התקדמות ברכיבים כימיים ופעילויות ביולוגיות של קפה

תקציר: קפה, אחד משלושת המשקאות המובילים בעולם, שייך ל-Coffea (Rubiaceae), שיכוללהפחית את רמת הסוכר בדם, ולהגן על הכבד והנוירו. המרכיבים הכימיים של קפה עשירים, כוללאלקלואידים, חומצה פנולית,פלבנואידים, טרפן וכו' המרכיבים הכימיים הם הבסיס לפעילויות ביולוגיות ומהווים את הטעם האופייני לקפה. המרכיבים הכימיים העיקריים והפעילויות הביולוגיות של קפה נסקרו באופן מקיף, מה שיספק את הבסיס הרלוונטי ותמיכה תיאורטית להמשך הפיתוח של תעשיית הקפה.

מילות מפתח: קפה;מרכיבים כימיים;פעילות ביולוגית; סקירה

קפה הוא צמח מהסוג Rubiaceae (Coffea), יליד מרכז וצפון אפריקה, המופץ בעיקר במדינות בודדות כמו דרום אמריקה, מרכז אמריקה, אפריקה ואסיה. ישנם 66 מיני קפה ב-4 קבוצות, המכונה בדרך כלל המינים הגדולים (C. liberica), המינים הבינוניים (C. robusta), המינים הקטנים (C. arabica) ואתלזה של הקפה האמיתי. קבוצה (Eucoffea). מינים (C. excelsa), אשר לקפה קטן יש ריח נימוח ואיכות טובה [1].

בשנת 1892, מיסיונרים צרפתים הכניסו קפה למחוז בינצ'ואן, מחוז יונאן לגידול, והוא המשיך להתרחב. כיום, הקפה של סין גדל בעיקר ביונאן והיינאן, ויותר מ-99 אחוז מופצים ביונאן [2], כאשר Dehong, Pu'er, Baoshan, Xishuangbanna ו-Lincang הם העיקריים, ו- Yunnan קפה עם דגנים קטנים הוערך כקפה האיכותי בעולם על ידי מומחי הטעימות של ארגון הקפה הבינלאומי. בנוסף, על פי הרישומים של "מאטריה מדיקה הסינית", הקפה הוא מעט מריר, עפיצי ושטוח;

מחוסר חשק, הוא משמש לעתים קרובות כתרופה מרעננת, משתנת וקיבה. על פי דיווחים מחקריים, הרכיבים הכימיים הכלולים בקפה כוללים בעיקר אלקלואידים, חומצות פנוליות, פלבנואידים, טרפנים, שומנים סטרולים ורכיבים נדיפים ועוד, בעלי תפקידים של רגישות לאינסולין, שיפור חילוף החומרים של גלוקוז, אנטי סוכרת והגנה על הכבד. ופעילויות פרמקולוגיות אחרות. מאמר זה סוקר את מקורות הרכיבים הכימיים בקפה ואת פעילותם הביולוגית, במטרה לספק תמיכה תיאורטית להמשך הפיתוח של תעשיית הקפה.

קפה Cistanche עשיר ברכיב אלקלואיד

1 המרכיבים העיקריים של קפה

1.1 אלקלואידים

קפאין (1,3,7-trimethylxanthine, קפאין) הוא העיקרירכיב אלקלואידבגרגרי קפה ומקור מרירות הקפה. הוא קיים באופן נרחב בתה, קקאו וקפה, והוא תרופה פסיכוטרופית בשימוש נרחב. מחקרים הראו שקפאין יכול להקל על אמנזיה הנגרמת על ידי אובדן זיכרון אצל קשישים, ויכול גם להפחית את הסיכון למחלות ניווניות עצביות כגוןמחלת אלצהיימר(לספירה) [3],מחלת פרקינסון(PD) [4]. המחקר של Arendash et al. [5] הראה שצריכה מתונה של קפאין יכולה לעכב פגיעה בזיכרון אצל חולדות; צייטלין ואח'. [6] אישר כי קפאין עשוי למלא תפקיד ב- AD על ידי קידום הישרדותם של תאים סטריאטליים וקורטיקליים במוח ועיכוב מסלול האפופטוזיס. Nakaso et al[7] אישרו שקפאין יכול להפחית את פעילות הקספאז-3 של ציסטאין ולהפחית את הפיצול הגרעיני באמצעות מודל ה-PD של קו תאים נוירובלסטומה של מח עצם (SH-SY5Y). ומספר האגרגטים האפופטוטיים. קפאין יכול גם להפחית את הדליפה של מחסום הדם-מוח (BBB) ​​הנגרמת על ידי 1-מתיל-4-פניל-1,2,3,6-טטרה-הידרופירידין (MPTP) ולעכב תפקוד לקוי של BBB [8]. מינונים קבועים של קפאין עוזרים לשפר שבץ ההמיפרזיס. Sun et al [9] דיווחו שקפאין השיג השפעות הגנה על שבץ מוחי באמצעות תכונותיו נוגדות החמצון והאנטי דלקתיות. קפאין נקשר גם לשליטה בסוכרת [10]. טריגונלין הוא נגזרת פירידין המקדמת יצירת תרכובות ארומטיות במהלך קליית קפה, כגון N-methylpyridine (NMP), שהוא תוצר פירוק תרמי של טריגונלין במהלך קליית קפה [11].

