Avances Sobre Componentes Químicos Y Actividades Biológicas Del Café

Resumen: El café, una de las tres bebidas más importantes del mundo, pertenece a Coffea (Rubiaceae), que puedereducir el azúcar en la sangre, yproteger el hígado y neuro. Los constituyentes químicos del café son ricos, incluyendoalcaloides, ácido fenólico,flavonoides, terpenos, etc. Los constituyentes químicos son la base de las actividades biológicas y forman el sabor característico del café. Los principales constituyentes químicos y las actividades biológicas del café fueron revisados ​​exhaustivamente, lo que proporcionaría la base pertinente y el apoyo teórico para un mayor desarrollo de la industria del café.

Palabras clave: Café;constituyentes químicos;Actividades biológicas; Revisar

El café es una planta del género Rubiaceae (Coffea), originaria del centro y norte de África, distribuida principalmente en unos pocos países como América del Sur, América Central, África y Asia. Hay 66 especies de café en 4 grupos, generalmente denominadas especies de grano grande (C. liberica), especies de grano mediano (C. robusta), especies de grano pequeño (C. arabica) y ethelza del café real. grupo (Eucoffea). Especie (C. excelsa), de la cual el café pequeño tiene un olor suave y buena calidad [1].

En 1892, los misioneros franceses introdujeron el café en el condado de Binchuan, provincia de Yunnan, para su cultivo, y ha seguido expandiéndose. En la actualidad, el café de China se cultiva principalmente en Yunnan y Hainan, y más del 99 por ciento se distribuye en Yunnan [2], siendo Dehong, Pu'er, Baoshan, Xishuangbanna y Lincang los principales, y el café de grano pequeño de Yunnan tiene ha sido evaluado como el café de alta calidad del mundo por los expertos en cata de la Organización Internacional del Café. Además, según los registros de "Chinese Materia Medica", el café es ligeramente amargo, astringente y plano;

Para la falta de deseo, a menudo se usa como medicina refrescante, diurética y estomacal. Según informes de investigación, los componentes químicos contenidos en el café incluyen principalmente alcaloides, ácidos fenólicos, flavonoides, terpenos, lípidos de esteroles y componentes volátiles, etc., que tienen funciones de sensibilización a la insulina, mejorando el metabolismo de la glucosa, protección antidiabética y hepática. y otras actividades farmacológicas. Este documento revisa las fuentes de los componentes químicos del café y sus actividades biológicas, con el objetivo de brindar apoyo teórico para el desarrollo futuro de la industria del café.

Café Cistanche rico encomponente alcaloide

1 Los ingredientes principales del café

1.1 Alcaloides

La cafeína (1,3,7-trimetilxantina, cafeína) es el principalcomponente alcaloideen las bayas de café y la fuente de la amargura del café. Está ampliamente presente en el té, el cacao y el café, y es una droga psicotrópica muy utilizada. Los estudios han demostrado que la cafeína puede aliviar la amnesia inducida por la pérdida de memoria en los ancianos y también puede reducir el riesgo de enfermedades neurodegenerativas comoenfermedad de alzheimer(AD) [3],enfermedad de Parkinson(PD) [4]. El estudio de Arendash et al. [5] mostró que la ingesta moderada de cafeína puede inhibir el deterioro de la memoria en ratas; Zeitlin et al. [6] confirmaron que la cafeína puede desempeñar un papel en la EA al promover la supervivencia de las células estriatales y corticales en el cerebro e inhibir la vía de la apoptosis. Nakaso et al[7] confirmaron que la cafeína puede reducir la actividad de la caspasa-3 de la cisteína y reducir la fragmentación nuclear a través del modelo PD de la línea celular de neuroblastoma de médula ósea humana (SH-SY5Y). y el número de agregados apoptóticos. La cafeína también puede reducir la fuga de la barrera hematoencefálica (BBB) ​​causada por 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridina (MPTP) e inhibir Disfunción de la BHE [8]. Las dosis regulares de cafeína ayudan a mejorar el accidente cerebrovascular hemiparesia. Sun et al [9] informaron que la cafeína logró efectos protectores sobre el accidente cerebrovascular a través de sus propiedades antioxidantes y antiinflamatorias. La cafeína también se ha asociado con el control de la diabetes [10]. La trigonelina es un derivado de la piridina que promueve la formación de compuestos aromáticos durante el tostado del café, como la N-metilpiridina (NMP), que es un producto de degradación térmica de la trigonelina durante el tostado del café [11].

