Grupul nostru organizează peste 3000 de evenimente globale Conferenceseries în fiecare an în SUA, Europa și Asia, cu sprijinul a încă 1000 de societăți științifice și publică peste 700 de jurnale cu acces deschis, care conține peste 50000 de personalități eminente, oameni de știință reputați ca membri ai consiliului de redacție.

Jurnalele cu acces deschis câștigă mai mulți cititori și citări
700 de jurnale și 15.000.000 de cititori fiecare jurnal obține peste 25.000 de cititori

Acest nivel de citire este de 10 ori mai mare în comparație cu alte jurnale de abonament (sursă: Google Analytics)

Data primirii: 13 noiembrie 2017/Data acceptării: 08 ianuarie 2018/Data publicării: 11 ianuarie 2018

Abstract

Cuvinte cheie: Cafea; Sănătate; Antioxidanți; Prăjire; Acizi clorogenici; Melanoidine

Introducere

Legături între consumul de cafea și sănătate

Organe sau probleme de sănătate Efect de referință
Ficat Niveluri reduse de carcinom hepatic și boli în general [5,6]
Diabetul de tip 2 Scăderea incidenței diabetului de tip 2 [7-9]
Neurodegenerare Riscul scăzut de boală Parkinson [10]
Scăderea riscului de demență [11]
Cancer Riscul general de cancer a scăzut [12]
BCV și tensiunea arterială Consumul moderat de cafea asociat cu un risc redus de BCV [13]
Creșterea capacității antioxidante plasmatice [14]
Scăderea riscului de insuficiență cardiacă și accident vascular cerebral [15]
Consumul de cafea crește tensiunea arterială [16]
Cafeaua crește nivelul colesterolului [17]
Proprietăți antiinflamatorii Niveluri mai mici de markeri sistemici imuni și inflamatori în ser [18]
Astm Scăderea incidenței astmului bronșic. [19]
Stare mentala, stare psihica Vigilență sporită [20]
Risc mai mic de sinucidere [21]
Artrită Scăderea riscului de gută [22]
Risc crescut de poliartrită reumatoidă [23]
Dormi Creșterea tulburărilor de somn [24]
Avort spontan/natalitate scăzută Risc crescut de avort spontan [25]
Consumul matern legat de greutatea redusă la naștere la copii [26]

Tabelul 1: Lucrări selectate care descriu asocierea consumului de cafea cu diferite riscuri de boală și tulburări funcționale.

Componentele cafelei asociate cu efectele sale asupra sănătății

Este clar din discuția de mai sus că sursele efectelor benefice ale consumului de cafea asupra sănătății sunt complexe din punct de vedere chimic și multifactoriale. Cu toate acestea, o contribuție importantă la sănătate este asociată cu activitatea antioxidantă, care controlează procesele oxidative potențial dăunătoare. Deoarece cafeaua are o contribuție majoră la aportul de antioxidanți din dietă la multe populații [57,58], considerăm că îmbunătățirea cunoștințelor noastre despre proprietățile antioxidante ale cafelei reprezintă un pas important în înțelegerea contribuției sale la un stil de viață sănătos. Acest lucru este abordat în următoarele secțiuni.

Câteva informații de bază despre antioxidanții din cafea

• În primul rând, este important să se clarifice unele definiții.

• Un antioxidant fie previne, fie inhibă procesele de oxidare.

• Un pro-oxidant stimulează procesele de oxidare.

• Un radical liber este o moleculă care conține un electron nepereche.

Diferite tipuri de teste chimice sunt utilizate pentru a măsura proprietățile antioxidante, iar acestea sunt discutate mai detaliat în secțiunea următoare. Cu toate acestea, este important să recunoaștem că, într-un sistem biologic, un antioxidant poate funcționa fie prin inhibarea formării unui agent oxidant, fie prin eliminarea speciilor reactive de oxigen (ROS) și, astfel, ruperea reacțiilor oxidice în lanț. În ultimul mecanism, un radical derivat din oxigen extrage un atom de hidrogen din antioxidant și produce un radical derivat din antioxidant, care este mult mai puțin reactiv decât ROS-ul original. Astfel de radicali relativ stabili au atunci capacitatea de a reacționa mai specific și ar putea fi ei înșiși bioactivi. În biologie, comportamentul antioxidant este adesea echivalat cu activitatea de eliminare a radicalilor liberi, datorită rolurilor jucate de radicalii liberi derivați de O2, cum ar fi O2 -, HO2., Și HO. în procesele de oxidare biologică. Cu toate acestea, nu toate speciile reactive de oxigen (ROS) sunt radicali liberi și nu toți radicalii liberi sunt agenți oxidanți, așa că trebuie folosită prudență în utilizarea acestor termeni.

