Tüm ürünlerde olduğu gibi çayda da nihayi ürünün kalitesini belirleyen en önemli faktörlerden biri hammaddedir. Toplama standardı, ocağın yaşı, budama ve sürgün dönemi gibi birçok önemli faktör çay sürgünlerinin kalitesini belirler. Bu da hangi çeşit çay olursa olsun niyayi ürünün kalitesini büyük ölçüde etkiler.
Çay Yaprağının Kimyasal ve Biyokimyasal Bileşenleri
Teorik olarak çay bitkisinin taze sürgünlerinden farklı mamul çaylar üretilebilir. Bununla beraber pratikte farklı mamul çay üretiminde genç sürgünlerin farklı, fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerde olması arzu edilir. Örneğin polifenollerin insan sağlığına yararları bilinmeden önce siyah çay üretiminde C.sinensis var. assamica tercih edilirken, yeşil ve oolong çaylarda daha düşük polifenol miktarına sahip olan C.sinensis var. sinensis tercih edilirdi.
Tablo 1. Genç Sürgünlerde Bulunan Kimyasal Bileşenler ve Bunların Yapraktaki % Konsantrasyonları
Çay yaprağının bileşiminde bulunan ve işleme sırasında çayın karakteristik özellikleri ile tat ve aromasının oluşumunda asal etkisi olan bileşenler şunlardır: Amino asitler: Çay yaprağında toplam aminoasitlerin konsantrasyonu %1- 5 arasındadır.
Çay yaprağında bulunan amino asitlerden en önemlileri şunlardır:
L-theanine(N5-etyle-glutamine) serbest amino asidi, şimdiye kadar sadece Camellia’nın birkaç türünde ve bir mantar çeşidi olan Xerocomus badius’da bulunmuştur. Teanin proteinler ile birleşmez ve her zaman serbest halde bulunur. Teanin, toplam serbest amino asitlerin yaklaşık % 70’ini oluşturur. Çayda L-Teanin’e ilaveten toplam teanin konsantrasyonunun % 3’ü kadar D-Teanin bulunur.
Her bir serbest amino asit tatlı, tuzlu, ekşi, acı ve umami tatlardan biri ya da birkaçına sahiptir. Umami, Japonca bir kelime olup lezzet anlamına gelmektedir. Mamül çayda bulunan bazı uçucu bileşenler, serbest amino asitlerden türemişlerdir. Üretim işlemleri esnasında uygulanan ısıl işlem ile serbest amino asitler özellikle L-arginine ve L- theanin, şekerlerle tepkimeye girerek furan, pyrazine ve pyrrole formundaki aroma bileşenlerine dönüşürler. Bunlar da yeşil çaydaki kavrulmuş aromayı oluşturur . Polifenoller: Flavonoidler, önceden çay tanenleri (tannin) olarak isimlendirilmişseler de artık çay polifenolleri olarak anılmaktadır. Çay bitkisinin genç sürgünlerinde, kuru madde üzerinden %20- 40 oranın da fenolik bileşenler bulunur. Mamul çayın renk, tat, aroma gibi özellikleri dolaylı ya da direkt olarak fenolik bileşiklerle ilişkilidir.Çaydaki en etkin flavonoidler, kateşinler (flavan-3-ol) ve onların gallatlarıdır.
Çay yaprağında kuru madde üzerinden genellikle % 30’a varan miktarlarda bulunurlar. EGCG en çok bulunan kateşindir ve bunu EGC,ECG, EC takip eder. Flavanoller ise flavonel-3,5-digallatlar gibi bazı digallatları içerir.
Diğer flavonoidler, antosiyaninler, flavonoller (quercetin, kaemperol, myricetin) ve onların glikozidleri, flavonlar, proantosiyanidinler ve gallik asit, klorogenik asit ve teogallin gibi fenolik asidlerdir.
Siyah çay üretiminde kateşinler, polifenol oksidaz enzimi katalizörlüğünde oksitlenerek, siyah çaya tipik renk ve tadı veren theaflavin(TF) ve thearubigin(TR) pigmentlerine dönüşürler.