El Café Cistanche previeneenfermedad de alzheimer

En los últimos años, se han realizado más y más estudios sobre la trigonelina y su valor biológico se ha vuelto cada vez más prominente. Liu et al. [12] informaron que la trigonelina puede reducir el azúcar en la sangre, aumentar la expresión de las células de insulina y regular las respuestas inflamatorias; regulando a la baja la expresión de caspasa 3, inhibiendo la apoptosis parcial de las células y aumentando la actividad de las enzimas antioxidantes, reduciendo así la diabetes tipo 1 en ratones. El ginsenósido Rb1 y la trigonelina pueden prevenir el desarrollo de la lesión renal diabética al regular la expresión de mir-3550 y actuar sobre la vía de señalización Wnt/ -catenina [13]. La trigonelina tiene un efecto terapéutico potencial sobre el tejido cardíaco de la colitis [14]. La trigonelina tiene efectos neuroprotectores y es un buen fármaco para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas [15]. Fahanik-Babaei et al. [16] informaron que la trigonelina puede mejorar la cognición y aliviar la pérdida de nervios; puede prevenir la acumulación de lípidos hepáticos y la lipotoxicidad causada por el colesterol alto y la dieta rica en grasas al restaurar la autofagia hepática [16]. 17]; inhibe el metabolismo microbiano intestinal de la colina y su riesgo cardiovascular asociado [18].

Además, el café también contiene teobromina (teobromina), teofilina (teofilina) y ácido nicotínico (ácido nicotínico). José et al. [19] informó que hay 1,3,7,9-ácido tetrametilúrico (teacrina), liberina y metillibetina en las hojas de café (Tabla 1).

1.2 Ácidos fenólicos y sus derivados

En la actualidad, se han aislado del café ácido p-hidroxibenzoico (ácido phidroxibenzoico), ácido vanílico (ácido vanílico), ácido p-cumárico (ácido p-cumárico), ácido ferúlico (ácido ferúlico), ácido clorogénico (ácido clorogénico), ácido cafeico, ácido cafeoilquínico, ácido dicafeoilquínico, 3-ácido O-feruloilquínico, 3-O -Feruloil-4-ácido O-cafeoilquínico (3-Oferuloil-4-O- ácido cafeoilquínico), ácido 3-O-cafeoil-4-O feruloilquínico (ácido 3-O-cafeoil-4- ácido O-feruloilquínico) y otros ácidos fenólicos y derivados del ácido cafeico (Tabla 2 ).

El ácido clorogénico (CGA) es el principal compuesto de ácido fenólico con funciones biológicas como hipolipemiante, antioxidante y antibacteriano. Nishi et al. [22] informaron que el ácido clorogénico podría reducir significativamente el colesterol, los triglicéridos, las lipoproteínas de baja densidad y aumentar las lipoproteínas de alta densidad; Xu et al. [23] confirmó la actividad del ácido clorogénico y la protección del ADN. Shi [24] informó que el ácido clorogénico podría revertir la autofagia y la apoptosis inducidas por la corticosterona (CORT) en las células PC12, y también podría regular la vía AKT/mTOR de las células PC12; Su et al [25] informaron que el ácido clorogénico podría inhibir las células aeruginosa Pseudomonas P1

Metabolismo intracelular para ejercer un efecto antibacteriano. El ácido clorogénico puede reducir eficazmente la absorción y acumulación de Cd en el yeyuno y proteger la barrera intestinal [26]. La prueba de glucosa en sangre de glucosa oral humana durante 2 h confirmó que el ácido clorogénico y la trigonelina tienen el efecto de reducir la respuesta temprana de glucosa e insulina [27]. Al mismo tiempo, la degradación térmica de CGA en el proceso de tostado del café conduce a la formación de compuestos fenólicos amargos y compuestos fenólicos aromáticos. CGA también puede participar en la formación del color del café al incorporar el esqueleto de melanina, que es la causa principal de la pigmentación y astringencia del café. razón.

