啤酒花的化学成分及药理作用研究进展

so as to present some sights for further application research and development.
Key words： hop；chemical composition；pharmacological effects
中图分类号：TS261
文献标识码：A
成分 纤维素和木质素
氨基酸 糖
油和脂肪酸 果胶 水分
无机盐(灰分)
含量范围(%) 35～50 0～0.1 2～4 0.5～25 0～2 7～12 5～10
α- 酸是啤酒花的一个重要组分，它是由葎草酮、 合葎草酮、加葎草酮、后葎草酮和前葎草酮等 5 个主要 的同系物组成的一类物质的总称，而其中葎草酮与合葎 草酮的比值与啤酒花的品种和酿造品质有极大的相关 性。传统上啤酒花品种按照它们的α- 酸含量和风味特 征可大致分为香型花、苦型花和苦香兼用型花 3 种。近 年来，随着高α- 酸的啤酒花新品种不断培育和推广， 啤酒工业对啤酒花质量要求更为明确，目前，国际上 通常将啤酒花分为 4 大类，即优质香型啤酒花、香型啤 酒花、苦型啤酒花和高α- 酸的啤酒花四类[11-12]。这些 啤酒花的分类特点及代表性的品种见表 2。
※专题论述
食品科学
2009, Vol. 30, No. 23 521
啤酒花的化学成分及药理作用研究进展
刘玉梅
(新疆大学化学化工学院，新疆 乌鲁木齐
830046)
摘 要：啤酒花是大麻科葎草属多年生攀岩植物，其主要活性成分有以葎草酮类和蛇麻酮类为主的树脂类成分和其 衍生物，黄腐酚、异黄腐酚为代表的多酚类化合物以及以萜烯类和萜烯类氧化物为主的挥发性风味成分。除酿造 特性之外，近年来对啤酒花的研究已开始关注到抗肿瘤、防治骨质疏松、抑制白血病细胞的生长和抗氧化等功能。 啤酒花也是传统的中药之一，有健胃、安神、化痰止咳、抗菌消炎等功效。本文综述了啤酒花的化学成分和药 理作用研究进展，为其进一步的研究开发提供参考。 关键词：啤酒花；化学成分；药理作用
OO
α- 酸 O
OO H HO OH O 顺式异α- 酸
R
OH葎草酮：R=-CH2CH(CH3)2 (异丁基)
OH 异
合葎草酮：R=-CH(CH3)2 (异丙基)
构 加葎草酮：R=-CH(CH3)CH2CH3 (2-甲基-丁基)
化 后葎草酮：R=-CH2CH3 (乙基)
前葎草酮：R=-CH2CH2CH(CH3)2 (异戊基)源自※专题论述食品科学
2009, Vol. 30, No. 23 523
补充和协调作用。同α- 酸类似，β- 酸也是由蛇麻酮、 合蛇麻酮、加蛇麻酮、后蛇麻酮和前蛇麻酮等 5 个主要 的同系物组成的一类物质的总称，通常前 3 个化合物占 其总含量的 95%[16]，但它们的含量和组成比例并不是啤 酒花质量和品种的重要指标。β- 酸一般不会发生异构 化，除了自身容易被氧化外，在一定的条件下β- 酸可 以发生氢化反应，生成稳定性好，活性更强的六氢β酸。β- 酸及其氧化和氢化衍生物的化学结构及转化过 程如图 3 所示。
＜ 30%
20%～45%
20%～40%
葎草烯与石竹烯的比值 ＞ 2.5
＞ 2.5
－
－
法呢烯与总精油百分比 ＞ 10%
5% 以内
不含或微量
不含或微量
SAAZ，spalt， Hallertau Gold， Cluster，Northern Galena，马可波罗★，
代表性的品种
Tettnanger， crystal， Willamette， Brewing， Target， 努格特★，
OO
R
O
OH
β- 酸
氧化
Pd/C H2
OO
R
O 胡鲁酮(hulupones)
OO
蛇麻酮：R=-CH2CH(CH3)2 (异丁基)
R
合蛇麻酮：R=-CH(CH3)2 (异丙基)
O
OH
加蛇麻酮：R=-CH(CH3)CH2CH3 (2- 甲基 - 丁基)
后蛇麻酮：R=-CH2CH3 (乙基)
六氢 -β- 酸
表 ２ 啤酒花的分类及特点 Table 2 Classification and characterization of hops
项目
优质香型花
香型花
苦型花
高α-酸啤酒花
α - 酸含量(%)
3～4
3～4
＞ 5.0
＞ 8.0
α-酸与β-酸的比值 接近 1.0
1.0～2.0
1.8～2.5
＞ 2.0
合葎草酮与α-酸的百分比 ＜ 28%
