Йерба Мате - дълга, но актуална история (Част 1)

Автори: Анна Гаврон-Гзела, Юстина Ханай-Качмарек и Юдита Целецка-Пьонтек *

Катедра по фармакогнозия, Фармацевтичен факултет, Медицински университет в Познан, ул. „Швенчицкиего“ 4, 61-781 Познан, Полша;

aggzella@ump.edu.pl (А.Г.-Г.);

justyna.chanaj-kaczmarek@ump.edu.pl (Й.К.-К.)

Резюме

Имайки предвид нарастващия интерес към Йерба Мате, това е цялостно проучване, съдържащо най-важните аспекти, свойства и ефекти от употребата му. Уводът съдържа видовите характеристики на Йерба Мате, както и информация за произхода и местата на отглеждане. Последващата част се фокусира върху анализ на състава, включващ: пуринови алкалоиди, полифеноли, сапонини и минерали като групи активни съединения, отговорни за клиничната активност на Йерба Мате. Прегледът на резултатите от предклиничните и клиничните проучвания показват активността на напитката по отношение на: стимулиращия ефект, намаляване на теглото чрез стимулиране на липолизата, кардиозащитни, антидиабетни и противовъзпалителни ефекти. Информацията за действието на Мате е допълнена от характеристиките на неговата потенциална токсичност по отношение съдържанието на PAH-ПАВ (поли-циклични-въглехидрати) и по-специално, бензо[α]пирен. Настоящите данни за ефектите на Йерба Мате и широкия спектър на въздействие, отреждат значимо място на напитката като ценен компонент на функционалното хранене. Нарастващото й потребление, обусловена от глобализацията на пазара и улеснената информационна достъпност за неговите здравословни ефекти, предполага популярност сред по-широки групи от населението.

.

1. Въведение

Ilex paraguariensis A.St.-Hil., от семейство Aquifoliaceae, е дърво, чиито листа (Mate folium), след като бъдат изсушени и изпечени, се използват за приготвяне на парагвайски чай, известен като „Йерба Мате“. Родът Ilex обхваща около 450 вида, растящи в тропическите райони на Южна Америка и Азия. Въпреки това, дърветата Ilex се срещат изключително в Южна Америка: северна Аржентина, южна Бразилия, Уругвай и Парагвай, където покриват площ от приблизително 540 000km2 [1–5].

Листата на I. paraguariensis има монографии на EMA и, по-скоро, фармакопейна монография (в Приложение 9.4 към Европейската фармакопея) [6–8]. I. paraguariensis е субтропично, двудомно, вечнозелено дърво, което расте от 8 до 15м. Твърдите многогодишни листа са с дължина 8см, маслиненозелени на цвят, по-тъмни отгоре. Те са с яйцевидна форма с клиновидна основа, назъбен ръб и тъп връх. Дървото цъфти от октомври до ноември. Има малки, бели, копринени цветове (обикновено с четири венчелистчета), събрани в съцветия на върховете на клоните. Плододава от март до юни. Плодовете са червени или червеникаво-кафяви с диаметър 5–8мм, съдържащи 4–5 жълти семена с твърда обвивка. Дървото изисква висока влажност през цялата година, като валежите не трябва да са по-малко от 1200мм. Същевременно то е ниско чувствително към температурни колебания и би могло да издържи температури до -6°C [1,9,10].

Думите „Йерба Мате“ произлизат от два езика (испански и кечуа) и буквално означават „билки от калабаса (тиква)“, тъй като напитката се приготвя в съд от изсушена тиква. Първите, които са използвали Йерба Мате в естествения му хабитат са били индианците гуарани. През 16в. в този район прииждат йезуитите и установяват техните мисии. Те не само оценили достойнствата на напитката, но скоро (около 1670г.) успяват да култивират дървото в изкуствена среда. Започват да търгуват с напитката и да я превръщат в разменна монета и така става известна като парагвайски, мисионерски или йезуитски чай. След разпускането на ордена през 1775г., плантациите управлявани от монасите са запуснати или унищожени. Трудното култивиране и отглеждане на това растение дълго време е почти загубено и е възобновено едва в средата на 20в. [1,9,11].

Производството на Мате в трите основни страни (Аржентина - най-големият производител, Бразилия и Парагвай) се оценява на около 1,4 милиона тона годишно, от които по-малко от 5% се изнасят, докато по-голямата част е предназначена за вътрешно потребление, например около 80% в Бразилия [3].

