このブログ投稿は、ゲストライターのジミー・バーリッジ（植物科学博士）によって書かれました。 お茶好きの私。写真もジミーが撮影しました。お楽しみください！
導入
お茶の色は、お茶の品質に対する印象に大きく影響し、コンテストでも厳正に審査されます。その微妙な違いは、実は非常に複雑な化学反応に起因している可能性があります。お茶の色は、主に植物が作り出す二次代謝物と呼ばれる特定の成分の相対量と、その後の加工、保管、そして最終的な抽出過程における二次代謝物の変化によって決まります。ここでは、これらのカテゴリーごとにいくつかの要素について見ていきましょう。
この煎茶の心地よい薄緑色は、クロロフィル b および/またはフラバノール配糖体の含有量が多いことを示しています。
化学
以前の投稿で述べたように、お茶の風味と色を支える化学は、熱心な科学的研究の対象であり、過去20年間で新しい機器や技術のおかげで大きな進歩を遂げてきました（Shi et al., 2021）。お茶に含まれる最も一般的な二次代謝産物であるポリフェノールは、抽出液の色を決定する上で大きな役割を果たしています（Li et al., 2021）。フラボノイドとカテキンはポリフェノールの一種であり、フラボノイドとカテキンにはそれぞれ多くの種類があります（Wang et al., 2004）。
基本的に、二次代謝産物の種類によって溶解度や渋みの度合いが異なるため、茶葉中の相対濃度、水温や浸出時間との相互作用が抽出液の色に影響を与える可能性があります（Liu and Tzen, 2022）。フラボノイドには、フラボン、フラボノール、フラバノン、フラバノール、アントシアニンなど、多くの種類があります（Shi et al., 2021）。これらの中には、フラバノール配糖体と呼ばれるグルコースが結合した化合物があり、黄色みがかった色と滑らかでベルベットのような口当たりを与えます（Liu and Tzen, 2022）。ケルセチンと呼ばれる別のフェノール化合物は、最終的な茶葉の緑味の主因です（Wang et al., 2004）。
典型的なフラバノール配糖体の化学構造。R 1とR 2に何が結合しているかによって、フラバノール配糖体の正体が決まります。例えば、R 1がOH基、R 2がH基の場合、分子はケルセチンになります。
成長条件
葉の色、大きさ、厚さ、および多くの種類の植物二次代謝産物の相対的な量は、非生物的要因 (温度、日光、土壌水分の利用可能性、土壌肥沃度) および生物的要因 (昆虫の摂食、土壌微生物叢) の影響を受けます。健康な植物は、葉の色合いが濃い傾向があります。遮光と施肥は、葉のクロロフィルとアミノ酸含有量の増加に寄与します。植物を緑色にする色素であるクロロフィルの量が茶葉の色に寄与することは明らかですが、クロロフィルaとbの相対的な量も影響し、 b種の方がわずかに黄色くなります。ただし、葉の一部とクロロフィルを含む葉緑体が浸出液に入ることはありますが、クロロフィル自体は実際には水に溶けないため、お茶の色は茶葉の色よりも多くの要因の影響を受けます。
処理
枯れる
一般的に、広義の茶葉（紅茶、ウーロン茶、緑茶）の色の違いは、酵素活性の違いによるものです。茶葉に含まれる様々な化合物が関与する酵素反応によって、ある化合物が別の化合物へと変化します。一部の緑茶生産者、特にカマリチャでは、短い萎凋期間を設けており、茶葉に深みと味わい深さを与えることがあります。しかし、一般的な緑茶生産では、酵素活性を可能な限り早期に停止させることで、鮮やかな緑色を保ち、茶葉本来のエッセンスを引き出しています。
温度
茶葉を蒸すまたは焙煎する温度、そして最終乾燥段階の温度と時間は、最終製品の化学組成に影響を与える可能性があります。カテキンはおそらく高温の影響を受ける化学物質の中で最も重要なクラスであり、エピマー化と熱分解がカテキンの変質に主に影響を及ぼすことが報告されています（Donlao and Ogawa, 2019）。
三年番茶を木炭で焙煎すると独特の香りが生まれますが、茶色は他の焙煎方法と区別がつかないほどです。左は宇治のカフェで提供されるほうじ茶ラテとほうじ茶アイスクリーム。右は鹿児島県伊佐市にある昔ながらの薪焼き三年番茶焙煎機です。
機械的な力；混練、圧延
