O biochemicznych podstawach produkcji oolong. Kwas jasmonowy

Wiele roślin, w tym herbata, reaguje na różne niekorzystne zjawiska – uszkodzenia mechaniczne, patogeny, suszę itp. – zwiększając produkcję substancji lotnych. Niektóre z tych substancji bezpośrednio pełnią funkcje ochronne - na przykład mogą odstraszać szkodniki lub przyciągać owady żywiące się szkodnikami. Druga część to substancje sygnalizacyjne wyzwalające złożone kaskady reakcji obronnych.

Te lotne alkohole, aldehydy, ketony itp. często mają przyjemny zapach. Wiele z nich przyczynia się do smaku i aromatu herbaty, szczególnie w przypadku herbat oolong i czerwonych. Szereg operacji technologicznych w przetwarzaniu liści herbaty ma na celu aktywację naturalnych mechanizmów obronnych poprzez modelowanie niektórych czynników stresowych. Weidiao - więdnięcie surowców herbacianych - prowadzi do stresu związanego z utratą wilgoci, więdnięcie na słońcu oprócz tego zapewnia ekspozycję na podwyższoną temperaturę i promieniowanie ultrafioletowe; wytrząsanie – yáo qīng (搖青) -słabe, ale długotrwałe i powtarzające się uszkodzenia mechaniczne, chłodzenie - liang qing (晾青) – stres termiczny. I wszystko ma nie wiele wspólnego z utlenianiem polifenoli, do którego próbują zwężać technologię produkcji oolong i czerwonych herbat w różnych źródłach.

Tak więc, na przykład, indol, charakterystyczny lotny składnik oolongów, gromadzi się przy wytrząsanie liści herbaty, co wiąże się z zwiększeniem ekspresji jednej z podjednostek syntazy tryptofanowej (enzym ten katalizuje powstawanie tryptofanu z indol-3-fosfoglicerynianu i seryny, proces ten przebiega w dwóch etapach, realizowane różnymi podjednostkami enzymu, a indol jest pośrednim produktem). Co ciekawe, zniszczenie ścian komórkowych podczas zgniatania liści herbaty prowadzi do upośledzenia syntezy indolu, w wyniku czego w czerwonych herbatach indolu jest stosunkowo mało[1].

Jasmonolakton i (E)-nerolidol gromadzą się również w oolongach podczas procesu zwanego zuò qīng(做青), przy czym wytrząsanie i chłodzenie działają synergistycznie. Pozostaje tylko podziwiać pracowitości plantatorów herbaty epoki Qing, które, nie wiedząc nic o tych substancjach, o sposobach ich syntezy, o ekspresji genów, czysto empirycznie ustalili, że do tworzenia skomplikowanego i silnego kwiatowego aromatu potrzebna jest właśnie taka kombinacja czynników: zadbaną wytrząsanie liści herbaty i przechowywania go w spokoju w chłodnym pomieszczeniu.

Część lotnych aromatów herbaty znajduje się w liściach roślin herbacianych w postaci glikozydów – są one związane z resztami węglowodanów. Ich uwalnianie pod wpływem glikozydaz w procesie przetwarzania liści herbaty ma duże znaczenie, odpowiedzialne za to są β-primeverozydazy i β-glukozydazy i są dokładnie zbadane [2]. Pamiętaj, że to nie utlenianie, ale hydroliza, polifenole i oksydazy polifenolowe nie mają z tym nic wspólnego! Okazuje się jednak, że w przeciwieństwie do fermentacji fāxiào(发酵) czerwonej herbaty, w zào qīng – hydroliza nie jest aktywowana – wydaje się, że powodem jest to, że bez znacznego zniszczenia ścian komórkowych nie dochodzi do kontaktu glikozydaz z ich substratami. Co więcej, niektóre glikozydowe składniki aromatyczne, wręcz przeciwnie, gromadzą się! Powtórzę to jeszcze raz: przetwarzanie oolong nie jest fermentacją podobną do fermentacji czerwonych herbat, tylko częściową, ale zupełnie innym procesem, w niektórych aspektach, jak widać, nawet odwrotnym.

Ale w jaki sposób następuje zwiększona ekspresja genów, zwiększona aktywność enzymatyczna i wytwarzanie lotnych substancji aromatycznych? Jaki jest sygnał powodujący przegrupowanie szlaków metabolicznych? W końcu ani enzymy, ani ich geny same w sobie nie mogą “wyczuć”, na przykład, uszkodzeń mechanicznych.

W roślinach istnieje wiele substancji, które pełnią funkcje podobne do hormonów i mediatorów stanu zapalnego i odpowiedzi immunologicznej w organizmach zwierzęcych. Są to kwas abscysynowy, kwas salicylowy, etylen itp., ale w przypadku oolong najbardziej interesujący jest kwas jasmonowy i jego pochodne, a także niektóre prekursory, które są zbiorczo nazywane jasmonidami.

