ΠΟΥΡΙΝΙΚΑ ΑΛΚΑΛΟΕΙΔΗ ΑΛΚΑΛΟΕΙΔΗ ΠΟΥΡΙΝΗΣ ΑΛΚΑΛΟΕΙΔΗ ΞΑΝΘΙΝΗΣ N πυριμιδίνη + ιμιδαζόλιο H N N N H N N N N ξανθίνη πουρίνη πουρινικά αλκαλοειδή: παράγωγα ξανθίνης ξανθίνη - xanthine: R1 = R2 = R3 = Η καφεΐνη - caffeine: R1 = R2 = R3 = CH3 θεοβρωμίνη - theobromine: R1 = H, R2 = R3 = CH3 θεοφυλλίνη - theophylline: R1 = R2 = CH3, R3 = H ATP, GTP, cyclic AMP, NADH, coenzyme A.
Adenosine triphosphate (ATP) Guanosine triphosphate (GTP) Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) Coenzym A Cyclic adenosine monophosphate (camp) -μεταγωγή σήματος-
νουκλεοτίδια: δομικές μονάδες RNA ΚΑΙ DNA RNA: μονόκλωνο DNA με ριβόζη αντί δεοξυριβόζης και ουρακίλη αντί θυμίνης
G γουανίνη πουρίνες: σε τροφές ζωικής προέλευσης αδενίνη τα πιο διαδεδομένα αζωτούχα ετεροκυκλικά συστατικά στη φύση G γουανίνη - C κυτοσίνη Α αδενίνη - Τ θυμίνη (DNA) A - U ουρακίλη (RNA) πυριμιδίνες C κυτοσίνη U ουρακίλη (RNA) T θυμίνη (DNA)
γουανίνη υποξανθίνη με απαμίνωση (δεαμινάση γουανίνης -Guanine deaminase) υποξανθίνη ξανθίνη με οξείδωση (οξειδάση της ξανθίνης -Xanthine oxidase) ξανθίνη ουρικό με οξείδωση (οξειδάση της ξανθίνης)
H 3 C N O N CH 3 ΑΛΚΑΛΟΕΙΔΗ ΠΟΥΡΙΝΗΣ: παράγωγα ξανθίνης H 3 C N O N H O N N O N N CH 3 καφεΐνη: 1,3,7-τριμεθυλοξανθίνη ξανθίνη CH 3 θεοφυλλίνη: 1,3-διμεθυλοξανθίνη H O N O N N N CH 3 Δεν έχουν τις κλασσικές ιδιότητες των αλκαλοειδών Διαλύονται στο ζεστό νερό και σε χλωριωμένους διαλύτες (CH 2 Cl 2 ) Έχουν επαμφοτερίζοντα χαρακτήρα Απαντώνται σε ελάχιστα ανώτερα φυτά. Δεν θεωρούνται πραγματικά «αλκαλοειδή» αλλά εντάσσονται σ αυτά CH 3 θεοβρωμίνη: 3,7- διμεθυλοξανθίνη
ΔΡΟΓΕΣ ΜΕ ΠΟΥΡΙΝΙΚΑ ΑΛΚΑΛΟΕΙΔΗ Coffea arabica Rubiaceae (καφές) C. canefora C. liberica (και ποικιλίες) Camelia sinensis Theaceae (τσάϊ) (=Thea sinensis = Camelia thea) Theobroma cacao Sterculiaceae (κακάο) Cola nitida Sterculiaceae (κόλα) C. acuminata Ilex paraguariensis Aquifoliaceae (mate) Paullinia cupana, Sapindaceae (guarana)
Coffea arabica, Rubiaceae δρόγη είναι τα σπέρματα του καρπού
Καφεΐνη: απομονώθηκε το 1820 O H 3 C N N CH 3 O N N CH 3 Coffea arabica, Rubiaceae
καφεόδεντρο: γνωστό από 1000 π.χ. έγγραφες αναφορές από το 900 μ.χ. (Ραζής) χρησιμοποιήθηκε από τους Άραβες κατ αρχήν διακινήθηκε στη Ευρώπη από τον 17ο αιώνα Προέρχεται από την Αιθιοπία (Kefa) Στην Ευρώπη το έφεραν το 1615 οι Βενετοί Στο Παρίσι το πρώτο «καφέ» το 1672
O H 3 C N N CH 3 O N N CH 3 Το Ν στην καφεΐνη έχει sp2 υβριδισμό, το μόριο είναι αρωματικό Προβολή κατά Fischer (Fischer projection) σε εναντιομερή Απομόνωση καφεΐνης: 1820 Ταυτοποίηση και σύνθεση από τον Hermann Emil Fischer (βραβείο Nobel στη Χημεία, 1902) -μελέτες στη χημεία πουρινών, ταυτοποίηση μονοσακχαριτών, γλυκοσιδών, αμινοξέων, πεπτιδικών δεσμών κ.α.
