Kemajuan Komponen Kimia Dan Aktiviti Biologi Kopi

Abstrak: Kopi, salah satu daripada tiga minuman teratas di dunia, tergolong dalam Coffea (Rubiaceae), yang bolehmengurangkan gula dalam darah, danmelindungi hati dan neuro. Juzuk kimia kopi kaya, termasukalkaloid, asid fenolik,flavonoid, terpene, dsb. Konstituen kimia adalah asas aktiviti biologi dan membentuk rasa khas kopi. Juzuk kimia utama dan aktiviti biologi kopi telah dikaji semula secara menyeluruh, yang akan menyediakan asas yang relevan dan sokongan teori untuk pembangunan selanjutnya industri kopi.

Kata kunci: Kopi;Bahan kimia;Aktiviti biologi; Semakan

Kopi ialah tumbuhan genus Rubiaceae (Coffea), berasal dari Afrika tengah dan utara, terutamanya diedarkan di beberapa negara seperti Amerika Selatan, Amerika Tengah, Afrika dan Asia. Terdapat 66 spesies kopi dalam 4 kumpulan, biasanya dirujuk sebagai spesies berbutir besar (C. liberica), spesies berbutir sederhana (C. robusta), spesies berbutir kecil (C. arabica) dan ethelza kopi sebenar kumpulan (Eucoffea). Spesies (C. excelsa), di mana kopi kecil mempunyai bau lembut dan kualiti yang baik [1].

Pada tahun 1892, mubaligh Perancis memperkenalkan kopi ke Daerah Binchuan, Wilayah Yunnan untuk penanaman, dan ia terus berkembang. Pada masa ini, kopi China kebanyakannya ditanam di Yunnan dan Hainan, dan lebih daripada 99 peratus diedarkan di Yunnan [2], dengan Dehong, Pu'er, Baoshan, Xishuangbanna dan Lincang adalah yang utama, dan kopi bijirin kecil Yunnan mempunyai telah dinilai sebagai kopi berkualiti tinggi dunia oleh pakar rasa Pertubuhan Kopi Antarabangsa. Di samping itu, menurut rekod "Materia Medica Cina", kopi adalah sedikit pahit, astringen, dan rata;

Kerana kekurangan keinginan, ia sering digunakan sebagai ubat yang menyegarkan, diuretik dan perut. Menurut laporan penyelidikan, komponen kimia yang terkandung dalam kopi terutamanya termasuk alkaloid, asid fenolik, flavonoid, terpenes, lipid sterol dan komponen meruap, dsb., yang mempunyai fungsi pemekaan insulin, meningkatkan metabolisme glukosa, anti-diabetes dan perlindungan hati. dan aktiviti farmakologi lain. Kertas kerja ini meninjau sumber komponen kimia dalam kopi dan aktiviti biologinya, bertujuan untuk memberikan sokongan teori untuk pembangunan selanjutnya industri kopi.

