Geröstete Arabica -Kaffee verbirgt starke antidiabetische Moleküle

Die Forscher entdeckten drei neuartige Kaffee -Diterpen -Ester, die Caffaldehydes A, B und C genannt haben, in gerösteten Arabica -Bohnen mit starker Blutzucker -schlechter Aktivität. Mithilfe fortschrittlicher NMR- und LC-MS/MS identifizierte das Team auch drei zusätzliche neuartige Trace Diterpenes, in der die versteckte Rolle des Kaffees als funktionales Lebensmittel hervorgehoben wurde.

Studie: Bioaktive orientierte Entdeckung von Diterpenoiden in Coffea Arabica, das auf 1D-NMR- und LC-MS/MS-molekularem Netzwerk basiert. Bildnachweis: Amenic181/Shutterstock.com

Eine kürzlich veröffentlichte Studie in Getränkepflanzenforschung Analysierte die Zusammensetzung und die potenzielle Aktivität von Kaffee Diterpenes. Die Forscher identifizierten drei neuartige Kaffee-Diterpen-Ester aus gerösteten Arabica-Kaffeebohnen, die Caffaldehyd A, B und C mit einer signifikanten Alpha-Glucosidase-inhibitorischen Aktivität (IC₅₀-Werte stärker als die positive Kontrolle, Acarbose), genannt.

Was sind funktionelle Lebensmittel?

Funktionelle Lebensmittel sind ganze, angereicherte oder verbesserte Lebensmittel, die zusätzliche Vorteile über die grundlegende Ernährung bieten. Dies sind natürlich vorkommende Lebensmittel wie Beeren oder modifizierte Zutaten wie Probiotika. Zusätzlich zu essentiellen Nährstoffen bieten funktionelle Lebensmittel den Menschen viele biologisch aktive Inhaltsstoffe. Diese bioaktiven Inhaltsstoffe können Antioxidation, Neuroprotektion, hypoglykämische und lipidsenkende Eigenschaften besitzen.

Kaffee ist eine der am weitesten verbrauchten Getränke weltweit und gilt als eine der wirtschaftlich wertvollen Pflanzen. Arabica (Coffea Arabica) und Robusta (Coffea Canephora) sind beliebte Kaffeearten, die weltweit weit verbreitet und gehandelt werden. Kaffee -Diterpenoide sind wichtige charakteristische Komponenten von Kaffee; Die meisten existieren als Diterpenester. Obwohl 24 Fettsäuren diese Ester bilden, finden sich Linolsäure und Palmitinsäure -Diterpenester reichlich.

Der Inhalt von Kaffee -Diterpenoiden variiert zwischen verschiedenen Kaffeearten. Bisher wurden über 70 Arten von Kaffee -Diterpene dokumentiert. Bestimmte Kaffee-Diterpenoide wie Kahweol und Cafestol wurden als Antikrebs- und Blutzuckersenkung ausgewirkt. Da Kaffeegebratene Bohnen ein extrem komplexes Mischsystem sind, ist es wichtig zu untersuchen, ob ein anderer neuer neuer Kaffee -Diterpene existiert.

Analytische Methoden zum Nachweis von bioaktiven Verbindungen

Wissenschaftler haben erhebliche Schwierigkeiten, funktionelle Inhaltsstoffe aus komplexen Lebensmittelextrakten zu extrahieren. Die herkömmliche phytochemische Analyse umfasst mehrere Schritte, einschließlich Extraktion, Trennung, Strukturanalyse und Aktivitätsbewertung, die mühsam, zeitaufwändig und nicht immer genau sind.

In contrast, technological advances, such as Nuclear Magnetic Resonance (NMR), High-Performance Liquid Chromatography-Solid-Phase Extraction-Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (HPLC-SPE-NMR), Liquid Chromatography-multiple-stage Mass Spectrometry (LC-MSn), and High-Performance Liquid Chromatography coupled with multiple Mass Spectrometry (MSn), can promote biological Aktivitätserkennung oder Metabolomikanalyse relativ beschleunigt.

NMR und LC-MSN werden üblicherweise verwendet, um bioaktive Verbindungen zu identifizieren und ihre Aktivitäten zu bewerten. Wissenschaftler verwenden auch einen LC-MS/MS-basierten molekularen Netzwerkansatz, um aktive Verbindungen zu verfolgen. Unter Berücksichtigung der Vorteile dieser analytischen Methoden könnte die Kopplung von NMR mit LC-MS/MS vorteilhaft sein, um bioaktive Verbindungen zu identifizieren.

Über die Studie

Die aktuelle Forschung kombinierte die NMR- und LC-MS/MS-Technologie, um neue Kaffee-Diterpen-Ester in gerösteten Arabica-Kaffeebohnen zu identifizieren. Die Struktur der neuartigen bioaktiven Diterpene wurde durch spektrale Analyse charakterisiert. Ziel war es, die chromatographische Trennung nach Möglichkeit zu minimieren, um die Verwendung von Lösungsmitteln und Verbrauchsmaterialien zu verringern und den Prozess umweltfreundlicher und effizienter zu gestalten.