Principalii antioxidanți din boabele de cafea neprăjite (verzi) sunt CGA, care reprezintă aproximativ 10% din greutatea uscată. Acești acizi fenolici sunt foarte biodisponibili [59], iar efectele lor asupra sănătății au fost revizuite recent [60], în special în contextul implicațiilor consumului de cafea. Consumul de CGA a fost legat de pierderea în greutate prin efectele lor asupra absorbției glucozei, iar extractele de boabe de cafea neprăjite sau de băuturi suplimentate cu CGA ar putea fi utilizate pentru tratarea obezității [61]. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că denumirea de acid clorogenic corespunde unei game largi de compuși; aproximativ 70 de derivați diferiți au fost descriși în boabele de cafea verde [62] și este probabil ca nu toate acestea să prezinte bioactivitate similară.

Analize pentru determinarea proprietăților antioxidante

Literatura științifică conține o mulțime de teste pentru măsurarea proprietăților antioxidante ale materialelor biologice și ale produselor alimentare. Cu toate acestea, toate se bazează pe reacții chimice efectuate in vitro, ceea ce ridică imediat întrebări cu privire la relevanța lor biologică, deoarece acestea nu iau în considerare biodisponibilitatea, stabilitatea in vivo, retenția de către țesuturi și reactivitatea în țesuturi [64]. Mai mult, pot apărea reacții cu fluidele digestive, alte componente ale unui produs care se consumă singur, cum ar fi laptele sau zahărul în cazul cafelei sau alte alimente care alcătuiesc o masă.

De asemenea, trebuie remarcat faptul că diferite teste arată diferite sensibilități față de diferite tipuri de compuși antioxidanți. Chiar și compuși diferiți din aceeași clasă pot produce valori distincte diferite în testele antioxidante, așa cum se vede de exemplu pentru polifenoli acid galic și acid cafeoilquinic [66]. În consecință, utilizarea unui singur test poate produce concluzii înșelătoare. O combinație de câteva teste care implică diferite tipuri de reacții chimice oferă o imagine de ansamblu mai realistă a proprietăților antioxidante ale unei probe complexe, cum ar fi un produs alimentar. Chiar și atunci aceste date ar trebui utilizate cu precauție și trebuie avut în vedere faptul că nu există o singură valoare antioxidantă care să poată fi legată direct de proprietățile biologice.

Adaptarea și validarea a trei teste complementare (Folin-Ciocalteu (FC), ABTS și ORAC) pentru evaluarea de rutină a capacității antioxidante a băuturilor a fost descrisă recent de Opitz și colab. [66,67] și exemple sunt prezentate în următoarele secțiuni ale aplicațiilor lor pentru înțelegerea efectelor condițiilor de prăjire asupra proprietăților antioxidante ale probelor de cafea. Setările experimentale sunt ilustrate în figura 1, care arată și măsurarea valorilor experimentale raportate la cele ale unui standard de acid galic.

compoziției

Figura 1: Seturi experimentale pentru analize automate ale valorilor antioxidante pentru soluții folosind metodele Folin-Ciocalteau, ABTS și ORAC împreună cu ilustrații ale rezultatelor analitice pentru probele de cafea și un standard de acid galic (GA). Rețineți că intensitatea semnalului crește odată cu creșterea conținutului de antioxidanți cu Folin-Ciocalteau, dar scade odată cu creșterea conținutului de antioxidanți cu metodele ABTS și ORAC.

