啤酒花的抑菌作用及其應(yīng)用拓展

高智明

(新疆三寶樂農(nóng)業(yè)科技開發(fā)有限公司，新疆烏魯木齊830002)

啤酒花，學(xué)名Humulus lupulus L.，別名蛇麻草、陀得花(《本草綱目》上的名稱)、唐草花(日本)、忽布(英文名稱Hop的音譯)等，是蕁麻目大麻科葎草屬多年生須根纏繞草本植物［1-2］，生長區(qū)域集中在南北緯度 35～55°之間的地區(qū)［3-4］，主要產(chǎn)地分布在德國、美國、英國、新西蘭、捷克斯洛伐克、澳大利亞和中國等地。在植物學(xué)的分類上，大麻科是從桑科中分支出來的，因此，也有文獻(xiàn)將其記載為桑科。盡管中文有葎草屬和蛇麻屬不同的名稱記載，但其學(xué)名均為Humulus，因此并無歧義。啤酒花自從十二世紀(jì)在啤酒釀造中開始添加使用以來，至今它最主要的用途仍然是用于啤酒的釀造。由于啤酒花能夠賦予啤酒特殊的苦味和獨特的風(fēng)味，并具有一定的防腐性能，因而被譽為“啤酒的靈魂”［5］。由于啤酒花有非常好的抑菌功能，最初將其添加到啤酒釀造中主要是為了延長啤酒的存放期。此外，除啤酒釀造之外，啤酒花還有很多其他方面的應(yīng)用。本文就啤酒花的抑菌功能及其應(yīng)用拓展做一概述。

1 啤酒花的抑菌作用

啤酒花所含的蛇麻酮、葎草酮、黃腐酚及其它黃酮類化學(xué)成分，對結(jié)核桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草桿菌等有抑制作用，且由于蛇麻酮的脂溶性強，分布系數(shù)大，容易進入結(jié)核桿菌的蠟?zāi)ざ鸬教厥獾挠H和作用，產(chǎn)生抑制結(jié)核桿菌的功能，作用要強于葎草酮［6-8］，已制成酒花素片、酒花素乳劑、啤酒花浸膏片等使用。表1為啤酒花中的主要抑菌成分及其作用。

大量研究表明，啤酒花成分對絕大多數(shù)革蘭氏陽性菌具有很好的抑制作用，但對革蘭氏陰性菌和酵母菌幾乎沒有活性，且對酵母菌還有一定的增殖作用。

2 啤酒花的拓展應(yīng)用

2.1 啤酒花的藥用

啤酒花和迷迭香、西洋薯草等一樣，早在13世紀(jì)就有作為草藥使用的記載?！侗静菥V目》所引的宋代《開寶本草》中的一種中藥“陀得花”指的就是啤酒花［19］，認(rèn)為啤酒花性苦、微涼、有健胃、安神、化痰止咳、抗結(jié)核菌等功能?！妒澄镏兴幣c便方》中也記載［20］啤酒花對多種細(xì)菌有抑制作用，并有鎮(zhèn)靜及雌激素樣作用。在民間，啤酒花多用于泡茶，有健胃、明目、解渴、降壓、止咳、利尿、鎮(zhèn)靜等作用，藥用部分為綠色的果穗。現(xiàn)代藥理學(xué)對啤酒花的抗炎、抗腫瘤作用、抗氧化、抗病毒、降血糖、促進消化、雌性激素作用和鎮(zhèn)靜安神促進睡眠等功能的研究更為深入。啤酒花的藥用作用見表2。

2.2 啤酒花在食品加工中的應(yīng)用

啤酒花在面包工業(yè)中用以保存酵母和制造面包的添加劑，使面包具有防腐、持久保存和促進發(fā)酵的作用［51］。董海洲等采用經(jīng)反復(fù)篩選的產(chǎn)香酵母等多種酵母搭配，并添加酒曲酵母、啤酒花發(fā)酵醪和乳酸球菌以及適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)膨松劑，對饅頭的風(fēng)味改善進行了系統(tǒng)研究，通過自然發(fā)酵，生產(chǎn)出具有香甜風(fēng)味的饅頭，顯著改善了饅頭的口感，這對推動我國饅頭工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展有一定的指導(dǎo)意義［52］。另外，啤酒花β-酸用于濃縮橙汁的貯存也非常有效果［53］。以3mg/kg的量添加啤酒花β-酸到60%DS的濃縮果汁中，與空白比較，可以抑制果汁中微生物的活性，相當(dāng)長地延長轉(zhuǎn)化糖和酸的形成時間。

表1 啤酒花的主要抑菌成分及其作用Table 1 Main antibacterial ingredients derived from hops and their effect