Cistanche Coffee מונעמחלת אלצהיימר

בשנים האחרונות נערכו יותר ויותר מחקרים על טריגונלין, וערכו הביולוגי בולט יותר ויותר. Liu et al. [12] דיווח כי טריגונלין יכול להפחית את רמת הסוכר בדם, להגביר את הביטוי של תאי אינסולין ולווסת תגובות דלקתיות; על ידי ויסות מטה של ​​הביטוי של קספאז 3, עיכוב אפופטוזיס חלקי של תאים והגברת פעילותם של אנזימים נוגדי חמצון, ובכך מפחית סוכרת מסוג 1 בעכברים. Ginsenoside Rb1 ו-trigonelline יכולים למנוע התפתחות של פגיעה בכליות סוכרתית על ידי ויסות הביטוי של mir-3550 ופעולה על מסלול האיתות Wnt/-catenin [13]. לטריגונלין יש השפעה טיפולית פוטנציאלית על רקמת הלב של קוליטיס [14]. לטריגונלין השפעות נוירו-פרוטקטיביות והיא תרופה טובה לטיפול במחלות ניווניות עצביות [15]. Fahanik-Babaei et al. [16] דיווח כי טריגונלין יכול לשפר את הקוגניציה ולהקל על אובדן עצבים; זה יכול למנוע הצטברות שומנים בכבד ורעילות שומן הנגרמת על ידי כולסטרול גבוה ותזונה עתירת שומן על ידי שחזור אוטופגיה של הכבד[16]. 17]; מעכב את חילוף החומרים המיקרוביאלי של כולין במעיים ואת הסיכון הקרדיווסקולרי הקשור בו [18].

בנוסף, קפה מכיל גם תיאוברומין (תיאוברומין), תיאופילין (תיאופילין) וחומצה ניקוטינית (חומצה ניקוטינית). יוסף ואח'. [19] דיווח שיש 1,3,7,9-טטרה-מתילורית (theacrine), ליברין ומתיל-ליבטין בעלי קפה (טבלה 1).

1.2 חומצות פנוליות ונגזרותיהן

נכון לעכשיו, חומצה p-hydroxybenzoic (phydroxybenzoic acid), חומצה ונילית (חומצה ונילית), p-coumaric acid (p-coumaric acid), חומצה פרולית (חומצה פרולית), חומצה כלורוגנית (חומצה כלורוגנית) בודדו מקפה), חומצה קפאית, חומצה קפאואילכינית, חומצה דיקפאואילכינית, 3-חומצה O-feruloylquinic, 3-O-Feruloyl-4-O-caffeoylquinic acid (3-Oferuloyl-4-O- חומצה caffeoylquinic), 3-O-caffeoyl-4-O feruloylquinic acid (3-O-caffeoyl-4- O-feruloylquinic acid) וחומצות פנוליות אחרות ונגזרות חומצה קפאית (טבלה 2 ).

