อุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการแปรรูปใบชาในกระบวนการผลิตคือเท่าใด

การตอบสนองของการออกซิเดชันของใบชาต่ออุณหภูมิ: กิจกรรมของเอนไซม์และการเปลี่ยนแปลงของแคเทชิน

เกณฑ์การกระตุ้นโพลีฟีนอลออกซิเดส (PPO) ในเนื้อเยื่อใบชาของพืช Camellia sinensis

เอนไซม์ PPO ที่พบในใบชาจาก Camellia sinensis กลายเป็นกิจกรรมเมื่ออุณหภูมิสูงถึงระหว่าง 20 และ 35 องศาเซลเซียส ซึ่งทําให้เกิดการออกซิเดชั่นเมื่อคาเทคีนเริ่มปอลิมเมอรี่ เมื่อมันเย็นกว่า 20 องศา เอนไซม์เหล่านี้จะค่อยๆช้าลง แต่ถ้ามันร้อนเกิน 35 องศา โปรตีน PPO จะแตกออกเป็นถาวร และไม่สามารถทํางานได้อีกต่อไป จุดดีสําหรับกิจกรรมของเอนไซม์ดูเหมือนจะอยู่ที่ 25 ถึง 30 องศาเซลเซียส ในช่วงนี้ การออกซิเดชั่นจะเร่งขึ้นประมาณ 40% เมื่อเทียบกับสิ่งที่เกิดขึ้นในสภาพที่เย็นกว่า ตามการวิจัยที่เผยแพร่โดยเชน และเพื่อนร่วมงานเมื่อปี 2021 กระบวนการนี้เปลี่ยนโมเลกุล EGCG เป็นเทอฟลาวิน ซึ่งส่งผลต่อรสชาหอมและทําให้มีสีที่ลักษณะได้เมื่อถัก ความ หนาว ใน ใบ ไม้ ใบที่แห้ง และมีความชื้นประมาณ 30% จะเกิดการออกซิเดนเร็วกว่าใบสดที่เก็บไว้ในอุณหภูมิเดียวกันเกือบสามเท่า การ ปรับปรุง ผัก ชา

ความแตกต่างในการออกซิเดชันของใบชาที่ขับเคลื่อนด้วยอุณหภูมิ: ลักษณะเฉพาะของชาเขียว เทียหู่ย และชาดำ

ปัจจัยหลักที่ทำให้ชาเขียว ชาอู่หลง และชาดำแตกต่างกันอยู่ที่วิธีการควบคุมอุณหภูมิในระหว่างกระบวนการแปรรูป สำหรับชาเขียว การเกิดออกซิเดชันจะหยุดลงภายในสองชั่วโมงหลังการเก็บเกี่ยว โดยใบชาจะถูกผ่านกระบวนการตรึง (fixing) ที่อุณหภูมิประมาณ 80–100 องศาเซลเซียส ซึ่งกระบวนการนี้ช่วยรักษาสาร EGCG ไว้ส่วนใหญ่ โดยทั่วไปมากกว่า 80% ส่วนชาอู่หลงใช้วิธีที่ต่างออกไป คือ ให้เกิดการออกซิเดชันแบบบางส่วนที่อุณหภูมิต่ำกว่า ระหว่าง 25–30 องศาเซลเซียส โดยใบชาจะถูกเขย่าเป็นระยะๆ เป็นเวลาหลายชั่วโมง (โดยทั่วไป 4–10 ชั่วโมง) ซึ่งจะก่อให้เกิดสารประกอบพิเศษที่เรียกว่า เทอะรูบิจินส์ (thearubigins) ซึ่งมีบทบาทสำคัญต่อรสชาติและกลิ่นหอมแบบดอกไม้ที่โดดเด่นของชาชนิดนี้ ส่วนชาดำนั้นดำเนินการออกซิเดชันอย่างเต็มที่ที่อุณหภูมิสูงขึ้น ระหว่าง 28–32 องศาเซลเซียส เป็นระยะเวลาที่ยาวนานขึ้น บางครั้งอาจถึง 14 ชั่วโมง ในช่วงเวลานั้น แคเทชินประมาณ 90% จะเปลี่ยนแปลงกลายเป็นเทอะฟลาวินส์ (theaflavins) เมื่อทำงานในช่วงอุณหภูมิ 20–32 องศาเซลเซียส การเพิ่มอุณหภูมิขึ้น 5 องศาจะลดระยะเวลาในการแปรรูปลงประมาณหนึ่งในสาม แม้กระนั้น ก็ยังมีความเสี่ยงอยู่เสมอที่จะสูญเสียรสชาติที่ละเอียดอ่อนและได้ผลลัพธ์ที่ไม่สม่ำเสมอ ผู้ผลิตชาจึงจำเป็นต้องปรับระดับความร้อนตามสถานที่ที่ต้นชาปลูก ตัวอย่างเช่น ชาที่ปลูกบนที่สูง เช่น ดาร์เจILING (Darjeeling) จำเป็นต้องใช้อุณหภูมิต่ำกว่า 3–5 องศาเซลเซียส เมื่อเทียบกับชาที่ปลูกในพื้นที่ราบต่ำ หากต้องการให้เกิดระดับการออกซิเดชันที่ใกล้เคียงกัน

