Nuovi ingredienti antiossidanti da sottoprodotti di fabbrica di birra per formulazioni cosmetiche 2

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2.11. Analisi statistica

I dati sono mostrati come media ± deviazione standard (DS) di almeno tre esperimenti indipendenti. L'analisi statistica è stata eseguita utilizzando ANOVA unidirezionale con test post hoc Dunnett o Bonferroni e test t di Student, a seconda dei casi. Le differenze sono state considerate significative a p<0.05. analyses="" were="" performed="" using="" graphpad="" prism="" software="" (version="" 5.0;="" graphpad="" software,="" la="" jolla,="" ca,="" usa)="" on="" a="" windows="">

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3. Risultati e discussioni

3.1.Processo di produzione delle birre artigianali allo studio

Le birre artigianali, a differenza delle birre prodotte industrialmente, non sono pastorizzate né filtrate, e quindi preservano maggiormente la loro composizione, aroma e gusto. La composizione delle birre artigianali è semplicemente acqua, malto, luppolo e lievito (Saccharomyces Cerevisiae), senza altri additivi, e quindi gli ingredienti chimici presenti nella birra dipendono dagli ingredienti che vengono aggiunti e rimossi durante il processo di birrificazione [8] . I produttori di birra artigianale generalmente evitano di aggiungere acido citrico, che può contribuire a ridurre l'ossidazione del prodotto, o altri additivi come aromi, zuccheri, aromi e succhi [8]. Nelle birre studiate nel presente lavoro non sono stati utilizzati additivi e i componenti erano acqua non lavorata, malto, luppolo e lievito.

La tabella 1 elenca le birre studiate nel presente lavoro e ne fornisce la composizione e le caratteristiche principali. Alcune altre informazioni sulle birre sono riservate e quindi non possono essere divulgate. La figura 1 illustra il processo di produzione delle birre artigianali utilizzate per questo lavoro.

Il processo di produzione della birra artigianale inizia con la miscela di malto e acqua in proporzioni appropriate. Cinque diversi malti possono essere utilizzati e miscelati insieme secondo diverse ricette (Tabella 1). L'acqua e il malto vengono riscaldati a una temperatura di 70 gradi per 90 minuti e il mosto risultante viene filtrato per rimuovere il malto esaurito. Nella fase successiva, due diversi luppoli, Perle e Saaz, possono essere utilizzati in proporzioni diverse. Il luppolo viene aggiunto al mosto filtrato e fatto bollire a 100 gradi per 90 minuti, dopodiché il luppolo esaurito viene rimosso mediante centrifugazione (processo Whirpool) a un intervallo di 1300-1550, a seconda delle dimensioni del lotto. Il passaggio successivo è la fermentazione quando il lievito Saccharomyces Cerevisiae viene aggiunto e riscaldato a 20-22 gradi per 90 minuti per convertire gli zuccheri in alcol. Il lievito esausto viene quindi allontanato per centrifugazione, la birra così ottenuta viene imbottigliata e, dopo un periodo di maturazione variabile di 20-30 giorni, è pronta per il consumo. Per riassumere, gli ingredienti della birra sono acqua, malto, luppolo e lievito. I prodotti intermedi sono il mosto, il mosto dopo il luppolo (il mosto dopo l'ebollizione con il luppolo e la successiva rimozione del luppolo esaurito) e la birra dopo il lievito (la birra formata dopo la fermentazione e la successiva rimozione del lievito esaurito). Il prodotto finale, ovviamente, è la birra matura. I materiali esauriti sono malto, luppolo e lievito. Tutti questi prodotti sono stati completamente analizzati per il contenuto totale di fenoli e la capacità antiossidante.

3.2. Determinazione del contenuto totale di fenolo

Uno studio precedente[10] ha identificato quarantasette polifenoli in quattro tipi di birre commerciali, vale a dire, lager, Pilsen, Märzebier e birra analcolica, utilizzando una tecnica di spettrometria di massa Orbitrap con trappola ionica lineare ibrida a ionizzazione elettrospray quadrupolo. Tra i polifenoli è possibile elencare gli acidi fenolici, gli idrossicinnamoilchinici, i flavonoli, i flavoni, gli alchilmetpxifenoli, gli alfa e iso-alfa-acidi, gli acidi idrossifenilacetici e i prenilflavonoidi.

