化粧品配合物用の醸造所副産物からの新しい抗酸化成分2
Jul 07, 2022
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3。結果と考察
3.1。調査中のクラフトビールの醸造プロセス
クラフトビールは、工業的に生産されたビールとは異なり、低温殺菌またはろ過されていないため、組成、香り、味をより多く保持します。 クラフトビールの組成は、水、麦芽、ホップ、酵母（Saccharomyces Cerevisiae）であり、他の添加物は含まれていません。したがって、ビールに含まれる化学成分は、醸造プロセス中に追加および除去される成分によって異なります[8]。 。 クラフトビールの生産者は一般に、製品の酸化を減らすのに役立つクエン酸や、アロマ、砂糖、フレーバー、ジュースなどの他の添加物の添加を避けています[8]。 本研究で研究したビールでは、添加物は使用せず、成分は未処理の水、麦芽、ホップ、酵母でした。
表1に、本研究で研究したビールをリストし、その組成と主な特徴を示します。 ビールに関するその他の情報は機密情報であるため、開示できませんでした。 図1は、この作業に使用されるクラフトビールの醸造プロセスを示しています。
クラフトビールの醸造プロセスは、麦芽と水を適切な比率で混合することから始まります。 異なるレシピに従って、5つの異なるモルトを使用して混合することができます（表1）。 水と麦芽を70度の温度で90分間加熱し、得られた麦汁をろ過して使用済み麦芽を取り除きます。 次のステップでは、2つの異なるホップ、PerleとSaazを異なる比率で使用できます。 ホップはろ過された麦汁に加えられ、100度で90分間煮沸されます。その後、バッチサイズに応じて、1300-1550の間隔で遠心分離（ワールプールプロセス）によって使用済みホップが除去されます。 次のステップは、Saccharomyces Cerevisiae酵母を加え、20-22度で90分間加熱して糖をアルコールに変換する発酵です。cistanche wirkung次に、使用済みの酵母を遠心分離によって除去し、得られたビールを瓶詰めし、20-30日のさまざまな熟成期間の後、消費できるようになります。
要約すると、醸造原料は水、麦芽、ホップ、酵母です。 中間生成物は、麦汁、ホップ後の麦汁（ホップで煮沸し、その後使用済みホップを除去した後の麦汁）、および酵母後のビール（発酵およびその後の使用済み酵母の除去後に形成されたビール）である。 もちろん、最終製品は熟成ビールです。 使用済みの材料は、麦芽、ホップ、酵母です。 これらの製品はすべて、総フェノール含有量と抗酸化能について完全に分析されました。
3.2。 総フェノール含有量の決定
以前の研究[10]は、エレクトロスプレーイオン化ハイブリッドリニアイオントラップ四重極Orbitrap質量分析技術を使用して、4種類の市販ビール、つまりラガー、ピルゼン、メルゼビエ、および非アルコールビールに含まれる47のポリフェノールを特定しました。 ポリフェノールの中には、フェノール酸、ヒドロキシシンナモイルキニックス、フラボノール、フラボン、アルキルメチルフェノール、アルファ酸およびイソアルファ酸、ヒドロキシフェニル酢酸、およびプレニルフラボノイドをリストすることが可能です。
クラフトビールでは、別の研究により、高速液体クロマトグラフィーと質量分析によってフェノール化合物と窒素化合物が特定されました[11]。 フェノキシドクラスに属する11の窒素化合物とともに、57のフェノール化合物が同定されました。
以前の研究[12]では、没食子酸、カテキン、フムロンなどの20種類のフェノール化合物が、検証済みのLC-によって、本研究の同じ6種類のクラフトビール、麦汁、成分、および使用済み製品で定量されました。 MS/MSメソッド。 大麦麦芽で同定および定量されたフェノール化合物（SPC）の合計は無視できず、主にトランス-p-クマル酸が原因でした。これは、マストの準備中に麦汁に移され、麦汁。 苦味とプレニルフラボノイドは開始ホップで検出されたが、使用済みホップではそれらの濃度が低下し、生産の中間体に移行したことを示唆している。 出発大麦麦芽とホップに主に存在するフェノール化合物は、発酵のために添加された酵母に吸収されたため、最終ビールでは減少しました。