ขั้นตอนการควบคุมอุณหภูมิที่สำคัญในการแปรรูปใบชา: จากขั้นตอนการเหี่ยวแห้งไปยังขั้นตอนการตรึงเอนไซม์

การเหี่ยวแห้งภายใต้อุณหภูมิที่ควบคุมได้ (25–32°C): เพิ่มประสิทธิภาพการสูญเสียความชื้นและความพร้อมของเอนไซม์ในใบชาสด

กระบวนการเหี่ยวเฉาช่วยลดปริมาณความชื้นในใบลงเหลือประมาณร้อยละ 30 ถึง 40 และเริ่มต้นปฏิกิริยาเคมีที่สำคัญซึ่งส่งเสริมการพัฒนารสชาติในขั้นตอนต่อมา เมื่อรักษาอุณหภูมิไว้ในช่วง 25 ถึง 32 องศาเซลเซียส เอนไซม์โพลีฟีนอลออกซิเดส (polyphenol oxidase) จะทำงานได้ดีที่สุดโดยไม่ถูกทำลาย ส่งผลให้น้ำระเหยออกจากใบอย่างช้าๆ ผนังเซลล์นุ่มตัวลง สะสมกรดอะมิโนเพิ่มขึ้น และย่อยสลายสารกลุ่มคาเทชิน (catechins) อย่างควบคุมได้ หากอุณหภูมิต่ำกว่า 25 องศาเซลเซียส กระบวนการเมแทบอลิซึมเหล่านี้จะใช้เวลานานขึ้นในการเริ่มต้น แต่หากอุณหภูมิสูงเกิน 35 องศาเซลเซียส เอนไซม์อาจหยุดทำงานก่อนเวลาอันควร และทำให้สูญเสียสารระเหยที่มีค่าซึ่งเป็นตัวกำหนดลักษณะเฉพาะของชา งานวิจัยแสดงให้เห็นว่า การรักษาอุณหภูมิไว้ที่ประมาณ 28 องศาเซลเซียส เป็นจุดสมดุลที่เหมาะสมทั้งต่อการเคลื่อนที่ของความชื้นภายในใบและการกระตุ้นเอนไซม์ PPO ในพืชชา (Camellia sinensis) ซึ่งเตรียมใบให้พร้อมสำหรับขั้นตอนการออกซิเดชันระหว่างการแปรรูป ขณะเดียวกันก็รักษาคุณลักษณะทางกลิ่นหอมไว้อย่างครบถ้วนตลอดกระบวนการทั้งหมด

การตรึง (การฆ่าสีเขียว) ที่อุณหภูมิ 80–100°C: การยับยั้งกระบวนการออกซิเดชันขณะรักษาสารประกอบกลิ่นหอมระเหยจากใบชาไว้

การตรึงจะยับยั้งกระบวนการออกซิเดชันโดยอาศัยเอนไซม์อย่างรวดเร็วและไม่สามารถย้อนกลับได้ ผ่านการควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำ ช่วงอุณหภูมิ 80–100°C จะให้ผลลัพธ์สามประการที่สัมพันธ์กันอย่างแนบแน่น:

