Nové antioxidační přísady z vedlejších produktů pivovaru pro kosmetické přípravky 2
Jul 07, 2022
Prosím kontaktujteoscar.xiao@wecistanche.comPro více informací
3. Výsledky a diskuse
3.1. Proces vaření řemeslných piv ve studiu
Řemeslná piva na rozdíl od průmyslově vyráběných piv nejsou pasterizována ani filtrována a zachovávají si tak více ze svého složení, vůně a chuti. Složení řemeslných piv je jednoduše voda, slad, chmel a kvasinky (Saccharomyces Cerevisiae), bez dalších přísad, a proto chemické přísady přítomné v pivu závisí na přísadách, které se přidávají a odstraňují během procesu vaření [8]. . Výrobci řemeslného piva se obecně vyhýbají přidávání kyseliny citrónové, která může přispět ke snížení oxidace produktu, nebo jiných přísad, jako jsou aroma, cukry, příchutě a šťávy [8]. V pivech studovaných v této práci nebyly použity žádné přísady a složkami byla neupravená voda, slad, chmel a kvasnice.
Tabulka 1 uvádí piva studovaná v této práci a poskytuje jejich složení a hlavní charakteristiky. Některé další informace o pivech jsou důvěrné, a proto nemohly být zveřejněny. Obrázek 1 znázorňuje proces vaření řemeslných piv používaných pro tuto práci.
Proces vaření řemeslného piva začíná smícháním sladu a vody ve vhodných poměrech. Lze použít pět různých sladů a smíchat je dohromady podle různých receptur (tabulka 1). Voda a slad se zahřívají na teplotu 70 stupňů po dobu 90 minut a výsledná sladina se filtruje, aby se odstranil vyčerpaný slad. V dalším kroku lze použít dva různé chmely, Perle a Saaz, v různých poměrech. Chmel se přidá k filtrované mladině a vaří se při 100 stupních po dobu 90 minut, poté se vyčerpaný chmel odstraní odstředěním (proces Whirpool) v intervalu 1300-1550, v závislosti na velikosti šarže. Následným krokem je fermentace, kdy jsou přidány kvasinky Saccharomyces Cerevisiae a zahřívány na 20-22 stupeň po dobu 90 minut, aby se cukry přeměnily na alkohol.cistanche wirkungVyčerpané kvasinky se poté odstraní odstředěním, výsledné pivo se stáčí do lahví a po různé době zrání v délce 20-30 dnů je připraveno ke konzumaci.
Stručně řečeno, pivovarskými složkami jsou voda, slad, chmel a kvasnice. Meziprodukty jsou mladina, mladina po chmelu (sladina po svaření s chmelem a následném odstranění vyčerpaného chmele) a pivo po kvasnicích (pivo vzniklé po kvašení a následném odstranění vyčerpaných kvasinek). Konečným produktem je samozřejmě vyzrálé pivo. Použité suroviny jsou slad, chmel a kvasnice. Všechny tyto produkty byly plně analyzovány na celkový obsah fenolu a antioxidační kapacitu.
3.2. Stanovení celkového obsahu fenolu
Předchozí studie [10] identifikovala čtyřicet sedm polyfenolů ve čtyřech druzích komerčních piv, jmenovitě v ležáku, Plzni, Märzebier a nealkoholickém pivu, pomocí elektrosprejové ionizační hybridní lineární iontové pasti kvadrupólové techniky hmotnostní spektrometrie Orbitrap. Mezi polyfenoly je možné uvést fenolové kyseliny, hydroxycinnamoylchininy, flavonoly, flavony, alkylmethpxyfenoly, alfa- a iso-alfa-kyseliny, hydroxyfenyloctové kyseliny a prenylflavonoidy.
U řemeslných piv další studie identifikovala fenolické a dusíkaté sloučeniny pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie a hmotnostní spektrometrie [11]. Bylo identifikováno 57 fenolových sloučenin spolu s jedenácti dusíkatými sloučeninami patřícími do třídy fenoxidů.
