Скрытые в обжаренном кофе соединения могут стать новым поколением функциональных продуктов, снижающих уровень сахара в крови. Автор: Shutterstock
Было обнаружено, что три новых соединения сильно ингибируют α-глюкозидазу, фермент, который играет центральную роль в расщеплении углеводов в процессе пищеварения. Поскольку этот фермент напрямую влияет на скорость поступления сахара в кровь, открытие указывает на возможные новые функциональные пищевые ингредиенты, предназначенные для лечения диабета 2 типа.
Функциональные продукты питания — это нечто большее, чем просто базовое питание. Многие из них содержат природные молекулы, которые могут поддерживать здоровье, в том числе соединения, обладающие антиоксидантным, нейропротекторным или снижающим уровень глюкозы действием. Найти эти полезные вещества сложно, поскольку продукты сложны по химическому составу. Старые методы обнаружения могут быть медленными и неэффективными, что подтолкнуло исследователей к внедрению более совершенных инструментов, таких как ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и жидкостная хроматография-масс-спектрометрия (ЖХ-МС/МС-спектрометрия масс-спектрометрическая). Эти методы особенно ценны для изучения обжаренного кофе, который содержит широкий спектр химических компонентов, сочетающихся друг с другом.
Исследование выявило антидиабетический потенциал кофе
Исследователи под руководством Минхуа Цю (Minghua Qiu) из Куньминского института ботаники Академии наук Китая сообщили о своих результатах в исследовании растений для производства напитков. Их работа подчеркивает ранее неизвестную антидиабетическую активность кофе и позволяет по-новому взглянуть на его роль в качестве функционального продукта питания.
Команда разработала трехэтапный, ориентированный на активность процесс для выявления биоактивных сложных эфиров дитерпена в обжаренных кофейных зернах арабика. Их подход был направлен на выявление как распространенных, так и крайне редких соединений, которые могут ингибировать α-глюкозидазу, а также на сокращение использования растворителей и ускорение анализа.
Сначала неочищенный дитерпеновый экстракт был разделен на 19 фракций с помощью силикагелевой хроматографии. Затем каждую фракцию анализировали с помощью ^1H ЯМР и тестировали на ингибирование α-глюкозидазы. Применив кластерный анализ тепловой карты к данным ЯМР ^1H, исследователи определили Fr.9-Fr.13 как наиболее биологически активные фракции на основе характерных паттернов протонного сигнала.
Дальнейший анализ репрезентативного образца, Fr.9, с использованием ЯМР-спектроскопии 13C-DEPT выявил присутствие альдегидной группы, подтвердив более ранние выводы. После очистки с помощью полупрепаративной ВЭЖХ ученые выделили три ранее неизвестных сложных эфира дитерпена, названных каффальдегидами A, B и C. Их химическая структура была подтверждена с помощью 1D и 2D ЯМР, а также масс-спектрометрии высокого разрешения (HRESIMS).
Более сильный эффект, чем у обычных лекарств от диабета
Хотя три кофеальдегида различаются по содержанию жирных кислот (пальмитиновая, стеариновая и арахидоновая кислоты), все они заметно ингибируют α-глюкозидазу. Их значения ic₅₀ составили 45,07, 24,40 и 17,50 мкм соответственно, что указывает на более высокую активность, чем у препарата сравнения акарбозы.
Чтобы выявить дополнительные микроэлементы, которые было трудно обнаружить только с помощью ЯМР или ВЭЖХ, команда применила ЖК-МС к объединенным группам фракций. Затем они построили молекулярную сеть, используя GNPS и Cytoscape. Этот анализ выявил еще три ранее неизвестных сложных эфира дитерпена (соединения 4-6), которые были тесно связаны с кофеальдегидами А-С. Несмотря на схожую структуру фрагментов, эти молекулы содержали разные жирные кислоты (магариновую, октадеценовую и неадекановую кислоты). Поиск в существующих базах данных соединений подтвердил, что об этих веществах ранее не сообщалось.
В совокупности результаты показывают, что эта интегрированная стратегия разыменования очень эффективна для выявления структурно разнообразных и биологически значимых соединений в сложных пищевых продуктах, таких как обжаренный кофе.
Что это значит для функциональных продуктов питания и будущих исследований
Полученные данные открывают новые возможности для разработки функциональных пищевых продуктов на основе кофе или нутрицевтиков, которые поддерживают контроль уровня глюкозы и могут помочь в лечении диабета. Помимо кофе, такой же высокоточный подход к скринингу с низким содержанием растворителей может быть применен и к другим сложным пищевым продуктам для быстрого выявления полезных для здоровья соединений. Будущие исследования будут сосредоточены на тестировании биологических эффектов недавно обнаруженных микропримесей дитерпенов и оценке их безопасности и эффективности in vivo.