A zöldkávé-kivonatok klorogénsavai, koffeintartalma és antioxidáns tulajdonságai: a zöld kávébab-készítmény hatása

Absztrakt

A klorogénsavak és a koffein fontosak az ízképződés szempontjából, valamint a zöld kávéfőzők és kivonatai egészségre gyakorolt hatása szempontjából. Ezeknek a vegyületeknek a tartalmát HPLC - DAD analízissel határoztuk meg tizenkét különböző földrajzi eredetű Robusta és Arabica típusú kávémintából, beleértve a párolt és koffeinmentes kávákat. Általában a Robusta kávékivonatok kétszer annyi koffeint tartalmaznak, mint az Arabica, és tartalma szárazanyagonként 3,41% -tól változik Laicában vagy Ruandában, az indonéziai Robusta kávéban pedig 8,16%. A legnagyobb koncentráció 5-Oh-mindkét ugandai kávéhoz koffein-kininsavat (5-CQA) nyertünk. A koffeinmentesítési folyamat nem befolyásolja ennek a fő klorogénsavnak a koncentrációját, de a kávébab forró vízzel történő gőzölése jelentősen csökkentette az 5-CQA szintjét. A kávékivonatok antioxidáns aktivitását CUPRAC és F - C vizsgálatokkal mértük, amelyek valóban mérik a minta komponenseinek redukáló erejét. A vietnami zöld kávébab kivonatok mindkét tesztben a legmagasabb antioxidáns aktivitással bírtak.

Bevezetés

A kávé napjainkban az egyik legnépszerűbb ital az egész világon. Több mint 700 vegyületet tartalmaz, amelyek felelősek aromás és egyedi ízéért. Nemzetség Arab kávé és Coffea canephora var. robusta a legfontosabb fajok Kávé, és a világ termelésének 60–40% -át adják. Az arabica általában Dél-Amerikából (főként Brazíliából) és Kelet-Afrika felvidéki és hegyvidéki területeiről származik, míg Robusta (főleg Vietnamból) Közép- és Nyugat-Afrika síkvidékéről és Dél-Ázsiából [1].

A kávé, mint antioxidáns tulajdonságú funkcionális élelmiszer csökkenti a rák, a cukorbetegség és a májbetegségek előfordulását, véd a Parkinson-kórtól és csökkenti a halálozási kockázatot [2, 3]. A zöld kávébab kivonat hipotenzív hatást mutat patkányokban [4], és csökkenti a zsigeri zsírt és a testtömeget [5, 6]. Ezek a tulajdonságok összekapcsolódnak a bioaktív vegyületekkel, nemcsak a klorogénsavakkal és származékaikkal, hanem a koffeinnel, a teofillinnel és a teobrominnal, a kafesztollal, a kahweollal, a tokoferollal és a trigonellinnel is [7–12].

A zöld kávébab magasabb 5-ös szintet tartalmaz-Oh-koffein-quinsav (5-CQA), még a kétszeresét is magasabb, mint a pörkölt kávéban, a pörkölés idejétől függően [12]. A kávéban lévő koffein csökkenti az oxidatív stresszt és védi az antioxidáns rendszert: a hipoxia által kiváltott tüdőhámsejtekben; gátolja a hidrogén-peroxid által kiváltott lipid-peroxidációs termékeket az emberi bőr fibroblasztjaiban, és csökkenti a szöveti lipid-peroxidációt és a ROS-t [13, 14].

A kávébab antioxidáns aktivitása a fenolos vegyületek, különösen az in vitro és in vivo antioxidáns kapacitással rendelkező klorogénsavak tulajdonságaitól függ [15], és ezek a fenolos anyagok biológiailag nagy mértékben hozzáférhetők in vitro [16]. Az Arabica zöld kávékivonatok antioxidáns aktivitása pozitívan korrelál a kalciumszinttel [17].

A vizsgálat célja a klorogénsavak és a koffein tartalmának összehasonlítása volt a zöld kávé Arabica és Robusta kivonatokban, származásuk és babkészítésük miatt (koffeinmentes és párolt kávébab). A kávéfőzők antioxidáns tulajdonságainak értékelésére Folin - Ciocalteu (F - C) vizsgálatot és rézion csökkentő antioxidáns kapacitást (CUPRAC) alkalmaztunk. Az egyes vegyületek tartalma és az antioxidáns aktivitás közötti lehetséges összefüggések szintén e tanulmány körébe tartoznak.