V naší předchozí studii [12] bylo kvantifikováno dvacet fenolových sloučenin, například kyselina gallová, katechin nebo humulon, ve stejných šesti typech řemeslných piv, mladiny, přísadách a použitých produktech této studie pomocí ověřené LC- MS/MS metoda. Suma fenolových sloučenin (SPC) identifikovaných a kvantifikovaných v ječných sladech byla nezanedbatelná a byla způsobena převážně trans-p-kumarovou kyselinou, která byla přenesena do mladiny během přípravy moštu a byla zodpovědná za nezanedbatelné SPC mladiny. Hořké kyseliny a prenylflavonoidy byly detekovány ve výchozím chmelu, zatímco jejich koncentrace ve vyčerpaném chmelu klesla, což naznačuje, že byly převedeny do meziproduktu výroby. Fenolové sloučeniny, z velké části přítomné ve výchozích ječných sladech a chmelu, se ve finálních pivech snižovaly, protože byly absorbovány do kvasnic přidaných pro fermentaci.
Na základě těchto předchozích výsledků lze usuzovat, že fenolové sloučeniny mohou ovlivnit celkový obsah fenolu (TPC) studovaných piv. Při pohledu na výsledky našich analýz TPC uvedených v tabulce 3 se zdá, že extrakční rozpouštědlo má na TPC silný vliv.citrusové bioflavonoidy,Ve skutečnosti výchozí slady podrobené extrakci ethanolem vykazovaly vyšší hodnoty TPC než slady podrobené extrakci vodou, s poměrně velkým rozsahem hodnot pro extrakt v ethanolu, od 28 do 72 mg GAE/g, a omezenější rozsah pro extrakt ve vodě. od přibližně 11 do 16 mg GAE/g. To ukazuje, že u sloučenin, které mohou ovlivnit TPC v této studii, je extrakce v ethanolu účinnější než extrakce ve vodě. Podobné výsledky týkající se hodnot TPC uvedli Zhao et al. [9] pro 14 odrůd ječmene podrobených extrakci v acetonu s hodnotami od 2,17 do 2,56 mg GAE/g. V práci Zhao et al. (2008) se v této studii aceton jevil jako méně účinný při extrakci fenolových sloučenin z ječmene než voda nebo ethanol 70 stupňů. Několik dalších studií také prokázalo, že ethanol je účinný při extrakci sloučenin, které ovlivňují TPC [24,25]. Naše údaje o výchozích typech sladu ukazují, že slady typu 3 a 5 mají vyšší TPC než ostatní slady (tabulka 1), protože jsou přítomny, když jsou hodnoty nejvyšší.
Pokud jde o TPC mladiny, je třeba mít na paměti, že tento produkt nebyl podroben extrakci, ale použit tak, jak byl dodán z pivovaru. TPC mladiny bylo nižší než u výchozího sladu a závisí na první fázi vaření, která se skládá ze zahřívání sladu a vody na teplotu 70 stupňů po dobu 90 minut. Během této fáze mohou fenoly difundovat z hrubých zrn (sladová zrna jsou pouze hrubě mletá) a rozpouštět se do mladiny. Jakmile jsme však obdrželi výchozí slad, byl mletý, aby se získaly jemné částice pro optimalizaci extrakce fenolu.výhody cynomoriumTo může vysvětlit nejvyšší hodnotu výchozího sladu objevujícího se u mladiny: fenoly se mohou během výroby mladiny uvolňovat z hrubých částic pouze částečně a fenoly, které jsou stále uvnitř zrn, lze snadno uvolnit z nejjemnějších částic během extrakce ve vodě nebo v ethanolu 70 stupňů.
Cistanche může proti stárnutí
Použité slady vykazovaly střední hodnoty mezi hodnotami výchozího sladu a odpovídajících sladin, což potvrzuje, že fenolické sloučeniny byly stále přítomny v použitém sladu: extrakce vodou a ethanolem 70 stupňů odhalila znatelné hodnoty TPC v rozmezí přibližně 9 až 14 mg GAE/g a od 12 do 37 mg GAE/g pro extrakci do vody a ethanolu, v daném pořadí.
