Pendahuluan Mengenai Komposisi Kimia Dan Nilai Perubatan Biji Kopi Ⅰ

Abstrak: Kopi adalah makanan tambahan yang popular dengan rasa yang unik di dunia. Biji kopi mengandungi komponen kimia yang kompleks dan aktiviti biologi yang meluas. Penyelidikan mengenai komponen kimia biji kopi seperti alkaloid, gula, asid organik, ester, sterol dan diterpena telah mencapai kemajuan yang ketara. Kesan daripadapelindung saraf, pertahanan terhadap hiperglikemia dan hiperlipidemia, antikanser, anti-radang,anti pengoksidaan, danperlindungan hatiditemui dalam biji kopi. Artikel ini mengkaji komponen kimia dan kaedah penemuan dalam biji kopi, biosintesis bahan aktif utama dan potensi nilai perubatannya, dan menyediakan rujukan untuk penyelidikan mendalam dan pembangunan industri biji kopi.

Kata kunci: Kopi; Komposisi kimia; Kesan farmakologi; Nilai perubatan

Kopi (Coffea sp.) ialah tumbuhan kopi Rubiaceae, berasal dari Afrika tengah dan utara, dan kini ditanam secara meluas di Amerika Latin, Afrika dan Asia Pasifik. Terdapat banyak jenis kopi, sehingga lebih daripada 90 jenis, yang dibahagikan kepada empat kategori: bijirin besar (Coffea liberica), bijirin sederhana (Coffea robusta), bijirin kecil (Coffea arabica) dan excelsa (Coffea excelsa) . Kualiti terbaik biji kopi [1].

Kopi adalah tumbuhan minuman yang paling biasa digunakan dan mempunyai nilai ekonomi yang besar. China mula memperkenalkan pokok kopi ke Taiwan pada tahun 1884, dan pada masa ini Hainan dan Yunnan merupakan kawasan pengeluar kopi utama di China. Perubatan tradisional Cina percaya bahawa kopi adalah sedikit pahit, astringen, dan rata; Kopi mengandungi pelbagai komponen kimia seperti alkaloid, flavonoid, asid fenolik, terpenes, dan lain-lain, yang mempunyai fungsi menurunkan gula darah, menurunkan lipid darah, anti-oksidasi, dan pelindung saraf. Ia mempunyai nilai perubatan yang hebat dan mempunyai prospek pembangunan yang luas. Kertas kerja ini menerangkan komposisi kimia dan nilai perubatan biji kopi, dan menyediakan rujukan untuk penyelidikan berkaitan.

1 Komposisi kimia dan kaedah penemuan

Komposisi kimia biji kopi terutamanya merangkumi dua kategori: bahan tidak meruap dan bahan meruap. Komponen tidak meruap biji kopi hijau jauh lebih tinggi daripada biji kopi panggang, dan komponen tidak meruapnya terutamanya termasuk sebatian nitrogen, karbohidrat, sebatian asid dan sebatian ester. Antaranya, sebatian yang mengandungi nitrogen adalah terutamanya alkaloid dan asid amino, karbohidrat terutamanya polisakarida dan sejumlah kecil oligosakarida, sebatian asid termasuk asid klorogenik dan asid organik molekul kecil, dan ester terutamanya minyak kopi, sterol dan diterpenoid.

1.1 Alkaloid

Alkaloid biji kopi hijau kebanyakannya adalah kafein, theophylline, theobromine, hypoxanthine, matrine dan trigonelline, yang mana trigonelline adalah bahan pendahulu untuk menghasilkan furan, pyrazine dan alkylpyridine.

