Avanzamenti sui componenti chimici e sulle attività biologiche del caffè
Nov 01, 2022
Riassunto: Il caffè, una delle tre migliori bevande al mondo, appartiene alla Coffea (Rubiaceae), la cui lattinaridurre la glicemia, eproteggere il fegato e neuro. I costituenti chimici del caffè sono ricchi, compresialcaloidi, acido fenolico,flavonoidi, terpene, ecc. I costituenti chimici sono alla base delle attività biologiche e formano il caratteristico sapore del caffè. I principali costituenti chimici e le attività biologiche del caffè sono stati esaminati in modo completo, il che fornirebbe la base pertinente e il supporto teorico per l'ulteriore sviluppo dell'industria del caffè.
Parole chiave: Caffè;Componenti chimici;Attività biologiche; Revisione
Il caffè è una pianta del genere Rubiaceae (Coffea), originaria dell'Africa centro-settentrionale, distribuita principalmente in alcuni paesi come Sud America, Centro America, Africa e Asia. Esistono 66 specie di caffè in 4 gruppi, generalmente denominate specie a grana grossa (C. liberica), specie a grana media (C. robusta), specie a grana piccola (C. arabica) ed ethelza del vero caffè gruppo (Eucoffea). Specie (C. excelsa), di cui il caffè piccolo ha un odore pastoso e di buona qualità [1].
Nel 1892, i missionari francesi introdussero il caffè nella contea di Binchuan, nella provincia dello Yunnan, per la coltivazione, che ha continuato ad espandersi. Attualmente, il caffè cinese viene coltivato principalmente nello Yunnan e nell'Hainan e più del 99% è distribuito nello Yunnan [2], con Dehong, Pu'er, Baoshan, Xishuangbanna e Lincang sono i principali, e il caffè in grani piccoli dello Yunnan ha è stato valutato come il caffè di alta qualità al mondo dagli esperti di degustazione dell'Organizzazione Internazionale del Caffè. Inoltre, secondo i registri della "Chinese Materia Medica", il caffè è leggermente amaro, astringente e piatto;
Per mancanza di desiderio, viene spesso usato come medicinale rinfrescante, diuretico e gastrico. Secondo i rapporti di ricerca, i componenti chimici contenuti nel caffè comprendono principalmente alcaloidi, acidi fenolici, flavonoidi, terpeni, lipidi steroli e componenti volatili, ecc., che hanno le funzioni di sensibilizzazione dell'insulina, miglioramento del metabolismo del glucosio, antidiabetico e di protezione del fegato. e altre attività farmacologiche. Questo articolo passa in rassegna le fonti dei componenti chimici nel caffè e le loro attività biologiche, con l'obiettivo di fornire un supporto teorico per l'ulteriore sviluppo dell'industria del caffè.
Cistanche Caffè ricco dicomponente alcaloide
1 Gli ingredienti principali del caffè
1.1 Alcaloidi
La caffeina (1,3,7-trimetilxantina, caffeina) è la principalecomponente alcaloidenelle bacche di caffè e la fonte di amarezza del caffè. È ampiamente presente nel tè, nel cacao e nel caffè ed è un farmaco psicotropo ampiamente utilizzato. Gli studi hanno dimostrato che la caffeina può alleviare l'amnesia indotta dalla perdita di memoria negli anziani e può anche ridurre il rischio di malattie neurodegenerative comeIl morbo di Alzheimer(AD) [3],morbo di Parkinson(PD) [4]. Lo studio di Arendash et al. [5] hanno mostrato che l'assunzione moderata di caffeina può inibire la compromissione della memoria nei ratti; Zeitlin et al. [6] hanno confermato che la caffeina può svolgere un ruolo nell'AD promuovendo la sopravvivenza delle cellule striatali e corticali nel cervello e inibendo la via dell'apoptosi. Nakaso et al[7] hanno confermato che la caffeina può ridurre l'attività della caspasi-3 della cisteina e ridurre la frammentazione nucleare attraverso il modello PD della linea cellulare di neuroblastoma del midollo osseo umano (SH-SY5Y). e il numero di aggregati apoptotici. La caffeina può anche ridurre la fuoriuscita della barriera ematoencefalica (BBB) causata dalla 1-metil-4-fenil-1,2,3,{13}}tetraidropiridina (MPTP) e inibire Disfunzione BBB [8]. Dosi regolari di caffeina aiutano a migliorare l'ictus da emiparesi. Sun et al [9] hanno riferito che la caffeina ha ottenuto effetti protettivi sull'ictus attraverso le sue proprietà antiossidanti e antinfiammatorie. La caffeina è stata anche associata al controllo del diabete [10]. La trigonellina è un derivato piridinico che favorisce la formazione di composti aromatici durante la tostatura del caffè, come la N-metilpiridina (NMP), che è un prodotto di degradazione termica della trigonellina durante la tostatura del caffè [11].
