Marjan RENER, Tanja RO”MAN, Nada SOVINC, Tanja...

UNIVERZA V LJUBLJANI BIOTEHNI�KA FAKULTETA

�IVILSKA TEHNOLOGIJA

BIOTEHNOLO�KA PROIZVODNJA: ČAJ

Marjan RENER, Tanja RO�MAN, Nada SOVINC, Tanja SRAKA

(�tudentje tretjega letnika �tudija �ivilske tehnologije)

prof. dr. Peter Raspor in asist. dr. Maja Pa� (mentorja)

Ljubljana, 2002

∗ Seminarska naloga pri predmetu Biotehnologija

Biotehnolo�ka proizvodnja: čaj, Seminar, Biotehni�ka fakulteta, �tudij �ivilske tehnologije, 2002 2

POVZETEK Paleta čajev je zelo različna, tako sadnih (okus jabolka, marelice, borovnice,�), zeli�čnih (kamilica, meta,�) kot tudi pravih, na katere smo dali največji poudarek. Pravi čaj pridobivamo iz mladih vr�ičkov rastline Camellia sinensis. Njegovi cvetovi bele ali roza barve so podobni jasminovim, sade�i velikosti če�njeve ko�čice, pa sedijo kot trojčki na vsakem steblu. Prvi so ga začeli uporabljati Kitajci. Veljal je kot zdravilo proti glavobolu, astmi, prehladu,�Danes čaj uporabljamo v različne namene: kot napitek, zdravilo, pomirjevalo, po�ivilo, začimba,� Pravi čaji se med seboj razlikujejo po načinu in času fermentacije. Fermentacija je najpomembnej�a faza proizvodnje, med katero pride do sprememb senzoričnih lastnosti ter kemijske sestave. Pomembno vlogo ima encim polifenol oksidaza, ki se nahaja v čajnih listih.Postopek pridelave črnega čaja se začne z venenjem, nato poteka valjanje ali maceracija, fermentacija ter su�enje. Zeleni čaj ni fermentiran, za razliko od črnega in rdečega (oolong) čaja. Pri zelenem čaju ne pride do razgraditve klorofila, zato je barva bolj zelena. Njegov okus je bolj blag in manj trpek v primerjavi s črnim. Pri rdečem čaju čas fermentacije skraj�amo. Kemijska sestava čajnih listov je raznolika. Glavne sestavine so fenolne spojine, kofein, aminokisline, ogljikovi hidrati, lipidi, vitamini in minerali. V največjih količinah so prisotne fenolne spojine, ki so pomembne za končno kakovost čaja. SUMMARY We can find a lot of different sorts of tea such as fruit tea (the taste of apple, apricot, blueberry, �), herb tea (the taste of camomile, mint, �) and real tea on which we put most of the attention. The real tea is made of a plant named Camellia sinensis . White or rose-red blooms are very much like the jasmine flower and on every stalk there is a pair of three fruits. The real tea was first used in China. They used it as a medicine against the headache, cold, asthma, � Today we use it for different purposes such as drink, medicine, spice, sedative. It is very important how and how long we ferment real tea. Fermentation is the most important phase of processing. During the procedure the specific characters and the chemical composition are changing. Enzyme polyphenol oxidases have an important part and it finds its place in the tea leaves. The procedure of making black tea starts with withering, continues with rolling and flattening and ends with fermentation and drying. The black and the red (oolong) tea are ferment while the green tea is not. At procedure of making green tea the clorofile does not fall apart, that is why the green color is so intensitive. If we compared the green and the black tea we find out that the black tea has more harsh taste. At procedure of making red tea time of fermentation is short. The chemical structure of tea leaves is very different. The main ingredients are fenol compounds, caffeine, amino acids, carbon hydrats, lipids, vitamins and minerals. There is the biggest amount of fenol compounds which are very important for the quality of tea.


KAZALO 1. UVOD ........................................................................................................................................................... 5 2. ZGODOVINA PROCESA PREDELAVE ČAJA ......................................................................................... 6 3. MIKROBIOLO�KE OSNOVE BIOPROCESA ........................................................................................... 7

3.1 UVOD..................................................................................................................................................... 7 3.1.1 ZELENI ČAJ .................................................................................................................................. 7 3.1.2 RDEČI ČAJ .................................................................................................................................... 7 3.1.3 ČRNI ČAJ....................................................................................................................................... 7

3.2 POMEMBNEJ�I ENCIMI V ČAJU....................................................................................................... 7 3.2.1 POLIFENOL OKSIDAZE.............................................................................................................. 8 3.2.2 FENILALANIN AMONO-LIAZE ................................................................................................. 8 3.2.3 PEKTINAZE IN CELULAZE........................................................................................................ 9 3.2.4 5-DEHIDROKSIKIMAT REDUKTAZE....................................................................................... 9 3.2.5 PROTEINAZE................................................................................................................................ 9 3.2.6 TRANSAMINAZE ......................................................................................................................... 9 3.2.7 PEKTIN METIL ESTERAZE ........................................................................................................ 9

3.3 ANTIMIKROBNI UČINEK ČAJA........................................................................................................ 9 4.BIOKEMIJSKE OSNOVE BIOPROCESA................................................................................................. 10

4.2 FENOLNE SPOJINE .......................................................................................................................... 10 4.2.1 FLAVONOIDI.............................................................................................................................. 10 4.2.2 NASTANEK TEAFLAVINOV IN TEARUBIGINOV............................................................... 11 4.2.3 FENOLI KOT ANTIOKSIDANTI .............................................................................................. 13 4.2.4 BIOSINTEZA FLAVONOIDOV ................................................................................................. 13

4.3KOFEIN ................................................................................................................................................ 13 4.4 AMINOKISLINE ................................................................................................................................. 13 4.5 OGLJIKOVI HIDRATI........................................................................................................................ 14 4.6 LIPIDI................................................................................................................................................... 14 4.7 HLAPNE (AROMATIČNE) SPOJINE................................................................................................ 14

4.7.1 SESTAVA .................................................................................................................................... 14 4.7.2 TVORBA AROME....................................................................................................................... 14

4.8 PIGMENTI ........................................................................................................................................... 15 4.9 MINERALI........................................................................................................................................... 15 4.10 VITAMINI.......................................................................................................................................... 15

5. BIOIN�ENIRSKE OSNOVE BIOPROCESA............................................................................................ 15 5.1 PRIPRAVLJALNI POSTOPKI................................................................................................................. 16

5.1.1 OBIRANJE ................................................................................................................................... 16 5.1.2 VENENJE..................................................................................................................................... 16 5.1.3 MACERACIJA OZIROMA MLETJE LISTOV........................................................................... 17

5.2 BIOPROCES ........................................................................................................................................ 17 5.2.1 FERMENTACIJA......................................................................................................................... 17

5.3 ZAKLJUČNI POSTOPKI .................................................................................................................... 19 5.3.1 SU�ENJE...................................................................................................................................... 19 5.3.2 SORTIRANJE IN RAZVR�ČANJE ............................................................................................ 19 5.3.3 PAKIRANJE IN SHRANJEVANJE............................................................................................. 19

6.EKOLO�KI ASPEKT BIOPROCESA ........................................................................................................ 21 6.1 GOJENJE ČAJEVCA........................................................................................................................... 21 6.2 VPLIV GNOJIL NA RAST ČAJEVCA............................................................................................... 21 6.3 ČAJNI ODPADKI KOT HRANA ZA �IVALI ................................................................................... 21 6.4 PESTICIDI ........................................................................................................................................... 21

7.UPORABA BIOPROIZVODOV V PREHRANI......................................................................................... 22 7.1 ČAJ KOT NAPITEK............................................................................................................................ 22 7.2 ČAJ KOT DODATEK ALI ZAČIMBA.............................................................................................. 23 7.3 ČAJ KOT PO�IVILO........................................................................................................................... 23 7.4 ČAJ KOT POMIRJEVALO ................................................................................................................. 23 7.5 ČAJ KOT ZDRAVILO......................................................................................................................... 23 7.6 ČAJ KOT TRENDOVSKA PIJAČA ................................................................................................... 24 7.7 ČAJ KOT SHUJ�EVALNO SREDSTVO ........................................................................................... 24

8. IMPLIKACIJE DRUGIH TEHNOLOGIJ IN IMPLIKACIJE NA DRUGE .............................................. 24

Biotehnolo�ka proizvodnja: čaj, Seminar, Biotehni�ka fakulteta, �tudij �ivilske tehnologije, 2002 4 TEHNOLOGIJE.............................................................................................................................................. 24