Siyah çayda bulunan dört ana TF pigmenti şunlardır:
• theaflavin (TF), • theaflavın-3-gallat(TF3G), • theaflavin-3- gallates (TF3’G) , • theaflavin -3,3’- digallates(TFDG) . Çay Yaprağında Bulunan En Önemli Amino Asitler, Kateşinler ve Alkoloidlerin Kimyasal Yapısı
Epitheaflavik asit, theaflavik asid, epithaflavik asid-3’-gallate, isotheaflavin ve neotheoflavin siyah çayda iz miktarda mevcuttur. Siyah çayda toplam Theflavinlerin oranı genellikle % 2,5 den daha azdır .
Diğer kırmızı, kahverengi ya da koyu kahverengi grup pigmentler Thearubiginler(TR) diye adlandırılır. TR’ ler heterojen polimerlerdir ve Theaflavinlerin daha ileri oksidasyon ürünleridir. Kateşinler ve onların oksidasyon ürünleri çayın burukluk ve sertliğine katkıda bulunurlar .
Kafein: Kafein (1,3,7-trimethylxanthine) çayda açığa çıkan en önemli alkoloidlerden biridir. Genç çay sürgünlerinde % 2- 5 arasında değişen oranlarda bulunur. Kafein, xanthosine’den sentezlenir. Sentezlenme aşamaları : xanthosine →7 -methyl-xanthosine→ 7 - methylxanthine→ theobromine→ caffeine şeklindedir.
Saf kafein hoş olmayan acı, sert, keskin bir tada sahiptir. Ancak kateşinlerle ve theaflavinlerle birlikte bulunduğunda daha az acı bir tat oluşur. Soğutulmuş siyah çay deminde kafein, kateşinler, theaflavin gallatlar, polisakkaritler, proteinler ve bazı diğer bileşenlerle komplex oluşturarak kremalaşmaya neden olur. Kremalaşma, siyah çay kalitesinin önemli bir göstergedir. Çayda bulunan diğer önemli alkoloidler, theobramine (3,7-dimethylxanthine) ve theophylline(1,3-dimethyl-xanthine)’dir.
Siyah Çayda Bulunan Belli Başlı Theaflavinlerin Kimyasal Yapısı
Klorofil ve Karatonoidler: Taze çay sürgünlerinde klorofil ve karatonoidler ana pigmentlerdir. Çay sürgünlerinde toplam klorofil ( klorofil a ve klorofil b) değeri 1 ila 7 mg g-1 dir. Taze yapraklarda 6 tür klorofil ( klorofil a ve klorofil b ile onların ürünleri pheophytina, chlorophyllide ve pheophorbide türü) tanımlanmıştır. Genç sürgünlerde klorofil epimerleri ve pyropheophytinler bulunmamıştır.
Çay üretimi esnasında klorofilin çoğu korunarak, çayın yeşil rengini oluşturur. Bununla birlikte bir kısım klorofil, imalat esnasında sıcaklık uygulaması ile pheophtin ve epimerlere dönüşürler. Pheophtin daha koyu renkli pigmenttir. Siyah rengi oluştuıran Pheophytin ve kahverengi oluşumunu sağlayan pheophorbid arasındaki oran, mamül siyah çayın renginin belirlenmesinde önemli bir kriterdir. Karotenoidlerin çay yaprağındaki konsantrasyonu, kuru ağırlık üzerinden 00,36 ile 0,73 mg g-1 arasındadır.Genç sürgünlerde toplam 14 tür karatonoid tanımlanmıştır. Beta-koroten,lutein, violaxanthine ve neoxanthine en önemlileridir. Karatenoidler, mamül çayda bulunan birçok uçucu bileşenin substratıdır. Siyah çay imalatında kurutma esnasındaki paralitik reaksiyonlar esnasında veya soldurma ve fermantasyon esnasında karatenoidler oksidasyonla bozulmaya uğrarlar. Yeşil çayda ise yapısal değişimle violaxanthin’den auroxanthin oluşur.
