پژوهشکده چای کشور و رقابت با استانداردهای جهانی

پژوهشکده چای کشور دارای چندین بخش تحقیقاتی است که هر کدام گوشه ای از پازل سلامت و بهره وری این محصول را تکمیل می کنند.

وقتی یک فنجان چای تازه دم، خوش رنگ و معطر گیلان را پیش روی خود می گذارید و از گرمای مطبوع آن لذت می برید، ممکن است فکر کنید که این تجربه حسی دلپذیر تنها حاصل هنر سنتی دم کردن برگ های خشک است. اما واقعیت این است که پشت پرده هر قطره از این نوشیدنی، شبکه‌ای درهم از آن وجود دارد شیمی گیاهی (فیتوشیمی)، بیوتکنولوژی کاربردی، علم خاک دقیق و فرآیندهای کنترل کیفیت آزمایشگاهی واقع شده است

در فرهنگ عمومی ایران، چای نماد صلح و گفتگو است، اما در ادبیات مهندسی و علوم پایه، گیاه چای (کاملیا سیننسیس) یک کارخانه بیوشیمیایی زنده و پیچیده محسوب می شود. مرجع عالی راهنمایی، تحقیق و پایش این اکوسیستم علمی در کشور یک مرکز راهبردی به نام موسسه تحقیقات چای کاشر; قلعه تحقیقاتی که در دل باغ های همیشه سبز لاهیجان قرار دارد، سال هاست که مرزهای سنتی کشاورزی را با فناوری های نوین فرآوری مواد موثر پیوند می دهد.

داستان شکل گیری; از گیاهان کشف السلطنه تا تحلیل ماشینی

تاریخچه ورود چای به ایران داستانی حماسی و ملی است. در اواخر دوره قاجاریه محمدمیرزا قاجار قوانلو ملقب به کاشف السلطنهوی با درک نیازهای غذایی و اقتصادی کشور، مشقت های زیادی را متحمل شد و اولین نهال و دانه چای را از هندوستان به آب و هوای مناسب لاهیجان منتقل کرد. خاک حاصلخیز و دامنه های اسیدی البرز شمالی آغوش گرمی را برای این گیاه جوان گشود و لاهیجان رسما به پایتخت تاریخی چای ایران تبدیل شد.

با این حال، کشاورزی سنتی تنها تا حد معینی می‌توانست نیازهای بازار و صنعت را برآورده کند. طی چندین دهه پس از توسعه اولیه، چالش های عمده ای مانند کاهش بهره وری باغات، تخریب بافت خاک به دلیل کوددهی نامتعادل، تنوع کم محصولات جانبی، ضایعات انبوه در خطوط تولید چای و ورود بی رویه چای های خارجی بازار را تهدید می کرد. تبدیل یک محصول سنتی به یک صنعت سودآور، استاندارد و با ثبات نیازمند اتاق فکر و بازوی علمی منسجم بود.

این نیاز باعث شد تا پژوهشکده چای کشور زیر نظر پژوهشکده علوم باغبانی و سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی (تات) تشکیل شود. وظیفه اصلی این مرکز تنها به تولید بذر یا نشا محدود نمی شود. بلکه به یک پل ارتباطی پایدار بین «مزرعه چای»، «گلدان های تخمیر کارخانه» و «آزمایشگاه های پیشرفته دارویی و آنالیز مواد غذایی» تبدیل شد.

در آزمایشگاه های تخصصی پژوهشکده چه می گذرد؟

پژوهشکده چای کشور دارای چندین بخش تحقیقاتی است که هر کدام گوشه ای از پازل سلامت و بهره وری این محصول را تکمیل می کنند. بررسی مکانیسم این آزمایشگاه ها ابعاد علمی شگفت انگیزی را نشان می دهد:

الف) فیتوشیمی و جداسازی متابولیت های ثانویه

برگ های چای سرشار از متابولیت های ثانویه ارزشمند هستند. کاتچین ها (به خصوص اپی گالوکاتچین گالات یا EGCG)، تئوفیلینالطیانین و کافئین از جمله این ترکیبات در آزمایشگاه فیتوشیمی پژوهشکده با تکیه بر دستگاه‌های کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC)، اسپکتروفتومتری و کروماتوگرافی گازی، نسبت این مواد مؤثر بر اساس سن برگ‌ها، موقعیت جغرافیایی مزرعه و فصل کاشت، تابستان و اسپورتوم اندازه‌گیری می‌شود. این داده ها نقش مستقیمی در داروسازی، فرمولاسیون مکمل های ضد پیری و تعیین شاخص طعم گاز چای دارند.

ب) بیوشیمی پردازش و تخمیر آنزیمی

شاید جالب ترین واکنش شیمیایی در صنایع غذایی تبدیل چای سبز به چای سیاه باشد. فرآیندی که عموم مردم آن را «تخمیر» می نامند، اما به زبان علم، الف اکسیداسیون آنزیمی محاسبه شده آنزیم پلی فنل اکسیداز (PPO) موجود در بافت برگ، کاتچین های بی رنگ را به ترکیبات حلقوی، رنگارنگ و معطر به نام های “تافلاوین” (یک فاکتور رنگ طلایی و روشن) و “تاروبیگین” (یک رنگ تیره و عامل قوام چای) اکسید می کند. در موسسه تحقیقات چای، سینتیک این واکنش ها بر اساس رطوبت نسبی، جریان اکسیژن و دمای مالش برگ برای دستیابی به بالاترین خلوص طعم بدون کوچکترین سوختگی یا ترشی بیولوژیکی کنترل می شود.

ج) پایش ایمنی بیولوژیکی و کنترل باقیمانده آلاینده ها

یکی از نقاط عطف چای ایرانی در مقایسه با رقبای بزرگ جهانی (مانند هند، سریلانکا و کنیا)، سلامت ارگانیک و حداقل استفاده از آفت کش ها به دلیل زمستان سرد شمال ایران و آب و هوای خاص منطقه است. آزمایشگاه ایمنی بیولوژیکی پژوهشکده با استفاده از تجهیزات جذب اتمی، برگ های خشک چای را از نظر غلظت فلزات سنگین (سرب، کادمیوم، آرسنیک) و سموم فسفر و کلر باقیمانده بررسی می کند. خروجی این آزمایشات سندی است که کیفیت خالص چای شمال را در سطح بین المللی ثابت می کند.

از ضایعات چای تا بازار جهانی؛ ارزش افزوده استخراج کافئین بومی

در خطوط فرآوری چای صنعتی، سالانه هزاران تن زباله جامد شامل تفاله چای، ساقه، گرد و غبار خطوط جداسازی و باطله کارخانه ها باقی می ماند. در گذشته این مواد سوزانده یا در طبیعت رها می شدند و به یک معضل زیست محیطی تبدیل می شدند. اما در ادبیات اقتصاد دایره ایهیچ باقی مانده ای وجود ندارد؛ هر خروجی ورودی یک زنجیره ارزش جدید است.

پژوهشکده چای کشور با همکاری مراکز دانشگاهی طرح های گسترده ای را برای اجرای مفهوم «تولید زباله صفر» اجرا کرده است. گل سرسبد این فرآیندها، استخراج و تصفیه کافئین طبیعی از ضایعات چای است.

