stringtranslate.com

Кофейная кислота

Кофейная кислота — органическое соединение с формулой (HO) 2C6H3CH =CHCO2H . Это полифенол. Это желтое твердое вещество. Структурно оно классифицируется как гидроксикоричная кислота . Молекула состоит из фенольных и акриловых функциональных групп. Оно встречается во всех растениях как промежуточное вещество в биосинтезе лигнина , одного из основных компонентов биомассы и ее остатков. [ 2] Оно не связано с кофеином .

Природные явления

Кофейную кислоту можно найти в коре Eucalyptus globulus [3], ячменном зерне Hordeum vulgare и траве Dipsacus asperoides . [4] Ее также можно найти в пресноводном папоротнике Salvinia molesta [5] и в грибе Phellinus linteus [6] .

Встречаемость в пищевых продуктах

Свободная кофейная кислота содержится в различных напитках, включая заваренный кофе в количестве 63,1–96,0 мг на 100 мл [7] и красное вино в количестве 2 мг на 100 мл. [8] Она содержится в относительно высоких концентрациях в травах семейства яснотковых, особенно в тимьяне , шалфее и мяте (около 20 мг на 100 г), а также в специях, таких как цейлонская корица и звездчатый анис (около 22 мг на 100 г). Кофейная кислота содержится в умеренных количествах в семенах подсолнечника (8 мг на 100 г), яблочном пюре , абрикосах и черносливе (около 1 мг на 100 г). [9] Она содержится в чрезвычайно высоких концентрациях в черноплодной рябине (141 мг на 100 г). [10] Он также довольно высок в южноамериканской траве йерба мате (150 мг на 100 г на основе тонкослойной хроматографической денситометрии [11] и ВЭЖХ [12] ). Он также обнаружен в более низких концентрациях в ячмене и ржи . [13]

Биосинтез

Кофейная кислота биосинтезируется путем гидроксилирования кумароилового эфира хинной кислоты (этерифицированного через спирт боковой цепи). Это гидроксилирование производит эфир кофейной кислоты шикимовой кислоты , который преобразуется в хлорогеновую кислоту . Он является предшественником феруловой кислоты , кониферилового спирта и синапилового спирта , все из которых являются важными строительными блоками в лигнине. [2] Превращение в феруловую кислоту катализируется ферментом кофеат - О -метилтрансферазой .

Кофейная кислота и ее производное фенетиловый эфир кофейной кислоты (CAPE) производятся во многих видах растений. [14] [15] [16]

В растениях кофейная кислота (в центре) образуется из 4-гидроксикоричной кислоты (слева) и преобразуется в феруловую кислоту .

Предполагалось, что дигидроксифенилаланиновая аммиаклиаза использует 3,4-дигидрокси- L -фенилаланин ( L -ДОФА) для производства транс-кофеата и NH3 . Однако номер EC для этого предполагаемого фермента был удален в 2007 году, поскольку не было обнаружено никаких доказательств его существования. [17]

Биотрансформация

Кофеат -О -метилтрансфераза — фермент, отвечающий за превращение кофейной кислоты в феруловую кислоту .

Кофейная кислота и родственные ей о -дифенолы быстро окисляются о -дифенолоксидазами в тканевых экстрактах. [18]

Биодеградация

Кофеат-3,4-диоксигеназа — фермент, который использует кофейную кислоту и кислород для производства 3-(2-карбоксиэтенил)-цис,цис-муконата.

Кофейная кислота подвержена автоокислению . Глутатион и тиоловые соединения ( цистеин , тиогликолевая кислота или тиокрезол) или аскорбиновая кислота оказывают защитное действие от потемнения и исчезновения кофейной кислоты. [19] Это потемнение обусловлено превращением о- дифенолов в реактивные о -хиноны . Химическое окисление кофейной кислоты в кислых условиях с использованием периодата натрия приводит к образованию димеров с фурановой структурой (изомеры 2,5-(3′,4′-дигидроксифенил)тетрагидрофуран 3,4-дикарбоновой кислоты). [20] Кофейную кислоту также можно полимеризовать с использованием окислительной системы пероксидаза хрена / H 2 O 2. [21]

Гликозиды

3- O -кофеоилшикимовая кислота ( дактилифриновая кислота ) и ее изомеры являются ферментативными субстратами потемнения, обнаруженными в финиках ( плодах Phoenix dactylifera ). [22]

Фармакология

Кофейная кислота обладает рядом потенциальных фармакологических эффектов в исследованиях in vitro и на животных моделях, а недавно был установлен ингибирующий эффект кофейной кислоты на пролиферацию раковых клеток посредством окислительного механизма в клеточной линии фибросаркомы человека HT-1080 . [23]

Кофейная кислота является антиоксидантом in vitro , а также in vivo . [16] Кофейная кислота также проявляет иммуномодулирующую и противовоспалительную активность. Кофейная кислота превзошла другие антиоксиданты, снизив выработку афлатоксина более чем на 95 процентов. Исследования впервые показали, что окислительный стресс, который в противном случае мог бы вызвать или усилить выработку афлатоксина Aspergillus flavus, может быть подавлен кофейной кислотой. Это открывает дверь для использования в качестве натурального фунгицида путем добавления антиоксидантов в деревья. [24]

Исследования канцерогенности кофейной кислоты дали неоднозначные результаты. Некоторые исследования показали, что она подавляет канцерогенез , а другие эксперименты демонстрируют канцерогенные эффекты. [25] Пероральное введение высоких доз кофейной кислоты крысам вызвало папилломы желудка . [25] В том же исследовании высокие дозы комбинированных антиоксидантов, включая кофейную кислоту, показали значительное снижение роста опухолей толстой кишки у тех же крыс. В остальном существенного эффекта отмечено не было. Кофейная кислота указана в некоторых листах данных об опасности как потенциальный канцероген, [26] поскольку была указана Международным агентством по изучению рака как канцероген группы 2B («возможно канцерогенный для человека»). [27] Более поздние данные показывают, что бактерии в кишечнике крыс могут изменять образование метаболитов кофейной кислоты. [28] [29] Помимо того, что кофейная кислота является антагонистом тиамина (антитиаминовый фактор), не было известно о каких-либо вредных эффектах кофейной кислоты у людей. Кроме того, лечение кофейной кислотой ослабило вызванное липополисахаридом (ЛПС) болезненное поведение у экспериментальных животных за счет снижения как периферических, так и центральных уровней цитокинов вместе с окислительным стрессом, вызванным ЛПС. [30]

Другие применения

Кофейная кислота может быть активным ингредиентом кофенола , самодельного проявителя для черно-белых фотографий, изготавливаемого из растворимого кофе . [31] Химия проявления похожа на химию катехола или пирогаллола . [32]

Он также используется в качестве матрицы в анализах масс-спектрометрии MALDI . [33]

Изомеры

Изомеры с одинаковой молекулярной формулой в семействе гидроксикоричных кислот:

Ссылки

  1. ^ Гулд, Кевин С.; Маркхэм, Кеннет Р.; Смит, Ричард Х.; Горис, Джессика Дж. (2000). «Функциональная роль антоцианов в листьях Quintinia serrata A. Cunn». Журнал экспериментальной ботаники . 51 (347): 1107–1115. doi : 10.1093/jexbot/51.347.1107 . PMID  10948238.
  2. ^ ab Boerjan, Wout; Ralph, John; Baucher, Marie (2003). «Биосинтез лигнина». Annual Review of Plant Biology . 54 : 519–546. doi :10.1146/annurev.arplant.54.031902.134938. PMID  14503002.
  3. ^ Сантос, Соня АО; Фрейре, Кармен СР; Домингес, М. Росарио М.; Сильвестре, Армандо ДЖД; Паскуаль Нето, Карлос (2011). «Характеристика фенольных компонентов в полярных экстрактах коры эвкалипта шаровидного Labill. с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии–масс-спектрометрии». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 59 (17): 9386–9393. doi :10.1021/jf201801q. PMID  21761864.
  4. ^ Khoo, Cheang S.; Sullivan, Shaun; Kazzem, Magdy; Lamin, Franklin; Singh, Swastika; Nang, Marnilar; Low, Mitchell; Suresh, Harsha; Lee, Samiuela (2014). «Жидкостно-хроматографическое определение хлорогеновых и кофейных кислот в сырой траве Xu Duan (Dipsacus asperoides)». ISRN Analytical Chemistry . 2014 : 1–6. doi : 10.1155/2014/968314 .
  5. ^ Чоудхари, М. Икбал; Нахид, Надра; Аббасхан, Ахмед; Мушарраф, Сайед Гулам; Сиддики, Хина; Атта-Ур-Рахман (2008). «Фенольные и другие компоненты пресноводного папоротника Salvinia molesta ». Фитохимия . 69 (4): 1018–1023. Bibcode : 2008PChem..69.1018C. doi : 10.1016/j.phytochem.2007.10.028. PMID  18177906.
  6. ^ Ли, Й.-С.; Канг, Й.-Х.; Чон, Дж.-Й.; Ли, Сангхён; Охучи, Казуо; Шин, Кук Хён; Канг, Иль-Джун; Пак, Чон Хан Юн; Шин, Хён-Кён; Сун, Сун (октябрь 2008 г.). «Ингибиторы гликирования белков из плодового тела Phellinus linteus». Biological & Pharmaceutical Bulletin . 31 (10): 1968–1972. doi : 10.1248/bpb.31.1968 . PMID  18827365.
  7. ^ Pirjo, Mittila; Kumpulainen, Jorma (19 июня 2002 г.). «Определение свободных и общих фенольных кислот в продуктах растительного происхождения методом ВЭЖХ с диодной матрицей». J Agric Food Chem . 50 (13): 3660–7. doi :10.1021/jf020028p. PMID  12059140.
  8. ^ "Показаны все продукты, в которых содержится полифенол кофейная кислота - Phenol-Explorer".
  9. ^ « Кофейная кислота». Монографии IARC по оценке канцерогенных рисков для человека . 56 : 115–134. 1993. PMC 7681336. PMID  8411618. 
  10. ^ Чжэн, Вэй; Ван, Шиоу И (15 января 2003 г.). «Способность фенолов в чернике, клюкве, аронии и бруснике поглощать кислородные радикалы». J Agric Food Chem . 51 (2): 502–9. doi :10.1021/jf020728u. PMID  12517117.
  11. ^ Bojić, Mirza; Haas, Vicente Simon; Šarić, Darija; Maleš, Željan (4 апреля 2018 г.). «Определение флавоноидов, фенольных кислот и ксантинов в чае мате (Ilex paraguariensis St.-Hil.)». Журнал аналитических методов в химии . 2013 : 658596. doi : 10.1155/2013/658596 . PMC 3690244. PMID  23841023 . 
  12. ^ Berté, Kleber AS (2011). «Химический состав и антиоксидантная активность экстракта Йерба-Мате ( Ilex paraguariensis A. St.-Hil., Aquifoliaceae), полученного методом распылительной сушки». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 59 (10): 5523–5527. doi :10.1021/jf2008343. PMID  21510640.
  13. ^ Quinde-Axtell, Zory; Baik, Byung-Kee (2006). «Фенольные соединения ячменного зерна и их роль в изменении цвета пищевых продуктов». J. Agric. Food Chem . 54 (26): 9978–9984. doi :10.1021/jf060974w. PMID  17177530.
  14. ^ "Польза и информация о красном клевере". indigo-herbs.co.uk . Получено 4 апреля 2018 г. .
  15. ^ "Фитохимические и этноботанические базы данных доктора Дьюка". Архивировано из оригинала 2000-12-05.
  16. ^ ab Olthof, MR; Hollman, PC; Katan, MB (январь 2001 г.). «Хлорогеновая кислота и кофейная кислота усваиваются у людей». J. Nutr . 131 (1): 66–71. doi : 10.1093/jn/131.1.66 . PMID  11208940.
