Napredak o hemijskim komponentama i biološkim aktivnostima kafe

Apstrakt: Kafa, jedno od tri najbolja pića na svijetu, pripada kafi (Rubiaceae), koja možesmanjiti šećer u krvi, ištiti jetru i neuro. Hemijski sastojci kafe su bogati, uključujućialkaloidi, fenolna kiselina,flavonoidi, terpen, itd. Hemijski sastojci su osnova bioloških aktivnosti i formiraju karakterističan ukus kafe. Sveobuhvatno su razmotreni glavni hemijski sastojci i biološke aktivnosti kafe, što bi pružilo relevantnu osnovu i teoretsku podršku za dalji razvoj industrije kafe.

Ključne riječi: kafa;Hemijski sastojci;Biološke aktivnosti; Pregled

Kafa je biljka iz roda Rubiaceae (Coffea), porijeklom iz centralne i sjeverne Afrike, uglavnom rasprostranjena u nekoliko zemalja kao što su Južna Amerika, Centralna Amerika, Afrika i Azija. Postoji 66 vrsta kafe u 4 grupe, koje se obično nazivaju vrsta krupnog zrna (C. liberica), srednjezrna vrsta (C. robusta), sitnozrna vrsta (C. arabica) i ethelza prave kafe. grupa (Eucoffea). Vrste (C. excelsa), od kojih mala kafa ima blag miris i dobar kvalitet [1].

Godine 1892. francuski misionari uveli su kafu u okrug Binchuan, provincija Yunnan za uzgoj, i ona je nastavila da se širi. Trenutno se kineska kafa uglavnom uzgaja u Yunnan i Hainan, a više od 99 posto se distribuira u Yunnan [2], pri čemu su glavni Dehong, Pu'er, Baoshan, Xishuangbanna i Lincang, a Yunnan kafa malih zrna ima je ocijenjena kao svjetska visokokvalitetna kafa od strane stručnjaka za degustaciju Međunarodne organizacije za kafu. Osim toga, prema zapisima "kineske Materia Medica", kafa je blago gorka, trpka i ravna;

Zbog nedostatka želje, često se koristi kao osvježavajući, diuretik i lijek za želudac. Prema izvještajima istraživanja, kemijske komponente sadržane u kafi uglavnom uključuju alkaloide, fenolne kiseline, flavonoide, terpene, sterolne lipide i hlapljive komponente, itd., koji imaju funkcije inzulinske senzibilizacije, poboljšanja metabolizma glukoze, antidijabetičke i zaštite jetre. i druge farmakološke aktivnosti. U ovom radu se razmatraju izvori hemijskih komponenti u kafi i njihove biološke aktivnosti, sa ciljem pružanja teorijske podrške daljem razvoju industrije kafe.

Cistanche kafa bogataalkaloidnu komponentu

1 Glavni sastojci kafe

1.1 Alkaloidi

Kofein (1,3,7-trimetilksantin, kofein) je glavnialkaloidnu komponentuu bobicama kafe i izvoru gorčine kafe. Široko je prisutan u čaju, kakau i kafi, te je široko rasprostranjena psihotropna droga. Istraživanja su pokazala da kofein može ublažiti amneziju uzrokovanu gubitkom pamćenja kod starijih osoba, a također može smanjiti rizik od neurodegenerativnih bolesti kao što suAlchajmerova bolest(AD) [3],Parkinsonova bolest(PD) [4]. Studija Arendash et al. [5] su pokazali da umjereni unos kofeina može inhibirati oštećenje pamćenja kod pacova; Zeitlin et al. [6] su potvrdili da kofein može igrati ulogu u AD tako što promiče opstanak strijatalnih i kortikalnih stanica u mozgu i inhibira put apoptoze. Nakaso i saradnici[7] su potvrdili da kofein može smanjiti aktivnost kaspaze-3 cisteina i smanjiti fragmentaciju jezgre kroz PD model ćelije neuroblastoma ljudske koštane srži (SH-SY5Y). i broj apoptotičkih agregata. Kofein također može smanjiti curenje krvno-moždane barijere (BBB) ​​uzrokovano 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridinom (MPTP) i inhibirati BBB disfunkcija [8]. Redovne doze kofeina pomažu u poboljšanju hemipareznog moždanog udara. Sun i ostali [9] su objavili da je kofein postigao zaštitne efekte na moždani udar kroz svoja antioksidativna i protuupalna svojstva. Kofein je također povezan s kontrolom dijabetesa [10]. Trigonelin je derivat piridina koji potiče stvaranje aromatičnih spojeva tokom prženja kafe, kao što je N-metilpiridin (NMP), koji je proizvod termičke razgradnje trigonelina tokom prženja kafe [11].