חומצה כלורוגנית (CGA) היא תרכובת החומצה הפנולית העיקרית עם פונקציות ביולוגיות כגון היפוליפידמי, נוגד חמצון ואנטי בקטריאלי. נישי וחב'. [22] דיווח כי חומצה כלורוגנית יכולה להפחית באופן משמעותי את הכולסטרול, הטריגליצרידים, ליפופרוטאין בצפיפות נמוכה, ולהגדיל את הליפופרוטאין בצפיפות גבוהה; שו וחב'. [23] אישר את הפעילות של חומצה כלורוגנית והגנה על DNA. Shi[24] דיווח שחומצה כלורוגנית יכולה להפוך את האוטופגיה והאפופטוזיס הנגרמת על ידי קורטיקוסטרון (CORT) בתאי PC12, ויכולה גם לווסת את מסלול ה-AKT/mTOR של תאי PC12; Su et al[25] דיווחו שחומצה כלורוגנית יכולה לעכב תאי aeruginosa Pseudomonas P1

חילוף חומרים תוך תאי כדי להפעיל השפעה אנטיבקטריאלית. חומצה כלורוגנית יכולה להפחית ביעילות את הספיגה וההצטברות של Cd בג'חנון ולהגן על מחסום המעי [26]. בדיקת הגלוקוז בדם של גלוקוז פומי אנושי במשך 2 שעות אישרה שלחומצה כלורוגנית וטריגונלין יש השפעה של הפחתת התגובה המוקדמת לגלוקוז ולאינסולין [27]. במקביל, הפירוק התרמי של CGA בתהליך קליית הקפה מוביל ליצירת תרכובות פנוליות מרות ותרכובות ארומטיות פנוליות. CGA יכול גם להשתתף ביצירת צבע הקפה על ידי שילוב שלד המלנין, שהוא הגורם העיקרי לפיגמנטציה של קפה ולעפיצות. סיבה.

1.3 פלבנואידים

פלבנואידים הם סוג של מרכיבים פעילים הקיימים באופן נרחב בצמחים טבעיים ויש להם פעילויות שונות כגון נוגדי חמצון, אנטי סרטניים, אנטי דלקתיים ואנטי בקטריאליים [31-33]. קפה דגנים קטנים מכיל פלבנואידים כגון קטצ'ין, אפיקטצ'ין וקוורצטין (טבלה 3).

1.4 טרפנים

קפה מכיל הרבה טרפנואידים, בעיקר p-kauran ו-cafestol diterpenes, ביניהם קפסטול, קפסטול ו-16-O-methyl cafestol הם בעלי התוכן הגבוה ביותר. 16-O-Methylcaffeol שימש כסמן להבדיל בין קפה דגנים קטנים מקפה בינוני. Gunning[38] השתמש ב-600 MHz NMR ו-LC-MS כדי לזהות 16-O-methylcaffeol ו-16-O-Methylcaffeicol. בשנים האחרונות, Qiu Minghua et al. [39-42] בודדו וזיהו ארבעה גליקוזידים דיטרפנואידים חדשים מסוג פארא-קאורי (מסקרוזידים I~II, paniculoside VI ו-cofaryloside I), פרח תאום פרה-מרינה אחד מפולי קפה עם גרגירים קטנים. גליקוזידים דיטרפנואידים מסוג אלקאן (villanovane I) ו-7 גליקוזידים דיטרפן מסוג p-kauri; 5 בודדו משעועית גולמית ולא השפיעו על שורות תאי גידול HL60, A-549, SMMC-7721, MCF-7 ו-SW480. צמד-קונכיות מעכבות

דיטרפנים מסוג אשוח (mascaroside III~V ו-20-nor-cofaryloside I~II), 8 קפה דיטרפן לקטונים חדשים (קפארולידים A~H), מתוכם לקפארולידים C, D ו-F יש פעילות מסוימת של הפעלת צבירה של טסיות דם במבחנה, שיעורי האינדוקציה של 310-4 גרם/מ"ל היו (11.4±