Coffea arabica, Rubiaceae
Coffea arabica, Rubiaceae
άγουροι καρποί Coffea arabica, Rubiaceae
Coffea arabica, Rubiaceae
Coffea arabica, Rubiaceae
Coffea liberica
Coffea liberica
Τα σπέρματα διαχωρίζονται από τον καρπό πριν ή μετά την ξήρανση και καβουρδίζονται
Αναφέρονται σαν 'beans ενώ είναι σπέρματα (seeds) περιέχουν 0.8-2.5 % καφεΐνη Χημική Σύσταση γλυκίδια 50% Πρωτεΐνες 10-12% Λιπίδια 10-18% Φαινολικά οξέα 5% (καφεϊκό οξύ, χλωρογενικό οξύ) καφεΐνη ίχνη θεοφυλλίνης Με το καβούρδισμα η χημική σύσταση διαφοροποιείται και παράγονται φαινόλες, αλκοόλες, φουρανικά παράγωγα, αλδεΰδες, υδρογονάνθρακες κλπ που προσδίδουν το χαρακτηριστικό άρωμα στον καφέ
ΦΑΡΜΑΚΟΛΟΓΙΚΗ ΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΚΑΦΕΪΝΗΣ Διαπερνά τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό Διεγερτικό του ΚΝΣ (αύξηση συγκέντρωσης, μείωση κόπωσης, νευρικότητα, αϋπνία, τρόμος, διέγερση κέντρου του εμέτου) Δρα στο καρδιαγγειακό (αγγειοδιαστολή στους μυικούς ιστούς, αγγειοσύσπαση στα αγγεία του εγκεφάλου, ταχυκαρδία) Έχει ήπια διουρητική δράση Αυξάνει τη λιπόλυση μέσω των μεταβολιτών της (παραξανθίνη -απελευθέρωση γλυκερόλης και λιπαρών οξέων για τις καύσεις) Αυξάνει τη έκκριση γαστρικού υγρού H 3 C O N O N CH 3 N N CH 3 ΧΡΗΣΕΙΣ Διεγερτικό του ΚΝΣ, στην άπνοια νεογνών Μαζί με άλλα δραστικά συστατικά (παρακεταμόλη, ασπιρίνη, εργοταμίνη, κωδεΐνη, αντιισταμινικά, ασκορβικό οξύ) Σε αντικυτταριτιδικά σκευάσματα (ενεργοποιεί τη δράση της λιπάσης στο δέρμα μέσω πολύπλοκου μηχανισμού)
Αδενοσίνη (νουκλεοσίδης) (αδενίνη + ριβόζη) παίζει σημαντικό ρόλο στη μεταφορά ενέργειας (ATP και ADP) και στη μεταβίβαση σήματος (camp) Θεωρείται αναστολέας νευροδιαβιβαστών (προάγει τον ύπνο) προκαλεί αγγειοδιαστολή (ημικρανία) καφεΐνη και αδενοσίνη: έχουν δομικές αναλογίες Η καφεΐνη ανταγωνίζεται την αδενοσίνη για τη σύνδεση με τους υποδοχείς αδενοσίνης (χωρίς να τους ενεργοποιεί: ανταγωνιστής) και αναστέλλει τη βιολογική της δράση. Στον εγκέφαλο επάγει την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών (αδρεναλίνη, σεροτονίνη, ντοπαμίνη) Ταυτόχρονα διεγείρει το συμπαθητικό (fight-or-flight response) και προκαλεί μεταξύ άλλων αγγειοσύσπαση στα αγγεία του εγκεφάλου Τακτική κατανάλωση καφέ οδηγεί σε αύξηση του αριθμού των υποδοχέων στο ΚΝΣ και στο φαινόμενο «αντοχής» στην καφεΐνη -αγγειοδιαστολή (ημικρανία σε έλλειψη καφεΐνης)
