綠咖啡的功能特性及應(yīng)用研究進展

楊 洋，高 航

（1.昆明雪蘭牛奶有限責(zé)任公司，昆明 650217；2.云南省工業(yè)產(chǎn)品（乳制品）質(zhì)量控制和技術(shù)評價實驗室，昆明 650217）

綠咖啡與普通咖啡不同之處是，綠咖啡一般不經(jīng)過烘焙或者烘培程度較低，可以最大限度地保留咖啡果中的生物活性物質(zhì)，同時商業(yè)化利用還會脫出咖啡中部分或大部分咖啡因。世界范圍除了南美洲、非洲等地區(qū)外，中國云南省西南部、海南省北部的熱帶亞熱帶山區(qū)的地理和氣候環(huán)境比較適合種植咖啡，也是中國的咖啡主產(chǎn)區(qū)，其中云南省咖啡的總產(chǎn)量及總產(chǎn)值均占全國的98%以上［1］。近年來，咖啡的精深加工得到了大力發(fā)展，云南的咖啡產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭良好。

縱觀國外的綠咖啡相關(guān)研究，綠咖啡中的活性物質(zhì)主要是綠原酸，而綠原酸具有顯著的抗菌抗病毒作用［2］，大量應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域。近年來，肥胖及慢性病的激增已成為國家重大的公共衛(wèi)生問題，而植物來源的綠咖啡具有調(diào)節(jié)血糖、血壓，降脂、減肥的功效［3］，未來市場前景良好。本文綜述了綠咖啡功能特性、應(yīng)用及發(fā)展趨勢，旨在給綠咖啡綜合利用及產(chǎn)品開發(fā)提供參考。

1 綠咖啡的功效成分

綠咖啡中主要的功效化學(xué)成分是綠原酸。綠原酸是一類多酚化合物，具有多種構(gòu)型，咖啡來源的綠原酸主要包括了3-咖啡酰奎寧酸（3-O-caffeoylquinic acid）、4-咖啡?？鼘幩幔?-O-caffeoylquinic acid）、5-咖啡?？鼘幩幔?-O-caffeoylquinic acid）、3-O-阿魏?；鼘幩幔?-O-feruloylquinic acid）、4-O-阿魏?？鼘幩幔?-O-feruloylquinic acid）、5-O-阿魏?？鼘幩幔?-O-feruloylquinic acid）、3，4-二咖啡?？鼘幩幔?，4-di-O-caffeoylquinic acid）、3，5-二咖啡酰奎寧酸（3，5-di-Ocaffeoylquinic acid）、4，5-二咖啡酰奎寧酸（4，5-di-O-caffeoylquinic acid）［4-6］。

目前國內(nèi)綠咖啡方面的標準有中國醫(yī)藥保健品進出口商會團體標準《植物提取物綠咖啡豆提取物》，于2017 年7 月1 日開始實施，規(guī)定了綠咖啡豆提取物中總綠原酸含量≥40%，綠原酸含量≥20%，部分企業(yè)也制定了相應(yīng)的企業(yè)標準，但是關(guān)鍵指標綠原酸含量一般要低于中國醫(yī)藥保健品進出口商會團體標準。通過人體的藥代動力學(xué)特征和表觀生物利用度對綠咖啡來源綠原酸代謝試驗發(fā)現(xiàn)，綠原酸化合物在人體中具有高度的生物利用度［7］。這表明了綠咖啡中的綠原酸可以被人體大量吸收及代謝。體外試驗發(fā)現(xiàn)，綠咖啡來源的綠原酸具有一定的抗氧化能力和清除自由基能力［8］。綠原酸作為關(guān)鍵成分具有廣泛的功能作用，因此，綠咖啡在國內(nèi)外均是作為一種高附加值功效物質(zhì)來利用。

