咖啡豆化學成分發(fā)現(xiàn)及藥用價值研究現(xiàn)狀

張柂儇，吳國泰，2*，王曉禹，馬倩倩，王一杰

（1.甘肅中醫(yī)藥大學，甘肅蘭州730000；2.甘肅省中藥藥理與毒理學重點實驗室，甘肅蘭州730000）

咖啡（Coffeasp.）為茜草科咖啡屬植物，原產(chǎn)于非洲中北部，現(xiàn)已廣泛種植于拉丁美洲、非洲和亞洲太平洋地區(qū)?？Х确N類繁多，高達90 多種，分為大粒種（Coffea liberica）、中粒種（Coffea robusta）、小粒種（Coffea arabica）和埃塞爾薩種（Coffea excelsa）4個類別，其中以小粒種的咖啡豆質(zhì)量最優(yōu)［1］?？Х仁亲畛Ｓ玫娘嬃现参铮哂芯薮蟮慕?jīng)濟價值。我國最早在1884年引入咖啡樹在臺灣種植，目前海南和云南為我國咖啡主要產(chǎn)區(qū)。中醫(yī)認為咖啡微苦，澀，平；具有醒神、利尿、健胃的功效，主治精神倦怠、食欲不振［2］。咖啡含有生物堿、黃酮類、酚酸類、萜類等多種化學成分，具有降血糖、降血脂、抗氧化、神經(jīng)保護等作用，具有較大的藥用價值，開發(fā)前景廣闊。本文對咖啡豆的化學成分和藥用價值進行闡述，為相關(guān)研究提供參考。

1 化學成分及發(fā)現(xiàn)方法

咖啡豆的化學成分主要包括非揮發(fā)性物質(zhì)和揮發(fā)性物質(zhì)兩大類。生咖啡豆的非揮發(fā)性成分遠高于烘焙過的咖啡豆，其非揮發(fā)性組分主要包括含氮化合物、碳水化合物、酸類化合物和酯類化合物4類。其中含氮化合物主要是生物堿和氨基酸，碳水化合物主要是多糖和少量低聚糖，酸類化合物包括綠原酸和小分子有機酸，酯類主要是咖啡油、甾醇類和二萜類化合物。

1.1 生物堿類

生咖啡豆生物堿類多為咖啡堿、茶堿、可可堿、次黃嘌呤、苦茶堿和葫蘆巴堿，其中葫蘆巴堿為生成呋喃、吡嗪、烷基吡啶的前體物質(zhì)。

咖啡堿為生咖啡豆中最主要的生物堿類物質(zhì)，為苦味的主要來源。咖啡堿中代表物質(zhì)為咖啡因。Andrade 等［3］采用超臨界流體萃取法從生咖啡豆中提取咖啡因，發(fā)現(xiàn)采用CO2和異丙醇混合溶劑提取咖啡因得率最高。研究者［4］運用高效液相色譜（High perfarnance liquid chromdtograpny，HPLC）研究不同產(chǎn)區(qū)、海拔的咖啡豆中咖啡因含量變化，測得保山市咖啡豆中咖啡因含量最高，高達1.216%。邵金良等［5］對生咖啡豆、烘炒咖啡豆和咖啡粉中的葫蘆巴堿和咖啡因含量進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)咖啡堿為咖啡豆的特征性品質(zhì)指標，咖啡因為第1主成分，葫蘆巴堿為第2主成分。

葫蘆巴堿是吡啶的衍生物，其在咖啡豆烘焙過程中脫甲基生成煙酸，起到促進芳香化合物生成的作用，其在阿拉比卡品種中含量較高［6］。劉宏程等［7］通過HPLC 法測定不同提取方法對葫蘆巴堿含量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)提取方式對葫蘆巴堿含量影響不大。

1.2 氨基酸類

咖啡豆含有多種蛋白質(zhì)和游離的氨基酸，如谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、甘氨酸、丙氨酸等。有學者采用堿溶酸沉法提取咖啡豆中的蛋白質(zhì)，并檢測其中必須氨基酸的含量，確定最佳工藝為提取溫度55°C、提取時間90 min、pH為10，必需氨基酸的含量占咖啡豆蛋白質(zhì)含量的67.02%［6］。Dong 等［8］通過（頂空固相微萃取氣質(zhì)聯(lián)用）對咖啡中79 個揮發(fā)性化合物進行了半定量鑒定，檢測出咖啡豆中亮氨酸、賴氨酸和精氨酸等必需氨基酸。

1.3 糖類

生咖啡豆中的糖類化合物含量高，約占干重的50%，主要低聚糖和多糖，單糖含量很少。其中多糖主要有阿拉伯半乳聚糖、甘露聚糖和纖維素［10］，在烘烤過程中，多糖含量降低。胡雙芳等［9］通過測定7種不同產(chǎn)區(qū)的咖啡豆，發(fā)現(xiàn)黃金曼特寧咖啡豆烘焙后的還原糖含量最高，高達11.2 mg/g。