Es wurde ein dreistufiges Schema vorgeschlagen; Der erste Schritt bestand darin, die Unterfraktionsproben 1H-NMR und Aktivitätserkennung zu unterziehen. Der Cluster-Heatmap-Ansatz wurde verwendet, um die NMR- und Aktivitätsdaten der Gruppe 1H und die aktiven Gruppen zu untersuchen. Im zweiten Schritt wurden die interessierenden Fraktionen auf 13C-toten-NMR (Carbon-13-Verzerrungsverstärkung durch Polarisationstransfer nuklearen Magnetresonanz-Nachweis) herausgestellt. Hier wurden die Brüche, die am wahrscheinlichsten aktive neuartige Verbindungen enthalten, durch semi-präparatives HPLC gereinigt.

Die isolierten Verbindungen wurden durch 2D-NMR und hochauflösende Elektrospray-Ionisationsmassenspektrometrie (HRESIMS) weiter bestimmt und ihre Funktionen wurden validiert. Der dritte Schritt umfasste ein LC-MS/MS-basiertes molekulares Netzwerk, um potenzielle Spuren neuartige aktive Verbindungen zu untersuchen.

Studienergebnisse

Die aktuelle Studie unterteilte den Diterpenextrakt aus geröstetem Kaffee in 19 Fraktionen unter Verwendung einer Kieselgelsäulenchromatographie. Die 1H -NMR -Spektren der Fraktionen wurden analysiert, um den integralen Wert der charakteristischen Region zu erhalten. Die Cluster -Heatmap erzeugte eine Matrix mit 19 Zeilen und 1.167 Spalten.

Gemäß dem Clusterergebnis, das auf 1H -NMR -Daten basiert, wurden die Fraktionen in fünf Gruppen unterteilt. Da die Gruppe Pater 1-Fr.3 keine α-Glucosidase-inhibitorische Aktivität aufwies, wurde sie von der weiteren Analyse fallen. Unter den vier Gruppen, die unterschiedliche Hemmaktivitätsniveaus zeigten, übte PR.9–Fr.13 die maximale α-Glucosidase-Hemmwirkung aus.

Kombinieren von Clustering Heatmap- und 1H -NMR Hemmaktivität. Anschließend wurde die repräsentative Probe Fr.9 aus der aktiven Gruppe (Fr.9–Fr.13) unter Verwendung von 13C -DEPT -NMR -Daten bewertet, was auf ein charakteristisches Kohlenstoffsignal der Aldehydgruppen hinweist. Die HPLC -Analyse von Probe F.9 führte zu drei chromatographischen Peaks. Semi-präparative HPLC hat diese Verbindungen gereinigt, um Verbindungen 1–3 zu erhalten.

1H -NMR -Spektrum zeigte das Vorhandensein von zwei Methylgruppen, einer Oxidationsmethylengruppe, drei Olefinischen Protonen und einer Aldehydprotonengruppe. Das 13C-totee NMR-Spektrum hob das Vorhandensein von insgesamt 36 Kohlenstoffatomen hervor. Die 13C -NMR -Analyse ergab, dass Verbindung 1 ein Diterpenester mit sechzehn Kohlenstoff gesättigten Fettsäuren ist.

Obwohl 1H-NMR- und 13C-NMR-Daten von Verbindungen 2 und 3 gleich waren, zeigten die Daten von 13C-NMR und HRESIMS, dass die Verbindung 2 im Vergleich zu Verbindung 1 vier zusätzliche Methylene in der langen Kette von Fettsäuren enthält.

Die Kombination dieser Daten mit den HRESIMS identifizierte drei weitere neuartige Spurenkaffee-Diterpen-Ester: Magarsäure, Oktadecenosäure und Nichtadkansäure mit potenzieller α-Glucosidase-inhibitorischer Aktivität.

Schlussfolgerungen

Drei neue Diterpenesterverbindungen, Caffaldehyd A, B und C, mit iC₅₀ -Werten, die stärker als Acarbose sind, wurden aus dem Rohstoffextrakt von Coffea Arabica identifiziert. Darüber hinaus wurden drei zusätzliche neuartige Kaffee-Diterpen-Ester mit ähnlicher Aktivität unter Verwendung eines LC-MS/MS-basierten molekularen Netzwerks bestimmt. Die in dieser Studie vorgeschlagene Methode könnte angewendet werden, um gezielte aktive Metaboliten anderer Lebensmittel in zukünftiger Forschung zu trennen und gleichzeitig die Lösungsmittelverbrauch und die Forschungszeit zu verkürzen.

Laden Sie jetzt Ihre PDF -Kopie herunter!

Quellen: