Struktura kyseliny kávové, vlastnosti, biosyntéza, použití

4313
Robert Johnston
Struktura kyseliny kávové, vlastnosti, biosyntéza, použití

The kyselina kávová Je to organická sloučenina, která je členem katecholů a fenylpropanoidů. Jeho molekulární vzorec je C9H8NEBO4. Je odvozen od kyseliny skořicové a je také nazýván kyselinou 3,4-dihydroxycinamovou nebo kyselinou 3- (3,4-dihydroxyfenyl) akrylovou..

Kyselina kávová je v rostlinách široce distribuována, protože je meziproduktem v biosyntéze ligninu, který je součástí rostlinné struktury. Ale hojně se nachází v nápojích, jako je káva a její semena..

Kyselina kávová se nachází v kávě. Autor: Engin Akyurt. Zdroj: Pixabay.

Může chránit pokožku před ultrafialovými paprsky, což má za následek protizánětlivé a protirakovinné účinky. Kyselina kávová zabraňuje ateroskleróze spojené s obezitou a odhaduje se, že může snížit hromadění viscerálního tuku.

Existují důkazy, že může chránit neurony a zlepšovat paměťové funkce, a že by mohl představovat novou léčbu psychiatrických a neurodegenerativních onemocnění.

Vyznačuje se výraznými antioxidačními vlastnostmi a je nejsilnějším antioxidantem mezi kyselinami uhlovodíkovými. Má potenciální použití mimo jiné v textilním a vinařském průmyslu a jako insekticid..

Rejstřík článků

  • 1 Struktura
  • 2 Názvosloví
  • 3 Vlastnosti
    • 3.1 Fyzický stav
    • 3,2 Molekulová hmotnost
    • 3.3 Teplota tání
    • 3.4 Rozpustnost
    • 3.5 Disociační konstanta
    • 3.6 Chemické vlastnosti
  • 4 Poloha v přírodě
  • 5 Biosyntéza
  • 6 Užitečnost pro lidské zdraví
    • 6.1 Možné použití proti obezitě
    • 6.2 Potenciální použití proti Alzheimerově chorobě
    • 6.3 Možné využití pro jiné psychiatrické a neurodegenerativní poruchy
  • 7 Další možná použití
    • 7.1 V textilním průmyslu
    • 7.2 V potravinářském průmyslu
    • 7.3 Ve vinařském průmyslu
    • 7.4 Jako insekticid
  • 8 Reference

Struktura

Jelikož se jedná o fenylpropanoid, má kyselina kávová aromatický kruh se třemi uhlíkovými substituenty. V aromatickém kruhu má dvě hydroxylové skupiny -OH a v řetězci tří uhlíků je dvojná vazba a skupina -COOH.

Díky dvojné vazbě může mít její struktura formu cis (dihydroxyfenylová skupina a -COOH na stejné straně roviny dvojné vazby) nebo trans (v úplně opačných polohách).

Struktura molekuly kyseliny kávové. Je vidět, že -COOH a dihydroxyfenyl jsou v tomto případě v trans poloze. Fuse809 [Public domain]. Zdroj: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

- Kyselina kávová

- Kyselina 3,4-dihydroxycinamová

- Kyselina 3- (3,4-dihydroxyfenyl) akrylová

- Kyselina 3- (3,4-dihydroxyfenyl) propenová

Vlastnosti

Fyzický stav

Žlutá až oranžová krystalická pevná látka, která tvoří hranoly nebo listy.

Tuhá kyselina kávová. Danny S. [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]. Zdroj: Wikimedia Commons.

Molekulární váha

180,16 g / mol.

Bod tání

225 ° C (taje za rozkladu).

Rozpustnost

Slabě rozpustný ve studené vodě, méně než 1 mg / ml při 22 ° C. Je snadno rozpustný v horké vodě. Velmi dobře rozpustný ve studeném alkoholu. Mírně rozpustný v ethyletheru.

Disociační konstanta

pKna = 4,62 při 25 ° C.

