云南咖啡化學及品質(zhì)研究取得新進展
2021年07月22日來源：中國科學院昆明植物研究所
阿拉比卡豆作為咖啡飲料的原料，可以生產(chǎn)非常優(yōu)質(zhì)的咖啡飲料，使其成為最具經(jīng)濟價值的品種，在全世界范圍內(nèi)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(chǎn)基地而進入國內(nèi)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(fā)現(xiàn)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(nèi)涵物質(zhì)豐富的獨特品質(zhì)給予了充分的揭示。
最近從云南咖啡的烘焙豆中發(fā)現(xiàn)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(gòu)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(huán)系重排生成；化合物4和5則是C-17上帶有罕見6-羥基己?；亩契ァ；钚詫嶒灠l(fā)現(xiàn)：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(zhì)均為Δ15（16）二萜衍生物?？Х忍卣髦鞒煞諧afestol （11）和Kahweol （12）對α-葡萄糖苷酶并不顯示抑制作用，而其對應(yīng)的C-16脫水產(chǎn)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(chǎn)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(fā)現(xiàn)于烘焙豆中，表明烘焙咖啡可以產(chǎn)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(xiàn)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(chǎn)生一定積極影響。研究結(jié)果已在線發(fā)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(zhì)量，因此普遍認為純種原生品種的咖啡品質(zhì)更高。近期邱明華團隊從云南省德宏熱帶農(nóng)業(yè)科學研究所（DTARI）的農(nóng)業(yè)部咖啡種質(zhì)資源圃收集的種質(zhì)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?？Х绕贩N烘焙豆水溶性化合物和揮發(fā)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(tài)頂空氣相色譜-質(zhì)譜（SHS-GC/MS）鑒定出43種揮發(fā)性成分。結(jié)合主成分分析（PCA）將12個品種分為4組。結(jié)果表明因化學成分差異產(chǎn)生的4個品種分組不能反映傳統(tǒng)的基于基因滲入分組，而反應(yīng)出依據(jù)基因來決定咖啡質(zhì)量是片面的。該研究揭示了不同咖啡品種的品質(zhì)特性，對指導品種結(jié)構(gòu)調(diào)整和新品種選育具有重要意義。該結(jié)果已在線發(fā)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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