咖啡豆化学成分发现及药用价值研究现状

张柂儇，吴国泰，2*，王晓禹，马倩倩，王一杰

（1.甘肃中医药大学，甘肃兰州730000；2.甘肃省中药药理与毒理学重点实验室，甘肃兰州730000）

咖啡（Coffeasp.）为茜草科咖啡属植物，原产于非洲中北部，现已广泛种植于拉丁美洲、非洲和亚洲太平洋地区。咖啡种类繁多，高达90 多种，分为大粒种（Coffea liberica）、中粒种（Coffea robusta）、小粒种（Coffea arabica）和埃塞尔萨种（Coffea excelsa）4个类别，其中以小粒种的咖啡豆质量最优［1］。咖啡是最常用的饮料植物，具有巨大的经济价值。我国最早在1884年引入咖啡树在台湾种植，目前海南和云南为我国咖啡主要产区。中医认为咖啡微苦，涩，平；具有醒神、利尿、健胃的功效，主治精神倦怠、食欲不振［2］。咖啡含有生物碱、黄酮类、酚酸类、萜类等多种化学成分，具有降血糖、降血脂、抗氧化、神经保护等作用，具有较大的药用价值，开发前景广阔。本文对咖啡豆的化学成分和药用价值进行阐述，为相关研究提供参考。

1 化学成分及发现方法

咖啡豆的化学成分主要包括非挥发性物质和挥发性物质两大类。生咖啡豆的非挥发性成分远高于烘焙过的咖啡豆，其非挥发性组分主要包括含氮化合物、碳水化合物、酸类化合物和酯类化合物4类。其中含氮化合物主要是生物碱和氨基酸，碳水化合物主要是多糖和少量低聚糖，酸类化合物包括绿原酸和小分子有机酸，酯类主要是咖啡油、甾醇类和二萜类化合物。

1.1 生物碱类

生咖啡豆生物碱类多为咖啡碱、茶碱、可可碱、次黄嘌呤、苦茶碱和葫芦巴碱，其中葫芦巴碱为生成呋喃、吡嗪、烷基吡啶的前体物质。

咖啡碱为生咖啡豆中最主要的生物碱类物质，为苦味的主要来源。咖啡碱中代表物质为咖啡因。Andrade 等［3］采用超临界流体萃取法从生咖啡豆中提取咖啡因，发现采用CO2和异丙醇混合溶剂提取咖啡因得率最高。研究者［4］运用高效液相色谱（High perfarnance liquid chromdtograpny，HPLC）研究不同产区、海拔的咖啡豆中咖啡因含量变化，测得保山市咖啡豆中咖啡因含量最高，高达1.216%。邵金良等［5］对生咖啡豆、烘炒咖啡豆和咖啡粉中的葫芦巴碱和咖啡因含量进行研究，结果发现咖啡碱为咖啡豆的特征性品质指标，咖啡因为第1主成分，葫芦巴碱为第2主成分。

葫芦巴碱是吡啶的衍生物，其在咖啡豆烘焙过程中脱甲基生成烟酸，起到促进芳香化合物生成的作用，其在阿拉比卡品种中含量较高［6］。刘宏程等［7］通过HPLC 法测定不同提取方法对葫芦巴碱含量的影响，结果发现提取方式对葫芦巴碱含量影响不大。

1.2 氨基酸类

咖啡豆含有多种蛋白质和游离的氨基酸，如谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、甘氨酸、丙氨酸等。有学者采用碱溶酸沉法提取咖啡豆中的蛋白质，并检测其中必须氨基酸的含量，确定最佳工艺为提取温度55°C、提取时间90 min、pH为10，必需氨基酸的含量占咖啡豆蛋白质含量的67.02%［6］。Dong 等［8］通过（顶空固相微萃取气质联用）对咖啡中79 个挥发性化合物进行了半定量鉴定，检测出咖啡豆中亮氨酸、赖氨酸和精氨酸等必需氨基酸。