Kopi Cistanche kaya dengankomponen alkaloid

1 Bahan utama kopi

1.1 Alkaloid

Kafein (1,3,7-trimethylxanthine, kafein) ialah yang utamakomponen alkaloiddalam buah kopi dan sumber kepahitan kopi. Ia banyak terdapat dalam teh, koko dan kopi, dan merupakan ubat psikotropik yang digunakan secara meluas. Kajian telah menunjukkan bahawa kafein boleh mengurangkan amnesia yang disebabkan oleh kehilangan ingatan pada orang tua, dan juga boleh mengurangkan risiko penyakit neurodegeneratif sepertiPenyakit Alzheimer(AD) [3],penyakit Parkinson(PD) [4]. Kajian Arendash et al. [5] menunjukkan bahawa pengambilan kafein yang sederhana boleh menghalang gangguan ingatan pada tikus; Zeitlin et al. [6] mengesahkan bahawa kafein mungkin memainkan peranan dalam AD dengan menggalakkan kemandirian sel striat dan kortikal dalam otak dan menghalang laluan apoptosis. Nakaso et al[7] mengesahkan bahawa kafein boleh mengurangkan aktiviti caspase-3 sistein dan mengurangkan pemecahan nuklear melalui model PD garis sel neuroblastoma sumsum tulang manusia (SH-SY5Y). dan bilangan agregat apoptosis. Kafein juga boleh mengurangkan kebocoran penghalang darah-otak (BBB) ​​yang disebabkan oleh 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) dan menghalang Disfungsi BBB [8]. Dos tetap kafein membantu meningkatkan strok hemiparesis. Sun et al [9] melaporkan bahawa kafein mencapai kesan perlindungan pada strok melalui sifat antioksidan dan anti-radangnya. Kafein juga telah dikaitkan dengan kawalan diabetes [10]. Trigonelline ialah derivatif piridin yang menggalakkan pembentukan sebatian aromatik semasa pemanggangan kopi, seperti N-methylpyridine (NMP), yang merupakan produk degradasi haba trigonel semasa pemanggangan kopi [11].

Kopi Cistanche menghalangPenyakit Alzheimer

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, semakin banyak kajian mengenai trigonelline telah dijalankan, dan nilai biologinya telah menjadi semakin menonjol. Liu et al. [12] melaporkan bahawa trigonelline boleh mengurangkan gula darah, meningkatkan ekspresi sel insulin, dan mengawal tindak balas keradangan; dengan mengawal selia ekspresi caspase 3, menghalang apoptosis separa sel dan meningkatkan aktiviti enzim antioksidan, dengan itu mengurangkan diabetes jenis 1 pada tikus. Ginsenoside Rb1 dan trigonelline boleh menghalang perkembangan kecederaan buah pinggang diabetes dengan mengawal selia ekspresi mir-3550 dan bertindak pada laluan isyarat Wnt/ -catenin [13]. Trigonelline mempunyai kesan terapeutik yang berpotensi pada tisu jantung kolitis [14]. Trigonelline mempunyai kesan neuroprotektif dan merupakan ubat yang baik untuk rawatan penyakit neurodegeneratif [15]. Fahanik-Babaei et al. [16] melaporkan bahawa trigonel boleh meningkatkan kognisi dan mengurangkan kehilangan saraf; ia boleh menghalang pengumpulan lipid hepatik dan lipotoksisiti yang disebabkan oleh kolesterol tinggi dan diet tinggi lemak dengan memulihkan autophagy hepatik[16]. 17]; menghalang metabolisme mikrob usus kolin dan risiko kardiovaskular yang berkaitan [18].

Selain itu, kopi juga mengandungi theobromine (theobromine), theophylline (theophyline) dan asid nikotinik (nicotinic acid). Joseph et al. [19] melaporkan bahawa terdapat 1,3,7,9-asid tetramethyluric (theacrine), liberine, dan methyllibetine dalam daun kopi (Jadual 1).

1.2 Asid fenolik dan terbitannya

Pada masa ini, asid p-hidroksibenzoik (asid phidroksibenzoik), asid vanillik (asid vanillik), asid p-kuumarik (asid p-kuumarik), asid ferulik (asid ferulik), asid klorogenik (asid klorogenik) telah diasingkan daripada kopi ), asid kafeik, asid caffeoylquinic, asid dicaffeoylquinic, 3-asid O-feruloylquinic, 3-O -Feruloyl-4-asid O-caffeoylquinic (3-Oferuloyl-4-O- asid caffeoylquinic), 3-O-caffeoyl-4-O feruloylquinic acid (3-O-caffeoyl-4- asid O-feruloylquinic) dan asid fenolik dan derivatif asid kafeik lain (Jadual 2 ).

