A kávébab kémiai összetételének és gyógyászati ​​értékének fejlődése Ⅰ

Absztrakt: A kávé a világon egyedülálló ízű, népszerű étrend-kiegészítő. A kávébab összetett kémiai összetevőket és kiterjedt biológiai aktivitást tartalmaz. A kávébab kémiai összetevőivel, például alkaloidokkal, cukrokkal, szerves savakkal, észterekkel, szterolokkal és diterpénekkel kapcsolatos kutatások jelentős előrehaladást értek el. A hatásokneuroprotekció, a hiperglikémia és a hiperlipidémia elleni védekezés, rákellenes, gyulladáscsökkentő,antioxidáns, ésmájvédelemkávébabban találtak. Ez a cikk áttekinti a kávébab kémiai összetevőit és felfedezési módszereit, a fő hatóanyagok bioszintézisét és potenciális gyógyászati ​​értékét, valamint referenciákat ad a kávébab mélyreható kutatásához és ipari fejlesztéséhez.

Kulcsszavak: Kávé; Kémiai összetétel; Farmakológiai hatások; Gyógyászati ​​érték

A kávé (Coffea sp.) egy Rubiaceae kávénövény, amely Közép- és Észak-Afrikában őshonos, és ma már széles körben termesztik Latin-Amerikában, Afrikában és Ázsia-csendes-óceáni térségben. Sokféle kávé létezik, akár több mint 90 féle, amelyek négy kategóriába sorolhatók: nagy szemű (Coffea liberica), közepes szemű (Coffea robusta), apró szemű (Coffea arabica) és excelsa (Coffea excelsa). . A legjobb minőségű kávébab [1].

A kávé a leggyakrabban használt italnövény, és nagy gazdasági értéke van. Kína először 1884-ben vezette be a kávéfákat Tajvanon, és jelenleg Hainan és Yunnan a fő kávétermelő területek Kínában. A hagyományos kínai orvoslás úgy véli, hogy a kávé kissé keserű, fanyar és lapos; A kávé számos kémiai összetevőt tartalmaz, például alkaloidokat, flavonoidokat, fenolsavakat, terpéneket stb., amelyek a vércukorszintet, a vérzsírszintet csökkentő, antioxidáns és neuroprotektív funkciókat töltenek be. Nagy gyógyászati ​​értékkel bír, és széles fejlődési kilátásokkal rendelkezik. Ez a cikk kifejti a kávébab kémiai összetételét és gyógyászati ​​értékét, és referenciaként szolgál a kapcsolódó kutatásokhoz.

1 Kémiai összetétel és felfedezési módszer

A kávébab kémiai összetétele alapvetően két kategóriát foglal magában: nem illékony anyagokat és illékony anyagokat. A zöld kávébab nem illó komponensei jóval magasabbak, mint a pörkölt kávébabáké, és nem illékony komponenseik főként nitrogénvegyületeket, szénhidrátokat, savas vegyületeket és észtervegyületeket tartalmaznak. Közülük a nitrogéntartalmú vegyületek elsősorban az alkaloidok és aminosavak, a szénhidrátok elsősorban a poliszacharidok és kis mennyiségben az oligoszacharidok, a savas vegyületek a klorogénsav és a kis molekulájú szerves savak, az észterek pedig a kávéolaj, a szterolok és a diterpenoidok.

1.1 Alkaloidok

A zöld kávébab alkaloidjai többnyire koffein, teofillin, teobromin, hipoxantin, matrin és trigonellin, amelyek közül a trigonellin a furán, pirazin és alkilpiridin előállításának előanyaga.

A koffein a zöld kávébab legfontosabb alkaloidja és a keserűség fő forrása. A koffein reprezentatív anyaga a koffein. Andrade et al. [3] szuperkritikus folyadék-extrakciót alkalmaztak a koffein zöld kávébabból való kivonására, és azt találták, hogy a legnagyobb hozamú koffeint CO2 és izopropanol kevert oldószerével vonták ki. A kutató [4] nagy teljesítményű folyadékkromatográfiával (High perfarnance liquid chromdtograpny, HPLC) vizsgálta a különböző termőterületekről és magasságokból származó kávébab koffeintartalmának változását. Shao Jinliang et al. [5] a zöld kávébab, a pörkölt babkávé és a kávépor trigonellin- és koffeintartalmát tanulmányozták, és megállapították, hogy a koffein a kávébab jellegzetes minőségi indexe. A medence a második fő komponens.