2.3 啤酒花在制糖工業(yè)中的應(yīng)用

啤酒花中的β-酸應(yīng)用于制糖工業(yè)中可以明顯地提高糖的產(chǎn)量［54-56］。1994年，啤酒花的產(chǎn)品首次被成功地應(yīng)用到甜菜萃取的過程中，通過其抗菌作用可以控制微生物生長所造成的糖的損失和右旋糖苷的產(chǎn)生。這與啤酒花在傳統(tǒng)的釀造工業(yè)中使用相比是一個嶄新的應(yīng)用領(lǐng)域。此后的十幾年來啤酒花中的β-酸作為一種天然的抑菌助劑，為了控制嗜熱菌或其它的革蘭氏陽性微生物的生長，已經(jīng)被使用于制糖工業(yè)中。因為在甜菜加工的過程中，萃取塔中通常會發(fā)酵產(chǎn)生乳酸，啤酒花中的β-酸在抑制NO2的形成和萃取塔中厭氧菌的感染方面表現(xiàn)出了非常好的效果，該化合物具有非常有效的抗菌作用，在較低濃度時有更高的活性，特別是對梭菌屬的細(xì)菌有更強的作用(最小抑菌濃度為1μg/mL)。這些天然產(chǎn)品是對人體無害的，同時還可以在外界環(huán)境中被生物降解，商標(biāo)品牌為“BetaStab”的啤酒花β-酸的堿性溶液已被用于制糖工業(yè)［57］。

2.4 啤酒花在酒精工業(yè)中的應(yīng)用

酒精生產(chǎn)中，運用啤酒花所具有的明顯的抑菌活性，可以抑制在生產(chǎn)過程中由于雜菌滋生而導(dǎo)致的產(chǎn)量降低的不利因素。抗生素通常在酒精工業(yè)中用于控制細(xì)菌的生長，但不利的是，它們通常也會影響酵母菌的活性和性能。啤酒花中的成分能夠增強酵母的活性，并具有使其緩慢絮凝的作用，這樣產(chǎn)生的結(jié)果更有利于酵母菌的生長并使發(fā)酵過程更快。在酵母菌的洗滌過程中，啤酒花的成分在低pH時將會產(chǎn)生一種協(xié)同的抗菌效果，在美國的乙醇生產(chǎn)廠和蒸餾酒廠使用后證明效果明顯［58］。

3 展望

隨著對啤酒花的深入研究和對天然來源的植物抗菌劑及植物活性成分研究的關(guān)注，基于其特殊的抑菌功能，目前在很多國家和地區(qū)，已將啤酒花開發(fā)成各種用途的洗發(fā)劑、染發(fā)劑或作為生發(fā)劑配方中的一個主要組成。此外，還有不少地區(qū)已將啤酒花及其提取物列入食品補充劑的行列，也有將其開發(fā)為具有治療失眠作用的保健枕等。盡管目前啤酒花在我國目前還基本停留在啤酒釀造行業(yè)的使用中，相信在不久的將來，隨著人們的關(guān)注，對啤酒花的開發(fā)利用一定會充滿勃勃生機。

表2 啤酒花的藥用Table 2 Pharmacological effects of hops

［1］謝宗萬.全國中草藥匯編(上冊)［M］.北京:人民衛(wèi)生出版社，1996:770-771.

［2］卜慕華.我國栽培作物來源探討［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，1981(4):86-89.

［3］Verzele M，Keukeleire D D.Chemistry and analysis of hop and beer bitters［M］.Elsevier Science Publishers BV，1991:1-3.

［4］路德維?！ぜ{爾蔡斯.啤酒廠麥汁制備工藝技術(shù)［M］.孫明波譯.北京:中國輕工出版社，1991:85-90.

［5］Benitez J L，F(xiàn)orster A，Keukeleire D.Hops and hop products，manual of good practice［M］.EBC and Verlag Hans Carl，1997，Chapter5:98-107.

［6］Mizobuchi S，Sato Y.A new flavanone with antifungal antifungal activity isolated from hops［J］.Agriculture Biology Chemistry，1984，48(11):2771-2775.

［7］Suzuki K，Ljima K，Yamashita H.Isolation of a hop-sensitive variant of Lactobacillus lindneri and identification of genetic markers for beer spoilage ability of lactic acid bacteria［J］.Appliedand EnvironmentalMicrobiology，2005，71(9):5089-5097.

［8］Sakamoto K，Konings W N.Beer spoilage bacteria and hop resistance［J］.International Journal of Food Microbiology，2003，89(2/3):105-124.

［9］Langezaal C R，Chandra A，Scheffer J J.Antimicrobial screening of essential oils and extracts of some Humulus lupulus L.cultivars［J］.Pharm Weekbl Sci，1992，14(6):353-356.