2 綠咖啡的功效作用

2.1 對糖尿病的干預(yù)作用

Song 等［9］研究表明，0.3%以上的綠咖啡提取物能顯著減少小鼠內(nèi)臟脂肪積累，同時可以改善胰島素抵抗，其中主要功效成分是綠咖啡豆提取物中的5-咖啡?？鼘幩幔?-CQA）和其他多酚類物質(zhì)，這些物質(zhì)可以下調(diào)內(nèi)臟脂肪組織中與脂肪形成和炎癥相關(guān)的基因，逆轉(zhuǎn)高脂肪飲食誘導(dǎo)的脂肪堆積和胰島素抵抗。有研究揭示了綠咖啡提取物補充劑對機體空腹血液的影響，其納入了14 個臨床試驗，總樣本量為766 人，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，綠咖啡提取物補充劑能夠顯著降低空腹血糖（FBG）并改善機體胰島素水平［10］。另一項系統(tǒng)綜述也得出綠咖啡提取物能夠降低空腹血糖（FBG）［11］。國內(nèi)學(xué)者通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法分析咖啡?？鼘幩犷惢衔镏委煝蛐吞悄虿〉淖饔脵C制，發(fā)現(xiàn)咖啡?？鼘幩犷惢衔镏委熖悄虿∩婕罢{(diào)控葡萄糖代謝、調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白質(zhì)發(fā)揮作用的多條代謝通路及多個基因［12］。Kim 等［13］對包括71 527 名參與者的4 項前瞻性研究進行了匯總分析，發(fā)現(xiàn)咖啡的消費量與Ⅱ型糖尿病呈現(xiàn)明顯負相關(guān)?；?4 578 名參與者的2012-2016年韓國國家健康和營養(yǎng)檢查調(diào)查數(shù)據(jù)也發(fā)現(xiàn)，在韓國中年人群中，隨著咖啡攝入量的增加，糖尿病患病率顯著下降［14］?；谂R床試驗及流行病學(xué)調(diào)查綜合分析，利用綠咖啡是可以起到糖尿病的干預(yù)作用的，出于健康考慮，要降低攝入過量咖啡因，可以考慮脫出咖啡因的綠咖啡提取物。

2.2 肥胖改善作用

有關(guān)綠咖啡提取物在體重管理方面的研究較多。通過對肥胖小鼠干預(yù)發(fā)現(xiàn)，綠咖啡豆提取物降低了小鼠脂肪組織生成相關(guān)基因的表達，調(diào)節(jié)了脂聯(lián)素和瘦素水平，顯著降低體重［15］。有研究報道，綠咖啡提取物能夠降低肥胖大鼠的血清總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白和TNF-α 水平［16］。Hussein 等［17］研究證實，綠咖啡水提取物可降低肥胖大鼠的血清總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白膽固醇、瘦素和血糖水平，提高血清胰島素，顯示了良好的減肥功效。一項針對64 名肥胖婦女的隨機臨床試驗發(fā)現(xiàn)，配合限制能量飲食并接受400 mg 綠咖啡提取物干預(yù)8 周后發(fā)現(xiàn)，血清總膽固醇、低密度脂蛋白、瘦素和血漿游離脂肪酸顯著降低（P<0.05），血清脂聯(lián)素水平顯著升高，顯示綠咖啡提取物結(jié)合限制能量飲食可以調(diào)節(jié)人體脂質(zhì)代謝，減少脂肪積累［18］。有針對16名超重的受試者為期22 周的線性交叉研究發(fā)現(xiàn)，綠咖啡提取物對超重成年人減肥效果良好，其中受試者平均體重減輕了8 kg，超過體重的10%，有6 名受試者的體重指數(shù)轉(zhuǎn)為正常體重范圍［19］。Yeon 等［20］研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，補充8 周的綠咖啡提取物能夠減少超重/肥胖婦女機體脂肪及減輕內(nèi)臟脂肪堆積?？偟恼f來，綠咖啡提取物含有高濃度的綠原酸及其他多酚成分，其能夠影響葡萄糖和脂肪的代謝，從而達到降脂減肥的功效。