これらの以前の結果に基づいて、フェノール化合物が研究中のビールの総フェノール含有量（TPC）に影響を与える可能性があると推測できます。 表3に報告されているTPC分析の結果を見ると、抽出溶媒はTPCに強い影響を及ぼしているようです。柑橘類のバイオフラボノイド、実際、エタノール抽出を行った出発麦芽は、水抽出を行ったものよりも高いTPC値を示し、エタノール抽出物の値の範囲は28〜72 mg GAE / gと非常に広く、水中抽出物の範囲はより限定されていました。 、約11〜16 mg GAE/g。 これは、この研究でTPCに影響を与える可能性のある化合物の場合、エタノールでの抽出が水中での抽出よりも効果的であることを示しています。 TPC値に関する同様の結果がZhaoらによって報告されました。 [9]アセトンで抽出された14種類の大麦について、2.17〜2.56 mg GAE/gの値が得られました。 したがって、趙らの仕事で。 （2008）この研究では、アセトンは水やエタノールよりも大麦からフェノール化合物を抽出する効果が低いようでした。 他のいくつかの研究でも、エタノールがTPCに影響を与える化合物の抽出に効果的であることが示されています[24,25]。 開始モルトタイプに関するデータは、タイプ3および5モルトは、値が最も高いときに存在するため、他のモルトよりもTPCが高いことを示しています（表1）。
麦汁のTPCについては、この製品は抽出されておらず、醸造所から受け取ったままの状態で使用されていることに注意してください。 麦汁のTPCは、開始麦芽のTPCよりも低く、麦芽と水を70度の温度で90分間加熱する最初の醸造段階に依存します。 この段階で、フェノールは粗粒から拡散し（麦芽粒は粗く粉砕されるだけです）、麦芽に溶解する可能性があります。 しかし、私たちが受け取った後、フェノール抽出を最適化するために、出発麦芽を粉砕して微粒子を回収しました。シノモリウムの利点これは、麦汁に関して現れる開始麦芽の最高値を説明することができます：フェノールは麦汁の生産中に粗い粒子から部分的にしか放出できず、穀物の中にまだ残っているフェノールは水またはエタノールでの抽出中に最も細かい粒子から簡単に放出できます70度。
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使用済み麦芽は、出発麦芽と対応する麦汁の中間値を示し、フェノール化合物が使用済み麦芽にまだ存在することを確認しました。水とエタノールで70度抽出すると、約9〜14 mg GAE/gの範囲のかなりのTPC値が明らかになりました。 、および12〜37 mg GAE / g、それぞれ水およびエタノールでの抽出用。
表3は、純粋なホップのPerleとSaazの両方のTPC値を示しています。 両方の開始ホップは非常に高いTPCを示し、エタノールでの抽出後に得られた値は再び水中で得られた値よりも高く、フェノールの抽出に水よりも優れた溶媒としてエタノールが確認されました。 Perleの開始ホップはSaazのものよりも高い値を示しました。 それにもかかわらず、それらは純粋なホップとして使用されたのではなく、秘密のレシピに従って混合されました。 したがって、すべての醸造プロセスに使用される混合物が分析されました。 TPCは、さまざまなパーセンテージで2つの異なるホップの混合に対応できます。これは、純粋なホップのパーセンテージのほぼ中間です。 ホップ添加後の麦汁のTPCは、ホップ添加前の麦汁よりも高かった。これは、この段階で構成された醸造プロセス中に、フェノール化合物の一部がホップから麦汁に移動することを示している。麦汁中の100度で90分間の沸騰ホップの量。 それにもかかわらず、非常に高いTPCofホップにもかかわらず、TPCof麦汁は適度な増加を示しました。砂漠のヒヤシンス使用済みホップのTPCは高いと予想されるかもしれませんが、実際にはTPCは低く、これはおそらく、一部のフェノール化合物の熱不安定性のために、プロセス中にフェノール化合物の大部分が失われたことを示しています[26]。
