Pokroky v chemických složkách a biologických aktivitách kávy
Nov 01, 2022
Abstrakt: Káva, jeden ze tří top nápojů na světě, patří do Coffea (Rubiaceae), která dokážesnížit hladinu cukru v krvi, achránit játra a neuro. Chemické složky kávy jsou bohaté, včetněalkaloidy, kyselina fenolová,flavonoidy, terpen atd. Chemické složky jsou základem biologických aktivit a tvoří charakteristickou chuť kávy. Byly komplexně přezkoumány hlavní chemické složky a biologické aktivity kávy, což by poskytlo relevantní základ a teoretickou podporu pro další rozvoj kávového průmyslu.
Klíčová slova: Káva;Chemické složky;Biologické aktivity; Posouzení
Káva je rostlina z rodu Rubiaceae (Coffea), původem ze střední a severní Afriky, rozšířená hlavně v několika zemích, jako je Jižní Amerika, Střední Amerika, Afrika a Asie. Existuje 66 druhů kávy ve 4 skupinách, obvykle označované jako velkozrnné druhy (C. liberica), střednězrnné druhy (C. robusta), malozrnné druhy (C. arabica) a ethelza pravé kávy skupina (Eucoffea). Druh (C. excelsa), z nichž malá káva má jemnou vůni a dobrou kvalitu [1].
V roce 1892 zavedli francouzští misionáři kávu do okresu Binchuan v provincii Yunnan za účelem pěstování a ta se dále rozšiřovala. V současné době se čínská káva pěstuje především v Yunnanu a Hainanu a více než 99 procent se distribuuje v Yunnanu [2], přičemž hlavními jsou Dehong, Pu'er, Baoshan, Xishuangbanna a Lincang a malozrnná káva Yunnan byla degustačními experty Mezinárodní organizace pro kávu vyhodnocena jako nejkvalitnější káva na světě. Navíc podle záznamů „Chinese Materia Medica“ je káva mírně hořká, svíravá a plochá;
Pro nedostatek touhy se často používá jako osvěžující, diuretický a žaludeční lék. Mezi chemické složky obsažené v kávě patří podle výzkumných zpráv především alkaloidy, fenolové kyseliny, flavonoidy, terpeny, sterolové lipidy a těkavé složky atd., které mají funkce inzulínové senzibilizace, zlepšují metabolismus glukózy, působí antidiabeticky a chrání játra. a další farmakologické aktivity. Tato práce shrnuje zdroje chemických složek v kávě a jejich biologické aktivity s cílem poskytnout teoretickou podporu pro další rozvoj kávového průmyslu.
Káva Cistanche bohatá naalkaloidní složka
1 Hlavní složky kávy
1.1 Alkaloidy
Kofein (1,3,7-trimethylxanthin, kofein) je hlavníalkaloidní složkav kávových bobulích a zdroj kávové hořkosti. Je široce přítomen v čaji, kakau a kávě a je široce používaným psychotropním lékem. Studie ukázaly, že kofein může zmírnit amnézii způsobenou ztrátou paměti u starších osob a může také snížit riziko neurodegenerativních onemocnění, jako je např.Alzheimerova choroba(AD) [3],Parkinsonova choroba(PD) [4]. Studie Arendashe et al. [5] prokázali, že mírný příjem kofeinu může inhibovat poruchu paměti u potkanů; Zeitlin a kol. [6] potvrdili, že kofein může hrát roli v AD tím, že podporuje přežití striatálních a kortikálních buněk v mozku a inhibuje dráhu apoptózy. Nakaso et al[7] potvrdili, že kofein může snížit aktivitu kaspázy-3 cysteinu a snížit jadernou fragmentaci prostřednictvím PD modelu buněčné linie neuroblastomu lidské kostní dřeně (SH-SY5Y). a počet apoptotických agregátů. Kofein může také snížit únik hematoencefalické bariéry (BBB) způsobený 1-methyl-4-fenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridinem (MPTP) a inhibovat Dysfunkce BBB [8]. Pravidelné dávky kofeinu pomáhají zlepšit hemiparézu. Sun et al [9] uvedli, že kofein dosáhl ochranných účinků při mrtvici díky svým antioxidačním a protizánětlivým vlastnostem. Kofein je také spojován s kontrolou diabetu [10]. Trigonelin je derivát pyridinu, který podporuje tvorbu aromatických sloučenin při pražení kávy, jako je N-methylpyridin (NMP), což je produkt tepelné degradace trigonelinu při pražení kávy [11].
