วิธีจัดเก็บใบชาเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันระหว่างการเก็บรักษาเป็นจำนวนมาก

เหตุใดการออกซิเดชันจึงเป็นภัยคุกคามหลักต่อใบชาที่จัดเก็บจำนวนมาก

ปฏิกิริยาทางชีวเคมีของการออกซิเดชันของใบชา: ออกซิเจนทำลายแคทิชิน เธรูบิจิน และสารประกอบหอมระเหยอย่างไร

เมื่อใบชาสัมผัสกับออกซิเจน จะเกิดปฏิกิริยาเคมีอย่างรวดเร็วภายในใบชา ซึ่งเอนไซม์ชนิดหนึ่งที่เรียกว่า โพลีฟีนอลออกซิเดส (polyphenol oxidase) จะเปลี่ยนสารแคเทชิน (catechins) ซึ่งเป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่ให้ประโยชน์ต่อสุขภาพของชา ไปเป็นสารประกอบอื่นๆ ที่เรียกว่า เทียฟลาวินส์ (theaflavins) และ เทียรูบิจินส์ (thearubigins) การเปลี่ยนแปลงนี้ส่งผลให้รสชาติและลักษณะภายนอกของชาเปลี่ยนไป พร้อมทั้งลดคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ลง นอกจากนี้ กระบวนการเดียวกันนี้ยังทำลายสารหอมอันบอบบาง เช่น ไลนาลูล (linalool) และ เจอราเนียล (geraniol) ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้ชาคุณภาพสูงมีกลิ่นหอมชวนหลงใหล แม้แต่ปริมาณออกซิเจนเพียงเล็กน้อยก็สามารถกระตุ้นปฏิกิริยาไมแอลลาร์ด (Maillard reactions) ซึ่งสร้างรสชาติหืนที่ไม่พึงประสงค์ ซึ่งหลายคนบรรยายว่ามีกลิ่นคล้ายกระดาษ ชาเขียวและชาขาวได้รับผลกระทบจากปัญหานี้มากที่สุด งานวิจัยชี้ว่า สีเขียวของชาทั้งสองชนิดจะจางลงกว่า 40% ภายในเวลาเพียงไม่กี่สัปดาห์หลังการบรรจุภัณฑ์ หากไม่มีการป้องกันการสัมผัสอากาศอย่างเหมาะสม ส่งผลให้ใบชามีลักษณะหมองคล้ำและมีรสชาติจืดชืดเมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างที่สดใหม่ เพื่อรักษาคุณภาพของชา ผู้ผลิตจำเป็นต้องยับยั้งการทำงานของเอนไซม์เหล่านี้โดยควบคุมระดับออกซิเจนอย่างระมัดระวังตลอดกระบวนการจัดเก็บและการขนส่ง

การวัดปริมาณการสูญเสีย: การสลายตัวของแคทิชินสูงสุดถึง 60% ภายใน 30 วันภายใต้การสัมผัสกับออกซิเจนในอากาศ (วารสารวิทยาศาสตร์ด้านอาหาร, 2022)

งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ด้านอาหารเมื่อปี ค.ศ. 2022 พบว่าระดับ EGCG ในชาลดลงประมาณ 60% หลังจากเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลาเพียง 30 วัน งานวิจัยยังศึกษาด้วยว่ารสชาติของชาเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรตามระยะเวลา รสชาติแบบหญ้าสดใหม่แทบจะหายไปเลย ลดลงประมาณ 72% ขณะที่แทนนินขมกลับเด่นชัดขึ้นมาก โดยเพิ่มขึ้นประมาณ 68% หลังจากผ่านไป 45 วัน ศักยภาพในการต้านอนุมูลอิสระเหลือเพียงราวหนึ่งในสามของค่าเริ่มต้นเท่านั้น สภาวะเลวร้ายยิ่งขึ้นเมื่อความชื้นสัมพัทธ์สูงกว่า 60% เพราะความชื้นกระตุ้นให้เอนไซม์ที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันทำงานมากขึ้น อุณหภูมิก็มีผลเช่นกัน — ทุกๆ การเพิ่มขึ้น 10 องศาเซลเซียส จะทำให้ปฏิกิริยาเคมีเหล่านี้เกิดขึ้นเร็วขึ้นเป็นสองเท่า นี่คือเหตุผลที่การจัดเก็บชาอย่างเหมาะสมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการคงรักษารสชาติและประโยชน์ต่อสุขภาพ

