Progrese asupra componentelor chimice și activităților biologice ale cafelei

Rezumat: Cafeaua, una dintre cele trei băuturi de top din lume, aparține Coffea (Rubiaceae), care poatereduce glicemia, șiprotejează ficatul și neuro. Componentele chimice ale cafelei sunt bogate, inclusivalcaloizi, acid fenolic,flavonoide, terpene, etc. Constituentii chimici stau la baza activitatilor biologice si formeaza aroma caracteristica cafelei. Principalii constituenți chimici și activitățile biologice ale cafelei au fost revizuite cuprinzător, ceea ce ar oferi baza relevantă și sprijinul teoretic pentru dezvoltarea ulterioară a industriei cafelei.

Cuvinte cheie: Cafea;Componente chimice;Activitati biologice; Revizuire

Cafeaua este o plantă din genul Rubiaceae (Coffea), originară din Africa centrală și de nord, distribuită în principal în câteva țări precum America de Sud, America Centrală, Africa și Asia. Există 66 de specii de cafea în 4 grupe, denumite în mod obișnuit speciile cu boabe mari (C. liberica), speciile cu boabe medii (C. robusta), speciile cu boabe mici (C. arabica) și ethelza cafelei reale. grup (Eucoffea). Specie (C. excelsa), din care cafeaua mică are un miros moale și de bună calitate [1].

În 1892, misionarii francezi au introdus cafeaua în județul Binchuan, provincia Yunnan pentru cultivare, iar aceasta a continuat să se extindă. În prezent, cafeaua Chinei este cultivată în principal în Yunnan și Hainan, iar peste 99% sunt distribuite în Yunnan [2], Dehong, Pu'er, Baoshan, Xishuangbanna și Lincang sunt principalele, iar cafeaua cu cereale mici Yunnan are a fost evaluată drept cafeaua de înaltă calitate a lumii de către experții în degustare ai Organizației Internaționale a Cafelei. În plus, conform înregistrărilor „Chinese Materia Medica”, cafeaua este ușor amară, astringentă și plată;

Din lipsă de dorință, este adesea folosit ca medicament răcoritor, diuretic și stomachic. Conform rapoartelor cercetărilor, componentele chimice conținute în cafea includ în principal alcaloizi, acizi fenolici, flavonoide, terpene, lipide sterolice și componente volatile etc., care au funcții de sensibilizare la insulină, îmbunătățirea metabolismului glucozei, antidiabetic și protecție hepatică. și alte activități farmacologice. Această lucrare trece în revistă sursele componentelor chimice din cafea și activitățile lor biologice, urmărind să ofere suport teoretic pentru dezvoltarea ulterioară a industriei cafelei.

Cistanche Cafea bogata incomponent alcaloid

1 Principalele ingrediente ale cafelei

1.1 Alcaloizi

Cofeina (1,3,7-trimetilxantina, cofeina) este principalacomponent alcaloidîn boabele de cafea și sursa amărăciunii cafelei. Este prezent pe scară largă în ceai, cacao și cafea și este un medicament psihotrop utilizat pe scară largă. Studiile au arătat că cofeina poate atenua amnezia indusă de pierderea memoriei la vârstnici și, de asemenea, poate reduce riscul bolilor neurodegenerative precumBoala Alzheimer(AD) [3],boala Parkinson(PD) [4]. Studiul lui Arendash et al. [5] au arătat că aportul moderat de cofeină poate inhiba afectarea memoriei la șobolani; Zeitlin şi colab. [6] a confirmat că cofeina poate juca un rol în AD prin promovarea supraviețuirii celulelor striatale și corticale din creier și inhibarea căii de apoptoză. Nakaso și colab.[7] au confirmat că cofeina poate reduce activitatea caspazei-3 a cisteinei și poate reduce fragmentarea nucleară prin modelul PD al liniei celulare de neuroblastom de măduvă osoasă umană (SH-SY5Y). și numărul de agregate apoptotice. Cofeina poate reduce, de asemenea, scurgerea barierei hemato-encefalice (BBB) ​​cauzată de 1-metil-4-fenil{-1,2,3,6-tetrahidropiridină (MPTP) și inhibă Disfuncția BBB [8]. Dozele regulate de cofeină ajută la ameliorarea accidentului vascular cerebral hemipareză. Sun et al [9] au raportat că cofeina a obținut efecte protectoare asupra accidentului vascular cerebral prin proprietățile sale antioxidante și antiinflamatorii. Cofeina a fost, de asemenea, asociată cu controlul diabetului [10]. Trigonelina este un derivat de piridină care promovează formarea de compuși aromatici în timpul prăjirii cafelei, cum ar fi N-metilpiridina (NMP), care este un produs de degradare termică a trigonelinei în timpul prăjirii cafelei [11].

