Avancées sur les composants chimiques et les activités biologiques du café
Nov 01, 2022
Résumé : Le café, l'une des trois meilleures boissons au monde, appartient à Coffea (Rubiaceae), qui peutréduire la glycémie, etprotéger le foie et le neuro. Les constituants chimiques du café sont riches, y comprisalcaloïdes, acide phénolique,flavonoïdes, terpène, etc. Les constituants chimiques sont à la base des activités biologiques et forment la saveur caractéristique du café. Les principaux constituants chimiques et activités biologiques du café ont fait l'objet d'un examen approfondi, qui fournirait la base pertinente et un soutien théorique pour le développement futur de l'industrie du café.
Mots clés : Café ;Constituants chimiques;Activités biologiques; Examen
Le café est une plante du genre Rubiaceae (Coffea), originaire d'Afrique centrale et septentrionale, principalement répartie dans quelques pays comme l'Amérique du Sud, l'Amérique centrale, l'Afrique et l'Asie. Il existe 66 espèces de café réparties en 4 groupes, généralement appelées espèces à gros grains (C. liberica), espèces à grains moyens (C. robusta), espèces à petits grains (C. arabica) et ethelza du vrai café. groupe (Eucoffea). Espèce (C. excelsa), dont le petit café a une odeur douce et de bonne qualité [1].
En 1892, des missionnaires français ont introduit le café dans le comté de Binchuan, province du Yunnan pour la culture, et il a continué à se développer. À l'heure actuelle, le café chinois est principalement cultivé dans le Yunnan et le Hainan, et plus de 99 % sont distribués dans le Yunnan [2], Dehong, Pu'er, Baoshan, Xishuangbanna et Lincang étant les principaux, et le café à petits grains du Yunnan a été évalué comme le café de haute qualité au monde par les experts en dégustation de l'Organisation internationale du café. De plus, selon les registres de la « Chinese Materia Medica », le café est légèrement amer, astringent et plat ;
A défaut d'envie, elle est souvent utilisée comme médicament rafraîchissant, diurétique et stomachique. Selon des rapports de recherche, les composants chimiques contenus dans le café comprennent principalement des alcaloïdes, des acides phénoliques, des flavonoïdes, des terpènes, des lipides stérols et des composants volatils, etc., qui ont les fonctions de sensibilisation à l'insuline, d'amélioration du métabolisme du glucose, d'antidiabétique et de protection du foie. et d'autres activités pharmacologiques. Cet article passe en revue les sources des composants chimiques du café et leurs activités biologiques, dans le but de fournir un support théorique pour le développement futur de l'industrie du café.
Café Cistanche riche encomposant alcaloïde
1 Les principaux ingrédients du café
1.1 Alcaloïdes
La caféine (1,3,7-triméthylxanthine, caféine) est le principalcomposant alcaloïdedans les baies de café et la source de l'amertume du café. Il est largement présent dans le thé, le cacao et le café, et est un médicament psychotrope largement utilisé. Des études ont montré que la caféine peut atténuer l'amnésie induite par la perte de mémoire chez les personnes âgées et peut également réduire le risque de maladies neurodégénératives telles queLa maladie d'Alzheimer(AD) [3],la maladie de Parkinson(DP) [4]. L'étude d'Arendash et al. [5] ont montré qu'une consommation modérée de caféine peut inhiber les troubles de la mémoire chez le rat ; Zeitlin et al. [6] ont confirmé que la caféine pourrait jouer un rôle dans la MA en favorisant la survie des cellules striatales et corticales dans le cerveau et en inhibant la voie de l'apoptose. Nakaso et al [7] ont confirmé que la caféine peut réduire l'activité de la caspase -3 de la cystéine et réduire la fragmentation nucléaire grâce au modèle PD de la lignée cellulaire de neuroblastome de la moelle osseuse humaine (SH-SY5Y). et le nombre d'agrégats apoptotiques. La caféine peut également réduire la fuite de la barrière hémato-encéphalique (BHE) causée par la 1-méthyl-4-phényl-1,2,3,6-tétrahydropyridine (MPTP) et inhiber Dysfonctionnement de la BHE [8]. Des doses régulières de caféine aident à améliorer l'AVC de l'hémiparésie. Sun et al [9] ont rapporté que la caféine avait des effets protecteurs sur les AVC grâce à ses propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires. La caféine a également été associée au contrôle du diabète [10]. La trigonelline est un dérivé de la pyridine qui favorise la formation de composés aromatiques lors de la torréfaction du café, comme la N-méthylpyridine (NMP), qui est un produit de dégradation thermique de la trigonelline lors de la torréfaction du café [11].
Cistanche Café prévientLa maladie d'Alzheimer
Ces dernières années, de plus en plus d'études sur la trigonelline ont été menées et sa valeur biologique est devenue de plus en plus importante. Liu et al. [12] ont rapporté que la trigonelline peut réduire la glycémie, augmenter l'expression des cellules d'insuline et réguler les réponses inflammatoires ; en régulant à la baisse l'expression de la caspase 3, en inhibant l'apoptose partielle des cellules et en augmentant l'activité des enzymes antioxydantes, réduisant ainsi le diabète de type 1 chez la souris. Le ginsénoside Rb1 et la trigonelline peuvent prévenir le développement de l'insuffisance rénale diabétique en régulant l'expression de mir-3550 et en agissant sur la voie de signalisation Wnt/-caténine [13]. La trigonelline a un effet thérapeutique potentiel sur le tissu cardiaque de la colite [14]. La trigonelline a des effets neuroprotecteurs et est un bon médicament pour le traitement des maladies neurodégénératives [15]. Fahanik-Babaei et al. [16] ont rapporté que la trigonelline peut améliorer la cognition et atténuer la perte nerveuse ; il peut prévenir l'accumulation de lipides hépatiques et la lipotoxicité causée par un régime riche en cholestérol et en graisses en restaurant l'autophagie hépatique [16]. 17] ; inhibe le métabolisme microbien intestinal de la choline et son risque cardiovasculaire associé [18].
De plus, le café contient également de la théobromine (théobromine), de la théophylline (théophyline) et de l'acide nicotinique (acide nicotinique). Joseph et al. [19] ont rapporté qu'il y a de l'acide 1,3,7,9-tétraméthylurique (théacrine), de la libérine et de la méthyllibétine dans les feuilles de caféier (tableau 1).
1.2 Acides phénoliques et leurs dérivés
À l'heure actuelle, l'acide p-hydroxybenzoïque (acide phydroxybenzoïque), l'acide vanillique (acide vanillique), l'acide p-coumarique (acide p-coumarique), l'acide férulique (acide férulique), l'acide chlorogénique (acide chlorogénique) ont été isolés du café), acide caféique, acide caféoylquinique, acide dicaféoylquinique, acide 3-O-féruloylquinique, 3-O -Feruloyl-4-acide O-caféoylquinique (3-Oferuloyl-4-O- acide caféoylquinique), acide 3-O-caféoyl-4-O féruloylquinique (3-O-caféoyl-4- acide O-féruloylquinique) et autres acides phénoliques et dérivés de l'acide caféique (tableau 2 ).
L'acide chlorogénique (CGA) est le principal composé d'acide phénolique avec des fonctions biologiques telles que hypolipidémiant, antioxydant et antibactérien. Nishi et al. [22] ont rapporté que l'acide chlorogénique pouvait réduire de manière significative le cholestérol, les triglycérides, les lipoprotéines de basse densité et augmenter les lipoprotéines de haute densité ; Xu et al. [23] ont confirmé l'activité de l'acide chlorogénique et la protection de l'ADN. Shi [24] a rapporté que l'acide chlorogénique pouvait inverser l'autophagie et l'apoptose induites par la corticostérone (CORT) dans les cellules PC12, et pouvait également réguler la voie AKT/mTOR des cellules PC12 ; Su et al [25] ont rapporté que l'acide chlorogénique pouvait inhiber les cellules aeruginosa Pseudomonas P1
métabolisme intracellulaire pour exercer un effet antibactérien. L'acide chlorogénique peut réduire efficacement l'absorption et l'accumulation de Cd dans le jéjunum et protéger la barrière intestinale [26]. Le test de glycémie du glucose oral humain pendant 2 h a confirmé que l'acide chlorogénique et la trigonelline ont pour effet de réduire la réponse glycémique et insulinique précoce [27]. Dans le même temps, la dégradation thermique du CGA dans le processus de torréfaction du café conduit à la formation de composés phénoliques amers et de composés aromatiques phénoliques. Le CGA peut également participer à la formation de la couleur du café en incorporant le squelette de la mélanine, principale cause de la pigmentation et de l'astringence du café. raison.
1.3 Flavonoïdes
Les flavonoïdes sont une classe d'ingrédients actifs qui existent largement dans les plantes naturelles et ont diverses activités telles que antioxydant, anticancéreux, anti-inflammatoire et antibactérien [31-33]. Le café à petits grains contient des flavonoïdes tels que la catéchine, l'épicatéchine et la quercétine (tableau 3).
1.4 Terpènes
Le café contient beaucoup de terpénoïdes, principalement des diterpènes p-kauran et cafestol, parmi lesquels cafestol, cafestol et 16-O-methyl cafestol ont la teneur la plus élevée. 16-O-Methylcaffeol a été utilisé comme marqueur pour distinguer le café à petit grain du café à grain moyen. Gunning[38] a utilisé la RMN à 600 MHz et la LC-MS pour détecter le 16-O-méthylcaféol et le 16-O-méthylcaféicol. Ces dernières années, Qiu Minghua et al. [39–42] ont isolé et identifié quatre nouveaux glycosides diterpénoïdes de type para-kauri (mascarosides I ~ II, paniculoside VI et cofaryloside I), une fleur jumelle para-marina de grains de café à petits grains. glycosides diterpénoïdes de type alcane (villanovane I) et glycosides diterpéniques de type 7 p-kauri ; 5 ont été isolés à partir de fèves crues et n'ont eu aucun effet sur les lignées cellulaires tumorales HL60, A-549, SMMC-7721, MCF-7 et SW480. Paire-coquilles inhibitrices
diterpènes de type sapin (mascaroside III~V et 20-nor-cofaryloside I~II), 8 nouvelles lactones diterpéniques du café (caffarolides A~H), dont les caffarolides C, D et F ont une certaine activité d'activation de l'agrégation plaquettaire in vitro , les taux d'induction de 310–4 g/mL étaient (11,4±
5,5) % , (15,8±5,6) % et (7,8±3,3) % ; 4 diterpènes de type para-kauri (caffruénol A, caffruénol B, caffruolide A et caffruolide B) ont été isolés du haricot solaire et la production de NO induite par les lipopolysaccharides dans 264,7 macrophages a été inhibée. Le café contient également des triterpènes. Wang et al. [43] ont d'abord isolé quatre nouveaux triterpènes de type dammarane (caffruones A~D) à partir du fruit séché du petit café du Yunnan. Cela a considérablement enrichi les types de terpénoïdes du café et fourni de nombreuses références pour l'étude approfondie du café à petits grains du Yunnan. À l'heure actuelle, la recherche sur les composants actifs terpénoïdes du café se concentre principalement sur le cafestol et le kahweol. Hiroaki et al. [44] ont rapporté que l'acétate de kaffiryle et le cafestol avaient des effets inhibiteurs sur les cellules cancéreuses de la prostate humaine de manière dose-dépendante. Suck et al. [45] ont rapporté que le kahweol inhibait la prolifération des cellules cancéreuses du sein et induisait la mort cellulaire en induisant une voie dépendante de la caspase 3-. Lima et al. [46] ont étudié l'effet du cafestol sur les lignées cellulaires leucémiques NB4, K562, HL60 et KG1, et les résultats ont montré que le cafestol avait un effet sur les lignées cellulaires leucémiques.
Les cellules HL60 et KG1 étaient les plus cytotoxiques, réduisant la prolifération des cellules HL60 de 100 %. Ferdrik et al [47] ont montré que lorsque la concentration de cafestol était de 10–8 et 10–6 mol/L, il pouvait augmenter la sécrétion d'insuline de 12 % et 16 %, respectivement, et par une exposition à long terme, il pouvait augmenter de 34 % et 68 % , et À 10–8 mol/L, l'absorption de glucose par les cellules musculaires squelettiques humaines peut être considérablement augmentée de 8 % . Seo et al. [48] ont rapporté que le kahweol peut réduire la production d'interleukines 1, 1, 6 et de facteur de nécrose tumorale induite par le lipopolysaccharide, et peut inhiber l'inflammation du foie induite par le lipopolysaccharide.