［10］Tagashira M，Uchiyama K，Yoshimura T，et al.Inhibition by hop bract polyphenols of cellular adherence and water-insoluble glucan synthesisofmutans Streptococci［J］.Bioscience，Biotechnology and Biochemistry，1997，61(2):332-335.

［11］Barnes J M，Dupont T R，Barnes M E，et al.Initial investigations of hops as a salmonid egg fungicide［J］.North American Journal of Aquaculture，2012，14(3):310-313.

［12］Bhattacharya S，Virani S，Zavro M，et al.Inhibition of streptococcus mutans and other oral streptococci by hop(Humulus lupulus L.)constituents［J］.Economic Botany，2003，57(1):118-125.

［13］Shapouri R，Rahnema M.Evaluation of antimicrobial effect of hops extracts on in abortus and B.melitensis［J］.Jundishapur Journal of Microbiol，2011，4(2):51-58.

［14］Natarajana P，Kattab S，Andreic I，et al.Positive antibacterial coaction between hop(Humulus lupulus)constituents and selected antibiotics［J］.Phytomedicine，2008，15(3):194-201.

［15］Wilson R J H，Smith R J，Haas G.Application for hop acids as anti-microbial agents［P］.US7910140B2，2011.

［16］Maye J P.Method for inhibiting bacteria growth during ethanol fermentation［P］.US13/046362，2011.

［17］Mudura E，Rotar A，Paucean A，et al.Antimicrobial effect of hop dosage in beer［J］.Bulletin of University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine Cluj-Napoca.Agriculture，2011，68(2):543.

［18］劉玉梅.啤酒花的分析評價及六氫蛇麻酮類的合成與應(yīng)用［D］.無錫:江南大學(xué)，2007:80-82.

［19］李時珍.本草綱目［M］.北京:人民衛(wèi)生出版社，1972.

［20］葉桔泉.食物中藥與便方［M］.江蘇:江蘇科學(xué)出版社，1971.

［21］Kuhrts E.New COX-2 inhibitory composition comprising extract of hops containing an α-acid-useful for reducing inflammation and minimizing gastric erosion［P］.WO2004062611-A2，2004-07-29.

［22］Yasukawa K，Takeuchi M，Takido M.Humulone，a bitter in the hop，inhibits tumor promotion by 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate in two-stage carcinogenesis in mouse skin［J］.Oncology，1995，52(2):156-158.

［23］Buckwold V E，Wilson R J，Nalca A，et al.Antiviral activity of hop constituents against a series of DNA and RNA viruses［J］.Antiviral Res，2004，61(1):57-62.

［24］Shimura M，Hasumi A，Minato T.Isohumulones modulate blood lipid status through the activation of PPAR-alpha［J］.Biochimica et Biophysica Acta，2005，1736(1):51-60.

［25］Chen W J，Lin J K.Mechanisms of cancer chemoprevention by hop bitter acids(beer aroma)through induction of apoptosis mediated by fas and caspase cascades［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2004，52(1):55-64.

［26］Bravo L，Cabo J，F(xiàn)raile A，et al.Pharmacodynamic Study of the Lupulus’(Humulus lupulus L.)Tranquilizing Action［J］.Boll Chim Farm，1974，13(5):310-315.

［27］Anto R J，Sukumaran K，Kuttan G，et al.Anticancer and antioxidant activity of synthetic chalcones and related compounds［J］.Cancer Letters，1995，97(1):33-37.

［28］Pharmar V S，Bracke M E，Philippe J，et al.Anti-invasive activity of alkaloids and polyphenolic in vitro［J］.Bioorganic Medicine and Chemistry，1997，5(8):1609-1619.

［29］Henderson M C，Miranda C L，Stevens J F，et al.In vitro inhibition of human P450 enzymes by prenylated flavonoids from hops，Humulus lupulus［J］.Xenobiotica，2000，30(3):235-251.

［30］Miranda C L，Aponso L，Stevens J F，et al.Prenylated chalcones and flavanones as inducers of quinone reductase in mouse hepatoma(Hepa lclc7)cells［J］.Cancer Letters，2000，149(1/2):21-39.

［31］Lust S，Vanhoecke B，Janssens A，et al.Xanthohumol kills B-chronic lymphocytic leukemia cells by an apoptotic mechanism［J］.Molecular Nutrition ＆ Food Research，2005，49(9):844-850.

［32］Honma Y，Tobe H，Makishima M，et al.Induction of differentiation of myelogenous leukemia cells by humulone，a bitter in the hop［J］.Leukemia Res，1998，22(7):605-610.