Asid klorogenik (CGA) adalah sebatian asid fenolik utama dengan fungsi biologi seperti hipolipidemik, antioksidan, dan antibakteria. Nishi et al. [22] melaporkan bahawa asid klorogenik boleh mengurangkan kolesterol, trigliserida, lipoprotein berketumpatan rendah, dan meningkatkan lipoprotein berketumpatan tinggi dengan ketara; Xu et al. [23] mengesahkan aktiviti asid klorogenik dan perlindungan DNA. Shi [24] melaporkan bahawa asid klorogenik boleh membalikkan autophagy dan apoptosis yang disebabkan oleh kortikosteron (CORT) dalam sel PC12, dan juga boleh mengawal laluan AKT/mTOR sel PC12; Su et al[25] melaporkan bahawa asid klorogenik boleh menghalang sel aeruginosa Pseudomonas P1

metabolisme intrasel untuk memberikan kesan antibakteria. Asid klorogenik berkesan boleh mengurangkan penyerapan dan pengumpulan Cd dalam jejunum dan melindungi halangan usus [26]. Ujian glukosa darah bagi glukosa oral manusia selama 2 jam mengesahkan bahawa asid klorogenik dan trigonelin mempunyai kesan mengurangkan glukosa awal dan tindak balas insulin [27]. Pada masa yang sama, degradasi terma CGA dalam proses pemanggangan kopi membawa kepada pembentukan sebatian fenolik pahit dan sebatian aromatik fenolik. CGA juga boleh mengambil bahagian dalam pembentukan warna kopi dengan menggabungkan rangka melanin, yang merupakan punca utama pigmentasi dan astringensi kopi. sebab.

1.3 Flavonoid

Flavonoid adalah kelas bahan aktif yang banyak terdapat dalam tumbuhan semula jadi dan mempunyai pelbagai aktiviti seperti antioksidan, antikanser, anti-radang dan antibakteria [31–33]. Kopi bijirin kecil mengandungi flavonoid seperti catechin, epicatechin, dan quercetin (jadual 3).

1.4 Terpenes

Kopi mengandungi banyak terpenoid, terutamanya p-kauran dan cafestol diterpenes, antaranya cafestol, cafestol dan 16-O-methyl cafestol mempunyai kandungan tertinggi. 16-O-Methylcaffeol telah digunakan sebagai penanda untuk membezakan kopi bijirin kecil daripada kopi bijirin sederhana. Gunning[38] menggunakan 600 MHz NMR dan LC-MS untuk mengesan 16-O-methylcaffeol dan 16-O-Methylcaffeicol. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, Qiu Minghua et al. [39–42] mengasingkan dan mengenal pasti empat glikosida diterpenoid jenis para-kauri baharu (mascarosides I~II, paniculoside VI dan cofaryloside I), satu bunga kembar para-marina daripada biji kopi berbutir kecil. Glikosida diterpenoid jenis alkana (villanovane I) dan 7 glikosida diterpena jenis p-kauri; 5 telah diasingkan daripada kacang mentah dan tidak mempunyai kesan ke atas garisan sel tumor HL60, A-549, SMMC-7721, MCF-7 dan SW480. Cangkerang Pasangan Perencatan

diterpena jenis cemara (mascaroside III~V dan 20-nor-cofaryloside I~II), 8 lakton diterpena kopi baharu (caffarolides A~H), yang mana caffarolides C, D dan F mempunyai aktiviti tertentu untuk mengaktifkan pengagregatan platelet in vitro , kadar induksi 310–4 g/mL ialah (11.4±