Determinarea efectelor prăjirii asupra antioxidanților cafelei

Valorile antioxidante pentru probele de cafea Robusta neprăjită sunt de obicei mai mari decât cele din probele Arabica și Opitz și colab. [66] a folosit platforma antioxidantă descrisă mai sus pentru a investiga extracte din boabe de cafea în diferite etape ale procesului de prăjire pentru a înțelege evoluția proprietăților antioxidante. Au observat o creștere progresivă a capacității antioxidante în timpul prăjirii la o stare de prăjire ușoară, dar cu prăjituri mai întunecate, valorile antioxidante au scăzut spre grade de prăjire mai lente și mai întunecate. Aceste rezultate au fost interpretate ca arătând că în primele etape ale prăjirii producția de melanoidine a avut un efect antioxidant mai mare decât cel pierdut prin degradarea CGA-urilor, în timp ce cu prăjiturile mai întunecate și cu timpi de prăjire mai lente, degradarea CGA-urilor a avut cel mai mare efect asupra proprietăți antioxidante. În această lucrare, valorile antioxidante pentru preparatele din fasole Robusta au fost în mod constant mai mari decât cele preparate din fasole Arabica în condiții de prăjire echivalente, dar așa cum se ilustrează în Figura 2, s-au observat diferențe majore atât în ​​valorile antioxidante absolute, cât și în tendințele cu condiții de prăjire, în conformitate cu metoda utilizată.

Informații mai directe cu privire la contribuțiile relative ale CGA-urilor și melanoidinelor la proprietățile antioxidante generale ale băuturii pot fi obținute prin cuplarea testelor on-line la cromatografia de excludere a mărimilor de înaltă performanță (HPSEC). Acest lucru permite apoi contribuțiile produselor cu masă ridicată (melanoidină) și scăzută (CGA) să fie determinate separat în cadrul acelorași preparate [68-70]. După cum este ilustrat în Figura 3, fracțiunea cu greutate moleculară ridicată a crescut în mod constant odată cu gradul de friptură, deși a existat o mică pierdere la cele mai întunecate fripturi. În schimb, fracția cu greutate moleculară scăzută a scăzut progresiv începând cu condiții de prăjire relativ ușoare, dar unele erau încă prezente chiar și în cele mai întunecate fripturi. Astfel, combinând proceduri cromatografice cu teste on-line, dezvoltăm acum o viziune mai diferențiată a proprietăților antioxidante ale cafelei, care este necesară pentru viitoarea inginerie a produselor speciale de cafea.

Figura 2: Influența condițiilor de prăjire (4 viteze diferite, 3 grade diferite de prăjire) asupra valorilor antioxidante (exprimate în echivalenți de acid galic) ale preparatelor de cafea Robusta și Arabica determinate folosind metodele Folin-Ciocalteau, ABTS și ORAC.

Figura 3: Determinarea prin metodele (a) ABTS și (b) Folin-Ciocalteau a contribuțiilor fracțiunilor de cafea cu greutate moleculară mare (melanoidine) și greutate moleculară mică (în principal acizi clorogenici) la capacitatea antioxidantă totală a preparatelor de cafea în funcție de viteza de prăjire și gradul de friptură. Rețineți că valorile sunt prezentate ca echivalente CGA (acid 5-cafeoilchinic).

Procese de radicali liberi în cafea

Este regretabil că există o opinie obișnuită conform căreia radicalii liberi dăunează universal sănătății. Toate organismele aerobe au un metabolism care se bazează pe O2, a cărui formă cea mai stabilă, 3O2, este un diradical, iar reducerea sa de 1 electron duce la formarea de radicali liberi, cum ar fi .O2 -, .OOH și. OH. Acești radicali liberi sunt foarte reactivi și joacă multe roluri importante - unele benefice și altele dăunătoare - în procesele biologice. Într-adevăr, în funcționarea sistemului imunitar, radicalii liberi sunt utilizați în uciderea agenților patogeni invadatori, iar una dintre cele mai importante reacții din toată biologia, fotosinteza, are loc printr-o cascadă de reacții ale radicalilor liberi.

