ترکيبات شيميايي چاي

۱-۴- ترکيبات شيميايي چاي

جدول ۱-۱٫ ترکيب شيميايي اندام هوايي جديد گياه چاي
وزن خشک % تركيب وزن خشک % تركيب
۵/۰ تئوفيلين ۳۰-۲۵ فنل تام
۵-۴ اسيدهاي آمينه فلاوانولها
۶/۰-۵/۰ اسيدهاي آلي ۱۲-۸ (-)اپي-گالوكاتشين¬گالات
۵-۴ مونوساكاريدها ۶-۳ (-)اپي¬كاتشين-گالات
۲۲-۱۴ پلي¬ساكاريدها ۶-۳ (-)اپي-گالوكاتشين
۷-۴ سلولز و همي-سلولز ۳-۱ (-)اپي¬كاتشين
۶-۵ پكتين ۲-۱ (+)كاتشين

۶-۵ ليگنين ۴-۳ (+)گالوكاتشين
۱۷-۱۴ پروتئين ۴-۳ فلاوونولها و گليكوزيدهاي آنها
۵-۳ چربي ۳-۲ لوكوآنتوسيانين
۶/۰-۵/۰ كلروفيل و پيگمانهاي ديگر ۴-۳ اسيدهاي پلي¬فنلي
۶-۵ خاكستر ۴-۳ كافئين
۲/۰ تئوبرم

جدول ۱-۱ ترکيب شيميايي اندام هوايي جديد را نشان مي¬دهد(۹۷).نخستين تحقيقات علمي درباره شيمي چاي در سال ۱۸۲۷ انجام شده است که طي آن اودري نوعي آلکالوئيد از چاي استخراج کرد. اين ماده تئين ناميده شد. چند سال پيش از اين يعني در سال ۱۸۲۰، رونگه در آلمان از قهوه آلکالوئيدي به دست آورده بود كه آن را تحت عنوان کافئين معرفي کرد. بعدها مشخص گرديد اين دو ماده در واقع يکي هستند و فقط منشاء متفاوتي دارند. کافئين، متيل¬گزانتيني تلخ مزه با فرمول شميايي C8H10N4O2است.

مقدار کافئين در قسمتهاي مختلف گياه متفاوت است اما متوسط آن حدود ۳ درصد است. چاي علاوه بر کافئين حاوي مقادير اندکي تئوفيلين و تئوبروم است(۴). همچنين تحقيقات نشان داده است ميزان کافئين در طول دوره رشد متغير است. سوزوكي و همکاران (۱۹۹۱) نشان دادند مقدار کافئين از شروع رشد در اواخر مارس (ابتداي بهار) تا جولاي (اوايل تابستان) به طور مرتب افزايش مي¬يابد و بعد از آن دچار کاهش مي¬شود(۹۵). ازدمير و همکاران (۱۹۹۳) نيز نشان دادند ميزان کافئين از چين اول تا چين آخر به طور مرتب کاهش مي¬يابد(۷۴).

در بين ترکيبات مختلف چاي، کاتشينها اهميت ويژه¬اي دارند. کاتشينها زير مجموعه ترکيبات فلاوونوئيدي هستند. فلاوونوئيدها به همراه اسيدهاي فنلي، ليگنانها و استيلبنها گروه بزرگي از مواد شيميايي به نام پلي¬فنلها را به وجود مي¬آورند. اثر بازدارندگي فلاوونوئيدها در جلوگيري از پراکسايش ليپيدها(۸۲)، به دام اندازي راديکالهاي آزاد(۳۷)، گيرندگي يونهاي آهن(۶۳) و غير فعال کردن آنزيم ليپوکسيژنازگزارش شده است(۴۶،۸۱).