出発酵母は、特に抽出が水中で行われた場合にかなりのTPCを示したが、70度エタノールでの抽出からははるかに低い値が得られた。 これは、純粋な酵母は水よりもエタノールに溶けにくく、水和が少ないため、抽出の効率が低いという事実によって説明できます。 対応するビールのTPCが増加したため、TPCin酵母の一部がビールに移されたようです。 繰り返しになりますが、分析は抽出されていないビールで行われたため、抽出方法の影響を受けなかったことに注意してください。 ただし、使用済み酵母のTPCは無視できないため、特に興味深いものです。 実際、水抽出後の使用済み酵母のTPCは、開始酵母のTPCよりもわずかに低かったのに対し、エタノール抽出後の使用済み酵母の値は、開始酵母の値よりもさらに高かった。 これは、フェノールの溶解と抽出に有利な発酵中の酵母の水和によるものです。 最終ビールのTPCは統計的に異ならなかった（p<0.05) from="" that="" of="" beers="" after="" yeast,="" indicating="" that="" the="" compounds="" remain="" stable="" during="" beer="">
要約すると、最終的なビールは醸造プロセス全体を通してフェノール化合物で強化され、その間にさまざまな成分がこれらの化合物をビールに移しました。 最高のTPCは、トリプロマルトビールとマイヤービールで見つかりました。 廃棄物は部分的にしか利用されておらず、無視できないTPC値が強調されており、水中で抽出を行った場合、酵母にとって特に重要でした。
3.3。 抗酸化活性の評価
トロロックス等価抗酸化能（DPPH）、第二鉄イオン還元抗酸化パラメーター（FRAP）、ラジカルカチオン除去活性および還元力（ABTS）を評価することにより抗酸化活性を評価し、それぞれの結果を表{{2}に報告します。 }。 開始麦芽のPDFは、水抽出物の場合は約9〜24μmolTE / g、エタノール抽出物の場合は20〜42 umol TE/gの範囲でした。 DPPH値は、一般的にZhaoetalによって得られた値よりも高かった。 [9]アセトン抽出後。 彼らは実際に、麦芽の14サンプルのラジカル捕捉活性が9.33から11.78μmolTE/gの範囲であると報告しました。
麦汁に関しては、水とエタノールの抽出の値が同じであることに注意する必要があります。 前に説明したように、麦汁は抽出されておらず、醸造所から溶液として提供されました。 異なる麦芽の麦芽は、対応する出発麦芽の麦芽よりも低い値を示した。 この理由は、TPCで説明した理由と同じである可能性があります。つまり、醸造プロセス中に麦芽から麦汁への分子の溶解が不完全であるということです。 エタノール抽出後に得られた使用済み麦芽は、水抽出後に得られた値よりも高い値を示したが、出発麦芽の値よりもはるかに低い値を示した。 これは、一部の分子が麦汁に移された一方で、他の分子はプロセス中に失われたことを意味します。
PerleホップとSaazホップはどちらも、特にエタノールで抽出を行った場合に高いDPPH値を示しました（水中抽出後は約72-89 umol TE / g、エタノール抽出後は258-354μmolTE/ g）。それらのミックスは、各ビールの製造に使用された特定のレシピに対応する値を示しました。開始ホップミックスは、ホップの組成を反映していました。
ホップの添加後の麦汁は、前の麦汁と比較してわずかに増加したDPPH値を示しました。つまり、DPPH値に影響を与える一部の分子が麦汁に移行しましたが、使用済みホップのDPPH値の大幅な減少を考慮すると、次のように結論付けることができます。 DPPHに影響を与える分子は、熱的に不安定であるため、この醸造段階で破壊されました[26]。 使用済みホップは、開始ホップに関してDPPH値の非常に重要な減少を示し、DPPH値に影響を与える分子の熱的不安定性を確認しました。 出発酵母は、水中およびエタノール中の抽出物に対して適度なDPPH値を示しました。 酵母後の麦汁の増加、特にDPPH値の有意な増加が観察された使用済み酵母の増加に注目することは興味深いことでした。 この説明は、フラボノール配糖体上で酵母の存在下で起こった酵素反応に見られます。酵母の酵素は、配糖体を対応する配糖体よりも反応性の高いアグリコンに変換することができます[27,28]。 最終ビールのDPPH値は統計的に異ならなかった（p<0.05)from those="" of="" wort="" after="">
