Lukáš Jelínek

Biotransformations and biological activities of hop flavonoids

Female hop cones are used extensively in the brewing industry, but there is now increasing interest in possible uses of hops for non-brewing purposes, especially in the pharmaceutical industry. Among pharmaceutically important compounds from hops are flavonoids, having proven anticarcinogenic, antioxidant, antimicrobial, anti-inflammatory and estrogenic effects. In this review we aim to present current knowledge on the biotransformation of flavonoids from hop cones with respect to products, catalysis and conversion. A list of microbial enzymatic reactions associated with gastrointestinal microbiota is presented. A comparative analysis of the biological activities of hop flavonoids and their biotransformation products is described, indicating where further research has potential for applications in the pharmaceutical industry.

Hop Phytochemicals and Their Potential Role in Metabolic Syndrome Prevention and Therapy.

Historically, hop cones (Humulus lupulus) have been used since ancient times as a remedy for many ailments and, as a source of polyphenols and bitter acids, is very effective in the treatment of metabolic syndrome (MS). Hop flavonoids, particularly xanthohumol (XN), are substances with hypoglycemic, antihyperlipidemic, and antiobesity activities. Iso-α-acids (IAA) and matured hop bitter acids (MHBA) improve health by influencing lipid metabolism, glucose tolerance, and body weight. The modulatory effect of IAA and MHBA on lipid metabolism may also be responsible for a loss in body weight. These results suggest promising applications for IAA, MHBA, and XN in humans, particularly in the prevention of diet-induced obesity and diabetes.

Profilování českých chmelových odrůd prostřednictvím analýz α- a β-hořkých kyselin, silic a polyfenolů.

Identifikace chmelových odrůd je poslední dobou velmi diskutovaným tématem. Šlechtitelé chmele vyžadují přesné a spolehlivé metody, které jim usnadní cílené šlechtění. Pěstitelé pak díky těmto metodám mohou kontrolovat odrůdovou stejnorodost chmelnic. V pivovarském průmyslu nacházejí identifikační metody uplatnění coby užitečný pomocník pro ověřování pravosti nakupované chmelové suroviny. V současnosti lze metody sloužící k identifikaci chmele rozdělit do dvou skupin. Genetické metody [1–3] vycházejí z faktu, že každá chmelová odrůda je jedinečná svým genomem, a tudíž může být autentifikována na základě tzv. DNA fingerprintingu. Nespornou výhodou těchto metod je jejich přesnost, která je ovšem přímo spojena s nemalými finančními náklady vynakládanými zejména na vývoj těchto metod a jejich následnou aplikaci. Tyto nedostatky mohou být částečně kompenzovány použitím metod fyzikálně-chemických [4–6], které jsou založeny na předpokladu, že každá chmelová odrůda je unikátní složením určitých sekundárních metabolitů (odrůdových markerů). Pro vývoj fyzikálně-chemických metod je tedy nutné vytvořit profily chmelových odrůd obsahující právě charakteristické složení sekundárních metabolitů, kterým se dané odrůdy liší od ostatních. Jako odrůdové markery jsou s výhodou využívány homology αa β-hořkých kyselin, silice a některé polyfenoly. Za hlavní nevýhodu těchto látek je považována závislost jejich obsahů na řadě vnějších faktorů jakými jsou například pěstitelská oblast [7], zdravotní stav rostliny [8] a způsob zpracování [9], a proto je nutné veškeré výsledky profilování potvrzovat nejen opakovaným měřením vzorků z různých ročníků sklizně, případně pěstitelských oblastí, ale také statistickou analýzou. Cílem této práce bylo sestavení profilů českých chmelových odrůd na základě obsahů pryskyřic, silic a polyfenolů, mezi které byl nově zařazen i prenylovaný flavonoid xanthohumol a na základě těchto profilů pak sestavit diagram sloužící k identifikaci chmelových odrůd.

Enhancing the performance of brewing yeasts

Beer production is one of the oldest known traditional biotechnological processes, but is nowadays facing increasing demands not only for enhanced product quality, but also for improved production economics. Targeted genetic modification of a yeast strain is one way to increase beer quality and to improve the economics of beer production. In this review we will present current knowledge on traditional approaches for improving brewing strains and for rational metabolic engineering. These research efforts will, in the near future, lead to the development of a wider range of industrial strains that should increase the diversity of commercial beers.

Typizace českých chmelů z pohledu obsahu prenylflavonoidů.