Η καφεΐνη επιδρά αναστέλλοντας την δράση της αδενοσίνης (νευροδιαβιβαστή) μία από τις κύριες δράσεις της οποίας είναι να μας προκαλεί κούραση ή υπνηλία: αναστέλλει το αίσθημα της κόπωσης, ενώ φαίνεται ότι επηρεάζει και άλλους νευροδιαβιβαστές (ντοπαμίνη, ακετυλοχολίνη, σεροτονίνη, και σε υψηλές δόσεις νορεπινεφρίνη) επηρεάζοντας και άλλες λειτουργίες και ικανότητες, κάτι που δεν μπορεί να εξηγηθεί από την αναστολή της αδενοσίνης και μόνο, βελτιώνει την διάθεση και μπορεί να προστατεύσει τα κύτταρα του εγκεφάλου από την γήρανση και εκφυλιστικές παθήσεις. Επηρεάζοντας τα επίπεδα της ακετυλοχολίνης η καφεΐνη αυξάνει την μυϊκή δραστηριότητα και πιθανώς βελτιώνει τη μνήμη. Επηρεάζοντας τα επίπεδα σεροτονίνης, πιθανώς προστατεύει από την κατάθλιψη, χαρίζει εγρήγορση, ενεργητικότητα, και ανακουφίζει από ημικρανίες. Η καφεΐνη σε τοπική εφαρμογή φαίνεται ότι παρεμβαίνει στην δραστικότητα του ενζύμου φωσφοδιεστεράση, το οποίο χρησιμοποιεί ο οργανισμός μεταξύ άλλων στην καύση του λίπους. Η αναστολή της φωσφοδιεστεράσης οδηγεί (μέσω πολύπλοκου μηχανισμού) στην διασπαση του τοπικού λίπους και την καταπολέμηση, σε κάποιο βαθμό, της κυτταρίτιδας (σε υψηλές δόσεις - μελέτες σε εξέλιξη). Μελέτες σε εξέλιξη για την δράση της καφεΐνης στις νόσους Parkinson και Αlzheimer
Φωσφοδιεστεράσες: Ομάδες ενζύμων τα οποία καταλύουν την υδρόλυση φωσφοδιεστερικών δεσμών σε μόρια κυκλικής AMP ή GMP
Η καφεΐνη απορροφάται γρήγορα, μεταβολίζεται στο ήπαρ από την οξειδάση του κυτοχρώματος Ρ450: παραξανθίνη, θεοβρωμίνη, θεοφυλλίνη- αποβάλλονται στα ούρα μετά περαιτέρω μεταβολισμό χρόνος ημιζωής της καφεΐνης σε υγιείς ενήλικες: 5 ώρες
Χρόνος ημιζωής σε υγιείς ενήλικες: 5 ώρες Μέχρι 15 mg/l καφεΐνης στα ούρα σε αθλητές αγώνων (έλεγχος antidoping) Θανατηφόρος δόση: 150-200 mg/κg??? (>70 φλυτζάνια)
Η καφεΐνη είναι τοξική για ορισμένα ζώα και έντομα Δρόγες με καφεΐνη δρουν σαν φυσικά εντομοκτόνα
Carbon dioxide pressure-temperature phase diagram (supercritical fluid extraction)