Káva Cistanche zabraňujeAlzheimerova choroba
V posledních letech se provádí stále více studií o trigonelinu a jeho biologická hodnota je stále výraznější. Liu a kol. [12] uvedli, že trigonellin může snížit hladinu cukru v krvi, zvýšit expresi inzulinových buněk a regulovat zánětlivé reakce; snížením exprese kaspázy 3, inhibicí částečné apoptózy buněk a zvýšením aktivity antioxidačních enzymů, čímž se sníží diabetes 1. typu u myší. Ginsenosid Rb1 a trigonellin mohou zabránit rozvoji diabetického poškození ledvin regulací exprese mir-3550 a působením na signální dráhu Wnt/-catenin [13]. Trigonellin má potenciální terapeutický účinek na srdeční tkáň kolitidy [14]. Trigonellin má neuroprotektivní účinky a je dobrým lékem pro léčbu neurodegenerativních onemocnění [15]. Fahanik-Babaei a kol. [16] uvedli, že trigonellin může zlepšit kognici a zmírnit ztrátu nervů; může zabránit akumulaci lipidů v játrech a lipotoxicitě způsobené vysokým cholesterolem a dietou s vysokým obsahem tuků obnovením jaterní autofagie[16]. 17]; inhibuje střevní mikrobiální metabolismus cholinu as ním spojené kardiovaskulární riziko [18].
Kromě toho káva obsahuje také theobromin (theobromin), theofylin (teofylin) a kyselinu nikotinovou (kyselinu nikotinovou). Joseph a kol. [19] uvedli, že v listech kávy je 1,3,7,9-tetramethylurová kyselina (theakrin), liberin a methyllibetin (tabulka 1).
1.2 Fenolové kyseliny a jejich deriváty
V současné době byly z kávy izolovány kyselina p-hydroxybenzoová (kyselina phydroxybenzoová), kyselina vanilová (kyselina vanilová), kyselina p-kumarová (kyselina p-kumarová), kyselina ferulová (kyselina ferulová), kyselina chlorogenová (kyselina chlorogenová), kyselina kávová, kyselina kofeoylchinová, kyselina dikafeoylchinová, kyselina 3-kyselina o-feruloylchinová, kyselina 3-O-feruloyl-4-kyselina o-kafeoylchinová (3-oferuloyl-4-O- kyselina kafeoylchinová), 3-O-kafeoyl-4-Kyselina feruloylchinová (3-Kyselina O-kafeoyl-4- O-feruloylchinová) a další fenolové kyseliny a deriváty kyseliny kávové (Tabulka 2 ).
Kyselina chlorogenová (CGA) je hlavní sloučeninou kyseliny fenolové s biologickými funkcemi, jako jsou hypolipidemické, antioxidační a antibakteriální. Nishi a kol. [22] uvedli, že kyselina chlorogenová může významně snížit cholesterol, triglyceridy, lipoprotein s nízkou hustotou a zvýšit lipoprotein s vysokou hustotou; Xu a kol. [23] potvrdili aktivitu kyseliny chlorogenové a ochranu DNA. Shi[24] uvedl, že kyselina chlorogenová by mohla zvrátit autofagii a apoptózu vyvolanou kortikosteronem (CORT) v buňkách PC12 a mohla by také regulovat dráhu AKT/mTOR buněk PC12; Su et al [25] uvedli, že kyselina chlorogenová by mohla inhibovat buňky P1 aeruginosa Pseudomonas
intracelulární metabolismus, který má antibakteriální účinek. Kyselina chlorogenová může účinně snižovat absorpci a hromadění Cd v jejunu a chránit střevní bariéru [26]. Test glukózy v krvi u lidské orální glukózy po dobu 2 hodin potvrdil, že kyselina chlorogenová a trigonellin mají účinek na snížení časné glukózové a inzulínové odpovědi [27]. Tepelná degradace CGA v procesu pražení kávy zároveň vede ke vzniku hořkých fenolických sloučenin a fenolických aromatických sloučenin. CGA se také může podílet na tvorbě barvy kávy začleněním skeletu melaninu, který je hlavní příčinou pigmentace kávy a svíravosti. důvod.