［33］Saugspier M，Dorn C，Thasler W E，et al.Hop bitter acids exhibit anti-fibrogenic effects on hepatic stellate cells in vitro［J］，Experimental and Molecular Pathology，2012，92(2):222-228.

［34］劉莎，劉玉梅.啤酒花多酚提取物的抗氧化活性研究［J］.釀酒科技，2010(10):19-22.

［35］劉莎，姜春耕，劉玉梅.啤酒花多酚超聲提取工藝及清除的活性研究［J］.中國釀造，2010(11):59-62.

［36］趙素華，司琴圖亞.黑加侖、榅桲、無花果、桑椹和啤酒花苦味酸及制品抗氧化作用研究［J］.食品科學(xué)，2002，23(2):35-37.

［37］Gerhauser C.Broad spectrum antiinfective potential of xanthohumol from hop(Humulus lupulus L.)in comparison with activities of other hop constituents and xanthohumol metabolites［J］.Molecular Nutrition ＆ Food Research，2005，49(9):827-831.

［38］Stevens J F，Ivancic M，Hsu V L，et al.Prenylflavonoids from humulus lupulus［J］.Phytochemistry，1997，44(8):1575-1585.

［39］Miranda C L，Stevens J F，Helmrich A，et al.Antiproliferative and cytotoxic effects of prenylated flavonoids from hops(Humulus lupulus)in human cancer cell lines［J］.Food and Chemical Toxicology，1999，37(4):271-285.

［40］汪江碧，羅蓉，田雪松，等.啤酒花對去卵巢肥胖大鼠的影晌［J］.中藥材，2004，27(2):1105-107.

［41］Miligan S R，Kalita J C，Pocock V，et al.The endocrine actitives of 8-prenyl naringenin andrelated hopnavonoids［J］.Journal of Clin Endocrinol Metab，2000，85(12):4912.

［42］應(yīng)雀森，潘勤，張娟.啤酒花的化學(xué)成分、藥理作用與臨床應(yīng)用［J］.國外醫(yī)藥:植物藥分冊，2008，23(4):139-142.

［43］Bourges S.Hop extracts and their use in preparation of a medicament having oestrogenic properties，patent:FR 2 823 672 A1.

［44］Kondo K.Beer and health:Preventive effects of beer components on lifestyle-related diseases［J］.BioFactors，2004，22:303-310.

［45］Yajima H，Ikeshima E，Shiraki M，et al.Bitter acids derived from hops，activate both peroxisome proliferator-activated receptor α and γ and reduce insulin resistance［J］.Journal of Biological Chemistry，2004，279(32):33456-33462.

［46］Shindo S，Tomatsu M，Nakda T，et al.Inhibition of aldose reductase activity by extracts from hops［J］.Journal of the Institute of Brewing，2002，108(3):344-347.

［47］張肇富 .啤酒花具有藥用價值［J］.釀酒科技，2000(1):94.

［48］宋振玉.中草藥現(xiàn)代研究［M］.北京:北京醫(yī)科大學(xué)出版社，1997.

［49］Anton P.The physiological effects of hops［J］.Hopfenrund Schau International，2001/2002:1-2.

［50］蘇德利.啤酒花在獸醫(yī)臨床上的應(yīng)用［J］.吉林畜牧獸醫(yī)，1994，16(6):31-32.

［51］Green M R，Richards M，Tasker M C.Use of hop components in foods［P］.WO 03/090555 A1.

［52］董海州，許志祥，劉傳富.改善饅頭風(fēng)味品質(zhì)的最佳生產(chǎn)工藝［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2003，29(4):95-98.

［53］Hein W，Pollach G，Roesner G.Studies of microbiological activities during thick juice storage［J］.Zuckerindustrie，2002，127(4):243-257.

［54］Hein W，Pollach G.New findings with the use of hop products in the sugar industry［J］.Zuckerindustrie，1997，122(12):940-949.

［55］Pollach G，Hein W，Leitner A，et al.Detection and control of strictly anaerobic，spore-forming bacteria in sugarbeet tower extractors［J］.Zuckerindustrie，2002，127(7):530-537.

［56］Pollach G，Hein W，Beddie D.Application of hop beta-acids and rosin acids in the sugar industry［J］.Zuckerindustrie，2002，127(12):921-930.

［57］Beddie D，Isles N，Wirth T，et al.Successful application points to control bacterial infections throughout sugar factories using beta acids/betaStab?10A［C］.Poster-Presentation on the Occasion of the SPRI Conference in Atlanta Georgia USA，2004:4-7.

［58］Rückle L，Senn T.Hop acids can efficiently replace antibiotics in ethanol production［J］.International Sugar Journal，2006，108(1287):139-147.