În plus, centrele de radicali liberi nu sunt limitate la atomii de oxigen și apar radicali în care electronul nepereche are la bază C, N sau alți atomi. De asemenea, trebuie remarcat faptul că o gamă largă de reactivități este prezentată de diferite tipuri de radicali liberi; de exemplu, deși HO. are un timp de înjumătățire in vivo de

10-9 s [71], centrele radicale stabile sunt observate în minerale [72] și au fost utilizate pentru datare în arheologie [73]. Cu toate acestea, multe reacții importante în procesarea alimentelor au loc prin procese oxidative de radicali liberi, un exemplu fiind formarea componentei melanoidinei în timpul prăjirii cafelei [74], iar controlul adecvat al acestor reacții de radicali liberi ar trebui să influențeze, în principiu, atât formarea benefică, cât și cea dăunătoare. compuși. Cu toate acestea, procesele de radicali liberi care apar în timpul prăjirii produselor alimentare sunt extrem de complexe și, în prezent, avem încă dificultăți în a înțelege chiar și cele mai simple sisteme, dar există în mod clar potențialul de a manipula compoziția produselor din cafea într-un mod dorit. mod, pe măsură ce dobândim mai multe cunoștințe despre reacțiile implicate.

Măsurătorile EPR descrise în paragraful anterior au fost capabile să detecteze doar radicalii liberi cu perioade de înjumătățire suficient de lungi pentru a permite înregistrarea semnalelor lor și nu este posibil să se detecteze radicalii de foarte scurtă durată folosind această tehnică. Cu toate acestea, generarea și identificarea radicalilor de scurtă durată se poate realiza uneori prin combinarea spectroscopiei EPR cu tehnologia de captare a spinului. Un exemplu de utilizare a acestei abordări este observarea unei rotații dependente de temperatură a radicalilor de scurtă durată (implicând probabil HO.) În soluțiile de cafea solubile [77]. Reacțiile acestor radicali pot fi explicația deteriorării gustului în timpul depozitării cafelei fierbinți înainte de consum.

Controlul producției pentru a produce cafele cu proprietăți specifice

Informații necesare pentru evoluțiile viitoare

În cele din urmă, pe lângă luarea în considerare a condițiilor de optimizare a conținutului de compuși bioactivi cu proprietăți benefice, este important să nu ignorăm producția de compuși care pot fi dăunători sănătății și să minimizăm nevoile lor de producție pentru a primi o atenție deosebită atunci când proiectăm produse de cafea pentru proprietăți de sănătate îmbunătățite. O moleculă care a primit o atenție considerabilă în ultimul deceniu este acrilamida, care este formată de o reacție Maillard între asparagină și zaharuri reducătoare în primele etape ale prăjirii cafelei [52]. Nivelurile de acrilamidă tind să fie mai mari pentru Robusta decât cafele Arabica [85] și scad odată cu creșterea temperaturii și a timpului de prăjire pentru un grad de prăjire similar. Astfel, acestea sunt paralele cu nivelurile CGA și ilustrează tipurile de compromis care vor trebui întreprinse atunci când se dezvoltă alimente funcționale din cafea. În prezent, producția de cafea de înaltă calitate este privită ca o artă, dar cu o cunoaștere sporită a reacțiilor relevante poate fi din ce în ce mai mult o știință, iar această știință ar trebui să conducă la dezvoltarea de băuturi care să aducă și contribuții din ce în ce mai valoroase la sănătate. ca având proprietăți senzoriale plăcute.

Mulțumiri

BG recunoaște Universitatea Guangxi pentru postul de profesor invitat. Comisia pentru tehnologie și inovare (CTI) din Elveția, Universitatea de Științe Aplicate din Zurich (ZHAW) și Bühler AG sunt recunoscute pentru sprijin financiar (proiectul nr. 13897.1 PFIW-IW). De asemenea, îl recunoaștem pe Dr. Stefan Schenker și Marco Wellinger pentru asistență în acest proiect.

Referințe

Citație: Goodman BA, Opitz SEW, Smrke S, Yeretzian C (2018) Ingineria compoziției cafelei pentru a-și îmbunătăți potențial beneficiile pentru sănătate. J Nutr Diet 1: 101.

Selectați limba de interes pentru a vizualiza conținutul total în limba dvs. interesată