Nelle birre artigianali, un altro studio ha identificato composti fenolici e azotati mediante cromatografia liquida ad alte prestazioni e spettrometria di massa [11]. Sono stati identificati cinquantasette composti fenolici, insieme a undici composti azotati appartenenti alla classe dei fenossidi.

Cistanche può antietà

Nel nostro studio precedente [12], venti composti fenolici, ad esempio acido gallico, catechina o humulone, sono stati quantificati negli stessi sei tipi di birre artigianali, mosti, ingredienti e prodotti esauriti del presente studio da un LC- Metodo MS/MS. La somma dei composti fenolici (SPC) individuati e quantificati nei malti d'orzo non era trascurabile ed era prevalentemente dovuta all'acido trans-p-cumarico, che veniva ceduto ai mosti durante la preparazione del mosto ed era responsabile dell'SPC non trascurabile di mosti. Acidi amari e prenilflavonoidi sono stati rilevati nel luppolo di partenza, mentre la loro concentrazione è diminuita nel luppolo esaurito, suggerendo che sono stati trasferiti all'intermedio di produzione. I composti fenolici, ampiamente presenti nei malti d'orzo e nel luppolo di partenza, diminuivano nelle birre finali perché venivano assorbiti dal lievito aggiunto per la fermentazione.

Sulla base di questi risultati precedenti, si può supporre che i composti fenolici possano influenzare il contenuto totale di fenolo (TPC) delle birre in studio. Osservando i risultati delle nostre analisi TPC, riportati nella Tabella 3, sembra che il solvente di estrazione abbia un forte impatto sul TPC. Infatti, i malti di partenza sottoposti ad estrazione con etanolo hanno mostrato valori di TPC più elevati rispetto a quelli sottoposti ad estrazione con acqua, con un range di valori piuttosto ampio per l'estratto in etanolo, da 28 a 72 mg GAE/g, e un range più limitato per l'estratto in acqua , da circa 11 a 16 mg GAE/g.prolungamento della vita delle cistanceCiò indica che per i composti che possono influenzare il TPCin questo studio, l'estrazione in etanolo è più efficace di quella in acqua. Risultati simili per quanto riguarda i valori TPC sono stati riportati da Zhao et al. [9] per 14 varietà di orzo sottoposte ad estrazione in acetone, con valori di resa da 2,17 a 2,56 mg GAE/g. Così, nel lavoro di Zhao et al. (2008) in questo studio l'acetone è apparso meno efficace nell'estrarre i composti fenolici dall'orzo rispetto all'acqua o all'etanolo a 70 gradi. Diversi altri studi hanno anche dimostrato che l'etanolo è efficace nell'estrarre composti che influenzano il TPC [24,25]. I nostri dati sui tipi di malto di partenza indicano che i malti di tipo 3 e 5 hanno un TPC più alto degli altri (Tabella 1) perché sono presenti quando i valori sono più alti.

Per quanto riguarda il TPC del mosto, va tenuto presente che questo prodotto non è stato sottoposto ad estrazione, ma utilizzato come ricevuto dal birrificio. Il TPC del mosto era inferiore a quello del malto di partenza e dipende dalla prima fase di infusione, che consiste nel riscaldare malto e acqua a una temperatura di 70 gradi per 90 minuti. Durante questa fase, i fenoli possono diffondersi dai grani grossolani (i grani di malto vengono macinati solo grossolanamente) e dissolversi nel mosto. Tuttavia, una volta ricevuto da noi, il malto di partenza veniva macinato per recuperare le particelle fini per ottimizzare l'estrazione del fenolo.cistanche nzQuesto può spiegare il valore più alto dell'apparizione del malto di partenza rispetto al mosto: i fenoli possono essere rilasciati solo parzialmente dalle particelle grossolane durante la produzione del mosto e i fenoli che sono ancora all'interno dei chicchi possono essere facilmente rilasciati dalle particelle più fini durante l'estrazione in acqua o in etanolo 70 gradi.