提取咖啡豆中多糖的方法有連續(xù)提取、酸水解、熱水提取、酶提取等方法，但迄今為止，熱水提取法是唯一被接受最為可行的工藝方法，工藝簡單、成本較低、無添加物等［11］，也有實驗對咖啡渣進行乙醇浸泡、濃縮、去蛋白、石油醚萃取等，成功提取到咖啡渣中的多糖［12］。Delgado 等［13］發(fā)現(xiàn)咖啡提取物中的不溶性成分主要為多糖。

1.4 有機酸類

綠原酸為生咖啡豆中重要的酚類化合物，據(jù)報道，咖啡為人體飲食中綠原酸最主要的來源之一［14］。綠原酸含量最高的單體為5-咖啡酰奎寧酸（5-CQA），約為總綠原酸含量的七成［15］。生咖啡豆中綠原酸含量較高，大約為6.7~12%，烘焙后的咖啡豆綠原酸含量大幅度下降，含量約為2~3.1%［16］。

溶劑萃取法、超臨界流體萃取法、吸附洗脫法和分配色譜分離法為綠原酸常用的提取分離技術(shù)。Upadhyay 等［17］利用微波處理，水相為水，溶劑相為50%乙醇和50%的甲醇溶液，對Robusta 咖啡生豆中的綠原酸等物質(zhì)進行提取工藝研究，發(fā)現(xiàn)最佳條件為微波功率800 W，提取溫度為50℃，提取時間為5 min，綠原酸提取率為7.25%，明顯高于相同條件下的單一溶劑提取率。Romero?González 等［28］運用離心逆流分配色譜法對咖啡中的5-CQA、5-FQA、3，5-diCQA 三種綠原酸進行分離提取，在固定相為乙酸乙酯-正己烷，流動相為不同離子梯度的氯化鋰和硫酸銨-硝酸鉀的條件下，三種綠原酸實現(xiàn)了分離。

李莎莎等［19］采用HPLC 法測不同產(chǎn)地咖啡豆中的綠原酸含量，Phenomenex Luna C18 為色譜柱，甲醇-0.5%甲酸水為流動相，波長285 nm，測得曼特寧產(chǎn)地的咖啡綠原酸含量最高，為3.333 mg/g。

除了綠原酸，咖啡豆中還含有奎寧酸、蘋果酸和檸檬酸等，邵金良等［20］通過建立高效液相色譜-紫外雙波長手段，在咖啡豆及咖啡制品中均檢測到5-CQA、4-CQA、1，3-CQA 等物質(zhì)含量，且在生咖啡豆中的含量高于咖啡制品。有國外學者通過對西班牙商業(yè)化速溶咖啡進行檢測，發(fā)現(xiàn)了檸檬酸、醋酸、丙烯酸和富馬酸［21］。

除上述有機酸，咖啡豆中還含有琥珀酸、檸康酸、赤糖酸、葡萄糖酸、甘油酸等。

1.5 酯類

咖啡豆中的酯類化合物種類繁多，其多為咖啡豆中的粗脂肪轉(zhuǎn)化生成，咖啡豆經(jīng)過不同程度的烘焙，其酯類化合物的成分也大不相同，其主要包括咖啡油、甾醇類和二萜類化合物等［22］。

1.5.1 咖啡油

咖啡油中含有豐富的不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸，不飽和脂肪酸主要以亞油酸為主，飽和脂肪酸主要以棕櫚酸為主，還含有少量的肉豆蔻酸、硬脂酸、花生酸等。除了人體必需的脂肪酸，咖啡油還含有其他生物活性物質(zhì)，比如生育酚、谷甾醇、豆甾醇、角鯊烯等。

咖啡油一般用乙醚、石油醚或正己烷有機溶劑萃取。Dong 等［23］比較不同萃取方式對咖啡豆中咖啡油的含量影響，發(fā)現(xiàn)超聲波?微波輔助萃取的咖啡油含量最高，高達10.58%±0.32%。

有學者［24］對海南7 種咖啡豆進行化學成分檢測，采用化學測量技術(shù)、主要成分分析、分層聚類分析和單向方異分析，測得咖啡油中主要的脂肪酸為亞油酸、棕櫚酸和油酸。曾凡逵［25］采用氣相色譜-質(zhì)譜（Gas chromatograob?mass spectrometel，GC?MS）分析云南Arabica 咖啡豆、興隆Robusta 咖啡豆和越南Robusta 咖啡豆中咖啡油脂肪酸含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Arabica 咖啡豆中的含量最高，其含量從高到低分別為亞油酸36.77%~46.12%、棕櫚酸29.27%~31.62%、油酸18.835~25.20%，三種脂肪酸占脂肪酸總量的95%，此外還含有少量亞麻酸和山崳酸，此結(jié)果與陳祎平等［26］從咖啡制品的咖啡渣中檢測到的結(jié)果吻合。