Cistanche Coffee previeneIl morbo di Alzheimer
Negli ultimi anni sono stati condotti sempre più studi sulla trigonellina e il suo valore biologico è diventato sempre più importante. Liu et al. [12] hanno riferito che la trigonellina può ridurre la glicemia, aumentare l'espressione delle cellule di insulina e regolare le risposte infiammatorie; down-regolando l'espressione della caspasi 3, inibendo l'apoptosi parziale delle cellule e aumentando l'attività degli enzimi antiossidanti, riducendo così il diabete di tipo 1 nei topi. Il ginsenoside Rb1 e la trigonellina possono prevenire lo sviluppo del danno renale diabetico regolando l'espressione di mir-3550 e agendo sulla via di segnalazione Wnt/-catenina [13]. La trigonellina ha un potenziale effetto terapeutico sul tessuto cardiaco della colite [14]. La trigonellina ha effetti neuroprotettivi ed è un buon farmaco per il trattamento delle malattie neurodegenerative [15]. Fahanik-Babaei et al. [16] hanno riferito che la trigonellina può migliorare la cognizione e alleviare la perdita dei nervi; può prevenire l'accumulo di lipidi epatici e la lipotossicità causati da colesterolo alto e dieta ricca di grassi ripristinando l'autofagia epatica[16]. 17]; inibisce il metabolismo microbico intestinale della colina e il rischio cardiovascolare associato [18].
Inoltre, il caffè contiene anche teobromina (teobromina), teofillina (teofilina) e acido nicotinico (acido nicotinico). Giuseppe et al. [19] hanno riferito che ci sono 1,3,7,{4}}acido tetrametilurico (teacrina), liberina e metillibetina nelle foglie di caffè (Tabella 1).
1.2 Acidi fenolici e loro derivati
Attualmente dal caffè sono stati isolati acido p-idrossibenzoico (acido pidrossibenzoico), acido vanillico (acido vanillico), acido p-cumarico (acido p-cumarico), acido ferulico (acido ferulico), acido clorogenico (acido clorogenico), acido caffeico, acido caffeilchinico, acido dicaffeilchinico, 3-acido O-feruloilchinico, 3-O-Feruloil-4-acido O-caffeilchinico (3-Oferuloil-4-O- acido caffeilchinico), 3-O-caffeoil-4-O acido feruloilchinico (3-O-caffeoil-4- acido O-feruloilchinico) e altri acidi fenolici e derivati dell'acido caffeico (Tabella 2 ).
L'acido clorogenico (CGA) è il principale composto dell'acido fenolico con funzioni biologiche come ipolipidemico, antiossidante e antibatterico. Nishi et al. [22] hanno riferito che l'acido clorogenico potrebbe ridurre significativamente il colesterolo, i trigliceridi, le lipoproteine a bassa densità e aumentare le lipoproteine ad alta densità; Xu et al. [23] hanno confermato l'attività dell'acido clorogenico e la protezione del DNA. Shi[24] ha riferito che l'acido clorogenico potrebbe invertire l'autofagia e l'apoptosi indotte dal corticosterone (CORT) nelle cellule PC12 e potrebbe anche regolare la via AKT/mTOR delle cellule PC12; Su et al[25] hanno riportato che l'acido clorogenico potrebbe inibire le cellule Pseudomonas P1 di aeruginosa
metabolismo intracellulare per esercitare un effetto antibatterico. L'acido clorogenico può ridurre efficacemente l'assorbimento e l'accumulo di Cd nel digiuno e proteggere la barriera intestinale [26]. Il test della glicemia del glucosio orale umano per 2 ore ha confermato che l'acido clorogenico e la trigonellina hanno l'effetto di ridurre la risposta precoce del glucosio e dell'insulina [27]. Allo stesso tempo, la degradazione termica del CGA nel processo di tostatura del caffè porta alla formazione di composti fenolici amari e composti aromatici fenolici. Il CGA può anche partecipare alla formazione del colore del caffè incorporando lo scheletro della melanina, che è la causa principale della pigmentazione e dell'astringenza del caffè. Motivo.