کاتشينها بر خلاف ساير فلاوونوئيدها معمولا به شکل غيرگليکوزيدي و يا به شکل استر شده با اسيد گاليک مشاهده مي¬شوند. امروزه مشخص شده است در گياه چاي هفت نوع کاتشين اصلي و مقادير اندکي از ساير مشتقات کاتشيني وجود دارد. کاتشينهاي اصلي عبارت از الف- کاتشينهاي آزاد: (+)کاتشين، (+)گالوکاتشين ، (-)اپي¬کاتشين ، (-)اپي¬گالوکاتشين و ب- انواع استري شده يا کاتشينهاي گالوئيل: (-)اپي¬کاتشين¬گالات ، (-)اپي¬گالوکاتشين¬گالات و (-)گالوکاتشين¬گالات مي¬باشند(شکل ۱-۱) (۳۸).

زاپرومتوف بيوسنتز كاتشيتها را مورد بررسي قرار داده است(۱۲۸). حلقه A از مسير اسيد استيك – اسيد مالونيك و حلقه B‌ از مسير اسيد شيكميك – اسيد سيناميك توليد مي¬شود. توليد كاتشينها در گياه چاي با افزايش مواجهه گياه با نور افزايش مي¬يابد. اين پديده ناشي از فعاليت آنزيم فنيل¬آلانين¬آمونيا¬لياز است كه در صورت پوشاندن گياه، فعاليت آن بسرعت افت پيدا مي¬كند. توليد كاتشين در گياه با افزايش دما نيز افزايش مي¬يابد. پس از توليد، كاتشينها در واكوئل سلول ذخيره و بشدت از هرگونه متابوليسم يا تجزيه¬اي محافظت مي¬شوند(۳۸).

شکل از کتاب

شکل ۱-۱٫ کاتشينهاي اصلي موجود در گياه چاي

ميزان كاتشين و كافئين قسمتهاي مختلف گياه در جدول ۱-۲ آورده شده است. مشاهده مي¬شود ميزان ترکيبات اصلي در چاي در قسمتهاي مختلف گياه يکنواخت نيست(۴). احمد و موراليدهاران (۱۹۹۸) نيز نشان دادند ميزان کافئين و کاتشين برگ چاي که نقش ويژه¬اي در کيفيت چاي دارند، از بخشهاي فوقاني گياه به سمت پايين کاهش پيدا مي¬کند(۶). يو¬لي¬لين و همكاران ميزان پلي¬فنل در اجزاء مختلف گياه چاي را به کمک HPLC بررسي کردند. مشاهده شد برگ جديد ۷/۲ برابر بيشتر از برگ قديمي پلي¬فنل دارد. همچنين مقدار پلي¬فنلها در تابستان ۴/۱ برابر بهار بوده است(۵۳).

جدول ۱-۲٫ درصد کاتشين و کافئين در قسمتهاي مختلف گياه چاي بر اساس وزن خشک (۴)
قسمت گياه کاتشين کافئين
جوانه ۵/۲۶% ۷/۴%
برگ اول ۹/۲۵% ۲/۷%
برگ دوم ۷/۲۰% ۵/۳%
برگ سوم ۱/۱۷% ۹/۲%
ساقه قسمت بالا ۱/۱۱% ۵/۲%
ساقه قسمت پايين ۰/۵% ۴/۱%

– خواص آنتي اکسيداني تركيبات چاي

قدرت آنتي¬اکسيداني ترکيبات چاي با روشهاي مختلفي به اثبات رسيده است. رابينسون و همکاران (۱۹۹۷) با روش نورتابي شيميايي(۸۴) و كوماموتو و سوندا (۱۹۹۸) با سيستم الکترود اکسيژن اين امر را نشان دادند(۵۱). همچنين رايس- اوانس (۱۹۹۹) با استفاده از روش تعيين ظرفيت آنتي¬اکسيداني بر اساس اکي¬والان ترولوکس، خواص چشمگير آنتي¬اکسيداني عصاره چاي و فلاوونوئيدهاي چاي را نشان داد(۸۳).