蒸す、またはフライパンで炒めるという最初のステップで酵素の活性が停止した後でも、化学変化が起こることがあります。例えば、葉やその液胞を傷つけたり、折ったり、切ったりする程度は、葉の様々な部分に含まれる化学物質が互いに、そして空気中の酸素とどのように相互作用するかに影響を与えます。玉ねぎを刻んだときに目にヒリヒリ感を覚えたり、ニンニクを刻むのと潰すのとで味に差が生じたりする根本的な理由は、液胞が破裂して化学物質が放出されるからです。
機械式の揉捻機と揉捻機は、1キログラムの新茶を手作業で処理するために必要な長時間の労働をほぼ再現するように設計されていますが、手で揉み、収穫された茶葉の外観は、機械で収穫・加工されたものとは大きく異なることは否定できません。手摘み・揉捻された茶葉は、より均一で、ほぼ針のような形状をしています。研究によると、茶葉が機械加工の様々な段階を経るにつれて、形態と微細構造に大きな違いが生じることが示されています（Qin et al., 2022）。手作業で加工された茶葉と機械で加工された茶葉の形態と微細構造については、これまであまり研究されていないようですが、大きな違いがあることは想像に難くありません。
左は、茶葉をテーブルの上で回転させながら（比較的）軽く圧縮する揉捻機。右は、人が茶葉を拾ったり落としたりする動作を模倣した熊手のような回転機。手揉みに関するこちらの投稿と、受賞歴のある高貴園茶園の手揉み師、川口あかね氏によるこちらの動画もご覧ください。
刻む、ふるいにかける
葉の厚さ、刻み具合、そして最終製品が均一な大きさになるまでふるいにかける程度は、特定の成分がどれだけ速く、そして完全に抽出液に放出されるかに影響します。茶葉に含まれる微粒子の量は、色に影響を与え、カップの中で蒸らされ続ける可能性があります。最終製品に含まれる葉脈と茎の相対的な量も、茶葉の官能特性と色に影響を与えます。しかし、完全に均一な製品が必ずしも最高の製品であるとは限りません。重要なのは、成分、準備、そして加工の適切なバランスであり、これらすべてが茶師の技を成すものです。さらに、望ましい木質の香りを添えたり、最終的な抽出液をよりまろやかにしたりするために、意図的に茎を含む茶の属もあります。
善光園茶園のこの茎ほうじ茶は、茎100%で、チコリコーヒーのような素晴らしい焙煎風味が特徴です。抹茶の後や、濃厚なデザートと一緒に飲むこともあります。
補足：酸化したお茶
紅茶やウーロン茶などの酸化茶、いわゆる発酵茶は、蒸したりフライパンで炒ったりすることで酵素の働きが止まる緑茶よりもはるかに複雑な化学的性質を持っています。こうした多様な化学反応のおかげで、発酵茶は多種多様な微妙な味と色の違いを生み出すことができます。ご存知ない方のために説明すると、和紅茶として知られる日本の紅茶は、お茶の中でも最も新しく、最もエキサイティングなジャンルの一つです。現代の和紅茶の生産は10年ほど前に始まり、今では栽培品種、発酵、加工の優れた組み合わせを発見した生産者が数多く存在します。明治時代の日本の紅茶の歴史については、別の記事で触れるかもしれませんが、それは国際競争と関係があります（この前の記事はその競争について言及しています）。
品種や生育条件の選定後、萎凋と発酵は紅茶生産における次の段階であり、茶生産者が茶葉と直接関わる機会となります。発酵は通常、大きな籠や容器で行われる受動的な工程です。発酵後、茶葉は通常、液胞内の化学物質と反応し、酸化を促進するために、細かく刻まれたり、傷つけられたりします。アジア大陸の大規模紅茶生産者は、工程を標準化するために高度な設備を活用していますが、和紅茶は依然として職人技が光る製品であり、生産者の経験と技術に大きく依存しています。発酵段階の時間と温度は、カテキンを様々な色や風味に影響を与える化合物に変換する化学反応に大きな役割を果たします。
受賞歴のある茶生産者、梶原さんの熊本県芦北町の自宅で、和紅茶を味わう。
カテキンは植物性ポリフェノールの中でも非常に幅広いカテゴリーに属し、茶葉の乾燥重量の大部分を占めます。発酵によってカテキン含有量は減少し、その一部はより小さな形態に分解されます。また、一部はより大きく複雑な形態に変換され、このプロセスは重合と呼ばれます。紅茶の色に最も重要な化学物質の2つは、カテキンが重合して生成されるテアフラビンとテアルビジンです。これらはそれぞれ赤橙色と赤褐色をしています。これらの化学物質は茶葉の発酵に伴い量が増加しますが、ある時点でテアフラビンは最大量に達し、その後減少し始めます。テアフラビンとテアルビジンの比率は、完成した茶葉の色、口当たり、品質に影響します（Preedy, 2013）。テアフラビンとテアルビジンにはそれぞれ複数の種類があり、その誘導体、立体異性体、そして紅茶の風味と色に影響を与えるその他のポリフェノールも数多く存在します。