8.1 IMPLIKACIJE DRUGIH TEHNOLOGIJ............................................................................................ 24 8.1.1 INSTANT ČAJ ............................................................................................................................. 24 8.1.2 BREZKOFEINSKI ČAJ: .............................................................................................................. 25

8.2 IMPLIKACIJE NA DRUGE TEHNOLOGIJE .................................................................................... 26 9. REFERENCE .............................................................................................................................................. 27


1. UVOD Ob besedi čaj se ponavadi najprej pomisli na napitek pripravljen iz �ipka, lipe, arnike in mnogo drugih zdravilnih zeli�č. Vse te napitke poimenujemo čaj. To so sicer zelo dobre domače tople pijače, ki pa bi jih kakor vsem drugim podobnim pravzaprav morali reči zeli�čni napitki in ne čaj. Čajevec (Camellia sinensis) � grm ali drevo je zimzelena rastlina. Ima svetlo do temno zelene podolgovato, nazobčane, usnjate lističe in praviloma bele oziroma ro�nate di�eče cvetove. Plodovi, glavice z enim do �tirimi semeni imajo trdo lupino in so podobni le�nikom, le da so bolj okrogli. V naravi dose�e čajevec od 12 do 20 metrov vi�ine. Čajevec danes razmno�ujejo predvsem s podtaknjenci in s tem ohranjajo lastnosti matične rastline. Glede na zemljepisno lego uspevajo čajni grmi med 43° severne in 30° ju�ne zemljepisne �irine in sicer v tropskih in subtropskih razmerah, od morske gladine pa do 2400 metrov nadmorske vi�ine. Idealno je, če imajo 5 ur sonca na dan (skozi vse leto) in vsaj 200 milimetrov de�ja na mesec. Torej potrebujejo veliko vlage in toplote, ne marajo pa blatnih in ilovnatih tal ter direktnega močnega sonca. Sama aroma, okus in kakovost čaja niso odvisni le od rastline čajevca, temveč tudi od območja, podnebja, lege, nadmorske vi�ine, sestave ter obdelave tal in končne predelave. Iz listov čajevca lahko pridobimo 1500 vrst čaja. Pri vsaki vrst pa so mo�na velika odstopanja kakovosti, ki so odvisna od vseh navedenih pogojev. Poleg tega pa so velike razlike tudi med letinami. Trenutno največ čaja pridelujejo v Indiji, �ri Lanki in Kitajski. ( Zore, 1996)

1.SLIKA 1: Čajevec (Zore, 1996)


2. ZGODOVINA PROCESA PREDELAVE ČAJA Legenda pripoveduje, da je leta 2750 pred na�im �tetjem na Kitajskem �ivel cesar, ki je pil samo prekuhano vodo. Ko so mu nekega vročega dne v vrtu v senci drevesa prekuhali vodo, je lahna sapica prinesla nekaj lističev z bli�njega grma, ki so vodo obarvali zlatorumeno. Cesarju je bil napitek silno v�eč, osve�il ga je, pregnal utrujenost in zaspanost. Beseda čaj izvira iz Kitajske pismenke CHA in poimenuje pijačo, ki je pripravljena iz posu�enih listov čajevca � rastline z latinskim imenom THEA SINNENSIS. Le malo je rastlin s tako burno zgodovino, kot je zgodovina čajevca. Listje rastline se je uveljavljalo celo kot plačilno sredstvo, �e danes pa je v uporabi kot zdravilo in po�ivilo. Nekaj prav posebnega mora biti v čaju, saj ga Japonci uporabljajo vsakodnevno. Čaj je v Evropo prispel v 17. stoletju skupaj s svojimi priporočili in zagotovili o zdravilnosti, ker so ga na Kitajskem uporabljali proti vročini, glavobolu, vznemirjeni prebavi in drugim nev�ečnostim. Vse do leta 1843 pa je veljala botanična zmota, saj so bili tedanji botaniki namreč mnenja, da zeleni in črni čaj pridobivajo iz dveh različnih rastlin, in sicer zeleni čaj iz rastline Thea ali Camellia viridis, črnega pa iz vrste Thea ali Camellia bohea. Čajevec je bil zelo cenjen kot sredstvo, ki odpravlja utrujenost, ugaja du�i, krepi voljo in obnavlja vid. Uporabljali pa so ga tudi v obliki paste za bla�itev revmatičnih bolečin. Najbolj�i čajni napitek pa so �e od nekdaj dajali čajni vr�ički in dva lista pod njim. Nekoč so za izbiranje semen uporabljali staro izku�eno in zelo domiselno metodo. Semena so dali v vodo, pri čemer so te�ja in bolj�a semena potonila, la�ja in slab�a semena pa so plavala na povr�ini. (Danes je splo�no raz�irjeno vegetativno razmno�evanje s podtaknjenci iz matične rastline v toplih gredah.) Klitje semen je potekalo pod mokrimi vrečami in po pribli�no �estih do osmih tednih so se pokazali prvi poganjki, ki so jih nato preselili v rahlo in bogato zemljo. Ko je rastlina po dveh do treh tednih zrastla vsajmeter visoko, so jo zopet presadili na stalno mesto v nasadu. To metodo so danes prav tako opustili zaradi bolj�e selekcije razmno�evanja s podtaknjenci. Vse faze dela ki so sledile so se opravljale ročno. Načini obiranja, ki se prilagajajo vrsti obranih listov in času obiranja, so �e po tradiciji različni in vplivajo na kakovost čaja. Splo�no pravilo je, da se pri ročnem obiranju odtrga vr�iček in prva dva spodnja lista. Poznamo pa tudi tradicionalno kitajsko metodo obiranja, ki se imenuje cesarsko obiranje, ko potrgajo le najvi�ji vr�iček čajnega grma. Nekoč so ne�ne čajne liste obirale le mlade device, ki so z belimi rokavičkami rezale čajne vr�ičke z zlatimi �karjami. Obrani čaj so nato najprej poparili v velikih kadeh, da so uničili encime, ki bi sicer spro�ili proces fermentacije in spremenili kakovost čaja. Čajne liste so nato ročno svaljkali, gnetli, zlo�ili na manj�e kupe in jih su�ili pribli�no deset ur. Glede na velikost ročno svaljkanih lističev so dobili različne vrste in imena čajev. Na vseh novej�ih planta�ah, kamor se je raz�iril čajevec, proizvajajo črni čaj, medtem ko je proizvodnja delikatnega zelenega čaja ostala privilegij de�el s tradicionalnimi in dobro preizku�enimi tehnikami kultiviranja. Način predelave črnega čaja zahteva poleg ostalih osnovnih postopkov, ki so bili znani �e v zgodovini �e fermentacijo. Okus črnega čaja, kot večina zadev v zvezi z čajem, je bil odkrit po naključju, ko je Vzhodnoindijska dru�ba na svojih ladjah tovorila zeleni kitajski


čaj, ki je med plovbo na vla�nem morskem zraku oksidiral oziroma fermentiral. Začudo ali ne je nov, povsem slučajen okus Evropejce takoj pritegnil in so celo prepričali Kitajce, naj nemudoma začnejo pridelovati novo vrsto čaja. Čeprav pa sama zgodba nima nekih trdnih dokazov o tem, pa obstaja dejstvo, da so črni čaji tipično zahodnja�kega okusa in le redko ustrezajo v�ečnosti orientalskega, ki je �e po tradiciji mnogo bolj občutljiv in dovzeten za ne�ne arome zelenega in rdečega čaja. ( Mlakar, 2001) 3. MIKROBIOLO�KE OSNOVE BIOPROCESA 3.1 UVOD Glede na načine predelave ločimo tri vrste čaja:

• Zeleni (green) ali nefermentirani čaj • Rdeči (oolong) ali polfermentirani čaj • Črni (black) ali fermentirani čaj

Izraz fermentacija je nekoliko zavajajoč, saj v tem procesu praviloma ne sodelujejo mikroorganizmi ampak predvsem endogeni encimi. 3.1.1 ZELENI ČAJ Od črnega se razlikuje po tem, da ni fermentiran. Zaradi visokih temparatur ob začetku su�enja se v celici uničijo vsi encimi in zato ne pride do fermentacije in s tem do razpada klorofila. 3.1.2 RDEČI ČAJ Je polfermentirani čaj in nam �e samo ime pove, da je fermentacija sredi svojega poteka prekinjena. Encimsko delovanje se prekine in tako dobi čaj značilo rdečkasto barvo. 3.1.3 ČRNI ČAJ Encimsko delo nastopi pri svalkanju lističev. In sicer ob svalkanju se listno tkivo po�koduje in encimi, ki so bili do tedaj le v določenih celicah se raz�irijo po celotnem listu. Pod vplivom encimov pa se začne fermentacija. Encimi povzročajo kemijske spremembe, te pa povzročajo, da se začetna barva in aroma čaja spreminjajo. Pomembno za encime je tudi to, da se lističi ne izsu�ijo preveč, kajti brez zadostne količine vlage ne morejo delovati. 3.2 POMEMBNEJ�I ENCIMI V ČAJU