1.3 Flavonoides

Los flavonoides son una clase de ingredientes activos que existen ampliamente en las plantas naturales y tienen diversas actividades, como antioxidantes, anticancerígenos, antiinflamatorios y antibacterianos [31–33]. El café de grano pequeño contiene flavonoides como catequina, epicatequina y quercetina (tabla 3).

1.4 Terpenos

El café contiene una gran cantidad de terpenoides, principalmente p-kauran y diterpenos de cafestol, entre los cuales el cafestol, el cafestol y el 16-O-metilcafestol tienen el mayor contenido. 16-O-Methylcaffeol se ha utilizado como marcador para distinguir el café de grano pequeño del café de grano mediano. Gunning[38] utilizó RMN de 600 MHz y LC-MS para detectar 16-O-metilcaffeol y 16-O-Methylcaffeicol. En los últimos años, Qiu Minghua et al. [39–42] aislaron e identificaron cuatro nuevos glucósidos diterpenoides de tipo para-kauri (mascarósidos I~II, paniculósido VI y cofarilósido I), una flor gemela para-marina de granos de café de grano pequeño. glucósidos diterpenoides de tipo alcano (villanovano I) y 7 glucósidos diterpenicos de tipo p-kauri; 5 se aislaron de frijoles crudos y no tuvieron ningún efecto sobre las líneas de células tumorales HL60, A-549, SMMC-7721, MCF-7 y SW480. Par-Conchas Inhibitorias

diterpenos tipo abeto (mascarósido III~V y 20-nor-cofarilósido I~II), 8 nuevas lactonas diterpénicas de café (caffarolidas A~H), de las cuales las caffarolidas C, D y F tienen cierta actividad de activación de la agregación plaquetaria in vitro, las tasas de inducción de 310–4 g/mL fueron (11,4±

5,5) por ciento, (15,8±5,6) por ciento y (7,8±3,3) por ciento; Se aislaron 4 diterpenos de tipo para-kauri (cafruenol A, cafruenol B, cafruolida A y cafruolida B) de frijol solar y se inhibió la producción de NO inducida por lipopolisacáridos en 264,7 macrófagos. El café también contiene triterpenos. Wang et al. [43] primero aisló cuatro nuevos triterpenos de tipo dammarane (caffruones A~D) de la fruta seca del café pequeño de Yunnan. Esto enriqueció enormemente los tipos de terpenoides en el café y proporcionó mucha referencia para el estudio en profundidad del café de grano pequeño de Yunnan. En la actualidad, la investigación sobre los componentes activos terpenoides del café se centra principalmente en el cafestol y el kahweol. Hiroaki et al. [44] informaron que el acetato de kaffiryl y el cafestol tenían efectos inhibitorios sobre las células de cáncer de próstata humano de manera dependiente de la dosis. Suck et al. [45] informaron que el kahweol inhibió la proliferación de células de cáncer de mama e indujo la muerte celular mediante la inducción de una vía dependiente de caspasa 3-. Lima et al. [46] estudiaron el efecto del cafestol en las líneas celulares de leucemia NB4, K562, HL60 y KG1, y los resultados mostraron que el cafestol tiene un efecto en las líneas celulares de leucemia.

Las células HL60 y KG1 fueron las más citotóxicas y redujeron la proliferación de células HL60 en un 100 %. Ferdrik et al [47] demostraron que cuando la concentración de cafestol era de 10–8 y 10–6 mol/L, podía aumentar la secreción de insulina en un 12 % y un 16 %, respectivamente, y con una exposición a largo plazo, podía aumentar en un 12 % y un 16 % respectivamente. 34 por ciento y 68 por ciento, y A 10–8 mol/L, la absorción de glucosa por las células del músculo esquelético humano puede aumentar significativamente en un 8 por ciento. Seo et al. [48] ​​informaron que el kahweol puede reducir la producción de interleucinas 1 , 1 , 6 y factor de necrosis tumoral inducida por lipopolisacárido, y puede inhibir la inflamación hepática inducida por lipopolisacárido.