A trigonellin a piridin származéka, amely a kávébab pörkölési folyamata során demetilálódik, így niacin keletkezik, amely szerepet játszik az aromás vegyületek előállításában, és tartalma magas az Arabica fajtákban [6]

. Liu Hongcheng et al. [7] HPLC-vel meghatározta a különböző extrakciós módszerek hatását a trigonellin-tartalomra, és megállapította, hogy az extrakciós módszer csekély hatással volt a trigonellin-tartalomra.

Kattintson ide, ha többet szeretne megtudni a Cistanche kávéról

1.2 Aminosavak

A kávébab számos fehérjét és szabad aminosavat tartalmaz, például glutaminsavat, aszparaginsavat, leucint, glicint és alanint. Egyes tudósok lúgban oldódó savas precipitációs módszert alkalmaznak a kávébab fehérjéjének kivonására, és az esszenciális aminosavak kimutatására. a fehérjetartalom 67,02 százaléka [6]. Dong és mtsai. [8] 79 illékony vegyület félkvantitatív azonosítását végezte el a kávéban headspace szilárd fázisú mikroextrakció-GC-MS segítségével, és olyan esszenciális aminosavakat mutatott ki a kávébabban, mint a leucin, lizin és arginin. .

1.3 Szénhidrátok

A zöld kávébab cukorvegyület-tartalma magas, a száraztömeg mintegy 50 százalékát teszi ki, főként oligoszacharidokat és poliszacharidokat, nagyon kevés monoszacharid tartalommal. Közülük a fő poliszacharidok az arabinogalaktán, a mannán és a cellulóz [10], és a poliszacharid tartalma a sütési folyamat során csökken. Hu Shuangfang és munkatársai [9] 7-et mértek

A különböző termőterületekről származó kávészemek tesztelése után azt találták, hogy az aranyszínű Mandheling kávébab redukáló cukortartalma a legmagasabb, 11,2 mg/g. A kávébab poliszacharidjainak extrahálási módszerei közé tartozik a folyamatos extrakció, savas hidrolízis, forró vizes extrakció, enzimextrakció stb., de eddig a forró vizes extrakció az egyetlen elfogadott és leginkább megvalósítható eljárás, egyszerű eljárással, alacsony költséggel és nem kiegészítéseket. [11], vannak kísérletek kávézaccra is etanolos áztatással, koncentrálással, fehérjementesítéssel, petroléteres extrakcióval stb., és sikeresen extrahálták a poliszacharidokat a kávézaccból [12]. Delgado et al. [13] azt találta, hogy a kávékivonatok oldhatatlan komponensei főleg poliszacharidok.

1.4 Szerves savak

A klorogénsav egy fontos fenolos vegyület a zöld kávébabban. A jelentések szerint a kávé az egyik legfontosabb klorogénsavforrás az emberi táplálkozásban [14]. A legmagasabb klorogénsavtartalmú monomer a 5-koffeoil-kinsav (5-CQA), amely a teljes klorogénsavtartalom körülbelül 70 százaléka [15]. A zöld kávébab klorogénsav tartalma viszonylag magas, körülbelül 67-12 százalék, a pörkölt kávébab klorogénsavtartalma pedig jelentősen lecsökkent, és körülbelül 2-3,1 százalék [16].

Az oldószeres extrakció, a szuperkritikus folyadék extrakció, az adszorpciós elúció és a megosztási kromatográfia a klorogénsav általánosan használt extrakciós és elválasztási technikái. Upadhyay et al. [17] mikrohullámú kezelést használt, a vizes fázis víz, az oldószeres fázis 50 százalékos etanol és 50 százalék metanolos oldat volt a klorogénsav és más anyagok extrakciós folyamatának tanulmányozásához Robusta zöld kávébabban, és megállapította, hogy az optimális állapot mikrohullámú sütő. A teljesítmény 800 W, az extrakciós hőmérséklet 50 fok, az extrakciós idő 5 perc volt. A klorogénsav extrakciós sebessége 7,25 százalék volt, ami szignifikánsan magasabb, mint egyetlen oldószeré azonos körülmények között. Romero-González et al. [28] elválasztást használt

Három klorogénsav, a kávéban lévő 5-CQA, 5-FQA és 3,5-diCQA elválasztását és extrahálását ellenáramú megoszlási kromatográfiával végeztük. Az állófázis etil-acetát-n-hexán, a mozgófázis pedig különböző iongradiensű klór volt. A három klorogénsav szétválasztása lítium-szulfid és ammónium-szulfát-kálium-nitrát körülmények között történt. Li Shasha és munkatársai[19] HPLC-t használtak a különböző eredetű kávébab klorogénsavtartalmának mérésére, a Phenomenex Luna C18 kromatográfiás oszlop, a metanol-0.5%-os hangyasav-vizet használtak mobilként. fázisban, és a hullámhossz 285 nm volt. A legmagasabb ortosav-tartalom 3,333 mg/g volt.