مطالعات پزشکي و آزمايشگاهي حاكي از آن است که کاتشينهاي چاي سبز، ارزان، غير سمي و ضد سرطان بوده، خاصيت آنتي¬اکسيداني دارند(۱۱۵). کاتشينهاي چاي و بخصوص اپي¬گالوکاتشين¬گالات و اپي¬گالوکاتشين، آثار ممانعت-کنندگي بالايي در مقابل اکسايش ليپوپروتئين کم-چگال از خود نشان داده¬اند(۶۲).

همان طور که پيشتر گفته شد کاتشينها از اجزاء اصلي ترکيب شيميايي چاي هستند که تا ۳۵ درصد ماده خشک برگ چاي را تشکيل مي¬دهند. کاتشينها زير مجموعه فلاوونوئيدها، از دسته فلاوان¬۳ – اُل¬ها هستند. شکل ۱-۴ اسکلت ساختماني کاتشين را نشان مي¬دهد.

شکل ۱-۴٫ اسکلت ساختماني کاتشينها

وجود گروههاي فنلي در اين ساختمان قابل توجه است. اين گروهها مي¬توانند با دادن يک هيدروژن يا الکترون ترکيبات ديگر را احيا کنند و خود به راديکالهاي آزادي تبديل شوند که به دليل وجود رزونانس در حلقه آروماتيک پايدار مي¬شوند و تمايل زيادي براي احياء شدن ندارند. قرار گرفتن دو گروه OH در موقعيت ارتو سبب مي¬شود ثبات راديکال حاصل از جدا شدن يک هيدروژن بيشتر شود زيرا در اين حالت پس از جدا شدن هيدروژن امکان ايجاد پيوند هيدروژني درون مولکولي وجود دارد(۱۲۴).

مشخص شده است كاتشينهاي چاي از طريق به دام-اندازي راديكال و گرفتن فلزات، آنتي¬اكسيدانهاي بسيار موثري هستند(۲۳،۴۵،۹۰). فعاليت به دام اندازي راديکال آزاد ترکيبات چاي و مکانيسم آن بکرات و به روشهاي مختلف و در شرايط متفاوت مورد مطالعه قرار گرفته است. در بعضي از اين گزارشها نتايج متناقضي وجود دارد که به نظر مي¬رسد نحوه آزمايش (نوع راديکال، شرايط آزمايش، غلظت و نوع عصاره يا ترکيب خالص) در اين خصوص نقش داشته باشند. با اينکه بيشتر گزارشها بر اهميت کليدي حلقه B و حضور نيمه گالوئيل و بي¬اثر بودن حلقه A تأکيد دارند اما در مواردي فعاليت حلقه A و اهميت کمتر نيمه گالوئيل گزارش شده است.

نانجو و همکاران (۱۹۹۶ و ۱۹۹۹) قدرت به دام اندازي کاتشينهاي چاي و اپيمرها و مشتقات آنها را با استفاده از راديکال DPPH بررسي کردند(۶۷،۶۸). غلظت مورد نياز کاتشينهاي چاي و اپيمرهاي آن براي به دام اندازي راديكال به ميزان ۵۰ درصد، بين ۱ تا ۳ ميكرومولار بود. نتايج به دست آمده در جدول ۱-۵ آورده شده است. تفاوت معني¬داري بين قدرت به دام-اندازي راديکال در انواع کاتشين و اپيمرهاي آن مشاهده نشد(۳۸). براي شناسايي عوامل موثر در قدرت به دام¬اندازي راديکال در ساختمان کاتشين، انواع آسيل¬دار شده و گلوکزدار شده آنها نيز بررسي شد. نتايج حاصل از آسيل¬دار كردن كاتشينها در جدول ۱-۶ آورده شده است

.
جدول ۱-۵٫ اثر به دام اندازي راديكال DPPH كاتشينهاي چاي و اپي مر آنها
SC50 (mM) كاتشينها SC50 (mM) كاتشينها
۲/۱ (-)اپي¬كاتشين-گالات ۹/۲ (+)اپي-كاتشين
۴/۱ (-)كاتشين¬گالات ۹/۲ (+)كاتشين