Anyagok és metódusok

Vegyszerek

Gallusavat, klorogénsavat, koffeint és F-C reagenst a Sigma-Aldrich Chemical Co.-tól vásároltunk. (Steinheim, Németország). Az MS-minőségű acetonitril és a metanol a POCH-tól (Gliwice, Lengyelország), az MS-fokú hangyasav pedig a Sigma-Aldrich cégtől származik. Milli-Q rendszerből (Millipore, Bedford, MA, USA) származó ultratiszta vizet 18 Ωm vezetőképességgel alkalmaztunk minden kísérletben.

Anyag és extrakciós folyamat

Tizenkét különböző eredetű zöld kávébab Arab kávé: Brazília (TG), Ruanda (rendes), Kína, Laosz és Robusztus kávé: A diklór-metán koffeinmentes vietnámi (Gr2), a diklór-metánnal koffeinmentes vietnami (Gr2) és a párolgott vietnami (Gr2) (3 bar nyomás 30 percig), India (Cherry), Indonézia, Laosz (FAQ), Uganda (Sc) és Uganda (Bugishu) termelőtől szerezték be (Strauss Café, Lengyelország). A minták földrajzi eredetét és típusait a szállító megerősítette. A kávébab nedvességtartalma meghaladta a 12% -ot. 0,5 g őrölt babot extraháltunk 20 ml desztillált vízzel (94 ° C) 10 percig. Ezután az oldatot szobahőmérsékletre hűtjük, centrifugáljuk (5 perc, 4500 ford/perc) és dekantáljuk. Az extraktumokat liofilizáltuk (Lyophilizator Alpha 1-2 LD plus; Martin Christ, Németország). Az elemzés előtt az extraktumokat feloldottuk 1 ml Millipore vízben, és az Agilent Technologies (Santa Clara, Kalifornia, USA) 0,2 μm-es politetrafluor-etilén fecskendő szűrőn átszűrtük.

Klorogénsavak és koffein kromatográfiás elemzése

Rézion csökkentő antioxidáns kapacitás

1 ml aliquot CuCl2 oldatot (0,01 mol L -1) összekevertünk 1 ml neokuproin alkoholos oldattal (7,5 × 10-3 mol L -1) és 1 ml acetát pufferrel (1 mol L -1, pH 7)., majd 0,5 ml kávé infúzióval és 0,6 ml vízzel keverjük [23, 24]. A mintát és a reagenseket tartalmazó csövet 20 percig 50 ° C-os vízfürdőben inkubáltuk, majd folyó víz alatt lehűtöttük. A vak reagenssel szembeni abszorbanciát 450 nm-en mértük. A Trolox segítségével kalibrációs görbét készítettünk, és az antioxidáns aktivitást Trolox ekvivalensként (TE) fejeztük ki mM kg -1 száraz tömegű extraktumban. Az adatokat három független mérés átlagaként mutatjuk be.

Az összes spektrofotometriai meghatározást Perkin Elmer Lambda 20 UV - VIS spektrofotométeren végeztük 1 cm hosszú küvettákkal. A spektrumokat 220 és 800 nm között, 0,2 nm felbontással rögzítettük. Az adatokat WinLab szoftverrel dolgoztuk fel.

Folin - Ciocalteu teszt

Alikvotokat (1 ml) kávé infúziót vezetünk a kémcsövekbe, majd 0,1 ml F - C reagenssel és 0,9 ml vízzel [25]. A csöveket 5 percig állni hagytuk. A periódus végén 1 ml Na2CO3-oldatot (70 g L-1) és 0,4 ml vizet adunk hozzá, és további 10 percet hagyunk a kialakult kék szín stabilizálódása érdekében. A vak reagenssel szembeni abszorbanciát 765 nm-en mértük. Az adatokat gallussav-ekvivalensként (GAE) fejeztük ki mg kg -1 száraz tömegű extraktumban. Az összes meghatározást három példányban hajtottuk végre.

Statisztikai analízis

Az eredményeket átlag ± szórásként fejezzük ki (legalább három ismétlés). A variancia és a szignifikáns különbségek elemzését és a korrelációs elemzést egyirányú ANOVA-val végeztük. A szignifikancia szintet 95,0% -os konfidenciaszint alapján határoztuk meg. Bemutatták az eredmények főkomponens-elemzését is. A kísérleti adatokat a Statistica 10.0 programmal elemeztük (StatSoft Inc., Tulsa, OK, USA).