Kwas jasmonowy reguluje procesy wzrostu, starzenia się i opadania liści, tworzenia korzeni i cebul, pyłków. Ale jasmonidy biorą również udział w reakcjach roślin na uszkodzenia (na przykład przez szkodnika owada lub roślinożercę) i wprowadzenie bakterii chorobotwórczych i grzybów. Wyzwalają syntezę związków przeciwdrobnoustrojowych i owadobójczych, a także białek zaburzających proces trawienia u owadów. Zarówno pod względem struktury, jak i funkcji silnie przypominają prostaglandyny zwierząt i ludzi. Prostaglandyny powstają z kwasu arachidonowego, a kwas jasmonowy z innego wielonienasyconego kwasu - α – linolenowego. Ale jeśli prostaglandyny działają lokalnie, przyczyniając się do izolacji ogniska zapalnego (a dokładniej, zapalenie jest mechanizmem lokalizacji wpływu niebezpiecznego czynnika), wówczas kwas jasmonowy rozprzestrzenia się w całej roślinie, zapewniając reakcję ogólnoustrojową, a jego ester - jasmonid metylu jest przenoszony w powietrzu do innych roślin – i oni również zaczynają wytwarzać substancje ochronne. Cykady atakują jeden krzew – a cały obszar plantacji herbaty przygotowuje się do ataku.

Co ciekawe, pomimo strukturalnego pokrewieństwa z prostaglandynami i leukotrienami, jasmonidy w eksperymentach na zwierzętach wykazują przeciwnie właściwości przeciwzapalne. Najwyraźniej chodzi o ich konfigurację przestrzenną. Rzuty na płaszczyznę cząsteczek jasmonianów są podobne do mediatorów stanu zapalnego, ale ich trójwymiarowe modele w dużej mierze pokrywają się z niesteroidowymi środkami przeciwzapalnymi i prawdopodobnie mogą wiązać się z tymi samymi celami. Jeszcze większe zainteresowanie wzbudza ich potencjał przeciwnowotworowy: stwierdzono, że są w stanie hamować wzrost raka prostaty i indukować apoptozę w komórkach raka płuc. Tym, którzy chcą zbadać jasmonianowy szlak sygnałowy na głębszym poziomie, mogę polecić: [3]

W pracy naukowców z Instytutu Badań nad herbatą Akademii Nauk Rolniczych w prowincji Guangdong ustalono, że w wyniku wytrząsania liści herbaty znacznie wzrasta w nich zawartość kwasu jasmonowego, podczas gdy zawartość kwasów abscysynowego i salicylowego nie zmienia się znacząco (są one bardziej odpowiedzialne za reakcje na infekcję niż uszkodzenia mechaniczne). Ponieważ niektóre etapy biosyntezy kwasu jasmonowego są związane z chloroplastami, naukowcy porównali odbarwione pędy kultywaru albinosa, których komórki mają zmniejszoną liczbę chloroplastów i zaburzoną ich strukturę (pisałem o tych kultywarach we wpisie o Anji Bai Cha ), z zielonymi pędami tej samej odmiany. Okazało się, że produkcja kwasu jasmonowego w odbarwionych pędach spada, ale nie do zera. Jednocześnie zmniejsza się produkcja jasmonolaktonu, (Z)-3-heksen-1-olu, heks-1-enalu i heks-2-enalu – wszystkie te związki są pochodnymi kwasów tłuszczowych, podobnie jak kwas jasmonowy. Również znaleziono gen, którego ekspresja wzrosła po wytrząsaniu tylko w zielonych pędach. Ale do pełnego rozszyfrowania mechanizmów odpowiedzi liści herbaty na uszkodzenia mechaniczne jest jeszcze daleko.

Aktywacja naturalnych reakcji obronnych za pomocą metod technologicznych jest obiecującym kierunkiem w produkcji herbaty. Teraz, gdy przynajmniej częściowo znamy ich mechanizmy, można wymyślić takie sposoby na poprawę aromatu i smaku herbaty, na które starożytni plantatorzy nie natknęli się. Na przykład w tej pracy - [4] - naukowcom udało się wpłynąć na zawartość substancji lotnych, oświetlając krzewy herbaciane światłem czerwonym (długość fali 660 nm) i niebieskim (470 nm) przed zebraniem liści. Niebieskie i czerwone światło zwiększa ekspresję lipoksygenaz 9/13, amonialiazy fenyloalaniny i syntaz terpenowych, co prowadzi do zwiększonej syntezy lotnych pochodnych kwasów tłuszczowych, odpowiednio fenylopropanoidów i terpenów.

Źródła: 1 2, 3 4 5

Źródło: Herbaciarnia „Sowa i panda”