• Polifenol oksidaze • fenilalanin amono-liaze • glikozidaze


• ß-galaktozidaze • pektinaze • celulaze • 5-dehidroksikimat reduktaze • proteinaze • lipoksigenaze • hidroperoksid liaze • transaminaze • pektin metil esteraze

3.2.1 POLIFENOL OKSIDAZE Polifenol oksidaze so večinoma locirane znotraj celic listnih povrhnic in so najpomembnej�i encimi za fermentacijo čaja. Njihova aktivnost raste med listnim izsu�evanjem in svalkanjem, padati pa prične po končani fermentaciji, kot posledica produktov, ki nastanejo (o-kinoni). V rastlinah so jih odkrili �e leta 1895. Najdemo jih v plastidih, tako fotosintetsko aktivnih kot fotosintetsko neaktivnih tkivih. Encim lahko katalizira hidrolizo monohidroksi fenolov v dihidroksi fenole in oksidacijo dihidroksi fenolov v o-kinone. Nastanek rjavo obarvanih polimernih produktov je tudi glavni razlog za poznavanje tega encima v �ivilski industriji. Reaktivni kinoni vplivajo na povečano odpornost rastlin na razne �kodljivce in rastlinske patogene. Polifenol oksidaze so metalo proteini. Imajo baker v prostetični skupini, torej na nespreminjajoča ohranjena področja v molekuli encima sta vezana dva bakrova iona. Mesta vezave bakrovih ionov imenujemo CuA in CuB. Sekvence polifenol oksidaz, ki so bile izolirane iz različnih virov, so si v mestu CuB precej podobne, na mestu CuA pa dose�e 90% podobnost. Tretje s histidinom bogato področje imenujemo CuC področje in je značilno za rastlinske polifenol oksidaze. Polifenol oksidaza je torej encim, vključen v odzive rastlin na zunanje dejavnike, ki jih lahko s skupnim izrazom imenujemo stres. In vivo funkcija tega encima kljub dolgoletnim raziskavam �e ni znana, domneva pa se, da encim večinoma sodeluje pri obrambi rastline pred stresom. Optimalni pH za polifenol oksidaze je 6,0-7,0. (www.worthington-biochem.com, www.bf.uni-lj.si, 2002) 3.2.2 FENILALANIN AMONO-LIAZE Za liaze je značilno dodajanje skupin dvojni vezi ali tvorba dvojne vezi z odstranitvijo skupine. Njihova naloga je katalizirati fenilalanin v trans-cinamat in NH3 in je prav tako kot 5-dehidroksikimat reduktaza pomemben encim za biosintezo fenolov. Hkrati pa je tudi intimno vpleten v čajno kakovost. Prav tako kot za polifenol oksidaze je tudi za fenilalanin amono-liaze značilno, da je njuna aktivnost manj�a v času su�ne sezone, medtem ko je njuna aktivnost maksimalna v sezoni z visoko relativno vla�nostjo. Dostopnost vode direktno vpliva na aktivnost encimov. (Parthiban in Ravichandran, 1998)

http://www.worthington-biochem.com/

http://www.bf.uni-lj.si/


3.2.3 PEKTINAZE IN CELULAZE V čajni trgovini in prav tako v čajni industriji je izredno pomembna barva, tekstura in okus čaja. Določen vpliv na to imata tudi pektinaza in celulaza. Delujeta na glukozne polimere, ki so pomembne komponente celične stene in s tem izbolj�ujeta kvantiteto in kvaliteto čaja. (Parthiban in Ravichandran, 1998) 3.2.4 5-DEHIDROKSIKIMAT REDUKTAZE Je ključni encim v biosintezi fenolnih komponent. (Belitz s sod., 1999) 3.2.5 PROTEINAZE Proteinaze povzročajo hidrolizo proteinov med izsu�evanjem čajnih lističev. Rezultat njihovega delovanja pa je povečano �tevilo peptidov in prostih amino kislin. Pomembna je oksidacija linolenske kisline( cis, cis, cis-9,12,15-oktadekanojska kislina) v cis-3-heksenal, ki z pomočjo izomeraze preide v trans-2-heksenal. Slednjega nato katalizira lipoksigenaza in hidroperoksid liaza. (Belitz s sod., 1999) 3.2.6 TRANSAMINAZE Sodelujejo v produkciji sestavin arome. (Belitz s sod., 1999) 3.2.7 PEKTIN METIL ESTERAZE Rezultati njihovega delovanje se vidijo v formaciji pektinske kisline, ki vpliva na permeabilnost celične membrane. (Belitz s sod., 1999) 3.3 ANTIMIKROBNI UČINEK ČAJA �e v zgodovini je bilo preučeno, da ima čaj tako imenovano zdravilno moč, vendar pa ta prepričanja niso bila nikoli preiskana sistematično vse do leta 1940. Tedaj so odkrili, da ima ekstrakt črnega čaja vpliv na virus, in sicer na nek način zavira njegovo delovanje. Kasnej�e raziskave različnih ekstraktov črnega in zelenega čaja so pokazale, da inhibirajo delovanje enteropatogenih bakterij vključno z Campylobacter, Echerichia coli, Salmonella, Staphylococcus aureus in Vibrio. Zeleni oziroma nefermentirani čaj je v raziskavah pokazal, da ima njegov ekstrakt večji antimokrobni učinek v primerjavi z črnim čajem, medtem ko slednji ka�e na najmanj�o antimikrobno aktivnost. Zapisano pa je tudi, da ima ekstrakt rdečega oziroma polfermentiranega čaja, ki je obran v poletnih mesecih največji antimikrobni učinek. Prve raziskave so pokazale, da ekstrakt čaja preprečuje oziroma zavira rast mikroorganizmom. Črni čaj inhibicijsko deluje predvsem na rast Shigella dysenteriae in Salmonella typhosa, na rast Staphylococcus aureus pa ne deluje. Leta 1982 so dokazali, da čajev pra�ek deluje zaviralno tudi na patogene bakterije in leta1974 so demonstrirali inhibicijo mlečno kislinskih bakterij. Njihovo delovanje je zaviral le ekstrakt zelenega čaja. Kmalu je bilo jasno, da zeleni čaj zavira rast zelo različnim mikroorganizmom. Poleg tega pa so odkrili, da so nekatere patogene zgubile sposobnost razmno�evanja. Danes na tr�i�ču najdemo različne produkte čajev, ki se med seboj razlikujejo po kakovosti. Na kakovost čaja med drugim vplivajo tudi čajni lističi in prav tako obdobje v


katerem so bili lističi obrani. Z kakovostjo čaja pa se spreminja tudi njegv antimikrobni učinek na mikroorganizme. Optimalno delovanje mikroorganizmov kot so: Bacillus subtilis, Echerichia coli, Proteus vulgaris, Pseudomanos fluorescens, Salmonella je pri temperaturi 37°C, medtem ko je za Staphylococcus aureus idealna temparatura 28°C. Teste so izvajali pri danih temparaturah skupaj z ekstrakti čajev in tako tudi laboratorijko dokazali da ekstrak zavira rast in razmno�evanje mikroorganizmov. Ekstrakti različnih čajev imajo torej antimikrobni učinek na različne mikroorganizme, vključno z G- in G+ bakterijam. (Gordon in Zandi, 1999) 4.BIOKEMIJSKE OSNOVE BIOPROCESA 4.1 TABELA 1: SESTAVA ČAJNIH LISTOV (Balentine s sod., 1997)

Komponente %(na suho te�o) Flavanoli 25.0 Flavonoli in flavonolni glikozidi

3.0

Fenolne kisline 5.0 Ostali polifenoli 3.0 Kofein 3.0 Teobromin 0.2 Aminokisline 4.2 Organske kisline 0.5 Monosaharidi 4.0 Polisaharidi 13.0 Celuloza 7.0 Proteini 15.0 Lignin 6.0 Lipidi 3.0 Klorofil in ostali pigmenti 0.5 Minerali 5.0 Hlapne spojine 0.1