วิธีการจัดเก็บที่ป้องกันอากาศเข้าได้อย่างสมบูรณ์เพื่อรักษาความเสถียรของใบชาในระยะยาว

การปิดผนึกแบบสุญญากาศ เทียบกับการเติมไนโตรเจน และเทียบกับตัวดูดซับออกซิเจน: ประสิทธิภาพ ความสามารถในการขยายขนาด และต้นทุนสำหรับการจัดเก็บใบชาจำนวนมาก

เมื่อเราขจัดอากาศออกจากบรรจุภัณฑ์ด้วยวิธีการปิดผนึกสุญญากาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ร่วมกับภาชนะที่ไม่ให้แสงส่องผ่านหรือไม่อนุญาตให้ก๊าซผ่านเข้าออกได้ง่าย ผลิตภัณฑ์จะคงความสดใหม่ได้นานขึ้นประมาณ 18 ถึง 24 เดือน อีกวิธีหนึ่งคือการแทนที่อากาศทั่วไปด้วยก๊าซไนโตรเจน ซึ่งช่วยลดการสลายตัวของแคเทชินลงได้เกือบ 92% เมื่อเปรียบเทียบกับสภาวะการเก็บรักษาแบบปกติ อย่างไรก็ตาม วิธีนี้จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์พิเศษที่มีราคาเริ่มต้นระหว่างสองหมื่นถึงห้าหมื่นดอลลาร์สหรัฐ ตัวดูดซับออกซิเจน (Oxygen absorbers) ถือเป็นทางเลือกที่เหมาะสมสำหรับการดำเนินงานในระดับปานกลาง โดยมีราคาเฉลี่ยอยู่ที่ชิ้นละสองถึงห้าเซนต์ ซองเล็กๆ เหล่านี้ทำงานโดยจับโมเลกุลออกซิเจนที่เหลืออยู่ทั้งหมด ทำให้คุณภาพของผลิตภัณฑ์คงที่ได้นานประมาณ 12 ถึง 18 เดือน สำหรับธุรกิจที่จัดการวัตถุดิบมากกว่า 500 กิโลกรัม การเติมก๊าซไนโตรเจน (Nitrogen flushing) จะกลายเป็นทางเลือกที่ประหยัดที่สุดในระยะยาว โดยมีต้นทุนประมาณ 1.20 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัม อย่างไรก็ตาม สำหรับปริมาณการผลิตที่น้อยกว่า 100 กิโลกรัม การใช้ตัวดูดซับออกซิเจนจะให้ผลดีกว่า ไม่ว่าวิธีใดก็ตามที่เลือกใช้ กลยุทธ์การเก็บรักษาทั้งหมดนี้ล้วนช่วยป้องกันการสูญเสียแคเทชินที่มีค่าประมาณ 60% ซึ่งมิฉะนั้นจะหายไปในช่วงเวลาการเก็บรักษาแบบมาตรฐาน

วิทยาศาสตร์วัสดุสำหรับภาชนะ: ค่าความสามารถในการซึมผ่านและข้อมูลอายุการเก็บจริงสำหรับอลูมิเนียม สแตนเลส และพลาสติก PET ที่ผ่านการรับรองให้ใช้กับอาหาร

กระป๋องอลูมิเนียมเหมาะมากสำหรับการรักษาความสดของสินค้า โดยมีอัตราการผ่านออกซิเจนต่ำกว่า 0.001 ซีซี/ตร.ม./วัน ซึ่งช่วยรักษารสชาติและสีสันไว้ได้นานกว่าสามปี นอกจากนี้ ข้อเสียคือหลังเปิดใช้งานแล้วไม่สามารถปิดผนึกใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ อีกทางเลือกหนึ่งคือภาชนะสแตนเลสที่ให้การป้องกันที่ดีเช่นกัน โดยมีอัตราการผ่านออกซิเจนประมาณ 0.005 ซีซี/ตร.ม./วัน พร้อมด้วยซีลยางที่ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่ชื้น อย่างไรก็ตาม การประเมินปริมาณสินค้าที่เหลืออยู่ภายในอาจทำได้ยาก เนื่องจากทุกอย่างถูกห่อหุ้มด้วยโลหะ พลาสติก PET ที่ผ่านมาตรฐานความปลอดภัยสำหรับอาหารมีประสิทธิภาพในการกันออกซิเจนต่ำกว่า โดยมีอัตราการผ่านออกซิเจนอยู่ระหว่าง 0.3–0.5 ซีซี/ตร.ม./วัน เพื่อให้สามารถเก็บรักษาสินค้าได้นานถึง 18 เดือน ผู้ผลิตจำเป็นต้องใช้วัสดุที่หนาขึ้นอย่างน้อยครึ่งมิลลิเมตร และมักจะเติมสารดูดซับออกซิเจนเพิ่มเติมอีกด้วย ผลการทดสอบแสดงว่า แม้จะมีมาตรการเหล่านี้ทั้งหมด พลาสติก PET ยังคงทำให้เกิดสารธีอะรูบิจิน (thearubigin) เพิ่มขึ้นประมาณ 15% เมื่อเทียบกับบรรจุภัณฑ์โลหะ ภายใต้สภาวะความชื้นสัมพัทธ์ที่ 60% อย่างไรก็ตาม ถุงพลาสติก PET แบบสามชั้นที่บุด้วยฟอยล์สามารถให้ประสิทธิภาพใกล้เคียงกับกระป๋องอลูมิเนียมถึงร้อยละ 80 ในขณะที่มีต้นทุนเพียงร้อยละ 60 เมื่อเทียบกับกระป๋องอลูมิเนียม จึงไม่น่าแปลกใจที่ธุรกิจจำนวนมากเลือกใช้ถุงประเภทนี้สำหรับการเก็บสินค้าปริมาณมาก โดยเฉพาะเมื่องบประมาณเป็นปัจจัยสำคัญที่สุด

สิ่งจำเป็นในการควบคุมสิ่งแวดล้อมสำหรับการเก็บรักษาใบชาแบบกลุ่มใหญ่

อุณหภูมิ ความชื้น แสง และกลิ่น—แต่ละปัจจัยเร่งกระบวนการออกซิเดชันและทำลายคุณภาพของใบชา

เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น เอนไซม์จะเริ่มทำงานหนักเกินไป ส่งผลให้คาเทชินและธีอะรูบิจินที่มีค่าในชาสลายตัวลง ถ้าความชื้นสัมพัทธ์สูงเกิน 60% สถานการณ์จะแย่ลงอย่างรวดเร็ว เพราะความชื้นจะเร่งปฏิกิริยาทางเคมีที่ทำให้สารสลายตัว และสร้างสภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อการเจริญเติบโตของเชื้อรา การได้รับแสงก็เป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ก่อปัญหา ทั้งรังสี UV และแสงที่มองเห็นได้ทั่วไป (ที่มีความเข้มมากกว่าประมาณ 500 ลักซ์) จะทำลายคลอโรฟิลล์และทำลายสารระเหยที่มีความละเอียดอ่อน ใบชาโดยธรรมชาติมีรูพรุน จึงสามารถดูดซับกลิ่นรอบข้างได้ง่าย ซึ่งหมายความว่าเมื่อเกิดการปนเปื้อนแล้ว รสชาติจะไม่เหมือนเดิมอีกต่อไป ทั้งนี้ ปัจจัยเหล่านี้ไม่ส่งผลแยกจากกันแต่อย่างใด แต่กลับมีปฏิสัมพันธ์ร่วมกันจนส่งผลทวีคูณ เช่น การเก็บรักษาชาที่อุณหภูมิประมาณ 30 องศาเซลเซียส จะทำให้กระบวนการออกซิเดชันเกิดขึ้นเร็วขึ้นสามเท่า เมื่อเทียบกับการเก็บรักษาในสภาพแวดล้อมที่เย็นกว่า คือที่ 15 องศาเซลเซียส

จุดเปลี่ยนสำคัญ: เหตุใดอุณหภูมิ 20°C และความชื้นสัมพัทธ์ 60% จึงเป็นเงื่อนไขที่ทำให้อายุการเก็บรักษาใบชาอยู่ได้นานที่สุด ขณะเดียวกันก็ลดความเสี่ยงจากการเกิดออกซิเดชันให้น้อยที่สุด

การศึกษาชี้ว่าอุณหภูมิประมาณ 20 องศาเซลเซียส พร้อมความชื้นสัมพัทธ์ประมาณ 60% เป็นช่วงที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเก็บรักษาใบชาแบบเป็นจำนวนมากให้มีเสถียรภาพในระยะยาว เมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำกว่า 20°C กระบวนการออกซิเดชันจะชะลอตัวลงตามธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม หากความชื้นสัมพัทธ์สูงกว่า 60% จะก่อให้เกิดปัญหาอย่างแท้จริงกับการเจริญเติบโตของเชื้อรา นอกจากนี้ สถานการณ์ยังแย่ลงอีกเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นเกิน 20°C เนื่องจากแคเทชินเริ่มสลายตัวด้วยอัตราประมาณ 12–18% ต่อการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ 5 องศาเซลเซียส การรักษาความชื้นสัมพัทธ์ไว้ที่ 60% อย่างแม่นยำนั้นดูเหมือนจะสร้างสมดุลที่เหมาะสมที่สุดสำหรับปริมาณความชื้นในใบชา โดยช่วยป้องกันไม่ให้ใบชาแห้งสนิทเกินไป แต่ก็ยับยั้งไม่ให้ดูดซับน้ำมากเกินควบคุม ชาที่จัดเก็บภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้มักคงอายุการเก็บได้นานขึ้น 3–6 เดือน เมื่อเทียบกับชาที่เก็บในสภาพแวดล้อมทั่วไป โดยยังคงรักษารสชาติและสารต้านอนุมูลอิสระที่สำคัญซึ่งเราคาดหวังจากชาคุณภาพดีไว้ได้อย่างครบถ้วน

แนวปฏิบัติเฉพาะสำหรับใบชาที่มีความไวสูงเป็นพิเศษ

มัทฉะและชาเขียวญี่ปุ่น: เหตุใดการแช่แข็งที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์องศาเซลเซียสและการใช้บรรจุภัณฑ์ทึบแสงสองชั้นจึงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งเพื่อรักษาความสดของใบชาสำหรับการขายส่ง

ชาเขียวญี่ปุ่น เช่น มัทฉะ ต้องได้รับการจัดเก็บอย่างพิถีพิถันเป็นพิเศษ เนื่องจากมีสารแคเทชินและกรดอะมิโนในปริมาณสูง ขณะเดียวกันก็ยังคงความสมบูรณ์ของโครงสร้างเซลล์ไว้ เมื่อจัดเก็บที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์องศาเซลเซียส โดยเฉพาะที่ประมาณลบ ๑๘ องศาเซลเซียสหรือต่ำกว่านั้น เอนไซม์จะหยุดทำงานโดยสิ้นเชิง ซึ่งหมายความว่า แคเทชินที่มีคุณค่าเหล่านี้จะไม่สลายตัว และกรดอะมิโนก็จะคงสภาพสมบูรณ์เช่นกัน วิธีการจัดเก็บที่ดีที่สุดคือการใช้บรรจุภัณฑ์สองชั้น ประกอบด้วยถุงด้านในที่สุญญากาศและเปลือกด้านนอกที่ทำจากวัสดุที่ไม่โปร่งแสง ชุดระบบดังกล่าวช่วยป้องกันไม่ให้แสงและอากาศสัมผัสกับใบชาโดยตรง แม้แต่แสงในระดับปานกลางที่อาจดูไม่สว่างมากนักสำหรับคนส่วนใหญ่ ก็สามารถเริ่มทำลายสารสำคัญต่าง ๆ เช่น คลอโรฟิลล์และสารระเหยอื่น ๆ ที่มีอยู่ในใบชาที่บอบบางเหล่านี้ได้ หากไม่ปฏิบัติการจัดเก็บอย่างเหมาะสม คุณภาพของชาจะเสื่อมลงอย่างรวดเร็วมากกว่าชาทั่วไป บางการศึกษาชี้ว่าอาจเร็วขึ้นถึงร้อยละสี่สิบ ภาชนะสีเข้มช่วยป้องกันปฏิกิริยาที่ไม่พึงประสงค์ซึ่งเกิดจากแสง และยังควบคุมการเปลี่ยนแปลงระดับความชื้นได้ตลอดระยะเวลาการจัดเก็บ แนวทางนี้ช่วยรักษาสารประกอบกลิ่นหอมที่ต้องการ เช่น ไลนาลูล (linalool) ไว้ได้ ในขณะเดียวกันก็ยับยั้งสารที่ไม่พึงประสงค์ เช่น เธรูบิจินส์ (thearubigins) ได้นานประมาณ ๑๘–๒๔ เดือน ขึ้นอยู่กับสภาวะแวดล้อม