Tabulka 3 uvádí hodnoty TPC čistého chmele Perle a Žatce. Oba výchozí chmely vykazovaly velmi vysokou TPC a hodnoty získané po extrakci ethanolem byly opět vyšší než hodnoty získané ve vodě, což potvrdilo, že ethanol je pro extrakci fenolů lepším rozpouštědlem než voda. Výchozí chmel Perle vykazoval vyšší hodnotu než žatecký. Nebyly však používány jako čistý chmel, ale smíchány podle tajného receptu. Takto byla analyzována směs použitá pro každý proces vaření piva. TPC může odpovídat směsi dvou různých chmelů v různých procentech, což je přibližně střední hodnota mezi procentem čistého chmele. TPC mladiny získané po přidání chmele bylo vyšší než u mladiny před přidáním chmele, což naznačuje, že část fenolických sloučenin se přenáší z chmele do sladiny během procesu vaření piva, který v této fázi spočíval vaření chmele v mladině při 100 stupních po dobu 90 min. Nicméně, navzdory velmi vysokému TPCof chmele, TPCof mladiny vykázala mírný nárůst.pouštní hyacintDalo by se očekávat, že použitý chmel bude mít vysokou TPC, ale TPC byla ve skutečnosti nižší, což pravděpodobně naznačuje, že velká část fenolických sloučenin se během procesu ztratila v důsledku tepelné nestability některých fenolických sloučenin [26].
Výchozí kvasinky vykazovaly znatelný TPC, zejména když byla extrakce provedena ve vodě, zatímco mnohem nižší hodnota byla získána z extrakce 70° ethanolem. To lze vysvětlit tím, že čisté kvasinky jsou méně rozpustné a méně hydratované v ethanolu než ve vodě, a proto je extrakce méně účinná. Zdá se, že část kvasinek TPCin byla přenesena do piva, protože došlo ke zvýšení TPC odpovídajících piv. Opět je třeba poznamenat, že analýza byla provedena na pivech, která nebyla podrobena extrakci, která tak nebyla ovlivněna extrakční metodou. TPC vyčerpaných kvasinek je však zvláště zajímavé, protože bylo nezanedbatelné. Ve skutečnosti byl TPC vyčerpaných kvasinek po extrakci vodou o něco nižší než u výchozích kvasinek, zatímco hodnoty pro vyčerpané kvasinky po extrakci v ethanolu byly dokonce vyšší než u výchozích kvasinek. To je způsobeno hydratací kvasinek během fermentace, která podporovala rozpouštění a extrakci fenolů. TPC finálních piv se statisticky nelišilo (str<0.05) from="" that="" of="" beers="" after="" yeast,="" indicating="" that="" the="" compounds="" remain="" stable="" during="" beer="">
Abych to shrnul, finální piva byla obohacována fenolickými sloučeninami během celého procesu vaření, během kterého různé přísady tyto sloučeniny přenesly do piva. Nejvyšší TPC bylo zjištěno u piv Triplo Malto a Maior. Odpad byl využit pouze částečně a byly zvýrazněny nezanedbatelné hodnoty TPC, které byly zvláště významné pro kvasinky, když byla extrakce prováděna ve vodě.
3.3. Hodnocení antioxidačních aktivit
Antioxidační aktivity byly hodnoceny hodnocením ekvivalentní antioxidační kapacity Troloxu (DPPH), antioxidačního parametru redukujícího železité ionty (FRAP) a aktivity vychytávání kationtů radikálů a redukční síly (ABTS), a příslušné výsledky jsou uvedeny v tabulkách {{2} }. PDF pro výchozí slad se pohybovalo přibližně od 9 do 24 μmol TE/g pro vodné extrakty a od 20 do 42 umol TE/g pro ethanolové extrakty. Hodnoty DPPH byly obecně vyšší než hodnoty získané Zhao et al. [9] po extrakci acetonu. Ve skutečnosti uvedli, že aktivity 14 vzorků sladů zachycující radikály se pohybovaly od 9,33 do 11,78 μmol TE/g.