出発麦芽のABTSによって決定された抗酸化活性は、水中抽出では約21〜47 umol TE / g、エタノール抽出物では41〜97の範囲であり、Zhaoetal。によって決定された値よりも高い値でした。 [9]。 我々の発見は、エタノール中で抽出が行われたときのより高いTPC値の観察とよく一致しています。 マイヤービールの製造にのみ使用されたスターティングモルトタイプ5は、特に高い価値がありました。 麦汁の場合、ABTS値は対応する開始麦芽の値よりも高かった。 これは、DPPH値で実証されたように、麦汁製造プロセスがABTSの結果に影響を与える可能性のあるより多くの分子を抽出できることを示しています。 使用済み麦芽は、出発麦芽よりも低いABTS値を示し、プロセス中に分子が麦芽に移動することを確認しました。 ホップ開始のABTSは非常に高かったが、ホップ後の麦汁では大幅に減少した。 ABTSに影響を与えることができる残留分子は、使用済みホップに存在していました。 抽出が水中で行われた場合、開始獣のABTSはより高く、以前の観察、すなわちエタノールよりも水への酵母のより良い溶解度を確認した。 酵母後のビールは高いABTS値を示しましたが、使用済み酵母は最終ビールと非常によく似た低い値を示しました。 次に、抗酸化活性をFRAPによって評価しました。 開始麦芽は、水抽出物で56〜8 0 mol TE / g、70度エタノール抽出物で33〜54μmolTE/gの値を示しました。 水抽出物の場合、最高値は自我の値であり、エタノール抽出物の場合、最高値はアルターの値でした。 麦汁は開始麦芽よりも低い値を示し、異なるタイプ間で有意差は強調されませんでした。 使用済みモルトは、開始モルトとの有意差を示さなかった。 開始ホップの値は、水中で抽出を行った場合、PerleとSaazでそれぞれほぼ332と377μmolTE/ gでしたが、PerleとSaazではそれぞれ120と110 mol TE/gと大幅に低くなりました。 70度エタノールで抽出した場合、2つの抽出方法の違いが確認できました。 これは出発混合物でも確認され、エタノール抽出後と比較して水抽出後の値が高くなりました。 ホップ後の麦汁の値は、前の麦汁と比較して最も高く、醸造プロセス中にFRAP値に影響を与えることができる分子の増加を示しています。 廃棄物ホップは、水中で抽出を行った場合に特に高い値（88〜103 mol TE / gの範囲）でしたが、70度エタノールで行った場合（29〜33 umol TEの範囲の値）ははるかに低くなりました。 / g）。 出発酵母は、水中で抽出を行ったときに最高値（71.045±5.859 umol TE / g）を示しましたが、70度エタノール抽出物では最低値（44.494±0.501umol TE / g）を示しました。 繰り返しになりますが、廃酵母のFRAP値は開始値よりも高く（水抽出物の場合は103〜136μmolTE / g、70度エタノール抽出物の場合は70〜82μmolTE / g）、酵母が影響を与えることができる分子で濃縮されていることを示しています醸造所プロセス中のFRAP分析。 酵母後のビールは、前の段階の麦汁よりも高い値を示し、ホップを沸騰させて除去した後、ビールが酵母と接触すると、FRAP値に影響を与える可能性のある分子が豊富になることを示しています。 最終的なビールも、酵母の添加、発酵、除去後の前の段階のビールよりも高い値を示し、成熟がFRAP分析に影響を与える可能性のある分子の数の増加につながる可能性があることを示しています。