Cafeaua Cistanche previneBoala Alzheimer

În ultimii ani, s-au efectuat tot mai multe studii asupra trigonelinei, iar valoarea sa biologică a devenit din ce în ce mai proeminentă. Liu și colab. [12] au raportat că trigonelina poate reduce zahărul din sânge, poate crește expresia celulelor insulinei și poate regla răspunsurile inflamatorii; prin reglarea în jos a expresiei caspazei 3, inhibarea apoptozei parțiale a celulelor și creșterea activității enzimelor antioxidante, reducând astfel diabetul de tip 1 la șoareci. Ginsenozidul Rb1 și trigonelina pot preveni dezvoltarea leziunii renale diabetice prin reglarea expresiei mir-3550 și acționând asupra căii de semnalizare Wnt/-catenina [13]. Trigonelina are un potențial efect terapeutic asupra țesutului cardiac al colitei [14]. Trigonelina are efecte neuroprotectoare și este un bun medicament pentru tratamentul bolilor neurodegenerative [15]. Fahanik-Babaei și colab. [16] au raportat că trigonelina poate îmbunătăți cogniția și poate atenua pierderea nervilor; poate preveni acumularea lipidelor hepatice și lipotoxicitatea cauzată de colesterolul ridicat și dieta bogată în grăsimi prin restabilirea autofagiei hepatice[16]. 17]; inhibă metabolismul microbian intestinal al colinei și riscul cardiovascular asociat [18].

În plus, cafeaua conține și teobromină (teobromină), teofilină (teofilina) și acid nicotinic (acid nicotinic). Joseph și colab. [19] au raportat că în frunzele de cafea există 1,3,7,9-acid tetrametiluric (teacrină), liberină și metillibetină (Tabelul 1).

1.2 Acizi fenolici și derivații lor

În prezent, din cafea au fost izolate acid p-hidroxibenzoic (acid pihidroxibenzoic), acid vanilic (acid vanilic), acid p-cumaric (acid p-cumaric), acid ferulic (acid ferulic), acid clorogenic (acid clorogenic), acid cafeic, acid cafeoilchinic, acid dicafeoilchinic, 3-acid O-feruloilchinic, 3-O -feruloil-4-acid O-cafeoilchinic ({3-Oferuloil{-4-O- acid cafeoilchinic), 3-O-cafeoil-4-O acid feruloilchinic ({3-O-cafeoil-4- acid O-feruloilchinic) și alți acizi fenolici și derivați ai acidului cafeic (Tabelul 2) ).

Acidul clorogenic (CGA) este principalul compus al acidului fenolic cu funcții biologice, cum ar fi hipolipidemic, antioxidant și antibacterian. Nishi și colab. [22] au raportat că acidul clorogenic ar putea reduce semnificativ colesterolul, trigliceridele, lipoproteinele cu densitate joasă și crește lipoproteinele cu densitate mare; Xu și colab. [23] a confirmat activitatea acidului clorogenic și a protecției ADN-ului. Shi[24] a raportat că acidul clorogenic ar putea inversa autofagia și apoptoza induse de corticosteron (CORT) în celulele PC12 și ar putea, de asemenea, să regleze calea AKT/mTOR a celulelor PC12; Su et al[25] au raportat că acidul clorogenic ar putea inhiba celulele Pseudomonas P1 de aeruginosa

metabolismul intracelular pentru a exercita efect antibacterian. Acidul clorogenic poate reduce eficient absorbția și acumularea de Cd în jejun și poate proteja bariera intestinală [26]. Testul de glucoză din sânge al glucozei orale umane timp de 2 ore a confirmat că acidul clorogenic și trigonelina au efectul de a reduce răspunsul precoce la glucoză și insulină [27]. În același timp, degradarea termică a CGA în procesul de prăjire a cafelei duce la formarea de compuși fenolici amari și compuși fenolici aromatici. CGA poate participa, de asemenea, la formarea culorii cafelei prin încorporarea scheletului de melanină, care este principala cauză a pigmentării și astringenței cafelei. motiv.