1.3 糖类

生咖啡豆中的糖类化合物含量高，约占干重的50%，主要低聚糖和多糖，单糖含量很少。其中多糖主要有阿拉伯半乳聚糖、甘露聚糖和纤维素［10］，在烘烤过程中，多糖含量降低。胡双芳等［9］通过测定7种不同产区的咖啡豆，发现黄金曼特宁咖啡豆烘焙后的还原糖含量最高，高达11.2 mg/g。

提取咖啡豆中多糖的方法有连续提取、酸水解、热水提取、酶提取等方法，但迄今为止，热水提取法是唯一被接受最为可行的工艺方法，工艺简单、成本较低、无添加物等［11］，也有实验对咖啡渣进行乙醇浸泡、浓缩、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］发现咖啡提取物中的不溶性成分主要为多糖。

1.4 有机酸类

绿原酸为生咖啡豆中重要的酚类化合物，据报道，咖啡为人体饮食中绿原酸最主要的来源之一［14］。绿原酸含量最高的单体为5-咖啡酰奎宁酸（5-CQA），约为总绿原酸含量的七成［15］。生咖啡豆中绿原酸含量较高，大约为6.7~12%，烘焙后的咖啡豆绿原酸含量大幅度下降，含量约为2~3.1%［16］。

溶剂萃取法、超临界流体萃取法、吸附洗脱法和分配色谱分离法为绿原酸常用的提取分离技术。Upadhyay 等［17］利用微波处理，水相为水，溶剂相为50%乙醇和50%的甲醇溶液，对Robusta 咖啡生豆中的绿原酸等物质进行提取工艺研究，发现最佳条件为微波功率800 W，提取温度为50℃，提取时间为5 min，绿原酸提取率为7.25%，明显高于相同条件下的单一溶剂提取率。Romero‑González 等［28］运用离心逆流分配色谱法对咖啡中的5-CQA、5-FQA、3，5-diCQA 三种绿原酸进行分离提取，在固定相为乙酸乙酯-正己烷，流动相为不同离子梯度的氯化锂和硫酸铵-硝酸钾的条件下，三种绿原酸实现了分离。

李莎莎等［19］采用HPLC 法测不同产地咖啡豆中的绿原酸含量，Phenomenex Luna C18 为色谱柱，甲醇-0.5%甲酸水为流动相，波长285 nm，测得曼特宁产地的咖啡绿原酸含量最高，为3.333 mg/g。

除了绿原酸，咖啡豆中还含有奎宁酸、苹果酸和柠檬酸等，邵金良等［20］通过建立高效液相色谱-紫外双波长手段，在咖啡豆及咖啡制品中均检测到5-CQA、4-CQA、1，3-CQA 等物质含量，且在生咖啡豆中的含量高于咖啡制品。有国外学者通过对西班牙商业化速溶咖啡进行检测，发现了柠檬酸、醋酸、丙烯酸和富马酸［21］。

除上述有机酸，咖啡豆中还含有琥珀酸、柠康酸、赤糖酸、葡萄糖酸、甘油酸等。

1.5 酯类

咖啡豆中的酯类化合物种类繁多，其多为咖啡豆中的粗脂肪转化生成，咖啡豆经过不同程度的烘焙，其酯类化合物的成分也大不相同，其主要包括咖啡油、甾醇类和二萜类化合物等［22］。

1.5.1 咖啡油

咖啡油中含有丰富的不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸，不饱和脂肪酸主要以亚油酸为主，饱和脂肪酸主要以棕榈酸为主，还含有少量的肉豆蔻酸、硬脂酸、花生酸等。除了人体必需的脂肪酸，咖啡油还含有其他生物活性物质，比如生育酚、谷甾醇、豆甾醇、角鲨烯等。

咖啡油一般用乙醚、石油醚或正己烷有机溶剂萃取。Dong 等［23］比较不同萃取方式对咖啡豆中咖啡油的含量影响，发现超声波‑微波辅助萃取的咖啡油含量最高，高达10.58%±0.32%。

