お茶の風味の背後にある化学

このブログ投稿はゲストによって書かれました ジミー・バーリッジ、植物科学博士 そして、お茶の栽培学、化学、テロワールの交わる領域に関心が高まっているお茶愛好家です(科学的な部分がわかりにくいのは彼のせいです!)。

お茶の種類によって、風味は大きく異なります。例えば、煎茶は紅茶では決して味わえない甘さと舌触りのとろみがあります。萎凋した緑茶は、爽やかさと刺激を兼ね備えた、シンプルさと透明感を備えています。紅茶に一般的に用いられる茶品種は、酸化によって香りが増しますが、インドやアフリカの茶とは全く異なる品種から作られる日本の紅茶は、より繊細で、花のような香りが強い傾向があります。釜炒り茶と玉緑茶は、煎茶とは異なる製法で作られる緑茶で、それぞれ異なる味わいと香りの広がりを楽しめます。

上：神奈川県足柄市小倉茶園の一番茶（和紅茶）と、湯呑茶道場の春煎茶5種類を比較。下： 梶原茶園の5種類の紅茶を試飲。

 

植物化学物質と風味

植物化学物質は太古の昔から人間の生活に深く関わってきました。これらの植物化学物質の多くは、アスピリンなどの伝統医薬品や現代医薬品の原料となっています。この一般的な鎮痛剤の有効成分はアセチルサリチル酸で、その形態は古代エジプト人によってヤナギの樹皮から初めて抽出されました（Desborough and Keeling, 2017）。

その他の植物化学物質は、柑橘類に含まれるクエン酸のように、食品の風味の基本的な側面です。トマトには約400種類の揮発性化学物質が確認されており、そのうち約12種類が特に重要です。そしてもちろん、トマトに特徴的な色を与えるカロテノイドの一種であるリコピンもあります（Petro‐Turza, 1986; Cheng et al., 2020; Tomatosphere, 2022）。特にニンジンに多く含まれるカロテノイドは、クロロフィルの補助色素です。カロテノイドとクロロフィルはどちらも、お茶の香りと味の非常に重要な成分です。カロテノイドから他の化学物質への変換は、酸化の主要な機能の一つであり、紅茶を区別するのに役立ちます。

生育条件、日陰、害虫被害、施肥、標高、気温変動、土壌の種類、加工、熟成など、すべてが植物化学物質のプロファイル、ひいては味やお茶の味わいに影響を与えます（Ahmed et al., 2013; Zhang et al., 2020; 気候変動に関する以前の記事を参照）。お茶には数千種類の化合物が含まれており、製茶工程を通じて変化する可能性があります。完成したお茶を最終的に抽出すると、揮発性の高い植物化学物質の一部が香りとして放出され、揮発性のない植物化学物質は茶葉に含まれます。

お茶に含まれる3つの重要な植物化学物質の化学構造。L-テアニンはお茶のうま味成分であるアミノ酸です。苦味のあるカフェインはメチルキサンチン系の刺激物質で、脳内の特定の受容体を遮断することで神経伝達物質の産生を促進します。ダムセノンは紅茶に含まれる多くの芳香物質の一つで、カロテノイドの変換によって生成されます。ローズケトン系に属し、様々なアイソフォームが存在し、フルーティーからフローラル、ウッディまで幅広い風味を生み出します。バーボンにも含まれています。

茶葉の化学組成を変える

農家や茶愛好家は、栽培条件や収穫時期によってお茶の風味が異なることを何世紀にもわたって知っていました。この関連性に最初に気づいたのは、おそらく宇治地方の農家でしょう。彼らは茶葉に陰影をつけることで、よりうま味のあるお茶ができることを知りました（ 陰影に関する以前の記事）。

同様に、茶農家や茶愛好家は、春一番のお茶は渋みよりも旨みが強く、特に滑らかな味わいであることに気づいています。これらの現象は、苦味のあるカテキンとタンニンの含有量が少なく、アミノ酸、特にL-テアニンという独特なアミノ酸の含有量が多いことに起因しています。

八女市の久万茶園では、伝統的な葦筵を用いた遮光茶の生産が行われています。玉露の場合は数日、最大数週間の遮光により、クロロフィルとアミノ酸含有量が増加し、タンニンが減少し、甘くまろやかで旨味が増したお茶になります。

アミノ酸はタンパク質の基本的な構成要素です。お茶には35種類以上のアミノ酸が含まれていることが確認されており、特定のアミノ酸はうま味などの特定の風味、花のような香り、ワインのような香りと関連付けられています（Li et al., 2022）。L-テアニンは茶葉に含まれるアミノ酸の総量の約50%を占めています。L-テアニンはお茶と特定のキノコに特有のアミノ酸で、一部の研究者によると脳のアルファ波を増加させることでお茶の鎮静効果をもたらし、その他の健康効果も期待されています（Juneja et al., 1999; Vuong et al., 2011）。

遮光によって旨味が豊かなお茶が生まれるメカニズムは、遮光によってアミノ酸からポリフェノールへの変化が遅くなるためであることが分かっています。アミノ酸の変化が遅くなることで、茶葉のアミノ酸含有量が増加し、結果として旨味が増します。現代の技術によって、L-テアニンの濃度が最も高いのは、通常、シーズン最初の芽と葉であるという、農家が長年知っていた事実が同様に裏付けられました（Li et al., 2022）。

酸化は、自然の化学反応を制御することでお茶の望ましい品質が生まれることを示すもう一つの例です。植物の細胞壁が萎凋や揉捻によって破壊されると、それまで細胞壁によって保護されていた化学物質が大気と接触します。これらの分子は酸素と反応し、酸化と呼ばれるプロセスが進行します。さらに、生葉、さらには収穫したばかりの葉でさえも、強力な酵素活性を有しており、これを放置するとポリフェノール、クロロフィル、カロテノイドの多くが変化し、葉の色が濃くなり、風味が変化します。

