Avanços nos componentes químicos e atividades biológicas do café

Resumo: O café, uma das três principais bebidas do mundo, pertence à Coffea (Rubiaceae), que podereduzir o açúcar no sangue, eproteger o fígado e neuro. Os constituintes químicos do café são ricos, incluindoalcalóides, ácido fenólico,flavonóides, terpeno, etc. Os constituintes químicos são a base das atividades biológicas e formam o sabor característico do café. Os principais constituintes químicos e atividades biológicas do café foram amplamente revisados, o que forneceria a base e o suporte teórico relevantes para o desenvolvimento futuro da indústria cafeeira.

Palavras-Chave: Café;Constituintes químicos;Atividades biológicas; Análise

O café é uma planta do gênero Rubiaceae (Coffea), nativa do centro e norte da África, distribuída principalmente em alguns países como América do Sul, América Central, África e Ásia. Existem 66 espécies de café em 4 grupos, geralmente referidos como espécies de grão grande (C. liberica), espécies de grão médio (C. robusta), espécies de grão pequeno (C. arabica) e ethelza do café real grupo (Eucoffea). Espécie (C. excelsa), da qual o café pequeno tem cheiro suave e boa qualidade [1].

Em 1892, missionários franceses introduziram café no condado de Binchuan, província de Yunnan, para cultivo, e ele continuou a se expandir. Atualmente, o café da China é cultivado principalmente em Yunnan e Hainan, e mais de 99% são distribuídos em Yunnan [2], sendo Dehong, Pu'er, Baoshan, Xishuangbanna e Lincang os principais, e o café de grão pequeno de Yunnan tem foi avaliado como o café de alta qualidade do mundo pelos especialistas em degustação da Organização Internacional do Café. Além disso, de acordo com os registros da "Matéria Médica Chinesa", o café é levemente amargo, adstringente e plano;

Por falta de desejo, muitas vezes é usado como remédio refrescante, diurético e estomacal. De acordo com relatórios de pesquisa, os componentes químicos contidos no café incluem principalmente alcalóides, ácidos fenólicos, flavonóides, terpenos, esteróis lipídicos e componentes voláteis, etc., que têm as funções de sensibilização da insulina, melhorando o metabolismo da glicose, antidiabético e proteção do fígado. e outras atividades farmacológicas. Este artigo revisa as fontes de componentes químicos do café e suas atividades biológicas, com o objetivo de fornecer suporte teórico para o desenvolvimento futuro da indústria cafeeira.

Café Cistanche rico emcomponente alcalóide

1 Os principais ingredientes do café

1.1 Alcalóides

A cafeína (1,3,7-trimetilxantina, cafeína) é o principalcomponente alcalóideem bagas de café e a fonte do amargor do café. Está amplamente presente no chá, cacau e café, e é uma droga psicotrópica amplamente utilizada. Estudos mostraram que a cafeína pode aliviar a amnésia induzida pela perda de memória em idosos e também pode reduzir o risco de doenças neurodegenerativas, comodoença de Alzheimer(AD) [3],Mal de Parkinson(PD) [4]. O estudo de Arendash et al. [5] mostraram que a ingestão moderada de cafeína pode inibir o comprometimento da memória em ratos; Zeitlin et ai. [6] confirmaram que a cafeína pode desempenhar um papel na DA, promovendo a sobrevivência de células estriatais e corticais no cérebro e inibindo a via de apoptose. Nakaso et al[7] confirmaram que a cafeína pode reduzir a atividade da caspase-3 da cisteína e reduzir a fragmentação nuclear através do modelo de DP da linhagem celular de neuroblastoma de medula óssea humana (SH-SY5Y). e o número de agregados apoptóticos. A cafeína também pode reduzir o vazamento da barreira hematoencefálica (BBB) ​​causado por 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridina (MPTP) e inibir disfunção BBB [8]. Doses regulares de cafeína ajudam a melhorar o AVC hemiparesia. Sun et al [9] relataram que a cafeína alcançou efeitos protetores no acidente vascular cerebral por meio de suas propriedades antioxidantes e anti-inflamatórias. A cafeína também tem sido associada ao controle do diabetes [10]. A trigonelina é um derivado da piridina que promove a formação de compostos aromáticos durante a torrefação do café, como a N-metilpiridina (NMP), que é um produto da degradação térmica da trigonelina durante a torrefação do café.