4.2 FENOLNE SPOJINE 4.2.1 FLAVONOIDI Flavonoidi so kemično 2-fenil benzoprani (slika 1). Pri�tevamo jih med fenolne snovi in jih delimo v �est skupin. To so: flavoni, flavanoni, flavonoli, flavanoli, izoflavoni in


antocianini. V največjih količinah so prisotni flavanoli in flavonoli, ki predstavljajo okoli 30% suhe te�e čajnih listov. Flavanoli ali �ir�e znani kot katehini se delijo v �est skupin (tabela 2). Flavanoli so brezbarvni rastlinski pigmenti. Najpomembnej�a sta epikatehin galat in epigalokatehin galat, saj predstavljata kar dve tretjini fenolnih snovi v čaju. V črnem čaju so posledica reakcij med epikatehinom, katehinom, epikatehin galatom in galno kislino, epiteaflavinska kislina, teaflavinska ter flavinska kislina �3-galat (sliki 6 in 7). Količina fenolnih snovi, pomembna za končno kakovost čaja se z zorenjem lističev manj�a. Fenolne snovi prispevajo k barvi in vonju čaja. Nahajajo se v celičnih vakuolah lističev. (Balentine s sod., 1997)

SLIKA 1: 2-fenil benzopran (Balentine s sod., 1997) TABELA 2: Katehini v čaju (Graham, 1984) Katehini %(na suho te�o) (-)Epikatehin 1-3 (-)Epikatehin galat 3-6 (-)Epigalokatehin 3-6 (-)Epigalokatehin galat

9-13

(+)Katehin 1-2 (+)Galokatehin 3-4 4.2.2 NASTANEK TEAFLAVINOV IN TEARUBIGINOV Črni čaj vsebuje taflavine in tearubigine. Nastajajo med procesom fermentacije. Najprej se katehini oksidirajo do katehin kinonov, galokatehini pa do galokatehin kinonov. Oksidacija poteka v prisotnosti polifenol oksidaze. Reakcija med kinoni vodi do nastanka teaflavinov. To so oran�no-rdeči pigmenti, ki vplivajo na barvo in bistrost napitka. Teaflavini se �e naprej dimerizirajo in tako nastanejo kompleksnej�i rdeči in rjavi pigmenti tearubigini. Tearubigini bistveno prispevajo k barvi in aromi čaja. V zelenem čaju ne najdemo ne teaflavinov in ne tearubiginov, kajti tam do oksidacije katehinov ne pride, ker so encimi inaktivirani. Zeleni čaj vsebuje več katehinov kot črni.


SLIKA 2: (-)-epikatehin (R=H) SLIKA 3: (-)-epigalokatehin (R=H) (-)-epikatehin galat (-)-epigalohatehin galat (R=3,4,5 trihidroksibenzoil) (R=3,4,5 trihidroksibenzoil) (Graham,1984) (Graham, 1984)

SLIKA 4: (+)-katehin SLIKA 5: (+)-galokatehin (Graham, 1984) (Graham, 1984)

SLIKA 6: teaflavinska kislina SLI KA 7: epiteaflavinska kislina (Sutherland in Varnam, 1994) (Sutherland in Varnam, 1994)

SLIKA 8: teaflavin (Sutherland in Varnam, 1994)


4.2.3 FENOLI KOT ANTIOKSIDANTI V minulem desetletju so se zelo raz�irile raziskave na področju antioksidativnih lastnosti fenolnih spojin. Dokazano je, da so nekateri polifenoli močnej�i antioksidanti v primerjavi z dosedaj na �iroko uporabljenimi, kot je naprimer vitamin E. Izvlečki čaja zmanj�ujejo oksidacijo lipoproteinov nizke gostote ter uničujejo različne vrste prostih radikalov. Zeleni čaj ima za spoznanje večjo antimikrobno učinkovitost kot črni. Med katehini ima epikatehin galat najbolj�o antimikrobno učinkovitost, ki je odvisna od redoks potenciala. (glej 3.3 Antimikrobni učinek čaja) (Simčič, 2001) 4.2.4 BIOSINTEZA FLAVONOIDOV Flavonoidi se tvorijo pri kondenzacijskih reakcijah cimetne kisline in ocetne kisline. Glaven regulacijski encim je 5-dehidroksimat reduktaza. Regulacija biosinteze flavonoidov se ni dokončno pojasnjena. 4.3KOFEIN Kofein je purinski alkaloid, grenkega okusa, ki so ga v prej�njem stoletju odkrili v zrnih kave. Spada med metilksantine. Podobno snov so odkrili v listih čaja in jo imenovali tein. Kmalu so ugotovili, da je to ena in ista spojina, zato tudi alkaloid v čaju imenujemo kofein. Čajni list sestavlja okoli 3% kofeina. Kemijsko je kofein 1,3,7-trimetilksantin (slika 9). Pomemben je pri okusu čaja. Kofeinu sta sorodna teobromin in teofilin, ki sta v majhnih količinah tudi prisotna v čaju. V skodelici čaja je povprečno 50 mg kofeina, to je pribli�no polovica manj, kot v povprečni skodelici kave. (Simčič, 2001)

SLIKA 9: kofein (Simčič, 2001) 4.4 AMINOKISLINE Več kot 50% vseh aminokislin v čaju predstavlja teanin. Teanin je 5-N-etilglutamin (slika 10). Zeleni čaj vsebuje več teanina kot črni.Biosinteza teanina nastaja v koreninah in sicer iz glutaminske kisline ter etilamina, kasneje se transportira v liste. Poleg teanina so v čaju prisotne �e druge aminokisline: aspartamska in glutaminska kislina, glicin, serin, glutamin, tirozin, treonin, valin in ß-alanin, leucin, lizin arginin, prolin ter asparagin. (Belitz s sod., 1999)


SLIKA 10: teanin (Kovač, 1991) 4.5 OGLJIKOVI HIDRATI Od ogljikovih hidratov so v čajnih listih prisotni glukoza, fruktoza, riboza in arabinoza. Ramnoza in galaktoza pa sta vezani v glikozide. Od polisaharidov so v čaju zastopani celuloza, hemiceluloza in pektin. 4.6 LIPIDI Lipidi so v čaju prisotni v majhnih količinah. Pomembni so za aromo, saj pri njihovi razgradnji nastanejo komponente, ki so vir arome (točka 7). V mladih lističih najdemo glicerofosfolipide, v starej�ih pa glikolipide. Glicerofosfolipidi so sestavljeni iz glicerola, ma�čobnih kislin in fosforne kisline. Glikolipidi pa iz glicerola, ma�čobnih kislin in iz karbohidratov. Poleg omenjenih lipidov, čaj vsebuje �e nekatere triterpenoide. V lipidih prevladujejo naslednje ma�čobne kisline:linolenska, linolejska, oleinska in palmitinska. 4.7 HLAPNE (AROMATIČNE) SPOJINE 4.7.1 SESTAVA Te spojine so primarni produkti rastlinske biosinteze ali sekundarne snovi, ki nastanejo med samim procesom predelave čaja. Delimo jih v dve skupini: tiste v skupini 1 so odgovorne za travnato aromo in so neza�elene v velikih koncentracijah; spojine skupine 2 pa prispevajo k sve�i in cvetlični aromi. Razmerje spojin med skupinama 1in 2 je določeno glede na retenzijski čas pri kromatografiji in se imenuje barvni indeks. Tako v črnem kot v zelenem čaju najdemo različne snovi, ki prispevajo k aromi. To so: kisline, alkoholi, aldehidi, estri, hidrokarbonati, laktoni, du�ikove, fosforjeve in kisikove komponente. V največjih količinah se v črnem čaju nahajajo alkoholi: linalol, nerolidol, Z-2 -penten-1-ol, Z-3 heksen-1-ol, E-2-heksen-1-ol, n-heksanol, nerol, geraniol, benzillkohol in 2-fenil etanol. Aroma in barva sta pri zelenem čaju manj izraziti, najpomembnej�o vlogo pri aromi, pa ima E-2 heksenal. 4.7.2 TVORBA AROME Aroma se tvori pri razgradnji prostih ma�čobnih kislin, lipidov ter aminokislin. Aminokisline se v prisotnosti oksidiranih polifenolov transformirajo v karbonilne spojine. Reakcija se imenuje Streckerjeva razgradnja in poteka pri črnem čaju. Encimi potrebni za to reakcijo so peptidaze, s pomočjo katerih poteka hidroliza proteinov do aminokislin ter