Kafein adalah alkaloid terpenting dalam biji kopi hijau dan sumber utama kepahitan. Bahan perwakilan dalam kafein ialah kafein. Andrade et al. [3] menggunakan pengekstrakan cecair superkritikal untuk mengekstrak kafein daripada biji kopi hijau, dan mendapati bahawa hasil tertinggi kafein diekstrak dengan pelarut campuran CO2 dan isopropanol. Penyelidik [4] menggunakan kromatografi cecair berprestasi tinggi (High perfarnance liquid chromdtograpny, HPLC) untuk mengkaji perubahan kandungan kafein dalam biji kopi dari kawasan pengeluaran dan ketinggian yang berbeza. Shao Jinliang et al. [5] mengkaji kandungan trigonel dan kafein dalam biji kopi hijau, biji kopi panggang dan serbuk kopi, dan mendapati bahawa kafein ialah indeks kualiti ciri biji kopi. Lembangan adalah komponen utama kedua.

Trigonelline adalah derivatif piridin, yang didemetilasi dalam proses pemanggangan biji kopi untuk menghasilkan niasin, yang memainkan peranan dalam menggalakkan pengeluaran sebatian aromatik, dan kandungannya tinggi dalam jenis Arabica [6]

. Liu Hongcheng et al. [7] menentukan kesan kaedah pengekstrakan yang berbeza ke atas kandungan trigonel oleh HPLC, dan mendapati kaedah pengekstrakan mempunyai sedikit kesan ke atas kandungan trigonel.

Klik di sini untuk mendapatkan maklumat lanjut tentang Kopi Cistanche

1.2 Asid amino

Biji kopi mengandungi pelbagai protein dan asid amino bebas, seperti asid glutamat, asid aspartik, leucine, glisin, dan alanin. Sesetengah sarjana menggunakan kaedah pemendakan asid larut alkali untuk mengekstrak protein dalam biji kopi, dan mengesan kandungan asid amino penting di dalamnya. 67.02 peratus daripada kandungan protein [6]. Dong et al. [8] menjalankan pengenalpastian separa kuantitatif bagi 79 sebatian meruap dalam kopi dengan menggunakan mikroekstraksi fasa pepejal ruang kepala-GC-MS, dan mengesan asid amino penting seperti leucine, lisin dan arginin dalam biji kopi. .

1.3 Karbohidrat

Biji kopi hijau mempunyai kandungan sebatian gula yang tinggi, menyumbang kira-kira 50 peratus daripada berat kering, terutamanya oligosakarida dan polisakarida, dengan kandungan monosakarida yang sangat sedikit. Antaranya, polisakarida utama ialah arabinogalaktan, mannan dan selulosa [10], dan kandungan polisakarida berkurangan semasa proses pembakar. Hu Shuangfang et al [9] diukur 7

Selepas menguji biji kopi dari kawasan pengeluaran yang berbeza, didapati biji kopi Mandheling emas mempunyai kandungan gula penurun tertinggi, setinggi 11.2 mg/g. Kaedah pengekstrakan polisakarida dalam biji kopi termasuk pengekstrakan berterusan, hidrolisis asid, pengekstrakan air panas, pengekstrakan enzim, dan lain-lain, tetapi setakat ini, pengekstrakan air panas adalah satu-satunya proses yang diterima dan paling boleh dilaksanakan, dengan proses yang mudah, kos rendah, dan tidak ada. tambahan. [11], terdapat juga eksperimen ke atas serbuk kopi dengan merendam etanol, kepekatan, penyahproteinan, pengekstrakan eter petroleum, dsb., dan berjaya mengekstrak polisakarida daripada serbuk kopi [12]. Delgado et al. [13] mendapati bahawa komponen tidak larut dalam ekstrak kopi terutamanya polisakarida.

1.4 Asid organik

Asid klorogenik adalah sebatian fenolik penting dalam biji kopi hijau. Menurut laporan, kopi adalah salah satu sumber asid klorogenik yang paling penting dalam diet manusia [14]. Monomer dengan kandungan asid klorogenik tertinggi ialah 5-asid caffeoylquinic (5-CQA), iaitu kira-kira 70 peratus daripada jumlah kandungan asid klorogenik [15]. Kandungan asid klorogenik dalam biji kopi hijau agak tinggi, kira-kira 6.7-12 peratus , dan kandungan asid klorogenik dalam biji kopi panggang sangat berkurangan, dan kandungannya adalah kira-kira 2-3.1 peratus [16].