Café Cistanche previnedoença de Alzheimer

Nos últimos anos, mais e mais estudos sobre trigonelina foram realizados, e seu valor biológico tornou-se cada vez mais proeminente. Liu et ai. [12] relataram que a trigonelina pode reduzir o açúcar no sangue, aumentar a expressão das células de insulina e regular as respostas inflamatórias; regulando negativamente a expressão da caspase 3, inibindo a apoptose parcial das células e aumentando a atividade de enzimas antioxidantes, reduzindo assim o diabetes tipo 1 em camundongos. Ginsenosídeo Rb1 e trigonelina podem prevenir o desenvolvimento de lesão renal diabética regulando a expressão de mir-3550 e agindo na via de sinalização Wnt/-catenina [13]. A trigonelina tem um efeito terapêutico potencial no tecido cardíaco da colite [14]. A trigonelina tem efeitos neuroprotetores e é uma boa droga para o tratamento de doenças neurodegenerativas [15]. Fahanik-Babaei et ai. [16] relataram que a trigonelina pode melhorar a cognição e aliviar a perda nervosa; pode prevenir o acúmulo de lipídios hepáticos e a lipotoxicidade causada por colesterol alto e dieta rica em gordura, restaurando a autofagia hepática[16]. 17]; inibe o metabolismo microbiano intestinal da colina e seu risco cardiovascular associado [18].

Além disso, o café também contém teobromina (teobromina), teofilina (teofilina) e ácido nicotínico (ácido nicotínico). José et ai. [19] relataram que existem 1,3,7,9-ácido tetrametilúrico (teacrina), liberina e metillibetina em folhas de café (Tabela 1).

1.2 Ácidos fenólicos e seus derivados

Atualmente, ácido p-hidroxibenzóico (ácido phidroxibenzóico), ácido vanílico (ácido vanílico), ácido p-cumárico (ácido p-cumárico), ácido ferúlico (ácido ferúlico), ácido clorogênico (ácido clorogênico) foram isolados do café ), ácido cafeico, ácido cafeoilquínico, ácido dicafeoilquínico, 3-ácido O-feruloilquínico, 3-O-feruloil-4-ácido O-cafeoilquínico (3-Oferuloil-4-O- ácido cafeoilquínico), 3-O-cafeoil-4-O ácido feruloilquínico (3-O-cafeoil-4- O-feruloilquínico) e outros ácidos fenólicos e derivados do ácido cafeico (Tabela 2 ).

O ácido clorogênico (CGA) é o principal composto de ácido fenólico com funções biológicas como hipolipemiante, antioxidante e antibacteriana. Nishi et ai. [22] relataram que o ácido clorogênico pode reduzir significativamente o colesterol, triglicerídeos, lipoproteína de baixa densidade e aumentar a lipoproteína de alta densidade; Xu et ai. [23] confirmaram a atividade do ácido clorogênico e a proteção do DNA. Shi[24] relatou que o ácido clorogênico poderia reverter a autofagia e apoptose induzidas por corticosterona (CORT) em células PC12, e também poderia regular a via AKT/mTOR de células PC12; Su et al[25] relataram que o ácido clorogênico poderia inibir as células aeruginosa Pseudomonas P1

metabolismo intracelular para exercer efeito antibacteriano. O ácido clorogênico pode efetivamente reduzir a absorção e acúmulo de Cd no jejuno e proteger a barreira intestinal [26]. O teste de glicose no sangue da glicose oral humana por 2 h confirmou que o ácido clorogênico e a trigonelina têm o efeito de reduzir a resposta precoce de glicose e insulina [27]. Ao mesmo tempo, a degradação térmica do CGA no processo de torrefação do café leva à formação de compostos fenólicos amargos e compostos fenólicos aromáticos. O CGA também pode participar da formação da cor do café ao incorporar o esqueleto de melanina, que é a principal causa da pigmentação e adstringência do café. razão.