1.5 Substances aromatisantes
Dans les années 1960, les gens ont commencé à étudier les composés aromatiques des grains de café et, dans les années 1970, la corrélation entre les précurseurs d'arômes dans les grains de café vert et les composants aromatiques du café torréfié a été rapportée [53]. Les polysaccharides de la paroi cellulaire, les lipides, les protéines, le saccharose, l'acide chlorogénique, la caféine et la trigonelline sont les principaux composés de stockage des graines de café mûres, et ces substances forment l'arôme du café principalement par la réaction de Maillard, la dégradation de Strecker et la réaction de caramélisation pendant le processus de torréfaction. Il existe principalement 28 types de substances aromatiques caractéristiques dans le café [54], (1) les aldéhydes et les cétones sont liés au goût/douceur du caramel : isobutyraldéhyde, 2-méthylbutyraldéhyde, isovaléraldéhyde, 2,3-butyraldéhyde dicétone, 2,3-pentanedione, 4-hydroxy-2,5-diméthyl-3(2H)-furanone, 5-éthyl-4-hydroxy -2-méthyl-3(2H)- Furanones et vanillines ; (2) Composés soufrés associés à des odeurs de soufre/torréfaction : 2-furfurylthiol, 2-methyl-3-furanthiol, 3-methylthiopropanal, 3-thiol -Butyl { {31}}méthyl-1-carboxylate, 3-méthyl-2-butène-1-thiol, méthylmercaptan et composés de trisulfure de diméthyle ; (3) Les composés de pyrazine sont associés à des odeurs terreuses : 2 -éthyl-3,5-diméthylpyrazine, 2-vinyle-3,5-diméthylpyrazine, 2 ,3-diéthyl-5-méthylpyrazine, 2-vinyl-3- éthyl-5-méthylpyrazine et 2-méthoxy-3-isobutylpyrazine ; (4) Phénols, aldéhydes liés aux arômes de fumée/phénoliques : gaïacol, 4-éthyl gaïacol, 4-vinylgaïacol, acétaldéhyde, propionaldéhyde et (F)-bêta-damascénone ; (5) furanones associées au piquant : 3-hydroxy-4,5- diméthyl-2(5H)-furanone et 3-hydroxy-4-méthyl{ {65}}éthyl-2(5H)-furanone. Liste
Yi et al [55] ont identifié des aldéhydes, des furanes, des phénols, des thiazoles, des alcènes, des alcanes, des esters, des cétones, des pyrroles, des thiophènes, des acides carboxyliques de la partie distillation à la vapeur de l'huile de café. , 12 types de composants volatils principalement composés de pyrazine. [56] ont identifié 77 composants volatils, notamment des alcools, des phénols, des éthers, des aldéhydes, des cétones, des acides, des esters, des hydrocarbures et des oxydes d'azote du café lao. Hafsah et al. [57] ont utilisé la chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse (GC-MS) pour identifier 101 composés volatils à partir de fleurs de café à grain moyen, et un total de 72 composés volatils ont été identifiés à partir de grains de café.
1.6 Autres ingrédients
En outre, le café contient également des composés anthrone mangiférine (mangiférine) et isomangiférine (isomangiférine), des composés coumariniques scopolétine (scopolétine) et des composés caroténoïdes et lutéine [28]. Les petits grains de café contiennent également des composés de sérotonine scorodocarpines D~F [58]. Les graines de café contiennent -sitostérol, stigmastérol, campestérol, cholestérol, 5-avénastérol, 7-avénastérol (7-avénastérol), 7-stigmasténol (7-stigmasténol) et d'autres composants stérols [59] ; les lipides comprennent principalement l'acide myristique, l'acide palmitique, l'acide stéarique, l'acide oléique, l'acide linoléique, l'huile d'arachide Sour, etc. [59].
2 L'activité biologique du café
Le café contient un grand nombre de substances biologiquement actives, qui ont diverses activités biologiques telles que l'antioxydant, l'hypolipidémiant, l'hypoglycémiant et la neuroprotection.
2.1 Antioxydant
Yachine et al. [60] ont effectué un examen complet de l'activité antioxydante du café, y compris des études antioxydantes in vitro et des méthodes de dosage, et ont souligné que l'activité antioxydante et la teneur totale en antioxydants du café torréfié étaient comparables à celles du thé, du cacao et du vin rouge, et L'acide chlorogénique, le principal antioxydant des grains de café, a été considérablement réduit après la torréfaction.
2.2 Effet hypolipémiant
Duangjai et al. [61] ont utilisé des adipocytes 3T3-L1 pour évaluer l'effet des cerises de café de différentes couleurs (vert, jaune et rouge) sur la lipogenèse et/ou la lipolyse, et les résultats ont montré que les cerises de café vertes de différentes couleurs étaient en Adipocytes 3T3-L1. Tous ont une activité inhibitrice de la lipogenèse et le café rouge sec peut réduire l'accumulation de graisse d'environ 47 %. De plus, tous les principaux composants de l'extrait de café (acide malique, acide quinique et acide chlorogénique), à l'exception du café frais jaune, ont augmenté la libération de glycérol.