Prenylovane flavonoidy patři mezi složky chmele s nejvýznamnějsimi zdravotně prospěsnými ucinky a znalost jejich obsahů a dynamiky jejich ubytku během zpracovani chmele patři k nezbytným předpokladům pro produkci piva se zvýseným obsahem těchto latek. Tato studie je zaměřena na dlouhodobe sledovani obsahu prenylflavonoidů, alfa-hořkých kyselin a jejich vzajemneho poměru v celem spektru tuzemských chmelových odrůd a take změn těchto parametrů v průběhu skladovani a zpracovani chmele. Bylo potvrzeno, že nově vyslechtěne odrůdy Agnus a Vital patři mezi odrůdy s nejvyssim obsahem prenylflavonoidů. Zejmena odrůda Vital je diky svemu chemickemu složeni velmi vhodna pro nepivovarske využiti. Na zakladě sledovani ubytku zminěných latek během zpracovani chmele bylo vsak zjistěno, že pro toto využiti bude zcela zasadni vyvinuti nových, setrnějsich postupů, zejmena pro suseni chmele, ktere by minimalizovaly riziko termicke a oxidativni degradace.

Vliv kyselého máčení na technologické parametry sladu.

Kvalitativní znaky sladu jsou do značné míry ovlivněny technologií sladování, přičemž významnou roli hraje celá řada faktorů . Asi nejvýznamnějšími z nich jsou teplota a přístup vzduchu, které figurují ve všech třech hlavních stádiích výroby sladu (Basařová a Čepička, 1986) . Dalším, v odborné literatuře často opomíjeným, faktorem je pH . V první fázi sladování je zrno máčeno ve vodě, jejíž hodnota pH se upravuje jen minimálně a zpravidla se pohybuje kolem hodnoty 7 . Přídavek kyselých či zásaditých modifikátorů (v potravinářské kvalitě) však může výrazným způsobem ovlivnit celou řadu fyziologických parametrů ječmene a kvalitativních vlastností sladu . Pro úpravu vody při zásaditém máčení se využívá téměř výhradně hydroxid sodný a hydroxid vápenatý (Lefyedi a Taylor, 2006), na rozdíl od kyselého máčení, kde lze použít množství organických i anorganických kyselin, nejčastěji však kyselinu mléčnou (Haraldsson et al ., 2004) . Nespornou výhodou posunu hodnoty pH máčecích vod do kyselé či zásadité oblasti je bezesporu i dezinfekce zrn . Ogundiwin a kolegové (Ogundiwin et al ., 1991) prokázali, že slady máčené v zásadité vodě, jejíž hodnota pH byla upravena pomocí hydroxidu vápenatého, obsahují na svém povrchu méně koliformních bakterií a plísní než běžné slady . O několik let později Lefyedi a Taylor (Lefyedi a Taylor, 2006) dosáhli v podobné studii mnohem lepších výsledků při použití hydroxidu sodného, ovšem pouze v případě kontaminace koliformními bakteriemi . Při použití kyselého máčení je dezinfekční účinek máčecích vod zaměřen spíše na plísně . V mnoha pracích byla publikována možnost využití cílené kontaminace máčecích vod bakteriemi produkujícími kyselinu mléčnou . Hotové slady pak vykazovaly mnohem nižší úroveň kontaminace v porovnání s běžnými slady (Haikara a Laitila, 1995; Laitila et al ., 1997) . Jak již bylo zmíněno, hodnota pH může mít výrazný vliv také na chemické parametry sladu . Velká pozornost byla z tohoto hlediska věnována obsahu fenolových látek a antioxidačním vlastnostem . Vliv kyselého máčení na technologické parametry sladu

Praktické zkušenosti se zavedením stabilizace piva v provozu..