1.3 Flavonóides

Os flavonóides são uma classe de ingredientes ativos que existem amplamente em plantas naturais e têm várias atividades, como antioxidante, anticancerígeno, anti-inflamatório e antibacteriano [31-33]. O café de grãos pequenos contém flavonóides como catequina, epicatequina e quercetina (tabela 3).

1,4 Terpenos

O café contém muitos terpenóides, principalmente p-kauran e cafestol diterpenos, entre os quais cafestol, cafestol e 16-O-methyl cafestol têm o maior teor. 16-O-metilcafeol tem sido usado como marcador para distinguir café de grão pequeno de café de grão médio. Gunning[38] usou 600 MHz NMR e LC-MS para detectar 16-O-metilcafeol e 16-O-Metilcafeicol. Nos últimos anos, Qiu Minghua et al. [39–42] isolaram e identificaram quatro novos glicosídeos diterpenóides do tipo para-kauri (mascarosídeos I~II, paniculósido VI e cofarilósido I), uma flor gêmea para-marina de grãos de café de grãos pequenos. Glicosídeos diterpenóides do tipo alcano (villanovano I) e glicosídeos diterpeno do tipo 7 p-kauri; 5 foram isolados de feijão cru e não tiveram efeito nas linhas de células tumorais HL60, A-549, SMMC-7721, MCF-7 e SW480. Par-Conchas Inibitórias

diterpenos do tipo abeto (mascarosídeo III~V e 20-nor-cofarilosídeo I~II), 8 novas lactonas de diterpeno de café (cafarolídeos A~H), dos quais os cafarolídeos C, D e F têm certa atividade de ativação da agregação plaquetária in vitro, as taxas de indução de 310–4 g/mL foram (11,4±

5,5) por cento, (15,8±5,6) por cento e (7,8±3,3) por cento; 4 diterpenos do tipo para-kauri (caffruenol A, caffruenol B, caffruolide A e caffruolide B) foram isolados de feijão-sol, e a produção de NO induzida por lipopolissacarídeos em 264,7 macrófagos foi inibida. O café também contém triterpenos. Wang et ai. [43] primeiro isolaram quatro novos triterpenos do tipo damarano (caffruones A~D) do fruto seco do café pequeno de Yunnan. Isso enriqueceu muito os tipos de terpenóides do café e forneceu muitas referências para o estudo aprofundado do café de grão pequeno de Yunnan. Atualmente, a pesquisa sobre componentes ativos de terpenóides no café concentra-se principalmente em cafestol e kahweol. Hiroaki et ai. [44] relataram que o acetato de kafiril e o cafestol tiveram efeitos inibitórios nas células de câncer de próstata humano de maneira dose-dependente. Suco et ai. [45] relataram que kahweol inibiu a proliferação de células de câncer de mama e induziu a morte celular induzindo uma via dependente de caspase 3-. Lima et ai. [46] estudaram o efeito do cafestol nas linhagens celulares de leucemia NB4, K562, HL60 e KG1, e os resultados mostraram que o cafestol tem efeito nas linhagens celulares de leucemia.

As células HL60 e KG1 foram as mais citotóxicas, reduzindo a proliferação das células HL60 em 100%. Ferdrik et al [47] mostraram que quando a concentração de cafestol era de 10–8 e 10–6 mol/L, poderia aumentar a secreção de insulina em 12% e 16%, respectivamente, e por exposição a longo prazo, poderia aumentar em 34 por cento e 68 por cento, e Em 10-8 mol/L, a absorção de glicose pelas células do músculo esquelético humano pode ser significativamente aumentada em 8 por cento. Seo et ai. [48] ​​relataram que o kahweol pode reduzir a produção de interleucinas 1 , 1 , 6 e fator de necrose tumoral induzida por lipopolissacarídeo, e pode inibir a inflamação hepática induzida por lipopolissacarídeo.