1.5.2 甾醇類

咖啡豆中含有大量的甾醇類物質(zhì)，含量最多的β-谷甾醇，其次為豆甾醇、菜油甾醇、Δ5?燕麥甾醇等。Nzekoue 等［27］收集了12 個國家的14 種咖啡豆渣，從中提取到了四種植物固醇，分別為β-谷甾醇188.5~688.5 mg/kg、菜油甾醇48.6~214.5 mg/kg、豆甾醇58.9~188.5 mg/kg。

1.5.3 二萜類

Lima 等［29］從綠色咖啡豆中經(jīng)過催化提取咖啡醇和咖啡豆醇，使用鉑催化劑（Pd/C，Pd/CaCO3，Pd/BaSO4，及Pd/Al2O3）和Pd 催化劑，產(chǎn)物純度較高。Tsukui 等［30］將13 種綠色咖啡豆進行微波輔助萃取收集咖啡油，其比傳統(tǒng)的Soxhlet 方法時效高出六倍。為研究咖啡油在儲藏過程中生物活性物質(zhì)的變化，洪啟迪［31］以海南興隆咖啡豆為原料提取咖啡油，利用HPLC 法研究在60°C 環(huán)境下、加速儲藏36天的咖啡豆中咖啡油生化指標變化，發(fā)現(xiàn)咖啡醇和咖啡豆醇的初始含量分別為23.44±0.52 mg/g、21.01±0.31 mg/g，在24 天 后 降 至8.99±0.02 mg/g、8.21±0.10 mg/g，其他生物活性成分含量均有不同程度下降，此研究說明咖啡油在儲藏過程中發(fā)生了氧化反應。

1.6 揮發(fā)性物質(zhì)

揮發(fā)性物質(zhì)在生咖啡豆中含量很少，是因烘焙過程中咖啡豆內(nèi)部復雜的反應導致產(chǎn)生了大量揮發(fā)性香氣物質(zhì)［32］，包括Maillard 和Strecker 反應以及蛋白質(zhì)、糖、葫蘆巴堿和綠原酸的降解［33］。

咖啡豆的揮發(fā)性物質(zhì)主要包括醇類、醛酮類、羧酸類、酯類、吡嗪類、吡咯類、吡啶類、堿類、硫化物、呋喃類、酚類等。含量最多的是呋喃類和吡嗪類，吡嗪類化合物對咖啡風味的影響最大［34］。

1.6.1 呋喃類

呋喃是咖啡豆中最豐富的揮發(fā)性物質(zhì)，在烘焙咖啡豆中呋喃的風味最為明顯。呋喃生成的過程較為復雜，研究發(fā)現(xiàn)的呋喃生成途徑共有5個：①葡萄糖、乳糖、果糖等碳水化合物發(fā)生熱降解；②特定的氨基酸和還原糖在加熱環(huán)境下發(fā)生Maillard 反應；③抗壞血酸與其衍生物發(fā)生熱降解反應；④不飽和脂肪酸發(fā)生氧化反應；⑤類胡蘿卜素發(fā)生氧化反應［35］。揮發(fā)性呋喃表現(xiàn)出的是麥芽和甜烤香氣。

1.6.2 吡嗪類

吡嗪也是咖啡豆中含量豐富的揮發(fā)性化合物，烷基吡嗪類化合物可能是由Strecker 反應中生成的氨基酸縮合生成的［35］。一般來說，吡嗪類化合物表現(xiàn)出的是堅果、泥土、烘烤的風味。研究發(fā)現(xiàn)，乙基吡嗪和乙烯基烷基吡嗪主要表現(xiàn)泥土香氣［36］，另外2-乙基-3，5-二甲基吡嗪和2，3-二乙基-5 甲基吡嗪也是咖啡中重要的吡嗪化合物［37］。

1.6.3 酚類

阿伏加德羅常數(shù)類試題由于命題角度多、知識面涵蓋廣,因而備受命題者的青睞,該類試題雖難度不大,但涉及的內(nèi)容豐富,概念性強,對考生思維的嚴謹性和準確性要求高,通過對近年高考試題中阿伏加德羅常數(shù)考題進行分析,考查的視角主要有以下幾種。

在烘焙過程中咖啡豆會生成酚類化合物，尤其是愈創(chuàng)木酚，4-乙基愈創(chuàng)木酚為咖啡辛辣香氣的主要載體物質(zhì)［36］。酚類化合物主要是由咖啡豆中綠原酸發(fā)生降解生成咖啡酸、阿魏酸奎寧酸內(nèi)酯等，再經(jīng)過熱降解反應生成的［35］。