polifenol oksidaze in peroksidaze, ki oksidirajo polifenole. Za nastanek karbonilnih spojin v končni stopnji reakcije, pa so pomembne �e aldehid alkohol dehidrogenaze. Tudi ma�čobne kisline se razgradijo do karbonilnih spojin in kislin, v črnem in zelenem čaju. (Sutherland in Varnam, 1994) 4.8 PIGMENTI Klorofila a in b ter karotenoidi so najpomembnej�i pigmenti v sve�em čajnem listu. Identificiranih je bilo 14 karotenoidov, med katerimi so najbolj zastopani: ksantofili, neoksantini, violoksantini in ß-karoten. Od klorofilov je odvisen končen videz čaja, saj se med predelavo črnega čaja razgradijo v fitol (alkohol) in druge komponente. Pri zelenem čaju ostane nerazgrajen, posledica tega pa je zelena barva. 4.9 MINERALI Suhi čajni lističi vsebujejo okrog 5% mineralov. Od tega je pribli�no polovico kalija .Drugi so �e: du�ik, fosfor, natrij, magnezij, kalcij, baker, aluminij, mangan, �elezo, bor in molibden. 4.10 VITAMINI V čaju se nahajajo naslednji vitamini:A, B, C, D, E, K in P. Vitamin C se pri zelenem čaju delno ohranja tudi po izlu�evanju, medtem ko pri črnem čaju C vitamin ni več prisoten (izgube v procesu predelave). (Fajmut, 1996) 5. BIOIN�ENIRSKE OSNOVE BIOPROCESA

SHEMA1: Proizvodnja črnega čaja (Sutherland in Varnam, 1994)


5.1 PRIPRAVLJALNI POSTOPKI 5.1.1 OBIRANJE Obiranje poteka ročno ali strojno. Večina dr�av kjer gojijo čaj ima uveden standard po katerem trgajo mlade vr�ičke z dvema listoma. Kvaliteta čaja se močno poslab�a, če je prisotnih več listov, ki so starej�i. Da je rastlina spet primerna za obiranje je potrebno � odvisno od klimatskih razmer � od 40- 100 dni. 5.1.2 VENENJE Med venenjem listi izgubijo večino vlage, kar povzroči trajne po�kodbe celičnih membran - naravno venenje. Hkrati pa potekajo tudi �tevilne biokemijske spremembe - kemijsko venenje:

• Kofein Med venenjem koncentracija kofeina nara�ča na račun izgube drugih komponent. Proteini, aminokisline in proteolitična aktivnost: Poveča se aktivnost proteolitičnih encimov, kar pomeni, da se proteini hidrolizirajo, pride do spro�čanja prostih aminokislin in spremembe njihove sestave.

• Karotenoidi β-karoten, lotein in različni ksantini se med procesom razgradijo.

• Lipidi, ma�čobne kisline in lipoksigenazna aktivnost Poveča se aktivnost lipoksigenaz, kar pomeni da koncentracija lipidov pada, ma�čobne kisline se hidrolizirajo v proste ma�čobne kisline. Spro�čanje nenasičenih ma�čobnih kislin pa je povezano tudi z izgubo aromatičnih komponent, kar je neza�eljeno.

• Terpeni Med procesom terpeni nara�čajo. Linalol in geraniol se med hidrolizo pretvorita v β-D-terpen glikozid.

• Hlapne snovi Večina hlapnih snovi se med tem procesom spremeni. Koncentracija nekaterih alkoholov (trans-2-heksanol, cis-3-heksanol), salicilne in kapronske kisline nara�ča, medtem ko koncentracija cis-2-pentanola in linalola pada. (Macrae s sod., 1993) Pri črnem čaju je nekaj aromatičnih snovi prisotnih �e v sve�ih listih, večina pa se jih tvori med procesom proizvodnje pod vplivom encimov, redoks ali proteolitičnih reakcij. Pomembno je, da med venenjem zrak neprestano kro�i. Čas venenja pomembno vpliva na kvaliteto čaja. Najprimernej�i čas je 12 - 16 ur, odvisno od kemijske zgradbe zelenih (sve�ih) listov čajevca, odvisno pa je tudi od temperature. (Sutherland in Varnam, 1994)


5.1.3 MACERACIJA OZIROMA MLETJE LISTOV Mletje poteka na več načinov. Osnovni princip temelji na naravnem procesu redukcije dol�ine listov in različne stopnje celičnega mletja. Med maceracijo se listi zmeljejo in komponente v celici pridejo v stik s kisikom, sprostijo se encimi. Najpomembnej�i učinek uničenja celične strukture pa je, da katehini v listih pridejo v stik s polifenol oksidazo, kar povzroči oksidacijo čaja. Metode maceracije so različne: lomljenje listov, metoda CTC (trganje in kodranje) ter mletje na valjih. Za črne čaje se uporabljata CTC metoda in mletje na valjih. Glavna razlika je ta, da pri mletju na valjih čaj obdr�i več arom, pri CTC čaju pa je čas fermentacije bistveno kraj�i, ker so celice bolj po�kodovane.

• Mletje na valjih Ta način se uporablja �e vrsto let.Sve�enj listov nalo�imo v cilindrični obroč, ki je pozicioniran nad kro�no mizo in prena�a serije slemen na zgornjo ploskev. Pritisk je nastavljen na cilinder z listi v obroču in tako listi na ni�jem koncu pridejo v kontakt z mizo. Miza in obroč se pri vrtenju treta in s tem liste raztrgata na manj�e ko�čke. Temperatura pri mletju listov je odvisna od tega, kak�en je pritisk na cilinder. Listi morajo biti dokaj suhi; vsebujejo lahko do 60 % vlage. Končni izdelek lahko vsebuje relativno velik dele� nezmletih ali malo zmletih listov. Le-ti se lahko vrnejo na sam začetek procesa, da se ponovno zmeljejo. Ta problem pa lahko re�imo tudi tako, da postopek uporabimo v kombinaciji z rotacijsko veternico. Ta je bila razvita zato, da bi se nezmleti listi kontinuirno vračali na začetek procesa. Ker med mletjem pride do segrevanja, mora naprava vsebovati tudi hladilni sistem.

• CTC metoda je zelo raz�irjena ker proizvaja majhne delčke listov, primerne za čajne filtre oziroma vrečke. Detajli naprav so različni, pri vseh pa je več ali manj enako to, da so sestavljeni iz enega ali več parov nasproti si vrtečih valjev. Povr�ina valjev je obdelana po točno določenem vzorcu, tako da je rezultat trganja in rezanja zadovoljiv. Dober rezultat pa dose�emo tudi s pomočjo različne hitrosti med valjema, ponavadi v razmerju 10 : 1. CTC naprave proizvajajo visoko cenjene produkte, vendar pa jih je treba tudi zelo dobro in natančno vzdr�evati. Naprava lahko obdeluje liste, ki vsebujejo različno vrednost vlage, najbolj�i rezultat pa nam da pri vrednosti od 68 � 70 %. Hlajenje nam preprečuje da bi se listi pregreli. (Sutherland in Varnam, 1994) 5.2 BIOPROCES 5.2.1 FERMENTACIJA Pri črnem čaju ne gre za fermentacijo, pri kateri bi bili prisotni mikroorganizmi, ampak tu sodelujejo encimi, ki so prisotni v čajnih listih. Je najpomembnej�a faza v proizvodnji črnega čaja, saj pri fermentaciji čaj dobi značilen okus in aromo, ki je nosilec karakteristik. Fermentacija vključuje macerirane liste čaja v stiku z zrakom 40 minut do 3 ure. V tem času potekajo �tevilne spremembe, ki so pogojene s prisotnostjo kisika in kontrolo


temperature, saj je ta zelo pomembna za delovanje encimov. Postopek vključuje oksidacijo katehinov in tvorbo arome. Oksidacija katehinov Pri oksidaciji katehinov: dveh skupin polifenolnih komponent, teaflavinov in tearubiginov se razvije značilen okus črnega čaja. Encimska oksidacija katehinov v kinone je zelo hitra. Med ferementacijo koncentracija teaflavinov dose�e maksimum, nato pa pada. Pri CTC čajih je maksimum dose�en navadno med 90 in 120 minutami. Za razliko pa koncentracija tearubiginov med procesom nara�ča � zato obstajajo domneve, da so teaflavini prekurzorji tearubiginov. Teaflavini so oran�no-rdeči pigmenti, ki dajejo alkoholom v čaju značilno kararkteristiko, ki jo opi�emo kot okus veselja in �ivahnosti. Tvorba arome Pri črnem čaju nastaja aroma med fermentacijo. Skoraj celotna količina arome čaja med procesom neprekinjeno nara�ča. Posebno nara�čajo 1-peneten-3-ol, cis-2-penten-1-ol, benzil alkohol, trans heksanol, benzal aldehid in kapronska ter salicilna kislina. Te spojine so najpomembnej�e pri tvorbi arome. Sinteza aromatičnih komponent ne poteka, če fermentacija poteka v prisotnosti du�ika; to pomeni, da je pri tem procesu nujno potreben kisik. Pomembnej�i dele� tvorbe arome med fermentacijo pa prispevajo tudi aminokisline, kartenoidi, klorofil in ma�čobne kisline.

