Characterization of chlorogenic acids (CGA) and nine isomers in an F2 population derived from Coffea arabica L.

Abstract

Chlorogenic acids (CGA) and their isomers have been associated with sensory attributes of the coffee beverage such as acidity, astringency, and bitterness. They have been linked to coffee rust resistance and acknowledged as bioactive compounds due to their antioxidant power with benefits for human health. The total chlorogenic acids (TCGA) and nine isomers of three groups, caffeoylquinic acid or CQA (5-CQA, 4-CQA, 3-CQA), dicaffeoylquinic acid or diCQA (3,4-diCQA; 3,5-diCQA, 4,5-diCQA) and feruloylquinic acid or FQA (5-FQA, 4-FQA, 3-FQA) were determined in an F2 population of Coffea arabica from the crossbreed (Bourbon x Maragogype) x Timor Hybrid. TCGA contents were quantified by UV-VIS spectrophotometry and High-Resolution Liquid Chromatography - HPLC. The group of caffeoylquinic acids (CQA) represented 82% of the TCGA. From the diCQA, 4,5-diCQA showed lower contents, whereas the highest isomer was 3,5-diCQA. Results per quartile for TCGA-UV and for every isomer showed statistical differences among group averages per isomer. The population behaved as a parental Maragogype according to contents of 5-CQA, 3,5-diCQA, and TCGA-UV. TCGA contents were higher in the parental GQ956 derived from the Timor hybrid 832-1, with resistance to coffee rust. From the three groups, the first characteristic of parental Bourbon showed a higher concentration of diCQA and FQA; the second one showed a lower concentration of TCGA and CQA isomers and the third group higher TCGA and 5-CQA concentrations. This research allowed establishing the basis for plant selection in the F2 generation of C. arabica due to the TCGA content and isomers derived from CQA, diCQA, and FQA.

Alternate abstract:

Los ácidos clorogénicos (ACG) y sus isómeros han sido asociados a los atributos en la bebida del café especialmente la acidez, astringencia y el amargo. Estos compuestos han sido reportados como relacionados a la resistencia a la roya del café y reconocidos como compuestos bioactivos en la salud humana por su capacidad antioxidante. Se determinó la distribución de ácidos clorogénicos totales (ACGT) y nueve isómeros pertenecientes a tres grupos, los ácidos cafeoilquínicos o CQA (5-CQA, 4-CQA y 3-CQA), los ácidos dicafeoilquínicos o diCQA (3,4-diCQA; 3,5-diCQA y 4,5-diCQA) y los ácidos feruloilquínicos o FQA (5-FQA, 4-FQA y 3-FQA) en una población F2 de Coffea arabica proveniente del cruce de (Bourbon x Marapagogype) x Híbrido de Timor. Se cuantificó el contenido de ACGT mediante espectrofotometría UV-VIS y cromatografía líquida de alta resolución - HPLC. El grupo de los ácidos cafeoilquínicos (CQA) representó el 82% de los ACGT. De los diCQA, el 4,5-diCQA mostró los menores contenidos, mientras que el isómero mayoritario fue el 3,5-diCQA. Los resultados por cuartil para ACGT-UV y cada isómero indicaron diferencias estadísticas entre los promedios de los grupos por cada isómero. La población se comportó como el padre Maragogype según los contenidos de 5-CQA, 3,5-diCQA, y los ACGT-UV. Los contenidos de ACGT fueron mayores en el parental GQ956 derivado del híbrido de Timor 832-1, cuya característica principal es la resistencia a roya. Se formaron tres grupos de plantas de acuerdo a los isómeros analizados. El grupo uno fue característico del parental Bourbon al presentar mayor concentración de diCQA y FQA; el grupo dos presentó menor concentración de ACGT y de isómeros del CQA; y el grupo tres estuvo caracterizado por presentar mayor concentración de ACGT y 5-CQA. Este trabajo permitió establecer las bases para la selección de plantas en una generación F2 de C. arabica por el contenido total de ácidos clorogénicos y los isómeros derivados de CQA, diCQA y FQA.