بخشی از مقاله
کاربرد افزودنی های شیمیایی برای بهبود فرایند اکسایش تولید چای ایرانی
چکیده: چای سیاه، حاصل اکسایش پلیفنلهای موجود در برگ سبز چای است. در این تحقیق با بررسی فرایند اکسایش آنزیمی و شیمیایی برگ سبز چای، امکان اصلاح فراوری تولید چای با افزودنیهای مجاز آلومینیم سولفات و زئولیت مورد بررسی قرار گرفته است و در ادامه، اثر هر یک از این افزودنیها بر رنگ چای، زمان اکسایش و زمان دم کشیدن بررسی شده است. این تحقیق نشان میدهد که افزودن هر یک از این افزودنیها در مرحله اکسایش، موجب بهبود رنگ چای ایرانی و کاهش زمان اکسایش و دم کشیدن آن میشود. به طوری که افزودن ppm ٢٠٠ از آلومینیم سولفات و زئولیت در مرحله اکسایش به ترتیب موجب کاهش زمان اکسایش به میزان ٢١ و ١٥ درصد میشود. همچنین افزودن ppm ١٩٠ از آلومینیم سولفات و زئولیت به ترتیب موجب افزایش مقدار جذب محلول چای به میزان ٢٠ و ١٠ درصد میشود.
واﮊه های کلیدی: چای سیاه، زئولیت، آلومینیم سولفات، اکسایش، دم کردن.
مقدمه
چای سیاه که از برگهای سبز چای تهیه میشود با نام علمی Camellia Sinesis پرمصرفترین نوشیدنی ایران است. تولید سالیانه چای در استان گیلان به عنوان اصلیترین ناحیه تولید چای ایران با بیش از ٣٤ هزار هکتار زمینهای کشاورزی چای در حدود ٦١٠٠٠ تن است ]١.[
برگ سبز چای در طی مراحل پلاس، مالش، اکسایش و خشک کردن فراوری شده و به چای سیاه تبدیل میشود. در مرحله پلاس، برگ سبز چای ٢٥ تا ٤٠ درصد آب خود را بهوسیلهی تبخیر از دست داده و در مرحله مالش له میشود. مرحله بعدی در فراوری چای، اکسایش است که اصلیترین مرحله تولید چای سیاه است ]٢.[ بیشتر واکنشهای آنزیمی و شیمیایی تولید چای در این مرحله رخ میدهد.
در مرحله اکسایش، پلیفنلهای موجود در برگ سبز چای تحت اثر آنزیم پلیفنلاکسیداز(١) (PPO) و در مجاورت اکسیژن به تیفلاوین(٢) (TF) و تیربوگین( ٣) (TR) که مواد تشکیلدهنده رنگ چای هستند، تبدیل میشوند ]٣-٥.[
٢٥ تا ٣٥ درصد وزن خشک برگ سبز چای را پلیفنلها تشکیل میدهند ]٦.[ این پلیفنلها شامل اپیکاتچین( ٤(EC)(، اپیکاتچین ـ گالات(٥) (ECG)، اپیگالوکاتچین(٦) (EGC) و اپی ـ گالوکاتچین ـ گالات(٧) (EGCG) هستند.
آنزیمهای ]PPO١. ١٨. ١٤. ١ EC، ٢. ٣. ١. ١. [EC در حین عمل اکسایش اقدام به اکسایش آنزیمی پلیفنلها میکنند ]٣-٦.[ اکسایش آنزیمی پلیفنلها منجر به تولید تیفلاوین میشود. در صورت ادامه واکنش شیمیایی، تیفلاوین به پلیمرهای ناهمگن تیربوگین تبدیل میشود.
بیشتر گونههایتیفلاوینکه در چای سیاه یافت می شوند شامل تیفلاوین (EC+EGC)، تی فلاوین- ٣- گالات (EC+EGCG)، تیفلاوین- ′٣- گالات (EGC+ECG) و تیفلاوین- ٣- ′٣-دیگالات (ECG+ECGC) هستند ]٧ و ٨.[
اگر عمل اکسایش متوقف نشود، تبدیل مواد شیمیایی ادامه پیدا میکند به طوری که در نهایت همه تیفلاوین به تیربوگین تبدیل میشود، بنابراین نسبت بین تیفلاوین و تیربوگین، اثر مستقیم روی رنگ چای دارد. مطابق با مراجع علمی نسبت بهینه بین TF و TR، ١ به ١٠ است و حفظ این نسبت از نظر کیفی بسیار مهم و حائز اهمیت است ]٣.[
یکی از روشهای متداول کنترل فرایند اکسایش، استفاده از افزودنیهای مجاز خوراکی است. این افزودنیها با دخالت در فرایند اکسایش، محیط مناسب را برای چای فراهم میکنند.