• Aminokisline Pri razgradnji dajejo hlapne aromatične komponente, od katerih so nekatere neza�eljene, saj slabo vplivajo na kakovost. Glicin, alanin, valin, leucin, izoleucin in metionin so komponente arome, ki so za�eljene, medtek ko fenilalanin in fenilglicin dajeta naza�eljeno aromo in sta zastopana v manj�i količini.

• Karotenoidi Med fermentacijo koncentracija karotenoidov pada, �e posebno v prvi uri, nastajajo �tevilne aromatične komponente, katere dajejo črnemu čaju sladki rastlinski vonj. Razgrajevanje karotenoidov povzroča svetloba, vročina in pH.

• Klorofil Razgradnja klorofila daje spojine, ki vsebujejo pitol in izopetol in ne dajejo posebnega aromatičnega značaja. Količina razgrajenega klorofila je majhna.

• Ma�čobne kisline Razgradijo se v �tevilne aromatične komponnente, ki vključujejo tudi aldehide in alkohole. Linolna in linolenska kislina povečata vsebnost heksanola in trans-2-heksanola, kar povzroči aktivnost alkohol hidrogenaze. Fermentacija je v preteklosti potekala na tleh. Zmleti listi so bili nalo�eni v tanki plasti po povr�ini tal. Metoda je učinkovita, vendar pa je potrebna zelo velika povr�ina tal, zato se sedaj uporabljajo zabojniki, kjer so listi v debelej�ih plasteh. Tak zaboj lahko vsebuje okoli 120 kg maceniranih listov. Prednost fermentacije v zabojih je ta, da je lahko temperatura fermentiranega čaja (dhool) zelo natančno kontrolirana. Iz zabojnika se dhool


prenese v fermentacijski stroj. Dhool se tu premika na luknjastih zvonovih skozi katere kro�i zrak. Alkoholne karakteristike črnega čaja so odvisne od temperature in časa fermentacije. V splo�nem velja: ni�ja kot je temperatura fermentacije, bolj�i je črni čaj. (Macrae s sod., 1993) 5.3 ZAKLJUČNI POSTOPKI 5.3.1 SU�ENJE Glavni namen je prekinitev fermentacije in su�enje čaja za shranjevanje in nadalnji transport. V prvi fazi su�enja se reakcije fermentacije pospe�ene, nekateri produkti ki tu nastanejo so bistvenega pomena za karakteristiko čaja. Ko čaj izgubi večino vlage, se preprečijo nadalnje kemijske in encimske reakcije.

• Nehlapne snovi Oksidacija katehinov poteka �e toliko časa, dokler se encimi ne danaturirajo. Su�enje ima zelo majhen vpliv na fenolne komponente. Pomembna lastnost te faze je, da listi čaja spremenijo barvo zaradi transformacije klorofila v feofitin. Feofitin skupaj s teaflavini in tearubigini daje �eleno črno barvo su�enemu čaju. Nekaj kofeina - majhna količina � se med procesom izgubi s sublimacijo.

• Hlapne snovi Su�enje je pogojeno z izgubo arome, vandar pa se nekatere komponente arom tudi formirajo. Količina večine alkoholnih, karbonilnih in fenolnih komponent med procesom pada, količina ocetne, propionske in izobutrilne kisline pa bistveno nara�ča. Tudi nekatere druge komponente (geraniol, benzil alkohol, fenilacetaldehid in feniletanol) nara�čajo. Aldehidi se najveretneje oksidirajo nadaljno do karboksilnih kislin. (Macrae s sod., 1993) Pri su�enju so odstrani od 60-72 % vlage. Temperatura su�enja je visoka; od 82-92° C. Uporabljajo se fluidni su�ilniki. V teh su�ilnikih zrak priteka v notranjost, kar povzroči, da frementiran čaj (dhool) kro�i po zraku. (Sutherland in Varnam, 1994) 5.3.2 SORTIRANJE IN RAZVR�ČANJE Ko dhool pride iz so tudi vlakna in d su�ilnika, je konsiostenca zelo različna V me�anici so deli čaja različnih velikosti, prisotna eli stebla. Čaj se sortira glede na velikost delcev, stebla in vlakna pa se odstranijo z elektronskimi valji. 5.3.3 PAKIRANJE IN SHRANJEVANJE Čaj je zelo hidroskopična snov, zato je pakiranje in shranjevanje zelo pomembno za kvaliteto. Čaj za transport se shranjuje v večjih količinah. Za prevoz se uporabljajo kontejnerji ali pa papirnate vreče, ki so na notranji strani prevlečene z aluminijasto folijo, ki onemogoča prehod vlage.


Za maloprodajo mora biti čaj pakiran v embala�o, ki ne prepu�ča vlage. Pri dolgotrajnem skladi�čenju pa je mo�nost navzema vlage velika, kar pa pomeni slab�o kvaliteto čaja. Poleg črnega čaja pa je pomembna tudi proizvodnja zelenega in rdečega (polfermentiranega čaja). ZELENI ČAJ Klorofil v listih ni uničen, ker se takoj ob začetku su�enja listi segrejejo nad 100°C. Pri tem se uničijo vsi encimi, zato ni fermemtacije. Zeleni čaj se prideluje na dva načina:

• Japonski (Sen � cha) način: uporabljajo se rastline, ki rastejo na sončni legi. Proces vključuje toplotno obdelavo s paro, su�enje in drobljenje listov. Mladi vr�ički čaja se najprej segrevajo 40 � 60 sekund, nato pa se meljejo.

• Kitajski (kamari � cha) način: od Sen � cha načina se razlikuje po tem, da se tu uporabi suha toplota. Listi čaja se nahajajo v bazenu, kjer se obdelajo s suho toploto. (Sutherland in Varnam, 1994)

RDEČI ČAJ Tak čaj se uporablja za filtre oziroma vrečke. Za ta čaj se uporabljajo samo posebne vrste rastlin, ki imajo značilen sadni ali zeli�čni okus.

SHEMA 2: Proizvodnja zelenega in polfermentiranega čaja (Sutherland in Varnam, 1994)


6.EKOLO�KI ASPEKT BIOPROCESA Med pridelavo čaja nastaja malo odpadkov, saj se vsi listi uporabljajo med procesom. Nekaj odpada nastane pri obiranju listov čajevca, ker pridejo v po�tev za predelavo le listi. Listni peclji in deli stebla se uporabljajo samo pri slab�ih vrstah čaja. Čaj iz cvetov je brez okusa, semena pa so strupena. 6.1 GOJENJE ČAJEVCA Čajevec potrebuje za rast s humosom bogata, rahla, globoka in nekoliko kisla tla. �e bolj kot od tal je kakovost čaja odvisna od podnebja. Monsuni v �irnih delih Azije pa tudi drugod, kjer zdaj pridelujejo čaj, poskrbijo za primerno vla�nost in temperaturo. V naravnih rastnih razmerah je čajni grm ali drevo vedno rastlo v senci drugih dreves in �e danes gojijo čajne grme za pridobivanje vrhunskega čaja v senci. V čajnih vrtovih in na velikih čajnih planta�ah gojijo čaj kot pribli�no meter visok grm, ki ga ohranjajo v tej obliki s posebnim načinom oskrbe in rezi ter ga v večini dr�av pridelovalk obirajo ročno. Po petih letih obiranja obre�ejo grm do lesa in ga tako pomladijo. (Fajmut, 1996) 6.2 VPLIV GNOJIL NA RAST ČAJEVCA Du�ikova gnojila vodijo do povečane rasti �kodljivcev, v primeru prevelike uporabe oz. koncentracije. Nasprotno pa kalijeva gnojila lahko zmanj�ajo pojav �kodljivcev v zemlji. Podoben efekt imata cink in acetat. Du�ikova gnojila so tudi posledica zmanj�anja barvnega indeksa (opisan je v točki 4.7.1), če se uporabljajo v prevelikih koncentracijah. (Sutherland in Varnam, 1994) 6.3 ČAJNI ODPADKI KOT HRANA ZA �IVALI Na kravah so bile narejene �tudije in sicer tako, da so krave razdelili v dve skupini. Ene so hranili s hrano, ki vsebuje običajne sestavine, druga vrsta krav pa je jedla hrano,ki je sestavljena iz 15-20% čajnih odpadkov. Ugotovili so, da krave hranjene s hrano iz čajnih odpadkov niso izgubile na te�i, ne pri donosu mleka in ne pri vsebnosti ma�čob, v primerjavi z ostalo skupino krav. Hranjenje krav s čajnimi odpadki je tako ekonomsko bolj ugodno. (Ahmed s sod., 1991) 6.4 PESTICIDI Čaj je nagnjen k �tevilnim �kodljivcem, ki napadajo liste, poganjke, stebla in korenine. Najbolj občutljive so mlaj�e rastline, zato potrebujejo posebno za�čito. Uporaba pesticidov lahko pusti neza�eljene ostanke, zato se uporabljajo pod omejenimi kontrolnimi pogoji. Ponavadi jih je praktično uporabljati po �etvi, kajti takrat pustijo najmanj ostankov.