有学者［24］对海南7 种咖啡豆进行化学成分检测，采用化学测量技术、主要成分分析、分层聚类分析和单向方异分析，测得咖啡油中主要的脂肪酸为亚油酸、棕榈酸和油酸。曾凡逵［25］采用气相色谱-质谱（Gas chromatograob‑mass spectrometel，GC‑MS）分析云南Arabica 咖啡豆、兴隆Robusta 咖啡豆和越南Robusta 咖啡豆中咖啡油脂肪酸含量，结果发现Arabica 咖啡豆中的含量最高，其含量从高到低分别为亚油酸36.77%~46.12%、棕榈酸29.27%~31.62%、油酸18.835~25.20%，三种脂肪酸占脂肪酸总量的95%，此外还含有少量亚麻酸和山嵛酸，此结果与陈祎平等［26］从咖啡制品的咖啡渣中检测到的结果吻合。

1.5.2 甾醇类

咖啡豆中含有大量的甾醇类物质，含量最多的β-谷甾醇，其次为豆甾醇、菜油甾醇、Δ5‑燕麦甾醇等。Nzekoue 等［27］收集了12 个国家的14 种咖啡豆渣，从中提取到了四种植物固醇，分别为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 二萜类

Lima 等［29］从绿色咖啡豆中经过催化提取咖啡醇和咖啡豆醇，使用铂催化剂（Pd/C，Pd/CaCO3，Pd/BaSO4，及Pd/Al2O3）和Pd 催化剂，产物纯度较高。Tsukui 等［30］将13 种绿色咖啡豆进行微波辅助萃取收集咖啡油，其比传统的Soxhlet 方法时效高出六倍。为研究咖啡油在储藏过程中生物活性物质的变化，洪启迪［31］以海南兴隆咖啡豆为原料提取咖啡油，利用HPLC 法研究在60°C 环境下、加速储藏36天的咖啡豆中咖啡油生化指标变化，发现咖啡醇和咖啡豆醇的初始含量分别为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，此研究说明咖啡油在储藏过程中发生了氧化反应。

1.6 挥发性物质

挥发性物质在生咖啡豆中含量很少，是因烘焙过程中咖啡豆内部复杂的反应导致产生了大量挥发性香气物质［32］，包括Maillard 和Strecker 反应以及蛋白质、糖、葫芦巴碱和绿原酸的降解［33］。

咖啡豆的挥发性物质主要包括醇类、醛酮类、羧酸类、酯类、吡嗪类、吡咯类、吡啶类、碱类、硫化物、呋喃类、酚类等。含量最多的是呋喃类和吡嗪类，吡嗪类化合物对咖啡风味的影响最大［34］。

1.6.1 呋喃类

呋喃是咖啡豆中最丰富的挥发性物质，在烘焙咖啡豆中呋喃的风味最为明显。呋喃生成的过程较为复杂，研究发现的呋喃生成途径共有5个：①葡萄糖、乳糖、果糖等碳水化合物发生热降解；②特定的氨基酸和还原糖在加热环境下发生Maillard 反应；③抗坏血酸与其衍生物发生热降解反应；④不饱和脂肪酸发生氧化反应；⑤类胡萝卜素发生氧化反应［35］。挥发性呋喃表现出的是麦芽和甜烤香气。

1.6.2 吡嗪类

吡嗪也是咖啡豆中含量丰富的挥发性化合物，烷基吡嗪类化合物可能是由Strecker 反应中生成的氨基酸缩合生成的［35］。一般来说，吡嗪类化合物表现出的是坚果、泥土、烘烤的风味。研究发现，乙基吡嗪和乙烯基烷基吡嗪主要表现泥土香气［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 酚类

阿伏加德罗常数类试题由于命题角度多、知识面涵盖广,因而备受命题者的青睐,该类试题虽难度不大,但涉及的内容丰富,概念性强,对考生思维的严谨性和准确性要求高,通过对近年高考试题中阿伏加德罗常数考题进行分析,考查的视角主要有以下几种。

在烘焙过程中咖啡豆会生成酚类化合物，尤其是愈创木酚，4-乙基愈创木酚为咖啡辛辣香气的主要载体物质［36］。酚类化合物主要是由咖啡豆中绿原酸发生降解生成咖啡酸、阿魏酸奎宁酸内酯等，再经过热降解反应生成的［35］。

