ชาเป็นพืชในวงศ์ (family) Theaceae สกุล (genus) Camellia ที่มีมากกกว่า 300 ชนิด (species) ชาที่ผลิตทางการค้าส่วนใหญ่มาจาก 2 สายพันธุ์ คือ Camellia sinensis var. sinensis (Chinese tea) และ Camellia sinensis var. assamica (Assam tea หรือ Indian tea) ชาสายพันธุ์จีนเป็นชาที่ใบมีขนาดเล็ก และแคบ การจำแนกสายพันธุ์ชานอกจากพันธุ์ชาทางการค้า 2 กลุ่มหลักที่กล่าวไว้แล้วยังพบสายพันธุ์ลูกผสม (hybrid) ที่เกิดจากการผสมข้ามระหว่างสายพันธุ์ทำให้ได้ชาลูกผสมที่มีลักษณะทางฟีโนไทป์แตกต่างกัน (heterogeneous) ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการ การปรับปรุงพันธุ์ชา (tea breeding) การปรับปรุงพันธุ์ชาทำให้ได้พันธุ์ชามีลักษณะทางกายภาพ ขนาดและลักษณะใบที่แตกต่างกันออกไป รวมทั้งให้รสชาติของน้ำชาที่เป็นเอกลักษณ์แตกต่างกัน ประเทศไทยได้ทดลองนำเอาชาสายพันธุ์จีนที่ได้รับการปรับปรุงพันธุ์จากประเทศไต้หวันเข้ามาปลูก แล้วขยายพันธุ์ พร้อมทั้งเพิ่มพื้นที่ปลูกอย่างต่อเนื่อง
1.ต้นชาเมี่ยง ต้นชาประกอบด้วยส่วนต่างๆ ที่สำคัญดังนี้
1.1 ราก ชาเป็นพืชที่มีรากแก้วและรากฝอย แต่ไม่มีรากขน ต้นชาที่ได้จากการปักชำจะไม่มีรากแก้ว รากชาจะมีการสะสมของคาร์โบไฮเดรตในรูปของแป้ง การแตกยอดของต้นชาขึ้นอยู่กับอาหารสำรองคาร์โบไฮเดรตในราก
1.2 ลำต้น เป็นไม้พุ่มขนาดกลาง-ใหญ่ ผิวลำต้นเรียบ กิ่งอ่อนปกคลุมด้วยขนอ่อน ชาในกลุ่มนี้มีลักษณะเป็นไม้ขนาดใหญ่ ต้นใหญ่สูงประมาณ 6-18 เมตร และมีขนาดใหญ่กว่าชาในกลุ่มชาจีนอย่างเด่นชัด กิ่งที่มีอายุมากจะเปลี่ยนเป็นสีเทา
1.3 ใบ มีลักษณะเป็นใบเดี่ยว ปลายใบแหลม การเรียงตัวของใบบนกิ่งเป็นแบบสลับและเวียน (spiral) ใบมีความกว้างประมาณ 3.0-6.0 เซนติเมตร ยาวประมาณ 7.0-16.0 เซนติเมตร แต่อาจพบใบที่มีขนาดใหญ่กว่าที่กล่าว คือใบมีความกว้าง 5.6-7.5 เซนติเมตร ยาวประมาณ 17.0-22.0 เซนติเมตร ขอบใบมีหยักเป็นฟันเลื่อยเด่นชัด จำนวนหยักฟันเลื่อยเฉลี่ยประมาณ 9 หยัก/ความกว้างของใบ 1.0 นิ้ว ส่วนของก้านใบและด้านท้องใบมีขนอ่อนปกคลุม แผ่นใบมีสีเขียวอ่อนถึงสีเขียวเข้ม