Pengekstrakan pelarut, pengekstrakan cecair superkritikal, elusi penjerapan dan kromatografi partition ialah teknik pengekstrakan dan pemisahan yang biasa digunakan untuk asid klorogenik. Upadhyay et al. [17] menggunakan rawatan gelombang mikro, fasa air ialah air, dan fasa pelarut ialah 50 peratus etanol dan 50 peratus larutan metanol untuk mengkaji proses pengekstrakan asid klorogenik dan bahan lain dalam biji kopi Robusta, dan mendapati bahawa keadaan optimum adalah gelombang mikro. Kuasa ialah 800 W, suhu pengekstrakan ialah 50 darjah, dan masa pengekstrakan ialah 5 minit. Kadar pengekstrakan asid klorogenik ialah 7.25 peratus, yang jauh lebih tinggi daripada pelarut tunggal dalam keadaan yang sama. Romero-González et al. [28] digunakan pengasingan

Pengasingan dan pengekstrakan tiga asid klorogenik, 5-CQA, 5-FQA, dan 3,5-diCQA dalam kopi, telah dijalankan oleh kromatografi partition lawan arus. Fasa pegun ialah etil asetat-n-heksana, dan fasa bergerak ialah klorin dengan kecerunan ion yang berbeza. Pemisahan tiga asid klorogenik telah dicapai di bawah keadaan litium sulfida dan ammonium sulfat-kalium nitrat. Li Shasha et al[19] menggunakan HPLC untuk mengukur kandungan asid klorogenik dalam biji kopi daripada asal yang berbeza, Phenomenex Luna C18 digunakan sebagai lajur kromatografi, metanol-0.5 peratus air asid format digunakan sebagai mudah alih. fasa, dan panjang gelombang ialah 285 nm. Kandungan tertinggi asid orto ialah 3.333 mg/g.

Selain asid klorogenik, biji kopi juga mengandungi asid kuinik, asid malik dan asid sitrik. Shao Jinliang et al. [20] mengesan 5- Kandungan CQA, 4-CQA, 1,3-CQA dan bahan lain, dan kandungan dalam biji kopi hijau adalah lebih tinggi daripada dalam produk kopi. Beberapa sarjana asing telah menemui asid sitrik, asid asetik, asid akrilik dan asid fumarik dengan menguji kopi segera komersial di Sepanyol [21]. Sebagai tambahan kepada asid organik di atas, biji kopi juga mengandungi asid suksinik, asid sitrakonik, asid eritronik, asid glukonik, asid gliserik, dll.

1.5 Ester

Terdapat banyak jenis sebatian ester dalam biji kopi, kebanyakannya dihasilkan oleh penukaran lemak mentah dalam biji kopi. Selepas biji kopi dipanggang pada darjah yang berbeza, komposisi sebatian ester juga sangat berbeza, terutamanya termasuk minyak kopi, sterol dan Diterpenoid, dll. [22].

1.5.1 Minyak Kopi

Minyak kopi kaya dengan asid lemak tak tepu dan asid lemak tepu. Asid lemak tak tepu terutamanya asid linoleik, dan asid lemak tepu terutamanya asid palmitik. Ia juga mengandungi sejumlah kecil asid myristic, asid stearic, dan asid arakidik. Sebagai tambahan kepada asid lemak penting, minyak kopi juga mengandungi bahan aktif biologi lain, seperti tokoferol, sitosterol, stigmasterol, squalene, dll. Minyak kopi biasanya diekstrak dengan pelarut organik eter, petroleum eter atau n-heksana. Dong et al. [23] membandingkan kesan kaedah pengekstrakan yang berbeza pada kandungan minyak kopi dalam biji kopi, dan mendapati bahawa kandungan minyak kopi pengekstrakan berbantukan gelombang mikro ultrasonik adalah yang tertinggi, setinggi 10.58 peratus ±0.32 peratus . Beberapa sarjana[24] menguji komponen kimia 7 jenis biji kopi di Hainan. Menggunakan teknologi pengukuran kimia, analisis komponen utama, analisis kelompok hierarki dan analisis heterogeniti sehala, asid lemak utama dalam minyak kopi diukur sebagai asid linoleik, asid linoleik, asid Palmitik dan asid oleik. Zeng Fankui [25] menggunakan spektrometri jisim kromatografi gas (Gas chromatograob-mass specrometel, GC-MS) untuk menganalisis kandungan asid lemak minyak kopi dalam biji kopi Yunnan Arabica, biji kopi Xinglong Robusta dan biji kopi Vietnam Robusta, dan mendapati bahawa Arabica biji kopi mempunyai kandungan asid lemak yang paling tinggi. Kandungannya dari tinggi ke rendah ialah 36.77 peratus ~46.12 peratus asid linoleik, 29.27 peratus ~31.62 peratus asid palmitik, dan 18.835~25.20 peratus asid oleik. Tiga jenis asid lemak menyumbang 95 peratus daripada jumlah asid lemak. Asid Behenik, keputusan ini konsisten dengan keputusan yang dikesan oleh Chen Yiping [26] daripada serbuk kopi produk kopi.