Cistanche Coffee sprečavaAlchajmerova bolest

Posljednjih godina provodi se sve više istraživanja o trigonelinu, a njegova biološka vrijednost sve više dolazi do izražaja. Liu et al. [12] izvijestili su da trigonelin može smanjiti šećer u krvi, povećati ekspresiju inzulinskih stanica i regulirati upalne odgovore; smanjenjem ekspresije kaspaze 3, inhibiranjem djelomične apoptoze stanica i povećanjem aktivnosti antioksidativnih enzima, čime se smanjuje dijabetes tipa 1 kod miševa. Ginsenozid Rb1 i trigonelin mogu spriječiti razvoj dijabetičke povrede bubrega regulacijom ekspresije mir-3550 i djelovanjem na signalni put Wnt/-catenin [13]. Trigonelin ima potencijalno terapeutsko dejstvo na srčano tkivo kod kolitisa [14]. Trigonelin ima neuroprotektivno djelovanje i dobar je lijek za liječenje neurodegenerativnih bolesti [15]. Fahanik-Babaei i dr. [16] izvijestili su da trigonelin može poboljšati spoznaju i ublažiti gubitak živaca; može spriječiti nakupljanje lipida u jetri i lipotoksičnost uzrokovanu visokim kolesterolom i ishranom bogatom mastima obnavljanjem autofagije jetre[16]. 17]; inhibira mikrobni metabolizam holina u crijevima i s njim povezan kardiovaskularni rizik [18].

Osim toga, kafa sadrži i teobromin (teobromin), teofilin (teofilin) ​​i nikotinsku kiselinu (nikotinsku kiselinu). Joseph et al. [19] izvijestili su da u listovima kafe ima 1,3,7,9-tetrametilurinske kiseline (teakrin), liberina i metillibetina (Tabela 1).

1.2 Fenolne kiseline i njihovi derivati

Trenutno su iz kafe izolovane p-hidroksibenzojeva kiselina (phydroxybenzoic acid), vanilinska kiselina (vanilinska kiselina), p-kumaranska kiselina (p-kumarinska kiselina), ferulna kiselina (ferulična kiselina), hlorogenska kiselina (hlorogenska kiselina), kafeinska kiselina, kafeoilkinska kiselina, dikafeoilkinska kiselina, 3-O-feruloilkinska kiselina, 3-O-Feruloil-4-O-kafeoilkinska kiselina (3-Oferuloil-4-O- kafeoilkinska kiselina), 3-O-kafeoil-4-O feruloilkinska kiselina (3-O-kafeoil-4- O-feruloilkinska kiselina) i druge fenolne kiseline i derivati ​​kafeinske kiseline (Tabela 2 ).

Klorogenska kiselina (CGA) je glavni spoj fenolne kiseline s biološkim funkcijama kao što su hipolipidemijska, antioksidativna i antibakterijska. Nishi et al. [22] izvijestili su da hlorogenska kiselina može značajno smanjiti kolesterol, trigliceride, lipoproteine ​​niske gustine i povećati lipoproteine ​​visoke gustine; Xu et al. [23] potvrdili su djelovanje hlorogenske kiseline i zaštitu DNK. Shi[24] je izvijestio da hlorogenska kiselina može poništiti autofagiju i apoptozu u PC12 ćelijama izazvanu kortikosteronom (CORT), a također može regulirati AKT/mTOR put PC12 stanica; Su i saradnici [25] su objavili da hlorogenska kiselina može inhibirati ćelije aeruginosa Pseudomonas P1

intracelularni metabolizam da ispolji antibakterijski efekat. Klorogena kiselina može efikasno smanjiti apsorpciju i akumulaciju Cd u jejunumu i zaštititi crijevnu barijeru [26]. Test glukoze u krvi humane oralne glukoze u trajanju od 2 sata potvrdio je da hlorogenska kiselina i trigonelin imaju učinak smanjenja ranog odgovora glukoze i inzulina [27]. Istovremeno, termička degradacija CGA u procesu prženja kafe dovodi do stvaranja gorkih fenolnih jedinjenja i fenolnih aromatičnih jedinjenja. CGA također može sudjelovati u formiranju boje kafe ugradnjom skeleta melanina, koji je glavni uzrok pigmentacije i trpkosti kafe. razlog.