Çaydaki Ana Klorofil Bileşenlerinin Kimyasal Yapısı
Lipidler: Genç sürgünlerde kuru madde üzerinden %4-9 oranında lipit bulunur . Glikolipidler, toplam lipitlerin yarısından çoğunu oluşturur. Bunu % 35 oranı ile nötral lipidler ve % 15 oranı ile fosfolipidler izler. Linolenik, linoleik ve palmitik asitler en önemli yağ asitleridir. Fosfolipidler içerisinde en fazla linoleik ve palmitik asitler varken, glikolipidlerin en zengin olduğu yağ asidi linolenik asittir. Nötral lipidler yüksek miktarda laurik, miristik, palmitik, stearik, oleik ve linoleik asitler içerirler. Tomurcuktan üçüncü yaprağa doğru gidildikçe lipit muhtevası artarken, sap kısmında düşüktür. Bu değişim, kloroplastların olgunluğu ile ilgilidir.
Yeşil çayın taze ve çimensi kokusunun oluşumuna sebep olan (Z)-3-hexenol ve bunun esterleri ile (E)-2-hexenal, yağ asitlerin imalat esnasında oluşturduğu oxidasyon ürünleridir.Lipoxygenase ve hydroperoxide lyase’ ın da dahil olduğu dört ayrı enzim, bu oluşumu katalizler.
Karbonhidratlar: Genç sürgünlerde bulunan belli başlı serbest şekerler glikoz, fruktoz, sukroz, rafinoz ve stakinoz’dur.
Nişasta ise genç sürgünlerde düşük oranlarda bulunurken, depo olarak görev gören köklerde polisakkarit yüksek konsantrasyonda bulunur.
Pektin maddeleri galaktoz, arabinoz, galaktronik asit, ramnoz ve riboz içerir.
Yeşil çay imalatında ısıtma işlemi ile şekerler, serbest aminoasitlerle reaksiyona girerek, kavruk aromayı oluşturan bileşenleri üretebilir.
Uçucu Bileşenler: Çayın aroması incelendiğinde, çay aromasını oluşturan bileşenlerin daha çok genç yapraklarda bulunduğu ve bitki tarafından biyosentezi yapıldıktan sonra değişikliğe uğramadığı veya imalat esnasında lipidler, amino asitler, karotenoidler gibi substratlardan enzimatik veya enzimatik olmayan reaksiyonlarla ikincil ürün olarak ortaya çıktıkları bulunmuştur. Çayın aromasını oluşturan 600’den fazla uçucu aroma bileşeni tespit edilmiştir.
Bu bileşenler, hidrokarbonlar, alkoller, ketonlar, aldehitler, laktonlar, fenolik bileşenler, asitler, esterler, nitrojenli ve sülfürlü bileşenler ve çeşitli oksijenli bileşenler şeklinde sınıflandırılabilir .
Geraniol, linalool ve bunların oksitleri gibi alkoloid bileşenlerin kaynağı, çayın çiçeksi aromasıdır. Taze çay sürgünlerinde bu bileşenlerin çoğunluğu glikozidler durumunda bulunurken, yalnızca sınırlı bir miktarı serbest halde bulunur.
Çayın kalitesi, görünüşü, rengi ve daha çok da lezzeti ile belirlenir. Çayın lezzeti tat ve aromasından oluşur. Burukluk, sertlik, dolgunluk gibi özellikler uçucu olmayan bileşenlerce oluşturulurken, taze, çiçeksi, çimensi kokular ise uçucu bileşenlerce oluşturulur. Bu bileşenler ya direkt olarak sürgünün yapısında bulunur veya üretim esnasında değişik kimyasal reaksiyonlar sonucu ortaya çıkar.
Vitaminler: Yeşil çay yapraklarında ve bazı yeşil çay çeşitlerinde önemli miktarda Askorbik Asit ( C vitamini) bulunurken, siyah çayda işleme esnasında büyük miktarda kayıp olur. B grubu vitaminlerden Tiamin ( Vit-B1), Riboflavin (B2), Pantotenik asit (B5) ve en fazla miktarda da Niasin ( Vit-B3) bulunmaktadır.Miktarlar çayın cinsi, yetiştiği bölge, gelişme mevsimi ve işleme tekniğine bağlı olarak değişim gösterir.
Mineraller: Mineral maddeler çay bitkisinin gelişmesinde önemli rol oynar. Bitki bünyesinde gerçekleşen birçok kimyasal ve biyokimyasal reaksiyonu katalizlemeleri gibi asli görevleri vardır.Çay bitkisinde bulunan mineral maddeler mamul çayda da suda çözünürlüklerine bağlı olarak önem taşır. Zira suda çözünen mineraller kolayca deme geçer.
