Sharing Chemistry with the Community

Hóa học của trà

Trong những ngày Tết như thế này khi bạn đi đến nhà bất cứ ai để chúc Tết thì trong nhà họ luôn luôn có bánh mứt và trà. Thói quen này đã bắt nguồn từ rất lâu đời. Sự kết hợp của trà và bánh tạo nên hương vị tuyệt vời của Tết. Dân gian ta có câu “khách tới nhà không trà thì cũng bánh”, vì thế trà đã trở thành thức uống phổ biến nhất của quốc dân. Để tạo thêm hương vị cho ngày Tết, trong bài viết này tôi sẽ giúp các bạn hiểu hơn về hóa học của trà nhé!

Hóa học của trà rất phức tạp các bạn à. Nhưng chúng phức tạp như thế nào? Đây là câu hỏi của rất nhiều người trong chúng ta. Thực tế khi nhìn vào bức tranh tổng thể thì chúng cũng không phức tạp mấy đâu. Trong cây trà, lá trà chứa hàng ngàn hợp chất hóa học, khi chúng được xử lý, các hợp chất này phân hủy, hình thành các phức và tạo thành các hợp chất mới.

Khi chúng ta ngâm lá trà, cảm giác như chúng bị ngâm mình bởi hàng ngàn các hợp chất dễ bay hơi (gọi chung là “phức hợp hương vị”) từ nước trà và hàng ngàn các hợp chất không bay hơi và các phức hợp giữa chúng. Không phải tất cả các hợp chất này đều hòa tan trong nước hoặc hòa tan một phần. Độ hòa tan của chúng phụ thuộc vào các tính chất của nước được sử dụng để lắng như nhiệt độ, tổng chất rắn hòa tan, pH, vv.

Vì vậy, tất cả những điều này làm cho chúng ta rất khó để nói một cách chính xác hay nói về các hóa chất có trách nhiệm cho hương vị của trà (Điều này cũng giống như cafe các bạn nhỉ!). Nhiều hóa chất trong trà đã được phân loại thành các nhóm lớn, và nhìn chung chúng ta có một số ý tưởng về những gì sẽ xảy ra với các nhóm này trong quá trình chế biến và những hương vị mà chúng chịu trách nhiệm.

Khi trà trở nên phổ biến, không còn nghi ngờ gì nữa, việc nghiên cứu thêm về hóa học của trà sẽ giúp cho chúng ta sẽ có một bức tranh rõ nét hơn về những gì đang diễn ra trong lĩnh vực hóa học đến từ ly trà.

Như chúng ta điều biết rằng thành phần của các lá thực vật chủ yếu là nước, khi chúng được lấy đi khỏi cây, chúng bắt đầu héo và mất nước. Lá trà cũng không ngoại lệ. Chúng được tạo thành hầu như là nước, khi chúng bị hái, lá bắt đầu bị mất nước hoặc héo, trong ngành trà người ta gọi đây là quá trình héo. Khi lá trà héo, thành tế bào bắt đầu phân hủy và các thành phần hóa học bên trong tiếp xúc với oxy và kích thích một nhóm các phản ứng chúng ta gọi là oxy hóa.

Qua nhiều năm, các nhà sản xuất trà đã học cách kiểm soát khuynh hướng tự nhiên của lá trà để héo và oxy hoá để sản xuất ra một loại trà hoàn chỉnh có mùi vị, và hương vị mong muốn. Quá trình này được xem như là quá trình chế biến trà.

Có một điều thật đáng ngạc nhiên rằng, hàng trăm năm các nhà sản xuất trà đã sản xuất các loại trà có thể uống được, sử dụng các nguyên tắc của việc héo và oxy hóa mà không biết chút gì về hóa học cơ bản. Từ những gì chúng ta biết ngày nay, các hợp chất quan trọng nhất trong lá trà tươi chịu trách nhiệm tạo ra các loại trà với hương vị thơm ngon, mùi vị và vị giác mong muốn là: polyphenol, amino acid, enzym, các sắc tố, carbohydrat, methylxanthin, khoáng chất và nhiều hương vị dễ bay hơi và các hợp chất thơm.

Các thành phần này trải qua những biến đổi trong quá trình chế biến trà, để sản xuất ra cái mà chúng ta gọi là trà đã chế biến xong hoặc đã chế biến. Sau đây để có cái nhìn rõ hơn, chúng ta sẽ xem xét cụ thể từng loại hợp chất này và bắt đầu bằng các polyphenol nhé!