1.3 Flavonoidi

Flavonoidi su klasa aktivnih sastojaka koji su široko prisutni u prirodnim biljkama i imaju različite aktivnosti poput antioksidansa, antikancerogenih, protuupalnih i antibakterijskih [31–33]. Kafa malih zrna sadrži flavonoide kao što su katehin, epikatehin i kvercetin (tabela 3).

1.4 Terpeni

Kafa sadrži dosta terpenoida, uglavnom p-kauran i cafestol diterpene, među kojima najveći sadržaj imaju cafestol, cafestol i 16-O-metil cafestol. 16-O-Methylcaffeol je korišten kao marker za razlikovanje kafe malih zrna od kafe srednjeg zrna. Gunning[38] je koristio 600 MHz NMR i LC-MS da detektuje 16-O-metilkafeol i 16-O-metilkafeikol. Poslednjih godina, Qiu Minghua et al. [39–42] izolovali su i identifikovali četiri nova para-kauri tipa diterpenoidnih glikozida (maskarozidi I~II, panikulozid VI i kofarilozid I), jedan para-marina blizanac iz zrna kafe sa malim zrnom. Diterpenoidni glikozidi alkanskog tipa (vilanovane I) i 7 diterpenskih glikozida p-kauri tipa; 5 je izolovano iz sirovog pasulja i nije imalo efekta na HL60, A-549, SMMC-7721, MCF-7 i SW480 tumorske ćelijske linije. Inhibitorni par-ljuske

diterpeni tipa jele (maskarozid III~V i 20-nor-kofarilozid I~II), 8 novih diterpenskih laktona kafe (kafarolidi A~H), od kojih kafarolidi C, D i F imaju određenu aktivnost aktiviranja agregacije trombocita in vitro, stope indukcije od 310–4 g/mL su bile (11,4±

5,5) posto, (15,8±5,6) posto i (7,8±3,3) posto; 4 para-kauri-tipa diterpena (caffruenol A, caffruenol B, caffruolide A i caffruolide B) su izolovana iz zrna pasulja, a lipopolisaharidom indukovana proizvodnja NO u 264,7 makrofaga je inhibirana. Kafa takođe sadrži triterpene. Wang et al. [43] prvi je izolovao četiri nova triterpena tipa dammarana (caffruones A~D) iz sušenog voća Yunnan male kafe. Ovo je uvelike obogatilo vrste terpenoida u kafi i pružilo mnogo referenci za dubinsko proučavanje kafe sitnog zrna Yunnan. Trenutno se istraživanje aktivnih terpenoidnih komponenti u kafi uglavnom fokusira na cafestol i kahweol. Hiroaki et al. [44] izvijestili su da kafiril acetat i kafestol imaju inhibitorne efekte na ljudske ćelije raka prostate na način ovisan o dozi. Suck et al. [45] izvijestili su da kahweol inhibira proliferaciju stanica raka dojke i inducira ćelijsku smrt induciranjem 3-zavisnog puta od kaspaze. Lima et al. [46] proučavao je učinak cafestola na ćelijske linije NB4, K562, HL60 i KG1 leukemije, a rezultati su pokazali da cafestol djeluje na ćelijske linije leukemije.

HL60 i KG1 ćelije su bile najcitotoksičnije, smanjujući proliferaciju HL60 ćelija za 100 posto. Ferdrik i suradnici [47] su pokazali da kada je koncentracija kafestola 10–8 i 10–6 mol/L, može povećati lučenje inzulina za 12 posto, odnosno 16 posto, a dugotrajnom izloženošću može se povećati za 34 posto i 68 posto, a pri 10-8 mol/L, unos glukoze u ljudske ćelije skeletnih mišića može se značajno povećati za 8 posto. Seo et al. [48] ​​izvijestili su da kahweol može smanjiti proizvodnju interleukina 1, 1, 6 i faktora tumorske nekroze izazvane lipopolisaharidom, te može inhibirati upalu jetre uzrokovanu lipopolisaharidom.