1.3 Flavonoidi
I flavonoidi sono una classe di principi attivi ampiamente presenti nelle piante naturali e che hanno varie attività come antiossidante, antitumorale, antinfiammatorio e antibatterico [31-33]. Il caffè a grani piccoli contiene flavonoidi come catechina, epicatechina e quercetina (tabella 3).
1.4 Terpeni
Il caffè contiene molti terpenoidi, principalmente p-kauran e cafestol diterpeni, tra i quali cafestol, cafestol e 16-O-metil cafestol hanno il contenuto più alto. 16-L'O-Methylcaffeol è stato utilizzato come marcatore per distinguere il caffè a grana piccola da quello a grana media. Gunning[38] ha utilizzato NMR a 600 MHz e LC-MS per rilevare 16-O-metilcaffeiolo e 16-O-metilcaffeicolo. Negli ultimi anni, Qiu Minghua et al. [39-42] hanno isolato e identificato quattro nuovi glicosidi diterpenoidi di tipo para-kauri (mascarosidi I~II, paniculoside VI e cofaryloside I), un fiore gemello para-marina da chicchi di caffè a grana piccola. glicosidi diterpenici di tipo alcano (villanovano I) e 7 glicosidi diterpenici di tipo p-kauri; 5 sono stati isolati da fagioli crudi e non hanno avuto alcun effetto sulle linee cellulari tumorali HL60, A-549, SMMC-7721, MCF-7 e SW480. Coppia-conchiglie inibitorie
diterpeni di tipo abete (mascaroside III~V e 20-nor-cofaryloside I~II), 8 nuovi lattoni diterpenici del caffè (caffarolides A~H), di cui i caffarolide C, D e F hanno una certa attività di attivazione dell'aggregazione piastrinica in vitro, i tassi di induzione di 310–4 g/mL erano (11,4±
5,5) percento, (15,8±5,6) percento e (7,8±3,3) percento; 4 diterpeni di tipo para-kauri (caffruenolo A, caffruenolo B, caffruolide A e caffruolide B) sono stati isolati dal fagiolo solare e la produzione di NO indotta da lipopolisaccaridi in 264,7 macrofagi è stata inibita. Il caffè contiene anche triterpeni. Wang et al. [43] hanno prima isolato quattro nuovi triterpeni di tipo dammarane (caffruones A~D) dalla frutta secca del caffè piccolo dello Yunnan. Ciò ha notevolmente arricchito i tipi di terpenoidi nel caffè e ha fornito molti riferimenti per lo studio approfondito del caffè a grani piccoli dello Yunnan. Attualmente, la ricerca sui componenti attivi terpenoidi nel caffè si concentra principalmente su cafestol e kahweol. Hiroak et al. [44] hanno riferito che il kaffiril acetato e il cafestolo hanno effetti inibitori sulle cellule tumorali della prostata umana in modo dose-dipendente. Suck et al. [45] hanno riportato che kahweol inibiva la proliferazione delle cellule del cancro al seno e induceva la morte cellulare inducendo un percorso dipendente dalla caspasi 3-. Lima et al. [46] hanno studiato l'effetto del cafestol sulle linee cellulari leucemiche NB4, K562, HL60 e KG1, ei risultati hanno mostrato che il cafestol ha un effetto sulle linee cellulari leucemiche.
Le cellule HL60 e KG1 erano le più citotossiche, riducendo la proliferazione delle cellule HL60 del 100%. Ferdrik et al [47] hanno mostrato che quando la concentrazione di cafestol era 10–8 e 10–6 mol/L, poteva aumentare la secrezione di insulina rispettivamente del 12% e del 16%, e con un'esposizione a lungo termine, poteva aumentare di 34 percento e 68 percento e A 10-8 mol/L, l'assorbimento di glucosio da parte delle cellule muscolari scheletriche umane può essere significativamente aumentato dell'8 percento. Seo et al. [48] hanno riferito che kahweol può ridurre la produzione di interleuchine 1, 1, 6 e fattore di necrosi tumorale indotto dal lipopolisaccaride e può inibire l'infiammazione epatica indotta da lipopolisaccaride.