Polyphenol

Trong lúc ngâm trà, phần lớn polyphenol chịu trách nhiệm cho “tính chất làm se”. Thuật ngữ polyphenol đơn giản chỉ đề cập đến các hợp chất gồm nhiều nhóm phenolic, do đó người ta gọi tên của chúng là poly-phenol. Các hợp chất này là các chất chuyển hóa thực vật, được sản xuất để chống lại côn trùng và các động vật khác.

Ngoài ra, chúng còn là những hợp chất phong phú nhất trong trà, chiếm khoảng 30-40% lá trà tươi và các chất rắn trong nước pha trà. Chúng có nguồn gốc từ các acid amin thông qua ánh sáng mặt trời và do đó trà phát triển trong bóng mát có hàm lượng polyphenol nhỏ hơn và hàm lượng acid amin cao hơn.

Bạn có biết rằng nụ cây và lá trà đầu tiên có nồng độ polyphenol cao nhất và cấp độ sẽ giảm dần trong mỗi lá khi chuyển xuống cây? Thực tế có khoảng 30.000 hợp chất polyphenolic trong trà, trong đó, flavonoid được coi là nhóm polyphenol quan trọng nhất trong trà và là nguồn gốc của nhiều tuyên bố về sức khoẻ xung quanh trà, đặc biệt là các chất chống oxy hoá của trà.

Trong nhóm flavonoid, những flavanol (hay còn gọi là flavan-3-ol) là phổ biến nhất. Flavanol còn được gọi là tannin, và trong quá trình oxy hóa được chuyển thành theaflavin và thearubigin. Chúng là các hợp chất chịu trách nhiệm về màu tối và hương vị mạnh mẽ đáng chú ý có trong trà đen.

Các flavanol chủ yếu trong trà là: catechin (C), epicatechin (EC), epicatechin gallat (ECG), gallocatechin (GC), epigallocatechin (EGC) và epigallocatechin gallat (EGCG). EGCG là chất hoạt động mạnh nhất của các catechin và thường là đối tượng nghiên cứu liên quan đến chất chống oxy hoá có trong trà.

Những flavanol đôi khi được gọi chung là các catechin. Ngoài flavanol, flavonoid trà cũng bao gồm các flavonol, flavon, isoflavon, và anthocyanin; tất cả chúng đều góp phần vào màu sắc của trà và hương vị của nó.

Amino acid

Amino acid cung cấp cho trà sự giàu có, hoặc “vị ngọt thịt”. Lá trà chứa nhiều axit amin, trong đó nhiều nhất là theanin. Camellia sinensis, một loại nấm gọi là Boletus badius, và một cây được gọi là guayusa (thường được chế biến thành trà thảo dược) là ba nguồn tự nhiên duy nhất của theanin được tìm thấy trong tự nhiên.

Trong lĩnh vực trà, ánh sáng mặt trời chuyển acid amin thành polyphenol, và như vậy; trà trong bóng mát chứa nhiều axit amin hơn trà được trồng với ánh nắng trực tiếp. Một số cây trà người ta thậm chí còn cố ý che bóng cho vài tuần trước khi thu hoạch để nâng cao hàm lượng axit amin trong trà.

Theanin, cụ thể hơn là L-Theanine có trách nhiệm thúc đẩy hoạt động của sóng não alpha thúc đẩy sự thư giãn. L-Theanin kết hợp với caffein có thể gây ra trạng thái “chán nản và chán chường” trong người uống trà. Trong trà ngâm, acid amin tạo thành chiếm 6% của chất rắn chiết xuất.

Enzym

Polyphenol oxidase và peroxidase là những enzym quan trọng nhất trong lá trà. Chúng chịu trách nhiệm cho việc lên men làm “nâu” lá trà, xảy ra khi các tế bào trong lá bị vỡ và các polyphenol được tiếp xúc với oxy. Người ta còn gọi đây là quá trình oxy hóa.

Các enzym này có thể bị biến tính hoặc không hoạt động bằng cách sử dụng nhiệt để tiến trình “nâu” không thể xảy ra; đây là một trong những bước đầu tiên trong việc sản xuất trà xanh và đó là lý do tại sao các lá trà xanh vẫn còn xanh. Các enzym này cũng có thể bị biến tính bằng cách đơn giản là tước độ ẩm của chúng trong một khoảng thời gian và điều này xảy ra trong suốt thời gian héo trong sản xuất trà trắng.

Sắc tố

Sắc tố thực vật chịu trách nhiệm hấp thụ ánh sáng cho quá trình quang hợp. Ngoài ra, sắc tố cũng cung cấp cho màu lá của chúng. Có hai nhóm chất màu chính trong lá trà tươi đó là chất diệp lục và carotenoid. Những sắc tố ngưng tụ trong thời gian héo, oxy hóa và trở nên tối hơn. Trong quá trình oxy hóa, màu xanh lá cây của những chlorophyll trà được chuyển đổi thành các sắc tố đen gọi là pheophytin.

