, zarówno kofeina jak i taniny przenikają do naparu od samego początku parzenia. Herbata parzona dłużej jest więc bogatsza w kofeinę niż ta parzona krócej.

Teobromina i teofilina to związki kojarzone w pierwszej kolejności z kakao, ale herbata również zawiera znaczne ich ilości. Alkaloidy te działają pobudzająco, choć nie tak mocno jak kofeina, rozszerzają naczynia krwionośne i oskrzela, a także mogą obniżać ciśnienie krwi.

Teanina

Teanina jest aminokwasem niebiałkowym, podobnym strukturalnie do glutaminy oraz neuroprzekaźników, które z niej powstają, czyli aminokwasu GABA i glutaminianu. Naturalnie występuje tylko w liściach herbaty i w niektórych grzybach, gdzie przybiera formę L-teaniny. Możemy się z nią zetknąć w suplementach. Spożyta przez człowieka wchłania się w jelitach i przekracza barierę krew-mózg, po godzinie wywołując efekty. Działa relaksująco, ale nie sedatywnie. Zmniejsza niepokój i stres, ułatwia skupienie, a w większych ilościach może wspomagać zasypianie.

Najwięcej teaniny zawierają zielone herbaty japońskie, szczególnie te, których krzewy zacienia się podczas uprawy, np. matcha i gyokuro. Teanina odpowiada za charakterystyczny dla tych herbat smak umami, wiążąc się z receptorami tego smaku na języku.

L-teanina odpowiada za smak umami, charakterystyczny dla herbat japońskich typu matcha lub gyokuro, wiążąc się z receptorami tego smaku na języku.

Olejki eteryczne

Wbrew pozorom liście herbaty zawierają bardzo mało olejków eterycznych. Ich stężenie wynosi około 0,08%, co oznacza, że do otrzymania niecałego grama olejku potrzebny byłby aż 1 kilogram liści. Ilość ta jednak zupełnie wystarczy, aby powstał niepowtarzalny aromat i smak herbaty.

Na kompozycję olejków eterycznych w herbacianych liściach wpływa w pierwszej kolejności sposób ich obróbki, podczas którego 70-80% pierwotnego składu związków aromatycznych ulatnia się, ale jednocześnie w wyniku reakcji chemicznych zachodzących w liściach powstaje tyle samo nowych. To właśnie dzięki tym wszystkim reakcjom liście jednej tylko rośliny przybierają tak wiele twarzy. Jedne związki stają się bardziej dostępne, inne mniej. Jedne przybierają formę rozpuszczalną i przechodzą do naparu, a inne pozostają w formie nierozpuszczalnej. Szacuje się, że olejek eteryczny herbaty składa się z około 20 rodzajów związków chemicznych. Są to na przykład aldehydy, ketony, fenole, czy węglowodory.

Jako że związki aromatyczne to przede wszystkim substancje lotne, czyli takie, które łatwo „uciekają” w kontakcie z powietrzem, ogromny wpływ na aromat herbaty mamy my sami. O przechowywaniu i parzeniu herbaty napiszę oddzielny wpis, ale podkreślę tylko, że herbaciane liście są niezwykle wrażliwe na to, jak są przechowywane i parzone.

Bardzo ważne jest, aby przykrywać herbatę, gdy się ją parzy, aby związki lotne nie ulatniały się, tylko skraplały z powrotem do naparu. O trzymaniu herbaty szczelnie zamkniętej nawet nie wspomnę ;)

Ilość, różnorodność i zmienność obecnych w krzewie herbacianym związków chemicznych czyni go rośliną niezwykle fascynującą. Nie tylko ma on zdolność do syntetyzowania tak ogromnej gamy substancji, ale też robi to w taki sposób, aby większość z nich mogła przejść do naparu i zadziałać korzystnie na organizm ludzki. Dzięki tym wszystkim substancjom możliwości uzyskania tak ogromnej liczby różnych herbat są nieskończone, co zachwyca ludzi od czasów starożytnych i z pewnością długo nie przestanie.

Jak parzyć herbatę? – część 2: metoda gongfu cha, czyli jak to robią Chińczycy

Jak parzyć herbatę? – Część 1, czyli metody profesjonalistów oraz moje osobiste wnioski.

Jak parzyć herbatę? – część 2: metoda gongfu cha, czyli jak to robią Chińczycy

Jak parzyć herbatę? – Część 1, czyli metody profesjonalistów oraz moje osobiste wnioski.

Herbata - wprowadzenie. Sześć rodzajów herbaty.