Novi antioksidativni sastojci iz nusproizvoda pivovara za kozmetičke formulacije 2

Molimo kontaktirajteoscar.xiao@wecistanche.comza više informacija

2.11. Statistička analiza

Podaci su prikazani kao srednja vrijednost ± standardna devijacija (SD) najmanje tri neovisna eksperimenta. Statistička analiza provedena je korištenjem jednosmjerne ANOVA s Dunnettovim ili Bonferronijevim post hoc testom i Studentovim t-testom, prema potrebi. Razlike su se smatrale značajnima na str<0.05. analyses="" were="" performed="" using="" graphpad="" prism="" software="" (version="" 5.0;="" graphpad="" software,="" la="" jolla,="" ca,="" usa)="" on="" a="" windows="">

Kliknite ovdje da saznate više

3. Rezultati i rasprava

3.1. Proces proizvodnje craft piva koji se proučava

Craft piva, za razliku od industrijski proizvedenih piva, nisu pasterizirana niti filtrirana, te tako čuvaju više svog sastava, mirisa i okusa. Sastav craft piva sastoji se samo od vode, slada, hmelja i kvasca (Saccharomyces Cerevisiae), bez ikakvih drugih dodataka, pa stoga kemijski sastojci prisutni u pivu ovise o sastojcima koji se dodaju i uklanjaju tijekom procesa kuhanja [8] . Proizvođači craft piva općenito izbjegavaju dodavanje limunske kiseline, koja može pridonijeti smanjenoj oksidaciji proizvoda, ili drugih aditiva kao što su aroma, šećeri, arome i sokovi [8]. U pivima koja su proučavana u ovom radu nisu korišteni nikakvi aditivi, a komponente su bile neprerađena voda, slad, hmelj i kvasac.

U tablici 1 navedena su piva proučavana u ovom radu i njihov sastav i glavne karakteristike. Neki drugi podaci o pivima su povjerljivi i stoga se ne mogu otkrivati. Slika 1 ilustrira proces kuhanja craft piva korištenih za ovaj rad.

Proces kuhanja craft piva započinje mješavinom slada i vode u odgovarajućim omjerima. Pet različitih sladova može se koristiti i miješati zajedno prema različitim receptima (Tablica 1). Voda i slad se zagrijavaju na temperaturi od 70 stupnjeva 90 minuta, a dobivena sladovina se filtrira kako bi se uklonio istrošeni slad. U sljedećem koraku mogu se koristiti dva različita hmelja, Perle i Saaz, u različitim omjerima. Hmelj se dodaje u filtriranu sladovinu i kuha na 100 stupnjeva 90 minuta, nakon čega se istrošeni hmelj uklanja centrifugiranjem (Whirpool proces) u intervalu od 1300-1550, ovisno o veličini serije. Sljedeći korak je fermentacija kada se dodaje kvasac Saccharomyces Cerevisiae i zagrijava na 20-22 stupnjeva 90 minuta da se šećeri pretvore u alkohol. Potrošeni kvasac zatim se uklanja centrifugiranjem, dobiveno pivo se puni u boce i nakon različitog razdoblja sazrijevanja od 20-30 dana, spremno je za konzumaciju. Ukratko, sastojci za pivo su voda, slad, hmelj i kvasac. Međuproizvodi su sladovina, sladovina nakon hmelja (sladovina nakon kuhanja s hmeljem i naknadnog uklanjanja istrošenog hmelja) i pivo nakon kvasca (pivo nastalo nakon fermentacije i naknadnog uklanjanja istrošenog kvasca). Konačni proizvod je, naravno, sazrelo pivo. Potrošeni materijali su slad, hmelj i kvasac. Svi ovi proizvodi u potpunosti su analizirani na ukupni sadržaj fenola i antioksidativni kapacitet.

3.2. Određivanje ukupnog sadržaja fenola

Prethodno istraživanje[10] identificiralo je četrdeset sedam polifenola u četiri vrste komercijalnih piva, naime, lager, Pilsen, Märzebier i bezalkoholno pivo, korištenjem tehnike masene spektrometrije s hibridnom linearnom ionskom zamkom i ionizacijom s elektrosprejom. Među polifenolima moguće je nabrojati fenolne kiseline, hidroksicinamoilkinike, flavonole, flavone, alkilmetoksifenole, alfa- i izo-alfa-kiseline, hidroksifenil octene kiseline i prenilflavonoide.