1.3 Flavonoidy
Flavonoidy jsou třídou aktivních složek, které se široce vyskytují v přírodních rostlinách a mají různé aktivity, jako jsou antioxidační, protirakovinné, protizánětlivé a antibakteriální [31–33]. Malozrnná káva obsahuje flavonoidy, jako je katechin, epikatechin a kvercetin (tabulka 3).
1.4 Terpeny
Káva obsahuje mnoho terpenoidů, především p-kauran a cafestol diterpeny, mezi nimiž mají nejvyšší obsah cafestol, cafestol a 16-O-methyl cafestol. 16-O-Methylcaffeol se používá jako značka k rozlišení malozrnné kávy od střednězrnné kávy. Gunning[38] použil 600 MHz NMR a LC-MS k detekci 16-O-methylcaffeolu a 16-0-methylcaffeicolu. V posledních letech Qiu Minghua et al. [39–42] izolovali a identifikovali čtyři nové diterpenoidní glykosidy typu para-kauri (maskarosidy I~II, panikulosid VI a kofarylosid I), jeden květ dvojče para-marina z malozrnných kávových zrn. diterpenoidní glykosidy alkanového typu (villanovan I) a 7 diterpenové glykosidy typu p-kauri; 5 byly izolovány ze syrových fazolí a neměly žádný účinek na nádorové buněčné linie HL60, A-549, SMMC-7721, MCF-7 a SW480. Inhibiční pár-skořepiny
diterpeny jedlového typu (maskarosid III~V a 20-nor-kofarylosid I~II), 8 nových kávových diterpenových laktonů (kaffarolidy A~H), z nichž kafarolidy C, D a F mají určitou aktivitu při aktivaci agregace krevních destiček in vitro byly rychlosti indukce 310–4 g/ml (11,4±
5,5) procent, (15,8±5,6) procent a (7,8±3,3) procent; Ze slunečních bobů byly izolovány 4 diterpeny typu para-kauri (caffruenol A, caffruenol B, caffruolid A a caffruolid B) a lipopolysacharidem indukovaná produkce NO u 264,7 makrofágů byla inhibována. Káva také obsahuje triterpeny. Wang a kol. [43] nejprve izolovali čtyři nové triterpeny dammaranového typu (caffruony A~D) ze sušeného ovoce malé kávy Yunnan. To značně obohatilo typy terpenoidů v kávě a poskytlo mnoho odkazů pro hloubkovou studii malozrnné kávy Yunnan. V současnosti se výzkum terpenoidních aktivních složek v kávě zaměřuje především na cafestol a kahweol. Hiroaki a kol. [44] uvedli, že kaffiryl acetát a cafestol měly inhibiční účinky na buňky lidského karcinomu prostaty v závislosti na dávce. Suck a kol. [45] uvedli, že kahweol inhiboval proliferaci buněk rakoviny prsu a indukoval buněčnou smrt indukcí kaspázové 3- dráhy závislé. Lima a kol. [46] studovali účinek cafestolu na leukemické buněčné linie NB4, K562, HL60 a KG1 a výsledky ukázaly, že cafestol má vliv na leukemické buněčné linie.
Nejvíce cytotoxické byly buňky HL60 a KG1, které snížily proliferaci buněk HL60 o 100 procent. Ferdrik et al [47] prokázali, že když byla koncentrace cafestolu 10–8 a 10–6 mol/l, mohl zvýšit sekreci inzulinu o 12 procent, respektive o 16 procent, a při dlouhodobé expozici by se mohl zvýšit o 34 procent a 68 procent a při 10–8 mol/l může být příjem glukózy buňkami lidského kosterního svalstva významně zvýšen o 8 procent. Seo a kol. [48] uvedli, že kahweol může snížit produkci interleukinů 1, 1, 6 a tumor nekrotizujícího faktoru indukovaného lipopolysacharidem a může inhibovat lipopolysacharidy indukovaný zánět jater.