1.5.2 Sterol

Biji kopi mengandungi sejumlah besar sterol, dengan -sitosterol yang paling banyak, diikuti oleh stigmasterol, campesterol dan Δ5-avenasterol. Nzekoue et al. [27] mengumpul 14 jenis sisa biji kopi dari 12 negara, dan mengekstrak empat fitosterol, iaitu -sitosterol.

188.5~688.5 mg/kg, campesterol 48.6~214.5 mg/kg, stigmasterol 8.9~188.5 mg/kg.

1.5.3 Diterpenoid

Diterpenoid dalam biji kopi adalah terutamanya alkohol diterpena pentacyclic, dengan kandungan tertinggi enantio-kaurane dan cafestol diterpenes, antaranya cafestol, kahweol, 16- Diwakili oleh O-methyl cafestol, cafestol dan kahweol tahan asid,

Cahaya dan haba sangat sensitif, dengan turun naik tertentu dan aroma istimewa [28]. Lima et al. [29] memangkinkan pengekstrakan cafestol dan cafestol daripada biji kopi hijau, menggunakan pemangkin platinum (Pd/C, Pd/CaCO3, Pd/BaSO4, dan Pd/Al2O3) dan pemangkin Pd, dan ketulenan produk adalah tinggi.

Tsukui et al. [30] menjalankan pengekstrakan 13 biji kopi hijau dengan bantuan gelombang mikro untuk mengumpul minyak kopi, yang enam kali lebih cekap daripada kaedah Soxhlet tradisional. Untuk mengkaji perubahan bahan bioaktif dalam minyak kopi semasa penyimpanan, Hong Qidi [31] mengekstrak minyak kopi daripada biji kopi Hainan Xinglong, dan menggunakan kaedah HPLC untuk mengkaji kopi dalam biji kopi yang disimpan pada 60 darjah selama 36 hari di bawah penyimpanan dipercepatkan. Perubahan indeks biokimia minyak menunjukkan bahawa kandungan awal cafestol dan cafestol ialah 23.44±0.52 mg/g dan 21.01±0.31 mg/g, masing-masing, dan menurun kepada 8.99± 0.02 mg/g dan 8.21±0.10 mg/g selepas 24 hari. Kandungan komponen aktif secara biologi menurun kepada tahap yang berbeza-beza, yang menunjukkan bahawa minyak kopi mengalami tindak balas pengoksidaan semasa penyimpanan.

1.6 Bahan meruap

Kandungan zat mudah menguap dalam biji kopi hijau sangat kecil, karena reaksi kompleks di dalam biji kopi selama proses pemanggangan menyebabkan terhasilnya sejumlah besar zat aroma tidak menentu [32], termasuk reaksi Maillard dan Strecker serta protein. , gula, trigonel dan kacang hijau. Degradasi asid orto [33]. Bahan meruap biji kopi terutamanya termasuk alkohol, aldehid dan keton, asid karboksilik, ester, pirazin, pirol, piridin, alkali, sulfida, furan, fenol, dll. Yang paling banyak ialah furan dan pirazin, dan sebatian pirazin mempunyai kesan yang paling besar. pada rasa kopi [34].