5.5) peratus , (15.8±5.6) peratus dan (7.8±3.3) peratus; 4 diterpena jenis para-kauri (caffruenol A, caffruenol B, caffruolide A dan caffruolide B) telah diasingkan daripada kacang matahari, dan pengeluaran NO yang disebabkan oleh Lipopolysaccharide dalam 264.7 makrofaj telah dihalang. Kopi juga mengandungi triterpenes. Wang et al. [43] mula-mula mengasingkan empat triterpene jenis dammarane baharu (kaffruone A~D) daripada buah kering kopi kecil Yunnan. Ini sangat memperkayakan jenis terpenoid dalam kopi, dan memberikan banyak rujukan untuk kajian mendalam tentang kopi bijirin kecil Yunnan. Pada masa ini, penyelidikan mengenai komponen aktif terpenoid dalam kopi tertumpu terutamanya pada cafestol dan kahweol. Hiroaki et al. [44] melaporkan bahawa kaffiryl acetate dan cafestol mempunyai kesan perencatan pada sel-sel kanser prostat manusia dalam cara yang bergantung kepada dos. Suck et al. [45] melaporkan bahawa kahweol menghalang pembiakan sel kanser payudara dan menyebabkan kematian sel dengan mendorong laluan bergantung 3-caspase. Lima et al. [46] mengkaji kesan cafestol pada garisan sel leukemia NB4, K562, HL60 dan KG1, dan keputusan menunjukkan bahawa cafestol mempunyai kesan ke atas garisan sel leukemia.

Sel HL60 dan KG1 adalah yang paling sitotoksik, mengurangkan percambahan sel HL60 sebanyak 100 peratus . Ferdrik et al [47] menunjukkan bahawa apabila kepekatan cafestol adalah 10–8 dan 10–6 mol/L, ia boleh meningkatkan rembesan insulin masing-masing sebanyak 12 peratus dan 16 peratus, dan dengan pendedahan jangka panjang, ia boleh meningkat sebanyak 34 peratus dan 68 peratus , dan Pada 10–8 mol/L, pengambilan glukosa oleh sel otot rangka manusia boleh meningkat dengan ketara sebanyak 8 peratus . Seo et al. [48] ​​melaporkan bahawa kahweol boleh mengurangkan pengeluaran interleukin 1, 1, 6 dan faktor nekrosis tumor yang disebabkan oleh lipopolysaccharide, dan boleh menghalang keradangan hati yang disebabkan oleh lipopolysaccharide.

1.5 Bahan perisa

Pada tahun 1960-an, orang ramai mula mengkaji sebatian rasa biji kopi, dan pada tahun 1970-an, korelasi antara prekursor rasa dalam biji kopi hijau dan komponen aroma dalam kopi panggang telah dilaporkan [53]. Polisakarida dinding sel, lipid, protein, sukrosa, asid klorogenik, kafein dan trigonel adalah sebatian penyimpanan utama biji kopi matang, dan bahan-bahan ini membentuk aroma kopi terutamanya melalui tindak balas Maillard, degradasi Strecker, dan tindak balas karamelisasi semasa proses pemanggangan . Terdapat terutamanya 28 jenis bahan perisa ciri dalam kopi [54], (1) aldehid dan keton berkaitan dengan rasa/kemanisan karamel: isobutyraldehyde, 2-methylbutyraldehyde, isovaleraldehyde, 2,3-butyraldehyde diketone, 2,3-pentanedion, 4-hidroksi-2,5-dimetil-3(2H)-furanone, 5-etil-4-hidroksi -2-metil-3(2H)- Furanones dan vanillin; (2) Sebatian yang mengandungi sulfur yang dikaitkan dengan bau sulfur/pembakaran: 2-furfurylthiol, 2-metil-3-furanthiol, 3-methylthiopropanal, 3-tiol -Butyl { {31}}metil-1-karboksilat, 3-metil-2-butena-1-tiol, metil merkaptan dan sebatian dimetil trisulfida; (3) Sebatian pyrazine dikaitkan dengan bau tanah: 2 -Ethyl-3,5-dimethylpyrazine, 2-vinyl-3,5-dimethylpyrazine, 2 ,3-diethyl-5-methylpyrazine, 2-vinyl-3- Ethyl-5-methylpyrazine and 2-methoxy-3-isobutylpyrazine; (4) Fenol, aldehid yang berkaitan dengan aroma asap/fenolik: guaiacol, 4-etil guaiakol, 4-vinylguaiacol, asetaldehid, propionaldehid, dan (F)-beta-damascenone; (5) furanon yang dikaitkan dengan kepedasan: 3-hidroksi-4,5- Dimetil-2(5H)-furanone dan 3-hidroksi-4-metil{ {65}}etil-2(5H)-furanone. Senaraikan