1.3 Flavonoide

Flavonoidele sunt o clasă de ingrediente active care există pe scară largă în plantele naturale și au diverse activități, cum ar fi antioxidante, anticancerigene, antiinflamatorii și antibacteriene [31–33]. Cafeaua cu cereale mici conține flavonoide precum catechina, epicatechina și quercetina (tabelul 3).

1.4 Terpene

Cafeaua conține o mulțime de terpenoide, în principal diterpene p-kauran și cafestol, printre care cafestol, cafestol și 16-O-metil cafestol au cel mai mare conținut. 16-O-Methylcaffeol a fost folosit ca marker pentru a distinge cafeaua cu boabe mici de cafeaua cu boabe medii. Gunning[38] a folosit RMN de 600 MHz și LC-MS pentru a detecta 16-O-metilcafeol și 16-O-metilcafeicol. În ultimii ani, Qiu Minghua și colab. [39–42] au izolat și au identificat patru noi glicozide diterpenoide de tip para-kauri (mascarozide I~II, paniculozide VI și cofarilozide I), o floare geamănă para-marină din boabe de cafea cu granule mici. Glicozide diterpenoide de tip alcan (villanovane I) și glicozide diterpenice de tip 7 p-kauri; 5 au fost izolate din fasole crudă și nu au avut niciun efect asupra liniilor de celule tumorale HL60, A-549, SMMC{-7721, MCF-7 și SW480. Cochilii de pereche inhibitoare

diterpene de tip brad (mascarozide III~V și 20-nor-cofarilozide I~II), 8 noi lactone diterpenice de cafea (caffarolide A~H), dintre care caferolide C, D și F au o anumită activitate de activare a agregării plachetare in vitro, ratele de inducție de 310–4 g/mL au fost (11,4±

5,5) procente, (15,8±5,6) procente şi (7,8±3,3) procente; 4 diterpene de tip para-kauri (caffruenol A, caffruenol B, caffruolide A și caffruolide B) au fost izolate din fasole de soare, iar producția de NO indusă de lipopolizaharide în 264,7 macrofage a fost inhibată. Cafeaua conține și triterpene. Wang şi colab. [43] a izolat mai întâi patru noi triterpene de tip dammarane (caffruone A~D) din fructele uscate de cafea mică Yunnan. Acest lucru a îmbogățit foarte mult tipurile de terpenoide din cafea și a oferit o mulțime de referințe pentru studiul aprofundat al cafelei cu boabe mici din Yunnan. În prezent, cercetările asupra componentelor active terpenoide din cafea se concentrează în principal pe cafestol și kahweol. Hiroaki și colab. [44] au raportat că acetatul de kafiril și cafestolul au avut efecte inhibitoare asupra celulelor umane de cancer de prostată într-o manieră dependentă de doză. Suck și colab. [45] au raportat că kahweol a inhibat proliferarea celulelor canceroase de sân și a indus moartea celulară prin inducerea unei căi 3-dependente de caspază. Lima și colab. [46] au studiat efectul cafestolului asupra liniilor celulare de leucemie NB4, K562, HL60 și KG1, iar rezultatele au arătat că cafestol are un efect asupra liniilor celulare de leucemie.

Celulele HL60 și KG1 au fost cele mai citotoxice, reducând proliferarea celulelor HL60 cu 100%. Ferdrik et al [47] au arătat că atunci când concentrația de cafestol a fost de 10–8 și 10–6 mol/L, ar putea crește secreția de insulină cu 12%, respectiv 16%, iar prin expunere pe termen lung, aceasta ar putea crește cu 34% și 68%, iar la 10-8 mol/L, absorbția de glucoză de către celulele musculare scheletice umane poate fi crescută semnificativ cu 8%. Seo et al. [48] ​​au raportat că kahweol poate reduce producția de interleukine 1, 1, 6 și factorul de necroză tumorală indus de lipopolizaharide și poate inhiba inflamația hepatică indusă de lipopolizaharide.