1.6.4 呋喃酮类

呋喃酮主要表现的风味为焦糖香气［35］，主要包括4-羟基-2，5-二甲基-3（2H）-呋喃酮、4-羟基‑2-乙基-5-甲基v3（2H）-呋喃酮和4-羟基-5-甲基-3（2H）-呋喃酮等［38］。呋喃酮是由单糖和游离氨基酸经过Maillard 反应后烯醇化降解、异构、环化、脱水后生成的［35］。

1.6.5 含硫化合物

含硫化合物的含量相对较低，但其表现出的强烈的硫磺烘焙气味也是咖啡豆的关键香气之一。咖啡豆中的半胱氨酸、乙醛、甲硫醇等与硫化氢经过Strecker 反应形成含硫化合物［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 咖啡豆中挥发性物质的提取、测定

咖啡豆中含有丰富的挥发性成分，詹家芬等［39］采用超声波提取和蒸馏萃取两种方法，对老挝咖啡豆中的挥发性成分进行GC-MS联用测定，共鉴定出77 种挥发性成分，其中含氮氧化合物25 种，酮类12种、酯类12 种、酚类10 种、酸类6 种、烃类6 种、醛类3 种、醚类2 种、醇类2 种。Wu 等［40］使用直接溶剂萃取和辅助风味蒸发等提取方法处理咖啡豆，采用气相色谱-嗅觉法、香气萃取稀释分析法和气相色谱-质谱法，通过同位素稀释分析和内部标准方法共测到46 种挥发性化合物，其中包括3-羟基-4，5-二甲基-2（5 H）-富拉诺酮、2-甲基丙、3-甲基丁烷等。Dong 等［41］对咖啡豆分别进行室温干燥、太阳干燥、热泵干燥、热空气干燥和冷冻干燥五种不同方式进行干燥，检测到62 种挥发性物质，其中热空气干燥法得到的挥发性成分最多，冷冻干燥得到的挥发性成分最高。

2 咖啡豆主要活性物质的生物合成

咖啡豆中的化学成分众多，植物体内及咖啡豆中的代谢过程极为复杂，鲜有研究报道，尤其咖啡豆在炮制过程中的化学反应和物质变化较少，生物合成途径比较清晰的只有咖啡因、葫芦巴碱和绿原酸。

2.1 咖啡因的生物合成

咖啡因为咖啡豆中最主要的活性成分之一，属于甲基苯丙胺类生物碱。咖啡因在咖啡豆内的生物合成途径主要为4 步：黄嘌呤甲基化生成7-甲基黄嘌呤，经过N-甲基核苷酸合成酶形成7-甲基黄嘌呤核苷，后与可可碱合成酶反应生成可可碱，最后与咖啡因合成酶反应形成咖啡因。后期虽有研究者发现了咖啡因其他的合成途径，但此途径依旧为咖啡因生物合成的主要途径［42］。

2.2 葫芦巴碱

在咖啡中，葫芦巴碱占其干重的2%。现研究得出葫芦巴碱在咖啡豆中的合成途径有两种：第一种为通过天冬氨酸和磷酸三糖开始的从头合成途径：天冬氨酸—喹啉酸—烟酸酯单核苷酸—烟酸腺嘌呤核苷酸—烟碱腺嘌呤二核苷酸—烟酰胺单核苷酸—烟酰胺核苷—烟酰胺—烟酸—葫芦巴碱［43］。在该合成过程中烟酸又可在烟酸磷酸核糖转移酶的作用下重新生成烟酸酯单核苷酸，从而构成苯丙胺核苷酸循环［44］；第二种合成途径为从头合成途径中间产物烟酸酯单核苷酸直接生成烟酸核苷从而产生葫芦巴碱的前体质物烟酸［45］。

2.3 绿原酸的生物合成

绿原酸为苯丙素类化合物，在咖啡豆中由肉桂酸和奎宁酸经莽草酸途径生成：苯基丙氨酸—肉桂酸—对香豆酰奎尼酸—香豆酰辅酶A—对香豆酰奎尼酸—5-CQA、4-CQA、3-CQA—5-FQA、4-FOA、3-FQA，而且对香豆酰奎尼酸还可和儿茶酚-O-甲基转移酶反应生成咖啡酸和阿魏酸，进而与辅酶A 连接酶反应生成5-CQA、4-CQA、3-FQA等［46］。