Dans le même temps, l'étude a également confirmé que la petite pulpe de café peut réduire le cholestérol in vitro et in vivo en inhibant l'absorption intestinale du cholestérol en régulant à la baisse l'activité LXR modulée par NPC1L et la formation de complexes micellaires.
Le rôle de l'alcool [62].
2.3 Hypoglycémique
Le diabète sucré (DM) est une maladie chronique caractérisée par une augmentation de la glycémie causée par une carence relative ou absolue en insuline. Le traitement du diabète repose principalement sur la pharmacothérapie et la gestion diététique. La caféine, l'acide chlorogénique, la trigonelline et d'autres composants majeurs du café ont tous des effets hypoglycémiants. Saké et al. [63] ont mené une étude sur l'effet hypoglycémiant du petit café et de son extrait à l'éthanol de feuilles, et l'extrait de café pourrait réduire de manière significative la teneur en sucre dans le sang des souris. Cafetol a des effets antidiabétiques potentiels, augmentant la sécrétion d'insuline stimulée par le glucose et augmentant l'absorption de glucose par les cellules musculaires squelettiques humaines [64].
2.4 Neuroprotection
Des études épidémiologiques suggèrent que la consommation habituelle de café peut réduire le risque deLa maladie d'Alzheimer[65], et que la consommation de café chez les hommes atteints dela maladie de Parkinsonest inversement associée à la sévérité des tremblements [66]. Dans un modèle de souris transgénique APP/PS2 deLa maladie d'Alzheimer, il a été confirmé que l'acide chlorogénique dans le café peut prévenir les troubles cognitifs. L'analyse immunohistochimique a montré que les polyphénols du café réduisaient significativement le nombre de plaques dans l'hippocampe bêta-amyloïde (A ).
2.5 Autres fonctions
L'extrait brut du péricarpe du petit café du Yunnan a certains effets protecteurs et réparateurs sur les cellules endothéliales endommagées de la veine ombilicale humaine [67]. L'utilisation combinée d'extrait de café et de Vc peut exercereffet anti-tumoral[68]. L'extrait méthanolique de grains de café vert a une certaine activité anti-inflammatoire [69]. Le café aeffets hépatoprotecteurs, et la consommation de café réduit larisque de récidive du carcinome hépatocellulaireetaugmente les chances de survie après une transplantation hépatique orthotopique[70]. Le café est inversement associé au risque de stéatose hépatique non alcoolique [71].
3 Perspectives
En tant que l'une des trois principales boissons au monde, le café est étroitement lié à notre vie quotidienne. La recherche sur la composition chimique du café est un maillon important pour développer et améliorer davantage l'utilisation du café. À l'heure actuelle, les principaux problèmes rencontrés par l'industrie du café de mon pays sont le manque d'effet de marque et la faible valeur ajoutée. Afin de résoudre ce dilemme auquel est confrontée l'industrie du café de mon pays, les entreprises de transformation du café de mon pays explorent activement la technologie de transformation en profondeur du café et s'efforcent de transformer les avantages des ressources en avantages économiques. Cependant, le changement de cette situation doit être basé sur l'étude approfondie du café dans mon pays.
(1) Le café est riche en composants chimiques, qui sont la clé pour affecter l'activité biologique et la saveur du café. Par conséquent, la recherche sur ses composants chimiques sera la base pour améliorer et faire progresser la recherche sur le café, ainsi que la clé pour améliorer la saveur du café.
(2) Grâce à des recherches complètes et approfondies sur le café, l'utilisation complète sera un élément important du développement et de l'utilisation ultérieurs du café, comme les fleurs de café, les feuilles de café, les résidus de café, etc. Les fleurs de café contiennent des substances actives telles que les phénols, la caféine et la trigonelline, qui ont une capacité antioxydante et ont le potentiel d'être converties en sucres biologiques. Deuxièmement, les feuilles de café contiennent moins de caféine et peuvent être utilisées comme substitut du thé.
(3) La qualité du café à petits grains du Yunnan est bonne et ses diterpénoïdes sont uniques. Par conséquent, il est très important de déterminer la relation entre ses composants chimiques et sa saveur pour améliorer la qualité du café.
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