Pokud jde o mladinu, je třeba poznamenat, že hodnoty byly stejné pro extrakci vodou a ethanolem. Jak bylo vysvětleno dříve, mladina nebyla podrobena extrakci a byla poskytnuta jako řešení pivovarem. Mladina různých sladů vykazovala nižší hodnoty než odpovídající výchozí slady. Důvod pro to může být stejný jako ten vysvětlený pro TPC, to znamená neúplné rozpuštění molekul ze sladu do sladiny během procesu vaření piva. Použité slady získané po extrakcích ethanolem vykazovaly vyšší hodnoty než ty získané po extrakci vodou, ale mnohem nižší hodnoty než výchozí slad. To znamená, že některé molekuly byly přeneseny do mladiny, zatímco jiné byly během procesu ztraceny.
Jak Perle, tak Žatecký chmel vykazoval vysoké hodnoty DPPH, zvláště když byla extrakce provedena v ethanolu (přibližně 72-89 umol TE/g po extrakci ve vodě a 258-354 μmol TE/g po extrakci v ethanolu）). Jejich směsi vykazovaly hodnoty, které odpovídaly konkrétní receptuře použité k výrobě každého piva.Výchozí směs chmele odrážela složení chmele.
Sladina po přidání chmele vykazovala mírně zvýšené hodnoty DPPH ve srovnání s předchozí mladinou, což znamená, že některé molekuly ovlivňující hodnotu DPPH se přenesly do mladiny, ale pokud vezmeme v úvahu silný pokles hodnot DPPH u použitého chmele, je možné usoudit, že molekuly ovlivňující DPPH byly během této fáze vaření zničeny, protože byly tepelně nestabilní [26]. Utracený chmel vykazoval velmi významný pokles hodnot DPPH oproti výchozímu chmelu, což potvrdilo tepelnou nestabilitu molekul ovlivňujících hodnotu DPPH. Výchozí kvasinky vykazovaly mírné hodnoty DPPH pro extrakty ve vodě a v ethanolu. Bylo zajímavé zaznamenat nárůst sladiny po kvasinkách a zejména u vyčerpaných kvasnic, kde bylo možné pozorovat významný nárůst hodnot DPPH. Vysvětlení lze nalézt v enzymatické reakci, ke které došlo v přítomnosti kvasinek na flavonolových glykosidech: enzymy kvasinek jsou schopny přeměnit glykosidy na aglykony, které jsou reaktantnější než odpovídající glykosidy [27,28]. Hodnoty DPPH pro finální piva nebyly statisticky odlišné (str<0.05)from those="" of="" wort="" after="">
Antioxidační aktivita stanovená ABTS výchozího sladu se pohybovala od přibližně 21 do 47 umol TE/g pro extrakci ve vodě a od 41 do 97 pro ethanolové extrakty, hodnoty vyšší než hodnoty stanovené Zhao et al. [9]. Naše zjištění jsou v dobré shodě s pozorováním vyšších hodnot TPC, když byla extrakce provedena v ethanolu. Obzvláště vysoké hodnoty měl výchozí slad typu 5, který se používal pouze pro výrobu piva Maior. V případě sladin byly hodnoty ABTS vyšší než u odpovídajících výchozích sladů; to naznačuje, že proces výroby mladiny je schopen extrahovat více molekul, které mohou ovlivnit výsledek ABTS, jak bylo prokázáno u hodnot DPPH. Použité slady vykazovaly nižší hodnoty ABTS, nižší než hodnoty výchozího sladu, což potvrzuje, že molekuly jsou během procesu přenášeny do sladiny. ABTS pro výchozí chmel byl velmi vysoký, ale silně se snížil u mladiny po chmelu. Ve vyčerpaném chmelu byly přítomny zbytkové molekuly schopné ovlivnit ABTS. ABTS výchozí veast byla vyšší, když byla extrakce provedena