1.5 Sostanze aromatiche
Negli anni '60, le persone iniziarono a studiare i composti aromatici dei chicchi di caffè e negli anni '70 è stata segnalata la correlazione tra i precursori del sapore nei chicchi di caffè verde e i componenti aromatici nel caffè tostato [53]. Polisaccaridi della parete cellulare, lipidi, proteine, saccarosio, acido clorogenico, caffeina e trigonellina sono i principali composti di stoccaggio dei semi di caffè maturi e queste sostanze formano l'aroma del caffè principalmente attraverso la reazione di Maillard, la degradazione di Strecker e la reazione di caramellizzazione durante il processo di tostatura. Ci sono principalmente 28 tipi di sostanze aromatiche caratteristiche nel caffè [54], (1) aldeidi e chetoni sono correlati al gusto/dolcezza del caramello: isobutiraldeide, 2-metilbutirraldeide, isovaleraldeide, 2,3-butirraldeide dichetone, 2,3-pentandione, 4-idrossi-2,5-dimetil-3(2H)-furanone, 5-etile-4-idrossi -2-metil-3(2H)- Furanoni e vanilline; (2) Composti contenenti zolfo associati a odori di zolfo/torrefazione: 2-furfuriltiolo, 2-metil-3-furantiolo, 3-metiltiopropanale, 3-tiolo -butile { composti di {31}}metil-1-carbossilato, 3-metil-2-butene-1-tiolo, metilmercaptano e dimetil trisolfuro; (3) I composti della pirazina sono associati a odori terrosi: 2 -etile-3,5-dimetilpirazina, 2-vinile-3,5-dimetilpirazina, 2 ,3-dietil-5-metilpirazina, 2-vinile-3- etil-5-metilpirazina e 2-metossi{50}}isobutilpirazina; (4) Fenoli, aldeidi correlati al fumo/aromi fenolici: guaiacolo, 4-etil guaiacolo, 4- vinilguaiacolo, acetaldeide, propionaldeide e (F)-beta-damascenone; (5) furanoni associati alla piccantezza: 3-idrossi-4,5- dimetil-2(5H)-furanone e 3-idrossi-4-metil{ {65}}etil-2(5H)-furanone. Elenco
Yi et al[55] hanno identificato aldeidi, furani, fenoli, tiazoli, alcheni, alcani, esteri, chetoni, pirroli, tiofeni, acidi carbossilici dalla parte di distillazione in corrente di vapore dell'olio di caffè. , 12 tipi di componenti volatili composti principalmente da pirazina. [56] hanno identificato 77 componenti volatili tra cui alcoli, fenoli, eteri, aldeidi, chetoni, acidi, esteri, idrocarburi e ossidi di azoto del caffè del Laos. Hafsah et al. [57] hanno utilizzato la gascromatografia-spettrometria di massa (GC-MS) per identificare 101 composti volatili dai fiori di caffè a grana media e un totale di 72 composti volatili sono stati identificati dai chicchi di caffè.
1.6 Altri ingredienti
Inoltre, il caffè contiene anche composti antronici mangiferina (mangiferina) e isomangiferina (isomangiferina), composti cumarinici scopoletina (scopoletina) e carotenoidi e composti di luteina [28]. I piccoli chicchi di caffè contengono anche composti della serotonina scorodocarpine D~F [58]. I semi di caffè contengono -sitosterolo, stigmasterolo, campesterolo, colesterolo, 5-avenasterolo, 7-avenasterolo (7-avenasterolo), 7-stigmastenolo (7-stigmastenolo) e altri componenti sterolici [59]; i lipidi includono principalmente acido miristico, acido palmitico, acido stearico, acido oleico, acido linoleico, olio di arachidi, ecc. [59].
2 L'attività biologica del caffè
Il caffè contiene un gran numero di sostanze biologicamente attive, che hanno diverse attività biologiche come antiossidante, ipolipemizzante, ipoglicemizzante e neuroprotettiva.
2.1 Antiossidante
Yashin et al. [60] ha condotto una revisione completa dell'attività antiossidante del caffè, compresi studi antiossidanti in vitro e metodi di analisi, e ha sottolineato che l'attività antiossidante e il contenuto antiossidante totale del caffè tostato erano paragonabili a quelli del tè, del cacao e del vino rosso, e l'acido clorogenico, il principale antiossidante nei chicchi di caffè, è stato significativamente ridotto dopo la tostatura.
2.2 Effetto ipolipemizzante
Duangjai et al. [61] hanno utilizzato gli adipociti 3T3-L1 per valutare l'effetto delle ciliegie di caffè di diversi colori (verde, giallo e rosso) sulla lipogenesi e/o sulla lipolisi e i risultati hanno mostrato che le ciliegie di caffè verdi di diversi colori erano in Adipociti 3T3-L1. Tutti hanno attività di inibizione della lipogenesi e il caffè secco rosso può ridurre l'accumulo di grasso di circa il 47%. Inoltre, tutti i componenti principali dell'estratto di caffè (acido malico, acido chinico e acido clorogenico) ad eccezione del caffè giallo fresco, hanno aumentato il rilascio di glicerolo.