A kávébab a klorogénsav mellett kinsavat, almasavat és citromsavat is tartalmaz. Shao Jinliang et al. [20] észlelt 5- A CQA, 4-CQA, 1,3-CQA és más anyagok tartalma, valamint a zöld kávébab tartalma magasabb, mint a kávétermékeké. Néhány külföldi tudós citromsavat, ecetsavat, akrilsavat és fumársavat talált Spanyolországban kereskedelmi forgalomban kapható instant kávé tesztelésével [21]. A kávébab a fenti szerves savakon kívül borostyánkősavat, citrakonsavat, eritronsavat, glükonsavat, glicerinsavat stb.

1,5 észterek

A kávébabban sokféle észtervegyület található, amelyek többsége a kávébab nyers zsírjának átalakulása során keletkezik. A kávébab különböző fokú pörkölése után az észtervegyületek összetétele is nagyon eltérő, elsősorban kávéolajat, szterolokat és diterpenoidokat stb. tartalmaznak [22].

1.5.1 Kávéolaj

A kávéolaj gazdag telítetlen zsírsavakban és telített zsírsavakban. A telítetlen zsírsavak főként linolsav, a telített zsírsavak főként palmitinsav. Kis mennyiségű mirisztinsavat, sztearinsavat és arachidsavat is tartalmaz. A kávéolaj az esszenciális zsírsavakon kívül más biológiailag aktív anyagokat is tartalmaz, például tokoferolt, szitoszterint, stigmaszterint, szkvalént stb. A kávéolajat általában éterrel, petroléterrel vagy n-hexán szerves oldószerrel extrahálják. Dong és mtsai. [23] összehasonlították a különböző extrakciós módszereknek a kávébab kávéolaj-tartalmára gyakorolt ​​hatását, és megállapították, hogy az ultrahangos mikrohullámmal segített extrakció kávéolaj-tartalma volt a legmagasabb, akár 10,58 százalék ±0,32 százalék . Egyes tudósok[24] 7 féle kávébab kémiai összetevőit tesztelték Hainanban. Kémiai mérési technológia, főkomponens-analízis, hierarchikus klaszteranalízis és egyirányú heterogenitásanalízis segítségével a kávéolajban található főbb zsírsavakat linolsav, linolsav, palmitinsav és olajsavként mértük. Zeng Fankui [25] gázkromatográfiás tömegspektrometriát (Gas chromatograob-mass spectrometel, GC-MS) használt a Yunnan Arabica kávébab, a Xinglong Robusta kávébab és a Vietnam Robusta kávébab kávéolaj-zsírsav-tartalmának elemzésére, és megállapította, hogy az Arabica a kávébab volt a legmagasabb zsírsavtartalommal. Tartalma a magastól az alacsonyig 36,77-46,12 százalék linolsav, 29,27-31,62 százalék palmitinsav és 18,835-25,20 százalék olajsav. A háromféle zsírsav az összes zsírsav 95 százalékát teszi ki. Behénsav, ez az eredmény összhangban van Chen Yiping [26] által a kávétermékek őrleményéből kimutatott eredménnyel.

1.5.2 Szterolok

A kávébab nagy mennyiségű szterint tartalmaz, a legnagyobb mennyiségben -szitoszterint, ezt követi a stigmaszterin, a kampeszterin és a Δ5-avenaszterol. Nzekoue et al. [27] 14 féle kávébab-maradványt gyűjtöttek össze 12 országból, és négy fitoszterint, nevezetesen a szitoszterint vonták ki.

188,5-688,5 mg/kg, kampeszterin 48,6-214,5 mg/kg, stigmaszterin 8,9-188,5 mg/kg.

1.5.3 Diterpenoidok

A kávébabban található diterpenoidok főként pentaciklusos diterpén alkoholok, amelyekben a legmagasabb az enantio-kaurane és a cafestol diterpének, amelyek közül a cafestol, kahweol, 16- O-metil-kafestol képviseli, a kafestol és a kahweol ellenáll a savnak,

A fény és a hő nagyon érzékenyek, bizonyos illékonysággal és különleges aromájúak [28]. Lima et al. [29] katalizálta a cafestol és cafestol extrakcióját zöld kávébabból platina katalizátorok (Pd/C, Pd/CaCO3, Pd/BaSO4 és Pd/Al2O3) és Pd katalizátorok felhasználásával, és a termék tisztasága magas volt.