Θεοφυλλίνη, theophylline Φαρμακολογική δράση Βρογχοδιασταλτική δράση Καρδιοτονωτική Υπερτασική Διουρητική Στο ΚΝΣ διεγερτική στο κέντρο της αναπνοής αλληλεπιδρά με ορισμένα φάρμακα (αντιεκκριτικά -cimetidine, αντιεπιληπτικά phenytoin, αντιβιοτικά) Eχει μικρό θεραπευτικό δείκτη therapeutic index = LD50 / ED50 ο χρόνος ημιζωής της ποικίλει (νεογνά 25-30 ώρες, παιδιά 3-4 ώρες, ενήλικες 8 ώρες, καπνιστές 5 ώρες, ηλικιωμένοι 12 ώρες.) Aπαιτείται εξατομίκευση της δοσολογίας Η θεοφυλλίνη (όπως η καφεΐνη) Απορροφάται γρήγορα Μεταβολίζεται στο ήπαρ Απεκκρίνεται στα ούρα Χρησιμοποιείται σαν βρογχοδιασταλτικό σε άσθμα και ΧΑΠ
Theobroma cacao, Sterculiaceae, κακάο, kakaw Δρόγη είναι τα σπέρματα Carl Linnaeus 1707-1778
Theobroma grandiflorum, T. bicolor, T. speciosa, T. cacao
πολιτισμός Maya (κόκκινο) και άλλοι πολιτισμοί της Κ. Αμερικής (μαύρο) 2000 π.χ. 900 μ.χ. 1450 μ.χ.
Theobroma cacao, Sterculiaceae τα άνθη και οι καρποί φυτρώνουν απ ευθείας στον κορμό
1544: το φυτό μεταφέρθηκε από την Αμερική στην Ισπανική αυλή
Theobroma cacao, Sterculiaceae Χημική σύσταση της δρόγης 40 50% λιπαρά συστατικά (βούτυρο κακάο), φαινολικά παράγωγα (φλαβονοειδή, προανθοκυανιδόλες), πουρινικές βάσεις (1-3% θεοβρωμίνη, 0,05-0,3% καφεΐνη)
Αζτέκοι (Μεξικό) Moctezuma ΙΙ (1466 1520 μ. Χ.) Montezuma, Moteuczoma Το κακαόδεντρο καλλιεργείται τις 3 τελευταίες χιλιετίες στο Μεξικό, στην Κ. και Ν. Αμερική
Ινκας 1200-1572 Moctezuma, ο βασιλιάς των Αζτέκων φυλακίζεται από τον Cortés
Theobroma cacao, Sterculiaceae
Theobroma cacao, Sterculiaceae άνθη
ώριμοι καρποί Theobroma cacao, Sterculiaceae
Theobroma cacao, Sterculiaceae
Theobroma cacao, Sterculiaceae ο κάθε λοβός ζυγίζει 500 g και περιέχει 30-50 σπέρματα
Theobroma cacao, Sterculiaceae Από 6000 άνθη/έτος ωριμάζουν περίπου 20 λοβοί (30-50 σπέρματα ο καθένας) 500 περίπου σπέρματα χρειάζονται για 1 kg κακαόμαζας
Το 38% της παγκόσμιας παραγωγής προέρχεται από την Ακτή Ελεφαντοστού
Τα σπέρματα υφίστανται ζύμωση, ξήρανση, καβούρδισμα, άλεση και δίνουν κακαόμαζα (συνήθως σε υγρή μορφή) περιέχει 50% λιπαρά συστατικά (βούτυρο του κακάο), υδατάνθρακες, πρωτεΐνες, ταννίνες, φαινολικά οξέα πουρινικές βάσεις (καφεΐνη και θεοβρωμίνη) καβουρδισμένα σπέρματα Το βούτυρο του κακάο διαχωρίζεται και προκύπτει η σκόνη κακάο
πικρή σοκολάτα: σκόνη και βούτυρο κακάο σε διάφορες αναλογίες σοκολάτα γάλακτος: σκόνη και βούτυρο κακάο, σάκχαρα, γάλα λευκή σοκολάτα: βούτυρο κακάο, σάκχαρα, γάλα αλλά όχι σκόνη κακάο