U craft pivu, druga studija identificirala je fenolne i dušične spojeve tekućinskom kromatografijom visoke učinkovitosti i masenom spektrometrijom [11]. Identificirano je 57 fenolnih spojeva, zajedno s jedanaest dušikovih spojeva koji pripadaju klasi fenoksida.

Cistanche može spriječiti starenje

U našoj prethodnoj studiji [12], dvadeset fenolnih spojeva, na primjer, galna kiselina, katehin ili humulon, kvantificirano je u istih šest vrsta craft piva, sladovine, sastojaka i potrošenih proizvoda ove studije pomoću validirane LC- MS/MS metoda. Zbroj fenolnih spojeva (SPC) identificiran i kvantificiran u ječmenom sladu nije zanemariv i uglavnom je bio posljedica trans-p-kumarinske kiseline, koja je prenesena u sladovinu tijekom pripreme mošta i bila je odgovorna za nezanemarljiv SPC sladovine. Gorke kiseline i prenilflavonoidi otkriveni su u početnom hmelju, dok se njihova koncentracija smanjila u istrošenom hmelju, što ukazuje na njihov prijenos u međuprodukt proizvodnje. Fenolni spojevi, uglavnom prisutni u početnom ječmenom sladu i hmelju, smanjili su se u konačnim pivima jer su apsorbirani u kvasac dodan za fermentaciju.

Na temelju ovih prethodnih rezultata, može se pretpostaviti da spojevi fenola mogu utjecati na ukupni sadržaj fenola (TPC) piva koja se proučavaju. Gledajući rezultate naših TPC analiza, prikazane u tablici 3, čini se da ekstrakcijsko otapalo ima snažan utjecaj na TPC. Zapravo, početni sladovi podvrgnuti ekstrakciji etanolom pokazali su više TPC vrijednosti od onih podvrgnutih ekstrakciji vodom, s prilično velikim rasponom vrijednosti za ekstrakt u etanolu, od 28 do 72 mg GAE/g, i ograničenijim rasponom za ekstrakt u vodi , od približno 11 do 16 mg GAE/g.cistanche produženje životaTo ukazuje da je za spojeve koji mogu utjecati na TPC u ovoj studiji ekstrakcija u etanolu učinkovitija od one u vodi. Slične rezultate u vezi s TPC vrijednostima izvijestili su Zhao i sur. [9] za 14 sorata ječma podvrgnutih ekstrakciji u acetonu, dobivene su vrijednosti od 2,17 do 2,56 mg GAE/g. Tako je u radu Zhao et al. (2008) aceton se u ovoj studiji pokazao manje učinkovitim u ekstrakciji fenolnih spojeva iz ječma od vode ili etanola od 70 stupnjeva. Nekoliko drugih studija također je pokazalo da je etanol učinkovit u ekstrakciji spojeva koji utječu na TPC [24,25]. Naši podaci o početnim vrstama slada pokazuju da sladovi tipa 3 i 5 imaju viši TPC od ostalih (Tablica 1) jer su prisutni kada su vrijednosti najviše.

Što se tiče TPC-a sladovine, treba imati na umu da ovaj proizvod nije bio podvrgnut ekstrakciji, već korišten onako kako je primljen iz pivovare. TPC sladovine bio je niži nego kod početnog slada i ovisi o prvoj fazi kuhanja, koja se sastoji od zagrijavanja slada i vode na temperaturi od 70 stupnjeva tijekom 90 minuta. Tijekom ove faze, fenoli mogu difundirati iz krupnih zrna (zrna slada su samo grubo mljevena) i otopiti se u sladovini. Međutim, nakon što smo ga primili, početni slad je samljeven kako bi se povratile fine čestice kako bi se optimizirala ekstrakcija fenola.cistanche nzOvo može objasniti najveću vrijednost početnog slada koji se pojavljuje u odnosu na sladovinu: fenoli se mogu samo djelomično osloboditi iz grubih čestica tijekom proizvodnje sladovine, a fenoli koji su još unutar zrna mogu se lako osloboditi iz najfinijih čestica tijekom ekstrakcije u vodi ili etanolu 70 stupnjeva.