1.5 Aromatične supstance

Šezdesetih godina prošlog stoljeća ljudi su počeli proučavati spojeve okusa kafe u zrnu, a 1970-ih je objavljena korelacija između prekursora okusa u zrnu zelene kafe i komponenti arome u prženoj kafi [53]. Polisaharidi ćelijskog zida, lipidi, proteini, saharoza, hlorogenska kiselina, kofein i trigonelin su glavna jedinjenja za skladištenje zrelih sjemenki kafe, a ove supstance formiraju aromu kafe uglavnom kroz Maillardovu reakciju, Streckerovu degradaciju i reakciju karamelizacije tokom procesa prženja. U kafi postoji uglavnom 28 vrsta karakterističnih aromatičnih supstanci [54], (1) aldehidi i ketoni su povezani sa ukusom/slatkoćom karamele: izobutiraldehid, 2-metilbutiraldehid, izovaleraldehid, 2,3-butiraldehid diketon, 2,3-pentandion, 4-hidroksi-2,5-dimetil-3(2H)-furanon, 5-etil-4-hidroksi -2-metil-3(2H)- Furanoni i vanilin; (2) Jedinjenja koja sadrže sumpor povezana sa mirisima sumpora/pečenog: 2-furfuriltiol, 2-metil-3-furantiol, 3-metiltiopropanal, 3-tiol-Butil { {31}}metil-1-karboksilat, 3-metil-2-buten-1-tiol, metil merkaptan i jedinjenja dimetil trisulfida; (3) Jedinjenja pirazina su povezana sa zemljanim mirisima: 2 -Etil-3,5-dimetilpirazin, 2-vinil-3,5-dimetilpirazin, 2 ,3-dietil-5-metilpirazin, 2-vinil-3- etil-5-metilpirazin i 2-metoksi-3-izobutilpirazin; (4) Fenoli, aldehidi koji se odnose na dim/fenolne arome: gvajakol, 4-etil gvajakol, 4-vinilgvajakol, acetaldehid, propionaldehid i (F)-beta-damascenon; (5) furanoni povezani sa oštrinom: 3-hidroksi-4,5- dimetil-2(5H)-furanon i 3-hidroksi-4-metil{ {65}}etil-2(5H)-furanon. Lista

Yi i saradnici[55] su identifikovali aldehide, furane, fenole, tiazole, alkene, alkane, estre, ketone, pirole, tiofene, karboksilne kiseline iz dela parne destilacije ulja kafe. , 12 vrsta isparljivih komponenti uglavnom sastavljenih od pirazina. [56] identifikovao je 77 isparljivih komponenti uključujući alkohole, fenole, etre, aldehide, ketone, kiseline, estre, ugljovodonike i dušikove okside iz Lao kafe. Hafsah et al. [57] koristili su gasnu hromatografiju-masenu spektrometriju (GC-MS) za identifikaciju 101 isparljivog jedinjenja iz cvjetova kafe srednjeg zrna, a iz zrna kafe identificirana su ukupno 72 isparljiva jedinjenja.

1.6 Ostali sastojci

Osim toga, kafa sadrži i antronska jedinjenja mangiferin (mangiferin) i izomangiferin (izomangiferin), kumarinska jedinjenja skopoletin (skopoletin), te karotenoide i jedinjenja luteina [28]. Mala zrna kafe sadrže i jedinjenja serotonina skorodokarpine D~F [58]. Sjemenke kafe sadrže -sitosterol, stigmasterol, kampesterol, kolesterol, 5-avenasterol, 7-avenasterol (7-avenasterol), 7-stigmastenol (7-stigmastenol) i druge komponente sterola [59]; lipidi uglavnom uključuju miristinsku kiselinu, palmitinsku kiselinu, stearinsku kiselinu, oleinsku kiselinu, linoleinsku kiselinu, kiselo ulje kikirikija, itd. [59].

2 Biološka aktivnost kafe

Kafa sadrži veliki broj biološki aktivnih supstanci koje imaju različite biološke aktivnosti kao što su antioksidans, snižavanje lipida, snižavanje šećera u krvi i neuroprotekcija.

2.1 Antioksidans

Yashin et al. [60] je proveo sveobuhvatan pregled antioksidativne aktivnosti kafe, uključujući in vitro studije antioksidansa i metode ispitivanja, i istakao da su antioksidativna aktivnost i ukupni antioksidativni sadržaj pržene kafe uporedivi s onima u čaju, kakau i crvenom vinu, i hlorogenska kiselina, glavni antioksidans u zrnu kafe, značajno je smanjena nakon prženja.

2.2 Efekat snižavanja lipida

Duangjai et al. [61] koristili su 3T3-L1 adipocite da procijene efekat trešanja kafe različitih boja (zelene, žute i crvene) na lipogenezu i/ili lipolizu, a rezultati su pokazali da su trešnje zelene kafe različitih boja bile u 3T3-L1 adipociti. Svi imaju aktivnost inhibicije lipogeneze, a crvena suha kafa može smanjiti nakupljanje masti za oko 47 posto. Osim toga, sve glavne komponente ekstrakta kafe (jabučna kiselina, kininska kiselina i hlorogenska kiselina) osim žute svježe kafe povećavaju oslobađanje glicerola.

