啤酒花中酸类物质的研究进展

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       作者：马永花，肖小年，易醒，张建民

【摘要】  啤酒花是一种重要的传统中药, 也是酿造啤酒的重要原料，其中α-酸(α-acids)及β-酸(β-acids)是酒花苦味的主要来源，因其独特的使用价值而成为近年研究的热点。 文章对国内外有关啤酒花中α-酸及β-酸的化学成分、测定方法、药理研究和临床应用进行了综述，为深入研究提供参考。

【关键词】  啤酒花；α-酸；β-酸；化学成分；药理作用

　　Abstract：Hop is a kind of very important traditional Chinese medicine as well as an important composition in beer brewing. The mainly source of bitterness to hops was the groups of bitter acids including alpha-acids and beta-acids, which had been studied by many researchers for their unique values recently. This paper summarized the chemical constituents, determination methods, pharmacological action and clinical applications of alpha-acids and beta-acids. It is very useful to be  a reference for further research.

　　Key words：Humunus lupulus L．；  α-acids；  β-acids；  Chemical constituents；  Pharmacological action

    啤酒花Humunus Lupulus L．又名忽布(英语俗名Hop)、香蛇麻花、酒花、野酒花，为桑科草属多年生攀援草本植物, 雌雄异株,花单性,雌性球穗花序简称酒花。它是一种较耐寒不耐 热的植物，主要分布于我国西北地区、新疆北部、东北、华东及山东、甘肃、陕西等地［1］。酒花味苦、平,具有健胃、安神,止咳化痰之功效［2］。酒花成分很复杂，迄今为止，文献报道［3，4］啤酒花中含有十几类化学物质，其中包括树脂类、挥发油、黄酮类、鞣质、胆碱、粗纤维、氨基酸等多种化学成分。正是由于啤酒花中大量功效成分的存在, 啤酒花提取物及其复方制剂具有抗菌、抗肿瘤、抗氧化、镇静、雌性激素样等多种生物活性。

    啤酒花的干燥雌花中含树脂约8%～25%,分为硬树脂和软树脂两种［2］。其中的软树脂类成分是指溶于低沸点烃类化合物的部分, 是酒花香味和苦味的主要来源,约占酒花总量的10％～25％。软树脂类成分主要为α-酸及β-酸, 它们均是酮的衍生物,其性质活泼,易被氧化或还原。α-酸及β-酸是酒花作为啤酒酿造原料之一的关键性成分,α-酸赋予特有的苦味、增加泡味,而β- 酸的作用为辅助苦味,两者都有防止杂菌污染的作用［5］，据报道它们还有抗肿瘤作用［6］,此外α-酸还具有抗氧化作用［7］。近年来, 随着对酒花苦味物质研究的深入，啤酒花中的α-酸及β-酸已经成为研究的热点,本文就啤酒花中α-酸和β-酸的化学成分、测定方法及其药理活性的研究进展加以综述，为深入研究提供参考。

　　1  化学成分

　　1.1  α-酸啤酒花中的α-酸的成分主要包括葎草酮(又名酒花酮humulone)、异葎草酮A(isohumulone A)、异葎草酮B(isohumulone B)、类葎草酮(cohumulone)、聚葎草酮(adhumulone)等［8］。α-酸是多种结构类似物的混合物，按其侧链的不同，α-酸有五个同系物：葎草酮、辅葎草酮、加葎草酮、前葎草酮和后葎草酮［9］，每种同系物又有顺反两种结构［10，11］,其比值与α-酸异构化条件有关。啤酒花中的α-酸主要分布在植物的果柄、花轴、苞片和花片等部分。对酒花的形态解剖和测试结果表明［12］，“花粉”的α-酸含量最高，可达 l2.80％，其次为苞叶和花片，其含量为7.55％，而果柄的α-酸含量很低，含量仅为 1.22％。