Istrošeni sladovi pokazali su srednje vrijednosti između onih početnog slada i odgovarajuće sladovine, potvrđujući da su fenolni spojevi i dalje prisutni u istrošenom sladu: ekstrakcija u vodi i etanolu na 70 stupnjeva otkrila je značajne TPC vrijednosti u rasponu od približno 9 do 14 mg GAE/g , i od 12 do 37 mg GAE/g, za ekstrakciju u vodi, odnosno etanolu.

Tablica 3 prikazuje TPC vrijednosti čistog hmelja Perle i Saaz. Oba početna hmelja pokazala su vrlo visok TPC, a vrijednosti dobivene nakon ekstrakcije u etanolu ponovno su bile više od onih dobivenih u vodi, što potvrđuje da je etanol bolje otapalo od vode za ekstrakciju fenola. Perle početni hmelj pokazao je veću vrijednost od Saaza. Ipak, nisu se koristili kao čisti hmelj, već miješani prema tajnom receptu. Stoga je analizirana mješavina koja se koristi za svaki proces proizvodnje piva. TPC može odgovarati mješavini dva različita hmelja u različitim postotcima, što je otprilike srednji između postotka čistog hmelja. TPC sladovine dobivene nakon dodatka hmelja bio je veći od TPC-a sladovine prije dodatka hmelja, što ukazuje da se dio fenolnih spojeva prenosi iz hmelja u sladovinu tijekom procesa kuhanja piva, što se u ovoj fazi sastojalo od kuhanja hmelja u sladovini na 100 stupnjeva 90 min. Ipak, unatoč vrlo visokom TPC-u hmelja, TPC sladovine pokazao je skroman porast. Moglo bi se očekivati ​​da će istrošeni hmelj imati visok TPC, ali TPC je zapravo niži, što vjerojatno ukazuje na to da je veliki dio fenolnih spojeva izgubljen tijekom procesa, zbog toplinske nestabilnosti nekih fenolnih spojeva [26].

Početni kvasac pokazao je značajan TPC, posebno kada je ekstrakcija provedena u vodi, dok je daleko niža vrijednost dobivena ekstrakcijom etanolom od 70 stupnjeva. To se može objasniti činjenicom da je čisti kvasac manje topiv i manje hidratiziran u etanolu nego u vodi, pa je ekstrakcija manje učinkovita.veličina penisa cistancheČini se da je dio TPC-a u kvascu prenesen u pivo, jer je došlo do povećanja TPC-a odgovarajućih piva. Opet treba napomenuti da je analiza provedena na pivima koja nisu bila podvrgnuta ekstrakciji, na koja stoga nije utjecala metoda ekstrakcije. Međutim, TPC istrošenih kvasaca je od posebnog interesa jer nije zanemariv. Zapravo, TPC istrošenih kvasaca nakon ekstrakcije vodom bio je nešto niži nego kod početnih kvasaca, dok su vrijednosti za istrošene kvasce nakon ekstrakcije u etanolu bile čak i više od onih u početnim kvascima. To je zbog hidratacije kvasca tijekom fermentacije, što je pogodovalo otapanju i ekstrakciji fenola.

TPC finalnih piva nije bio statistički različit (str<0.05) from="" that="" of="" beers="" after="" yeast,="" indicating="" that="" the="" compounds="" remain="" stable="" during="" beer="">

Ukratko, konačna su piva obogaćena fenolnim spojevima tijekom procesa kuhanja, tijekom kojeg su različiti sastojci prenijeli te spojeve u pivo. Najviši TPC utvrđen je u pivu Triplo Malto i Maior. Otpad je samo djelomično iskorišten, a istaknute su nezanemarive TPC vrijednosti koje su bile posebno značajne za kvasac kada se ekstrakcija provodila u vodi.

3.3. Procjena antioksidativnih aktivnosti

Antioksidativne aktivnosti procijenjene su procjenom Trolox ekvivalentnog antioksidativnog kapaciteta (DPPH), antioksidativnog parametra redukcije željeznih iona (FRAP) i aktivnosti hvatanja radikalnih kationa i redukcijske moći (ABTS), a odgovarajući rezultati prikazani su u tablicama {{2} }.