3 咖啡的药用价值

3.1 保护神经

3.1.1 预防帕金森病（Parkmson′s disease，PD）

流行病学研究发现，咖啡豆可以抑制PD 的产生。研究发现咖啡豆中的咖啡因对腺苷A1 受体（A1R）的竞争性抑制，增强了多巴胺的释放和传递［47］；咖啡豆提取物还可以通过增加双歧杆菌的数量、减轻炎症反应，同时减少肠神经系统中α‑突触核蛋白的致癌过程，减少致病因子从肠道向大脑传递的几率，从而降低PD 的发生［48］。在对新生男性PD患者的研究中发现［49］，喝咖啡比不喝咖啡的人有更低的震动评分，在这些患者中咖啡的摄入量与震颤程度呈负相关。Lee 等［50］发现咖啡豆中二十烷醇‑5‑羟色胺可以降低MPTP 性PD 神经炎症反应，通过抑制氧化应激指数和激活c‑Jun氨基末端激酶，来降低小鼠PD发病率。

3.1.2 预防阿尔兹海默病（Alzheimer′s disease，AD）

咖啡豆可以通过多种机制预防阿尔兹海默病：①咖啡豆中的咖啡因通过降低AD 动物体内上调的CD45、TLR2、CCL4等促炎症因子和氧化应激标记物水平进行神经保护［51］；②咖啡豆中的绿原酸和咖啡酸通过抑制乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶的活性，来恢复因AD 导致的胆碱能缺陷［52］；③咖啡豆中的酸类物质可以有效抑制导致AD 的谷氨酸兴奋毒性［53］；Mohamed 等［54］研究发现绿咖啡豆提取物通过调节脑胰岛素信号级联，对因胰岛素抵抗引导的AD有神经保护作用。有学者［55］研究咖啡摄入量与体内AD 病理状态之间的关系。结果表明，高的咖啡摄入量可以通过降低病理性脑淀粉样蛋白沉积来抑制患AD 的风险。咖啡豆中的葫芦巴碱可以通过抑制氧化应激、炎症反应和星形胶质细胞活性保护AD大鼠模型的神经元不受损伤［56］。

3.1.3 预防神经认知能力下降

认知能力下降在中老年群体中已演变为日益严重的问题，认知障碍会进展为痴呆症状，其为持续不可逆的状态，因此对其最好的解决方法为减少认知障碍发生的概率。咖啡豆中的5‑CQA 通过降低小鼠海马体空斑、减少神经元的损伤、减少Abeta沉积的方式预防小鼠的认知功能障碍［57］。荷兰学者［58］通过调研10年内老年男性认知能力下降情况，结果发现，喝咖啡男性认知能力下降1.2%，不喝咖啡认知能力下降1.4%。

3.1.4 预防癫痫

咖啡豆中的咖啡酸可以减少癫痫大鼠海马和前额皮质细胞凋零［59］，降低大鼠癫痫状态产生的氧化应激产物［60］，对持续癫痫大鼠具有神经保护作用。

除上列神经保护作用，咖啡豆中的Kahweol 可以在人神经母瘤细胞中通过p38/Nrf2信号通路调节抗氧化酶的神经保护活性［61］，还可以调节大鼠的背根神经节起到镇痛效果［62］。

3.2 预防2型糖尿病

糖尿病是由遗传因素和环境因素共同影响的疾病，随社会发展发病率逐年增高，糖尿病及糖尿病并发症已逐步成为全球第四大疾病，降低血糖和抑制糖尿病的发生风险是预防此类疾病最好的方式。2 型糖尿病是糖尿病最主要的形式，由胰岛素抵抗和胰岛素分泌不足共同导致。通过流行病学研究发现，适度适量饮用咖啡可以降低患2 型糖尿病的风险［63］。