I malti esauriti hanno mostrato valori intermedi tra quelli del malto di partenza e dei mosti corrispondenti, a conferma che nel malto esausto erano ancora presenti composti fenolici: l'estrazione in acqua ed etanolo 70 gradi ha rivelato valori di TPC apprezzabili che vanno da circa 9 a 14 mg GAE/g , e da 12 a 37 mg GAE/g, rispettivamente per l'estrazione in acqua ed etanolo.

La tabella 3 riporta i valori TPC di entrambi i luppoli puri Perle e Saaz. Entrambi i luppoli di partenza hanno mostrato un TPC molto elevato, ei valori ottenuti dopo l'estrazione in etanolo sono stati nuovamente superiori a quelli ottenuti in acqua, confermando l'etanolo come solvente migliore dell'acqua per l'estrazione dei fenoli. Il luppolo iniziale di Perle ha mostrato un valore superiore a quello di Saaz. Tuttavia, non venivano usati come luppoli puri ma mescolati secondo una ricetta segreta. Pertanto, è stata analizzata la miscela utilizzata per ogni processo di produzione della birra. Il TPC può corrispondere alla miscela dei due diversi luppoli in varie percentuali, che è approssimativamente intermedia tra la percentuale di luppoli puri. Il TPC del mosto ottenuto dopo l'aggiunta del luppolo era superiore a quello del mosto prima dell'aggiunta del luppolo, il che indica che parte dei composti fenolici viene trasferita dal luppolo al mosto durante il processo di birrificazione, che, in questa fase, consisteva di luppolo bollente nel mosto a 100 gradi per 90 min. Tuttavia, nonostante l'altissimo TPC del luppolo, il TPC dei mosti ha mostrato un modesto aumento. Ci si potrebbe aspettare che il luppolo esaurito avesse un TPC elevato, ma il TPC era effettivamente inferiore, il che probabilmente indica che gran parte dei composti fenolici è stata persa durante il processo, a causa dell'instabilità termica di alcuni composti fenolici [26].

Il lievito di partenza ha mostrato un apprezzabile TPC, in particolare quando l'estrazione è stata effettuata in acqua, mentre un valore molto inferiore è stato ottenuto dall'estrazione con etanolo a 70 gradi. Ciò può essere spiegato dal fatto che il lievito puro è meno solubile e meno idratato nell'etanolo che nell'acqua, e quindi l'estrazione è meno efficiente.dimensione del pene cistanceSembra che parte del TPC del lievito sia stato trasferito alla birra, poiché si è verificato un aumento del TPC delle birre corrispondenti. Ancora, si segnala che l'analisi è stata effettuata su birre non sottoposte ad estrazione, che quindi non sono state influenzate dal metodo di estrazione. Tuttavia, il TPC dei lieviti esauriti è di particolare interesse perché non trascurabile. Infatti, il TPC dei lieviti esauriti dopo l'estrazione con acqua era leggermente inferiore a quello dei lieviti di partenza, mentre i valori dei lieviti esauriti dopo l'estrazione in etanolo erano addirittura superiori a quelli dei lieviti di partenza. Ciò è dovuto all'idratazione dei lieviti durante la fermentazione, che ha favorito lo scioglimento e l'estrazione dei fenoli.

Il TPC delle birre finali non era statisticamente diverso (p<0.05) from="" that="" of="" beers="" after="" yeast,="" indicating="" that="" the="" compounds="" remain="" stable="" during="" beer="">

Per riassumere, le birre finali sono state arricchite con composti fenolici durante tutto il processo di produzione della birra, durante il quale i vari ingredienti hanno trasferito questi composti alla birra. Il TPC più alto è stato riscontrato nelle birre Triplo Malto e Maior. I rifiuti sono stati solo parzialmente sfruttati e sono stati evidenziati valori di TPC non trascurabili particolarmente significativi per i lieviti quando l'estrazione è stata effettuata in acqua.

3.3. Valutazione delle attività antiossidanti

Le attività antiossidanti sono state valutate valutando la capacità antiossidante equivalente di Trolox (DPPH), il parametro antiossidante di riduzione degli ioni ferrici (FRAP) e l'attività di scavenging e potere riducente dei cationi radicali (ABTS), e i rispettivi risultati sono riportati nelle tabelle {{2} }.