PDF za početni slad bio je u rasponu od približno 9 do 24 μmol TE/g za vodene ekstrakte i od 20 do 42 mol TE/g za etanolne ekstrakte. Vrijednosti DPPH općenito su bile više od vrijednosti koje su dobili Zhao i sur. [9] nakon ekstrakcije acetona. Zapravo su izvijestili da su aktivnosti vezanja radikala 14 uzoraka slada bile u rasponu od 9,33 do 11,78 μumol TE/g.

Što se tiče sladovine, treba napomenuti da su vrijednosti bile iste za ekstrakciju vodom i etanolom. Kao što je prije objašnjeno, sladovina nije bila podvrgnuta ekstrakciji i pivovara ju je dostavila kao rješenje. Sladovina različitih sladova pokazala je niže vrijednosti od onih odgovarajućih početnih sladova. Razlog za to mogao bi biti isti kao onaj objašnjen za TPC, odnosno nepotpuno otapanje molekula iz slada u sladovinu tijekom procesa kuhanja piva. Istrošeni sladovi dobiveni nakon ekstrakcije etanolom pokazali su veće vrijednosti od onih dobivenih nakon ekstrakcije vodom, ali daleko niže vrijednosti od onih za početni slad. To znači da su neke molekule prenesene u sladovinu, dok su druge izgubljene tijekom procesa.

I Perle i Saaz hmelj pokazao je visoke vrijednosti DPPH, posebno kada je ekstrakcija provedena u etanolu (približno 72-89 umol TE/g nakon ekstrakcije u vodi i 258-354 μmol TE/g nakon ekstrakcije u etanolu）. Njihove mješavine pokazale su vrijednosti koje su odgovarale specifičnom receptu korištenom za proizvodnju svakog piva.Polazna mješavina hmelja odražavala je sastav hmelja.

Sladovina nakon dodavanja hmelja pokazala je blago povećane DPPH vrijednosti u odnosu na prethodnu sladovinu, što znači da su neke molekule koje utječu na DPPH vrijednost prešle u sladovinu, ali ako se uzme u obzir snažan pad DPPH vrijednosti za istrošeni hmelj, moguće je zaključiti da molekule koje utječu na DPPH uništene su tijekom ove faze kuhanja jer su bile termički nestabilne [26]. Istrošeni hmelj pokazao je vrlo značajno smanjenje vrijednosti DPPH u odnosu na početno hmelj, potvrđujući toplinsku nestabilnost molekula koje utječu na vrijednost DPPH.cistanche prahPočetni kvasac pokazao je skromne DPPH vrijednosti za ekstrakte u vodi i etanolu. Bilo je zanimljivo primijetiti porast u sladovini nakon posta, a posebno u potrošenom kvascu, gdje se moglo primijetiti značajno povećanje DPPH vrijednosti. Objašnjenje se može pronaći u enzimatskoj reakciji koja se dogodila u prisutnosti kvasca na flavonol glikozide: enzimi kvasca mogu pretvoriti glikozide u aglikone koji su reaktantniji od odgovarajućih glikozida [27,28]. Vrijednosti DPPH za finalna piva nisu se statistički razlikovale (str<0.05)from those="" of="" wort="" after="">