ve vodě, což potvrdilo předchozí pozorování, tj. lepší rozpustnost kvasinek ve vodě než v ethanolu. Pivo za kvasinkami vykazovalo vysoké hodnoty ABTS, zatímco použité kvasnice vykazovaly hodnoty nižší, velmi podobné jako u finálních piv. Antioxidační aktivita byla poté hodnocena pomocí FRAP. Výchozí slad vykazoval hodnoty od 56 do 8 0 mol TE/g pro vodné extrakty a od 33 do 54 μmol TE/g pro 70stupňové ethanolové extrakty. U vodních extraktů byla nejvyšší hodnota Ego, zatímco u etanolových extraktů byla nejvyšší hodnota Alter. Mladiny vykazovaly nižší hodnoty než výchozí slady a mezi různými typy nebyly zvýrazněny žádné významné rozdíly. Použité slady nevykazovaly významné rozdíly od výchozího sladu. Hodnoty výchozího chmele byly téměř 332 a 377 μmol TE/g pro Perle a Žatecký kraj, když byla extrakce prováděna ve vodě, zatímco byly výrazně nižší, 120 a 110 mol TE/g, pro Perle a Žatecký ostrov, resp. když byla extrakce provedena v 70 stupních ethanolu, což potvrdilo rozdíly mezi těmito dvěma extrakčními metodami. To se potvrdilo i u výchozích směsí, které po extrakci vodou dávaly vyšší hodnoty než po extrakci ethanolem. Hodnoty pro mladiny po chmelu jsou nejvyšší ve srovnání s předchozími mladinami, což ukazuje na nárůst molekul schopných ovlivnit hodnoty FRAP během procesu vaření piva. Odpadní chmel měl zvláště vysoké hodnoty, když byla extrakce prováděna ve vodě (hodnoty se pohybovaly od 88 do 103 mol TE/g), zatímco byly mnohem nižší, když byla prováděna v 70stupňovém ethanolu (hodnoty se pohybovaly od 29 do 33 umol TE /G). Výchozí kvasinky vykazovaly nejvyšší hodnotu (71,045±5,859 umol TE/g), když byla extrakce provedena ve vodě, ale nejnižší hodnotu pro 70stupňové ethanolové extrakty (44,494±0,501 umol TE/g). Hodnoty FRAP pro odpadní kvasinky byly opět vyšší než výchozí hodnoty (od 103 do 136 μmol TE/g pro vodní extrakty a 70 až 82 μmol TE/g pro 70stupňové ethanolové extrakty), což naznačuje, že kvasinky byly obohaceny molekulami schopnými ovlivnit Analýza FRAP během procesu výroby piva. Piva po kvasinkách vykazovala vyšší hodnoty než mladiny v předchozí fázi, po uvaření a odstranění chmele, což naznačuje, že když jsou piva v kontaktu s kvasinkami, obohacují se o molekuly, které mohou ovlivnit hodnoty FRAP. Finální piva také vykazovala vyšší hodnoty než piva v předchozí fázi po přidání kvasinek, fermentaci a odstranění, což naznačuje, že zrání může vést ke zvýšení počtu molekul, které mohou ovlivnit analýzu FRAP.
V několika případech bylo pozorováno, že použité kvasinky vykazovaly vyšší hodnoty než výchozí kvasinky.Metoda extrakce flavonoidů pdfJedním z možných vysvětlení je, že kvasinky mohou být schopny absorbovat molekuly z jiných materiálů během procesu vaření piva a podporovat uvolňování aglykonů, které jsou reaktivnější než odpovídající glykosidy 27,28]. Skutečnost, že u piv je pozorován nárůst hodnot FRAP oproti předchozí mladině, může být způsobena přítomností kvasinek, které nejsou zcela odstraněny z piva, které částečně pokračují v procesu fermentace uvolňováním aglykonů, které jsou reaktivnější než odpovídající glykosidy, jak bylo vysvětleno výše.
