Componentele funcționale ale cafelei au un potențial antidiabetic promițător

Un studiu publicat în Beverage Plant Research și realizat în China propune o strategie inovatoare de identificare a compușilor bioactivi în boabele de cafea Coffea arabica, folosind o combinație de tehnologii spectroscopice moderne – RMN unidimensional și rețele moleculare LC-MS/MS.
Alimentele funcționale sunt o sursă importantă de compuși bioactivi, care pot exercita efecte antioxidante, hipoglicemiante, neuroprotectoare și hipolipemiante. Identificarea rapidă a acestor compuși din extracte complexe reprezintă o provocare majoră în chimia alimentară. Metodele tradiționale de identificare sunt laborioase și ineficiente, ceea ce a dus la integrarea de tehnologii moderne precum RMN, LC-MS/MS și rețele moleculare pentru dereplicare, adică eliminarea compușilor deja cunoscuți pentru a prioritiza analiza celor noi.

Cafeaua, una dintre cele mai consumate băuturi la nivel global, conține o clasă importantă de compuși numiți diterpenoide. Aceștia există în proporție de 99,6% sub formă de esteri în uleiul de cafea și pot prezenta activități biologice notabile, cum ar fi efecte anticancerigene sau hipoglicemiante.

Despre studiu

Obiectiv și metodologie

Scopul studiului a fost identificarea rapidă a diterpenoidelor cu potențial bioactiv din boabele prăjite de Coffea arabica, folosind o schemă de trei pași:

• Analiza fracțiilor de extract prin RMN 1H și testarea activității α-glucozidazei;
• Identificarea compușilor activi prin RMN 13C DEPT și purificare HPLC semi-pregătitoare;
• Detectarea compușilor de urme prin rețele moleculare LC-MS/MS.

Materiale și metode

Au fost analizate 19 fracții obținute prin cromatografie pe gel de silice din extractul diterpenic brut (80,7 g) din boabe de cafea prăjite. Datele de RMN 1H au fost prelucrate cu MestReNova, iar activitatea inhibitorie asupra α-glucozidazei a fost evaluată la 50 μg/mL. Fracția Fr.9 a fost selectată pentru caracterizarea completă prin HPLC și RMN bidimensional.

Compușii izolați au fost denumiți caffaldehyde A, B și C, fiecare fiind un ester al unui diterpen cu un acid gras saturat cu 16, 18 sau 20 de atomi de carbon. Activitatea α-glucozidazei a fost confirmată prin valori IC₅₀ semnificativ mai mici decât acarbosa (control pozitiv):

• Caffaldehyde A: 45,07 ± 3,16 μM
• Caffaldehyde B: 24,40 ± 0,33 μM
• Caffaldehyde C: 17,50 ± 2,86 μM

Analiza LC-MS/MS și rețeaua moleculară

Folosind datele MS/MS ale fracțiilor grupate, s-a construit o rețea moleculară în GNPS, vizualizată cu Cytoscape. În rețea au fost identificate trei noi diterpenoide suplimentare (compușii 4–6), cu mase moleculare distincte, dar aceleași fragmente caracteristice ca și compușii 1–3. Acestea sunt esteri ai acelorași schelete diterpenice, cu acizi grași: margaric, octadecenoic și nonadecanoic. Datele HRESIMS au confirmat formulele moleculare și unicitatea acestor compuși în baza de date.

Rezultate

Prin aplicarea schemei experimentale propuse:

• Au fost identificați și caracterizați trei noi compuși (caffaldehyde A–C) cu activitate α-glucozidază confirmată;
• Activitatea compușilor a fost semnificativ mai mare decât acarbosa, sugerând potențial terapeutic în controlul glicemiei;
• Alți trei compuși inexistenți anterior în baze de date au fost detectați prin rețele moleculare LC-MS/MS fără a fi nevoie de purificare cromatografică.

Toți cei șase compuși prezintă aceleași fragmente MS caracteristice, confirmând scheletele comune și variația acidului gras esterificat.

Concluzii

Strategia de separare orientată pe activitate propusă în acest studiu a permis identificarea rapidă a diterpenoidelor bioactive din cafea, cu reducerea semnificativă a timpului și a consumului de solvenți. Tehnologia multi-spectrală de dereplicare a demonstrat o eficiență ridicată în identificarea de noi compuși activi din extracte naturale complexe. Metoda este promițătoare pentru aplicarea la alte alimente funcționale în scopul descoperirii metabolitilor activi cu potențial terapeutic.