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云南咖啡化學及品質研究取得新進展
2021/7/24 15:31:03 來源: 中國科學院昆明植物研究所 作者: 胡貴林、王彥兵 【字體:大 中 小】【收藏本頁】【打印】【關閉】
核心提示:阿拉比卡豆作為咖啡飲料的原料,可以生產非常優質的咖啡飲料,使其成為最具經濟價值的品種,在全世界范圍內被廣泛種植。咖啡主要種植范圍介于南北回歸線之間的熱帶國家,例如巴西、埃塞俄比亞、哥倫比亞、越南、印尼等。隨著咖啡消費市場的不斷擴大,中國云南也逐漸成為全國乃至全球阿拉比卡咖啡的重要原料生產基地而進入國內外市場。阿拉比卡豆作為咖啡飲料的原料,可以生產非常優質的咖啡飲料,使其成為最具經濟價值的品種,在全世界范圍內被廣泛種植。咖啡主要種植范圍介于南北回歸線之間的熱帶國家,例如巴西、埃塞俄比亞、哥倫比亞、越南、印尼等。隨著咖啡消費市場的不斷擴大,中國云南也逐漸成為全國乃至全球阿拉比卡咖啡的重要原料生產基地而進入國內外市場。
中國科學院昆明研究所邱明華團隊一直致力于云南小粒咖啡中的生物活性成分的研究,在咖啡烘焙豆和鮮果中發現了一系列新的具有生物活性對映貝殼衫烷二萜及其衍生物(Journal of Agricultural and Food Chemistry 2014, 62: 2631-2637; Food Chemistry 2018, 263: 251-257; Fitoterapia 2019, 132: 7-11,Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2020, 68: 6112-6121),并從咖啡鮮果中首次鑒定出一系列達瑪烷型三萜(Natural Products and Bioprospecting 2018, 8: 413-418)。對云南咖啡內涵物質豐富的獨特品質給予了充分的揭示。
最近從云南咖啡的烘焙豆中發現十個新穎的(1-10)對映貝殼衫烷二萜衍生物。化合物1是C-20 (10→9)甲基遷移的咖啡二萜衍生物,其絕對構型通過X-單晶衍射實驗確定;化合物2和3通過不同的C/D環系重排生成;化合物4和5則是C-17上帶有罕見6-羥基己酰基的二萜酯。活性實驗發現:化合物6、8、14和15對α-葡萄糖苷酶具有一定抑制作用,所有活性物質均為Δ15(16)二萜衍生物。咖啡特征主成分Cafestol (11)和Kahweol (12)對α-葡萄糖苷酶并不顯示抑制作用,而其對應的C-16脫水產物Dehydrocafestol (14)和Dehydrokahweol (15)顯示明顯的α-葡萄糖苷酶抑制活性,表明雙鍵Δ15(16)有利于產生α-葡萄糖苷酶抑制活性。同時通過分子對接計算,這類二萜衍生物可能起效作用機制得到了闡明。迄今為止,Δ15(16)類型的二萜衍生物都發現于烘焙豆中,表明烘焙咖啡可以產生活性更加突出的咖啡二萜衍生物,全面深入的實驗值將會證實這一現象。該研究再次表明烘焙咖啡中的二萜類成分對于咖啡飲料具有降糖活性產生一定積極影響。研究結果已在線發表于Food Chemistry (2021, 45, 128823)。
盡管阿拉比卡種因其獨特的口感和宜人的香氣廣受消費者歡迎,但其對病蟲害抗性較低。羅布斯塔咖啡基因滲入可增加阿拉比卡咖啡對病蟲害的抗性,但同時也會滲入不良基因,降低咖啡口感質量,因此普遍認為純種原生品種的咖啡品質更高。近期邱明華團隊從云南省德宏熱帶農業科學研究所(DTARI)的農業部咖啡種質資源圃收集的種質資源,對4個純種(SL28、SL34、Catuai-Amarelo和Catuai-Vermelho)和8個基因滲入(Catimor 7963、HIBRIDO DE TIMOR、Ruiru 11、Castillo、DTARI 296、DTARI 366、DTARI 392和DTARI 585)小粒咖啡品種烘焙豆水溶性化合物和揮發性化合物進行表征。運用核磁共振氫譜(1H NMR)鑒定出20種水溶性成分,靜態頂空氣相色譜-質譜(SHS-GC/MS)鑒定出43種揮發性成分。結合主成分分析(PCA)將12個品種分為4組。結果表明因化學成分差異產生的4個品種分組不能反映傳統的基于基因滲入分組,而反應出依據基因來決定咖啡質量是片面的。該研究揭示了不同咖啡品種的品質特性,對指導品種結構調整和新品種選育具有重要意義。該結果已在線發表于Food Research Inernational (2021, 147, 110544)。
以上兩篇論文的第一作者分別為胡貴林和王彥兵,通訊作者均為邱明華研究員。研究工作得到國家自然科學基金項目(Nos.U1902206, 31670364),云南省科技入滇項目計劃重大專項(202003AD150006), 普洱市咖啡專項資金(2017)和邱明華專家工作站項目(2018)和植物化學國家重點室開放基金項目(P2020-ZZ03)等項目資金的資助。
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