2. Преработка на Мате

Отглеждането и събирането на реколтата от Мате се извършва по различни начини в зависимост от региона. Суровината се добива от диво-растящи в джунглата дървета и/или от плантационни насаждения. Производственият процес следва няколко етапа, които в зависимост от производителя и желания вкус на продукта се различават по:

• продължителност и температура на сушене;
• опушване или не на листната маса;
• използвана дървесина за опушване и сушене;
• други.

Производственият процес на Мате включва:

• Събиране на суровината — пресните (6–12-месечни) листа и стъбла се събират, опаковат и транспортират до мястото на преработка;
• Печене (sapecado) — кратко (от 10 секунди до 3 минути) излагане при температури до около 500° C за инактивиране на окислителните ензими (полифенолоксидаза), забавяне естественото разграждане на растителния материал и запазване на вкусовите му свойства. Традиционно, този процес се е осъществявал чрез директно излагане на открит огън от дърва или пропан в ротационна пещ (цилиндър). Днес повечето пещи са заменени от автоматични лентови сушилни, които сушат листата чрез обдухване с горещ въздух;
• Сушене — за да се намали съдържанието на влага в листата до 4,5%, суровината се суши за 8–24 часа в сушилни при температури до 100° C, като се използва филтриран или нефилтриран дим от горящата дървесина;
• Зреене (ферментиране) — сухият продукт се натрошава и се съхранява в циментови или кедрови камери за поне 12 месеца, за да се развие специфичният му вкус. Зреенето значително увеличава концентрацията на определени компоненти (метилксантини и полифеноли) и свързаната с тях антиоксидантна активност на Йерба Мате;
• Фракциониране (пресяване) — отделяне на клонките от листата, за да се смесят отново в специфични пропорции. Листата са отговорни за съдържанието на активните съединения и вкуса на напитката. Клонките от друга страна, действат като филтър, предотвратяващ навлизането на прах в мундщуците (bombilla, bomba, bombillion) за пиене на Мате и съответно, намалява цената на крайния продукт. Отделните видове и марки Мате имат различно и специфично съотношение на листа и клонки. Йерба Мате Деспалада теоретично е без клонки (в действителност съдържа до 10% от тях). Йерба Мате Елаборада пък е вид съдържащ около 35% клонки и т.н.
• Опаковка — листната маса и клонките окончателно се са начупват/нарязват, като в зависимост от характеристиките на крайния продукт, би могъл да се купажира в определените им пропорции. Крайният бленд би могъл също така да се комбинира с билки, плодове, кори, цитрусови плодове и други съставки [1,3,10,12–14].

Способите за консумация на Мате е различен във всяка южноамериканска страна. Това е породено от разликата в обичаите между местните южноамерикански култури, както и от „обичаите“ на европейските колонизатори на тези страни. Традиционно, Мате се приготвя в съдове, наречени матеро или calabaza (cuia), изработени от тиква, дърво, порцелан, инокс. Сухата листна маса се насипва в кратунката в количество от ½ до , „събужда“ се малко количество хладка вода, дозалива се с вода с температура 65–80◦C и се настойва за кратко. Напитката се „всмуква“ през мундщук-филтър наречен bombilla. Така приготвена, запарката би могла да се залива с вода многократно, мин. 5-6 пъти, докато йербата отдаде „силата“ си. Традиционните продукти, консумирани в Аржентина, Уругвай и Бразилия, приготвени чрез заливане на листата с топла (до 80°С) вода, се наричат ​​„мате“, „косидо“ или „chimarrao“. В Парагвай и югозападна Бразилия e популяро „terere“, приготвена чрез заливане на листата със студена вода и често сервирана с лимон или други цитрусови плодове [1–3,5,15].

В страни, където Йерба Мате е в естествения си хабитат, средната консумация се оценява на около 12–23г/ден (= 1л. напитка). Най-високата консумация на Мате на глава от населението се наблюдава в Уругвай с 8–10кг/годишно, в Аржентина около 5–6кг/годишно, и в Южна Бразилия 3–5кг/год. [1,3,9,16].