2.3 改善代謝綜合征作用

從利用綠咖啡干預(yù)高碳水化合物高脂肪飲食喂養(yǎng)大鼠的相關(guān)指標發(fā)現(xiàn)，綠咖啡能減輕大鼠體重、收縮壓、心臟和肝臟的炎癥水平，顯示了綠咖啡中的綠原酸、胡蘆巴堿和二萜類化合物可以減輕不良飲食引起的相關(guān)代謝指標異常［21］。有研究證實，輕度烘焙咖啡豆提取物（GCE）對代謝癥候群（MS）大鼠干預(yù)7 周，能夠改善大鼠脂聯(lián)素水平、HOMA-IR 指數(shù)、血脂水平、空腹血糖水平和收縮壓水平［22］。Lukitasari 等［23］利用綠咖啡和綠茶提取物干預(yù)患有代謝綜合征大鼠，發(fā)現(xiàn)綠咖啡和綠茶提取物聯(lián)合應(yīng)用可通過影響過氧化物酶體增殖物活化受體α（PPAR-α）和AMP 活化蛋白激酶蛋白激酶（AMPK-α2）基因的表達，來改善代謝綜合征的代謝狀況和血壓水平，綠咖啡提取物單獨使用或綠咖啡提取物和綠茶提取物聯(lián)用組都能夠改善大鼠空腹血糖、總膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇及血壓情況，綜合分析，兩者聯(lián)合使用的效果更較明顯。這提示我們綠咖啡提取物可以與其他功能物質(zhì)協(xié)調(diào)增效來達到更好的干預(yù)效果。一項為期8 周的隨機、雙盲、安慰劑對照臨床試驗研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，服用綠咖啡提取物人員的體重明顯減輕，血液相關(guān)指標方面，丙二醛（MDA），胰島素、糖化血紅蛋白和穩(wěn)態(tài)模型評估胰島素抵抗指數(shù)（HOMA-IR）也有明顯改善，綠咖啡提取物能夠減少碳水化合物的吸收和增強脂質(zhì)代謝［24］。Roshan 等［25］研究了脫咖啡因咖啡豆提取物（GCE）對代謝綜合征患者人體相關(guān)指標影響，受試者在遵循能量均衡的飲食前提下每天服用400 mg 咖啡豆提取物2 次，持續(xù)8 周后改善了胰島素抵抗，同時空腹血糖（FBS）下降、腰圍減小、食欲下降。

2.4 改善血壓作用

對24 名女性的初步研究顯示，綠咖啡對個體靜息能量消耗（REEs）有顯著影響，這與綠咖啡中的咖啡因和綠原酸密切相關(guān)，同時綠原酸有治療高血壓的作用［26］。對16 名健康志愿者進行單盲交叉安慰劑對照研究發(fā)現(xiàn)，給予含有500 mg 的綠原酸的綠咖啡提取物持續(xù)7 d 后，受試者的舒張壓和收縮壓顯著下降，體重指數(shù)（BMI）和體重也明顯降低［27］?？梢?，綠咖啡提取物對健康人群的血壓及體重也有一定的積極作用，值得深入研究。

對健康受試者進行為期2 周的隨機交叉試驗研究表明，綠咖啡干預(yù)后人群的收縮壓和動脈彈性明顯降低，體重指數(shù)和腹部脂肪指標也顯著降低，綠咖啡的干預(yù)效果要好于黑咖啡，綠咖啡在減少心血管疾病有積極的作用［28］。一項采納了9項研究的薈萃分析顯示，綠咖啡補充劑每日服用劑量＜400 mg，持續(xù)4 周后，高血壓患者收縮壓和舒張壓顯著降低，綜合分析，綠咖啡對高血壓患者的血壓指標有較好的改善作用［29］。一項采納28 名受試者的隨機、安慰劑對照的臨床試驗發(fā)現(xiàn)，每天攝入140 mg 綠咖啡來源綠原酸的受試者收縮壓和舒張壓明顯下降，而且也沒有發(fā)現(xiàn)明顯的副作用，綠咖啡來源綠原酸用于治療輕度高血壓患者是有效和安全的［30］。

