說起咖啡，大家肯定都已十分熟悉，有人愛它的香醇，有人靠它提神，而近年來，咖啡更成為健康話題中的“明星選手”——從抗氧化到防癌，從控制血糖到改善代謝，科研界對咖啡的探索從未停歇。
今天要解讀的這篇發表於《飲料植物研究》的論文，來自中國科學院昆明植物研究所的科研團隊，他們揪出了3種全新的咖啡二萜酯類化合物，並藉助先進的質譜分子網絡技術，識別出另外3種微量活性成分。
令人興奮的是，這些成分均展現出抑制α-葡萄糖苷酶的潛力——這正是控制餐後血糖的關鍵酶之一。
研究意義與目標
咖啡是全球最受歡迎的飲品之一，其化學成分複雜如迷宮。咖啡二萜是咖啡的特有成分，多以酯的形式存在於咖啡油中。此前研究已表明，咖啡二萜如咖啡醇和咖啡豆醇具有抗癌、降血糖等潛在活性。
然而，烘焙咖啡豆是一個高度複雜的混合物體系，傳統分離方法如同“大海撈針”，效率低、成本高、且容易遺漏微量成分。
本研究的目標非常明確：建立一套高效、節能的活性成分挖掘流程，快速從烘焙阿拉比卡咖啡豆中鎖定具有α-葡萄糖苷酶抑制活性的新型二萜酯，並嘗試不經過純化直接識別微量同類成分。 α-葡萄糖苷酶是碳水化合物消化關鍵酶，抑制其活性可延緩葡萄糖吸收，有助於血糖控制——這也是目前糖尿病管理及健康飲食領域的熱門靶點。
實驗對象與流程
研究團隊以雲南產阿拉比卡咖啡豆的烘焙豆為原料，經石油醚提取後得到二萜酯粗提物。實驗設計為“三步走戰略”，兼顧效率與精準度：
一、初篩
粗提物經矽膠柱層析分為19個組分，每個組分同時進行¹H NMR檢測和α-葡萄糖苷酶抑制活性測試。通過聚類熱圖分析，研究者發現活性較高的組分集中在Fr.9–Fr.13（見下圖），且這些組分在¹H NMR譜中共享一組特徵信號（如醛基質子信號δH 10.19），提示這類信號可能與活性相關。
二、精查
從活性組中選取代表組分Fr.9進行¹³C DEPT NMR檢測，確認其中存在醛基碳信號（δC 192.9）。接著通過半製備高效液相色譜分離，得到三個主要化合物（對應色譜峰保留時間16、24、31分鐘），分別命名為caffaldehyde A (1)、B (2)、C (3）。
三、深挖
為避免遺漏微量成分，研究者將19個組分合併為4組，進行LC-MS/MS分析，並基於碎片離子相似性構建分子網絡。在網絡中，每個節點代表一個化合物，相連節點表示它們具有相似的質譜碎片模式——就像社交網絡中“興趣相近的人會被推薦在一起”。
基於¹H NMR數據的咖啡二萜類餾分聚類熱圖找到了什麼？它們有何本領？
結果部分詳細展開如下：
經過結構解析，化合物1–3均為全新的咖啡二萜酯，其共同特點是二萜骨架上連接一個長鏈脂肪酸。具體來說：
咖啡醛A (1)：脂肪酸部分為棕櫚酸（16碳飽和脂肪酸）。
咖啡醛 B (2)：脂肪酸部分為硬脂酸（18碳飽和脂肪酸）。
咖啡醛 C (3)：脂肪酸部分為花生酸（20碳飽和脂肪酸）。
通過2D NMR（如HMBC相關信號）確定了酯鍵連接位置為二萜骨架的C-17位（下圖）。此外，ROESY相關提示OH-16為α構型。這些結構細節如同為每個化合物繪製了“分子身份證”。
活性驗證顯示：三者均具有显著的α-葡萄糖苷酶抑制活性，IC₅₀值分别为45.07±3.16 μM (1)、24.40±0.33 μM (2)、17.50±2.86 μM (3)。作为对照，常用降糖药物阿卡波糖的IC₅₀为60.71±16.45 μM。这意味着化合物2和3的活性甚至优于阿卡波糖。
化合物1−3的結構及其對α-葡萄糖苷酶的IC50值
更精彩的部分在於分子網絡的“雲識別”。在構建的網絡中，化合物1–3的節點緊密相鄰，且它們共享一組特徵碎片離子（m/z 313、295、277、267）。在其附近，研究者註意到三個未被數據庫收錄的節點，其準分子離子峰分別為583.433、595.435、611.464，且碎片模式與1–3高度相似（見圖5a）。
由此推測它們應為同一類二萜酯，只是脂肪酸鍊長度不同，分別對應十七碳、十八碳單烯、十九碳飽和脂肪酸酯，並命名為化合物4–6。儘管未實際分離，但通過質譜數據與碎片推理，這些微量成分的“身份”已躍然紙上。
圖：(a) 含二萜的MN1；(b) 化合物1−6特徵片段的可能形成途徑
總之，本研究成功展示了一種“多譜技術聯合去重複策略”的有效性。¹H NMR快速掃描結合活性聚類，避免了傳統分離的盲目性；¹³C NMR進一步確認特徵官能團；而LC-MS/MS分子網絡則將結構相似的化合物自動歸類，實現微量成分的“虛擬分離”。這種方法不僅大大節省有機溶劑和時間，也為食品、中藥等複雜體系中活性成分的系統挖掘提供了新思路。
如果你覺得上文太複雜了，化為我們日常生活中可以用到的就是：如果覺得吃太撐了或是太油膩了，可以給自己來一杯黑咖啡，幫助控制血糖~當然，咖啡雖好，亦須酌情飲用，均衡飲食與健康生活才是真正的“控糖良方”！
參考資料：
[1]Hu G, Quan C, Al-Romaima A, Dai H, Qiu M. 2025。基於 1D NMR 和 LC-MS/MS 分子網絡的小粒咖啡中二萜類化合物的生物活性導向發現。飲料廠研究 5：e004 doi：10.48130/bpr-0024-0035
來源| 生物谷
撰文| 生物谷
編輯| 木白
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