1. การดีเนเจอร์ของเอนไซม์ PPO อย่างสมบูรณ์ —เกิดขึ้นภายใน 2–5 นาทีที่อุณหภูมิ 90°C
2. การรักษาความหอม —สารระเหยสำคัญ เช่น ไลนาลูลและเจอราเนียล ยังคงมีเสถียรภาพที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100°C
3. การลดความชื้นขั้นสุดท้าย —ให้เหลือเพียง 3–5% เพื่อความเสถียรในการเก็บรักษา

การนึ่งที่อุณหภูมิ 100°C ช่วยรักษาคลอโรฟิลล์ไว้ และให้น้ำชาที่มีสีเขียวสดใสกว่า; ส่วนการคั่วในกระทะที่อุณหภูมิ 80–90°C จะส่งเสริมปฏิกิริยาเมลลาร์ด ซึ่งช่วยเสริมรสชาติแบบถั่วและแบบคั่ว อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิที่สูงเกิน 110°C จะทำลายสารประกอบกลิ่นหอมที่ไวต่อความร้อน ในขณะที่อุณหภูมิต่ำกว่า 75°C จะไม่สามารถยับยั้งเอนไซม์ที่หลงเหลือได้อย่างสมบูรณ์—ทั้งสองกรณีนี้ล้วนส่งผลเสียต่อความตรงต่อจริงของประสาทรับรู้ (sensory fidelity) และอายุการเก็บรักษา

พันธุ์ชา ความสูงจากระดับน้ำทะเล และสภาพภูมิอากาศ: เหตุใดอุณหภูมิใบชาที่ 'เหมาะสมที่สุด' จึงไม่มีแบบเดียวใช้ได้กับทุกกรณี

แนวคิดเรื่องอุณหภูมิการแปรรูปที่เหมาะสมแบบสากลนั้นละเลยความแปรผันพื้นฐานทั้งด้านชีวภาพและสิ่งแวดล้อม ปัจจัยสามประการที่เกี่ยวข้องกันอย่างแนบแน่นกำหนดความต้องการอุณหภูมิเฉพาะแต่ละสถานที่:

• พันธุกรรมของพันธุ์ชา : C. sinensis พันธุ์ assamica ซึ่งมีใบหนาและแข็งแรงกว่า ทนต่ออุณหภูมิการตรึง (fixation) ที่สูงกว่า (90–100°C) เมื่อเทียบกับพันธุ์ชา sinensis ที่ละเอียดอ่อนกว่า ซึ่งต้องการการแปรรูปที่อ่อนโยนกว่าในช่วงอุณหภูมิ 75–85°C เพื่อหลีกเลี่ยงการไหม้เกรียมและการเสื่อมสภาพของโพลีฟีนอล
• ผลจากความสูงเหนือระดับน้ำทะเล : ใบชาที่ปลูกบนระดับความสูงมากกว่า 1,500 เมตร มีปริมาณโพลีฟีนอลเข้มข้นขึ้นและมีความหนาแน่นของสารระเหยสูงขึ้น — จึงจำเป็นต้องใช้อุณหภูมิการเหี่ยวแห้ง (withering) ที่ต่ำลง (22–26°C) และอุณหภูมิการตรึงที่ต่ำลง (70–80°C) เพื่อรักษาความละเอียดอ่อนของกลิ่นหอม
• การปรับตัวเข้ากับสภาพภูมิอากาศ : ใบชาที่เก็บเกี่ยวในฤดูมรสุม — มีความชื้นสูงกว่าและมีแนวโน้มเกิดความไม่เสถียรของเอนไซม์ — ได้รับประโยชน์จากการเหี่ยวแห้งที่ใช้เวลานานขึ้นภายใต้อุณหภูมิต่ำ (22–25°C) ในขณะที่ใบชาจากเขตแห้งแล้งซึ่งมีความชื้นต่ำกว่าและทนทานมากกว่า จะตอบสนองได้ดีต่อกระบวนการแปรรูปที่ใช้อุณหภูมิสูงกว่า (28–32°C)