1.5 Substanțe aromatice

În anii 1960, oamenii au început să studieze compușii de aromă a boabelor de cafea, iar în anii 1970, a fost raportată corelația dintre precursorii de aromă din boabele de cafea verde și componentele aromei din cafeaua prăjită [53]. Polizaharidele din peretele celular, lipidele, proteinele, zaharoza, acidul clorogenic, cofeina și trigonelina sunt principalii compuși de depozitare ai semințelor mature de cafea, iar aceste substanțe formează aroma cafelei în principal prin reacția Maillard, degradarea Strecker și reacția de caramelizare în timpul procesului de prăjire. Există în principal 28 de tipuri de substanțe aromatice caracteristice în cafea [54], (1) aldehidele și cetonele sunt legate de gustul/dulcetatea de caramel: izobutiraldehidă, 2-metilbutiraldehidă, izovaleraldehidă, 2,3-butiraldehidă dicetonă, 2,3-pentandionă, 4-hidroxi-2,{5-dimetil{-3(2H)-furanonă, 5-etil-4-hidroxi -2-metil-3(2H)- Furanone și vaniline; (2) Compuși care conțin sulf asociați cu mirosuri de sulf/prăjire: 2-furfuriltiol, 2-metil-3-furantiol, 3-metiltiopropanal, 3-tiol-butil { {31}}metil-1-carboxilat, 3-metil-2-buten{-1-tiol, metil mercaptan și compuși trisulfură de dimetil; (3) Compușii de pirazină sunt asociați cu mirosuri pământești: 2 -Etil-3,5-dimetilpirazină, 2-vinil{-3,5-dimetilpirazină, 2 ,3-dietil-5-metilpirazină, 2-vinil{-3- etil-5-metilpirazină și 2-metoxi{-3-izobutilpirazină; (4) Fenoli, aldehide legate de arome de fum/fenolice: guaiacol, 4-etil guaiacol, 4-vinilguaiacol, acetaldehidă, propionaldehidă și (F)-beta-damascenonă; (5) furanone asociate cu picătură: 3-hidroxi{-4,{5- dimetil{-2(5H)-furanona și 3-hidroxi{-4-metil{ {65}}etil-2(5H)-furanonă. Listă

Yi et al[55] au identificat aldehide, furani, fenoli, tiazoli, alchene, alcani, esteri, cetone, piroli, tiofeni, acizi carboxilici din partea de distilare cu abur a uleiului de cafea. , 12 tipuri de componente volatile compuse în principal din pirazină. [56] a identificat 77 de componente volatile, inclusiv alcooli, fenoli, eteri, aldehide, cetone, acizi, esteri, hidrocarburi și oxizi de azot din cafeaua Lao. Hafsah și colab. [57] au folosit cromatografie gazoasă-spectrometrie de masă (GC-MS) pentru a identifica 101 compuși volatili din florile de cafea cu bob mediu și au fost identificați un total de 72 de compuși volatili din boabele de cafea.

1.6 Alte ingrediente

În plus, cafeaua conține, de asemenea, compuși antronici mangiferină (mangiferină) și izomangiferină (izomangiferină), compuși cumarini scopoletin (scopoletin) și compuși carotenoizi și luteină [28]. Boabele mici de cafea conțin și compuși ai serotoninei scorodocarpine D~F [58]. Semințele de cafea conțin -sitosterol, stigmasterol, campesterol, colesterol, 5-avenasterol, 7-avenasterol (7-avenasterol), 7-stigmastenol (7-stigmastenol) și alte componente de sterol [59]; lipidele includ în principal acid miristic, acid palmitic, acid stearic, acid oleic, acid linoleic, ulei acru de arahide etc. [59].

2 Activitatea biologică a cafelei

Cafeaua conține un număr mare de substanțe biologic active, care au diverse activități biologice, cum ar fi antioxidante, hipolipemiante, scăderea zahărului din sânge și neuroprotecție.

2.1 Antioxidant

Yashin și colab. [60] a efectuat o analiză cuprinzătoare a activității antioxidante a cafelei, inclusiv studii antioxidanți in vitro și metode de testare și a subliniat că activitatea antioxidantă și conținutul total de antioxidanti al cafelei prăjite sunt comparabile cu cele ale ceaiului, cacaoului și vinului roșu, iar acidul clorogenic, principalul antioxidant din boabele de cafea, a fost redus semnificativ după prăjire.

2.2 Efect de scădere a lipidelor

Duangjai și colab. [61] a folosit adipocitele 3T3-L1 pentru a evalua efectul cireșelor de cafea de diferite culori (verde, galben și roșu) asupra lipogenezei și/sau lipolizei, iar rezultatele au arătat că cireșele verzi de cafea de diferite culori au fost în adipocitele 3T3-L1. Toate au activitate de inhibare a lipogenezei, iar cafeaua roșie uscată poate reduce acumularea de grăsime cu aproximativ 47%. În plus, toate componentele principale ale extractului de cafea (acid malic, acid chinic și acid clorogenic), cu excepția cafelei proaspete galbene, au crescut eliberarea de glicerol.