1.6.4 呋喃酮類

呋喃酮主要表現(xiàn)的風味為焦糖香氣［35］，主要包括4-羥基-2，5-二甲基-3（2H）-呋喃酮、4-羥基?2-乙基-5-甲基v3（2H）-呋喃酮和4-羥基-5-甲基-3（2H）-呋喃酮等［38］。呋喃酮是由單糖和游離氨基酸經(jīng)過Maillard 反應后烯醇化降解、異構(gòu)、環(huán)化、脫水后生成的［35］。

1.6.5 含硫化合物

含硫化合物的含量相對較低，但其表現(xiàn)出的強烈的硫磺烘焙氣味也是咖啡豆的關(guān)鍵香氣之一?？Х榷怪械陌腚装彼?、乙醛、甲硫醇等與硫化氫經(jīng)過Strecker 反應形成含硫化合物［35］，包括2?甲基-3-呋喃硫醇、3-甲基-2-丁烯-1-硫醇、2，4-二甲基-5-乙基噻唑等［38］。

1.6.6 咖啡豆中揮發(fā)性物質(zhì)的提取、測定

咖啡豆中含有豐富的揮發(fā)性成分，詹家芬等［39］采用超聲波提取和蒸餾萃取兩種方法，對老撾咖啡豆中的揮發(fā)性成分進行GC-MS聯(lián)用測定，共鑒定出77 種揮發(fā)性成分，其中含氮氧化合物25 種，酮類12種、酯類12 種、酚類10 種、酸類6 種、烴類6 種、醛類3 種、醚類2 種、醇類2 種。Wu 等［40］使用直接溶劑萃取和輔助風味蒸發(fā)等提取方法處理咖啡豆，采用氣相色譜-嗅覺法、香氣萃取稀釋分析法和氣相色譜-質(zhì)譜法，通過同位素稀釋分析和內(nèi)部標準方法共測到46 種揮發(fā)性化合物，其中包括3-羥基-4，5-二甲基-2（5 H）-富拉諾酮、2-甲基丙、3-甲基丁烷等。Dong 等［41］對咖啡豆分別進行室溫干燥、太陽干燥、熱泵干燥、熱空氣干燥和冷凍干燥五種不同方式進行干燥，檢測到62 種揮發(fā)性物質(zhì)，其中熱空氣干燥法得到的揮發(fā)性成分最多，冷凍干燥得到的揮發(fā)性成分最高。

2 咖啡豆主要活性物質(zhì)的生物合成

咖啡豆中的化學成分眾多，植物體內(nèi)及咖啡豆中的代謝過程極為復雜，鮮有研究報道，尤其咖啡豆在炮制過程中的化學反應和物質(zhì)變化較少，生物合成途徑比較清晰的只有咖啡因、葫蘆巴堿和綠原酸。

2.1 咖啡因的生物合成

咖啡因為咖啡豆中最主要的活性成分之一，屬于甲基苯丙胺類生物堿?？Х纫蛟诳Х榷箖?nèi)的生物合成途徑主要為4 步：黃嘌呤甲基化生成7-甲基黃嘌呤，經(jīng)過N-甲基核苷酸合成酶形成7-甲基黃嘌呤核苷，后與可可堿合成酶反應生成可可堿，最后與咖啡因合成酶反應形成咖啡因。后期雖有研究者發(fā)現(xiàn)了咖啡因其他的合成途徑，但此途徑依舊為咖啡因生物合成的主要途徑［42］。

2.2 葫蘆巴堿

在咖啡中，葫蘆巴堿占其干重的2%。現(xiàn)研究得出葫蘆巴堿在咖啡豆中的合成途徑有兩種：第一種為通過天冬氨酸和磷酸三糖開始的從頭合成途徑：天冬氨酸—喹啉酸—煙酸酯單核苷酸—煙酸腺嘌呤核苷酸—煙堿腺嘌呤二核苷酸—煙酰胺單核苷酸—煙酰胺核苷—煙酰胺—煙酸—葫蘆巴堿［43］。在該合成過程中煙酸又可在煙酸磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶的作用下重新生成煙酸酯單核苷酸，從而構(gòu)成苯丙胺核苷酸循環(huán)［44］；第二種合成途徑為從頭合成途徑中間產(chǎn)物煙酸酯單核苷酸直接生成煙酸核苷從而產(chǎn)生葫蘆巴堿的前體質(zhì)物煙酸［45］。