۲/۱ (-)اپي-گالوكاتشين-گالات ۰/۳ (-)اپي-كاتشين
۱/۱ (-)گالوكاتشين-گالات ۷/۲ (-)كاتشين
۱۸ آلفا توكوفرول ۸/۱ (-)اپي-گالوكاتشين
۱۳ اسيد آسكوربيك ۱/۲ (-)گالوكاتشين

جدول ۱-۶٫ توانايي به دام¬اندازي كاتشينهاي آسيل-دار شده
SC50 (mM) تركيبات
۴/۲ (+)-Catechin
3/1 (+)-Catechin 5,7-di-O-acetate
4/1 (+)-Catechin 3,5,7-tri-O-acetate
100> (+)-Catechin 3, 3′,۴′-tri-O-acetate

۸۰ (+)-Catechin 5,7, 3′,۴′-tetra-O-acetate
8/3 (+)-Catechin 3-O-acetate
7/3 (+)-Catechin 3-O-propionate
8/1 (-)-Epigallocatechin
1/2 (-)-Epigallocatechin 3-O-acetate
0/2 (-)-Epigallocatechin 3-O-propionate

فعاليت (+)کاتشين به ميزان قابل ملاحظه¬اي با آسيل¬دار شدن گروههاي هيدروکسيل حلقه B کاهش مي¬يابد در حالي که تغيير در هيدروکسيل¬هاي حلقه A کاهش چنداني به بار نمي¬آورد. در (+)کاتشين و (-)اپي-گالوکاتشين نيز آسيل¬دار کردن گروه هيدروکسيل موقعيت ۳ کاهش قابل ملاحظه¬اي به همراه دارد. آنها نتيجه گرفتند حلقه A بخش ساختماني مهمي در به دام-اندازي راديکال آزاد محسوب نمي¬شود.

گلوکزدار کردن حلقه B در (-)اپي¬کاتشين کاهش قابل ملاحظه¬اي را از اين نظر موجب مي¬شود. در مورد (-)اپي¬گالوکاتشين که در حلقه B آن گروه ارتوتري¬هيدروکسيل وجود دارد، گلوکزدار کردن موقعيت ′۴ قدرت را به ميزان معني-داري کاهش مي¬دهد در حالي که اين عمل در موقعيت ′۳ فقط کاهش اندکي را به همراه دارد. بنابراين مي¬توان گفت در کاتشينها همانند ساير فلاوونوئيدها حضور گروه ارتو دي¬هيدروکسيل در حلقه B براي مشاهده قدرت بالاي به دام¬اندازي راديکال آزاد لازم است؛

ضمن اينکه وجود ارتوتري¬هيدروکسيل موجب افزايش بيشتر قدرت مي¬شود. در حضور نيمه گالوئيل حتي گلوکزدار کردن موقعيت ′۳ يا ′۴ کاهش معني¬داري به بار نمي¬آورد در حالي که اين عمل در خصوص (-)اپي¬کاتشين و (-)اپي¬گالوکاتشين سبب غير فعال شدن آنها مي¬شود. بنابراين، وجود استر اسيد گاليک در موقعيت ۳ تاثير چشمگيري دارد(۳۸).

والکيک و همکاران نيز با مطالعه محصولات واکنش اپي¬گالوکاتشين و اپي¬گالوکاتشين¬گالات با راديکالهاي پراکسيل نشان دادند جايگاه اصلي فعاليت آنتي-اکسيداني در اين سيستم گروه تري¬هيدروکسيل حلقه B است(۱۰۰).

يِئوب و همکاران (۲۰۰۰) هم با روش ديگري فعاليت به دام¬اندازي راديکال را در چندين گياه از جمله چاي بررسي کردند. نتايج نشان داد تعداد هيدروکسيل موجود در حلقه B بر فعاليت تاثير مي-گذارد. همچنين در بين هشت کاتشين جدا شده از عصاره چاي، (-)کاتشين کمترين اثر و (-)اپي¬گالوکاتشين¬گالات بالاترين فعاليت را داشت(۱۲۰).