În același timp, studiul a confirmat, de asemenea, că pulpa mică de cafea poate reduce colesterolul in vitro și in vivo prin inhibarea absorbției intestinale a colesterolului prin scăderea activității LXR modulată de NPC1L și formarea de complexe micelare.

Rolul alcoolului [62].

2.3 Hipoglicemiant

Diabetul zaharat (DZ) este o boală cronică cu creșterea glicemiei cauzată de deficiența relativă sau absolută de insulină. Tratamentul diabetului zaharat se bazează în principal pe terapie medicamentoasă și management alimentar. Cofeina, acidul clorogenic, trigonelina și alte componente majore din cafea au toate efecte de scădere a zahărului din sânge. Sake și colab. [63] a efectuat un studiu asupra efectului hipoglicemiant al cafelei mici și al extractului său de etanol din frunze, iar extractul de cafea ar putea reduce semnificativ conținutul de zahăr din sânge la șoareci. Cafetol are potențiale efecte antidiabetice, crescând secreția de insulină stimulată de glucoză și creșterea absorbției de glucoză de către celulele musculare scheletice umane [64].

2.4 Neuroprotecție

Studiile epidemiologice sugerează că consumul obișnuit de cafea poate reduce riscul deBoala Alzheimer[65], și că aportul de cafea la pacienții de sex masculin cu primarboala Parkinsoneste invers asociat cu severitatea tremorului [66]. Într-un model de șoarece transgenic APP/PS2 deBoala Alzheimer, s-a confirmat că acidul clorogenic din cafea poate preveni afectarea cognitivă. Analiza imunohistochimică a arătat că polifenolii de cafea au redus semnificativ numărul de plăci din hipocampul beta-amiloid (A).

2.5 Alte funcții

Extractul brut din pericarpul cafelei mici Yunnan are anumite efecte protectoare și de recuperare asupra celulelor endoteliale ale venei ombilicale umane deteriorate [67]. Utilizarea combinată a extractului de cafea și Vc poate exercitaefect antitumoral[68]. Extractul metanolic din boabe de cafea verde are o anumită activitate antiinflamatoare [69]. Cafeaua areefecte hepatoprotectoare, iar consumul de cafea reducerisc de recidivă a carcinomului hepatocelularșicrește șansa de supraviețuire după transplantul de ficat ortotopic[70]. Cafeaua este invers asociată cu riscul de boală hepatică grasă nealcoolică [71].

3 Outlook

Fiind una dintre cele trei băuturi majore din lume, cafeaua este strâns legată de viața noastră de zi cu zi. Cercetările privind compoziția chimică a cafelei reprezintă o verigă importantă pentru dezvoltarea și îmbunătățirea în continuare a utilizării cafelei. În prezent, principalele probleme cu care se confruntă industria cafelei din țara mea sunt lipsa efectului de marcă și valoarea adăugată scăzută. Pentru a rezolva această dilemă cu care se confruntă industria cafelei din țara mea, întreprinderile de prelucrare a cafelei din țara mea explorează în mod activ tehnologia de procesare profundă a cafelei și se străduiesc să transforme avantajele resurselor în avantaje economice. Schimbarea acestei situații trebuie însă să se bazeze pe studiul aprofundat al cafelei din țara mea.

(1) Cafeaua este bogată în componente chimice, care sunt cheia pentru a afecta activitatea biologică și aroma cafelei. Prin urmare, cercetarea asupra componentelor sale chimice va fi baza pentru îmbunătățirea și avansarea cercetării în continuare a cafelei, precum și cheia pentru îmbunătățirea aromei cafelei.

(2) Prin cercetări cuprinzătoare și aprofundate asupra cafelei, utilizarea cuprinzătoare va fi o parte importantă a dezvoltării și utilizării ulterioare a cafelei, cum ar fi florile de cafea, frunzele de cafea, reziduurile de cafea etc. Florile de cafea conțin substanțe active precum fenolii, cofeina și trigonelina, care au capacitate antioxidantă și au potențialul de a fi transformate în zaharuri biologice. În al doilea rând, frunzele de cafea conțin mai puțină cofeină și pot fi folosite ca înlocuitor de ceai.

(3) Calitatea cafelei cu cereale mici Yunnan este bună, iar diterpenoizii ei sunt unici. Prin urmare, este foarte important să se determine relația dintre componentele sale chimice și aroma pentru a îmbunătăți calitatea cafelei.

Asistență: wallence.suen@wecistanche.com 0015292862950