Chemické vlastnosti

Alkalické roztoky kyseliny kávové mají žlutou až oranžovou barvu.

Poloha v přírodě

Nachází se v nápojích, jako je káva a zelená maté, v borůvkách, lilcích, jablkách a moštech, semenech a hlízách. Vyskytuje se také ve složení všech rostlin, protože je meziproduktem v biosyntéze ligninu, strukturní složkou těchto látek.

Je třeba poznamenat, že většina kyseliny kávové v jedlých rostlinách se nachází ve formě jejích esterů v kombinaci s jinými složkami rostliny.

Je přítomen jako kyselina chlorogenová, která se nachází například v kávových zrnech, různých druzích ovoce a brambor, a jako kyselina rozmarínová v některých aromatických bylinách.

Někdy se vyskytuje v konjugovaných molekulách kyseliny kofeylchinové a dicafenylchinové.

Ve víně je konjugováno s kyselinou vinnou; s kyselinou kaphtarovou v hroznech a hroznové šťávě; v hlávkovém salátu a čekanku ve formě kyseliny čekanové, kterou je kyselina dicafeiltartarová a caffeylmalic; ve špenátu a rajčatech konjugovaných s kyselinou p-kumarovou.

V brokolici a brukvovité zelenině je konjugován s kyselinou synapovou. V pšeničných a kukuřičných otrubách se nachází ve formě skořápek a ferulátů nebo kyseliny feruloylchinové a také v citronových šťávách.

Biosyntéza

Fenylpropanoidové molekuly, jako je kyselina kávová, jsou tvořeny biosyntetickou cestou kyseliny shikimové prostřednictvím fenylalaninu nebo tyrosinu, přičemž důležitým meziproduktem je kyselina skořicová..

Kromě toho se v biosyntéze rostlinného ligninu cestou fenylpropanoidové jednotky přeměňuje kyselina p-kumarová na kyselinu kávovou..

Užitek pro lidské zdraví

Uvádí se, že kyselina kávová má antioxidační vlastnosti a potlačuje oxidaci tuků. Jako antioxidant je to jedna z nejsilnějších fenolových kyselin, jejíž aktivita je nejvyšší mezi kyselinami hydrocinamovými. Části struktury odpovědné za tuto činnost jsou: nebo-difenol a hydroxycinamyl.

Odhaduje se, že antioxidační mechanismus prochází tvorbou chinonu ze struktury dihydroxybenzenu, protože oxiduje mnohem snadněji než biologické materiály.

V určitých studiích však bylo zjištěno, že chinonová struktura není stabilní a reaguje kopulací s jinými strukturami prostřednictvím vazby podobné peroxylům. Posledně jmenovaný je krok, který skutečně odstraňuje volné radikály v antioxidační aktivitě kyseliny kávové..

Kyselina kávová je protizánětlivá. Chrání kožní buňky působením protizánětlivých a protirakovinných účinků při působení ultrafialového záření.

Snižuje methylaci DNA v lidských rakovinných buňkách a zabraňuje růstu nádoru.

Má antiaterogenní účinek při ateroskleróze spojené s obezitou. Zabraňuje ateroskleróze tím, že inhibuje oxidaci lipoproteinů s nízkou hustotou a produkci reaktivních forem kyslíku.

Bylo zjištěno, že fenetylester kyseliny kávové nebo fenetylkafeát má antivirové, protizánětlivé, antioxidační a imunomodulační vlastnosti. Jeho orální podávání oslabuje aterosklerotický proces.

Fenethyl kofeát. Ed (Edgar181) [Public domain]. Zdroj: Wikimedia Commons.

Kromě toho tento ester poskytuje ochranu neuronů před nedostatečným zásobováním krví, před apoptózou vyvolanou nízkým množstvím draslíku v buňce a neuroprotekcí proti Parkinsonově nemoci a dalším neurodegenerativním onemocněním..

Potenciální použití proti obezitě

Některé studie naznačují, že kyselina kávová vykazuje významný potenciál jako prostředek proti obezitě potlačením lipogenních (tuk vytvářejících) enzymů a jaterní akumulací lipidů..

Kyselina kávová byla podána myším s obezitou vyvolanou dietou s vysokým obsahem tuku a ve výsledku byl snížen přírůstek tělesné hmotnosti vzorků, snížena hmotnost tukové tkáně a akumulace viscerálního tuku..

Obézní laboratorní myši. Pogrebnoj-Alexandroff [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)]. Zdroj: Wikimedia Commons.

Kromě toho se snížila koncentrace triglyceridů a cholesterolu v plazmě a játrech. Jinými slovy, kyselina kávová snížila produkci tuků..

Potenciální použití proti Alzheimerově chorobě

Alzheimerova choroba je u některých jedinců spojována, kromě jiných faktorů, se sníženým metabolismem glukózy a inzulínovou rezistencí. Zhoršená signalizace inzulínu v neuronech může být spojena s neurokognitivními poruchami.

V nedávné studii (2019) zlepšilo podávání kyseliny kávové laboratorním zvířatům s hyperinzulinemií (nadbytek inzulínu) určité mechanismy, které chrání neuronální buňky před útokem oxidačního stresu v hipokampu a kůře.

Rovněž snížila akumulaci určitých sloučenin, které způsobují toxicitu v mozkových neuronech..

Vědci naznačují, že kyselina kávová může zlepšit funkci paměti zvýšením signalizace inzulínu v mozku, snížením produkce toxinů a zachováním synaptické plasticity nebo schopností neuronů vzájemně se spojovat při přenosu informací..

Závěrem lze říci, že kyselina kávová může zabránit progresi Alzheimerovy choroby u diabetických pacientů..

Potenciální využití pro jiné psychiatrické a neurodegenerativní poruchy

Nedávné experimenty (2019) ukazují, že kyselina kávová má antioxidační a redukční účinek na aktivaci mikroglií v hipokampu myší. Microglia je typ buňky, která funguje tak, že eliminuje prvky, které jsou škodlivé pro neurony, fagocytózou..

Oxidační stres a aktivace mikroglií podporují psychiatrické a neurodegenerativní poruchy. Tyto patologie zahrnují Parkinsonovu chorobu, Alzheimerovu chorobu, schizofrenii, bipolární poruchu a depresi..

Vzhledem ke schopnosti snižovat výše uvedené účinky by kyselina kávová mohla představovat novou léčbu těchto onemocnění.

Další možná použití

V textilním průmyslu

Kyselina kávová je užitečná pro výrobu silnějšího druhu vlny.

Pomocí enzymu tyrosinázy bylo možné vložit molekuly kyseliny kávové do substrátu z vlněného proteinu. Začlenění této fenolické sloučeniny do vlněného vlákna zvyšuje antioxidační aktivitu a dosahuje až 75%.

Takto upravené vlněné textilní vlákno má nové vlastnosti a vlastnosti, díky nimž je odolnější. Antioxidační účinek se po praní vlny nesnižuje.

V potravinářském průmyslu

Kyselina kávová přitahovala pozornost pro své antioxidační vlastnosti na biologické úrovni, aby mohla být použita jako antioxidant v potravinách.

V tomto smyslu některé studie ukazují, že kyselina kávová je schopná oddálit oxidaci lipidů ve svalové tkáni ryb a zabránit spotřebě v ní přítomného α-tokoferolu. Α-tokoferol je druh vitaminu E..

Antioxidační účinek je dosažen spoluprací kyseliny askorbové také přítomné ve tkáni. Tato interakce kyselina kávová - kyselina askorbová synergicky posiluje odolnost systému vůči oxidačnímu poškození..

Ve vinařském průmyslu

Bylo zjištěno, že přidání kyseliny kávové k červeným hroznům odrůdy Tempranillo nebo k jejímu vínu vede ke zvýšení stability barvy vína během skladování..