Proti boleznim se uporabljajo tudi fungicidi, vendar le takrat, ko druge kontrole ne zadostujejo. Uporabljata se dve vrsti fungicidov: za�čitni�ki multi-side inhibitorji in sistematski single-site inhibitorji. Za�čitni�ki fungicidi se uporabljajo proti listnim boleznim, sistematski pa v primeru bolezni stebel. Za�čitni�ki so neučinkoviti pri stebelnih boleznih, saj se �kodljivci za�čitijo z lubjem. (Sutherland in Varnam, 1994) 7.UPORABA BIOPROIZVODOV V PREHRANI Čaj v prehrani uporabljamo kot napitek oziroma kot osve�ilno pijačo, ki ima različne učinke na na�e telo. Lahko nas po�ivlja, krepi, ima pa tudi pomirjevalni učinek na �elodec in črevesje. Nekateri narodi pa čaj uporabljajo tudi kot začimbo (Tibetanci, mongolska plemena). 7.1 ČAJ KOT NAPITEK Čaj se kot napitek uporablja �e več tisočletij. Različni narodi ga različno uporabljajo v obredih:

• Čaj oziroma čajne lističe so na kitajskem sprva samo �večili in uporabljali kot zdravilo. Nato so ga po letu 500 pred na�im �tetjem začeli uporabljati tudi v iniciacijskem obredu gostoljubja .

• Podobno kot Kitajci, so tudi Japonci uporabljali čaj v obredih, ki so trajali tudi do

�tiri ure. Pili so čaj v prahu, imenovan Macha Uji. Namen pitja je bil za lep začetek dneva ali pa pred obrokom, saj deluje ugodno na prebavo. Z industralizacijo je čaj izgubil obredni pomen in postal vsakdanja pijača.

• Angle�om je obred pitja način �ivljenja. So največji porabniki čaja v Evropi.

• V 19. Stoletju so Američani izna�li filtrne vrečke, ki so zadostovale za eno

skodelico čaja.

• Najbolj znani je ruski čaj, ki se ga pije z limono. V preteklosti je veljalo, da mo�ki pijejo čaj iz kozarcev, �enske pa le iz skodelic.

(Mlakar, 2001)


7.2 ČAJ KOT DODATEK ALI ZAČIMBA Tibetanski pastirji �irom po himalajskih pa�nikih nudijo popotnikom slan čaj s kozjim mlekom. Delajo tudi juhe, močnate jedi in iz opečnatega čaja (čaj spre�an v obliko opeke), ki mu dodajo zdrobljen in pra�en ječmen, jakovo maslo. Čajne liste pa tudi poparijo in jih stolčejo v kolač, ki ga kuhajo z ri�em, soljo, pomarančnimi skorjami in čebulo. Iz vseh teh sestavin pa potem naredijo sirup. (Mlakar, 2001) 7.3 ČAJ KOT PO�IVILO Čaj zaradi kofeina deluje po�ivljajoče; vendar pa je ta drugačen kot pri kavi. Kofein je vezan na fenolne snovi, zarad česar ne deluje na srce in krvni obtok razburjajoče kot kava, ampak zaradi bolj�e prekarvavitve mo�gan vpliva na centralni �ivčni sistem. Po�ivljajoč učinek je odvisen od časa izlu�evanja. Velja pravilo, da čaj namakamo največ tri minute, ker se potem izločajo le �e fenoli in kofein. (Simčič, 2001) 7.4 ČAJ KOT POMIRJEVALO Fenolne snovi imajo blagodejen učinek na �elodec in črevesje, saj delujejo stabilizacijsko na prebavni trakt. 7.5 ČAJ KOT ZDRAVILO Sem spadajo predvsem zeli�čni čaji. To so osve�ilni napitki prijetnega vonja, okusa in barve, ki na organizem učinkujejo blagodejno, saj so vir vitaminov in zdravilnih naravnih učinkovin, ki jih organizem sprejema v ne�kodljivih količinah. Osnova za te čaje so zdravilne rastline, ki rastejo pri nas (kamilica, meta, lipa, �ipek) ali pa tiste, ki pri nas ne rastejo(hibiscus). Antioksidanti inaktivirajo nekatere proste radikale. Fenolne spojine inhibirajo pojav infekcije z virusom influence A, preprečujejo pojav kariesa, itd. V zadnjem času so ugotovili, da ima zeleni čaj antiradiacijski učinek.

• zeleni čaj zmanj�uje �elodčne in črevesne bolezni in premaguje te�ave s prebavo, zmanj�uje količino holesterola v krvi in krepi o�ilje.Varuje in zdravi arteriosklerozo, prav tako laj�a zdravljenje jetrnih obolenj, iz telesa spravlja te�ke kovine..

• čaj za dojenje, uporabljajo ga doječe matere, saj njegova zel navadnega spori�a pospe�uje izločanje mleka

• čaj za odvajanje vsebuje, skorjo navadne krhlike in list sene in deluje proti zaprtju • prsni čaj sestavljajo droge, ki olaj�ujejo izka�ljevanje in �čitijo sluznico pred

dra�ečim ka�ljem, uporablja se pri prehladnih obolenjih zgornjih dihalnih poti • urolo�ki čaj povečuje odvajanje vode in deluje antiseptično pri obolenjih sečnih

poti in mehurja, učinkoviti sestavini sta list vedno zelenega gornika in korenina glade�a


• mate čaj deluje pozitivno na tiste, ki so nagnjeni k pitju alkohola, ker vsebuje

eterična olja, ki utrudijo oku�alne organe in npr. vino dobi zelo neprijeten okus Zeli�čne čaje pripravljamo kot:

• čajni zavretek: deli rastlin se kuhajo v 2.5 dcl vode 10-15 minut, po kuhanju se čaj odcedi in se ga pije po po�irkih

• čajni preliv: uporabljamo za pripravo večine �eli�č; čaj le prelijemo z vročo vodo in ga po 10. minutah precedimo, ter zau�ijemo po po�irkih

• čajni namok: čaj prelijemo s hladno vodo in ga pustimo stati preko noči, naslednji dan ga odcedimo in zau�ijemo

7.6 ČAJ KOT TRENDOVSKA PIJAČA Sem spadajo sadni poparki, ki so se razvili predvsem v 90. letih in sicer iz zeli�čnih (�ipek,hibischus), ki so jim dodali suho sadje jabolk, breskev in nekatere ostale plodove kot so bezgove jagode, borovnice ter limonine in pomarančne lupine ter arome. Ledeni čaj so izumili Američani v 19. stoletju. Pridobivamo ga iz instant čaja, ki mu nato dodamo le �e hladno vodo. 7.7 ČAJ KOT SHUJ�EVALNO SREDSTVO Nekateri čaji zmanj�ujejo apetit in s tem neposredno vplivajo na količino zau�ite hrane. Mate čaj, ki vsebuje aminokisline, ki umirjajo apetit, kar zmanj�uje občutek lakote. (Fajmut, 1996) 8. IMPLIKACIJE DRUGIH TEHNOLOGIJ IN IMPLIKACIJE NA DRUGE TEHNOLOGIJE 8.1 IMPLIKACIJE DRUGIH TEHNOLOGIJ 8.1.1 INSTANT ČAJ Proizvodnja instant čaja temelji na ekstrakciji sve�nja čaja z vročo vodo v kotlu s protitočnim načinom ali pa v kolonah. Aromatske frakcije se zbirajo s pomočjo vakuumskega črpanja in kondenzacije hlapov, ali pa s separacijo in ohranitvijo efluenta prve kolone frakcij. Aromatske frakcije so zadr�ane za kasnej�e dodajanje produktom toka. Listni �fine��se lahko odstrani iz ekstrakta s centrifugiranjem. Podalj�ano shranjevanje ekstrakta pri visoki temperaturi prepreči oksidacijsko in mikrobiolo�ko kvarjenje. Topnost in netopnost kreme dose�emo z različnimi procesi:


• obdelava z encimimom tanaza pri selektivni hidrolizi (spajanje z galatom) poveča

topnost, enako je mogoče obdelati tudi črni čaj, pri čemer ekstrahiramo čaj z mrzlo vodo

• manj specifični hidrolizni procesi topijo kremo • formaciji kofein-fenol kompleksa se lahko izognemo z ekstrakcijo z vodo, ki smo

ji dodali citronsko, vinsko in askorbinsko kislino • dodatek neoksidiranih katehinov zelenega čaja v črni čaj prepreči tvorbo netopnih

substanc • oksidativni procesi za pretvorbo zelenega čaja v črni čaj vsebujejo uporabo kisika,

ozona in vodikovega peroksida; reakcije potekajo v alkalnem mediju, zato da se oksidacija in redukcija zgodita istočasno

Če je bila krema topljena ločeno od ostanka ekstrakta, se frakcije ponovno spojijo in ves ekstrakt prinese ustrezno koncentracijo za su�enje. Tu lahko uporabimo vakuumsko koncentriranje ali koncentriranje z zmrzovanjem. Preostale arome lahko uporabimo kot dodatek suhi hrani. Na topnost produkta vplivajo pektini izločeni iz čaja ter drugih virov in ogljikov dioksid. Ta predelava je enostavnej�a, ker ni potrebna topnost kreme in tudi okus je bolj pristen. Tako pridobljeni napitki imajo okus čaja, vsebujejo različne sadne arome, sladkor ali nekalorična sladila. (www.sciencedirect.com, 2002) 8.1.2 BREZKOFEINSKI ČAJ: Čaj brez kofeina se je pojavil prvič na trgu leta 1978. Prvi proizvod je bil pripravljen z uporabo metilnega klorida; enak proces je bil uporabljen pri kavi. Dekofeinizacija s super kritičnim CO2 je postal komercialni process v letu 1984. (Macrae s sod., 1993) Dekifeinizacija črnega čaja: Uporabimo CO2 pri visokem tlaku, pri čemer je aromatična frakcija odstranjena pri 60-150 bar in temperaturi 20-70 stopinj celzija), ki postane bogat s kofeinom in drugimi sestavinami. Tak plin nato speremo z vodo, pred reciklacijo nazaj v proces izločanja. To eliminira kofein, ne pa drugih sestavin ekstrakta (kot so aroma in di�avne sestavine). Te sestavine se akumulirajo v CO2, tako da je izguba arome iz čaja zelo majhna.To se odra�a v visoki senzorični kakovosti dekofeiniziranega čaja. (German-Federal-Republic-Patent-Application; DE 4400 096 A1, DE 4400096 (19940104), Hopfenextraktion HVG Barth Raiser, 85283 Wolnzach, Germany, 1995/DE 38 38 952 A1, DE 3838952 (19883337), 1990/DE 38 17 736 A1, DE 3817736 (19880525), 1989) Za dekofeinizacijo lahko uporabimo tudi topila,ki jih nato odstranimo. Vir s kofeinom bogatega topila je obnovljen z aktivnim ogljem. Aromo lahko prej izlu�čimo s suhim, superkritičnim CO2 ali z vla�nim plinom pri zračnem tlaku, za kasnej�e dodajanje. Kofein je lahko selektivno adsorbiran iz čajnega ekstrakta z rastlinskimi smolami za proizvodnjo instant čaja brez kofeina. (www.sciencedirect.com, 2002)

http://www.sciencedirect.com/



8.2 IMPLIKACIJE NA DRUGE TEHNOLOGIJE

• Uporaba čajnih ekstraktov v konzerviranju hrane kot naravno antioksidativno sredstvo za stabilizacijo olj in hrane zoper oksidativno degradacijo.

(`Flovour chemistry of lipid foods`,by Min, D.B.& smouse, T. H. Conference. Phoenix, USA. 8- 9 May 1988)

• Priprava sadno-čajnih pastil ali dra�ejev. Uporaba ekstrakta črnega čaja (pri čemer ponavadi kofein eliminiramo) in sadnega koncentrata in/ali vitaminov, ki jih ekstrahiramo iz čaja, ter dodatek sladil in sladkorja.

• Tehnologija priprave čajno-mlečnih pastil in dra�ejev: dodamo ekstrakt črnega čaja, sladkor, sladila, vse vrste mleka in aditive, ki stabilizirajo aromo in konsistenco produktov.

(German-Federal-Republic-Patent-Application;DE 38 21 386 A1, DE 3821386 (19880624), Nolde,D-5100 Aachen, Frg, 1990)

• Priprava čajno-mlečnih pralin (bari, bloki): ekstraktu črnega čaja dodajo sladkor, sladila, vse vrste mleka, razne kreme,arome.

(German- Federal- Republic- Patent-Application; DE 38 21 382 A1, DE 3821382 (19880624), Nolde, D-5100 Aachen, Frg, 1990)

• Stabilizirani čajni ekstrakt za uporabo v prodajnih avtomatih: čajne ekstrakte dobijo s separacijo mrzle ali zmrznjene kreme med skladi�čenjem, čajni ekstrakt (koncentracija do 30%) je me�an z stabilizatorjem (xanthan, carrageenan, CMC, pri 0.1-1 % glede na te�o) in emulgatorjem (mono- in digliceridi, lecitin 0.05- 15 % glede na te�o). Vizkoznost čajnega ekstrakta je 12- 100 mPa s.

(Netherlands- Patent- Application; NL 87 01 625 A, NL 8701625 (19870710), Douwe Egberts, Utrecht, Netherlands, 1989 ) (www.sciencedirect.com, 2002)



9. REFERENCE

• Ahmed-HF, Gohain-AK, Konwar-BK, Phukan-B, Rahman-M, 1991, Indian- Veterinary- Journal, 68(1),Guwahati, Kharnapara Campus, str.55-59

• Balentine Duglas A., Bouwens Liesbeth C. M., Wiseman Sheila A., The Chemistry of Tea Flavonoids, Critical Reviews in Food Science and Nutrition,1997, 37(8), New Yersy Lupton, iengelwood CLISS, str. 639-704

• Belitz H.-D., Grosch W. s sod.1998, Food chemestry, vol.62, Berlin,Springer,str.277-281

• Belitz H.D., Grosch W s sod. 1999 Food chemestry, vol 2, 2.izdaja, Berlin, Springer, str 888-891

• Fajmut �tefan, Kultura pitja čaja,1996, Ljubljana, Č�D Kmečki glas,str.12-24 • Frazier William C., Westhoff Dennis C., 1988, Food Microbiology, str.370 • Gordon Michael H., Zandi Pavin, 1999, Food chemestry, vol.64, 2.izdaja, Berlin,

Springer, str.285-288 • Graham, 1984, Tea: The Plant and Its Manufacture; Chemistry and Consumption of

the Beverage, Liss Alan R., New York, 150- fifth Avenue , str.29-74 • Kovač Katarina ,1991, diplomska naloga, Kakovost črnega čaja, str.8 • Macrae R., Robinson R. K., Sadler M. J., 1993, Enciklopedia of Food science,

Food technology and nutrition, 7. zvezek str.4529-4535 • Mlakar Vlasta, 2001, Čaj, 2. Natis, Ljubljana, Rokus, Lj., str.7-36 • Parthiban, Ravichandran, 1998, Coffee, Tea, Cocoa, str. 889 • Simčič, Več flavonoidov kot v kavi, Herbika, april 2001,str. 24-28 • Varmam Alan H., Sturherland Jeane P., 1994, Beverages: Technology, Chemistry

and Microbiology 1. izdaja, vol.2, London, Chapman and Hall, str. 127-188 • Zore Nina, 1996, diplomska naloga: Alkaloidi- derivati purina v čaju, str.4-5

• http://www.sciencedirect, 16.1. 2002 • http://www.worthington-biochem.com, 16.1.2002 • http:/www.bf.uni-lj.si, 16.1.2002

http://www/

http://www.worthington-biochem.com/

Marjan RENER, Tanja RO”MAN, Nada SOVINC, Tanja...

Documents

Transcript of Marjan RENER, Tanja RO”MAN, Nada SOVINC, Tanja...