Гемоглобин справляется со своей задачей транспорта кислорода хорошо, однако его работа может быть нарушена. Так, воздействие на гемоглобин угарного газа (моноксида углерода) приводит к тому, что гемоглобин превращается в карбоксигемоглобин и не теряет способность отдавать кислород тканям, которые в нем нуждаются. Складывается парадоксальная ситуация – на лице человека появляется румянец, а человек в то же время задыхается. Правда, про это тут уже упоминалось.
Помимо внешних факторов, влияющих на перенос кислорода по крови, недостаток аэрации органов может быть связан и с заболеваниями, в результате которых организм производит дефективный гемоглобин, менее эффективный во взаимодействии с кислородом. Одним из таких заболеваний является серповидно-клеточная анемия, результатом которой является и искажение структуры гемоглобина, и искажение формы красных кровяных телец.
Итак, гемоглобин играет важнейшую роль в нашем дыхании, доставляя кислород туда, где он поддерживает медленные, но необходимые процессы биохимического горения, обеспечивающие энергией наше тело. Гемоглобин – «дальнобойщик» организма с грузом, путешествующий по автобанам и проселочным дорогам кровеносной системы в колонне из эритроцитов.
2.6. Химия чайной церемонии
Есть много разновидностей чая, которые различаются цветом, ароматом и вкусом. Это разнообразие зависит в основном от способов обработки чайного листа, в частности от степени ферментации. Зеленый чай получают из листьев того же чайного куста, что и привычный для нас черный, но его подвергают минимальной окислительной ферментации (подробнее о ней мы расскажем дальше).
Будущий зеленый чай окисляют не более двух дней, после чего процесс останавливают, в результате чай (если говорить точнее – биологические компоненты чая, способные к мягкому окислению кислородом воздуха в присутствии ферментов) окисляется на 3–12 %. Белый чай по степени ферментации стоит на втором месте после зеленого. Свое название он получил по виду чайной почки, которая густо покрыта белым ворсом. В китайской народной медицине белый чай соответствует одному из пяти первоэлементов – «металлу», который традиционно ассоциируется с белым цветом. Белый чай наиболее богат антиоксидантами и кофеином. Производители элитных сортов считают его наичистейшим, хотя и степень окислительной ферментации в нём составляет 12–17 %.
На третьем месте по степени ферментации находится очень редкий сорт – желтый чай, который изготавливают из сырья высокого качества исключительно в Китае, в провинциях Сычуань, Хунань, Чжецзян и Фуцзянь. Долгое время он был доступен только владыке Поднебесной и его ближайшему окружению, желтый чай скрывали от иностранцев, а за разглашение тайны его производства строго карали. Следующий по степени ферментации – улун (черный дракон), который в идеальном варианте ферментируется на 50 %. При получении улуна ферментацию не доводят до конца, окисляя не весь чайный лист, а лишь его края и часть поверхности. Считается, что улун объединяет в себе свойства зеленого (яркий аромат) и черного чая (насыщенный вкус). Знакомый нам всем черный чай (который многие считают «нормальным» или «обычным») на родине чая, в Китае, называют красным. Для его получения листья по традиционной технологии ферментируют от двух недель до месяца. И наконец, наиболее глубоко ферментированный, или постферментированный, чай (в процессе участвуют плесневые грибки Aspergillus acidus) – пуэр. Китайцы называют его черным, и он известен своим темным цветом и характерным земляным привкусом и ароматом.
Конечно, помимо обработки, вкус и аромат чая зависят от страны произрастания растения, чьи листья превращаются в заварку. Так, в Китае растет подвид чайного куста Camellia sinensis sinensis, который предпочитает высокогорья и относительно низкие температуры. Чайный куст из индийского штата Ассам относится к подвиду Camellia sinensis assamica, и это уже не чайный куст, а скорее чайное дерево – оно может достигать пятиметровой высоты. Ассамский чай любит расти на равнинах, при высоких температурах и высокой влажности. Чай очень восприимчив к условиям окружающей среды. Почва, влажность воздуха, среднесуточная температура, количество солнечных дней и частота выпадения осадков – все это влияет на качество чая и его вкус, которые, естественно, определяются его химическим составом.
Таким образом, вкус чая создают и условия произрастания, и особенности возделывания, и, конечно, способ ферментации листов или почек. С точки зрения химика чай – сложная загадка, ведь редко какой продукт может похвастаться такой вариабельностью состава.
Хлорофиллин меди
В чайном листе содержится огромное количество химических веществ. Основная масса сухого чайного листа (до 40 %) приходится на полифенолы. Остальные 60 % – это аминокислоты, белки, в том числе, естественно, ферменты, метилксантины, к которым относятся кофеин, витамины и неорганические вещества. А еще в чайных листьях содержатся в следовых количествах около 700 летучих органических соединений, в значительной мере определяющие вкус и аромат напитка.