1.5 Substâncias de sabor

Na década de 1960, as pessoas começaram a estudar os compostos do sabor do grão de café e, na década de 1970, foi relatada a correlação entre os precursores do sabor nos grãos de café verde e os componentes do aroma no café torrado. Polissacarídeos da parede celular, lipídios, proteínas, sacarose, ácido clorogênico, cafeína e trigonelina são os principais compostos de armazenamento das sementes maduras de café, e essas substâncias formam o aroma do café principalmente por meio da reação de Maillard, degradação de Strecker e reação de caramelização durante o processo de torrefação . Existem principalmente 28 tipos de substâncias de sabor característico no café [54], (1) aldeídos e cetonas estão relacionados ao sabor/doçura do caramelo: isobutiraldeído, 2-metilbutiraldeído, isovaeraldeído, 2,3-butiraldeído dicetona, 2,3-pentanodiona, 4-hidroxi-2,5-dimetil-3(2H)-furanona, 5-etil-4-hidroxi -2-metil-3(2H)- Furanonas e vanilinas; (2) Compostos contendo enxofre associados a odores de enxofre/torradeira: 2-furfuriltiol, 2-metil-3-furantiol, 3-metiltiopropanol, 3-tiol-Butil { compostos de {31}}metil-1-carboxilato, 3-metil-2-buteno-1-tiol, metil mercaptano e trissulfeto de dimetilo; (3) Os compostos de pirazina estão associados a odores de terra: 2 -Etil-3,5-dimetilpirazina, 2-vinil-3,5-dimetilpirazina, 2 ,3-dietil-5-metilpirazina, 2-vinil-3- etil-5-metilpirazina e 2-metoxi-3-isobutilpirazina; (4) Fenóis, aldeídos relacionados à fumaça/aromas fenólicos: guaiacol, 4-etil guaiacol, 4-vinilguaiacol, acetaldeído, propionaldeído e (F)-beta-damascenona; (5) furanonas associadas à pungência: 3-hidroxi-4,5- dimetil-2(5H)-furanona e 3-hidroxi-4-metil{ {65}}etil-2(5H)-furanona. Lista

Yi et al[55] identificaram aldeídos, furanos, fenóis, tiazóis, alcenos, alcanos, ésteres, cetonas, pirróis, tiofenos, ácidos carboxílicos da destilação a vapor do óleo de café. , 12 tipos de componentes voláteis compostos principalmente de pirazina. [56] identificaram 77 componentes voláteis, incluindo álcoois, fenóis, éteres, aldeídos, cetonas, ácidos, ésteres, hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio do café do Laos. Hafsah et ai. [57] usaram cromatografia gasosa-espectrometria de massa (GC-MS) para identificar 101 compostos voláteis de flores de café de grão médio, e um total de 72 compostos voláteis foram identificados de grãos de café.

1.6 Outros ingredientes

Além disso, o café também contém compostos antrona mangiferina (mangiferina) e isomangiferina (isomangiferina), compostos cumarínicos escopoletina (escopoletina) e carotenóides e compostos luteína [28]. Pequenos grãos de café também contêm compostos de serotonina escorodocarpinas D~F [58]. As sementes de café contêm -sitosterol, estigmasterol, campesterol, colesterol, 5-avenasterol, 7-avenasterol (7-avenasterol), 7-estigmastenol (7-estigmastenol) e outros componentes de esteróis [59]; lipídios incluem principalmente ácido mirístico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido oleico, ácido linoleico, óleo de amendoim, etc. [59].

2 A atividade biológica do café

O café contém um grande número de substâncias biologicamente ativas, que possuem várias atividades biológicas, como antioxidante, hipolipemiante, hipoglicemiante e neuroprotetora.

2.1 Antioxidante

Yashin et ai. [60] realizaram uma revisão abrangente da atividade antioxidante do café, incluindo estudos antioxidantes in vitro e métodos de ensaio, e apontaram que a atividade antioxidante e o conteúdo antioxidante total do café torrado eram comparáveis ​​aos do chá, cacau e vinho tinto. e o ácido clorogênico, principal antioxidante nos grãos de café, foi significativamente reduzido após a torrefação.

2.2 Efeito hipolipemiante

Duangjai et ai. [61] usaram adipócitos 3T3-L1 para avaliar o efeito de cerejas de café de diferentes cores (verde, amarelo e vermelho) na lipogênese e/ou lipólise, e os resultados mostraram que as cerejas de café verde de diferentes cores estavam em adipócitos 3T3-L1. Todos têm atividade inibidora da lipogênese, e o café seco vermelho pode reduzir o acúmulo de gordura em cerca de 47%. Além disso, todos os componentes principais do extrato de café (ácido málico, ácido quínico e ácido clorogênico), exceto o café fresco amarelo, aumentaram a liberação de glicerol.