2.5 其他作用

有研究利用綠咖啡水提取物（GCBWE）來治療高脂飲食（HFD）導(dǎo)致的糖尿病大鼠大腦皮層損傷，發(fā)現(xiàn)糖尿病導(dǎo)致的大鼠大腦皮層組織處于氧化應(yīng)激狀態(tài)并伴隨著神經(jīng)炎癥和神經(jīng)細胞的死亡，綠咖啡水提取物干預(yù)后可以緩解神經(jīng)遞質(zhì)紊亂，減輕氧化應(yīng)激，抑制組織炎癥和細胞凋亡，從而恢復(fù)糖尿病引起的皮層損傷［31］。有研究也證實綠咖啡豆提取物（GCBE）能夠減輕大鼠胰島素抵抗和調(diào)節(jié)胰島素信號級聯(lián)反應(yīng)，提高認知能力，減輕Tau 蛋白過度磷酸化，對胰島素抵抗誘導(dǎo)的阿爾茨海默病具有神經(jīng)保護作用［32］。因而，綠咖啡提取物可以作為一個潛在的治療大腦皮層損傷及阿爾茨海默病的方法。有研究利用綠咖啡對非酒精性脂肪肝患者采用隨機、雙盲、安慰劑對照試驗干預(yù)，發(fā)現(xiàn)每日補充400 mg 綠咖啡提取物改善了非酒精性脂肪肝患者血脂水平和體質(zhì)指數(shù)，同時顯著降低空腹血糖、胰島素抵抗的穩(wěn)態(tài)模型評估指數(shù)，進而對非酒精性脂肪肝患者起到健康促進作用［33-34］。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，綠咖啡提取物能夠改善高脂肪飲食及鏈脲佐菌素（HFD/STZ）誘導(dǎo)的糖尿病大鼠持續(xù)性高血糖引起的腎臟損傷，對腎功能有明顯的保護作用［35］。研究還發(fā)現(xiàn)，綠咖啡飲用和聯(lián)合訓(xùn)練能有效改善焦慮和抑郁癥狀，但是將有氧耐力訓(xùn)練與綠咖啡攝入結(jié)合起來對改善焦慮和抑郁更高效［36］。對60名體重指數(shù)BMI>30 kg/m2的肥胖婦女的干預(yù)研究發(fā)現(xiàn)，通過彈力阻力帶訓(xùn)練（ERBT）和攝入咖啡豆提取物（GCBE），可以改善高密度脂蛋白膽固醇和總膽固醇水平，降低心血管代謝風(fēng)險評分［37］。

3 綠咖啡產(chǎn)品的開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景

云南省是中國最大的咖啡種植地，2019 年咖啡種植面積達10.45 萬hm2，占全國九成以上，種植地域集中分布在德宏、西雙版納、普洱、臨滄、保山等地區(qū)［38］。雖然云南咖啡小有名氣，但是產(chǎn)品附加值低，咖農(nóng)及初加工咖啡的議價能力弱，嚴重制約了云南咖啡產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。在云南省政府打造世界一流綠色食品牌的產(chǎn)業(yè)政策推動下，云南咖啡種植面積還在不斷擴大，咖啡精深加工也在提速，同時重點在提升品質(zhì)、打造知名品牌，除了發(fā)展精品咖啡以外，綠咖啡提取物是一個值得考慮的深加工方向。