2.3 綠原酸的生物合成

綠原酸為苯丙素類化合物，在咖啡豆中由肉桂酸和奎寧酸經(jīng)莽草酸途徑生成：苯基丙氨酸—肉桂酸—對香豆?？崴帷愣辊］o酶A—對香豆?？崴帷?-CQA、4-CQA、3-CQA—5-FQA、4-FOA、3-FQA，而且對香豆?？崴徇€可和兒茶酚-O-甲基轉(zhuǎn)移酶反應生成咖啡酸和阿魏酸，進而與輔酶A 連接酶反應生成5-CQA、4-CQA、3-FQA等［46］。

3 咖啡的藥用價值

3.1 保護神經(jīng)

3.1.1 預防帕金森病（Parkmson′s disease，PD）

流行病學研究發(fā)現(xiàn)，咖啡豆可以抑制PD 的產(chǎn)生。研究發(fā)現(xiàn)咖啡豆中的咖啡因?qū)ο佘誂1 受體（A1R）的競爭性抑制，增強了多巴胺的釋放和傳遞［47］；咖啡豆提取物還可以通過增加雙歧桿菌的數(shù)量、減輕炎癥反應，同時減少腸神經(jīng)系統(tǒng)中α?突觸核蛋白的致癌過程，減少致病因子從腸道向大腦傳遞的幾率，從而降低PD 的發(fā)生［48］。在對新生男性PD患者的研究中發(fā)現(xiàn)［49］，喝咖啡比不喝咖啡的人有更低的震動評分，在這些患者中咖啡的攝入量與震顫程度呈負相關(guān)。Lee 等［50］發(fā)現(xiàn)咖啡豆中二十烷醇?5?羥色胺可以降低MPTP 性PD 神經(jīng)炎癥反應，通過抑制氧化應激指數(shù)和激活c?Jun氨基末端激酶，來降低小鼠PD發(fā)病率。

3.1.2 預防阿爾茲海默?。ˋlzheimer′s disease，AD）

咖啡豆可以通過多種機制預防阿爾茲海默?。孩倏Х榷怪械目Х纫蛲ㄟ^降低AD 動物體內(nèi)上調(diào)的CD45、TLR2、CCL4等促炎癥因子和氧化應激標記物水平進行神經(jīng)保護［51］；②咖啡豆中的綠原酸和咖啡酸通過抑制乙酰膽堿酯酶和丁酰膽堿酯酶的活性，來恢復因AD 導致的膽堿能缺陷［52］；③咖啡豆中的酸類物質(zhì)可以有效抑制導致AD 的谷氨酸興奮毒性［53］；Mohamed 等［54］研究發(fā)現(xiàn)綠咖啡豆提取物通過調(diào)節(jié)腦胰島素信號級聯(lián)，對因胰島素抵抗引導的AD有神經(jīng)保護作用。有學者［55］研究咖啡攝入量與體內(nèi)AD 病理狀態(tài)之間的關(guān)系。結(jié)果表明，高的咖啡攝入量可以通過降低病理性腦淀粉樣蛋白沉積來抑制患AD 的風險。咖啡豆中的葫蘆巴堿可以通過抑制氧化應激、炎癥反應和星形膠質(zhì)細胞活性保護AD大鼠模型的神經(jīng)元不受損傷［56］。

3.1.3 預防神經(jīng)認知能力下降

認知能力下降在中老年群體中已演變?yōu)槿找鎳乐氐膯栴}，認知障礙會進展為癡呆癥狀，其為持續(xù)不可逆的狀態(tài)，因此對其最好的解決方法為減少認知障礙發(fā)生的概率?？Х榷怪械??CQA 通過降低小鼠海馬體空斑、減少神經(jīng)元的損傷、減少Abeta沉積的方式預防小鼠的認知功能障礙［57］。荷蘭學者［58］通過調(diào)研10年內(nèi)老年男性認知能力下降情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，喝咖啡男性認知能力下降1.2%，不喝咖啡認知能力下降1.4%。

3.1.4 預防癲癇

咖啡豆中的咖啡酸可以減少癲癇大鼠海馬和前額皮質(zhì)細胞凋零［59］，降低大鼠癲癇狀態(tài)產(chǎn)生的氧化應激產(chǎn)物［60］，對持續(xù)癲癇大鼠具有神經(jīng)保護作用。

除上列神經(jīng)保護作用，咖啡豆中的Kahweol 可以在人神經(jīng)母瘤細胞中通過p38/Nrf2信號通路調(diào)節(jié)抗氧化酶的神經(jīng)保護活性［61］，還可以調(diào)節(jié)大鼠的背根神經(jīng)節(jié)起到鎮(zhèn)痛效果［62］。

3.2 預防2型糖尿病

糖尿病是由遺傳因素和環(huán)境因素共同影響的疾病，隨社會發(fā)展發(fā)病率逐年增高，糖尿病及糖尿病并發(fā)癥已逐步成為全球第四大疾病，降低血糖和抑制糖尿病的發(fā)生風險是預防此類疾病最好的方式。2 型糖尿病是糖尿病最主要的形式，由胰島素抵抗和胰島素分泌不足共同導致。通過流行病學研究發(fā)現(xiàn)，適度適量飲用咖啡可以降低患2 型糖尿病的風險［63］。