Yi et al[55] mengenal pasti aldehid, furan, fenol, tiazol, alkena, alkana, ester, keton, pirol, tiofen, asid karboksilik daripada bahagian penyulingan wap minyak kopi. , 12 jenis komponen meruap terutamanya terdiri daripada pirazin. [56] mengenal pasti 77 komponen meruap termasuk alkohol, fenol, eter, aldehid, keton, asid, ester, hidrokarbon dan nitrogen oksida daripada kopi Lao. Hafsah et al. [57] menggunakan kromatografi gas-spektrometri jisim (GC-MS) untuk mengenal pasti 101 sebatian meruap daripada bunga kopi bijirin sederhana, dan sejumlah 72 sebatian meruap telah dikenal pasti daripada biji kopi.

1.6 Bahan-bahan lain

Selain itu, kopi juga mengandung senyawa anthrone mangiferin (mangiferin) dan isomangiferin (isomangiferin), senyawa kumarin scopoletin (scopoletin), dan senyawa karotenoid dan lutein [28]. Biji kopi kecil juga mengandungi sebatian serotonin scorodocarpines D~F [58]. Biji kopi mengandungi -sitosterol, stigmasterol, campesterol, kolesterol, 5-avenasterol, 7-avenasterol (7-avenasterol), 7-stigmastenol (7-stigmastenol) dan komponen sterol lain [59]; lipid terutamanya termasuk asid myristic, asid palmitik, asid stearik, asid oleik, asid linoleik, minyak masam kacang tanah, dll. [59].

2 Aktiviti biologi kopi

Kopi mengandungi sejumlah besar bahan aktif secara biologi, yang mempunyai pelbagai aktiviti biologi seperti antioksidan, penurun lipid, penurun gula darah, dan perlindungan saraf.

2.1 Antioksidan

Yashin et al. [60] menjalankan kajian menyeluruh tentang aktiviti antioksidan kopi, termasuk kajian antioksidan in vitro dan kaedah ujian, dan menunjukkan bahawa aktiviti antioksidan dan jumlah kandungan antioksidan kopi panggang adalah setanding dengan teh, koko, dan wain merah, dan Asid klorogenik, antioksidan utama dalam biji kopi, telah berkurangan dengan ketara selepas dibakar.

2.2 Kesan penurun lipid

Duangjai et al. [61] menggunakan adiposit 3T3-L1 untuk menilai kesan ceri kopi yang berlainan warna (hijau, kuning dan merah) pada lipogenesis dan/atau lipolisis, dan keputusan menunjukkan bahawa ceri kopi hijau dengan warna yang berbeza berada dalam 3T3-L1 adiposit. Semuanya mempunyai aktiviti menghalang lipogenesis, dan kopi kering merah boleh mengurangkan pengumpulan lemak sebanyak kira-kira 47 peratus. Di samping itu, semua komponen utama ekstrak kopi (asid malik, asid quinic, dan asid klorogenik) kecuali kopi segar kuning meningkatkan pelepasan gliserol.

Pada masa yang sama, kajian itu juga mengesahkan bahawa pulpa kopi kecil boleh mengurangkan kolesterol secara in vitro dan in vivo dengan menghalang penyerapan kolesterol usus dengan menurunkan aktiviti LXR yang dimodulasi oleh NPC1L dan pembentukan kompleks micellar.

Peranan alkohol [62].