　　1.2  β-酸β-酸的成分主要包括蛇麻酮(1upulone)、类蛇麻酮(eolupulone)、聚蛇麻酮(adluplone)等，约占新鲜酒花总成分的 5％～11％。β-酸是多种结构类似物的混合物，按其侧链的不同，β-酸有六个同系物：β-酸、辅β-酸、加β-酸、后β-酸、前β-酸、合β-酸，其中前3者构成了啤酒花中β-酸的主要部分［9］。由于β-酸难溶于啤酒, 它的苦味不及α-酸，大约为α-酸的 1/9；防腐力也比α-酸低，约为α-酸的 1/3。但在啤酒花的贮存和啤酒的加工过程中，它会发生氧化而产生一系列的氧化产物，这些氧化产物具有一定的苦味，对啤酒的风味起到了补充和修饰作用［13］。

　　2  测定方法

　　2.1  高效液相色谱(HPLC)近年来，HPLC法以其样品预处理简单、快速、定量准确、灵敏度高等优点，已经成为最常用的测定啤酒中α-酸及β-酸的方法，为评价和控制啤酒花及其制品质量提供有效的分析手段。陈家华等［14］采用反向高效液相法测定酒花和酒花浸膏中的α-酸含量，以V（甲醇）:V（水）:V（磷酸）= 80∶20∶0.25为流动相，在 314 nm下测得酒花和酒花浸膏中的α-酸相对偏差分别为 2.02% 和 1.78%。刘玉梅等［15］也建立了啤酒花中β-酸的高效液相测定法。据报道［5］，反相液相色谱法可以同时测定了啤酒花浸膏中α-酸及β-酸含量，以NovapakC18 (150 mm ×3.9 mm ID，5 μm) 为分析柱,甲醇:水(85:15，v/v，磷酸调 pH=2.5)为流动相，紫外光313nm检测。样品用甲醇溶解过滤后直接进样，外标法定量。经考察，该方法平均加样回收率高，精密度好，可以在 7min 完成一次分析,具有简单、快速、准确等特点。林艳等［16］也采用HPLC法用于啤酒工业中酒花及其制品质量评定当中。采用NncleosilC18在二极管阵列检测器，以甲醇:重蒸水:磷酸=85∶19∶0.26（体积比）作流动相，以保留时间、标样添加和特征光谱法定性，采用单点校正因子外标进行定量。

　　2.2  紫外分光光度法紫外分光光度法是国际贸易普遍采用的测定α-酸含量的仲裁方法［17］。有报道显示［18］，采用紫外分光光度法可以缩短测定时间，减少α-酸的损失。《啤酒工业手册》(中)［19］也对ASBC（American Society of Brewing Chemistry）分光光度法测定酒花中的α-酸和β-酸作了详细描述，该方法是用碱性有机溶剂萃取酒花的α-酸和β-酸，然后在紫外光区 275，325，355 nm 测定吸光度，根据α-酸、β-酸在该三波长的吸光度，用联立方程式解出α-酸和β-酸的含量。这种比色的方法操作比较简单，是现在啤酒厂多采用的方法。李崎等［20］采用此法对10种酒花样品进行α-酸和β-酸含量的测定,并考察了不同的吸光度范围对α-酸测定结果准确性的影响。分光光度法测定啤酒花中的α-酸和β-酸虽然快速、简便，但由于每种酒花酸都包含了好几种同系的结构类似物，而每一种结构类似物在某一特定波长下的消光系数是有差异的，当它们所占比例不同时，会使总的酒花酸的消光系数发生偏移，带来测定误差。

　　2.3  电导滴定法电导滴定法是最早被EBC(European Brewing Convention)采用的测定酒花苦味物质的方法。其中有一个分析α-酸的电导方法［10］：用甲苯和 pH 7.0的缓冲液选择性地萃取α-酸，甲苯相用甲醇和二甲亚砜稀释后，用醋酸铅滴定。此法对α-酸的选择性不高，凡能导电的成分都会引起干扰，也无法测定其它苦味质。