В допълнение към традиционната употреба на Мате, концентрирани екстракти от Мате се използват във фармацевтичната, козметичната и хранително-вкусовата промишленост. Нарастващият интерес се дължи на нарастващия интерес към по-здравословни храни, особено на такива естествено богати на биоактивни фенолни съединения със защитен ефект срещу развитието на хронични заболявания. Въз основа на базата данни Derwent Innovations Index, броят на заявките за патенти за продукти на базата на Йерба Мате от 2008г. непрекъснато се увеличава [17], включително и на добавки за намаляване нивата на глюкоза или холестерол, лечение на метаболитен синдром и затлъстяване, както и срещу оксидативен стрес и неговите последици. Един такъв патентован препарат за контролиране на загубата на тегло при хора е „YGD“, съдържащ 112мг Йерба Мате, 95мг Гуарана (семена от Paullinia cupana) и 36мг Дамяна (листа от Turnera diffusa var. aphrodisiaca) [18].

В допълнение към горното, Мате често се използва за производство на студени безалкохолни напитки, като съставки на енергийни напитки и продукти, насърчаващи разграждането на алкохол и ацеталдехид. Интересно е също да се отбележи, че обещаваща роля на Мате е потвърдена от скорошни проучвания на биоразградими и функционални опаковки за храни. Добавянето на екстракт от Мате към хидролизирани нишестени мембрани, поради неговата антиоксидантна активност и промяна на цвета при различно pH, значително увеличава пластификацията и ускорява разграждането на опаковките [19].

3. Химични съединения

Йерба Мате съдържа богат набор от химични съединения, включително: въглехидрати (80,71%), протеини (4,09%) и мазнини (0,90%). Освен това е източник на вторични метаболити, особено пуринови алкалоиди (кофеин, теобромин), полифеноли (фенолни киселини, флавоноиди) и терпени (сапонини, каротеноиди), както и минерали и витамини [1,2].

3.1. Пуринови алкалоиди

Мате съдържа метилксантини, особено кофеин (1–2% от сухото тегло), теобромин (0,3–0,9%) и следи от теофилин. Тези съединения се съдържат главно в листната част на растението (3,15–3,5mg/g) и в малки концентрации в стъблата. Те са отговорни за характерния горчив вкус и стимулиращия ефект на напитките. Съдържанието на кофеин в чаша (около 150ml) Мате е сравнимо с това в чаша кафе и е около 80mg [1,11,20]. Количеството алкалоиди в напитките обаче е променливо и зависи от вида на използваните суровини и способа за приготвяне на напитката. В проучване на различни марки от Уругвай, Аржентина и Бразилия (по три от всяка страна) е установено, че уругвайските йерби притежават най-високо съдържание на кофеин и теобромин, следвани от аржентинските и най-ниско ниво при бразилските. Съдържанието на кофеин в Мате може да варира от 25 до 175мг/г, а на теобромин от 6 до 28мг/г суха маса [3,15,21]. Количеството кофеин консумирано в 100мл студено приготвена напитка (terere), е около 2,5 пъти по-високо от това на приготвена с топла вода. В сравнение с други продукти, количеството кофеин в 100мл terere и топла запарка е същото като в 24 и 10мл еспресо, 277 и 118мл кола, 80 и 34мл енергийна напитка или съответно 1,1 и 0,5г гуарана на прах. Количеството теобромин от друга страна, в тези две напитки е еквивалентно на 14,5 или 6,2г млечен шоколад [22]. Подобна връзка е установена и в последващи проучвания, в които концентрацията на кофеин се покачва с увеличаване времето за настойване, като най-високо е съдържанието в запарки с вода с температура от 70° C и време за настойване 45 минути. Приготвянето с вряла вода е неефективно и независимо от продължотелността, напитката е показала два пъти по-ниска концентрация на кофеин [16]. Съдържанието на пуринови алкалоиди в зависимост от използваните процедури за приготвяне на настойки е представено в Таблица 1.

3.2. Полифеноли

Листата на Мате съдържат няколко полифенолни съединения, главно фенолни киселини, от които хлорогеновата киселина е доминираща и срещаща се най-често под формата на три изомерни съединения. В прясно събрана суровина, количеството на хлорогеновата киселина варира между 46–81µg/mg суха маса в листата и 32–79µg/mg в стъблата [23,24].

Във водни и алкохолни екстракти от зелена и отлежала йерба е потвърдено наличието на хлорогенова киселина (кафеоилхинова киселина), кафеена киселина, хининова киселина, дикафеоилхинова киселина и ферулоилхинова киселина. В отлежала йерба, за разлика от зелената, е установено допълнително наличие на кафеоилшикимова и дикафеоилшикимова киселина, последните открити преди това в сушени сливи [23,25]. Общото съдържание на полифеноли, изразено като еквивалент на хлорогенова киселина, най-често варира от 40 до около 100mg/g суха маса или изразено като еквивалент на галова киселина, от 90 до 176mg/g суха маса [3,21,23,26,27].