2.3 Hipoglisemik

Diabetes mellitus (DM) adalah penyakit kronik dengan peningkatan paras gula darah yang disebabkan oleh kekurangan insulin relatif atau mutlak. Rawatan diabetes terutamanya berdasarkan terapi ubat dan pengurusan pemakanan. Kafein, asid klorogenik, trigonelline, dan komponen utama lain dalam kopi semuanya mempunyai kesan penurunan gula dalam darah. Sake et al. [63] menjalankan kajian tentang kesan hipoglisemik kopi kecil dan ekstrak etanol daunnya, dan ekstrak kopi boleh mengurangkan kandungan gula dalam darah tikus dengan ketara. Cafetol mempunyai kesan antidiabetik yang berpotensi, meningkatkan rembesan insulin yang dirangsang glukosa dan meningkatkan pengambilan glukosa oleh sel otot rangka manusia [64].

2.4 Perlindungan saraf

Kajian epidemiologi mencadangkan bahawa penggunaan kopi secara lazim boleh mengurangkan risikoPenyakit Alzheimer[65], dan bahawa pengambilan kopi dalam pesakit lelaki dengan primerpenyakit Parkinsondikaitkan secara songsang dengan keterukan gegaran [66]. Dalam model tetikus transgenik APP/PS2 daripadaPenyakit Alzheimer, ia telah disahkan bahawa asid klorogenik dalam kopi boleh menghalang kerosakan kognitif. Analisis imunohistokimia menunjukkan bahawa polifenol kopi mengurangkan bilangan plak dalam hippocampus beta amiloid (A) dengan ketara.

2.5 Fungsi lain

Ekstrak mentah pericarp kopi kecil Yunnan mempunyai kesan perlindungan dan pemulihan tertentu pada sel endothelial vena umbilik manusia yang rosak [67]. Penggunaan gabungan ekstrak kopi dan Vc boleh memberi kesankesan anti-tumor[68]. Ekstrak metanol biji kopi hijau mempunyai aktiviti anti-radang tertentu [69]. Kopi adakesan hepatoprotektif, dan penggunaan kopi mengurangkanrisiko karsinoma hepatoselular berulangdanmeningkatkan peluang hidup selepas pemindahan hati ortotopik[70]. Kopi dikaitkan secara songsang dengan risiko penyakit hati berlemak bukan alkohol [71].

3 Pandangan

Sebagai salah satu daripada tiga minuman utama di dunia, kopi berkait rapat dengan kehidupan seharian kita. Penyelidikan tentang komposisi kimia kopi adalah pautan penting untuk mengembangkan dan menambah baik penggunaan kopi. Pada masa ini, masalah utama yang dihadapi oleh industri kopi negara saya ialah kekurangan kesan jenama dan nilai tambah yang rendah. Untuk menyelesaikan dilema yang dihadapi oleh industri kopi negara saya, perusahaan pemprosesan kopi negara saya secara aktif meneroka teknologi pemprosesan kopi yang mendalam, dan berusaha untuk menukar kelebihan sumber kepada kelebihan ekonomi. Namun, perubahan keadaan ini mestilah berdasarkan kajian mendalam tentang kopi di negara saya.

(1) Kopi kaya dengan komponen kimia, yang merupakan kunci untuk mempengaruhi aktiviti biologi dan rasa kopi. Oleh itu, penyelidikan tentang komponen kimianya akan menjadi asas untuk menambah baik dan memajukan penyelidikan kopi, serta kunci untuk meningkatkan rasa kopi.

(2) Melalui penyelidikan yang komprehensif dan mendalam tentang kopi, penggunaan komprehensif akan menjadi bahagian penting dalam pembangunan dan penggunaan kopi selanjutnya, seperti bunga kopi, daun kopi, sisa kopi, dll. Bunga kopi mengandungi bahan aktif seperti fenol, kafein dan trigonel, yang mempunyai kapasiti antioksidan dan berpotensi untuk ditukar kepada gula biologi. Kedua, daun kopi mengandungi kurang kafein dan boleh digunakan sebagai pengganti teh.

(3) Kualiti kopi bijirin kecil Yunnan adalah baik, dan diterpenoidnya adalah unik. Oleh itu, adalah sangat penting untuk menentukan hubungan antara komponen kimia dan rasa untuk meningkatkan kualiti kopi.

Sokongan: wallence.suen@wecistanche.com 0015292862950