1.6.1 Furan

Furan ialah bahan meruap yang paling banyak dalam biji kopi, dan rasa furan paling jelas dalam biji kopi panggang. Proses penjanaan furan agak kompleks. Terdapat lima laluan untuk penjanaan furan: (1) degradasi haba karbohidrat seperti glukosa, laktosa, dan fruktosa; (2) tindak balas Maillard bagi asid amino tertentu dan gula penurun di bawah pemanasan; (3) asid askorbik dan derivatifnya Tindak balas degradasi terma berlaku; ④ tindak balas pengoksidaan asid lemak tak tepu; ⑤ pengoksidaan karotenoid

tindak balas [35]. Furan meruap mempamerkan aroma malt dan panggang yang manis.

1.6.2 Pirazin

Pyrazine juga merupakan sebatian meruap yang kaya dalam biji kopi, dan sebatian alkilpyrazine mungkin terbentuk melalui pemeluwapan asid amino yang dihasilkan dalam tindak balas Strecker [35]. Secara amnya, sebatian pirazin mempamerkan rasa pedas, bersahaja, berair. Kajian telah mendapati bahawa ethylpyrazine dan vinylalkylpyrazine terutamanya mempamerkan aroma tanah [36], manakala 2-etil-3,5-dimethylpyrazine dan 2,3-diethyl-5-methylpyrazine Pyrazine juga merupakan sebatian pirazin yang penting dalam kopi [37].

1.6.3 Fenol

Semasa proses pemanggangan, biji kopi akan menghasilkan sebatian fenolik, terutamanya guaiacol, dan 4-etilguaiacol ialah bahan pembawa utama untuk aroma pedas kopi [36]. Sebatian fenolik terutamanya dihasilkan oleh degradasi asid klorogenik dalam biji kopi untuk membentuk asid kafeik, lakton asid ferulik kina, dan lain-lain, dan kemudian dijana oleh degradasi haba [35].

1.6.4 Furanones

Perisa utama furanone ialah aroma karamel[35], terutamanya termasuk 4-hidroksi-2,5-dimetil-3(2H)-furanone, 4-hidroksi{ {8}}etil-5-metil v3 (2H)-furanone dan 4-hidroksi-5-metil-3(2H)-furanone, dsb. [38]. Furanones terbentuk daripada monosakarida dan asid amino bebas melalui tindak balas Maillard selepas enolisasi, degradasi, isomerisasi, kitaran, dan dehidrasi [35].

1.6.5 Sebatian yang mengandungi sulfur

Kandungan sebatian yang mengandungi sulfur agak rendah, tetapi bau sulfur panggang yang kuat juga merupakan salah satu aroma utama biji kopi. Sistein, asetaldehid, metil merkaptan, dsb. dalam biji kopi mengalami tindak balas Strecker dengan hidrogen sulfida untuk membentuk sebatian yang mengandungi sulfur [35], termasuk 2-metil-3-furanthiol, 3-metil{{ 6}}butana alkena-1-tiol, 2,4-dimetil-5-etiltiazol, dsb. [38].

1.6.6 Pengekstrakan dan penentuan komponen meruap dalam biji kopi. Biji kopi kaya dengan komponen yang tidak menentu. Zhan Jiafen et al. [39] menggunakan pengekstrakan ultrasonik dan pengekstrakan penyulingan untuk menganalisis komponen meruap dalam biji kopi Lao. Sebanyak 77 komponen meruap telah dikenal pasti oleh GC-MS, termasuk 25 nitrogen oksida, 12 keton, 12 ester, 10 fenol, 6 asid, 6 hidrokarbon, dan aldehid. 3 jenis, 2 jenis eter, 2 jenis alkohol. Wu et al. [40] menggunakan kaedah pengekstrakan seperti pengekstrakan pelarut langsung dan penyejatan rasa berbantu untuk memproses biji kopi. Menggunakan kaedah kromatografi gas-olfaktori, kaedah analisis pencairan pengekstrakan aroma dan kaedah spektrometri jisim kromatografi gas, sejumlah 46 sebatian meruap, termasuk 3-hidroksi-4,5-dimetil{{22} }(5H)-fulanone, 2-metilpropana, 3-metilbutana, dsb. Dong et al. [41]