化学構造はテアフラビンとテアルビギンの2種類です。
ストレージ
時間の経過による化学変化は、温度、酸素への曝露、湿度に敏感です。研究によると、保管温度と保管期間がお茶の官能特性と色に影響を与えることが示されています。-80℃と-20℃という、研究者以外がほとんどアクセスできない温度で保管されたお茶は、100日間化学的に区別がつかず、人間の検査員にとっても新鮮なお茶と区別がつかない状態を保つことができました（Dai et al., 2019）。少なくとも、お茶は冷暗所に保管することをお勧めします。しかし、すべての変化が悪いわけではありません。実際、3年熟成させた三年番茶や一部の紅茶など、いくつかの種類のお茶は熟成プロセスによって定義されます。このプロセスを最適化することは、非常に多くの変数、プロセス、そしてそれらの相互作用が関係するため、芸術に似ています。
浸漬
茶葉に含まれる多種多様な化合物はそれぞれ水への溶解度が異なり、水温や抽出時間に応じて、成分が浸出液に放出される速度や量が異なります。お茶を2回目に抽出すると、感覚成分の多くが水に非常に溶けやすく、1回目に放出されるため、色、風味、香りが変わる傾向があります。お気づきかもしれませんが、お茶によっては高温で抽出すると苦味が出ることがあります。この苦味は主にカテキンによるもので、高温でより容易に抽出されます。また、ご経験があるかもしれませんが、水出し茶は滑らかでまろやかになり、うま味が増します。これはアミノ酸がカテキンよりも溶けやすいことが一因です。同じ理由で、水出し茶は色が薄くなります (Lin et al., 2014)。
水の化学組成、特にpHと水中の溶存ミネラル量は、お茶を浸出させる際に起こる化学反応に影響を与えます。pHが高く、溶存ミネラル量が多いほど、カテキンの酸化と重合が促進され、色が濃くなります（Cao et al., 2021）。水の重要性は、日本茶の誕生初期から認識されていました。有名な将軍、豊臣秀吉（以前の記事で触れました）の茶道において水は非常に重要であり、秀吉は宇治市の宇治川にかかる宇治橋の真ん中から水を引くために、特定の茶匠の一族を雇いました。
急須の材質が、抽出される茶葉（この研究ではウーロン茶）の化学組成に影響を与えるという報告がありますが（Liao et al., 2018）、色との直接的な関連性は報告されていません。ちなみに、ボトル入りのお茶の製造においては、色を安定させるため、茶葉の色に関する研究が盛んに行われています。淹れたお茶を数時間置いておくと色が変わるのを見たことがあるかもしれません。この色の変化は酸化によるものです。ほとんどの緑茶は短時間で抽出するため、酸素への曝露と酸素との反応が制限されますが、酸化反応を抑えることが、特定の種類や形状の急須で、より長い抽出時間のお茶が頻繁に推奨される理由の1つである可能性があります。
結論
緑茶の色素は、ケルセチンやフラバノール配糖体などのフラボノイドやカテキンが主な成分です。紅茶では、カテキンがテアルビジンやテアフラビンに変換されることが特に重要です。科学的には、色に寄与する植物由来の二次代謝産物が数多く特定されていますが、環境や加工処理が「良い」色にどのように寄与するかは、まだ十分に解明されていません。その理由の一つは、お茶の種類によって「良い」色に対する期待が異なるためです。
茶葉の化学組成（品種、生育、加工方法など）に加え、適切に保管された新鮮な茶葉を使用することが、お茶の色に最も大きく影響すると考えられます。さらに、抽出時間と温度も色に大きな影響を与えます。水の化学組成と急須の淹れ方の影響を見極めるには、おそらく並べて比較する必要があるでしょう。きっと面白いかもしれませんね！
参考文献
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Donlao, N., Ogawa, Y. (2019). 緑茶（ Camelia sinensis ）の葉および浸出液中のカテキン、カフェイン、クロロフィル含有量に対する加工条件の影響. LWT - Food Sci. Technol. 116, 108567. doi:10.1016/j.lwt.2019.108567.
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