有研究發(fā)現(xiàn)，不含咖啡因的咖啡更能降低患2型糖尿病的風險［64］?？Х榷怪械亩喾游镔|(zhì)通過加快葡萄糖代謝、降低胰島素抵抗和糖化血紅蛋白水平的方式對2 型糖尿病患者體現(xiàn)抗糖尿病作用［65］?？Х榷怪械木G原酸成分可以通過調(diào)節(jié)高脂高糖和鏈脲佐菌素誘導的2 型糖尿病大鼠的糖脂代謝，抑制2型糖尿?。?6］。咖啡豆中的葫蘆巴堿可以通過降低血糖和血脂的水平、提高胰島素敏感性指數(shù)、上調(diào)抗氧化酶活性預防2 型糖尿?。?7］?？Х榷怪械腒ahweol 加快由葡萄糖刺激的胰島素分泌，同時加快人體骨骼細胞中葡萄糖的攝取，由此降低人們患2型糖尿病的風險［68］。

3.3 抗癌

3.3.1 結(jié)直腸癌

雖然目前對結(jié)直腸癌的最有效的辦法為手術(shù)和輔助治療，但腸癌的死亡率仍然很高，因此化學預防作為預防腸癌的有效手段應得到重視。咖啡豆中的Kahweol 已被證明有明顯的癌癥預防作用，通過促進凋亡因子Caspase-3 的表達、降低抗凋亡因子（Bcl-2、磷酸化Akt）表達、抑制HSP70 蛋白的表達來抑制結(jié)直腸腫瘤的生長［69］?？Х榷怪械目Х人峥梢砸种平Y(jié)直腸癌細胞有絲分裂過程中激活的兩種蛋白激酶（MEK1、TOPK）的活性，從而抑制脯氨酸導向的絲/蘇氨酸激酶（ERKs）磷酸化、轉(zhuǎn)錄因子（AP-1、NF-ⅱB）的激活，進而抑制致癌基因（TPA、EGF 和HRAS）誘導的jb6p+細胞的腫瘤轉(zhuǎn)化［70］。Bessler 等［71］研究咖啡因平衡外周血單核細胞（PBMC）與人結(jié)腸癌細胞（HT?29）和人結(jié)腸腺癌細胞（RKO）的機制，發(fā)現(xiàn)咖啡因通過促進促炎細胞因子和抗炎細胞因子的分泌改善炎癥狀態(tài)，從而抑制結(jié)直腸癌的進展。

3.3.2 肝癌

Zhao［72］等進行咖啡攝入量與肝癌發(fā)病率之間的Meta 分析，發(fā)現(xiàn)咖啡攝入量與患肝癌的風險為負相關(guān)，高劑量的咖啡更有效果?？Х榷怪械腒ahwe?ol、Cafestol 和二萜化合物可以作為阻斷劑阻斷參與致肝癌的多種酶；還可以通過誘導谷胱甘肽-s-轉(zhuǎn)移酶和抑制n-乙酰轉(zhuǎn)移酶來改變異種毒性代謝來抗肝癌［73］。Wiltberger 等［74］通過給肝癌肝移植患者手術(shù)前后飲用咖啡，發(fā)現(xiàn)術(shù)后咖啡攝入量（每天>3杯）的患者比其他患者總體生存時間更長，其與咖啡因拮抗A2AR 型腺苷受體介導的肝癌細胞有關(guān)?？Х榷怪械目Х纫蚝途G原酸可以誘導細胞分裂II期解毒酶和抗氧化酶，抑制I 期激活酶的表達或降低活性，從而預防肝癌變［75］。

3.3.3 前列腺癌

咖啡豆可以抑制前列腺癌的發(fā)展。研究咖啡豆中六種活性物質(zhì)抑制前列腺癌的機制，通過評估凋亡相關(guān)蛋白、雄激素受體和趨化因子，發(fā)現(xiàn)Kah?weol 和Cafestol 可以抑制前列腺癌細胞的增殖和遷移［76］。Kolberg 等［77］研究咖啡提取物對人PC3（前列腺癌細胞）和裸鼠PC3 異種移植物調(diào)控選擇基因的影響，發(fā)現(xiàn)咖啡提取物在體外和異種移植中抑制PC3 細胞中NF-κB 的活性，進而抑制前列腺癌。Montenegro 等［78］將四種咖啡豆不同程度烘焙后進行微波輔助提取，發(fā)現(xiàn)咖啡提取物對人前列腺癌（DU-145）細胞株的抑制作用強于PC3細胞前列腺癌細胞株，且對分裂期S 和G2/M 細胞周期的阻滯作用更大，可以有效地預防前列腺癌。