Pivo je celosvětově oblíbený nápoj, a proto jsou na jeho kvalitu přirozeně kladeny vysoké nároky. Stejně jako všechny ostatní potraviny, má však i pivo omezenou trvanlivost, se kterou velmi úzce souvisí jeho koloidní stabilita (Bamforth, 1999). Dnes je zcela běžné deklarovat trvanlivost až 1 rok a pivovar musí garantovat, že se pivo dostane ke spotřebiteli bez senzorických změn, tzn. po celou dobu záruky zůstane čiré, jiskrné, pěnivé, řízné a bude mít odpovídající chuť a vůni (Rehmanji et al., 2004). Pojem koloidní stabilita piva je v pivovarském průmyslu velmi rozšířený a znamená rovnováhu mezi zákalotvornými bílkovinami a polyfenoly, které mají schopnost spolu reagovat a vytvářet komplexy, jež se z piva vylučují ve formě zákalu (Parker, 2007). Pro dosažení dobré koloidní stability je nutné používat kvalitní vstupní suroviny, ověřený technologický postup a po stočení pivo skladovat ve vhodných podmínkách (Robinson et al., 2004). Kromě dodržování těchto základních zásad se v pivovarech běžně používá tzv. stabilizace. Tou se rozumí ošetření piva určitými stabilizačními prostředky, které z piva odstraňují jeden nebo oba hlavní zákalotvorné prekurzory (bílkoviny a polyfenoly) (Siebert et al., 1996). Nejčastěji probíhá stabilizace během konečných úprav piva (při filtraci), k čemuž se dnes používají dva základní postupy: stabilizace pomocí silikagelů a pomocí polyvinylpolypyrrolidonu (PVPP). U silikagelů je předmětem stabilizace reakce s proteiny obsaženými v pivu, zatímco PVPP reaguje se zákalotvornými polyfenoly. Oba tyto prostředky fungují na principu Praktické zkušenosti se zavedením stabilizace piva v provozu

Předpověď vzniku koloidního zákalu piva.

Koloidním zákalem piva se rozumí soustava koloidních částic, které jsou tvořeny tzv. prekurzory zákalu (bílkoviny a polyfenoly). Bílkoviny a polyfenoly spolu ochotně reagují a vytvářejí komplexy, jejichž částice se postupně zvětšují. Tím se komplexy stávají nerozpustnými a vzniká viditelný zákal (Parker, 2007). Rozhodujícím faktorem je přítomnost kyslíku, díky němuž dochází k oxidaci polyfenolů a jejich schopnost reagovat s bílkovinami tak vzrůstá (Parker, 2007). Kromě kyslíku ale tvorbu zákalu urychlují i další vlivy, především nevhodné podmínky při skladování (světlo nebo vyšší teploty) (Robinson et al., 2004). Vznik zákalu představuje pro výrobce velký problém, protože zákazníci považují viditelnou sedlinu v pivu za vadu (Robinson et al., 2004; Siebert et al., 1996). Po celou dobu záruky by pivo mělo být čiré, jiskrné, pěnivé, řízné a mělo by mít odpovídající chuť a vůni (Rehmanji et al., 2004). Během garantované trvanlivosti musí tedy pivovar zaručit, že se pivo z biologického i nebiologického hlediska nezmění a ke spotřebiteli se dostane pouze s minimálními senzorickými změnami. K vyřešení problémů spojených s koloidní stabilitou piva je v pivovarech nezbytné používat nejrůznější stabilizační prostředky (křemičité gely, polyamidové sorbenty). Úkolem stabilizace je minimalizovat riziko vzniku koloidních a senzorických změn. Pivovar by proto měl během deklarované doby záruky provádět kontroly kvality daného produktu. Pro každého výrobce je tedy důležité najít vhodnou metodu, která dostatečně přesně a rychle předpoví trvanlivost daného piva. Míra koloidní stability piva je vždy závislá na řadě konkrétních fyzikálně-chemických vlastností každé šarže výrobku a způsobu skladování. K jejímu stanovení proto doposud neexistuje univerzální metoda použitelná pro všechna piva. Pro obecný odhad trvanlivosti byla v minulosti vyvinuta celá řada fyzikálních i chemických metod (Siebert a Lynn, 2005; Siebert a Lynn, 2006). Mezi nejvíce využívané metody pro stanovení předpovědi trvanlivosti piva patří tzv. šokovací Kotlíková, B. – Jelínek, L. – Karabín, M. – Dostálek, P.: Předpověď vzniku koloidního zákalu piva. Kvasny Prum. 59, 2013, č. 4, s. 101–104. Pivo má, stejně jako všechny ostatní potraviny, omezenou trvanlivost, se kterou velmi úzce souvisí jeho koloidní stabilita. Protože jsou na ni v současné době kladeny stále vyšší nároky, jsou pivovary nuceny používat k jejímu prodloužení nejrůznější stabilizační prostředky. K zaručení minimální doby trvanlivosti dnes existuje řada metod, kterými se dá trvanlivost předpovědět. Jedná se o tzv. šokovací a precipitační testy. Během šokování dochází k urychlení stárnutí piva a zrychlené tvorbě koloidního zákalu pomocí střídání vysokých a nízkých teplot, zatímco pomocí precipitačních testů se dá zjistit obsah zákalotvorných prekurzorů v pivu a takto předpovědět jeho trvanlivost.