το βούτυρο κακάο είναι αδρανές έκδοχο στη φαρμακευτική και την κοσμητολογία Με την κατεργασία (ζύμωση, ξήρανση, καβούρδισμα) η χημική σύσταση του κακάο διαφοροποιείται: τα φαινολικά οξειδώνονται και παράγονται πολυάριθμα πτητικά συστατικά που προσδίδουν το χαρακτηριστικό άρωμα στο κακάο και την σοκολάτα
Θεοβρωμίνη απομονώθηκε το 1840 Φαρμακολογική δράση (σε πολύ ήπιο βαθμό) αγγειοδιασταλτική, διουρητική, διεγερτική στην καρδιά Είναι τοξική σε μικρά κατοικίδια ζώα (σκυλιά, γάτες), λόγω διαφορετικού ρυθμού στο μεταβολισμό της. Είναι επίσης προϊόν μεταβολισμού της καφεΐνης theobromine (mg/g) Cocoa cereals 0,7 Cocoa beverages 2,6 Cocoa 20 Δεν χρησιμοποιείται θεραπευτικά
Paullinia cupana, Sapindaceae guarana Αναρριχόμενο φυτό Προέρχεται από τον Αμαζόνιο Δρόγη είναι τα σπέρματα
Paullinia cupana, Sapindaceae Guarana Χημική σύσταση καφεΐνη 3,5-5,5% ταννίνες και σαπωνοσίδες έχει άρωμα σαν του κακάο Δρόγη είναι τα σπέρματα
Paullinia cupana, Sapindaceae Guarana
Σπέρματα Guarana
Σπέρματα Guarana
Paullinia cupana, Sapindaceae Τα σπέρματα καβουρδίζονται, καθαρίζονται και κατεργάζονται με νερό (πάστα guarana)
Χρήσεις guarana: Σε αναψυκτικά, Ενεργειακά ποτά, Σαν αφέψημα στις χώρες παραγωγής Στη λαϊκή θεραπευτική σαν αντιδιαρροϊκό, Συμπληρωματικά σε δίαιτες αδυνατίσματος, σαν αντικυτταριδικό (αυξάνει τη λιπόλυση τοπικά)
Ilex paraguariensis, Aquifoliaceae Ματέ Ματέ, Mate: παραδοσιακό ρόφημα σε χώρες της Ν. Αμερικής
Ilex paraguariensis, Aquifoliaceae Ματέ Ν. Αμερική: Αργεντινή, Βολιβία, Παραγουάη, Βραζιλία, Ουρουγουάη
Ilex paraguariensis, Aquifoliaceae Ματέ
Ilex paraguariensis Aquifoliaceae Ματέ Δρόγη είναι τα φύλλα Χημική σύσταση φλαβονοειδή, παράγωγα χλωρογενικού οξέος 10%, σαπωνοσίδες 5-10% καφεΐνη 0,9% θεοβρωμίνη 0,5 0,9% ίχνη θεοφυλλίνης
χλωρογενικό οξύ Σαπωνίνη (γενίνη) (επιφανειοδραστικοί παράγοντες)
Ilex paraguariensis, Aquifoliaceae Ματέ
Παραδοσιακό ρόφημα της Ουρουγουάης, Αργεντινής, Παραγουάης, Χιλής, Βραζιλίας, Βολιβίας. Αντικαθιστά τον καφέ λόγω της υψηλής περιεκτικότητας σε καφεΐνη. Οι φυλές ινδιάνων Guarani και Quechua το πίνουν από την προ-κολομβιανή εποχή. Το φυτό ευδοκιμεί σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες, και υγρασία.