در سال ١٩٧٧میلادی، Edmonds و همکارانش، اثر افزودن محلول نمک آلومینیم سولفات را روی رنگ چای مورد ارزیابی قرار دادند ]١.[ همچنین در سال ١٩٩٩ میلادی اثر افزودن زئولیت بر رنگ چای توسط Barrett و همکارانش بررسی شد ]٩ و ١٠.[ بخش دیگری از مطالعات انجام شده روی افزودنیهای میکروبی و آنزیمی است.
در سال ١٩٩٩میلادی، Bouwens و همکارانش اثر آنزیم لاکتاز و تاناز را روی رنگ مواد غذایی بر پایه چای ارزیابی کرده و به نتیجههای قابل قبولی رسیدند ]١١.[ اثر افزودن منابع قارچی و آنزیم پکتیناز بر مقدار تیفلاوین و تیربوگین چای نیز توسط Angayokani و همکارانش مورد ارزیابی قرار گرفت ]١٢ و ١٣.[ اضافه کردن این افزودنیها با هدف تقویت و بهبود فرایند اکسایش برگ سبز چای است.
افزودن منابع آنزیمی و میکروبی موجب تسریع در متلاشی شدن برگ سبز چای و یا افزایش مقدارهای اضافی از آنزیم پلی فنل اکسیداز به فرایند میشود. در فرایند اکسایش برگ سبز چای، آنزیمهای PPO، پلی فنلها را تبدیل به مواد میانی با حلقه ارتوکوئینن(١) میکند. افزودن آلومینیم سولفات و زئولیت به مرحله اکسایش چای همان نقشی را ایفا میکنند که آنزیمهای PPO ایفا میکنند. بدین معنی که با تسریع در اکسید کردن پلیفنلها، به تشکیل حلقه ارتوکوئینن کمک میکند و در نهایت TF و TR سریعتر تشکیل میشود ]١١.[ این تحقیق اثر زئولیت و آلومینیم سولفات خوراکی را در بهبود فرایند اکسایش و در نهایت تأثیر آن روی رنگ چای ایرانی را بررسی میکند.
بخش تجربی
مواد مورد نیاز
مواد مورد استفاده در این تحقیق شامل برگ سبز چای باغات لاهیجان، آب مقطر، زئولیت خوراکی A٤ شرکت WESSALTH P و آلومینیم سولفات محصول شرکت مرک است. وسایل مورد استفاده در این تحقیق برای دم کردن چای و آزمایشهای حسی مطابق استاندارد ملی ٦٢٣ (استاندارد چای)، فنجان چینی لعابدار سفید با لبه دندانهدار که سرپوش آن لبه را آزادانه بپوشاند با گنجایش ٢٨٤ میلیلیتر و کاسه چینی لعابدار سفید با گنجایش ٣٨٠ میلیلیتر هستند.
روش دم کردن
برای آماده کردن نمونه چای شاهد، ٦/٥ گرم چای سیاه قلم را وزن کرده با آب مقطر جوشیده که تا ٥ میلیمتر از زیر لبه فنجان را پر کرده باشد مخلوط شده و ٦ دقیقه فرصت داده می شود تا چای دم بکشد. سپس مایع از دندانه فنجان در حالی که سرپوش در جای خود قرار دارد به کاسه ریخته میشود به طوری که تمام تفاله دم شده در آن بماند.
روش انجام آزمایشها
فراوری چای با آلومینیم سولفات
اثر آلومینیم سولفات روی زمان اکسایش چای سیاه
مقدار ١٠ گرم از آلومینیم سولفات را در آب حل کرده و محلول را در سینی ٥٠ کیلوگرمی حاوی برگ سبز له شده اسپری میکنیم تا غلظت ppm ٢٠٠ از آلومینیم سولفات در برگ سبز له شده ایجاد شود. سینی به مرحله مالش بازگردانده میشود تا دوباره تحت عمل مالش قرار گیرد و آلومینیم سولفات بهطور کامل به برگ سبز له شده جذب شود.