Allo stesso tempo, lo studio ha anche confermato che la polpa di caffè piccola può ridurre il colesterolo in vitro e in vivo inibendo l'assorbimento intestinale del colesterolo attraverso la down-regolazione dell'attività LXR modulata da NPC1L e la formazione di complessi micellari.
Il ruolo dell'alcol [62].
2.3 Ipoglicemizzante
Il diabete mellito (DM) è una malattia cronica con aumento dei livelli di zucchero nel sangue causato da una carenza relativa o assoluta di insulina. Il trattamento del diabete si basa principalmente sulla terapia farmacologica e sulla gestione della dieta. La caffeina, l'acido clorogenico, la trigonellina e altri componenti principali del caffè hanno tutti effetti ipoglicemizzanti. Sakè et al. [63] hanno condotto uno studio sull'effetto ipoglicemizzante del caffè piccolo e del suo estratto fogliare di etanolo, e l'estratto di caffè potrebbe ridurre significativamente il contenuto di zucchero nel sangue dei topi. Cafetol ha potenziali effetti antidiabetici, aumentando la secrezione di insulina stimolata dal glucosio e aumentando l'assorbimento di glucosio da parte delle cellule muscolari scheletriche umane [64].
2.4 Neuroprotezione
Studi epidemiologici suggeriscono che il consumo abituale di caffè può ridurre il rischio diIl morbo di Alzheimer[65], e che l'assunzione di caffè nei pazienti di sesso maschile con primariomorbo di Parkinsonè inversamente associato alla gravità del tremore [66]. In un modello murino transgenico APP/PS2 diIl morbo di Alzheimer, è stato confermato che l'acido clorogenico nel caffè può prevenire il deterioramento cognitivo. L'analisi immunoistochimica ha mostrato che i polifenoli del caffè hanno ridotto significativamente il numero di placche nell'ippocampo della beta amiloide (A).
2.5 Altre funzioni
L'estratto grezzo del pericarpo del caffè Yunnan ha alcuni effetti protettivi e di recupero sulle cellule endoteliali danneggiate della vena ombelicale umana [67]. L'uso combinato di estratto di caffè e Vc può esercitareeffetto antitumorale[68]. L'estratto metanolico dei chicchi di caffè verde ha una certa attività antinfiammatoria [69]. Il caffè haeffetti epatoprotettivie il consumo di caffè riduce ilrischio di recidiva di carcinoma epatocellulareeaumenta la possibilità di sopravvivenza dopo trapianto di fegato ortotopico[70]. Il caffè è inversamente associato al rischio di steatosi epatica non alcolica [71].
3 Prospettive
Essendo una delle tre principali bevande al mondo, il caffè è strettamente legato alla nostra vita quotidiana. La ricerca sulla composizione chimica del caffè è un collegamento importante per sviluppare ulteriormente e migliorare l'utilizzo del caffè. Al momento, i principali problemi incontrati dall'industria del caffè nel mio paese sono la mancanza di effetto marchio e il basso valore aggiunto. Per risolvere questo dilemma affrontato dall'industria del caffè del mio paese, le imprese di lavorazione del caffè del mio paese stanno esplorando attivamente la tecnologia di lavorazione profonda del caffè e si sforzano di trasformare i vantaggi in termini di risorse in vantaggi economici. Tuttavia, il cambiamento di questa situazione deve basarsi sullo studio approfondito del caffè nel mio paese.
(1) Il caffè è ricco di componenti chimici, che sono la chiave per influenzare l'attività biologica e il sapore del caffè. Pertanto, la ricerca sui suoi componenti chimici sarà la base per migliorare ulteriormente e far progredire la ricerca sul caffè, nonché la chiave per migliorare l'aroma del caffè.
(2) Attraverso una ricerca completa e approfondita sul caffè, l'utilizzo completo sarà una parte importante dell'ulteriore sviluppo e utilizzo del caffè, come fiori di caffè, foglie di caffè, residui di caffè, ecc. I fiori di caffè contengono sostanze attive come fenoli, caffeina e trigonellina, che hanno capacità antiossidanti e hanno il potenziale per essere convertite in zuccheri biologici. In secondo luogo, le foglie di caffè contengono meno caffeina e possono essere usate come sostituto del tè.
(3) La qualità del caffè a grani piccoli dello Yunnan è buona e i suoi diterpenoidi sono unici. Pertanto, è molto importante determinare la relazione tra i suoi componenti chimici e l'aroma per migliorare la qualità del caffè.
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