Herba Mate - Ilex paraguariensis, Aquifoliaceae
Herba Mate - Ilex paraguariensis, Aquifoliaceae
το ρόφημα παρασκευάζεται με εμβροχή της δρόγης σε χλιαρό νερό όπως το τσάϊ Έχει δράση τονωτική διουρητική, αντιοξειδωτική, Αυξάνει τοπικά τη λιπόλυση Οι ινδιάνοι Guarani μετέδωσαν τη χρήση του ματέ στους ευρωπαίους ιεραπόστολους Ιησουΐτες
Statue of a man preparing mate, in Posadas, Argentina
Cola acuminata Sterculiaceae
Cola acuminata, Sterculiaceae
Cola acuminata Sterculiaceae
Το δένδρο προέρχεται από την Δ. Αφρική καλλιεργείται σε Νιγηρία, Γκαμπόν, Σ. Λεόνε αλλά και Τζαμάϊκα και Βραζιλία
Cola nitida, Sterculiaceae
Cola nitida Sterculiaceae
σπέρματα Cola Χημική σύσταση καφεΐνη 2-3,5%, πολυφαινολικά (φλαβανόλες, κατεχόλες, προανθοκυανιδόλες) Cola nitida C. Vera C. acuminata Sterculiaceae
σπέρματα Cola
Χρήσεις στην παρασκευή ενεργειακών ποτών και αναψυκτικών «τύπου κόλα» Στις χώρες παραγωγής είναι μασητική δρόγη
Χρήσεις στην παρασκευή ενεργειακών ποτών και αναψυκτικών «τύπου κόλα»
Camelia sinensis = Thea sinensis = Camelia thea Theaceae Τσάϊ Δρόγη είναι τα φύλλα
Camelia sinensis Τεϊόδενδρο
Πράσινο τσάϊ (ξήρανση) μαύρο τσάϊ (ζύμωση μερική ενζυματική οξείδωση των πολυφαινολών - και ξήρανση)
Camelia sinensis
Χημική σύσταση Φαινολικά παράγωγα 20% (φαινολικά οξέα, φλαβονοειδή) πρωτεΐνες 15-20%, αμινοξέα 3%, σάκχαρα 5%, ασκορβικό οξύ, βιταμίνες Β, πουρινικές βάσεις: κυρίως καφεΐνη 2%, ίχνη θεοβρωμίνης και θεοφυλλίνης Μετά τη ζύμωση Σχηματίζονται πτητικές κετόνες, γλυκοσίδες αλκοολών (τερπενικοί- αλειφατικοί αρωματικοί) εξενάλη με οξείδωση των ακόρεστων λιπαρών οξέων, οξειδωμένα παράγωγα πολυφαινολών (τεαφλαβίνη) Εξενάλη
καφεϊκό οξύ Caffeic acid χλωρογενικό οξύ Chlorogenic-acid τεαφλαβίνη Theaflavin (βενζοτροπολόνη) στο μαύρο τσάϊ γαλλικός εστέρας επιγαλλοκατεχίνης EGCG στο πράσινο τσάϊ
Κατεχίνες: πολυφαινολικά παράγωγα με αντιοξειδωτική δράση Diastereoisomers epimers (+)-catechin (2R-3S) (-)-catechin (2S-3R) (-)-Epicatechin (2R-3R) (+)-epicatechin (2S-3S)
Γαλλικός εστέρας επιγαλλοκατεχίνης Epigallocatechin gallate EGCG Το κύριο αντιοξειδωτικό συστατικό στο πράσινο τσάϊ γαλλικό οξύ
1 κούπα τσάΐ περιέχει 40 mg πολυφαινολών Τα πολυφαινολικά συστατικά διαθέτουν: In vitro: αντιμεταλλαξιογόνο, αντιοξειδωτική, αντιμικροβιακή δράση In vivo: αναστολή χημικά επαγόμενων μορφών καρκίνου Θεραπευτικές Χρήσεις του τσαγιού διουρητικό, αντιδιαρροϊκό, αντιμικροβιακό κατά της τερηδόνας
% καφεΐνης στις δρόγες 0,3 2% τσάι μέχρι 2% mate 2-3.5 % cola 2,5 5,5% guarana 3% στον καφέ
Ένα φλυτζάνι καφέ περιέχει 40-170 mg καφεΐνης Ένα φλυτζάνι decaffeine 5-15 mg Ένα φλυτζάνι τσάι 30-40 mg Ένα αναψυκτικό τύπου cola 10-50 mg Ένα ενεργειακό ποτό 80-300 mg καφεΐνης (εκχύλισμα Cola ή Guarana)