В мащабни проучвания в Аржентина, Бразилия, Парагвай и Уругвай е установено, че йерба добита, независимо от диви гори или плантации и изсушена с горещ въздух или дървесен дим е със съдържание на общи феноли в концентрация 100–180mg/g по отношение на хлорогенова киселина. Това означава, че чаша „чай“ йерба (5g) би могла да осигури 0,5–0,9g полифеноли.

Установено е също, че йерби добити от плантации в Парагвай с интензивно излагане на слънчево лъчение са най-богати на полифенолни съединения [1]. В проучването на Colpo et al., 15 последователни запарки са приготвени от девет марки Мате (по три от Уругвай, Аржентина и Бразилия). Най-високо съдържание на полифеноли е открито във вторите запарки, като напитките от уругвайските марки съдържат приблизително 3–5 пъти повече полифеноли в сравнение с „най-бедните“ бразилски марки. В 100mL от най-богатите напитки от Уругвай, Аржентина и Бразилия е имало съответно 1451mg, 967mg и 599mg полифеноли на галова киселина [15]. Вторите запарки също са установени като най-богати на полифеноли в анализи, проведени върху 30 последователни запарки от пет бразилски йерби. Освен това е отбелязано, че количеството полифеноли, както и метилксантини, е по-високо в студено приготвените напитки, отколкото в тези, приготвени с топла вода. Осмият воден екстракт „terrere“ съдържа повече полифеноли от третия екстракт топла запарка [22]. Съдържанието на полифеноли в настойки приготвени по различни способи е представено в Таблица 1.

В проучване на De Mejia et al., съдържанието на хлорогенова киселина и нейните изомери (нео- и криптохлорогенова киселина), определени в 13 традиционни йерби от Аржентина и Парагвай е измерено, съответно 43,1, 58,7 и 36,1µg/mg. Освен това, в пробите е установено и наличието на 3,4-, 3,5- и 4,5-дикаволилхинова киселина [21]. Чрез HPLC метод е определено съдържанието на на девет полифенолни киселини в изследваните напитки: кафеена; хлорогенна; 3,4-, 3,5- и 4,5-дикаволилхинова; галова; сирингова; p-кумарова; и ферулова киселини. Максимално съдържание на хлорогенна киселина е наблюдавано, когато 2g Мате е залято с 300 mL вода с температура 95°C и е настойвано в продължение на 16 минути [28,29]. В допълнение към посочените, в Мате се откриват също и следните флавоноидни съединения: рутин, кверцетин 3-рамнозид и 3-глюкозид, кемпферол 3-рамнозид и 3-глюкозид и лутеолин дигликозид. Общото съдържание на катехин е около 70mg/g сухо вещество, докато количеството рутин определено в 23 традиционни аржентински и една парагвайска йерба е било 15–35µg/g екстракт [12,21,23,27].

Таблица 1

3.3. Сапонини

Сапонините присъстващи в листата на йерба мате, са съединения принадлежащи към горчиви, добре разтворими във вода тритерпенови сапонини, производни на урсоловата киселина и са наречени мате сапонини 1, 2, 3, 4 и 5 [1,6]. Общото им съдържание е 7,0mg/g в зелените и 6,60mg/g в отлежалите листа [20]. Според други изследвания съдържанието е 11,7mg/g, като доминиращото съединение е мате сапонин 1 (урсолова киселина 3-O-глюко-арабино-28-глюкозид, 5mg/g) и мате сапонин 2a и 2b (изомерни урсолова киселина 3-O-глюко-арабино-28-глюкозиди, около 3mg/g всеки), докато мате сапонини 3, 4 и 5 присъстват само в следи. Беше отбелязано също, че те не са толкова добре разтворими във вода, колкото в органични разтворители. Следователно нивата им в настойките, на които те придават специфичен вкус, не са толкова високи, колкото в суровината [11,30,31].

Гваяцин B и нудикауцин C, които са аналози на мате сапонин 1 и 2, производни на друг агликон, олеанолова киселина, също са идентифицирани [6,12,32]. Методът MALDI и LDI-MS, разработен от Petroselli et al. за оценка качеството на суровините, позволява откриването на вече известни сапонини в листата на I. paraguariensis, но и на нови, неизвестни и неописани преди като компоненти на напитката. Методът може също да осветли наличието на замърсители и/или други хранителни добавки, като циклодекстрини α и β [33].