いくつかのケースでは、使用済み酵母が開始酵母よりも高い値を示すことが観察されました。フラボノイド抽出法pdfこれについて考えられる説明の1つは、酵母が醸造プロセス中に他の材料から分子を吸収し、対応する配糖体よりも反応性の高いアグリコンの放出を促進できる可能性があるということです27,28]。 ビールでは、以前の麦汁と比較してFRAP値の増加が観察されるという事実は、ビールから完全に除去されていない酵母の存在が原因である可能性があります。これは、アグリコンを放出することによって発酵プロセスを部分的に継続します。前に説明したように、対応するグリコシドよりも反応性が高い。
3.4。 ヒトケラチノサイトにおける使用済み抽出物の生物活性
生物活性は、使用済み抽出物、特にアルター醸造所で回収された抽出物で評価されました。 最初に、ケラチノサイトHaCaT細胞における使用済み麦芽（SP-M）、使用済みホップ（SP-H）、および使用済み酵母（SP-YE）抽出物の細胞毒性を評価しました。 HaCaT細胞を0。00 3〜3 mg / mLの範囲の抽出物濃度で24時間処理し、細胞生存率をMTTアッセイで評価しました。 0.3 mg / mL未満の濃度の抽出物でHaCal細胞を処理しても、細胞の生存率には影響しませんでした（図2）。 したがって、0.03 mg / mLの濃度が、後続の実験のために選択されました。 皮膚の老化は、内的要因と外的要因の両方を含む複雑なプロセスであり、皮膚の機能と構造の進行性の喪失につながります[29]。 ミトコンドリアの機能障害と酸化ストレスが皮膚の老化の重要な特徴であるという証拠が増えています[30]。 この点で、ミトコンドリアの活動を改善し、酸化ストレスを防ぐ成分の開発は、したがって、潜在的な皮膚のアンチエイジング戦略です。
ミトコンドリア活性を改善する抽出物の能力を評価するために、HaCaT細胞を細胞代謝のための栄養素を含まない溶液中の抽出物で処理しました。 図3に示すように、HaCaT細胞を溶液で4時間処理し、栄養素を含まない場合、ミトコンドリアの活性が大幅に低下しました。
同じ実験条件下で、0 .03 mg / mL SP-HおよびSP-YEを添加すると、ミトコンドリア活性が大幅に回復し、細胞栄養のメカニズムをサポートする能力が示唆されました。 同じ濃度で、SP-M、SP-H、およびSP-YE抽出物についても、HaCaT細胞での抗酸化活性を評価しました。 HaCaT細胞を同時にまたは酸化ストレスの2時間前に抽出物で処理し（100 uM H、O、30分間）、細胞内ROS形成の観点から抗酸化活性を評価しました。 この実験的アプローチにより、識別が可能になりました
細胞内ROS形成を中和および/または防止する抽出物の能力の評価。 すべてのSP-M、SP-H、およびSP-YE抽出物は、HおよびOの作用を直接打ち消し、HaCaT細胞でのROS形成を大幅に減少させました（図4）。
4.結論
本研究では、さまざまな種類のビール、出発原料、醸造プロセスの中間体、使用済み麦芽、ホップ、酵母の総フェノール含有量と抗酸化活性を評価しました。 趙らによって指摘されたように。 [5]、抗酸化活性の分析結果の違いは、これらの活性を評価するために使用される分析方法の違いに照らして見る必要があります。 抗酸化活性の分析結果の違いは、プロセスと抽出方法の違い、および反応速度の変化による可能性もあります[31]。 さらに、すべてのビールに同じプロセスが使用されていることを考えると、サンプル間のいくつかの違いは、醸造プロセスではなく、それらの組成に依存します。 この研究は、ビールがその成分からフェノールに富むようになり、醸造製品と廃棄物が栄養補助食品と化粧品の調製のための興味深い供給源であるという証拠を提供します。 この研究は、ヒトケラチノサイト細胞における手作りビールからの老化防止効果を示しており、化粧品の調製のための成分としてのそれらの潜在的な使用を示唆しています。 したがって、この研究は、食料生産からの廃棄物を利用することへの関心をさらに確認します。 将来の研究は、ビールの副産物からの新しい完成した化粧品配合物の研究と開発に専念し、それらの可能な工業用化粧品の使用を調査する予定です。
この記事は、Cosmetics 2021、8、96から抜粋したものです。https：//doi.org/10.3390/cosmetics8040096 https://www.mdpi.com/journal/cosmetics