Ao mesmo tempo, o estudo também confirmou que a polpa de café pequena pode reduzir o colesterol in vitro e in vivo, inibindo a absorção intestinal de colesterol pela regulação negativa da atividade LXR modulada por NPC1L e a formação de complexos micelares.

O papel do álcool [62].

2.3 Hipoglicêmico

O diabetes mellitus (DM) é uma doença crônica com aumento dos níveis de açúcar no sangue causado pela deficiência relativa ou absoluta de insulina. O tratamento do diabetes baseia-se principalmente na terapia medicamentosa e no manejo dietético. A cafeína, o ácido clorogênico, a trigonelina e outros componentes importantes do café têm efeitos redutores de açúcar no sangue. Sake et ai. [63] realizaram um estudo sobre o efeito hipoglicêmico do café pequeno e seu extrato etanólico de folhas, e o extrato de café pode reduzir significativamente o teor de açúcar no sangue de camundongos. O cafetol tem potenciais efeitos antidiabéticos, aumentando a secreção de insulina estimulada pela glicose e aumentando a captação de glicose pelas células musculares esqueléticas humanas [64].

2.4 Neuroproteção

Estudos epidemiológicos sugerem que o consumo habitual de café pode reduzir o risco dedoença de Alzheimer[65], e que a ingestão de café em pacientes do sexo masculino comMal de Parkinsonestá inversamente associado à gravidade do tremor [66]. Em um modelo de camundongo transgênico APP/PS2 dedoença de Alzheimer, foi confirmado que o ácido clorogênico no café pode prevenir o comprometimento cognitivo. A análise imuno-histoquímica mostrou que os polifenóis do café reduziram significativamente o número de placas no hipocampo beta-amilóide (A ).

2.5 Outras funções

O extrato bruto do pericarpo do café pequeno de Yunnan tem certos efeitos protetores e de recuperação nas células endoteliais danificadas da veia umbilical humana [67]. O uso combinado de extrato de café e Vc pode exercerefeito antitumoral[68]. O extrato metanólico dos grãos de café verde tem certa atividade anti-inflamatória [69]. O café temefeitos hepatoprotetores, e o consumo de café reduz arisco de recorrência do carcinoma hepatocelulareaumenta a chance de sobrevida após transplante ortotópico de fígado[70]. O café está inversamente associado ao risco de doença hepática gordurosa não alcoólica [71].

3 Perspectivas

Como uma das três principais bebidas do mundo, o café está intimamente relacionado com a nossa vida diária. A pesquisa sobre a composição química do café é um elo importante para desenvolver e melhorar ainda mais a utilização do café. Atualmente, os principais problemas enfrentados pela indústria cafeeira do meu país são a falta de efeito da marca e o baixo valor agregado. Para resolver esse dilema enfrentado pela indústria cafeeira do meu país, as empresas de processamento de café do meu país estão explorando ativamente a tecnologia de processamento profundo do café e se esforçam para transformar vantagens de recursos em vantagens econômicas. No entanto, a mudança dessa situação deve ser baseada no estudo aprofundado do café em meu país.

(1) O café é rico em componentes químicos, que são a chave para afetar a atividade biológica e o sabor do café. Portanto, a pesquisa sobre seus componentes químicos será a base para melhorar e avançar ainda mais a pesquisa sobre café, bem como a chave para melhorar o sabor do café.

(2) Por meio de pesquisas abrangentes e aprofundadas sobre o café, a utilização abrangente será uma parte importante do desenvolvimento e utilização do café, como flores de café, folhas de café, resíduos de café, etc. As flores de café contêm substâncias ativas como fenóis, cafeína e trigonelina, que possuem capacidade antioxidante e potencial para serem convertidos em açúcares biológicos. Em segundo lugar, as folhas de café contêm menos cafeína e podem ser usadas como substituto do chá.

(3) A qualidade do café de grão pequeno de Yunnan é boa e seus diterpenóides são únicos. Portanto, é muito importante determinar a relação entre seus componentes químicos e o sabor para melhorar a qualidade do café.

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