有研究发现，不含咖啡因的咖啡更能降低患2型糖尿病的风险［64］。咖啡豆中的多酚物质通过加快葡萄糖代谢、降低胰岛素抵抗和糖化血红蛋白水平的方式对2 型糖尿病患者体现抗糖尿病作用［65］。咖啡豆中的绿原酸成分可以通过调节高脂高糖和链脲佐菌素诱导的2 型糖尿病大鼠的糖脂代谢，抑制2型糖尿病［66］。咖啡豆中的葫芦巴碱可以通过降低血糖和血脂的水平、提高胰岛素敏感性指数、上调抗氧化酶活性预防2 型糖尿病［67］。咖啡豆中的Kahweol 加快由葡萄糖刺激的胰岛素分泌，同时加快人体骨骼细胞中葡萄糖的摄取，由此降低人们患2型糖尿病的风险［68］。

3.3 抗癌

3.3.1 结直肠癌

虽然目前对结直肠癌的最有效的办法为手术和辅助治疗，但肠癌的死亡率仍然很高，因此化学预防作为预防肠癌的有效手段应得到重视。咖啡豆中的Kahweol 已被证明有明显的癌症预防作用，通过促进凋亡因子Caspase-3 的表达、降低抗凋亡因子（Bcl-2、磷酸化Akt）表达、抑制HSP70 蛋白的表达来抑制结直肠肿瘤的生长［69］。咖啡豆中的咖啡酸可以抑制结直肠癌细胞有丝分裂过程中激活的两种蛋白激酶（MEK1、TOPK）的活性，从而抑制脯氨酸导向的丝/苏氨酸激酶（ERKs）磷酸化、转录因子（AP-1、NF-ⅱB）的激活，进而抑制致癌基因（TPA、EGF 和HRAS）诱导的jb6p+细胞的肿瘤转化［70］。Bessler 等［71］研究咖啡因平衡外周血单核细胞（PBMC）与人结肠癌细胞（HT‑29）和人结肠腺癌细胞（RKO）的机制，发现咖啡因通过促进促炎细胞因子和抗炎细胞因子的分泌改善炎症状态，从而抑制结直肠癌的进展。

3.3.2 肝癌

Zhao［72］等进行咖啡摄入量与肝癌发病率之间的Meta 分析，发现咖啡摄入量与患肝癌的风险为负相关，高剂量的咖啡更有效果。咖啡豆中的Kahwe‑ol、Cafestol 和二萜化合物可以作为阻断剂阻断参与致肝癌的多种酶；还可以通过诱导谷胱甘肽-s-转移酶和抑制n-乙酰转移酶来改变异种毒性代谢来抗肝癌［73］。Wiltberger 等［74］通过给肝癌肝移植患者手术前后饮用咖啡，发现术后咖啡摄入量（每天>3杯）的患者比其他患者总体生存时间更长，其与咖啡因拮抗A2AR 型腺苷受体介导的肝癌细胞有关。咖啡豆中的咖啡因和绿原酸可以诱导细胞分裂II期解毒酶和抗氧化酶，抑制I 期激活酶的表达或降低活性，从而预防肝癌变［75］。

3.3.3 前列腺癌

咖啡豆可以抑制前列腺癌的发展。研究咖啡豆中六种活性物质抑制前列腺癌的机制，通过评估凋亡相关蛋白、雄激素受体和趋化因子，发现Kah‑weol 和Cafestol 可以抑制前列腺癌细胞的增殖和迁移［76］。Kolberg 等［77］研究咖啡提取物对人PC3（前列腺癌细胞）和裸鼠PC3 异种移植物调控选择基因的影响，发现咖啡提取物在体外和异种移植中抑制PC3 细胞中NF-κB 的活性，进而抑制前列腺癌。Montenegro 等［78］将四种咖啡豆不同程度烘焙后进行微波辅助提取，发现咖啡提取物对人前列腺癌（DU-145）细胞株的抑制作用强于PC3细胞前列腺癌细胞株，且对分裂期S 和G2/M 细胞周期的阻滞作用更大，可以有效地预防前列腺癌。

