Хотя чай изучают на протяжении веков, а над раскрытием его химического состава учёные трудятся по меньшей мере полтораста лет, только за последние десятилетия стало возможным получить сравнительно полное представление о том, какие химические вещества входят в состав чая. Но и сегодня некоторые химические вещества остаются в чае нераскрытыми либо распознанными лишь в самом общем виде.

Если ещё в конце XIX века считали, что чай состоит из четырёх-пяти основных веществ, то теперь в чае насчитывают десятки одних лишь крупных групп веществ, каждая из которых включает множество сложных и простых элементов. Общее число входящих в чай химических веществ и соединений пока ещё невозможно подсчитать, десять — пятнадцать лет тому назад их насчитывалось около 130, а в настоящее время обнаружено уже около 300, причём 260 из них уже удалось идентифицировать, т.е. раскрыть их формулу. Следовательно, чай — сложнейшее и разнообразнейшее по своему химическому составу растение.

При этом следует иметь в виду, что химический состав свежесорванного зелёного чайного листа и сухой чаинки, полученной из этого листа, неодинаков. В сухом чае он разнообразнее и сложнее. В то же время не все химические вещества, присутствующие в свежих листьях, остаются в сухих чаинках после фабричной обработки: одни исчезают бесследно, другие испытывают окисление и частично изменяются, третьи вступают в сложные химические реакции и порождают абсолютно новые вещества с новыми свойствами и признаками.

Вполне естественно, что нас как потребителей чая интересует прежде всего вопрос о тех химических веществах, которые содержатся в чайном напитке, в настое.

Ведь именно растворимая часть чая поступает в организм человека. На ней мы поэтому и остановимся подробнее.

Как показали исследования, чай состоит на 30-50 % из экстрактивных, т.е. растворимых в воде частей. На практике растворимость никогда не осуществляется полностью. Зелёные чаи содержат больше растворимых веществ (40-50 %), а чёрные — меньше (30-45 %). Кроме того, чем моложе, выше качеством листья чая, тем богаче экстрактивными веществами полученный из них сухой чай. И наоборот, чем старее, грубее листья, тем менее выходят в настой растворимые вещества, тем менее вкусен чай.

Из растворимых веществ прежде всего следует обратить внимание на шесть самых важных групп или составных частей чая: это дубильные вещества, эфирные масла, алкалоиды, аминокислоты, пигменты и витамины. Большинство из них было известно давно, но старые представления о всех этих группах веществ в значительной степени расширились.

Дубильные вещества — один из существенных компонентов чая и чайного настоя. Они составляют 15-30 % чая и представляют собой сложную смесь более трёх десятков полифенольных соединений, состоящую из танина и различных (по крайней мере семи) катехинов, полифенолов и их производных. Прежние представления о чайном танине как о простом дубящем веществе, которому приписывали горький вкус, были существенно изменены благодаря работам академика А.Л. Курсанова и кажутся сейчас по меньшей мере наивными. Следует иметь в виду, что танин чая, или теотанин, неравнозначен фармацевтическому танину или галлотанину. Теотанин представляет собой сложный химический комплекс, состав которого теперь полностью расшифрован. Представление о том, что танин придаёт чаю горечь, неверно. Если в свежем чайном листе танин действительно обладает горьким вкусом, то после фабричной обработки эта горечь исчезает и танин в чае приобретает приятную терпкость, придающую основной вкус настою чая.

Особо следует подчеркнуть, что танин и катехины чая обладают свойствами витамина Р и именно из-за наличия танина чай является для нас главным источником получения этого важного витамина, о значении которого будет сказано ниже.

Как правило, содержание танина в зелёных чаях значительно выше, чем в чёрных (почти вдвое), ибо в зелёных чаях танин находится почти в неокисленном состоянии, в то время как в чёрном байховом чае до 40-50 % танина окислено. Из чёрных же чаёв в чаях Южной Азии — индийском, цейлонском и явском — содержится больше танина, чем в китайском, грузинском, азербайджанском и краснодарском. Танин придаёт южным чаям более резкий, можно сказать, более доходчивый чайный вкус, ценимый некоторыми категориями потребителей. В грузинских чаях танина бывает больше в листьях июньского, июльского и августовского сборов, а в майском и сентябрьском — значительно меньше. Кроме того, обычно во всех чаях высших сортов танина содержится больше, чем в низших.

Дубильные вещества чая не остаются неизменными. Продукты их окисления — хиноны, возникающие в ходе фабричного производства чая, в свою очередь производят окисление других веществ чайного листа и образуют многие ароматические продукты, участвующие в создании аромата чая. Таким образом, значение дубильных веществ в чае огромно, и они не оказывают дубящего действия на слизистую оболочку желудка человека, как думали в старину.

Эфирные масла имеются как в зелёном листе, так и в готовом чае. Несмотря на их крайне незначительное количество, они более других веществ привлекали внимание человека: именно им справедливо приписывали неповторимый чайный аромат. От них, следовательно, зависит и качество чаёв. Теперь установлено, что эфирных масел в зелёном листе чая содержится всего лишь около 0, 02 %. Это значит, что для получения 100 г этих масел в чистом виде надо переработать свыше полутонны чайного листа. Хотя при переработке чайного листа потеря эфирных масел достигает 70-80 %, при этом происходит и другой процесс — возникновение новых эфирных масел. Число химических компонентов в составе эфирных масел доходит в готовом чае, по одним данным, до 20 и выше, а по другим, более новым сведениям — до 32. И тем не менее именно среди эфирных масел находится известное число всё ещё не выясненных и ряд химически не раскрытых, хотя и обнаруженных соединений. Многие эфирные масла обладают запахами роз, мёда, ванили, цитрусовых, сирени, корицы. Неудивительно, что смесь такого ассортимента пахучих веществ способна создать неповторимый по своему аромату букет.