3.3.4 肺癌

研究發(fā)現(xiàn)［79］，咖啡豆中的活性物質(zhì)綠原酸對人肺癌（A549）細胞株有明顯的抑制作用，其機制為重組人膜聯(lián)蛋白（Annexin A2）是A549 細胞株中綠原酸的共價結(jié)合靶點，綠原酸抑制Annexin A2 與NFκB 蛋白中p50 亞基的結(jié)合，從而抑制了NF-ⅱB 信號通路下游抗凋亡基因（cIAP1、cIAP2）在A549細胞內(nèi)外的表達，進而抑制A549細胞的增殖和遷移。

除此之外，咖啡還可以作為氧化應激轉(zhuǎn)錄因子—Nrf2的抑制劑，阻斷Nrf2依賴的蛋白酶體活性，從而促進胰腺癌細胞的凋亡［80］；羅布斯塔咖啡的提取物可以誘導乳腺癌細胞S 期增加，G2/M 數(shù)量減少，影響線粒體形態(tài)，觸發(fā)細胞凋亡［81］；咖啡對胃癌、膀胱癌、淋巴癌等都有一定的預防作用。

3.4 抗炎

炎癥反應是由生物體內(nèi)的內(nèi)源性物質(zhì)介導的生物性防御過程，主要作用是清除有害刺激。有研究表明咖啡豆中的咖啡因在神經(jīng)退行性疾病中通過調(diào)節(jié)A2A 型腺苷受體控制小膠質(zhì)細胞反應，抑制神經(jīng)炎癥［82］，還可以通過激活NF-κB 蛋白和絲裂原活化蛋白激酶的磷酸化來抑制脂多糖誘導的小鼠單核巨噬細胞白血病細胞（RAW264.7）的炎癥反應［83］?？Х榷怪械木G原酸及其代謝物咖啡酸和阿魏酸對人微血管內(nèi)皮細胞的炎癥反應有抑制作用，通過減少內(nèi)皮細胞分泌的白細胞介素6（IL-6）、白細胞介素8（IL-8）、組織型纖溶酶原激活劑（T-PA）、內(nèi)皮細胞型纖溶酶原激活物抑制因子（PAI-1）、細胞間黏附分子（ICAM-1）實現(xiàn)的［84］。趙海蘋等［85］利用同型半胱氨酸（Hcy）誘導8 周齡雄性小鼠的外周血白細胞，予以咖啡酸處理，通過檢測白細胞中的髓過氧化物酶MPO 和p?ERK1/2 的表達，得出咖啡酸可以通過抑制p-ERK1/2 表達誘導小鼠外周血白細胞炎癥介質(zhì)MCP-1 和MPO 釋放，從而干預炎癥反應。譚銀豐等［86］發(fā)現(xiàn)咖啡渣提取物能降低小鼠因二甲苯導致的耳腫脹率，同時抑制小鼠因醋酸導致的毛細血管通透性的增加，對小鼠有抗炎作用。

3.5 抗氧化

近些年來，利用天然抗氧化劑對抗機體氧化應激相關(guān)疾病的手段受到廣泛關(guān)注?？Х茸鳛槿藗兂Ｓ蔑嬈罚卸喾N膳食抗氧化劑。研究發(fā)現(xiàn)，綠咖啡提取物可以有效清除DPPH 自由基和ABTS 自由基［87］?？Х榷怪械膿]發(fā)性物質(zhì)吡咯、吡嗪、呋喃等化合物的含量與鐵離子還原抗氧化劑（Ferric ion reducing antioxidant power，F(xiàn)RAP）抗氧化能力呈顯著正相關(guān)［88］。Kalthoff 等［89］發(fā)現(xiàn)咖啡豆提取物可以通過激活參與人體代謝循環(huán)的重要基因UGT1A 從而抑制煙草致癌物苯并吡誘導的氧化應激反應。Chen 等［90］檢測咖啡豆中的5-CQA 對受叔丁基過氧化氫誘導的肝細胞內(nèi)活性氧（Reactiue oxygen spe?cies，ROS）和谷胱甘肽（Glutathione，r?glutamyl cus?teinal+glycine，GSH）的影響，發(fā)現(xiàn)5-CQA 可以作為Nrf2 激活劑抑制ROS 和GSH，能夠抑制氧化應激介導的肝損傷。研究顯示阿拉比卡咖啡豆的抗氧化能力隨著烘焙程度的增加而增強［91］。