Antioksidacijska aktivnost određena ABTS-om početnog slada kretala se od približno 21 do 47 μmol TE/g za ekstrakciju u vodi i od 41 do 97 za etanolne ekstrakte, vrijednosti više od onih koje su odredili Zhao et al. [9]. Naši se nalazi dobro slažu s opažanjem viših TPC vrijednosti kada je ekstrakcija provedena u etanolu. Osobito visoke vrijednosti imao je početni slad tipa 5 koji se koristio samo za proizvodnju piva Maior. U slučaju sladovine, vrijednosti ABTS bile su veće od onih odgovarajućih početnih sladova; to ukazuje da je proces proizvodnje sladovine u stanju ekstrahirati više molekula koje mogu utjecati na rezultat ABTS, kao što je pokazano za vrijednosti DPPH. Potrošeni slad je pokazao niže ABTS vrijednosti niže od onih početnog slada, potvrđujući da se molekule prenose u sladovinu tijekom procesa. ABTS za početno hmeljenje bio je vrlo visok, ali se snažno smanjio u sladovini nakon hmelja. Zaostale molekule koje mogu utjecati na ABTS bile su prisutne u istrošenom hmelju. ABTS polaznog kvasca bio je viši kada je ekstrakcija provedena u vodi, potvrđujući prethodno opažanje, odnosno bolju topljivost kvasca u vodi nego u etanolu. Pivo nakon kvasca pokazalo je visoke ABTS vrijednosti, dok je potrošeni kvasac pokazao niže vrijednosti, vrlo slične onima finalnih piva. Antioksidacijska aktivnost je zatim procijenjena pomoću FRAP-a. Početni slad pokazao je vrijednosti od 56 do 80 umol TE/g za vodene ekstrakte, te od 33 do 54 μmol TE/g za 70 stupnjeva etanola. Kod vodenih ekstrakata najveću vrijednost imao je Ego, dok je kod etanolnih ekstrakata najveća vrijednost bila kod Altera. Sladovina je pokazala niže vrijednosti od polaznih sladova, a nisu istaknute značajne razlike među različitim vrstama. Potrošeni sladovi nisu pokazali značajne razlike od početnog slada.ekstrakt cistanche salsaVrijednosti početnog hmelja bile su gotovo 332 odnosno 377 umol TE/g za Perle i Saaz, kada je ekstrakcija obavljena u vodi, dok su bile značajno niže,120i 110 umol TE/g, za Perle odnosno Saaz, kada se ekstrakcija provodi u etanolu od 70 stupnjeva, potvrđujući razlike između dviju metoda ekstrakcije. To je potvrđeno iu početnim smjesama, koje su dale veće vrijednosti nakon ekstrakcije vodom u odnosu na one nakon ekstrakcije etanolom. Vrijednosti za sladovinu nakon hmelja najviše su u odnosu na prethodne sladovine, što ukazuje na povećanje molekula koje mogu utjecati na FRAP vrijednosti tijekom procesa proizvodnje piva. Otpadni hmelj imao je posebno visoke vrijednosti kada se ekstrakcija provodila u vodi (vrijednosti su se kretale od 88 do 103 μmol TE/g）), dok su bile daleko niže kada se provodila u etanolu od 70 stupnjeva (vrijednosti su se kretale od 29 do 33 mol TE/g). /g). Početni kvasac pokazao je najveću vrijednost （71,045±5,859 μmol TE/g）kada je ekstrakcija provedena u vodi, ali najnižu vrijednost za ekstrakte etanola od 70 stupnjeva (44,494±0,501 umol TE/g). Još jednom, Vrijednosti FRAP-a za otpadne kvasce bile su više od početnih vrijednosti (od 103 do 136 mol TE/g za vodene ekstrakte i 70 do 82 μmol TE/g za ekstrakte etanola od 70 stupnjeva）, što ukazuje da je velika količina obogaćena molekulama koje mogu utjecati na FRAP analizu tijekom procesa proizvodnje piva. Piva nakon kvasca pokazala su veće vrijednosti od sladovine u prethodnoj fazi, nakon vrenja i uklanjanja hmelja, što ukazuje da kada su piva u kontaktu s kvascem, postaju obogaćena molekulama koje mogu utjecati na FRAP vrijednosti. Konačna piva također pokazao veću vrijednost nego piva u prethodnoj fazi nakon dodavanja kvasca, fermentacije i uklanjanja, što ukazuje da sazrijevanje može dovesti do povećanja broja molekula koje mogu utjecati na FRAP analizu.

U nekoliko slučajeva uočeno je da je potrošeni kvasac pokazao veće vrijednosti od početnog kvasca. Jedno od mogućih objašnjenja za to je da kvasci mogu apsorbirati molekule iz drugih materijala tijekom procesa proizvodnje piva i potaknuti oslobađanje aglikona koji su reaktivniji od odgovarajućih glikozida 27,28]. Činjenica da se u pivima primjećuje povećanje vrijednosti FRAP-a u odnosu na prethodnu sladovinu može biti posljedica prisutnosti masnoće koja nije u potpunosti uklonjena iz piva, a koja djelomično nastavlja proces fermentacije otpuštajući aglikone, koji su reaktivniji od odgovarajućih glikozida, kao što je objašnjeno prije. 3.4. Bioaktivnost istrošenih ekstrakata u ljudskim keratinocitima