Tsukui et al. [30] 13 zöld kávébab mikrohullámmal segített extrakcióját hajtotta végre a kávéolaj összegyűjtésére, ami hatszor hatékonyabb volt, mint a hagyományos Soxhlet-módszer. Hong Qidi [31] a kávéolajban a tárolás során bekövetkező bioaktív anyagok változásának tanulmányozására Hainan Xinglong kávébabból kávéolajat vont ki, majd HPLC módszerrel vizsgálta a 60 fokon 36 fokon tárolt kávészemekben lévő kávét. nap gyorsított tárolás alatt. Az olaj biokémiai indexeinek változása azt mutatta, hogy a kezdeti cafestol-tartalom 23,44±0.52 mg/g és 21.01±0,31 mg/g volt, és 8,99±-ra csökkent. 0,02 mg/g és 8,21±0,10 mg/g 24 nap után. A biológiailag aktív komponensek tartalma változó mértékben csökkent, ami arra utal, hogy a kávéolaj a tárolás során oxidációs reakción ment keresztül.

1.6 Illékony anyagok

A zöld kávébab illékonyanyag-tartalma nagyon kicsi, mivel a pörkölés során a kávébab belsejében lezajló összetett reakciók nagyszámú illékony aromaanyag képződését eredményezik [32], beleértve a Maillard és Strecker reakciókat, valamint a fehérjét. , cukor, trigonellin és zöldbab. Az ortosavak lebontása [33]. A kávébab illékony anyagai elsősorban alkoholok, aldehidek és ketonok, karbonsavak, észterek, pirazinok, pirrolok, piridinek, lúgok, szulfidok, furánok, fenolok stb. a kávé ízéről [34].

1.6.1 Furánok

A furán a legelterjedtebb illékony anyag a kávébabban, és a furán íze a legnyilvánvalóbb a pörkölt kávébabban. A furán előállítási folyamata viszonylag összetett. A furán keletkezésének öt útja van: (1) a szénhidrátok, például glükóz, laktóz és fruktóz termikus lebontása; (2) specifikus aminosavak és redukáló cukrok Maillard-reakciója melegítés közben; (3) aszkorbinsav és származékai Termikus bomlási reakció megy végbe; ④ telítetlen zsírsav oxidációs reakciója; ⑤ karotinoid oxidáció

reakció [35]. Az illékony furánok maláta és édes pörkölt aromákat mutatnak.

1.6.2 Pirazinok

A pirazin a kávébabban is gazdag illékony vegyület, és alkilpirazinvegyületek keletkezhetnek a Strecker-reakció során keletkező aminosavak kondenzációjával [35]. A pirazinvegyületek általában diós, földes, pirítós ízeket mutatnak. Tanulmányok kimutatták, hogy az etil-pirazin és a vinil-alkil-pirazin főként földes aromájú [36], míg az 2-etil-3, a 5-dimetil-pirazin és a 2,3-dietil-5-metil-pirazin pirazin a kávéban is fontos pirazinvegyület [37].

1.6.3 Fenolok

A pörkölés során a kávébab fenolos vegyületeket, különösen guajakolt termel, és az 4-etil-guajakol a kávé fűszeres aromájának fő hordozóanyaga [36]. A fenolos vegyületek főként a kávébabban lévő klorogénsav lebomlása során keletkeznek kávésavvá, kinin-ferulinsav-laktonná stb., majd termikus lebomlás útján keletkeznek [35].

1.6.4 Furanonok

A furanon fő íze a karamell aroma[35], amely főleg 4-hidroxi-2, 5-dimetil-3(2H)-furanon, 4-hidroxi{ {8}}etil-5-metil-v3 (2H)-furanon és 4-hidroxi-5-metil-3(2H)-furanon stb. [38]. A furanonok monoszacharidokból és szabad aminosavakból képződnek Maillard-reakcióval enolizálás, lebomlás, izomerizáció, ciklizálás és dehidratáció után [35].

1.6.5 Kéntartalmú vegyületek

A kéntartalmú vegyületek tartalma viszonylag alacsony, de a kén erős pörkölt illata is a kávébab egyik kulcsaromája. A kávébabban lévő cisztein, acetaldehid, metil-merkaptán stb. Strecker-reakción megy keresztül kénhidrogénnel, így kéntartalmú vegyületeket [35] képeznek, beleértve a 2-metil-3-furantiolt, a 3-metil{{ 6}}bután-alkén-1-tiol, 2,4-dimetil-5-etil-tiazol stb. [38].