Çay bitkisinin bakır kapsamı yetiştikleri bölgelere, kullanılan gübre kompozisyonuna, bitkinin yaşına ve analizi yapılan yaprağın bitkideki konumuna bağlı olarak değişir. Çay bitkisinde yaprak yaşı attıkça yaprağın Cu kapsamının azaldığı belirtmiştir. Çay bitkisindeki bakır klorofil miktarını artırmakta, böylece yaprak yeşil kalmaktadır.Bakır eksikliği olan yapraklarda sararma olur.Ayrıca bakır eksikliğinde bitkide yeterli protein sentezi yapılamadığından çözünebilir amino-N birikir. Ancak bakırın esas önemli etkisi çay yapraklarının işlenmesinde polifenol.oksidaz enziminin işlevini tam olarak yerine getirmesi ile ilgilidir. Zira çay yapraklarındaki toplam bakırın 1/3’ü polifenol oksidaz enzimi içerisinde yer alır.Bu nedenle yeteri kadar Cu içermeyen, yani enzimatik bakırca yoksun olan çay yapraklarında istenen düzeyde oksidasyon olamayacağından kaliteli siyah çay üretimi gerçekleştirilemez.
Demir, klorofilin yapısında yer almamasına rağmen klorofilin oluşumunda asal bir elementtir. Demirin büyük bölümü kloroplastlarda yer alır. Çeşitli enzimlerde koenzim olarak görev yapmakta ve protein sentezinde görev almaktadır.
Asit tepkimeli çay topraklarında bitkinin yararlanabileceği demir miktarı yüksektir. Bu nedenle çay bitkisinde demir noksanlığı kolay görülmemektedir. Zira toprak pH’sının 3 ile 5 arasında olduğu topraklarda çözünürlüğü yüksek olan Fe ³+ iyonu bitkiye yarayışlı formdadır. pH 6.5-8 olduğunda ise çözünebilir demir miktarı en azdır.
Çay bitkisinde genç organların çinko kapsamları yaşlı organlara oranla daha yüksektir. Çinko çay bitkisinin N- metabolizması ile yakından ilgilidir. Çinko noksanlığında bitki hücrelerinde RNA ile Ribozom miktarları hızla düşer. Hücrede RNA sentezinin azalması ise protein oluşumunu önemli düzeyde önler. Çinko noksanlığı olan bitkilerde su absorbsiyonu düşer. Çinko miktarı 9 ppm’den az olduğu zaman bitkide noksanlık belirtileri görülmektedir ve 12 ppm düzeyine düştüğü andan itibaren çinko içeren gübreler kullanılmalıdır.
Mn, klorofilin oluşumuna demir ile birlikte dolaylı etki yapar.Ayrıca bitkide fotosentez dahil birçok enzimatik ve fizyolojik tepkimelerde katalizör olarak görev yapar. Siyah çayın oksidasyonunda peroksidaz enziminin aktivitesi için olağanüstü önemlidir.Asit tepkimeli çay yapraklarında da fazla miktarda yarayışlı Mangan bulunur. Çay bitkisinde immobildir.Genç yapraktan yaşlı yaprağa doğru Mn kapsamı artmakta ve yaşlı yaprağın Mn kapsamı en yüksek düzeyde bulunmaktadır.
Çay bitkisinde Magnezyum N, P ve Ca miktarından daha azdır. Yaşlı yapraklarda genç yapraklara göre Mg miktarı daha fazla bulunmaktadır.Çay bitkisi, az olan magnezyum gereksinimini genellikle geliştiği ortamdan karşılayabilmektedir. O nedenle çay bitkisinde magnezyum noksanlığı çok sık görülmez. Mg bilinen en önemli işlevini klorofil molekülünün ortasında yer alarak gerçekleştirir. Bitkideki toplam Mg ‘un % 15-20 kadarı klorofile bağlıdır. Magnezyum fotosentezde ve karbonhidrat metabolizmasında da aktif rol oynar.Çay bitkisinde K ve Mg arasında ilişki vardır. Olgun çay yapraklarında K arttıkça Mg miktarı azalmaktadır.