3.3.4 肺癌

研究发现［79］，咖啡豆中的活性物质绿原酸对人肺癌（A549）细胞株有明显的抑制作用，其机制为重组人膜联蛋白（Annexin A2）是A549 细胞株中绿原酸的共价结合靶点，绿原酸抑制Annexin A2 与NFκB 蛋白中p50 亚基的结合，从而抑制了NF-ⅱB 信号通路下游抗凋亡基因（cIAP1、cIAP2）在A549细胞内外的表达，进而抑制A549细胞的增殖和迁移。

除此之外，咖啡还可以作为氧化应激转录因子—Nrf2的抑制剂，阻断Nrf2依赖的蛋白酶体活性，从而促进胰腺癌细胞的凋亡［80］；罗布斯塔咖啡的提取物可以诱导乳腺癌细胞S 期增加，G2/M 数量减少，影响线粒体形态，触发细胞凋亡［81］；咖啡对胃癌、膀胱癌、淋巴癌等都有一定的预防作用。

3.4 抗炎

炎症反应是由生物体内的内源性物质介导的生物性防御过程，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经退行性疾病中通过调节A2A 型腺苷受体控制小胶质细胞反应，抑制神经炎症［82］，还可以通过激活NF-κB 蛋白和丝裂原活化蛋白激酶的磷酸化来抑制脂多糖诱导的小鼠单核巨噬细胞白血病细胞（RAW264.7）的炎症反应［83］。咖啡豆中的绿原酸及其代谢物咖啡酸和阿魏酸对人微血管内皮细胞的炎症反应有抑制作用，通过减少内皮细胞分泌的白细胞介素6（IL-6）、白细胞介素8（IL-8）、组织型纤溶酶原激活剂（T-PA）、内皮细胞型纤溶酶原激活物抑制因子（PAI-1）、细胞间黏附分子（ICAM-1）实现的［84］。赵海苹等［85］利用同型半胱氨酸（Hcy）诱导8 周龄雄性小鼠的外周血白细胞，予以咖啡酸处理，通过检测白细胞中的髓过氧化物酶MPO 和p‑ERK1/2 的表达，得出咖啡酸可以通过抑制p-ERK1/2 表达诱导小鼠外周血白细胞炎症介质MCP-1 和MPO 释放，从而干预炎症反应。谭银丰等［86］发现咖啡渣提取物能降低小鼠因二甲苯导致的耳肿胀率，同时抑制小鼠因醋酸导致的毛细血管通透性的增加，对小鼠有抗炎作用。

3.5 抗氧化

近些年来，利用天然抗氧化剂对抗机体氧化应激相关疾病的手段受到广泛关注。咖啡作为人们常用饮品，含有多种膳食抗氧化剂。研究发现，绿咖啡提取物可以有效清除DPPH 自由基和ABTS 自由基［87］。咖啡豆中的挥发性物质吡咯、吡嗪、呋喃等化合物的含量与铁离子还原抗氧化剂（Ferric ion reducing antioxidant power，FRAP）抗氧化能力呈显著正相关［88］。Kalthoff 等［89］发现咖啡豆提取物可以通过激活参与人体代谢循环的重要基因UGT1A 从而抑制烟草致癌物苯并吡诱导的氧化应激反应。Chen 等［90］检测咖啡豆中的5-CQA 对受叔丁基过氧化氢诱导的肝细胞内活性氧（Reactiue oxygen spe‑cies，ROS）和谷胱甘肽（Glutathione，r‑glutamyl cus‑teinal+glycine，GSH）的影响，发现5-CQA 可以作为Nrf2 激活剂抑制ROS 和GSH，能够抑制氧化应激介导的肝损伤。研究显示阿拉比卡咖啡豆的抗氧化能力随着烘焙程度的增加而增强［91］。