1.5 Sustancias aromáticas

En la década de 1960, la gente comenzó a estudiar los compuestos del sabor del grano de café, y en la década de 1970, se informó la correlación entre los precursores del sabor en los granos de café verde y los componentes del aroma en el café tostado [53]. Los polisacáridos de la pared celular, los lípidos, las proteínas, la sacarosa, el ácido clorogénico, la cafeína y la trigonelina son los principales compuestos de almacenamiento de las semillas de café maduras, y estas sustancias forman el aroma del café principalmente a través de la reacción de Maillard, la degradación de Strecker y la reacción de caramelización durante el proceso de tostado. Hay principalmente 28 tipos de sustancias de sabor características en el café [54], (1) los aldehídos y las cetonas están relacionados con el sabor/dulzura del caramelo: isobutiraldehído, 2-metilbutiraldehído, isovaleraldehído, 2,3-butiraldehído dicetona, 2,3-pentanodiona, 4-hidroxi-2,5-dimetil-3(2H)-furanona, 5-etil-4-hidroxi -2-metil-3(2H)- furanonas y vainillinas; (2) Compuestos que contienen azufre asociados con olores a azufre/tostado: 2-furfuriltiol, 2-metil-3-furantiol, 3-metiltiopropanal, 3-tiol -butilo { compuestos de {31}}metil-1-carboxilato, 3-metil-2-buteno-1-tiol, metil mercaptano y trisulfuro de dimetilo; (3) Los compuestos de pirazina están asociados con olores a tierra: 2 -etil-3,5-dimetilpirazina, 2-vinil-3,5-dimetilpirazina, 2 ,3-dietil-5-metilpirazina, 2-vinil-3-etil-5-metilpirazina y 2-metoxi-3-isobutilpirazina; (4) Fenoles, aldehídos relacionados con el humo/aromas fenólicos: guayacol, 4-etilguayacol, 4-vinilguayacol, acetaldehído, propionaldehído y (F)-beta-damascenona; (5) furanonas asociadas con la acritud: 3-hidroxi-4,5- dimetil-2(5H)-furanona y 3-hidroxi-4-metil{ {65}}etil-2(5H)-furanona. Lista

Yi et al[55] identificaron aldehídos, furanos, fenoles, tiazoles, alquenos, alcanos, ésteres, cetonas, pirroles, tiofenos, ácidos carboxílicos de la parte de destilación al vapor del aceite de café. , 12 tipos de componentes volátiles compuestos principalmente de pirazina. [56] identificó 77 componentes volátiles, incluidos alcoholes, fenoles, éteres, aldehídos, cetonas, ácidos, ésteres, hidrocarburos y óxidos de nitrógeno del café de Laos. Hafsah et al. [57] utilizaron cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS) para identificar 101 compuestos volátiles de flores de café de grano medio, y se identificó un total de 72 compuestos volátiles de granos de café.

1.6 Otros ingredientes

Además, el café también contiene compuestos de antrona mangiferina (mangiferina) e isomangiferina (isomangiferina), compuestos de cumarina escopoletina (escopoletina) y carotenoides y compuestos de luteína [28]. Los granos de café pequeños también contienen compuestos de serotonina escorodocarpinas D~F [58]. Las semillas de café contienen -sitosterol, estigmasterol, campesterol, colesterol, 5-avenasterol, 7-avenasterol (7-avenasterol), 7-estigmastenol (7-estigmastenol) y otros componentes de esteroles [59]; Los lípidos incluyen principalmente ácido mirístico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido oleico, ácido linoleico, aceite agrio de maní, etc. [59].

2 La actividad biológica del café

El café contiene una gran cantidad de sustancias biológicamente activas, que tienen diversas actividades biológicas, como antioxidante, hipolipemiante, hipoglucemiante y neuroprotectora.

2.1 Antioxidante

Yashin et al. [60] realizó una revisión exhaustiva de la actividad antioxidante del café, incluidos estudios antioxidantes in vitro y métodos de ensayo, y señaló que la actividad antioxidante y el contenido total de antioxidantes del café tostado eran comparables a los del té, el cacao y el vino tinto. y el ácido clorogénico, el principal antioxidante de los granos de café, se redujo significativamente después del tostado.

2.2 Efecto hipolipemiante

Duangjai et al. [61] utilizaron adipocitos 3T3-L1 para evaluar el efecto de las cerezas de café de diferentes colores (verde, amarillo y rojo) sobre la lipogénesis y/o la lipólisis, y los resultados mostraron que las cerezas de café verdes de diferentes colores estaban en 3T3-adipocitos L1. Todos tienen actividad inhibidora de la lipogénesis, y el café rojo seco puede reducir la acumulación de grasa en aproximadamente un 47 por ciento. Además, todos los componentes principales del extracto de café (ácido málico, ácido quínico y ácido clorogénico), excepto el café amarillo fresco, aumentaron la liberación de glicerol.