3.4. Минерали

Основните макронутриенти в открити в аржентинските марки са K, Ca, Mg и P в количества съответно от 11,35, 7,69, 6,99 и 1,37mg/g. Сред микроелементите най-изобилни са манганът и желязото, съответно с 0,68 и 0,12 mg/g, а алуминият и силицият са в микро количества, съответно 0,64 и 0,33mg/g [3,34–36]. В проучване между 54 марки йерба от Аржентина, Бразилия, Парагвай и Уругвай са определени сходни, независимо от страната на произход, съдържания на Ti, Ni, As, Mo, U, Li и Be, докато количествата K, Cr, Ca, Mg, Co, Al, Fe, Rb, Mn, P, Sr, La, Cu, Ce, Ba, Pb и Zn в различните видове йерба варират в зависимост от условията на отглеждане на суровината, почвата, климатични особености и практиките на обработка. В това проучване средните концентрации на токсичните елементи, т.е. кадмий, арсен и олово, също са определени под максимално допустимите нива, с изключение на една бразилска марка, в която съдържанието на Cd (0,491µg/g) надвишава допустимия стандарт с почти 20%. Не са открити токсични елементи, като Sb, Se, Ag и Bi в нито една от тестваните марки [35]. Методът разработен от Марсело и екип, въз основа определяне съдържанието на 24 основни минерала като хемотаксономични компоненти на Мате е полезно за идентифициране страната на произход и контрол на качеството, както и позволява откриване на фалшифициране на суровината поради добавянето на други билки [37].

3.5. Други съединения

Йерба Мате съдържа също витамини, главно водоразтворими. В 100г сушени листа се съдържат около 22мг витамин С, съответно 5,5, 1,8 и 0,7мг витамин B1, B2 и B6 [3]. Според някои автори Мате съдържа и малки количества витамини А и Е [1,9]. Анализът на мастни киселини в йерби от Аржентина, Бразилия и Парагвай показва значителни количества линолова и α-линоленова киселини (съответно 250 и 600μg/mL инфузия). Значително по-високо количество линолова киселина е наблюдавано в напитки, приготвени с вода на стайна температура, в сравнение с инфузии с вода при 85° C, докато за α-линоленова киселина не е имало такава разлика [38]. Други проучвания са идентифицирали 23–30 компонента на етеричното масло от Йерба Мате. Оказа се, че процесът на сушене и отлежаване на мате води до значителни промени в състава на етеричните масла. Количествата съединения, отговорни за флоралния аромат, са значително намалени в този процес, като лимоненът е от 18,2 до 5,4%, а линалоолът практически се окислява до линалолови оксиди. От своя страна, „изпичането“ и сушенето произвеждат нови съединения, като метилфурфурал и фурфурал, отговорни за сладкия и опушен вкус, какрто и за кафявия цвят на напитките.

Основните съединения, идентифицирани в етеричното масло от свежо зелено Йерба Мате, са лимонен. (18,2%), линалоол (12,2%) и геранил ацетат (7,1%), докато тези в „печеноата“ йерба са геранил ацетат (11,4%), лимонен (5,4%) и β-(E)-йонон (4,8%) [26].

Най-важните стъпки в производствения процес на Йерба Мате са печенето и окончателното сушене, които се извършват директно над пламъка или в дима от горящата дървесина. По време на тези процеси се образуват полициклични ароматни въглеводороди (PAH - ПАВ) в резултат на разграждането (пиролизата) на съединенията присъстващи в суровината и изгорялата дървесина. Това са токсични (канцерогенни) съединения, чието съдържание в крайния продукт трябва да бъде възможно най-ниско. Определеното ниво на 16 ПАВ в пробите, взети на различни етапи от производството на Мате от три различни места в южна Бразилия, е 0,4–9,0mg/kg, т.е. най-високото по време на сушенето. По-малко токсичните съединения с 2–4 пръстена (включително фенантрен, антрацен, пирен и флуорантен) преобладават във всички проби, докато по-токсичните ПАВ с 5–6 пръстена присъстват в ниски концентрации.

Определеното съдържание на бензо[α]пирен, един от най-токсичните компоненти на дима, в различни продукти Мате варира от 11,9–99,3µg/kg [14,39,40].