3.6 保肝

越来越多的证据表明，咖啡豆可以保护多种原因引发的肝病。流行病学研究发现［92］，咖啡摄入量与肝病相关死亡率呈负相关，每日饮入咖啡大于2杯，可以有效降低肝病死亡率。咖啡豆中的咖啡因可以通过抗氧化作用和抑制纤维化细胞因子TGF‑beta 和PDGF‑beta 保护因二乙基亚硝胺（DEN）和四氯化碳（CCl4）诱导的大鼠肝脏纤维化［93］。咖啡豆提取物可以抑制非酒精性脂肪肝，其机制与咖啡增强线粒体应激蛋白、诱导氧化还原状态调节因子的表达有关［94］。Lee 等［95］研究发现咖啡豆中的二萜类物Kahweol 和Cafestol 通过阻断细胞色素同工酶p450（CYP2E1）介导的生物激活和清除自由基来抑制CCl4诱导的肝毒性。

3.7 保护心血管

Meta 分析显示，适量饮用咖啡（每日2~4 杯）可降低心血管疾病死亡率［96］。咖啡豆中的绿原酸成分抑制血管活性氧的产生、降低氧化应激、提高一氧化氮生物利用度等机制降低自发性高血压大鼠的血压和血管肥厚［97］。有学者指出，适量咖啡的摄入，对冠状动脉疾病、心律失常和心力衰竭都是有改善作用［98］。通过对1227 名慢性心力衰竭患者进行调查，发现较高的咖啡摄入量与患者心房颤动事件呈负相关［99］。

3.8 抗菌

传统抗菌药物耐药性高、副作用大、维持时间短，在此背景下，具有抗菌活性天然药物受到极大关注。研究发现，绿色咖啡豆对牙龈卟啉单胞菌、中间普氏菌、核梭杆菌和放线菌均具有抑制活性［100］。咖啡豆中的咖啡因和绿原酸对粘质沙雷氏菌、阴沟肠杆菌和沙门氏菌具有抗菌作用［101］。咖啡豆中的咖啡酸和原儿茶酸对嗜肺军团菌有抑制效果［102］。

3.9 保护骨骼

咖啡豆中的葫芦巴碱可以降低链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠的骨矿化，提高烟酰胺/链脲佐菌素处理的大鼠的骨密度［103］。咖啡豆中的Kahweol可以通过抑制核因子κ-B 配体受体致活剂（RANKL）激活的细胞外信号调节激酶的磷酸化和Akt 的磷酸化，来阻止小鼠破骨细胞的形成［104］。Fukuma 等［105］研究发现，Cafestol 和Kahweol 不仅能抑制破骨细胞的生成，还可以促进成骨细胞的分化。

3.10 降血脂

有研究表明，较高咖啡消费与较低的全身脂肪百分比呈剂量反应关系，表明咖啡与降脂有关联［106］。绿色咖啡豆提取物可降低高脂饮食诱导大鼠的体重、血清总胆固醇和甘油三酯［107］。咖啡豆中的多酚物质通过下调（SREBP）‑1c 抗体、乙酰辅酶A羧化酶-1和-2、硬脂酰辅酶A去饱和酶-1和丙酮酸脱氢酶激酶-4 的mRNA 水平，促进机体能量代谢，减少脂肪生成，从而抑制脂肪积累［108］。

3.11 其他

咖啡豆还有保护生殖系统、促进代谢及雌激素活性的作用。Al‑Megrin 等［109］研究发现阿拉比卡咖啡豆提取物可以帮助治疗2型糖尿病诱导的睾丸功能障碍。Ho 等［110］研究表明脱咖啡因的咖啡可以调节大脑中与能量代谢的基因，从而促进大脑能量代谢。

4 结语

咖啡是世界消费最广泛的饮料之一。20 世纪前咖啡主要流行于南美和欧洲等少部分国家，随着社会的发展与咖啡文化的传播，咖啡慢慢普及并大众化，对咖啡的化学成分及药理作用研究已经取得了明显进步，但是依然存在亟待开拓的领域，如咖啡豆烘焙过程中复杂的化学反应体系尚未完全清楚，咖啡豆的质量评价指标和质量控制方法尚不完善，咖啡对老年人和儿童长期饮用的蓄积不良反应，咖啡依赖性的形成机制和阶段方法等还尚不明确。因此，可以通过进一步研究咖啡豆的化学成分、药理作用和量效关系等，规范并指导咖啡豆的使用，对咖啡产业的高质量发展提供依据。