路 欣，楊小蘭

（山西大學生命科學學院，山西 太原 030006）

啤酒花多酚提取物體內(nèi)外抗氧化活性研究

路 欣，楊小蘭*

（山西大學生命科學學院，山西 太原 030006）

從釀造廢酒花（Humulus lupulus L.）中提取制備一種高純度（總多酚含量為88.7%）的酒花多酚提取物（hop polyphenol extract，HPE），測定其酚類組成成分與體內(nèi)外抗氧化活性。結(jié)果表明：HPE中55%以上的多酚物質(zhì)是原花青素，28%以上的多酚物質(zhì)是黃酮苷類。在體外，HPE能有效清除活性氧自由基，顯著抑制Cu2+-VC誘導的DNA氧化斷裂損傷。在體內(nèi)，口服200～800 mg/kg（以體質(zhì)量計）多酚劑量的HPE可顯著抑制因溴代苯誘導的小鼠肝臟超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶活性的降低，也可降低溴代苯氧化應激小鼠肝臟的硫代巴比妥酸產(chǎn)物含量。結(jié)論：膳食攝入HPE可提供體內(nèi)外抗氧化損傷的保護作用，酒花多酚的體內(nèi)外抗氧 化效果均優(yōu)于同質(zhì)量濃度的綠茶多酚。

酒花多酚；原花青素；黃酮苷；抗氧化活性；小鼠；DNA；茶多酚

酒花（Humulus lupulus L.）是桑科葎草屬雌雄異株的多年生草本植物，酒花作為藥用植物有悠久的歷史，中國藥典記載酒花的乙醇浸膏可用于治療肺結(jié)核病和麻風病等癥[1-2]，在歐洲，酒花早已用于鎮(zhèn)靜和治療失眠等[3]。酒花用于釀造啤酒的歷史已有500余年[4]，其釀造有效成分主要是苦味酸和酒花油，可給啤酒提供獨特的苦味、香氣和抑菌能力[5]，超臨界CO2可實現(xiàn)對這些成分的有效萃取，萃取的酒花浸膏直接用于啤酒釀造。但是酒花中含有4%～14%的多酚[6]，由于其為極性物質(zhì)，大部分不能被超臨界CO2萃取出來，本課題組已有的分析研究表明有80%以上的多酚殘留在酒花萃余物中[7]，這些萃余物被認為是啤酒釀造工業(yè)的廢料（廢酒花），對它的再利用引起了研究者的關(guān)注，羅正明[7]和Yamamoto[8-9]等研究了從廢酒花中提取多酚的方法。

酒花多酚與綠茶或葡萄多酚一樣是很有前途的功能性成分，酒花多酚粗提物有抑菌[10-12]、抗炎[13-17]等作用。Nagasako-Akazome等[4]對一種酒花多酚提取物（總多酚含量79.2%）的安全性進行了評價，結(jié)果表明，膳食酒花多酚是安全的。Tagashira等[18]報道了酒花多酚粗提取物（總多酚含量12%～40%）對變形鏈球菌引起的齲齒的抑制作用優(yōu)于相同多酚含量的茶多酚。本課題組先前的研究發(fā)現(xiàn)酒花多酚粗提物在體外能有效清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基[19]，但是，酒花多酚在動物體內(nèi)的抗氧化效果到目前為止還沒有被估測過。評價在化學或生物體外系統(tǒng)的抗氧化活性不能代表真正的體內(nèi)活性，酒花多酚的抗氧化 活性可能會被在體內(nèi)的生物利用度和生物轉(zhuǎn)化率所影響。另外，先前的酒花多酚粗提物是一個復雜的混合物體系，含有苦味酸、酒花油和多酚（總多酚含量約20%）等多種成分，酒花多酚的抗氧化貢獻還不清楚。因此，本研究從廢酒花中提取制備一種高純度（總多酚含量為88.7%）酒花多酚提取物（hop polyphenol extract，HPE），測定HPE的酚類組成成分，評價HPE在體內(nèi)外的抗氧化活性，同時與綠茶多酚的抗氧化效果進行對比，以期為酒花多酚的開發(fā)應用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 動物、材料與試劑