Больше всего в чашке чая полифенолов, а точнее, танинов (разновидность полифенолов растительного происхождения). Именно они отвечают за терпкий вкус, окраску и аромат. Считается, что танины чая полезны ярко выраженными антиоксидантными свойствами. По строению они напоминают витамин Р и так же, как и он, укрепляюще действуют на сосуды. В одной чашке крепкого чая может содержаться до 240 миллиграммов танинов. В цейлонском, индийском и яванском сортах концентрация танинов выше, отсюда их особый привкус. Чайные листья, собранные в июле или августе, содержат значительно больше танинов, чем в майские или сентябрьские листья. Возраст листа также имеет значение: количество дубящих веществ максимально не в молоденьких побегах, а в листьях постарше.
Большая часть чайных танинов – это конденсированные танины-флавоноиды, не разрушающиеся в воде, точнее, димеры 3,4-флавондиола или 3-флавонола. Значительный вклад в цвет и аромат чашки чая вносят два класса веществ фенольной природы – теафлавины и теарубигины, которые образуются из флавонолов при обработке чайных листьев.
К флавоноидам чая также относятся антоцианины, которые меняют свою окраску в зависимости от кислотности среды: в кислой среде они бледнеют, а при увеличении щелочности темнеют. Именно поэтому свежезаваренный чай теряет цвет, когда вы добавляете в него кусочек лимона. И те же самые антоцианины помогают некоторым недобросовестным проводникам поездов дальнего следования продавать жидкий чай. Рецепт прост: бессовестный работник РЖД добавляет в заварочный чайник немного соды, карбонат-ион гидролизуется до гидрокарбоната и иона ОН—, защелачивание вызывает потемнение заварки, и разбавленный чай принимает приличный товарный вид (чего, конечно, нельзя сказать о вкусе и аромате).
Теанин в чае понижает уровень тревожности.
Физиологическое воздействие напитка из листьев Camellia sinensis не ограничивается его антиоксидантным эффектом. С древних времен известно его стимулирующее действие, а обеспечивает его кофеин (1–6 % от сухой массы чайного листа. Еще два соединения, похожих на кофеин, как и он, относящихся к метилксантинам и тоже стимулирующих нервную систему, – теобромин (кстати, в шоколаде его гораздо больше) и теофиллин. Они придают чаю его горьковатый вкус. Если заварить 2,5 грамма чая, то в чашке напитка 20–70 миллиграммов кофеина – точное количество зависит от сорта чая и времени заваривания. Для сравнения, в чашке кофе объемом 170 мл содержится 40—155 миллиграммов кофеина, то есть в крепком чае его может быть больше, чем в слабом кофе.
Кофеин с теофиллином и теобромином – не единственные компоненты чая, способные влиять на психику. В нем содержится аминокислота теанин (до 1 % от массы сухих листьев). Совместное присутствие кофеина и теанина уравновешивает стимулирующее и расслабляющее действие напитка, поэтому чай в этом плане уникален. Если кофеин отгоняет сон, то теанин понижает уровень тревожности человека, поскольку стимулирует выработку в мозге гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), самого известного тормозного медиатора; кстати, препараты на его основе обладают успокоительным и ноотропным действием. Нервная система возбуждается «правильнее», и человек функционирует гораздо более продуктивно после чашки чая, чем после чашки кофе. Теанин также облагораживает вкус чая, делает его не таким вяжущим.
Современные методы аналитической химии, например, масс-спектрометрия высокого разрешения, позволили установить химическое строение многих веществ, входящих в состав чая. Лучше всего изучен зеленый чай, но в целом этот напиток все еще остается уравнением со многими неизвестными. Например, плохо изучены химические процессы, протекающие при получении пуэра. Многие летучие органические вещества, отвечающие за запах и аромат чая, возникают только в ходе ферментации. Как мы помним, чтобы сделать пуэр, нужна длительная ферментация с участием микроорганизмов, и в результате образуется огромное количество веществ – по оценкам экспертов, около тридцати тысяч, из которых изучено менее 5 %.
Рассмотрим подробнее этот загадочный процесс. Строго говоря, ферментация чайных листьев – это окисление: полифенолы, содержащиеся в свежих чайных листьях, подвергаются воздействию кислорода воздуха в присутствии ферментов-оксидаз и превращаются в теафлавины и теарубигины. Окисление начинается сразу после сбора и ускоряется при механическом разрушении клеточных стенок листьев из-за их естественного увядания или принудительного завяливания – полифенолы, ферменты и кислород смешиваются и легче контактируют. Простым глазом мы видим, что чайные листья темнеют, а на молекулярном уровне – появляются новые вещества, отвечающие за аромат и вкус чая.
К счастью, окислением-ферментацией можно управлять, изменяя внешний вид, аромат и вкус напитка. В результате список сортов чая гораздо обширнее, чем знакомые автору с детства и юности «Тридцать шестой» и «Индийский со слоном». Например, нагревая листья в процессе ферментации, можно затормозить процесс окисления – высокие температуры дезактивируют оксидазы. Так, ферментацию зеленого чая останавливают, обрабатывая его струей водяного пара с температурой 150–180 °C.