1.4 ดอก เจริญจากตาบริเวณง่ามใบบนกิ่ง ในแต่ละตาประกอบด้วยตาที่เจริญไปเป็นกิ่งใบอยู่ด้านบนของตา ส่วนใหญ่ดอกออกติดกันเป็นกลุ่ม ช่อละประมาณ 2-4 ดอก/ตา ก้านดอกยาวประมาณ 10.0-12.0 มิลลิเมตร กลีบเลี้ยงมีจำนวน 5-6 กลีบ แต่ละกลีบมีขนาดไม่เท่ากัน มีรูปทรงโค้งมนยาว กลีบดอกติดอยู่กับวง corolla ที่มีลักษณะคล้ายถ้วยหงาย กลีบดอกมีจำนวน 5-6 กลีบ ส่วนโคนกลีบติดกับฐานดอกแคบ ส่วนปลายกลีบบานออก วงเกสรตัวผู้ประกอบด้วยอับละอองเกสรสีเหลืองติดอยู่ที่ส่วนปลายของก้านชูอับละอองเกสรสีขาว ยาวประมาณ 5.0 มิลลิเมตร เกสรตัวเมีย (style) มีลักษณะเป็นก้านกลม ภายในรังไข่แบ่งออกเป็น 1-3 ช่อง ดอกเมื่อบานเต็มที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 3.65 เซนติเมตร
1.5 ผล เป็นแคปซูล เมื่อผลแก่เต็มที่เปลือกจะแตกออก ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 2.0-4.0 เซนติเมตร
1.6 เมล็ด ค่อนข้างกลม ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 11.0-12.0 มิลลิเมตร ผิวของเมล็ดเรียบ แข็ง มีสีน้ำตาล หรือ น้ำตาลอมแดง หรือน้ำตาลเข้มเกือบดำ
2. พันธุ์ชาที่ปลูกทางการค้าของไทย โดยทั่วไป แบ่งได้เป็น 2 พันธุ์ใหญ่ ๆ ได้แก่
2.1 กลุ่มนี้มีชื่อวิทยาศาสตร์ว่า Camellia sinensis var. assamica สามารถเรียกได้หลายชื่อ เช่น ชาเมี่ยง ชาพื้นเมือง ชาป่า หรือชาเมี่ยง เป็นต้น ชาเมี่ยงเป็นพันธุ์ชาที่ใบใหญ่กว่าชาพันธุ์จีน เป็นพันธุ์ที่เจริญเติบโตได้ดีในป่าเขตร้อนชื้นที่มีร่มไม้และแสงแดดพอประมาณ ชาพันธุ์อัสสัม
พบมากบนเขตพื้นที่สูงแถบภาคเหนือของไทยในจังหวัด เชียงใหม่ เชียงราย น่าน ลำปาง และแพร่
2.2 กลุ่มชาพันธุ์จีน (Chinese Tea) กลุ่มนี้มีชื่อวิทยาศาสตร์ว่า Camellia sinensis var. sinensis เป็นสายพันธุ์ที่นำเข้ามาจากประเทศไต้หวัน และจีน เป็นสายพันธุ์ที่ได้จากการปรับปรุงพันธุ์ ได้แก่ พันธุ์อู่หลงเบอร์ 17 หรืออู่หลงก้านอ่อน (Chin Shin Oolong No.17) อู่หลงเบอร์ 12 (Chin Hsuan Oolong No.12) พันธุ์สี่ฤดู (Si Ji หรือ Four Season) พันธุ์ถิกวนอิม (Tieguanyin) เป็นต้น เป็นสายพันธุ์ที่นิยมปลูกเนื่องจากให้ผลผลิตสูงและเป็นที่ต้องการของตลาด ปลูกมากในพื้นที่ภาคเหนือตอนบน เช่น จังหวัดเชียงราย เชียงใหม่ แม่ฮ่องสอน การปลูกจะปลูกเป็นแถวแบบขั้นบันได มีการจัดการแปลงปลูกอย่างเป็นระบบ และตัดแต่งกิ่งอย่างสม่ำเสมอเพื่อให้ชาแตกยอดใหม่และสะดวกต่อการเก็บเกี่ยวผลผลิต(สายลม และคณะ 2552)
3. องค์ประกอบทางเคมีในใบชาสด องค์ประกอบทางเคมีในยอดใบชาสดจะประกอบด้วยความชื้นประมาณ 75-80 % ส่วนที่เหลือเป็นของแข็งทั้งหมด ซึ่งองค์ประกอบเหล่านี้จะส่งผลต่อคุณภาพของชา