1.5 Chuťové látky
V 60. letech 20. století lidé začali studovat aromatické sloučeniny kávových zrn a v 70. letech byla publikována korelace mezi prekurzory chuti v zelených kávových zrnech a aromatickými složkami v pražené kávě [53]. Polysacharidy buněčné stěny, lipidy, proteiny, sacharóza, kyselina chlorogenová, kofein a trigonellin jsou hlavními zásobními sloučeninami zralých kávových semen a tyto látky tvoří kávové aroma především Maillardovou reakcí, Streckerovou degradací a karamelizační reakcí během procesu pražení. V kávě je hlavně 28 druhů charakteristických chuťových látek [54], (1) aldehydy a ketony souvisí s chutí/sladkostí karamelu: isobutyraldehyd, 2-methylbutyraldehyd, isovaleraldehyd, 2,3-butyraldehyd diketon, 2,3-pentandion, 4-hydroxy-2,5-dimethyl-3(2H)-furanon, 5-ethyl-4-hydroxy -2-methyl-3(2H)-furanony a vaniliny; (2) Sloučeniny obsahující síru spojené se sirnými/praženými pachy: 2-furfurylthiol, 2-methyl-3-furantiol, 3-methylthiopropanal, 3-thiol-Butyl { {31}}methyl-1-karboxylát, 3-methyl-2-buten-1-thiol, methylmerkaptan a dimethyltrisulfidové sloučeniny; (3) Sloučeniny pyrazinu jsou spojeny se zemitými pachy: 2 -Ethyl-3,5-dimethylpyrazin, 2-vinyl-3,5-dimethylpyrazin, 2 ,3-diethyl-5-methylpyrazin, 2-vinyl-3- ethyl-5-methylpyrazin a 2-methoxy-3-isobutylpyrazin; (4) Fenoly, aldehydy související s kouřovými/fenolickými aromaty: guajakol, 4-ethylguajakol, 4-vinylguajakol, acetaldehyd, propionaldehyd a (F)-beta-damascenon; (5) furanony spojené se štiplavostí: 3-hydroxy-4,5- dimethyl-2(5H)-furanon a 3-hydroxy-4-methyl{ {65}}ethyl-2(5H)-furanon. Seznam
Yi et al[55] identifikovali aldehydy, furany, fenoly, thiazoly, alkeny, alkany, estery, ketony, pyrroly, thiofeny, karboxylové kyseliny z části kávové destilace s vodní parou. , 12 typů těkavých složek složených převážně z pyrazinu. [56] identifikovali 77 těkavých složek včetně alkoholů, fenolů, etherů, aldehydů, ketonů, kyselin, esterů, uhlovodíků a oxidů dusíku z laoské kávy. Hafsah a kol. [57] použili plynovou chromatografii-hmotnostní spektrometrii (GC-MS) k identifikaci 101 těkavých sloučenin ze střednězrnných květů kávy a celkem 72 těkavých sloučenin bylo identifikováno z kávových zrn.
1.6 Ostatní přísady
Kromě toho káva obsahuje také anthronové sloučeniny mangiferin (mangiferin) a isomangiferin (isomangiferin), kumarinové sloučeniny scopoletin (scopoletin) a karotenoidy a sloučeniny luteinu [28]. Malá kávová zrna také obsahují serotoninové sloučeniny scorodokarpiny D~F [58]. Kávová semena obsahují -sitosterol, stigmasterol, kampesterol, cholesterol, 5-avenasterol, 7-avenasterol (7-avenasterol), 7-stigmastenol (7-stigmastenol) a další sterolové složky [59]; mezi lipidy patří především kyselina myristová, palmitová, stearová, olejová, linolová, arašídový Sour oil aj. [59].
2 Biologická aktivita kávy
Káva obsahuje velké množství biologicky aktivních látek, které mají různé biologické aktivity, jako je antioxidační, hypolipidemický, krevní cukr a neuroprotekce.
2.1 Antioxidant
Yashin a kol. [60] provedli komplexní přehled antioxidační aktivity kávy, včetně antioxidačních studií in vitro a testovacích metod, a poukázali na to, že antioxidační aktivita a celkový obsah antioxidantů v pražené kávě byly srovnatelné s antioxidačními aktivitami a celkovým obsahem antioxidantů v čaji, kakau a červeném víně. a kyselina chlorogenová, hlavní antioxidant v kávových zrnech, byla po upražení výrazně snížena.
2.2 Efekt snižující lipidy
Duangjai a kol. [61] použili 3T3-L1 adipocyty k hodnocení účinku kávových třešní různých barev (zelené, žluté a červené) na lipogenezi a/nebo lipolýzu a výsledky ukázaly, že zelené kávové třešně různých barev byly v 3T3-L1 adipocyty. Všechny mají aktivitu inhibující lipogenezi a červená suchá káva může snížit hromadění tuku asi o 47 procent. Kromě toho všechny hlavní složky kávového extraktu (kyselina jablečná, kyselina chinová a kyselina chlorogenová) kromě žluté čerstvé kávy zvýšily uvolňování glycerolu.