　　2.4  薄层色谱法（TLC）［21］用 2，2，4-三甲基戊烷或己烷从试样中将α-酸和β-酸物质提取出来，在缓冲硅胶薄层板上点样、展开使分离，用紫外光照射使斑点定位，从板上刮下边点后，用含氨甲醇将啤酒花的酸类物质从吸附剂中洗出，在225～355 nm 处相对于同样流经薄层板上相似空白洗出液，再测定α-酸和β-酸的吸光度，计算出它们的含量。

　　3  药理作用

　　3.1  抗菌作用啤酒花的雌花序中含葎草二烯酮、葎草烯酮、葎草酮、蛇麻酮等成分，其中蛇麻酮和葎草酮均能抑制革兰氏阳性细菌结核菌的作用。蛇麻酮具有良好的脂溶性，无论对革兰氏阳性细菌或结核菌的抑制效力均较葎草酮强。因此，啤酒花对结核杆菌较强的抑制作用在临床常被用于肺结核及淋巴结核等结核病的治疗［22］。此外，肖小年等［23］也以啤酒花及其异构化衍生物为原料,从中初筛出β-酸和六氢β-酸，它们对肉制品中的主要污染菌之一李斯特菌有抑制作用，对荧光假单孢菌、普通变形杆菌也有较明显的抑制效果。Johnson等［24］也在其专利中阐述了啤酒花提取物中的蛇麻酸和树脂具有抑菌的作用,特别是对革兰氏阳性菌和细菌的抑制作用明显。目前市场上也已经存在类似的啤酒花抗菌产品，其中包含一系列酸类物质及其衍生物［25］。【参考文献】
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　　3.2  抗肿瘤作用有美国专利研制出［6］了一种能够抑制多种肿瘤生长的产品，此产品中主要的功能成分是啤酒花中的α-酸和β-酸。研究表明,该产品是一种治疗恶性肿瘤如乳腺癌、淋巴癌、宫颈癌等多种癌细胞生长和转移的有效药物。尤其是其中的六氢β-酸，它本身不但具有抗癌防癌功能，还能改善癌症患者对抗癌药物的依赖性，解决当前癌症治疗中的一大难题。通过实验确定了六氢β-酸对肿瘤细胞半数致死剂量浓度ID50。结果表明，六氢β-酸对多种癌细胞都具有抑制作用，其中对培养 24h 后的乳腺癌细胞MCF-7、淋巴癌细胞CEM以及皮肤癌细胞KB的半数致死浓度分别是 1.23,1.97和0.85 mg/ml。

　　3.3  抗氧化作用赵素华等［7］利用单扫描示波极谱法研究了黑加仑、榅桲、无花果、桑椹及各种啤酒花有效成分对活性氧自由基的清除作用。超氧阴离子自由基通过邻苯三酚自氧化体系产生。啤酒花中主要的有效成分α-酸、β-酸、浸膏和苦水对超氧阴离子自由基有一定的清除作用，对活性氧自由基的IC25值(抑制率为25%时所需样品的质量浓度)分别为: (0.31±0.048) ，(0.29±0.14) ，(0.30±0.132)，(0.29±0.013) mg/L，并发现，其中苦水最强，α-酸和浸膏略差，β-酸因难溶于测试溶液而未得到结果。

　　4  展望

    国内外学者对啤酒花中的化学成分和生物活性的研究取得了丰硕成果。啤酒花的药理作用广泛，毒性低，为进一步开发啤酒花中酸类物质及其衍生物，建议今后加强以下几方面的工作：加强对啤酒花中酸类物质及其衍生物，特别是对六氢β-酸的作用机制研究；开发一些啤酒花酸类物质及其衍生物的产品，尤其是开发一些六氢β-酸的相关产品；对相关产品进行深入的研究，从而为进一步开发保健食品和医药产品提供依据。