Il PDF per il malto di partenza variava da circa 9 a 24 μmol TE/g per gli estratti di acqua e da 20 a 42 mol TE/g per gli estratti di etanolo. I valori di DPPH erano generalmente superiori ai valori ottenuti da Zhao et al. [9] dopo l'estrazione dell'acetone. In realtà hanno riferito che le attività di scavenging radicale di 14 campioni di malti variavano da 9,33 a 11,78 μumol TE/g.

Per quanto riguarda il mosto, si deve notare che i valori erano gli stessi per l'estrazione di acqua ed etanolo. Come spiegato in precedenza, il mosto non è stato sottoposto ad estrazione ed è stato fornito come soluzione dal birrificio. Il mosto di diversi malti ha mostrato valori inferiori a quelli dei corrispondenti malti di partenza. La ragione di ciò potrebbe essere la stessa spiegata per il TPC, ovvero una dissoluzione incompleta delle molecole dal malto al mosto durante il processo di produzione della birra. I malti esauriti ottenuti dopo l'estrazione con etanolo hanno mostrato valori più elevati rispetto a quelli ottenuti dopo l'estrazione dell'acqua, ma valori di gran lunga inferiori a quelli del malto di partenza. Ciò significa che alcune molecole sono state trasferite al mosto, mentre altre sono andate perse durante il processo.

Sia il luppolo Perle che quello Saaz hanno mostrato valori di DPPH elevati, in particolare quando l'estrazione è stata eseguita in etanolo (circa 72-89 umol TE/g dopo l'estrazione in acqua e 258-354 μmol TE/g dopo l'estrazione in etanolo). Le loro miscele hanno mostrato valori che corrispondevano alla ricetta specifica utilizzata per produrre ogni birra.La miscela di luppoli di partenza rifletteva la composizione del luppolo.

Il mosto dopo l'aggiunta del luppolo ha mostrato valori di DPPH leggermente aumentati rispetto al mosto precedente, il che significa che alcune molecole che influenzano il valore di DPPH si sono trasferite al mosto, ma se si considera la forte diminuzione dei valori di DPPH per il luppolo esaurito, si può concludere che le molecole che influenzano il DPPH sono state distrutte durante questa fase di fermentazione perché erano termicamente instabili [26]. I luppoli esauriti hanno mostrato una diminuzione molto importante dei valori di DPPH rispetto ai luppoli di partenza, confermando l'instabilità termica delle molecole che influenzano il valore di DPPH.cistanche in polvereIl lievito di partenza ha mostrato valori di DPPH modesti per gli estratti in acqua e in etanolo. È stato interessante notare un aumento nel mosto dopo il digiuno, e in particolare nel lievito esaurito, dove si è potuto osservare un aumento significativo dei valori di DPPH. La spiegazione può essere trovata nella reazione enzimatica avvenuta in presenza del lievito sui glicosidi flavonolici: gli enzimi del lievito sono in grado di convertire i glicosidi in agliconi che sono più reagenti dei corrispondenti glicosidi [27,28]. I valori DPPH per le birre finali non erano statisticamente differenti (p<0.05)from those="" of="" wort="" after="">