Al mismo tiempo, el estudio también confirmó que la pulpa de café pequeña puede reducir el colesterol in vitro e in vivo al inhibir la absorción intestinal de colesterol mediante la regulación a la baja de la actividad LXR modulada por NPC1L y la formación de complejos micelares.

El papel del alcohol [62].

2.3 Hipoglucemiante

La diabetes mellitus (DM) es una enfermedad crónica con aumento de los niveles de azúcar en sangre causado por una deficiencia relativa o absoluta de insulina. El tratamiento de la diabetes se basa principalmente en la farmacoterapia y el control dietético. La cafeína, el ácido clorogénico, la trigonelina y otros componentes principales del café tienen efectos reductores del azúcar en la sangre. Sake et al. [63] realizaron un estudio sobre el efecto hipoglucemiante del café pequeño y su extracto de etanol de hoja, y el extracto de café podría reducir significativamente el contenido de azúcar en la sangre de los ratones. Cafetol tiene efectos antidiabéticos potenciales, aumentando la secreción de insulina estimulada por la glucosa y aumentando la absorción de glucosa por las células del músculo esquelético humano [64].

2.4 Neuroprotección

Los estudios epidemiológicos sugieren que el consumo habitual de café puede reducir el riesgo deenfermedad de alzheimer[65], y que la ingesta de café en pacientes masculinos conenfermedad de Parkinsonse asocia inversamente con la gravedad del temblor [66]. En un modelo de ratón transgénico APP/PS2 deenfermedad de alzheimer, se confirmó que el ácido clorogénico del café puede prevenir el deterioro cognitivo. El análisis inmunohistoquímico mostró que los polifenoles del café redujeron significativamente el número de placas en el hipocampo beta amiloide (A).

2.5 Otras funciones

El extracto crudo del pericarpio del café pequeño de Yunnan tiene ciertos efectos protectores y de recuperación sobre las células endoteliales de la vena umbilical humana dañada [67]. El uso combinado de extracto de café y Vc puede ejercerefecto antitumoral[68]. El extracto metanólico de los granos de café verde tiene cierta actividad antiinflamatoria [69]. El café tieneefectos hepatoprotectores, y el consumo de café reduce lariesgo de recurrencia del carcinoma hepatocelularyaumenta la probabilidad de supervivencia después del trasplante hepático ortotópico[70]. El café está inversamente asociado con el riesgo de enfermedad del hígado graso no alcohólico [71].

3 perspectiva

Como una de las tres principales bebidas del mundo, el café está estrechamente relacionado con nuestra vida diaria. La investigación sobre la composición química del café es un vínculo importante para seguir desarrollando y mejorando la utilización del café. En la actualidad, los principales problemas que enfrenta la industria cafetera de mi país son la falta de efecto de marca y el bajo valor agregado. Para resolver este dilema que enfrenta la industria del café de mi país, las empresas de procesamiento de café de mi país están explorando activamente la tecnología de procesamiento profundo del café y se esfuerzan por convertir las ventajas de recursos en ventajas económicas. Sin embargo, el cambio de esta situación debe basarse en el estudio profundo del café en mi país.

(1) El café es rico en componentes químicos, que son la clave para afectar la actividad biológica y el sabor del café. Por lo tanto, la investigación sobre sus componentes químicos será la base para seguir mejorando y avanzando en la investigación del café, así como la clave para mejorar el sabor del café.

(2) A través de una investigación exhaustiva y profunda sobre el café, la utilización integral será una parte importante del mayor desarrollo y utilización del café, como flores de café, hojas de café, residuos de café, etc. Las flores de café contienen sustancias activas como fenoles, cafeína y trigonelina, que tienen capacidad antioxidante y potencial para convertirse en azúcares biológicos. En segundo lugar, las hojas de café contienen menos cafeína y se pueden usar como sustituto del té.

(3) La calidad del café de grano pequeño de Yunnan es buena y sus diterpenoides son únicos. Por lo tanto, es muy importante determinar la relación entre sus componentes químicos y el sabor para mejorar la calidad del café.

Soporte: wallence.suen@wecistanche.com 0015292862950