3.6 保肝

越來越多的證據(jù)表明，咖啡豆可以保護多種原因引發(fā)的肝病。流行病學研究發(fā)現(xiàn)［92］，咖啡攝入量與肝病相關(guān)死亡率呈負相關(guān)，每日飲入咖啡大于2杯，可以有效降低肝病死亡率。咖啡豆中的咖啡因可以通過抗氧化作用和抑制纖維化細胞因子TGF?beta 和PDGF?beta 保護因二乙基亞硝胺（DEN）和四氯化碳（CCl4）誘導的大鼠肝臟纖維化［93］?？Х榷固崛∥锟梢砸种品蔷凭灾靖?，其機制與咖啡增強線粒體應激蛋白、誘導氧化還原狀態(tài)調(diào)節(jié)因子的表達有關(guān)［94］。Lee 等［95］研究發(fā)現(xiàn)咖啡豆中的二萜類物Kahweol 和Cafestol 通過阻斷細胞色素同工酶p450（CYP2E1）介導的生物激活和清除自由基來抑制CCl4誘導的肝毒性。

3.7 保護心血管

Meta 分析顯示，適量飲用咖啡（每日2~4 杯）可降低心血管疾病死亡率［96］。咖啡豆中的綠原酸成分抑制血管活性氧的產(chǎn)生、降低氧化應激、提高一氧化氮生物利用度等機制降低自發(fā)性高血壓大鼠的血壓和血管肥厚［97］。有學者指出，適量咖啡的攝入，對冠狀動脈疾病、心律失常和心力衰竭都是有改善作用［98］。通過對1227 名慢性心力衰竭患者進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)較高的咖啡攝入量與患者心房顫動事件呈負相關(guān)［99］。

3.8 抗菌

傳統(tǒng)抗菌藥物耐藥性高、副作用大、維持時間短，在此背景下，具有抗菌活性天然藥物受到極大關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，綠色咖啡豆對牙齦卟啉單胞菌、中間普氏菌、核梭桿菌和放線菌均具有抑制活性［100］?？Х榷怪械目Х纫蚝途G原酸對粘質(zhì)沙雷氏菌、陰溝腸桿菌和沙門氏菌具有抗菌作用［101］。咖啡豆中的咖啡酸和原兒茶酸對嗜肺軍團菌有抑制效果［102］。

3.9 保護骨骼

咖啡豆中的葫蘆巴堿可以降低鏈脲佐菌素誘導的糖尿病大鼠的骨礦化，提高煙酰胺/鏈脲佐菌素處理的大鼠的骨密度［103］。咖啡豆中的Kahweol可以通過抑制核因子κ-B 配體受體致活劑（RANKL）激活的細胞外信號調(diào)節(jié)激酶的磷酸化和Akt 的磷酸化，來阻止小鼠破骨細胞的形成［104］。Fukuma 等［105］研究發(fā)現(xiàn)，Cafestol 和Kahweol 不僅能抑制破骨細胞的生成，還可以促進成骨細胞的分化。

3.10 降血脂

有研究表明，較高咖啡消費與較低的全身脂肪百分比呈劑量反應關(guān)系，表明咖啡與降脂有關(guān)聯(lián)［106］。綠色咖啡豆提取物可降低高脂飲食誘導大鼠的體重、血清總膽固醇和甘油三酯［107］?？Х榷怪械亩喾游镔|(zhì)通過下調(diào)（SREBP）?1c 抗體、乙酰輔酶A羧化酶-1和-2、硬脂酰輔酶A去飽和酶-1和丙酮酸脫氫酶激酶-4 的mRNA 水平，促進機體能量代謝，減少脂肪生成，從而抑制脂肪積累［108］。

3.11 其他

咖啡豆還有保護生殖系統(tǒng)、促進代謝及雌激素活性的作用。Al?Megrin 等［109］研究發(fā)現(xiàn)阿拉比卡咖啡豆提取物可以幫助治療2型糖尿病誘導的睪丸功能障礙。Ho 等［110］研究表明脫咖啡因的咖啡可以調(diào)節(jié)大腦中與能量代謝的基因，從而促進大腦能量代謝。

4 結(jié)語

咖啡是世界消費最廣泛的飲料之一。20 世紀前咖啡主要流行于南美和歐洲等少部分國家，隨著社會的發(fā)展與咖啡文化的傳播，咖啡慢慢普及并大眾化，對咖啡的化學成分及藥理作用研究已經(jīng)取得了明顯進步，但是依然存在亟待開拓的領(lǐng)域，如咖啡豆烘焙過程中復雜的化學反應體系尚未完全清楚，咖啡豆的質(zhì)量評價指標和質(zhì)量控制方法尚不完善，咖啡對老年人和兒童長期飲用的蓄積不良反應，咖啡依賴性的形成機制和階段方法等還尚不明確。因此，可以通過進一步研究咖啡豆的化學成分、藥理作用和量效關(guān)系等，規(guī)范并指導咖啡豆的使用，對咖啡產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供依據(jù)。