L'attività antiossidante determinata dall'ABTS del malto di partenza variava da circa 21 a 47 μmol TE/g per l'estrazione in acqua e da 41 a 97 per gli estratti di etanolo, valori superiori a quelli determinati da Zhao et al. [9]. I nostri risultati sono in buon accordo con l'osservazione di valori TPC più elevati quando l'estrazione è stata eseguita in etanolo. Il malto di partenza tipo 5, che veniva utilizzato solo per la produzione della birra Maior, aveva valori particolarmente elevati. Nel caso dei mosti, i valori ABTS erano superiori a quelli dei corrispondenti malti di partenza; questo indica che il processo di produzione del mosto è in grado di estrarre più molecole che possono influenzare il risultato dell'ABTS, come è stato dimostrato per i valori di DPPH. I malti esauriti hanno mostrato valori ABTS inferiori a quelli del malto di partenza, a conferma che le molecole vengono trasferite al mosto durante il processo. L'ABTS per il luppolo iniziale era molto alto ma diminuiva fortemente nel mosto dopo il luppolo. Nel luppolo esaurito erano presenti molecole residue in grado di influenzare l'ABTS. L'ABTS del veast iniziale era maggiore quando l'estrazione veniva effettuata in acqua, a conferma della precedente osservazione, ovvero una migliore solubilità del lievito in acqua rispetto all'etanolo. La birra dopo il lievito ha mostrato valori di ABTS elevati, mentre il lievito esaurito ha mostrato valori più bassi, molto simili a quelli delle birre finali. L'attività antiossidante è stata quindi valutata mediante FRAP. Il malto di partenza ha mostrato valori da 56 a 80 umol TE/g per gli estratti di acqua e da 33 a 54 μmol TE/g per gli estratti di etanolo a 70 gradi. Per gli estratti di acqua il valore più alto era quello di Ego, mentre per gli estratti di etanolo il valore più alto era quello di Alter. I mosti hanno mostrato valori inferiori rispetto ai malti di partenza e non sono state evidenziate differenze significative tra le diverse tipologie. I malti esauriti non hanno mostrato differenze significative rispetto al malto di partenza.estratto di salsa di cistancheI valori per il luppolo iniziale erano rispettivamente di circa 332 e 377 umol TE/g per Perle e Saaz, quando l'estrazione veniva eseguita in acqua, mentre erano significativamente inferiori,120e 110 umol TE/g, per Perle e Saaz, rispettivamente, quando l'estrazione viene effettuata in etanolo a 70 gradi, confermando le differenze tra i due metodi di estrazione. Ciò è stato confermato anche nelle miscele di partenza, che hanno prodotto valori più elevati dopo l'estrazione dell'acqua rispetto a quelle dopo l'estrazione con etanolo. I valori dei mosti dopo il luppolo sono più alti rispetto ai mosti precedenti, il che indica un aumento di molecole in grado di influenzare i valori di FRAP durante il processo di birrificazione. Il luppolo di scarto aveva valori particolarmente elevati quando l'estrazione veniva effettuata in acqua (valori variavano da 88 a 103 μmol TE/g), mentre erano molto più bassi quando veniva effettuata in etanolo a 70 gradi (valori variavano da 29 a 33 mol TE /g). Il lievito di partenza ha mostrato il valore più alto (71,045±5,859 μmol TE/g) quando l'estrazione è stata eseguita in acqua, ma il valore più basso per gli estratti di etanolo a 70 gradi (44,494±0,501 umol TE/g). Ancora una volta, I valori di FRAP per i lieviti di scarto erano superiori ai valori iniziali (da 103 a 136 mol TE/g per gli estratti di acqua e da 70 a 82 μmol TE/g per gli estratti di etanolo a 70 gradi), indicando che il vasto era arricchito con molecole in grado di influenzare l'analisi FRAP durante il processo di produzione della birra.Le birre dopo il lievito hanno mostrato valori più elevati rispetto ai mosti nella fase precedente, dopo la bollitura e la rimozione del luppolo, indicando che quando le birre vengono a contatto con il lievito, si arricchiscono di molecole che possono influenzare i valori FRAP. Birre finali mostrava anche un valore più alto es rispetto alle birre nella fase precedente dopo l'aggiunta, la fermentazione e la rimozione del lievito, indicando che la maturazione può portare ad un aumento del numero di molecole che possono influenzare l'analisi FRAP.

In diversi casi è stato osservato che il lievito esaurito ha mostrato valori più elevati rispetto al lievito di partenza. Una possibile spiegazione di ciò è che il lievito potrebbe essere in grado di assorbire molecole da altri materiali durante il processo di produzione della birra e promuovere un rilascio di agliconi che sono più reattivi dei corrispondenti glicosidi 27,28]. Il fatto che, nelle birre, si osservi un aumento dei valori di FRAP rispetto al mosto precedente può essere dovuto alla presenza di vaste non completamente asportate dalla birra, che continuano parzialmente il processo fermentativo liberando agliconi, che sono più reattivo dei corrispondenti glicosidi, come spiegato in precedenza. 3.4. Bioattività degli estratti esauriti nei cheratinociti umani