1.6.6 Illékony komponensek extrakciója és meghatározása kávébabban. A kávébab illékony összetevőkben gazdag. Zhan Jiafen et al. [39] ultrahangos extrakciót és desztillációs extrakciót használt a laoszi kávébab illékony összetevőinek elemzésére. Összesen 77 illékony komponenst azonosított a GC-MS, köztük 25 nitrogén-oxidot, 12 ketont, 12 észtert, 10 fenolt, 6 savat, 6 szénhidrogént és aldehidet. 3 féle, 2 féle éter, 2 féle alkohol. Wu és mtsai. [40] olyan extrakciós módszereket alkalmazott, mint a közvetlen oldószeres extrakció és az ízesítő párologtatás a kávébab feldolgozásához. Gázkromatográfiás-szaglásos módszerrel, aromaextrakciós hígításos elemzési módszerrel és gázkromatográfiás-tömegspektrometriás módszerrel összesen 46 illékony vegyület, köztük 3-hidroxi-4,5-dimetil{{22} }(5H)-fulanon, 2-metilpropán, 3-metilbután stb. Dong et al. [41]

A kávébabot öt különböző módon szárították: szobahőmérsékleten szárítva, szoláris szárítással, hőszivattyús szárítással, forró levegős szárítással és fagyasztva szárítással, valamint 62 illékony anyagot mutattak ki. Közülük a forró levegős szárítási módszer kapta a legtöbb illékony komponenst, a fagyasztva szárítás pedig a legtöbb illékony komponenst. a legmagasabb illékonyságú komponensek.

2 A kávébab fő hatóanyagainak bioszintézise

A kávébabban számos kémiai komponens található, a növényekben és a kávébabokban zajló anyagcsere folyamatok rendkívül összetettek. Kevés a kutatási jelentés. Különösen kevés kémiai reakció és anyagváltozás történik a kávébabban a feldolgozás során, és csak a koffeinnek van egyértelmű bioszintetikus útja. , trigonellin és klorogénsav.

2.1 A koffein bioszintézise

A koffein a kávébab egyik legfontosabb hatóanyaga, és a metamfetamin alkaloidok közé tartozik. A kávébabban található koffein bioszintetikus útja főként négy lépésből áll: a xantin metilezése 7-metil-xantinná, N-metil-nukleotid szintáz, hogy 7-metilxantin, majd 7-metil-xantin keletkezzen. A teobromin-szintáz reakcióba lépve teobromint képez, amely végül a koffein-szintázzal koffeint képez. Bár a kutatók a későbbi időszakban más szintetikus útvonalakat is felfedeztek a koffein számára, még mindig ez az út a koffein bioszintézisének fő útvonala [42].

2.2 Trigonelline

A kávéban a trigonellin a száraz tömegének 2 százalékát teszi ki. A jelenlegi tanulmány azt mutatja, hogy a kávébabban a trigonellinek két szintézisútja van: az első a de novo szintézis út, amely aszparaginsavból és foszfotriszacharidból indul ki: aszparaginsav-kinolinsav-nikotinát mono Nukleotid - nikotinsav adenin nukleotid - nikotin-adenin - nikotinamid mononukleotid - nikotinamid ribozid - nikotinamid - nikotinsav - trigonellin [43].

Ebben a szintézisfolyamatban a nikotinsav nikotinsav-foszforibozil-transzferáz hatására nikotinát-mononukleotidot képes regenerálni, így kialakítva az amfetamin nukleotidciklust [44]; a második szintézisút a de novo szintézisút közepe. A termék nikotinát-mononukleotidja közvetlenül nikotinsav-ribozidot hoz létre, és így nikotinsavat, a trigonellin prekurzorát állítja elő [45].

2.3 A klorogénsav bioszintézise

A klorogénsav egy fenilpropanoid vegyület, amely a kávébabban fahéjsavból és kininsavból képződik a sikiminsav folyamaton keresztül: fenilalanin-fahéjsav-p-kumaroilkinsav-kumaroil-CoA-p-kumaroilkinsav-5-CQA , 4-CQA, 3-CQA—5-FQA, 4-FOA, 3-FQA és p-kumaroil-kinsav is kölcsönhatásba léphet a katekol-O-metil-szel A bázistranszferáz reakció kávésavat és ferulsavat hoz létre, majd reakcióba lép a koenzim-A ligázzal, és így 5-CQA, 4-CQA, 3-FQA stb. keletkezik [46].

Támogatás:wallence.suen@wecistanche.com 0015292862950