Současně studie také potvrdila, že malá kávová dužina může snížit cholesterol in vitro a in vivo inhibicí střevní absorpce cholesterolu snížením aktivity LXR modulované NPC1L a tvorbou micelárních komplexů.
Role alkoholu [62].
2.3 Hypoglykemický
Diabetes mellitus (DM) je chronické onemocnění se zvýšenou hladinou cukru v krvi způsobené relativním nebo absolutním nedostatkem inzulínu. Léčba diabetu je založena především na farmakoterapii a dietním řízení. Kofein, kyselina chlorogenová, trigonelin a další hlavní složky kávy mají všechny účinky na snížení hladiny cukru v krvi. Sake a kol. [63] provedli studii o hypoglykemickém účinku malé kávy a etanolového extraktu z jejích listů a kávový extrakt by mohl významně snížit obsah cukru v krvi myší. Cafetol má potenciální antidiabetické účinky, zvyšuje glukózou stimulovanou sekreci inzulínu a zvyšuje vychytávání glukózy buňkami lidského kosterního svalstva [64].
2.4 Neuroprotekce
Epidemiologické studie naznačují, že obvyklá konzumace kávy může snížit rizikoAlzheimerova choroba[65] a že příjem kávy u mužských pacientů s primárníParkinsonova chorobaje nepřímo spojena se závažností třesu [66]. V APP/PS2 transgenním myším modeluAlzheimerova choroba, bylo potvrzeno, že kyselina chlorogenová v kávě může zabránit kognitivnímu poškození. Imunohistochemická analýza ukázala, že kávové polyfenoly významně snižují počet plaků v hippocampu amyloidu beta (A ).
2.5 Další funkce
Surový extrakt oplodí yunnanské malé kávy má určité ochranné a regenerační účinky na poškozené endoteliální buňky lidské pupeční žíly [67]. Kombinované použití kávového extraktu a Vc může působitprotinádorový účinek[68]. Metanolový extrakt ze zelených kávových zrn má určitou protizánětlivou aktivitu [69]. Káva máhepatoprotektivní účinkya spotřeba kávy snižujeriziko recidivy hepatocelulárního karcinomuazvyšuje šanci na přežití po ortotopické transplantaci jater[70]. Káva je nepřímo spojena s rizikem nealkoholického ztučnění jater [71].
3 Výhled
Káva jako jeden ze tří hlavních nápojů na světě úzce souvisí s naším každodenním životem. Výzkum chemického složení kávy je důležitým článkem pro další rozvoj a zlepšení využití kávy. V současnosti jsou hlavními problémy, kterým čelí kávový průmysl v mé zemi, nedostatek efektu značky a nízká přidaná hodnota. Aby bylo možné vyřešit toto dilema, kterému čelí kávový průmysl mé země, podniky na zpracování kávy v mé zemi aktivně zkoumají technologii hlubokého zpracování kávy a snaží se přeměnit výhody zdrojů v ekonomické výhody. Změna této situace však musí vycházet z hloubkového studia kávy v mé zemi.
(1) Káva je bohatá na chemické složky, které jsou klíčem k ovlivnění biologické aktivity a chuti kávy. Proto výzkum jejích chemických složek bude základem pro další zlepšování a pokrok ve výzkumu kávy a také klíčem ke zlepšení chuti kávy.
(2) Komplexním a hloubkovým výzkumem kávy bude komplexní využití důležitou součástí dalšího vývoje a využití kávy, jako jsou kávové květy, kávové listy, kávové zbytky atd. Kávové květy obsahují účinné látky jako fenoly, kofein a trigonellin, které mají antioxidační kapacitu a mají potenciál být přeměněny na biologické cukry. Za druhé, kávové listy obsahují méně kofeinu a lze je použít jako náhražku čaje.
(3) Kvalita malozrnné kávy Yunnan je dobrá a její diterpenoidy jsou jedinečné. Proto je pro zlepšení kvality kávy velmi důležité určit vztah mezi jejími chemickými složkami a chutí.
Podpora: wallence.suen@wecistanche.com 0015292862950