سنبا و همکاران (۱۹۹۹) قدرت به دام¬اندازي کاتشينها و ترکيبات مدل را بررسي کردند. آنها نشان دادند تعداد راديکالهاي DPPH که توسط مولکولهاي پلي¬فنل به دام افتاده¬اند، بيش از تعداد گروههاي هيدروکسيل موجود است و نتيجه گرفتند هيدروژنهايي که مستقيما به حلقه آروماتيک پيوند يافته¬اند نيز در به دام¬اندازي راديکالها مشارکت دارند.

آنها با تجزيه و تحليل ثابتهاي سرعت و پارامترهاي فعالسازي واکنش DPPH و پلي¬فنلها در مراحل اوليه واکنش، نشان دادند اين مقادير به تعداد گروههاي هيدروکسيل و موقعيت متقابل آنها بستگي دارد. همچنين فعاليت حلقه A را نسبت به حلقه B ناچيز گزارش کردند(۸۸).

گيو (۱۹۹۷) رابطه ساختمان شيميايي و فعاليت آنتي¬اکسيداني کاتشينهاي چاي و اپيمرهاي آنها را به روش ESR مورد مطالعه قرار داد. آنها از سيستمهاي سوپراکسيد، اکسيژن يگانه، راديکال آزاد DPPH و AAPH استفاده کردند. نتايج حاکي از آن بود که قدرت به دام¬اندازي کاتشينهاي گالوئيل¬دار (اپي-گالوكاتشين¬گالات و اپي¬كاتشين¬گالات) در هر چهار سيستم بيشتر از انواع بدون نيمه گالوئيل است. همچنين مشخص شد اثر اپي¬گالوكاتشين و گالوكاتشين بيشتر از اپي¬كاتشين و (+)کاتشين است. بنابراين نتيجه گرفتند علاوه بر حضور گالوئيل در موقعيت ۳ که بيشترين اثر را دارد، وارد شدن يک گروه هيدروکسيل در موقعيت ´۵ حلقه B نيز تأثير بسزايي در فعاليت آنتي¬اکسيداني اين ترکيبات دارد(۳۶).

تينگ سان و هو(۲۰۰۱) نيز کارايي ضد راديکالي ترکيبات چاي را بررسي کردند. آنها از سيستم مدل DPPH استفاده کردند و نتايج را به صورت غلظت آنتي-اکسيدان لازم براي کاهش غلظت سوبسترا (راديكال۹) به ميزان ۵۰ درصد گزارش کردند.

بر اين اساس ترتيب فعاليت به صورت زير بود : EGCG < ECG < EGC < اسيد گاليک < EP < BHT < کافئين. با دخالت دادن زمان رسيدن به تعادل، پارامتر ديگري به نام کارايي آنتي¬اکسيدان (AE50 ) به دست مي¬آيد. بر اين اساس فعاليت ضد راديکالي به صورت زير گزارش شد: ECG = اسيد گاليک < EGCG < EP < EGC < BHT < کافئين(۹۴).

از سويي، ژو و همکاران (۲۰۰۰) محصولات واکنش اکسايشي (-) اپي¬گالوکاتشين¬گالات (۲ محصول) و (-) اپي¬گالوکاتشين (يک محصول) با پراکسيد هيدروژن را بررسي و شناسايي کردند. نتايج نشان داد اين ترکيبات از اكسايش و دکربوکسيله شدن حلقه A در مولکول کاتشين به دست آمده¬اند(۱۲۹).

سانگ و همکاران (۲۰۰۲) نيز نشان دادند بسته به سيستم آزمايش، جايگاه فعاليت در ساختمان کاتشين متفاوت است. اين محققين دو محصول واکنش از (+) کاتشين و دو محصول از (-) اپي¬کاتشين را جداسازي و به روش رزونانس مغناطيسي هسته شناسايي کردند. نتايج حاکي از آن بود که در سيستم پراکسيداز و DPPH حلقه B و در سيستم پراکسيد هيدروژن حلقه A موثر است(۸۶).