Biji kopi dikeringkan dalam lima cara berbeza: pengeringan suhu bilik, pengeringan suria, pengeringan pam haba, pengeringan udara panas dan pengeringan beku, dan 62 bahan meruap dikesan. Antaranya, kaedah pengeringan udara panas memperoleh komponen yang paling tidak menentu, dan kaedah pengeringan beku memperoleh komponen yang paling tidak menentu. komponen yang paling tidak menentu.

2 Biosintesis bahan aktif utama dalam biji kopi

Terdapat banyak komponen kimia dalam biji kopi, dan proses metabolik dalam tumbuhan dan biji kopi adalah sangat kompleks. Terdapat sedikit laporan penyelidikan. Khususnya, terdapat sedikit tindak balas kimia dan perubahan bahan dalam biji kopi semasa pemprosesan, dan hanya kafein yang mempunyai laluan biosintetik yang jelas. , Trigonelline dan Asid Klorogenik.

2.1 Biosintesis kafein

Kafein adalah salah satu bahan aktif terpenting dalam biji kopi dan tergolong dalam alkaloid methamphetamine. Laluan biosintetik kafein dalam biji kopi terutamanya terdiri daripada empat langkah: metilasi xanthine kepada 7-metilxanthine, N-metil nukleotida sintase untuk membentuk 7-metilxanthine, dan kemudian kepada 7-metilxanthine. Theobromine synthase bertindak balas untuk membentuk theobromine, yang akhirnya bertindak balas dengan kafein sintase untuk membentuk kafein. Walaupun penyelidik telah menemui laluan sintetik lain untuk kafein dalam tempoh kemudian, laluan ini masih merupakan laluan utama untuk biosintesis kafein [42].

2.2 Garis Trigonel

Dalam kopi, trigonelline menyumbang 2 peratus daripada berat keringnya. Kajian semasa menunjukkan bahawa terdapat dua laluan sintetik untuk trigonelline dalam biji kopi: yang pertama ialah laluan sintesis de novo bermula daripada asid aspartik dan fosfotrisakarida: asid aspartik-asid kuinolin-nikotinat mono Nukleotida - asid nikotinik adenine nukleotida - nikotin adenina dinukleotida - nicotinamide mononucleotide - nicotinamide riboside - nicotinamide - asid nikotinik - trigonelline [43].

Dalam proses sintesis ini, asid nikotinik boleh menjana semula mononukleotida nikotinat di bawah tindakan asid nikotinik phosphoribosyltransferase, dengan itu membentuk kitaran nukleotida amphetamine [44]; laluan sintesis kedua ialah pertengahan laluan sintesis de novo Produk nikotinat mononukleotida secara langsung menjana asid nikotinik ribosida untuk menghasilkan asid nikotinik, prekursor trigonelline [45].

2.3 Biosintesis asid klorogenik

Asid klorogenik ialah sebatian fenilpropanoid, yang dihasilkan dalam biji kopi daripada asid sinamat dan asid kuinik melalui laluan asid shikimik: asid fenilalanin-sinamat-p-koumaroylkuinik-asid-kuumaroyl-CoA- p-asid Coumaroylquinic—5-CQA , 4-CQA, 3-CQA—5-FQA, 4-FOA, 3-FQA, dan asid p-kuumaroylkuinik juga boleh berinteraksi dengan katekol-O-metil Tindak balas pemindahan asas menghasilkan asid caffeic dan asid ferulik, dan kemudian bertindak balas dengan koenzim A ligase untuk menghasilkan 5-CQA, 4-CQA, 3-FQA, dsb. [46].

Sokongan:wallence.suen@wecistanche.com 0015292862950