Výsledky naznačují, že během stárnutí dochází k intramolekulárním kopigmentačním reakcím, které zvyšují stabilitu nových molekul a že to pozitivně ovlivňuje barvu vína..

Jako insekticid

Ve zkušenostech s Helicoverpa armigera, V poslední době bylo zjištěno, že kyselina kofeinová, lepidopteranský hmyz, má potenciál jako insekticid.

Tento hmyz obývá a živí se mnoha druhy rostlin a plodin.

Helicoverpa armigera, hmyz, který napadá mnoho druhů jedlých rostlin. Dumi [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]. Zdroj: Wikimedia Commons.

Všechny funkční skupiny kyseliny kávové přispívají k tomu, že se z ní stává inhibitor proteázy, což je enzym nacházející se ve střevech tohoto hmyzu. Kyselina kávová navíc zůstává stabilní v prostředí střeva hmyzu..

Larva Helicoverpa armigera. Gyorgy Csoka, Maďarsko Forest Research Institute, Bugwood.org [CC BY 3.0 us (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/us/deed.en)]. Zdroj: Wikimedia Commons.

Inhibicí proteázy nemůže hmyz provádět procesy potřebné pro jeho růst a vývoj a umírá.

Jeho použití by bylo ekologickým způsobem hubení tohoto druhu škůdců.

Reference

  1. Elsevier (Editorial) (2018). Další informace o kyselině kávové. Obnoveno ze sciencedirect.com
  2. NÁS. Národní lékařská knihovna. (2019). Kyselina kávová. Obnoveno z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  3. Chang, W. a kol. (2019). Ochranný účinek kyseliny kávové na patogenezi Alzheimerovy choroby prostřednictvím modulace mozkové inzulínové signalizace, akumulace β-amyloidu a synaptické plasticity u hyperinzulinemických potkanů. J. Agric. Food Chem.2019, 67, 27, 7684-7693. Obnoveno z pubs.acs.org.
  4. Masuda, T. a kol. (2008) Antioxidation Mechanism Studies of Caffeic Acid: Identification of Antioxidation Products of Methyl Caffeate from Lipid Oxidation. Agric. Food Chem.2008, 56, 14, 5947-5952. Obnoveno z pubs.acs.org.
  5. Joshi, R.S. et al. (2014). Cesta k „dietetickým pesticidům“: Molekulární výzkum insekticidního působení kyseliny kávové proti Helicoverpa armigera. J. Agric. Food Chem.2014, 62, 45, 10847-10854. Obnoveno z pubs.acs.org.
  6. Koga, M. a kol. (2019). Kyselina kávová snižuje oxidační stres a aktivaci mikroglií v myším hipokampu. Tissue and Cell 60 (2019) 14-20. Obnoveno z ncbi.nlm.nih.gov.
  7. Iglesias, J. a kol. (2009). Kyselina kávová jako antioxidant v rybím svalu: Mechanismus synergismu s endogenní kyselinou askorbovou a α-tokoferolem. Agric. Food Chem.2009, 57, 2, 675-681. Obnoveno z pubs.acs.org.
  8. Lee, E.-S. et al. (2012). Kyselina kávová narušuje adhezi monocytů na kultury endoteliálních buněk stimulovaných adipokinovým rezistinem. J. Agric. Food Chem.2012, 60, 10, 2730-2739. Obnoveno z pubs.acs.org.
  9. Aleixandre-Tudo, J.L. et al. (2013). Dopad přidání kyseliny kávové na fenolické složení vín tempranillo z různých vinařských technik. J. Agric. Food Chem.2013, 61, 49, 11900-11912. Obnoveno z pubs.acs.org.
  10. Liao, C.-C. et al. (2013). Prevence hyperlipidemie a obezity vyvolané stravou kyselinou kávovou u myší C57BL / 6 prostřednictvím regulace genové exprese jaterní lipogeneze. J. Agric. Food Chem.2013, 61, 46, 11082-11088. Obnoveno z pubs.acs.org.

Zatím žádné komentáře