Sự chuyển đổi này dẫn tới sự xuất hiện màu tối của các loại oxy hoá đã hoàn thành. Trà chiết xuất caroten là một nhóm sắc tố khác được tìm thấy trong lá trà và chủ yếu chứa các carotene màu cam và xanthophyll có màu vàng và cũng chịu trách nhiệm về màu sắc của lá trà đã hoàn thành.

Carbohydrat

Tất cả các thực vật lưu giữ năng lượng được hình thành trong quá trình quang hợp trong tinh bột và đường, hay còn gọi là carbohydrat. Trong trà, carbohydrat giúp cho các phản ứng enzym diễn ra trong quá trình oxy hóa và cũng có trách nhiệm tạo ra các polyphenol trong lá trà non. Carbohydrat tạo thành trung bình 11% của chất rắn chiết xuất trong trà ngâm và cho mùi vị ngọt của nó.

Methylxanthin

Các methylxanthin trong trà gồm có chất kích thích caffein và hai hợp chất tương tự: theobromine và theophyllin. Nhà máy trà tạo ra các hóa chất này như một cuộc chiến tự nhiên đối với côn trùng và các động vật khác. Trung bình, methylxanthin trong lá chè chiếm từ 2% đến 5% trọng lượng khô của lá trà tươi.

Methylxanthin cũng góp phần tạo ra vị đắng trong nước pha trà. Mức độ của các hợp chất này phụ thuộc vào giống và chủng loại Camellia sinensis được sử dụng, khí hậu, độ tuổi của lá, và phương pháp nhân giống được sử dụng trên cây trồng.

Khoáng chất

28 thành phần khoáng chất đã được tìm thấy trong nước trà. So với các cây khác, trà có hàm lượng cao hơn mức trung bình của: flo, mangan, arsen, niken, selen, iốt, nhôm và kali. Trà cũng có lượng flo cao bất thường, vốn được biết đến để giúp ngăn ngừa sâu răng ở người, tuy nhiên quá nhiều flo có thể gây hại.

Điều quan trọng cần lưu ý là flo chứa nhiều hơn trong lá trà cũ. Khoáng chất trà rất khác nhau với mỗi vụ thu hoạch và thay đổi đáng kể trong quá trình chế biến.

Chất dễ bay hơi

Các chất dễ bay hơi trong lá trà phần lớn chịu trách nhiệm cho hương vị và mùi của trà. Các hương thơm phức tạp của trà được tạo thành từ hàng trăm (thậm chí có thể) hàng ngàn hương vị và các hợp chất hương thơm có trong số lượng dấu vết.

Nhiều hợp chất thơm không tồn tại trong lá trà tươi và có nguồn gốc từ các chất khác trong quá trình chế biến. Hương vị và mùi thơm của mỗi loại trà phụ thuộc rất nhiều vào sự kết hợp của các hợp chất này, do đó tạo nên hương thơm phức hợp.

Các hợp chất như, linalool và oxid linalool chịu trách nhiệm về vị ngọt; geraniol và phenylacetaldehyd chịu trách nhiệm về hương thơm của hoa; nerolidol, benzaldehyd, methyl salicylat, và phenyl ethanol chịu trách nhiệm cho hương vị trái cây; và trans-2-hexenal, n-hexanal, cis-3-hexenol, và b-ionon chịu trách nhiệm về hương vị tươi của trà.

Khi nghiên cứu hỗn hợp hương thơm của trà, đôi khi nó được chia thành hai phần: mùi thơm nguyên chất (từ lá trà tươi) và mùi thơm thứ cấp (sản phẩm chế biến). Bất kể, ngày càng nhiều nghiên cứu đang được thực hiện trên những chất bay hơi này và cách hệ thống khứu giác của chúng ta hoạt động như thế nào, vì vậy chúng ta có thể mong đợi một số sự rõ ràng về vấn đề này trong những năm tới.

Tóm lại

Tất cả các loại trà chế biến, không phụ thuộc vào biến thể hay quá trình nào, có cả các nguyên tố hòa tan và không hòa tan. Các nguyên tố không hòa tan bao gồm xơ thô, cellulose, lignin, protein, chất béo, chất diệp lục và sắc tố, pectin và tinh bột.

Các yếu tố hòa tan bao gồm các polyphenol có khả năng oxy hoá quan trọng, các polyphenol khác, acid amin, khoáng chất, chất keo và các chất kích thích theanin, theobromin, theophyllin và caffein.

Các polyphenol là những yếu tố có lợi khi kết hợp cùng với Vitamin C, một loại vitamin thường bị ảnh hưởng bởi nhiệt. Tuy nhiên, nhiệt độ dường như không phá hủy vitamin C trong trà, khi pha trà xanh hoặc oolong dưới 176 F.