  17. ^ "EC 4.3.1.11". www.chem.qmul.ac.uk . Архивировано из оригинала 3 марта 2016 г. Получено 4 апреля 2018 г.
  18. ^ Pierpoint, WS (1969). "o-Хиноны, образующиеся в растительных экстрактах. Их реакции с аминокислотами и пептидами". Biochem. J . 112 (5): 609–616. doi :10.1042/bj1120609. PMC 1187763 . PMID  4980678. 
  19. ^ Cilliers, Johannes JL; Singleton, Vernon L. (1990). «Автоокисление кофейной кислоты и эффекты тиолов». J. Agric. Food Chem . 38 (9): 1789–1796. doi :10.1021/jf00099a002.
  20. ^ Фулкран, Элен; Шеминат, Энни; Бруйяр, Рэймонд; Шейнье, Вероник (1994). «Характеристика соединений, полученных химическим окислением кофейной кислоты в кислых условиях». Фитохимия . 35 (2): 499–505. Bibcode : 1994PChem..35..499F. doi : 10.1016/S0031-9422(00)94790-3.
  21. ^ Сюй, Пэн; Уяма, Хироши; Уиттен, Джеймс Э.; Кобаяши, Широ; Каплан, Дэвид Л. (2005). «Пероксидазная полимеризация in situ поверхностно-ориентированной кофейной кислоты». J. Am. Chem. Soc . 127 (33): 11745–11753. doi :10.1021/ja051637r. PMID  16104752.
  22. ^ Майер, ВП; Метцлер, ДМ; Хубер, АФ (1964). «3- O -кофеоилшикимовая кислота (дактилифриновая кислота) и ее изомеры, новый класс ферментативных субстратов потемнения». Biochemical and Biophysical Research Communications . 14 (2): 124–128. doi :10.1016/0006-291x(64)90241-4. PMID  5836492.
  23. ^ Раджендра Прасад, Н.; Картикеян, А.; Картикеян, С.; Редди, Б.В. (март 2011 г.). «Ингибирующее действие кофейной кислоты на пролиферацию раковых клеток с помощью окислительного механизма в клеточной линии фибросаркомы человека HT-1080». Mol Cell Biochem . 349 (1–2): 11–19. doi :10.1007/s11010-010-0655-7. PMID  21116690. S2CID  28014579.
  24. ^ «Новый борец с афлатоксином от Nuts: кофейная кислота?».
  25. ^ ab Hirose, M.; Takesada, Y.; Tanaka, H.; Tamano, S.; Kato, T.; Shirai, T. (1998). «Канцерогенность антиоксидантов BHA, кофейной кислоты, сезамола, 4-метоксифенола и катехола в низких дозах, как по отдельности, так и в комбинации, и модуляция их эффектов в среднесрочной модели мультиорганного канцерогенеза у крыс». Carcinogenesis . 19 (1): 207–212. doi : 10.1093/carcin/19.1.207 . PMID  9472713.
  26. ^ «Кофейная кислота». Резюме и оценка МАИР . 1993.
  27. ^ "Agents Classified by the IARC Monographs" (PDF) . iarc.fr . Международное агентство по изучению рака . Архивировано из оригинального (PDF) 25 октября 2011 г. . Получено 4 апреля 2018 г. .
  28. ^ Пепперкорн, MA; Голдман, P. (1972). «Метаболизм кофейной кислоты у гнотобиотических крыс и их кишечных бактерий». Труды Национальной академии наук . 69 (6): 1413–1415. Bibcode : 1972PNAS...69.1413P. doi : 10.1073/pnas.69.6.1413 . PMC 426714. PMID  4504351 . 
  29. ^ Gonthier, M.-P.; Verny, M.-A.; Besson, C.; Rémésy, C.; Scalbert, A. (1 июня 2003 г.). «Биодоступность хлорогеновой кислоты во многом зависит от ее метаболизма кишечной микрофлорой у крыс». Journal of Nutrition . 133 (6): 1853–1859. doi : 10.1093/jn/133.6.1853 . PMID  12771329.
  30. ^ Basu, Mallik S; et al. (3 сентября 2016 г.). «Кофейная кислота ослабляет вызванное липополисахаридом болезненное поведение и нейровоспаление у мышей». Neuroscience Letters . 632 : 218–223. doi : 10.1016/j.neulet.2016.08.044. PMID  27597761. S2CID  5361129.
  31. ^ «Каффенол-СМ, рецепт» . Блог о кофеноле . 2 марта 2010 г.
  32. ^ Уильямс, Скотт. «Использование последней чашки кофе: проявка пленки и бумаги». Техническая фотохимия, класс 1995 г. Кафедра обработки изображений и фотографических технологий, Школа фотографических искусств и наук, Рочестерский технологический институт.
  33. ^ Beavis, RC; Chait, BT (декабрь 1989 г.). «Производные коричной кислоты как матрицы для масс-спектрометрии белков с десорбцией ультрафиолетовым лазером». Rapid Commun. Mass Spectrom . 3 (12): 432–435. Bibcode : 1989RCMS....3..432B. doi : 10.1002/rcm.1290031207. PMID  2520223.

Внешние ссылки