اكتشف العلماء مركبات قوية مضادة لمرض السكري مخبأة في القهوة المحمصة

كشفت دراسة جديدة أن القهوة المحمصة تحتوي على مركبات غير معروفة سابقًا قادرة على تثبيط إنزيم رئيسي مرتبط بالتحكم في نسبة السكر في الدم.

حدد العلماء ثلاثة مركبات تعمل على تثبيط إنزيم α-glucosidase بقوة، وهو الإنزيم الذي يلعب دورًا رئيسيًا في تحطيم الكربوهيدرات أثناء عملية الهضم. ونظرًا لأن حجب هذا الإنزيم يمكن أن يساعد في التحكم في ارتفاع نسبة السكر في الدم بعد تناول الوجبات، تشير النتائج إلى إمكانيات جديدة لتطوير مكونات غذائية وظيفية تهدف إلى إدارة مرض السكري من النوع الثاني.

يتم تقدير الأطعمة الوظيفية ليس فقط من حيث التغذية الأساسية ولكن أيضًا لقدرتها على توصيل مركبات نشطة بيولوجيًا تدعم الصحة. يمكن أن توفر هذه المركبات تأثيرات مضادة للأكسدة أو وقائية للأعصاب أو لخفض نسبة الجلوكوز في الدم. إلا أن العثور عليها ضمن الخلطات الغذائية المعقدة أمر صعب. غالبًا ما تكون تقنيات الاستخراج وتحديد الهوية التقليدية بطيئة وكثيفة العمالة وغير فعالة.

للتغلب على هذه القيود، يعتمد الباحثون بشكل متزايد على الأدوات التحليلية المتقدمة مثل الرنين المغناطيسي النووي (NMR) واللوني السائل – قياس الطيف الكتلي (LC-MS/MS). تتيح هذه الطرق تحديد الجزيئات النشطة بيولوجيًا بسرعة، حتى في الأطعمة الغنية بالمواد الكيميائية والمتنوعة مثل القهوة المحمصة.

استكشاف الإمكانات النشطة بيولوجيًا المخفية للقهوة

دراسة نشرت في أبحاث نباتات المشروبات من قبل فريق مينغهوا تشيو في معهد كونمينغ لعلم النبات، تسلط الأكاديمية الصينية للعلوم الضوء على القهوة كمصدر واعد للمركبات المضادة لمرض السكري وتوسع الرؤية العلمية لمكوناتها الوظيفية.

صمم الباحثون استراتيجية من ثلاث خطوات تركز على النشاط للكشف بكفاءة عن استرات الديتربين النشطة بيولوجيًا من حبوب القهوة العربية المحمصة. ويهدف نهجهم إلى تحديد كل من المركبات الوفيرة وتلك الموجودة بكميات ضئيلة والتي تمنع α-glucosidase، مع تقليل استهلاك المذيبات وتقصير وقت التحليل.

التحديد التدريجي للDiterpenes النشطة بيولوجيا

بدأ الباحثون بتقسيم مستخلص القهوة المعقد إلى 19 جزءًا أصغر، تُعرف بالكسور، باستخدام كروماتوجرافيا هلام السيليكا، وهي تقنية شائعة تفصل المركبات بناءً على كيفية تحركها عبر مادة صلبة. تم بعد ذلك فحص كل جزء باستخدام ^1H NMR، وهي طريقة تكشف معلومات حول ذرات الهيدروجين في الجزيئات، واختبارها لمعرفة مدى قدرتها على منع نشاط α-glucosidase.

لفهم الكمية الكبيرة من بيانات الرنين المغناطيسي النووي، أنشأ الفريق خريطة حرارية عنقودية، وهي أداة مرئية تجمع العينات ذات الأنماط الكيميائية المماثلة. سلط هذا التحليل الضوء على الكسور من Fr.9 إلى Fr.13 باعتبارها الأكثر نشاطًا بيولوجيًا. تشترك هذه الأجزاء في أنماط إشارة هيدروجين مماثلة، مما يشير إلى أنها تحتوي على مركبات ذات صلة.

كشفت نظرة فاحصة على عينة تمثيلية واحدة، Fr.9، باستخدام ^13C-DEPT NMR، والتي تركز على ذرات الكربون في الجزيئات، عن وجود مجموعة ألدهيد. تطابقت هذه النتيجة مع ما اقترحه التحليل السابق المعتمد على الهيدروجين. بعد ذلك، قام الباحثون بتنقية Fr.9 باستخدام HPLC شبه تحضيري، وهي تقنية تفصل المركبات في شكل سائل، مما أدى إلى عزل ثلاثة استرات ديتربين غير معروفة سابقًا تسمى كافالدهيدات A وB وC.

تثبيط الإنزيمات القوية واكتشاف المركبات النزرة

تم التأكد من بنية هذه المركبات الجديدة باستخدام مزيج من طرق الرنين المغناطيسي النووي 1D و2D ومقياس الطيف الكتلي عالي الدقة (HRESIMS)، الذي يقيس الكتلة الجزيئية بدقة. وفي حين أن الجزيئات الثلاثة تشترك في بنية أساسية مماثلة، إلا أنها تختلف في المادة الدهنية حامض السلاسل المرتبطة بها، وتحديداً الأحماض البالمتيكية، والدهنية، والأراكيديك.

أظهرت المركبات الثلاثة قدرة معتدلة على تثبيط α-glucosidase، مع قيم IC₅₀ تبلغ 45.07 و24.40 و17.50 ميكرومتر على التوالي، مما يجعلها أكثر فعالية من الأكاربوز، وهو دواء مضاد لمرض السكر موصوف سريريًا يستخدم عادةً لإدارة مرض السكري من النوع 2 عن طريق إبطاء هضم الكربوهيدرات من خلال تثبيط α-glucosidase.

للعثور على مركبات نشطة بيولوجيًا إضافية موجودة بكميات صغيرة للغاية، تتجاوز ما يمكن أن يكتشفه الرنين المغناطيسي النووي أو HPLC القياسي بسهولة، استخدم الفريق LC-MS/MS، وهي تقنية متقدمة تفصل المركبات وتقسمها إلى أجزاء لتحديد هويتها. من خلال تحليل الكسور المجمعة وإنشاء شبكة جزيئية باستخدام GNPS وCytoscape، وهما أدوات برمجية تكشف عن العلاقات بين الجزيئات المتشابهة، اكتشف الباحثون ثلاثة استرات ديتيربين غير معروفة سابقًا (المركبات 4-6).

كانت هذه المركبات النزرة مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالكافالدهيدات A-C وتشترك في أنماط شظايا مماثلة، ولكنها اختلفت في مكونات الأحماض الدهنية، والتي تضمنت أحماض الماجاريك والأوكتاديسينويك والنوناديكانويك.

الآثار المترتبة على الأغذية الوظيفية والبحوث المستقبلية

وأكد غيابها في قواعد البيانات المركبة حداثتها. تُظهر هذه النتائج معًا فعالية نهج إلغاء التكرار التكاملي هذا في اكتشاف مركبات متنوعة هيكليًا وذات صلة بيولوجيًا في مصفوفات الطعام المعقدة مثل القهوة المحمصة.

يفتح هذا البحث الباب أمام تطوير مكونات غذائية وظيفية جديدة أو مواد مغذية مشتقة من القهوة، تستهدف تنظيم الجلوكوز وربما تساعد في إدارة مرض السكري.

على نطاق أوسع، يمكن تكييف استراتيجية إلغاء التكرار المقدمة هنا – باستخدام الحد الأدنى من المذيبات والتحليل الطيفي المتقدم – للفحص السريع للأيضات النشطة بيولوجيًا في المصفوفات الغذائية المعقدة الأخرى. سوف يستكشف العمل المستقبلي النشاط البيولوجي للديتربينات النزرة التي تم تحديدها حديثًا وتقييم سلامتها وفعاليتها على قيد الحياة.

المرجع: “الاكتشاف النشط بيولوجيًا للديتيربينويدات في القهوة العربية استنادًا إلى الشبكة الجزيئية 1D NMR وLC-MS/MS” بقلم قويلين هو، وتشينشي كوان، وعبد الباسط الرميمة، وهاوبنغ داي، ومينغهوا تشيو، 18 فبراير 2025، أبحاث مصنع المشروباتح.
DOI: 10.48130/bpr-0024-0035

تم دعم هذه الدراسة مالياً من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين، الصين (U1902206)، مشروع البحث والتطوير الرئيسي لمقاطعة يونان (202003AD15 0006)، مؤسسة الصين لعلوم ما بعد الدكتوراه (2023M743591)، برنامج زمالة ما بعد الدكتوراه لـ CPSF (GZC20232766)، مساعد بحث خاص للأكاديمية الصينية للعلوم، يوننان كايون برنامج ما بعد الدكتوراه، بعثة علوم وتكنولوجيا صناعة القهوة في مقاطعة زينكانغ، يونان (202204BI090009)، مشروع منصة يوننان الدولية للابتكار المشترك (202203AP140106)، مشروع محطة عمل الخبراء لجمعية يونان للعلوم والتكنولوجيا (2024).

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.