Có một lượng nhỏ các vitamin khác không đáng kể bao gồm B1, B2, K và P, niacin, acid folic và mangan. Tuy nhiên, trà đen có ít hoặc không có vitamin C vì quá trình oxy hóa hoàn toàn sẽ phá hủy nó trong quá trình chế biến. Trà đen là một nguồn kali tốt và chứa khoảng 58mg mỗi cốc.

Phân loại trà

Trà xanh, bởi vì chúng không bị oxy hoá nên chứa nhiều nguyên tố hóa học, đặc biệt là sáu polyphenol chính, bao gồm flavanol, flavandiol, flavonoid và acid phenolic. Phần lớn các polyphenol trong trà xanh là flavonol. Những catechin, chiếm 30-42% các thành phần của trà xanh, hoạt động để tấn công các gốc tự do gây bệnh.

Trong số các catechin này, EGCG có khả năng chống lại các gốc tự do mạnh nhất. Catechin trong trà xanh chứa Epicatechin (EC), 17mg; Epicatechin gallat (ECG), 28 mg; Epigallocatchin gallat (EGCG) 142mg, Epigallocatechin (EGC) 65mg, đó là điều hiển nhiên nhất. Hai loại khác, catechin (C) và Gallocatechin (GC) chứa một lượng nhỏ.

Những catechin (chiếm 30-42% các thành phần trong trà xanh) hoạt động để tấn công các gốc tự do gây bệnh. Một tách trà xanh cũng bao gồm 76mg chất kích thích bao gồm caffein (3,5%), theobromin (0,1%), theanin (4-6%) và theophyllin (0,2%).

Các yếu tố khác trong trà xanh bao gồm theogallin (2-3%), axit quinic (2%), khoáng chất (6-8%); carotenoid (0,02%) và flavonol monomeric (5-10%). Những tỷ lệ phần trăm này được dựa trên lá tươi từ trà xanh của Trung Quốc; những trà từ Nhật Bản hoặc bất kỳ nước nào khác sẽ giống nhau nhưng không chính xác như nhau.

Trà OOLONG, có thể bị oxy hóa từ 2 đến 80%, có flavonoid, oolonghomobisflavins độc đáo, và giống như trà xanh, catechin cao: catechin monomeric, theaflavin và khoảng 30% thearubingin. Các yếu tố khác tìm thấy trong oolong là epigallocatechin ester, theasinensin, dimate catechin và dimanth proanthocyanidin. Các polyphenol khác trong oolong bao gồm flavanol, depside, theogallin và theanin.

Trà đen, được oxy hoá hoàn toàn, có chứa khoảng 10-20% thearubigen; các yếu tố khác bao gồm theaflavin (1-2%). Quá trình oxy hóa hoàn toàn cũng thay đổi các yếu tố hóa học và kết quả là tạo ra các chất bisflavanol, kết quả flavanol đang được tổng hợp oxy hóa từ polyphenol và oligomer.

Ngoài ra, việc thêm đường hoặc chất làm ngọt nhân tạo dường như không thay đổi tính chất hoá học của trà, tuy nhiên có thể thêm chanh và sữa. Các polyphenol trong tất cả các trà liên kết với sắt và canxi và do đó ngăn chặn các khoáng chất này bị hấp thu.

Tuy nhiên, thêm nước chanh sẽ ức chế sự ràng buộc này và làm cho các khoáng chất có sẵn cho cơ thể được sử dụng; nước chanh bổ sung vào trà đen sẽ làm tăng sự hòa tan sắt và canxi và sự hấp thụ trong cơ thể. Không nên dùng lát chanh hoặc nước chanh khi uống trà từ ly Styrofoam bởi vì polystyren sẽ được hoà tan trong nước trà.

Sữa trong trà xanh và oolong chưa được nghiên cứu kỹ lưỡng, tuy nhiên sữa trong trà đen đã được. Các nhà hóa học đã khám phá ra rằng một vài muỗng canh sữa sẽ không tương tác với 70% các polyphenol oxi hoá, điều này có thể giải thích tại sao sữa trong trà đen làm dịu dạ dày.

Tuy nhiên, nếu bổ sung quá nhiều sữa, nó sẽ tương tác với 30% polyphenol không oxy hoá và có thể gây kích ứng dạ dày. Giống như mọi thứ trong cuộc sống, thay đổi hóa học có nhiều ngoại lệ, do đó hãy sử dụng phán đoán của chính bạn xem sữa được bổ sung vào trà đen có tốt hay không nhé!

Tham khảo worldoftea và teamuse.

Trả lời