綠咖啡一般使用羅布斯塔種中?？Х?，該咖啡品種在海南種植較多，而中?？Х仍谠颇弦苍缫逊N植成功［39］，綠咖啡深加工在中國或大有可為，國內(nèi)早已經(jīng)有多家植物提取物企業(yè)成功開發(fā)了綠咖啡粉、綠咖啡提取物。但查詢國家市場監(jiān)管總局保健食品注冊備案信息發(fā)現(xiàn)，目前含有咖啡及咖啡因的保健食品有40 個，暫時沒有含有綠咖啡的相關(guān)保健食品，可見綠咖啡的商業(yè)應(yīng)用在國內(nèi)才開始，還需要大力拓展。而歐美市場對于綠咖啡的研究開發(fā)較早，相關(guān)產(chǎn)品及劑型較多，基于消費者對減肥功能的需求旺盛，市場上的綠咖啡產(chǎn)品主要聚焦在減肥功能上。目前有主導(dǎo)減肥功能的綠咖啡膠囊及片劑，還有代餐的綠咖啡蛋白粉、主打運動輔助功效的綠咖啡粉劑及片劑產(chǎn)品、綠咖啡固體飲料等膳食補充劑。歐美主流的綠咖啡提取物是Svetol?，該產(chǎn)品也有試驗文獻支撐其調(diào)節(jié)血糖、降脂減肥的功能，該綠咖啡綠原酸含量≥45%，以5-咖啡?？鼘幩釣殛P(guān)鍵成分［40-42］。

國內(nèi)現(xiàn)階段圍繞綠咖啡的產(chǎn)品開發(fā)主要還是在固體飲料、膳食補充劑及代餐粉方面，其他系列產(chǎn)品也在陸續(xù)開發(fā)過程中。通過對國內(nèi)專利文獻分析發(fā)現(xiàn)，有運動營養(yǎng)品公司以綠咖啡粉和柑橘幼果提取物、蘋果幼果提取物為主要材料，開發(fā)了一種減肥組合物，適用劑型為片劑、膠囊或顆粒劑，利用了綠咖啡豆提取物具有加速身體新陳代謝提高身體脂肪燃燒的功效［43］，同時該公司還開發(fā)了一種可管控體重和提升運動能力的組合物，配料為牡蠣蛋白肽、綠茶提取物、藤黃果提取物和綠咖啡豆提取物［44］。某知名飲品公司將綠咖啡豆提取物、綠茶提取物、左旋肉堿、阿拉伯糖、荷葉提取物、聚葡萄糖按特定比例進行復(fù)配，形成了一款減肥功能食品［45］。某藥品研發(fā)機構(gòu)公布了由綠咖啡提取物、桑葉提取物和L-阿拉伯糖組成的一種含有綠咖啡提取物的食藥產(chǎn)品，主打輔助降血糖、輔助降血脂功效［46］。某健康管理公司開發(fā)了一款含有桑葉提取物、肉桂提取物、綠咖啡豆提取物降低血糖的膳食補充劑［47］。某知名保健品公司也利用綠咖啡作為功能原料之一開發(fā)了一款具有養(yǎng)胃美容功能的減肥代餐粉［48］。也有公司以綠咖啡為核心原料開發(fā)了中鏈脂肪酸甘油三酯咖啡復(fù)合固體飲料，提供體重控制、血糖調(diào)節(jié)等功能［49］。綠咖啡作為一款調(diào)節(jié)血糖、減肥降脂的功能原料，可以開發(fā)系列保健食品、健康飲品、復(fù)合代餐粉等產(chǎn)品。綜上可以預(yù)見，隨著研究深入及國人對綠咖啡的認知提升，國內(nèi)的綠咖啡產(chǎn)品及市場也會穩(wěn)步增長。

4 結(jié)論

近年來，隨著我國經(jīng)濟水平的提高和居民生活節(jié)奏的加快、飲食習(xí)慣及食物構(gòu)成的改變，肥胖、糖尿病、高血壓等慢性代謝疾病患病率激增，已經(jīng)成為目前重大的公共衛(wèi)生問題。我國約有1.14 億糖尿病患者，約占全球糖尿病患者的27%，已成為世界上糖尿病患者最多的國家［50］?？茖W(xué)合理的膳食是預(yù)防和控制慢性疾病的關(guān)鍵，天然植物來源的綠咖啡提取物在預(yù)防和治療各種慢性疾病方面已經(jīng)有大量臨床證據(jù)，其應(yīng)用價值較高，綠咖啡系列產(chǎn)品應(yīng)有很大的市場開發(fā)潛力。