5.5) אחוזים, (15.8±5.6) אחוזים ו-(7.8±3.3) אחוזים; 4 דיטרפנים מסוג פארא-קאורי (קפרואנול A, קפרואנול B, קפרווליד A וקפרווליד B) בודדו משעועית השמש, וייצור NO המושרה על ידי Lipopolysaccharide ב-264.7 מקרופאגים עוכב. קפה מכיל גם טריטרפנים. וואנג וחב'. [43] בודד לראשונה ארבעה טריטרפנים חדשים מסוג דמראן (קפרוונים A~D) מהפירות היבשים של קפה קטן של יונאן. זה העשיר מאוד את סוגי הטרפנואידים בקפה, וסיפק הרבה התייחסות למחקר המעמיק של קפה עם גרגרים קטנים של יונאן. נכון להיום, המחקר על רכיבים פעילים טרפנואידים בקפה מתמקד בעיקר בקפסטול ו-kahweol. Hiroaki et al. [44] דיווח כי לקפריל אצטט ולקפסטול היו השפעות מעכבות על תאי סרטן הערמונית האנושיים באופן תלוי מינון. סאק וחב'. [45] דיווח ש-kahweol עיכב שגשוג תאי סרטן השד וגרם למוות של תאים על ידי גרימת מסלול תלוי קספאז 3-. לימה וחב'. [46] חקר את ההשפעה של קפסטול על קווי תאים לוקמיה NB4, K562, HL60 ו-KG1, והתוצאות הראו שלקפסטול יש השפעה על קווי תאים לוקמיה.

תאי HL60 ו-KG1 היו הציטוטוקסיים ביותר, והפחיתו את התפשטות תאי HL60 ב-100 אחוז. Ferdrik וחב' [47] הראו שכאשר ריכוז הקפסטול היה 10-8 ו-10-6 מול/ליטר, הוא יכול להגביר את הפרשת האינסולין ב-12% ו-16%, בהתאמה, ובחשיפה ארוכת טווח, הוא יכול לעלות ב-12% וב-16% בהתאמה. 34 אחוזים ו-68 אחוזים, וב-10-8 מול/ליטר, ספיגת הגלוקוז על ידי תאי שריר השלד האנושיים יכולה לעלות משמעותית ב-8 אחוזים. Seo et al. [48] ​​דיווח ש-kahweol יכול להפחית את הייצור של אינטרלוקינים 1, 1, 6 וגורם נמק הגידול המושרה על ידי ליפופוליסכריד, ויכול לעכב דלקת כבד הנגרמת על ידי ליפופוליסכריד.

1.5 חומרי טעם

בשנות ה-60, אנשים החלו לחקור תרכובות של טעם פולי קפה, ובשנות ה-70 דווח על המתאם בין מבשרי טעם בפולי קפה ירוק לרכיבי ארומה בקפה קלוי [53]. פוליסכרידים דופן התא, שומנים, חלבונים, סוכרוז, חומצה כלורוגנית, קפאין וטריגונלין הם תרכובות האחסון העיקריות של זרעי קפה בוגרים, וחומרים אלו יוצרים ארומה של קפה בעיקר באמצעות תגובת Maillard, פירוק Strecker ותגובת קרמליזציה במהלך תהליך הקלייה. ישנם בעיקר 28 סוגים של חומרי טעם אופייניים בקפה [54], (1) אלדהידים וקטונים קשורים לטעם/מתיקות קרמל: isobutyraldehyde, 2-methylbutyraldehyde, isovaleraldehyde, 2,3-butyraldehyde diketon, 2,3-פנטנדיון, 4-הידרוקסי-2,5-דימתיל-3(2H)-furanone, 5-אתיל-4-הידרוקסי -2-מתיל-3(2H)- פוראנונים וונילין; (2) תרכובות המכילות גופרית הקשורות לריחות גופרית/צלייה: 2-furfurylthiol, 2-methyl-3-furanthiol, 3-methylthiopropanal, 3-thiol -Butyl { {31}}מתיל-1-קרבוקסילאט, 3-מתיל-2-בוטן-1-תיול, מתיל מרקפטן ותרכובות דימתיל טריסולפיד; (3) תרכובות פירזין קשורות לריחות אדמה: 2 -אתיל-3,5-דימתילפירזין, 2-ויניל-3,5-דימתילפירזין, 2 ,3-דיאתיל-5-מתילפירזין, 2-ויניל-3- אתיל-5-מתילפירזין ו2-מתוקסי-3-איזובוטילפירזין; (4) פנולים, אלדהידים הקשורים לניחוחות עשן/פנוליים: גואיקול, 4-אתיל גואיקול, 4-וינילגואיקול, אצטלדהיד, פרופיונאלדהיד ו-(F)-בטא-דמאסקנון; (5) פורנונים הקשורים לחריפות: 3-הידרוקסי-4,5- דימתיל-2(5H)-פוראנון ו3-הידרוקסי-4-מתיל{ {65}}אתיל-2(5H)-furanone. רשימה