Eredmények és vita

Koffein tartalma

A koffeinszintet a vizsgált zöld kávéfőzésekben az 1. táblázat tartalmazza. Tartalma 34,1 g kg −1 szárazanyag-kivonatot vált ki Laoszból vagy Ruandából származó arabica kávéban, 81,6 g kg –1 d.m. az indonéziai Robusta kávéban. Általában a Robusta kávé kivonatok kétszer annyi koffeint tartalmaznak, mint az Arabica. A zöldbab kivonatok koffeintartalma Arab kávé nagyon hasonló volt 34,1–38,5 g kg −1, míg a Robusztus kávé a 3,9 közötti tartományban volt (vietnami koffeinmentes); 68,6 (Uganda Sc) - 81,6 g kg -1 száraz tömegig. A zöld kávébab párolása nem változtatta meg jelentősen a koffeintartalmat (csak 0,4% -os csökkenés). A koffein eredményei összehasonlíthatók a korábban kapott eredményekkel [26]. A koffeintartalom alacsonyabb volt, mint Dziki et al. [16], de metanolt alkalmaztak a zöld Arabica kávé ASE extrakciójában [16].

A „koffeinmentes” kávé nem jelent 100% -ban koffeint. Az USDA szerint a koffeinmentes kávénak csak 97% -ban kell koffeinmentesnek lennie, míg a brazil jogszabályok a koffeinmentes kávé legfeljebb 0,1% -át engedélyezik a koffeinmentes kávéban [27].

Klorogénsavak koncentrációja

A zöld kávébab klorogénsavval rendelkezik, származékaik és tartalmuk 3,5–7,5% (d.m.) az Arabica esetében és 7,0–4,0% (d.m.) a Robusta kávé esetében [28]. A 3-, 4- és 5-CQA-ban a zöld kávébabban és kivonatokban a klorogénsavak dominálnak [12, 16].

A zöld kávé mintákban jelen lévő három fő klorogénsavat kromatográfiás analízissel határoztuk meg (1. ábra). A Robusta kávéfajták közül az 5-CQA legnagyobb koncentrációja mindkét ugandai kávé esetében elérhetõ volt (135–137 g kg -1 száraz tömeg). Az 5-CQA koncentrációja a vizsgált Arabica kávéfőzőkben 97–122 g kg −1 száraz tömegű száraz kivonatot tartalmazott. Ezek az eredmények 3-4-szer magasabbak, mint a metanol-víz kivonatokban (ASE, 100 ° C, extrakciós idő 2 perc) [16], de hasonlóak a korábban kapott babok eredményéhez [29]. Másrészt, amikor izopropanolt és vizet 60:40 arányban alkalmaztunk, a klorogénsav (5-CQA) tartalma kétszer magasabb volt [30].

A kávéban jelen lévő főbb klorogénsavak

A vietnami Robusta kávébabnál alkalmazott koffeinmentesítési folyamat nem befolyásolja az 5-CQA koncentrációját, de (csaknem kétszer) megnöveli a klorogénsavak teljes összegét ebben a kávéfőzésben a többi klorogénsav növekedése miatt (2. táblázat).

Moreira és mtsai. [20] meghatározta a klorogénsavtartalmat az őrölt és azonnali, világos és sötét pörkölt, szabályos és koffeinmentes brazil Arabica kereskedelmi kávémintákban, és az összes koffeinmentes mintában általában alacsonyabb CQA-tartalmat figyelt meg, összehasonlítva a nem koffeinmentesekkel. Farah és mtsai. [19] a koffeinmentes és pörkölt Arabica kávéminták klorogénsav-tartalmának 10% -os csökkenését észlelte, összehasonlítva az ugyanilyen körülmények között pörkölt nem koffeinmentes mintákkal. A koffeinmentesítési folyamat a 3-CQA és a 4-CQA növekedését okozta, valószínűleg a lixiviation folyamatnak köszönhetően. Van egy olyan állapot, hogy ezek a savak a kávébab sejtfalaival szomszédosak, és úgy tűnik, hogy összefüggenek a koffeinnel [19].

A koffeinmentesítési eljárással ellentétben ezeknek a kávébaboknak a forró vízzel történő gőzölése a fő klorogénsav (5-CQA) szintjének jelentős csökkenését eredményezte, míg a 4-CQA és a 3-CQA koncentrációja kissé megnőtt (1. ábra). 2).

A 3 tartalma-Oh-CQA 4-Oh-CQA és 5-Oh-CQA zöld kávé kivonatokban (g kg −1 száraz tömegben)

A fokozott vízfelvétel következményeként a zöldbab gőzölése során a klorogénsavak lebomlásáról számoltak be [31]. A lebomlás azt is megmagyarázhatja, hogy a magas hőmérséklet befolyásolja a kávébab 5-CQA-ját [21].