3.1 องค์ประกอบทางเคมีของยอดใบชา (%น้ำหนักแห้ง) Polyphenols (โพลิฟีนอล) ในยอดใบชาจะมีปริมาณโพลิฟอนอล (polyphenols) ทั้งหมดประมาณ 10-35% (dry weight) โดยสารประกอบโพลิฟีนอลนี้ส่วนใหญ่เป็นสารในกลุ่มฟลาโวนอยด์ (Flavonoids) ฟลาโวนอยด์เป็น secondary metabolite ที่แบ่งได้ 6 กลุ่มคือ Flavones, flavanones, isoflavones, flavonols, flavanols และ anthocyanins โครงสร้างพื้นฐานของฟลาโวนอยด์ประกอบด้วยวงแหวน A, B และ C 2-3กลุ่มของฟลาโวนอยด์ที่พบมากที่สุดในชาคือ Flavanols ซึ่งเรียกว่า Catechins (คาเทชิน)
3.2 โครงสร้างพื้นฐานของฟาโวนอยด์ คาเทชิน (Catechins) เป็นชื่อเรียก Flavanols ในชา ซึ่งมีประมาณ 60-70% ของโพลิฟีอนลทั้งหมด กลุ่มของ Catechins ที่พบมากในชา ได้แก่ (-)-Epigallocatechin-3-gallate (EGCG), (-)-Epigallocatechin (EGC), (-)-Epicatechin-3-gallate (ECG) และ (-)-Epicatechin (EC) โดย Catechins เหล่านี้มีอยู่ประมาณ 90% ของคาเทชินทั้งหมด กลุ่มของ Catechins ที่พบในปริมาณน้อยลงมาได้แก่ (-)-Gallocatechin (GC), (+)-Catechin (C), (-)-Gallocatechin gallate (GCG) และ (-)-Catechin gallate (CG) คาเทชินเป็นสารไม่มีสี ละลายน้ำได้ ให้รสขม และฝาด
3.3 โครงสร้างของคาเทชินที่พบในใบชา ในการผลิตชาอู่หลงและชาดำ เอนไซม์ polyphenol oxidase (PPO) จะเร่งปฏิกิริยา oxidation และ polymerization ของ catechins ให้เปลี่ยนเป็นสารโพลิฟีนอลที่ใหญ่ขึ้น โดยเป็นกลุ่มของ Theaflavins และ Thearubigins ซึ่งจะส่งผลต่อ สี รสชาติ และกลิ่นของชา ปฏิกิริยานี้เริ่มจากเอนไซม์ PPO เร่งการเกิดออกซิเดชันของ monomeric catechins จำพวก(-)-Epigallocatechin-3-gallate (EGCG), (-)-Epigallocatechin (EGC), (-)-Epicatechin-3-gallate (ECG) และ (-)-Epicatechin (EC) ได้เป็นสารประกอบ orthobenzoquinones จากนั้นจะเกิด polymerizations ได้เป็น dimeric catechins ในกลุ่ม Theaflavins และ Theasinensins และเกิดปฏิกิริยารวมตัวกับองค์ประกอบอื่นๆ ได้เป็นสาร Thearubigins ที่มีโมเลกุลใหญ่ กลุ่มของโพลิฟีนอลในชาหมักที่พบมากคือ Theaflavins และ Thearubiginsโดยชาที่ผ่านการหมักอย่างสมบรูณ์ จะพบ Thearubigins มาก ปัจจุบันพบว่า Theaflavins ที่พบในชามี 4 ชนิด ส่วน Thearubigins เป็นสารที่มีโครงสร้างซับซ้อน ยังไม่สามารถ identify ได้