昆明種小鼠，體質(zhì)量18～22 g，購自山西醫(yī)科大學實驗動物中心。

廢酒花（超臨界CO2萃取后的萃余物） 本實驗室制備[7]。

綠茶多酚提取物（tea polyphenol extract，TPE，總多酚含量90%） 江西綠康天然產(chǎn)物有限責任公司；原花青素（95%） 天津尖峰天然產(chǎn)物公司；高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）測定的標準品（蘆?。?4%）、金絲桃苷（97%）、異槲皮苷（90%）、紫云英苷（97%）、黃腐酚（98%））、Folin-酚試劑、小牛胸腺DNA、瓊脂糖、DPPH 美國Sigma公司；超氧陰離子自由基（O2－·）測定試劑盒、硫代巴比妥酸反應物（thiobarbituric acid reactive substance assay，TBARS）測定試劑盒、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）測定試劑盒、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）測定試劑盒南京建成生物有限公司；SP850大孔吸附樹脂 日本三菱公司。

1.2 方法

1.2.1 HPE的制備

參照羅正明[7]的方法，廢酒花用60%乙醇溶液超聲波提取，60 ℃條件下提取30 min，重復提取兩次，合并提取液，5 000×g離心5 min，真空蒸發(fā)乙醇，得到的濃縮液通過SP850大孔吸附樹脂層析柱（20 cm×100 cm）進行多酚的分離純化，先用5 倍柱體積的蒸餾水洗雜質(zhì)，再用4 倍柱體積的60%乙醇溶液洗脫多酚，接收洗脫液，真空蒸發(fā)溶劑，經(jīng)冷凍干燥得到淺棕色的HPE粉末。

1.2.2 HPE酚類成分的分析

1.2.2.1 總多酚和原花青素含量的測定

總多酚的測定采用Folin-酚法[20]，以沒食子酸作為標準。原花青素含量的測定采用正丁醇-鹽酸法[21]，6 mL正丁醇-鹽酸溶液（95∶5，V/V）、0.2 mL硫酸鐵銨溶液和1 mL HPE或TPE（1 mg/mL）混合，沸水浴加熱40 min后，立即置冰水冷浴，然后于546 nm波長處測定吸光度，以原花青素標準品做標準曲線，由標準曲線計算樣品中的原花青素含量/（mg/g）。進行3 次樣品重復實驗。

1.2.2.2 黃酮類物質(zhì)的HPLC分析

稱取2.5 mg HPE或TPE，用甲醇定容至50 mL，經(jīng)0.45 μm濾膜過濾后，參照文獻[22]的方法，測定蘆丁、金絲桃苷、紫云英苷和異槲皮苷4 個黃酮苷成分。色譜條件：色譜柱：Symmetry C18（4.6 mm×150 mm，5 μm）；流動相：3%乙酸溶液（A）和乙腈（B）；流動相梯度洗脫程序：0～10 min，95%～80% A，5%～20% B；10～20 min，80%～65% A，20%～35% B；20～40 min，65% A，35% B；檢測波長分別為280、360 nm，進樣量10 μL，流速為1 mL/min，色譜柱溫為25 ℃。檢測器為2487雙波長紫外檢測器，Breeze軟件操作系統(tǒng)。

參照文獻[7]的方法測定黃腐酚，色譜條件：色譜柱：Symmetry C18（4.6 mm×150 mm，5 μm）；流動相：乙腈（A）和1%冰醋酸溶液（B）；洗脫程序：0～20 min，50%～80% A，50%～20% B；20～30 min，80% A，20%～0% B；檢測波長370 nm，進樣體積20 μL，流速1 mL/min，色譜柱溫為25 ℃。用保留時間對樣品中的化合物定性，采用外標法定量。

1.2.3 體外抗氧化活性的測定

1.2.3.1 DPPH自由基清除力的測定

DPPH自由基清除力的測定參考?lusarczyk等[23]的方法，5 mL 2.0×10－4mol/L DPPH乙醇溶液與5 mL不同多酚質(zhì)量濃度（0～0.05 mg/mL）的HPE樣品溶液室溫下反應30 min，517 nm波長處測定吸光度，其中每個質(zhì)量濃度做3 個平行，以TPE和VC為陽性對照。按照公式（1）計算DPPH自由基清除率。

式中：A0為DPPH自由基溶液不加樣品液的吸光度；A1為DPPH自由基溶液加樣品液的吸光度；A2為樣品液在測定波長處的吸光度。

1.2.3.2 羥自由基（?OH）清除力的測定

?OH清除力的測定參考Smirnoff等[24]的方法，10 mL試管中依次加入2 mL不同多酚質(zhì)量濃度（0～0.2 mg/mL）的HPE樣品溶液、0.6 mL 8.0 mmol/L FeSO4溶液、2 mL 3.0 mmol/L水楊酸和0.5 mL 0.02 mol/L H2O2，于37 ℃條件下水浴1 h，于510 nm波長處測定樣品吸光度（A1），以蒸餾水代替樣品得空白對照吸光度（A0），以蒸餾水代替水楊酸得樣品本底吸光度（A2），其中每個質(zhì)量濃度做3 個平行，以TPE和VC作為陽性對照，按照公式（2）計算?OH清除率。