Köztudott, hogy a zöld kávébab fenoltartalma a növény növekedési körülményeitől függ, például a helytől, a fénytől, a vízelvezetéstől, a hőmérséklettől és az időjárástól, valamint a babon alkalmazott eljárástól függ [19].

A zöld kávé kivonatok antioxidáns aktivitása

A kávéfőzők antioxidáns aktivitását CUPRAC és F - C vizsgálatokkal mértük, egyelektron transzfer reakció alapján. Mindkét vizsgálatban az antioxidáns aktivitás megegyezik a minta redukáló képességével. A CUPRAC assay egyik legfontosabb előnye, hogy az egyszerű cukrok és a citromsav nem oxidálódnak, és a reakció pH-ja közel áll a fiziológiai pH-hoz [32].

A Robusta kávé kivonatok szignifikánsan magasabb antioxidáns aktivitást mutattak a Folin - Ciocalteu assay-ben, mint az Arabica kivonatok (1. táblázat). Az átlagos értékek (gallussav-ekvivalensben kifejezve g/kg/1 kivonatban) a Robusta és Arabica kávé esetében 399,7, illetve 201,8 volt. Hasonló összefüggést kaptunk a CUPRAC assay esetében is. Megállapították, hogy a Robusta kávé több redukálószert tartalmaz, mint az Arabica (1. táblázat). Hasonló eredményeket [16, 17, 33] csak az Arabica vízkivonatokról számoltak be; az utóbbi két tanulmányban azonban metanolt, etil-acetátot, etil-étert és diklór-metánt használtak a redukáló anyagok extrahálásához. Más szerzők meghatározták ezen anyagok magasabb szintjét; azonban a forró víz oldószerektől eltérőeket, például hexánt, metanolt és víz-izopropanol keveréket használtak [30, 34].

A vietnami zöld kávébab kivonatok mindkét tesztben a legmagasabb antioxidáns aktivitással bírtak. Ezeknek a kávébaboknak a koffeinmentesítési folyamata nem volt szignifikánsan befolyásolva az antioxidáns aktivitást az F - C assay-ben, de a CUPRAC assay csökkenését (17%) figyelték meg. A kávébab forró vízzel történő párolása csökkentette az antioxidáns aktivitást az F - C vizsgálatban (31%) és a CUPRAC vizsgálatban (22%) a feldolgozatlan babokhoz képest.

Az ugandai kávék (Uganda Sc és Uganda Bugishu) a legalacsonyabb antioxidáns aktivitást mutatták a Robusta kávék között, bár az ugandai Bugishu kávét tartják a legjobb ugandai kávénak [35].

A vietnami robusta kávé pH-ja különbözött a feldolgozott bab kivonatától. A bab forró vízzel történő párolása után az extraktum pH-értéke csökkent, de koffeinmentesítés esetén a pH emelkedett (1. táblázat). A vizsgált kávékivonatok pH-ja és antioxidáns aktivitása között nem találtak összefüggést.

Megállapítottam az F - C és a CUPRAC vizsgálatok (0,807) közötti pozitív korrelációt a Pearson lineáris korrelációs együttható alkalmazásával. Bár mindkét alkalmazott módszer a minta komponenseinek redox tulajdonságain alapszik, de különböznek a redukciós potenciál, a kinetika és a kísérleti körülmények tekintetében. Három fő klorogénsav összege és az F - C assay (0,667) közötti pozitív korrelációt is kaptuk. Alacsonyabb összefüggés oka lehet, hogy az F - C reagens nem csak a fenolos vegyületekre jellemző [36].

A fő komponens elemzést alkalmazták az Arabica és a Robusta kávé közötti különbségek, valamint a kávébab elkészítési folyamatának értékelésére (3. ábra). Az Arabica és a Robusta minták teljes adatsorán végzett PCA megerősítette, hogy a Robusta kávémintái külön klasztert képeztek a PC1 és a PC2 ábrán (a teljes rendszerváltozatosság 75,90% -a). Így megmagyarázhatja, hogy a Robusta kávéfőzők tartalmazzák a legmagasabb klorogénsavtartalmat, koffeint és antioxidáns aktivitást. Ugyanakkor a kávébab elkészítési folyamata befolyásolta a PCA különbségeit, és ezt egy külön klaszterben is megerősítették.

Az Arabica és a Robusta zöldkávé-kivonatok fő komponenselemzése