แม้แต่ในสวนชาเดียวกัน ไมโครคลิเมต (สภาพอากาศย่อย) ก็ต้องมีการปรับค่าให้เหมาะสม: ลาดเชิงเขาที่ร่มรื่นในดาร์เจลิงต้องใช้อุณหภูมิในการออกซิเดชันต่ำกว่าบริเวณที่ได้รับแสงแดดโดยตรง 5–7°C ความหลากหลายทางชีวเคมีนี้หมายความว่า การควบคุมอุณหภูมิอย่างมีประสิทธิภาพจำเป็นต้องอาศัยการสังเกตการณ์เฉพาะแหล่งกำเนิด—ไม่ใช่การอ้างอิงตามเกณฑ์มาตรฐานทั่วไป

เกณฑ์อ้างอิงที่อิงหลักฐาน: แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดระดับภูมิภาคสำหรับการควบคุมอุณหภูมิใบชา

กรณีศึกษาฟู่เจี้ยน เถียนกวนอิน: การเหี่ยวแห้งที่อุณหภูมิ 25–28°C ร่วมกับการตรึงที่อุณหภูมิ 95°C จะช่วยเพิ่มการคงอยู่ของแคเทชินในใบชาและเสริมกลิ่นหอมแบบดอกไม้สูงสุด

ผู้ผลิตชาเที้ยวกวนอินจากมณฑลฝูเจี้ยนแสดงให้เห็นว่าการควบคุมอุณหภูมิให้เหมาะสมนั้นมีความสำคัญเพียงใดในการชงชาชื่อดังของพวกเขา พวกเขาปล่อยให้ใบชาเหี่ยวเฉาที่อุณหภูมิประมาณ 25 ถึง 28 องศาเซลเซียส เป็นเวลาประมาณ 8 ถึง 10 ชั่วโมง ซึ่งจะทำให้ความชื้นลดลงราวร้อยละ 20 ถึง 25 กระบวนการนี้กระตุ้นเอนไซม์โพลีฟีนอลออกซิเดส (PPO) ให้เริ่มทำงาน แต่ไม่ผลักดันปฏิกิริยาออกซิเดชันจนเกินไป จึงเป็นการเตรียมพื้นฐานสำหรับขั้นตอนต่อไป จากนั้นจึงเข้าสู่ขั้นตอนการตรึง (fixation) ที่อุณหภูมิแน่นอน 95 องศาเซลเซียส เป็นระยะเวลา 3 ถึง 5 นาที จุดสมดุลนี้หยุดการทำงานของเอนไซม์เหล่านั้นอย่างสิ้นเชิง ขณะเดียวกันก็รักษาสารสำคัญอันมีค่า เช่น EGCG ไว้ได้อย่างสมบูรณ์ รวมทั้งเทอร์ปีนที่มีกลิ่นหอม เช่น ไลนาลูลและเจอราเนียล ซึ่งเป็นสารที่ให้กลิ่นดอกกล้วยไม้เฉพาะตัวแก่ชา หากอุณหภูมิลดลงต่ำกว่า 90 องศาเซลเซียส เอนไซม์ PPO ที่ยังคงเหลืออยู่จะเริ่มก่อให้เกิดการเปลี่ยนสีน้ำตาลที่ไม่พึงประสงค์หลังการตรึง แต่หากอุณหภูมิสูงเกิน 100 องศาเซลเซียส สารประกอบที่ให้กลิ่นหอมอันน่าประทับใจเหล่านี้จะเริ่มเสื่อมสลาย ผู้ผลิตในท้องถิ่นที่ปฏิบัติตามขั้นตอนเหล่านี้อย่างแม่นยำและรอบคอบพบว่า ชาของพวกเขาสามารถคงปริมาณแคทิชินไว้ได้มากกว่าร้อยละ 18 ถึง 22 เมื่อเทียบกับผู้ผลิตรายอื่นที่ไม่ควบคุมอุณหภูมิอย่างใกล้ชิดเท่าที่ควร ตัวเลขเหล่านี้สอดคล้องกับสิ่งที่ชาวสวนชาผู้มีประสบการณ์จำนวนมากทราบดีจากปีแล้วปีเล่าของการปฏิบัติจริง