采用試劑盒測定不同多酚質(zhì)量濃度（0～8 mg/mL）的HPE樣品溶液對清除力，參照試劑盒說明書進行。其中每個質(zhì)量濃度做3 個平行，并以TPE和VC作為對照。

1.2.3.4 凝膠電泳測定DNA氧化斷裂

HPE對DNA氧化斷裂的影響通過凝膠電泳方法測定，參照文獻[25]的方法并略加修改，DNA溶液（0.5 mg/mL）中加或不加HPE（0、0.1、0.2、0.3 mg/mL），培養(yǎng)在含有0.1 mmol/L CuSO4和10 mmol/L VC的Tris緩沖液（10 mmol/L，pH 7.0）中，終反應液體積為1 mL，37 ℃條件下反應1.5 h；另外，DNA再單獨培養(yǎng)在Tris緩沖液中反應1.5 h。樣品分析采用1%的瓊脂糖凝膠，在1×TAE緩沖液（pH 8.5）中進行電泳，電壓100 V，室溫下電泳30 min后，溴化乙錠染色5 min，凝膠成像系統(tǒng)拍照。

1.2.4 體內(nèi)抗氧化實驗

昆明種小鼠飼養(yǎng)在可控溫度和濕度的環(huán)境中，自由攝取球狀的標準食物和水。適應喂養(yǎng)一周后，小鼠隨機分為6 組，每組8 只。正常對照組（NC組）和溴代苯模型對照組（BBC組）小鼠灌胃0.2 mL蒸餾水，茶多酚組（TPE 400組）小鼠灌胃0.2 mL多酚劑量為400 mg/kg（以體質(zhì)量計，下同）的TPE，3 個酒花多酚組（HPE 200、HPE 400、HPE 800組）小鼠分別灌胃0.2 mL多酚劑量為200、400、800 mg/kg的HPE，每天1 次，30 d后，小鼠饑餓過夜（空腹12 h），給受試樣品1 h后，除NC組之外，其余組灌胃0.47 mg/kg的溴代苯（溶于橄欖油），灌胃劑量為0.2 mL/20 g體質(zhì)量，NC組小鼠只給予相同劑量的橄欖油[10]。20 h后脫臼處死小鼠，迅速取其肝臟，用冰生理鹽水制成質(zhì)量分數(shù)10%的組織勻漿液，然后5 000×g離心15 min，上清液用試劑盒測定肝臟中TBARS含量/（nmol/mg pro）及SOD和GSH-Px活力/（U/mg pro）。肝臟蛋白質(zhì)含量測定用Bradford法，牛血清白蛋白作為標準。

1.3 統(tǒng)計方法

2 結(jié)果與分析

2.1 HPE酚類組成成分

表1 HPE和TPE的酚類組成成分Table 1 Phenolic compositions of HPE and TPE

采用HPLC法鑒定出HPE和TPE中的5 種單酚成分（表1），HPE中含量最高是蘆?。?6.62 mg/g），其后依次為金絲桃苷、異槲皮苷、紫云英苷、黃腐酚。HPE的總多酚含量為887.23 mg/g，原花青素含量為489.57 mg/g，占酒花總多酚的55.18%，檢出的4 種黃酮苷類物質(zhì)（蘆丁、金絲桃苷、紫云英苷和異槲皮苷）含量總和為249.75 mg/g，占酒花總多酚的28.15%。TPE的總多酚含量為900.00 mg/g，原花青素含量為77.31 mg/g，占綠茶總多酚的8.59%，只檢出蘆丁、金絲桃苷和紫云英苷3 種黃酮苷類物質(zhì)，含量總和為33.48 mg/g，占綠茶總多酚的3.72 %。TPE中未檢出黃腐酚。

2.2 HPE體外清除自由基的活性

圖1 HPE體外清除自由基的能力Fig.1 Free radical scavenging capacity of HPE in vitro

IC50值是對自由基的清除率達50%時所需的樣品有效劑量，如圖1所示，HPE清除DPPH自由基、?OH和O2－·的IC50值分別為0.006 7、0.034、0.69 mg/mL（以總多酚含量計，下同），均小于TPE清除DPPH自由基、?OH和O2－·的IC50值（分別為0.008 3、0.050、0.91 mg/mL）。

2.3 HPE對DNA氧化損傷的影響

圖2 HPE抑制DNA損傷的凝膠電泳圖Fig.2 Gel electrophoresis image showing the inhibitory effects of HPE on DNA damage