U isto vrijeme, studija je također potvrdila da mala kaša kafe može smanjiti kolesterol in vitro i in vivo inhibiranjem crijevne apsorpcije kolesterola smanjenjem aktivnosti LXR modulirane NPC1L i stvaranjem micelarnih kompleksa.

Uloga alkohola [62].

2.3 Hipoglikemija

Dijabetes melitus (DM) je kronična bolest s povišenim razinama šećera u krvi uzrokovana relativnim ili apsolutnim nedostatkom inzulina. Liječenje dijabetesa se uglavnom temelji na terapiji lijekovima i upravljanju ishranom. Kofein, hlorogenska kiselina, trigonelin i druge glavne komponente kafe imaju efekte na snižavanje šećera u krvi. Sake et al. [63] proveli su studiju o hipoglikemijskom učinku male kafe i ekstrakta etanola iz njenog lista, a ekstrakt kafe bi mogao značajno smanjiti sadržaj šećera u krvi miševa. Cafetol ima potencijalne antidijabetičke efekte, povećavajući glukozom stimulirano lučenje inzulina i povećavajući unos glukoze od strane ljudskih skeletnih mišićnih stanica [64].

2.4 Neurozaštita

Epidemiološke studije sugeriraju da uobičajena konzumacija kafe može smanjiti rizik odAlchajmerova bolest[65], te taj unos kafe kod muških pacijenata sa primarnomParkinsonova bolestje obrnuto povezan sa jačinom tremora [66]. U APP/PS2 modelu transgenog mišaAlchajmerova bolest, potvrđeno je da hlorogenska kiselina u kafi može spriječiti kognitivna oštećenja. Imunohistohemijska analiza je pokazala da polifenoli kafe značajno smanjuju broj plakova u amiloidnom beta (A) hipokampusu.

2.5 Ostale funkcije

Sirovi ekstrakt perikarpa Yunnan male kafe ima određene zaštitne i regenerativne efekte na oštećene endotelne ćelije ljudske pupčane vene [67]. Kombinirana upotreba ekstrakta kafe i Vc može djelovatiantitumorski efekat[68]. Metanolni ekstrakt zrna zelene kafe ima određeno protuupalno djelovanje [69]. Kafa imahepatoprotektivni efekti, a potrošnja kafe smanjujerizik od recidiva hepatocelularnog karcinomaipovećava šanse za preživljavanje nakon ortotopske transplantacije jetre[70]. Kafa je obrnuto povezana sa rizikom od bezalkoholne bolesti masne jetre [71].

3 Outlook

Kao jedno od tri glavna pića na svijetu, kafa je usko povezana s našim svakodnevnim životom. Istraživanje hemijskog sastava kafe je važna karika za dalji razvoj i poboljšanje korišćenja kafe. Trenutno, glavni problemi s kojima se suočava industrija kafe moje zemlje su nedostatak efekta brenda i niska dodana vrijednost. Kako bi riješili ovu dilemu s kojom se suočava industrija kafe u mojoj zemlji, preduzeća za preradu kafe u mojoj zemlji aktivno istražuju tehnologiju duboke prerade kafe i nastoje da pretvore prednosti resursa u ekonomske prednosti. Međutim, promjena ove situacije mora biti zasnovana na dubinskom proučavanju kafe u mojoj zemlji.

(1) Kafa je bogata hemijskim komponentama koje su ključ za uticaj na biološku aktivnost i ukus kafe. Stoga će istraživanje njenih kemijskih komponenti biti osnova za daljnje unapređenje i unapređenje istraživanja kafe, kao i ključ za poboljšanje okusa kafe.

(2) Kroz sveobuhvatno i dubinsko istraživanje kafe, sveobuhvatno korištenje će biti važan dio daljeg razvoja i korištenja kafe, kao što su cvjetovi kafe, listovi kafe, ostaci kafe itd. Cvjetovi kafe sadrže aktivne tvari poput fenola, kofein i trigonelin, koji imaju antioksidativni kapacitet i potencijal da se pretvore u biološke šećere. Drugo, listovi kafe sadrže manje kofeina i mogu se koristiti kao zamjena za čaj.

(3) Kvalitet kafe sitnog zrna Yunnan je dobar, a njeni diterpenoidi su jedinstveni. Stoga je vrlo važno utvrditi odnos između njegovih kemijskih komponenti i okusa kako bi se poboljšao kvalitet kave.

Podrška: wallence.suen@wecistanche.com 0015292862950