3.4. Bioaktivita vyčerpaných extraktů v lidských keratinocytech
Bioaktivita byla hodnocena v použitých extraktech, zejména v extraktech získaných v pivovaru Alter. Nejprve jsme hodnotili cytotoxicitu extraktů použitého sladu (SP-M), utraceného chmele (SP-H) a extraktů kvasnic (SP-YE) v buňkách keratinocytů HaCaT. Buňky HaCaT byly ošetřeny koncentracemi extraktu v rozmezí od 0.003 až 3 mg/ml po dobu 24 hodin a životaschopnost buněk byla hodnocena testem MTT. Ošetření buněk HaCal extrakty v koncentracích nižších než 0,3 mg/ml neovlivnilo životaschopnost buněk (obrázek 2). Pro následující experimenty byla proto zvolena koncentrace 0,03 mg/ml. Stárnutí kůže je komplexní proces zahrnující vnitřní i vnější faktory, který vede k progresivní ztrátě kožní funkce a struktury [29]. Přibývá důkazů, že mitochondriální dysfunkce a oxidační stres jsou klíčovými rysy stárnutí kůže [30]. V tomto ohledu je tedy vývoj složek, které zlepšují mitochondriální aktivitu a zabraňují oxidačnímu stresu, potenciální strategií proti stárnutí pleti.
Pro hodnocení schopnosti extraktů zlepšit mitochondriální aktivitu byly HaCaT buňky ošetřeny extrakty v roztoku bez živin pro buněčný metabolismus. Jak je znázorněno na obrázku 3, ošetření HaCaT buněk po dobu 4 hodin roztokem a bez živin významně snížilo mitochondriální aktivitu.
Za stejných experimentálních podmínek přidání 0,03 mg/ml SP-H a SP-YE, ale ne SP-M, významně obnovilo mitochondriální aktivitu, což naznačuje jejich schopnost podporovat mechanismy buněčné výživy. Při stejné koncentraci byly také hodnoceny extrakty SP-M, SP-H a SP-YE na jejich antioxidační aktivitu v buňkách HaCaT. HaCaT buňky byly ošetřeny extrakty současně nebo 2 hodiny před oxidačním stresem (100 uM H, O, 30 min) a antioxidační aktivita byla hodnocena z hlediska intracelulární tvorby ROS. Tento experimentální přístup umožnil diskriminaci
schopnosti extraktů působit proti a/nebo předcházet intracelulární tvorbě ROS. Všechny extrakty SP-M, SP-H a SP-YE přímo působily proti působení H a O s významným snížením tvorby ROS v buňkách HaCaT (obrázek 4).
4. závěr
V této studii byl hodnocen celkový obsah fenolů a antioxidační aktivity různých druhů piv, výchozích surovin, meziproduktů varného procesu a upotřebených sladů, chmele a kvasnic. Jak uvádí Zhao et al. [5] je třeba na rozdíly ve výsledcích analýz antioxidační aktivity nahlížet ve světle rozdílů v analytických metodách použitých k hodnocení těchto aktivit. Rozdíly ve výsledcích analýz antioxidační aktivity mohou být také způsobeny odchylkami v procesech a extrakčních metodách a odlišnou reakční kinetikou [31]. Kromě toho některé rozdíly mezi vzorky závisí na jejich složení a nikoli na procesu vaření, protože u všech piv byl použit stejný proces. Tato studie nabízí důkazy o tom, že piva se obohacují o fenoly z jejich složek a že pivovarské produkty a odpady jsou zajímavými zdroji pro přípravu doplňků stravy a kosmetiky. Tato studie ukazuje anti-aging účinky odpadních produktů z ručně vyráběných piv v lidských keratinocytových buňkách, což naznačuje jejich potenciální použití jako přísady pro přípravu kosmetiky. Tato studie tedy dále potvrzuje zájem o využití odpadů z výroby potravin. Budoucí studie budou věnovány studiu a vývoji nových, hotových kosmetických přípravků z pivních vedlejších produktů s cílem prozkoumat jejich možné průmyslové kosmetické použití.
Tento článek je převzat z Cosmetics 2021, 8, 96. https://doi.org/10.3390/cosmetics8040096 https://www.mdpi.com/journal/cosmetics