HPE對Cu2+-VC誘導的DNA氧化斷裂的影響如圖2所示。未經(jīng)氧化處理的DNA（泳道2）分子質(zhì)量主要集中在20 000 bp以上，經(jīng)Cu2+-VC氧化處理的DNA分子全部斷裂成為分子質(zhì)量小于1 000 bp的片段（泳道3），在DNA的氧化損傷體系中添加不同質(zhì)量濃度（0.1、0.2、0.3 mg/mL）的HPE后，DNA的氧化斷裂程度均有明顯減輕，而且隨著HPE質(zhì)量濃度的增大，對DNA保護作用逐漸增強，呈現(xiàn)劑量依賴效應（泳道4～6）。

2.4 HPE的體內(nèi)抗氧化活性

表2 HPE和TPE對溴代苯氧化應激小鼠肝臟TBARS含量及SOD和GSH-Px活力的影響Table 2 Effects of HPE and TPE on TBARS, SOD, and GSH-Px in mouse livers

如表2所示，與NC組相比，BBC組小鼠肝臟TBARS含量顯著增加，SOD和GSH-Px活力均顯著降低，表明溴代苯誘導氧化損傷小鼠模型成功。與BBC組比較，3 個酒花多酚劑量組（HPE 200、HPE 400、HPE 800組）小鼠肝臟TBARS含量均顯著降低，分別降低了46.1%、61.7%和63.4%，SOD活力分別顯著增加了34.7%、40.7%和46.6%，GSH-Px活力顯著增加了33.1%、66.5% 和69.8%；與BBC組比較，茶多酚組（TPE 400組）小鼠肝臟TBARS含量顯著降低了60.1%，SOD和GSH-Px活力分別顯著增加了31.0%和36.0%。與HPE 200組相比，HPE 400組小鼠肝臟TBARS含量顯著降低，GSH-Px活力顯著升高；與HPE 400組相比，HPE 800組小鼠的肝臟TBARS含量、SOD和GSH-Px活力均沒有顯著差異；與TPE 400組相比，HPE 400組小鼠肝臟GSH-Px活力顯著升高。

3 討 論

Nagasako-Akazome等[4]研究制備的一種酒花多酚提取物總多酚含量為79.2%，其中48%以上多酚物質(zhì)是原花青素。與此相近，本研究采用60%乙醇提取廢酒花，再通過SP850樹脂純化分離，制備的HPE多酚含量為88.72%，其中55%以上的多酚物質(zhì)是原花青素。

茶多酚（TPE）是公認的抗氧化劑[26]，本研究選取TPE作為陽性對照與HPE的抗氧化活性進行比較。實驗結(jié)果顯示，HPE在體外表現(xiàn)出比TPE更強的對DPPH自由基、?OH和O2－·清除力（圖1）。這可能與HPE比TPE含有更多的原花青素和黃酮苷等組分有關(guān)（表1）。據(jù)報道，茶多酚的主體成分為兒茶素類化合物，約占茶多酚總量的80%，其中以表沒食子兒茶素沒食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）的含量為最高，占茶多酚總量的50%以上[27]。而本研究結(jié)果表明HPE的主體成分為原花青素和黃酮苷類物質(zhì)，其含量分別占酒花多酚總量的55%和28%，遠高于TPE中的原花青素含量（8.6%）和黃酮苷類含量（3.7%）。原花青素具有超強的自由基清除力和抗氧化能力[28-29]，有研究報道原花青素比兒茶素等具有更強的抗氧化能力[30]，在Fe2+誘導的磷脂脂質(zhì)過氧化反應模型中，原花青素的抗氧化活性（IC50為2.5 μmol/L）比兒茶素（IC50為50 μmol/L）大一個數(shù)量級[31]。黃酮的抗氧化活性與結(jié)構(gòu)特征有關(guān)，當B環(huán)的鄰二羥基存在，或具有2,3-雙鍵或4-酮基結(jié)構(gòu)的黃酮有更強的抗氧化活性，例如Wolfe等[32]的研究結(jié)果顯示，含有2,3-雙鍵和4-酮基結(jié)構(gòu)的蘆丁和異槲皮苷在體外的抗氧化能力指數(shù)分別是不含有2,3-雙鍵和4-酮基結(jié)構(gòu)的EGCG的3 倍和1.8 倍。HPE中的蘆?。?6.62 mg/g）和異槲皮苷（56.07 mg/g）含量遠高于TPE中的蘆丁（6.39 mg/g）和異槲皮苷（未檢出）含量（表1）。HPE中還含有TPE中不具有的黃腐酚（12.07 mg/g），已有研究證實它也是高活性的自由基清除劑[33]。