مزایای استراتژیک کافئین بومی در مقایسه با استانداردهای وارداتی

بازار شیمیایی و آزمایشگاهی ایران سالهاست تامین کافئین الزامات خطوط دارویی، محصولات آرایشی و بهداشتی و تست های آزمایشگاهی به برندهای بین المللی بستگی دارد. برجسته ترین نام در این زمینه، شرکت خوش نام آلمانی است مرک کافئین دارویی و آزمایشگاهی با خلوص ۹۹ درصد تولید می کند. اما بومی سازی استخراج کافئین در مؤسسه تحقیقات چای، ظرفیت هایی را منتشر کرده است که می تواند استانداردهایی برابر یا حتی از برخی جنبه ها برتر از نمونه های صنعتی رایج ارائه دهد:

هویت ۱۰۰٪ بیولوژیکی در برابر پایه های مصنوعی

بخش قابل توجهی از کافئین صنعتی که در دنیا خرید و فروش می شود، نتیجه سنتز شیمیایی از اسید اوریک است. دی متیل اوره و مشتقات نفتی است. با این حال، کافئین استخراج شده در موسسه چای منشا کاملا گیاهی و طبیعی (با پایه زیستی) دارای این ویژگی یک مزیت تجاری غیرقابل انکار در صنایع آرایشی بهداشتی پیشرفته (مانند سرم های چشم کافئین، لوسیون های تقویت کننده ریشه مو و ضد سلولیت) تحت استاندارد Clean Label است. مشتریان تمایل دارند محصولی با منشا برگ چای مصرف کنند تا نتیجه سنتز راکتور شیمیایی.

دستیابی به درجه خلوص مطابق با استانداردهای دارویی

در فرآیندهای استخراج سنتی از حلال های سمی مانند دی کلرومتان استفاده می شد که خطر باقیمانده حلال را افزایش می داد. این پژوهشکده با استفاده از حلال های سبز، تقطیر تحت فشار کاهش یافته و چندین مرحله تبلور مجدد، خلوص کافئین موجود در چای را بهبود می بخشد. بیش از ۹۸.۵ درصد به این درجه از خلوص رسیده است، آزمایش های دقیق داروسازی ها (مانند USP و BP) را با موفقیت پشت سر می گذارد و نشان می دهد که کیفیت محصول نهایی شانه به شانه با کافئین وارداتی مرجع حرکت می کند.

کنترل خروج ارز و کاهش آسیب پذیری زنجیره تامین

هزینه های واردات معرف های آزمایشگاهی خالص از شرکت هایی مانند مرک به دلیل موانع تجاری، نوسانات ارزی و هزینه های گمرکی بسیار بالاست. تامین نیاز داخلی صنایع آشامیدنی، دارویی و بهداشتی از طریق خطوط استحصال چای لاهیجان بار ارزی واردات مواد اولیه را کم کرده و هزینه خطوط دارویی کشور را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.

افق های جدید؛ فراتر از کافئین، غنای پنهان در برگ های چای

موسسه تحقیقات چای فعالیت خود را تنها در زمینه کافئین متوقف نکرده است. تمرکز بر ترکیبات دارویی پیشرفته، ارزش افزوده غنی برای صنعت چای ایجاد کرده است که از جمله آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• استخراج کاتچین و آنتی اکسیدان EGCG: این ماده قوی ترین جاذب رادیکال های آزاد است. با استخراج صنعتی EGCG از برگ‌های قدیمی‌تر چای، صنایع غذایی می‌توانند نگهدارنده‌های شیمیایی خطرناک (مانند BHA و BHT) را از فرمول روغن‌ها و کنسروها حذف کرده و آن را با یک آنتی اکسیدان کاملا طبیعی جایگزین کنند.
• تولید رنگهای غذایی ارگانیک: تافلاوین ها و تاروبیگین های استخراج شده را می توان به عنوان رنگدانه ایمن و طبیعی در محصولات نانوایی، شیرینی ها و بستنی ها استفاده کرد.
• Biochar و جاذب کربن پیشرفته: با کربنیزاسیون حرارتی چوب هرس شده گیاهان چای در شرایط بدون اکسیژن، بیوچار تولید می شود که به دلیل تخلخل میکرومتری شگفت انگیز، بهترین جاذب برای تصفیه فلزات سنگین از پساب های صنعتی و اصلاح سفره های آب زیرزمینی است.