La bioattività è stata valutata negli estratti esauriti, in particolare in quelli recuperati sotto il birrificio Alter. Inizialmente abbiamo valutato la citotossicità degli estratti di malto esaurito (SP-M), luppolo esaurito (SP-H) e lievito esaurito (SP-YE) nelle cellule HaCaT dei cheratinociti. Le cellule HaCaT sono state trattate con concentrazioni di estratto comprese tra 0.00 da 3 a 3 mg/mL per 24 ore e la vitalità cellulare è stata valutata mediante test MTT. Il trattamento delle cellule HaCaT con gli estratti a concentrazioni inferiori a 0,3 mg/mL non ha influito sulla vitalità cellulare (Figura 2). La concentrazione di 0,03 mg/mL è stata quindi selezionata per gli esperimenti successivi. L'invecchiamento cutaneo è un processo complesso che coinvolge sia fattori interni che esterni, che porta a una progressiva perdita della funzione e della struttura cutanea [29]. Vi sono prove crescenti che la disfunzione mitocondriale e lo stress ossidativo sono caratteristiche chiave dell'invecchiamento cutaneo [30]. A questo proposito, lo sviluppo di ingredienti che migliorano l'attività mitocondriale e prevengono lo stress ossidativo è, quindi, una potenziale strategia antietà della pelle.

Per valutare la capacità degli estratti di migliorare l'attività mitocondriale, le cellule HaCaT sono state trattate con estratti in soluzione senza nutrienti per il metabolismo cellulare. Come mostrato nella Figura 3, il trattamento delle cellule HaCaT per 4 ore con la soluzione e senza nutrienti ha ridotto significativamente l'attività mitocondriale.

Nelle stesse condizioni sperimentali, l'aggiunta di 0.03 mg/mL SP-H e SP-YE, ma non SP-M, ha recuperato significativamente l'attività mitocondriale, suggerendo la loro capacità di supportare i meccanismi della nutrizione cellulare. Alla stessa concentrazione, gli estratti di SP-M, SP-H e SP-YE sono stati valutati anche per la loro attività antiossidante nelle cellule HaCaT. Le cellule HaCaT sono state trattate con gli estratti contemporaneamente o 2 ore prima dello stress ossidativo (100uM H, O, per 30 min) e l'attività antiossidante è stata valutata in termini di formazione di ROS intracellulari. Questo approccio sperimentale ha consentito di discriminare la capacità degli estratti di contrastare e/o prevenire la formazione di ROS intracellulari. Tutti gli estratti SP-M, SP-Hand SP-YE hanno contrastato direttamente l'azione di H, O, con una significativa riduzione della formazione di ROS nelle cellule HaCaT (Figura 4).

4. Conclusioni

Nel presente studio sono stati valutati il ​​contenuto totale di fenoli e le attività antiossidanti di diversi tipi di birre, materiali di partenza, intermedi del processo di produzione della birra e malti, luppoli e lieviti esauriti. Come notato da Zhao et al. [5], le differenze nei risultati delle analisi dell'attività antiossidante dovrebbero essere viste alla luce delle differenze nei metodi analitici utilizzati per valutare queste attività. Le differenze nei risultati delle analisi dell'attività antiossidante potrebbero anche essere dovute a variazioni nei processi e nei metodi di estrazione e alla cinetica di reazione variabile [31]. Inoltre, alcune differenze tra i campioni dipendono dalla loro composizione e non dal processo di produzione della birra, dato che lo stesso processo è stato utilizzato per tutte le birre. Questo studio offre prove del fatto che le birre si arricchiscono di fenoli dai loro ingredienti e che i prodotti e gli scarti della produzione della birra sono fonti interessanti per la preparazione di integratori alimentari e cosmetici. Questo studio mostra gli effetti anti-invecchiamento dei prodotti di scarto delle birre artigianali nelle cellule dei cheratinociti umani, suggerendo il loro potenziale utilizzo come ingredienti per la preparazione di cosmetici. Pertanto, questo studio conferma ulteriormente l'interesse per lo sfruttamento dei rifiuti della produzione alimentare. Gli studi futuri saranno dedicati allo studio e allo sviluppo di nuove formulazioni cosmetiche finite a partire dai sottoprodotti della birra al fine di studiarne il possibile uso cosmetico industriale.

Questo articolo è tratto da Cosmetics 2021, 8, 96. https://doi.org/10.3390/cosmetics8040096 https://www.mdpi.com/journal/cosmetics