DNA是生物細胞主要遺傳物質(zhì)，活性氧（reactive oxygen species，ROS）可以破壞DNA的分子結(jié)構(gòu)，導致堿基突變，單、雙鏈斷裂，DNA交聯(lián)以及染色體斷裂和重排[19,34]。許多研究表明，用DNA堿基對的裂解作為評價清除ROS的體外抗氧化能力是有效可行的[35]，?OH和DNA鏈的反應使DNA鏈斷裂的現(xiàn)象可以通過電泳實驗進行觀察。本研究的結(jié)果顯示，不同劑量的酒花多酚能夠抑制DNA的氧化斷裂損傷，0.3 mg/mL酒花多酚能夠使DNA保持正常。酒花多酚抑制DNA氧化損傷可能是由于其顯著的自由基清除活性或消除Cu2+的作用。

溴代苯是一種有毒的化學物，在肝臟中溴代苯可被細胞色素P450單氧酶水解，形成高度肝毒性的代謝產(chǎn)物——環(huán)氧化物中間體溴苯-3,4-氧化物[36]，它能結(jié)合和消耗GSH，使細胞失去對ROS和外源物代謝的抵抗能力，從而導致細胞脂質(zhì)過氧化損傷[37]。在本研究中觀察到溴代苯作用于小鼠后，其肝臟的TBARS含量顯著升高（BBC組）（表2），表明溴代苯使小鼠肝臟發(fā)生了顯著的脂質(zhì)過氧化。HPE和TPE可有效防止這些變化。3 個酒花多酚劑量組（HPE 200、HPE 400和HPE 800組）和茶多酚組（TPE 400組）小鼠肝臟的TBARS含量均顯著低于BBC組，SOD和GSH-Px活力顯著高于BBC組。表明HPE和TPE均能有效拮抗溴代苯對肝細胞的脂質(zhì)過氧化損傷。在本實驗條件下，400 mg/kg劑量的酒花多酚組（HPE 400組）顯示了最佳效果。與同劑量的茶多酚組（TPE 400組）相比，HPE 400組小鼠肝臟GSH-Px活力顯著高于TPE 400組（P＜0.05），提示酒花多酚在動物體內(nèi)的抗氧化活性優(yōu)于同劑量的茶多酚，這與體外實驗的結(jié)果相一致。

綜上所述，酒花多酚中富含原花青素、黃酮苷和黃腐酚等組分，可提供體內(nèi)外的氧化損傷保護作用，酒花多酚具有優(yōu)于茶多酚的抗氧化效果。

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in vitro and in vivo Antioxidant Activities of Polyphenols Extracted from Hops (Humulus lupulus L.)

LU Xin, YANG Xiaolan*
(College of Life Science, Shanxi University, Taiyuan 030006, China)

A high-purity hop polyphenol extract (HPE) (containing 88.7% of total phenolics) was prepared from spent hops in the present study. The phenolic compositions of HPE were determined and its in vivo and in vitro antioxidant activities were evaluated by comparison with those of green tea polyphenols. The results showed that the phenolic compositions of HPE included more than 55% proanthocyanidins and more than 28% fl avonoid glycosides. in vitro, HPE effectively scavenged reactive oxygen species and inhibited Cu2+vitamin C-induced oxidative DNA damage. in vivo, orally administered HPE at polyphenol doses of 200 to 800 mg/kg body weight signifi cantly prevented a bromobenzene-induced decrease in hepatic sup eroxide dismutase and glutathione peroxidase activity, and decreased the levels of hepatic thiobarbituric acid reactive substance in bromobenzene-treated mice. HPE at the oral doses of 200 to 800 mg/kg body weight signifi cantly reduced the frequency of bone marrow micronuclei induced by cyclophosphamide. These results suggest that dietary hop polyphenols could provide protection from oxidative mutagenic in vivo and in vitro damage. The in vivo and in vitro antioxidant activities of hop polyphenols were higher than those of green tea polyphenols at the same concentration.

hop polyphenol; proanthocyanidins; fl avonoid glycosides; antioxidant activity; mice; DNA; tea polyphenols

TS201.1

A

1002-6630（2015）01-0013-06

10.7506/spkx1002-6630-201501003

2014-03-10

國家自然科學基金面上項目（31171748）；山西省科技攻關(guān)項目（20090321097）

路欣（1988—），女，碩士，研究方向為食品生物技術(shù)。E-mail：luxin081@126.com

*通信作者：楊小蘭（1956—），女，教授，本科，研究方向為食品生物技術(shù)。E-mail：13934214833@163.com