Yi et al[55] זיהו אלדהידים, פוראנים, פנולים, תיאזולים, אלקנים, אלקנים, אסטרים, קטונים, פירולים, תיאופנים, חומצות קרבוקסיליות מחלק זיקוק הקיטור של שמן קפה. , 12 סוגים של רכיבים נדיפים המורכבים בעיקר מפירזין. [56] זיהה 77 רכיבים נדיפים כולל אלכוהול, פנולים, אתרים, אלדהידים, קטונים, חומצות, אסטרים, פחמימנים ותחמוצות חנקן מקפה לאו. חפסח ואח'. [57] השתמש בספקטרומטריית גז-מסה (GC-MS) כדי לזהות 101 תרכובות נדיפות מפרחי קפה בינוניים, ובסך הכל זוהו 72 תרכובות נדיפות מפולי קפה.

1.6 מרכיבים אחרים

בנוסף, קפה מכיל גם תרכובות אנטרון מנגיפרין (מנגפרין) ואיסומנגיפרין (איזומנגפרין), תרכובות קומרין סקופולטין (סקופולטין), ותרכובות קרוטנואידים ולוטין [28]. פולי קפה קטנים מכילים גם תרכובות סרוטונין סקורודוקרפינים D~F [58]. זרעי קפה מכילים -סיטוסטרול, סטיגמאסטרול, קמפסטרול, כולסטרול, 5-אוונסטרול, 7-אוונסטרול (7-אוונסטרול), 7-סטיגמאסטנול (7-סטיגמאסטנול) ורכיבי סטרול אחרים [59]; שומנים כוללים בעיקר חומצה מיריסטית, חומצה פלמיטית, חומצה סטארית, חומצה אולאית, חומצה לינולאית, שמן חמוץ בוטנים וכו' [59].

2 הפעילות הביולוגית של הקפה

קפה מכיל מספר רב של חומרים פעילים ביולוגית, בעלי פעילויות ביולוגיות שונות כגון נוגדי חמצון, הורדת שומנים בדם, הורדת רמת הסוכר בדם והגנה עצבית.

2.1 נוגד חמצון

יאשין ואח'. [60] ערך סקירה מקיפה של פעילות נוגדת החמצון של קפה, כולל מחקרים בנוגדי חמצון ושיטות בדיקה, והצביע על כך שהפעילות נוגדת החמצון ותכולת נוגדי החמצון הכוללת של קפה קלוי היו דומים לאלו של תה, קקאו ויין אדום. וחומצה כלורוגנית, נוגד החמצון העיקרי בפולי קפה, הופחת משמעותית לאחר הקלייה.

2.2 אפקט הורדת שומנים בדם

Duangjai et al. [61] השתמש באדיפוציטים 3T3-L1 כדי להעריך את ההשפעה של דובדבני קפה בצבעים שונים (ירוק, צהוב ואדום) על ליפוגנזה ו/או ליפוליזה, והתוצאות הראו שדובדבני קפה ירוקים בצבעים שונים היו ב 3T3-אדיפוציטים L1. לכולם יש פעילות מעכבת ליפוגנזה, וקפה אדום יבש יכול להפחית את הצטברות השומן בכ-47 אחוזים. בנוסף, כל המרכיבים העיקריים של תמצית הקפה (חומצה מאלית, חומצה כינית וחומצה כלורוגנית) למעט קפה טרי צהוב הגבירו את שחרור הגליצרול.

במקביל, המחקר גם אישר שעיסת קפה קטנה יכולה להפחית את הכולסטרול במבחנה ובאינבו על ידי עיכוב ספיגת הכולסטרול במעי על ידי ויסות מטה של ​​פעילות LXR המווסתת על ידי NPC1L ויצירת קומפלקסים מיסלריים.

תפקיד האלכוהול [62].