Potasyum, gölgede yetişen bitkilerde fotosentezin oluşumuna etki ederek, gölgeden dolayı zararlanmanın en az düzeye inmesini sağlar. Fotosentezin olayında güneş enerjisinin kimyasal enerjiye dönüşümünde önemli bir koenzim olan ATP’nin oluşumunu da etkiler. Bitki hücresinde enzimlerin optimum etkinlik göstermeleri için yeterli düzeyde potasyum bulunması gerekmektedir. Ayrıca K, yaprakta sentezlenen organik maddelerin büyüme merkezlerine taşınmasını hızlandırır. Bitki gelişmesi için N ve P den sonra gerekli olan üçüncü bitki besin maddesi potasyumdur. Çay bitkisinde K azottan sonra miktarca en fazla bulunur.Çay bitkisinde K mobil halde olup, yaşlı organlardan genç organlarına kolayca taşınır. Bitkinin genç organlarında K miktarı, yaşlı organlarına göre daha fazladır.
Azot, çay bitkisinin gelişmesinde yaşamsal önemi olan bir besin maddesidir. Üstün nitelikli ve bol çay yaprağı elde edilebilmesinde azot temel maddedir. Azot proteinlerin oluşmasında etkili olup , fotosentez miktarı üzerinde de olumlu etkisi vardır.Azot çay yaprağının niteliği üzerine olumlu etki yapar. Azotun ürün miktarını arttırması yanında çay yaprağında tanen, kafein ve ekstrakte edilebilen maddeleri de artırdığı belirlenmiştir. Çay yapraklarındaki toplam N miktarı, proteinler, amino asitler ve kafeinden gelmekte olup, çay yapraklarındaki azot miktarı yaprağın yaşı , cinsi , toprak ve iklim şartlarına bağlı olarak değişiklik göstermektedir.
Fosfor, çay bitkisinde organik ve inorganik bileşikler halinde bulunur ve proteinlerde, nükleoproteinlerde ve fizyolojik yönden önem taşıyan diğer bileşiklerde yer alır.Bitkide karbonhidrat metabolizmasında, hücrede ise enerji transportasyonunda görev alır.Çay yapraklarında fosfor içeriği ile polifenol miktarı arasında bir korelasyon olduğu görülür.Çay bitkisi N ve K’a oranla daha az fosfor içerir. Çay bitkisinin genç kısımlarındaki P kapsamı, yaşlı kısımlara oranla daha yüksektir.Birinci yaprağın ve tomurcuğun P kapsamı yaşlı yaprağın fosfor kapsamından yaklaşık 3 kat daha fazladır.
Proteinler: N içeren organik bileşiklerin başında proteinler gelir. Protein, su ile birlikte hücre protoplazmasının asal yapı maddesidir. Proteinler genellikle % 50 karbon, % 7 Hidrojen, % 16 azot ve % 23 oksijen kapsarlar. Çay yapraklarındaki protein gerek vejetasyon periyodu ilerledikçe ve gerekse imalat esnasında amino asitlere parçalanarak diğer bileşenlerle reaksiyona girer.Amino asitler, polifenollerle reaksiyona girerek aldehidleri ve benzeri ürünleri üretmekte ve bu da siyah çayın koku kazanmasını sağlamaktadır.
Enzimler: Çay yapraklarında bulunan ve çayın işlenmesi esnasında yüklendikleri görevlerle çayın çeşildini ve kalitesini önemli ölçüde belirleyen organik katalizörlerdir.Bunlardan en önemlileri polifenol oksidaz, peptidaz ve peroksidaz enzimleridir. Bunun dışında çay yaprağının yapısında bulunan ve bitki metabolizmasında önemli görevleri olan fenilalenin amonyak liyaz, alkol dehidrogenaz, pektin metilesteraz, dehidroşikimat redüktaz, leusin-α-ketogulutarat transamilaz ve klorofilaz’dır.Çay işleme teknolojisinde başta polifenol oksidaz olmak üzere yükseltgenme enzimlerinin aktivasyonu veya inaktivasyonu ile üretilen çay çeşidi belirlenir. Bir çayın siyah, oolong, yeşil veya beyaz diye ismlendirilmesindeki en önemli parametre enzim aktivitesinin doğru yönlendirilip yönlendirilmediğidir.