Bioaktivnost je procijenjena u istrošenim ekstraktima, posebno u onima prikupljenim u pivovari Alter. U početku smo procijenili citotoksičnost ekstrakata istrošenog slada (SP-M), istrošenog hmelja (SP-H) i istrošenog kvasca (SP-YE) u HaCaT stanicama keratinocita. Stanice HaCaT tretirane su koncentracijama ekstrakta u rasponu od 0.003 do 3 mg/mL tijekom 24 sata, a vitalnost stanica procijenjena je MTT testom. Tretman HaCaT stanica ekstraktima u koncentracijama manjim od 0,3 mg/mL nije utjecao na vitalnost stanica (Slika 2). Stoga je za sljedeće pokuse odabrana koncentracija od 0,03 mg/mL. Starenje kože složen je proces koji uključuje unutarnje i vanjske čimbenike, a koji dovodi do progresivnog gubitka funkcije i strukture kože [29]. Sve je više dokaza da su mitohondrijska disfunkcija i oksidativni stres ključne značajke starenja kože [30]. U tom smislu, razvoj sastojaka koji poboljšavaju aktivnost mitohondrija i sprječavaju oksidativni stres stoga je potencijalna strategija protiv starenja kože.

Kako bi se procijenila sposobnost ekstrakata da poboljšaju aktivnost mitohondrija, HaCaT stanice su tretirane ekstraktima u otopini bez hranjivih tvari za stanični metabolizam. Kao što je prikazano na slici 3, tretman HaCaT stanica tijekom 4 sata s otopinom i bez hranjivih tvari značajno je smanjio aktivnost mitohondrija.

Pod istim eksperimentalnim uvjetima, dodatak 0.03 mg/mL SP-H i SP-YE, ali ne i SP-M, značajno je obnovio aktivnost mitohondrija, što ukazuje na njihovu sposobnost da podrže mehanizme stanične prehrane. U istoj koncentraciji, ekstrakti SP-M, SP-H i SP-YE također su procijenjeni na njihovu antioksidacijsku aktivnost u stanicama HaCaT. HaCaT stanice su tretirane ekstraktima istovremeno ili 2 h prije oksidativnog stresa (100 uM H, O, 30 minuta), a antioksidativna aktivnost je procijenjena u smislu unutarstaničnog stvaranja ROS. Ovaj eksperimentalni pristup omogućio je diskriminaciju sposobnosti ekstrakata da se suprotstave i/ili spriječe unutarstanično stvaranje ROS. Svi ekstrakti SP-M, SP-Hand SP-YE izravno su poništili djelovanje H, O sa značajnim smanjenjem stvaranja ROS-a u HaCaT stanicama (Slika 4).

4. Zaključci

U ovoj studiji, procijenjen je ukupni sadržaj fenola i antioksidativna aktivnost različitih vrsta piva, početnih materijala, međuproizvoda u procesu proizvodnje piva i istrošenog slada, hmelja i kvasaca. Kao što su primijetili Zhao et al. [5], razlike u rezultatima analiza antioksidativnog djelovanja treba promatrati u svjetlu razlika u analitičkim metodama korištenim za procjenu tih aktivnosti. Razlike u rezultatima analiza antioksidativne aktivnosti također mogu biti posljedica varijacija u procesima i metodama ekstrakcije, te različite kinetike reakcije [31]. Osim toga, neke razlike između uzoraka ovise o njihovom sastavu, a ne o procesu kuhanja, s obzirom da je za sva piva korišten isti postupak. Ova studija nudi dokaze da se piva obogaćuju fenolima iz svojih sastojaka te da su pivarski proizvodi i otpad zanimljivi izvori za pripremu dodataka prehrani i kozmetike. Ova studija pokazuje učinke otpadnih proizvoda iz ručno proizvedenog piva protiv starenja u ljudskim stanicama keratinocita, sugerirajući njihovu potencijalnu upotrebu kao sastojaka za pripremu kozmetike. Time ova studija dodatno potvrđuje interes za iskorištavanje otpada iz proizvodnje hrane. Buduće studije bit će posvećene proučavanju i razvoju novih, gotovih kozmetičkih formulacija od nusproizvoda piva kako bi se istražila njihova moguća industrijska kozmetička upotreba.

Ovaj je članak izvađen iz Cosmetics 2021, 8, 96. https://doi.org/10.3390/cosmetics8040096 https://www.mdpi.com/journal/cosmetics