2.3 היפוגליקמיה

סוכרת (DM) היא מחלה כרונית עם עלייה ברמות הסוכר בדם הנגרמת על ידי מחסור יחסי או מוחלט של אינסולין. הטיפול בסוכרת מבוסס בעיקר על טיפול תרופתי וניהול תזונתי. לקפאין, החומצה הכלורוגנית, הטריגונלין ורכיבים עיקריים אחרים בקפה יש השפעות של הורדת רמת הסוכר בדם. סאקה ואח'. [63] ערך מחקר על ההשפעה ההיפוגליקמית של קפה קטן ותמצית אתנול העלים שלו, ותמצית הקפה יכולה להפחית משמעותית את תכולת הסוכר בדם של עכברים. לקפטול יש השפעות אנטי-סוכרתיות פוטנציאליות, הגדלת הפרשת אינסולין מגורה של גלוקוז והגברת ספיגת הגלוקוז על ידי תאי שריר השלד האנושיים [64].

2.4 הגנה עצבית

מחקרים אפידמיולוגיים מצביעים על כך שצריכת קפה רגילה עשויה להפחית את הסיכון למחלת אלצהיימר[65], וכי צריכת קפה בחולים גברים עם ראשונימחלת פרקינסוןקשור באופן הפוך לחומרת הרעד [66]. בדגם עכבר מהונדס APP/PS2 שלמחלת אלצהיימר, אושר כי חומצה כלורוגנית בקפה יכולה למנוע פגיעה קוגניטיבית. ניתוח אימונוהיסטוכימי הראה שפוליפנולים של קפה הפחיתו משמעותית את מספר הפלאקים בהיפוקמפוס עמילואיד בטא (A).

2.5 פונקציות אחרות

לתמצית הגולמית של קרום הקפה של יונאן קפה קטן יש השפעות הגנה והתאוששות מסוימות על תאי האנדותל של הווריד הטבורי האנושי [67]. השימוש המשולב בתמצית קפה ו-Vc יכול להפעילהשפעה אנטי גידולית[68]. לתמצית המתנולית של פולי קפה ירוק יש פעילות אנטי דלקתית מסוימת [69]. לקפה ישהשפעות הגנה על הכבד, וצריכת קפה מפחיתה אתסיכון להישנות קרצינומה כבדיתומגדיל את סיכוי ההישרדות לאחר השתלת כבד אורתוטופית[70]. קפה קשור באופן הפוך לסיכון למחלת כבד שומני לא אלכוהולי [71].

3 אאוטלוק

כאחד משלושת המשקאות העיקריים בעולם, קפה קשור קשר הדוק לחיי היומיום שלנו. המחקר על ההרכב הכימי של הקפה מהווה חוליה חשובה להמשך פיתוח ושיפור ניצול הקפה. נכון לעכשיו, הבעיות העיקריות העומדות בפני תעשיית הקפה של ארצי הן היעדר אפקט מותג וערך מוסף נמוך. על מנת לפתור את הדילמה הזו שעומדת בפני תעשיית הקפה של ארצי, מפעלי עיבוד הקפה של ארצי בוחנים באופן פעיל את טכנולוגיית העיבוד העמוק של קפה, ושואפים להפוך את יתרונות המשאבים ליתרונות כלכליים. עם זאת, השינוי במצב זה חייב להתבסס על מחקר מעמיק של הקפה בארצי.

(1) קפה עשיר ברכיבים כימיים, שהם המפתח להשפעה על הפעילות הביולוגית והטעם של הקפה. לכן, מחקר על מרכיביו הכימיים יהווה בסיס לשיפור נוסף וקידום מחקר הקפה, כמו גם המפתח לשיפור טעם הקפה.

(2) באמצעות מחקר מקיף ומעמיק על קפה, ניצול מקיף יהווה חלק חשוב בהמשך הפיתוח והניצול של הקפה, כגון פרחי קפה, עלי קפה, שאריות קפה ועוד. פרחי הקפה מכילים חומרים פעילים כגון פנולים, קפאין וטריגונלין, בעלי יכולת נוגדת חמצון ובעל פוטנציאל להפוך לסוכרים ביולוגיים. שנית, עלי קפה מכילים פחות קפאין ויכולים לשמש כתחליף לתה.

(3) האיכות של קפה עם דגנים קטנים של Yunnan טובה, והדיטרפנואידים שלו ייחודיים. לכן, חשוב מאוד לקבוע את הקשר בין המרכיבים הכימיים שלו לבין הטעם כדי לשפר את איכות הקפה.

תמיכה: wallence.suen@wecistanche.com 0015292862950