در ادامـه برگ سبز لـه شده وارد مرحله اکسایش میشـود که این مرحله حدود ٢ ساعت طول میکشد. بعد از گذشت ٣٠ دقیقه از مرحله اکسایش، هر ١٠ دقیقه یک بار بخشی از برگ سبز چای له شده، در دمای ٨٥ درجه سانتیگراد و به مدت ٢٠ دقیقه در خشککن سینیدار، خشک میشود و چای قلم حاصل از آن دم میشود و مقدار جذب محلول حاصل از آن در طول موج ٤٤٥ نانومتر اندازهگیری میشود ]٩.[
این آزمایش برای نمونه شاهد که بدون افزودن آلومینیم سولفات آماده شده و همچنین برای نمونه چای که با افزودن محلول ppm ٤٠٠ از آلومینیم سولفات آماده شده انجام میشود. شکل ١ نتیجههای حاصل از این آزمایش را نشان میدهد.
اثر آلومینیم سولفات روی رنگ چای سیاه
برای تهیه نمونه چای حاوی آلومینیم سولفات، مقدار ٥/٩ گرم از سولفات آلومینیم در آب حل شده و محلول به سینی ٥٠ کیلوگرمی از برگ سبز چای له شده اسپری میشود تا غلظت ppm١٩٠ از آلومینیم سولفات بر مبنای وزن برگ سبز له شده ایجاد شود. این سینی دوباره به بخش مالش منتقل میشود تا تحت عمل مالش قرار گیرد. آنگاه سینی وارد مرحله اکسایش شده و سپس در دمای ٨٥ درجه سانتیگراد و به مدت ٢٠ دقیقه در خشککن سینیدار قرار داده میشود. چای قلم تولیدی حاصل از درجهبندی چای این سینی، دم شده و مقدار جذب محلول چای در طول موج ٤٤٥ نانومتر اندازهگیری میشود. جدول ١ نتیجههای ظاهری و مقدار جذب نمونه فراوری شده با آلومینیم سولفات را نشان میدهد.
اثر آلومینیم سولفات روی زمان دم کشیدن چای سیاه
مقدار ٢٠ گرم از آلومینیم سولفات در آب حل شده و محلول روی سینی ٥٠ کیلوگرمی از برگ سبز چای له شده اسپری میشود تا غلظت ppm ٤٠٠ از آلومینیم سولفات برمبنـای وزن برگ سبـز له شده به دست آید. سینی به مرحله مالش منتقل شده تا آلومینیم سولفات بهطور کامل جذب برگ سبز شود.
پس از مرحله اکسایش و خشک کردن در دمای ٨٥ درجه سانتیگراد و به مدت ٢٠ دقیقه در خشککن سینیدار و درجهبندی، پس از دم کشیدن چای قلم حاصل، هر یک دقیقه مقدار جذب محلول چای حاصل اندازهگیری میشود. همین عمل برای چای قلم که به روش معمولی فراوری شده انجام میگیرد و مقدار جذب محلول چای حاصل نیز اندازه گرفته می شود. در شکل ٢ مقایسه زمان دم کشیدن چای بین چای فراوری شده با آلومینیمسولفات و نمونه شاهد و جدول ١ نتیجههای ظاهری و مقدار جذب ارایه شده است.
فراوری چای با زئولیت
اثر افزودن زئولیت روی زمان اکسایش چای
این آزمایش مطابق آزمایش اثر آلومینیمسولفات بر زمان اکسایش چای سیاه با افزودن زئولیت در مرحله اکسایش و با همان مقدارها انجام میشود ]١٠. [ شکل ٣ نتیجههای حاصل از این آزمایش را برای نمونههای آزمایشگاهی و نمونه شاهد نشان میدهد.
اثر زئولیت در مرحله اکسایش چای روی رنگ چای
این آزمایش مطابق آزمایش آلومینیم سولفات روی رنگ چایسیاه با افزودن همان مقدار از زئولیت در مرحله اکسایش انجام میگیرد. جدول ٢ مشاهدات ظاهری و مقدار جذب محلول چای حاوی زئولیت را نشان میدهد