多くの紅茶に含まれるダマセノンは、緑茶にはほとんど含まれませんが、化学を学ぶ上で興味深い材料となります。カロテノイド含有量の高い茶葉は、慎重に酸化処理することでカロテノイドをダマセノンに変換し、甘みと滑らかな口当たりをもたらします。茶葉を蒸したり、フライパンで焼いたり（焙煎）することで、これらの酸化・酵素反応が阻害され、濃い緑色が保たれます。こうした様々な化学反応が、茶葉の色、味、口当たりに劇的な違いをもたらすのです。

左：世界遺産にも登録されている茶草場 農法（伝統的な草地マルチング農法）を用いた紅茶と燻製茶を専門とする松本兼六茶園で、あまり一般的ではない幸春品種が新たに植えられている。右：梶原茶園で、在来品種を手摘みしている様子。在来品種は挿し木ではなく他家受粉によって生まれ、完成したお茶、この場合は釜炒り茶（萎凋させて釜で炒った緑茶。在来については以前のブログで取り上げた）に興味深い風味をもたらす。

茶葉には、様々な形態の炭水化物も含まれています。これらの炭水化物は酵素のエネルギー源として利用されます。そのため、通常は蒸すなどして酵素の働きを止めると、より甘いお茶に仕上がります。

カフェインはメチルキサンチンの一種です。テオブロミンとテオフィリンも同様の刺激性化合物で、お茶に含まれています。これらは苦味の原因となることがあります。それぞれの含有量は、栽培品種、葉の年齢、環境によって大きく異なります。茶葉には様々なミネラルが含まれており、環境がその相対的な含有量に影響を与えます。お茶の加工や乾燥は、ミネラルの生物学的利用能に影響を与え、風味、香り、口当たりに影響を与えます。

茶葉の0.1%未満

揮発性化学物質は乾燥茶葉の重量の0.1%未満しか占めていませんが、香りと風味に大きく関わっています。数千もの化学物質が相互作用し、時間とともに変化することで、私たちお茶愛好家が楽しむ複雑な香りが生み出されます。

最先端の機器の助けを借りて、科学者たちは茶葉に含まれる、様々な茶に特徴的な風味を与える特定の分子を定量化できるようになっています。液体クロマトグラフィーやガスクロマトグラフィーなどの測定装置の中には、非揮発性（味覚）および揮発性（香り）の化学物質の量を、実に多岐にわたって定量化できるものもあります。

その他のツールとしては、分光反射率法やハイパースペクトル反射率法があり、これらは色の違いによって異なる化学物質を識別します（Yamashita et al., 2021）。質量分析法は、サンプル中の多数の分子間のわずかな重量差を測定するツールであり、茶の研究におけるアミノ酸の検出に頻繁に用いられています。興味深いことに、これらのツールは特定の茶製品の原産地や品種の鑑定に用いられることがあります（Engelhardt, 2020）。

土壌と気候は、特定の地域でどの品種がよく育ち、お茶の風味がどのようなものになるかを決定づける重要な要素です。左：九州の八女山にある栗原茶園。冬には雪に覆われる日本最南端の島です。右：同じ島のさらに南、鹿児島県にある古市製茶の低地にある茶畑の眺め。

人間の舌

現代の科学的なツールは、茶葉に含まれる成分、さらには香りや茶液に現れるものまで、非常に詳細な情報を与えてくれます。しかし、これらのツールでは、無数の味と香りの要素がどのように相互作用するかを定量化することはできません。香り、味、口当たり、そして後味といった要素の集合体こそが、上質なお茶を楽しむという多面的な体験をもたらすのです。

舌は5種類の味覚（甘味、酸味、塩味、苦味、うま味）を感知できます（Gravina et al., 2013）。脂肪味、辛味、フレッシュミント味も含めると8種類になるかもしれません。そしてもちろん、味覚には段階や組み合わせがあります。人間の鼻ははるかに敏感で、1兆種類もの香りを​​区別することができます（Bushdid et al., 2016）。鼻は脳と直接つながっているため、淹れたてのお茶から漂ってくるかすかな香りに特によく反応します。

おそらく、この直接的な繋がりこそが、香りがこれほどまでに迅速で力強く、感情的な反応を引き起こす理由なのでしょう。何かを嗅ぐだけで、遠い記憶が蘇ったり、落ち着きや帰属意識が湧いてきたりするのです。もしかしたら、私たちが今飲んだL-テアニンも​​、その効果を実感させているのかもしれません！

結論として、栽培品種、場所、標高、天候、収穫時期が、植物化学物質のプロファイル、そして結果として生じる味と香りに影響を与える可能性があることが分かりました。熟練の茶師は、乾燥と加工の技術を駆使してお茶の風味と香りのプロファイルをさらに洗練させ、より素晴らしい体験を可能にしています。ぜひお楽しみください！

参考文献

• Ahmed, S., Peters, CM, Chunlin, L., Meyer, R., Unachukwu, U., Litt, A., et al. (2013). 中国雲南省における在来種および政府支援による茶葉管理システムにおける生物多様性と植物化学的品質. Conserv. Lett . 6, 28–36. doi:10.1111/j.1755- 263X.2012.00269.x.
• Bushdid, C., Magnasco, M., Vosshall, L., Keller, A. (2016). ヒトは1兆種類以上の嗅覚刺激を識別できる. Science (80-. ). 343, 1370–1372. doi:10.1126/science.124916.
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