cally active resins, polyphenols (such as xanthohumol and isoxanthohumol) and the essential oil. In addition to brewing, recent
studies have shown biological activities of hops extract against cancer, antivirus and in inhibiting bone resorption as well as lipid
Abstract：The hop plant (Humulus lupulus), commonly used in brewing, is a vigorous climbing herbaceous perennial, usually
grown up strings in Hopfield and hop garden. Some members of this family are well-known for their content of pharmacologi-
OO
H
R
HO
OH
O 反式异α- 酸
BH4 －
Pd/C H2
BH4 －
Pd/C H2
OO H
R
HO OH HO
OO
H
HO
R OH
O
OO
H
HO
R OH
HO
OO
H
HO
R OH
O
顺式二氢异α-酸
顺式四氢异α-酸 BH4 －
反式二氢异α-
酸
反式四氢异αBH4 －
酸
OO H
R HO OH HO
顺式六氢异α-酸
OO H
近年来的研究表明，啤酒花不仅具有镇定、安神、催 眠、杀菌、抗炎和利尿等作用，还具有抗氧化、抗 病毒、抗肿瘤和植物雌激素样作用等多种功效[ 5 - 7 ] 。
１ 啤酒花化学成分
啤酒花中已检测出数百种组成不同的有机化合物， 其风味特征是由一组化合物之间既独立又相互协同而产 生的。啤酒花中的蛇麻腺大约占干啤酒花质量的 1/5 左 右，其中含有最重要的苦味成分、啤酒花精油及多酚 类化合物。苦味成分是由α- 酸和β- 酸组成的，这些 成分是以软的油或树脂状存在的，可以溶解在烃类溶剂 中，因此通常称为啤酒花软树脂。由于空气的氧化啤 酒花苦味酸会转变成组成复杂的一类化合物，这类化合 物不再是柔软的且也不能溶解在烃类溶剂中，因此通常 称其为啤酒花硬树脂[8]。啤酒花中还含有一些其他的无
Chemical Composition and Pharmacological Effects of Hops: A Review
LIU Yu-mei (College of Chemistry and Chemical Engineering, Xinjiang University, Urmuqi 830046, China)
收稿日期：2008-12-11 基金项目：新疆维吾尔自治区科技支疆项目(200991247) 作者简介：刘玉梅(19 65 －)，女，高级工程师，博士，主要从事食品的功能因子研究。E-mail：xjd xlym@ 163. com
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食品科学
※专题论述
peroxidation. Hops have also been used as a traditional herb with sedative, hypnotic, antispasmodic, stomachic, tonic, diuretic
and topical bactericidal properties. The chemical composition in hops and their pharmacological effects are reviewed in this paper
硫醇，这是引起啤酒风味劣变的主要物质，通常被称 为 “ 日 光 臭 ”[ 1 3 ] ， 反 应 过 程 如 图 1 所 示 。
异α- 酸发生裂解的原因是由于其侧链上含有 3 个不 饱和键，为了进一步提高啤酒的光稳定性、改善啤酒 的品质，一系列经过化学改性的光稳定性更好的α- 酸 衍生物已经被应用于啤酒酿造中[14-15]。这些化合物包括 二氢、四氢和六氢异α- 酸，其中以二氢异α- 酸的溶 解度最好，具有苦味平和、稳定的特点，但光稳定性 稍差，苦味也只有异α- 酸的 0.7 倍。四氢异α- 酸的溶 解度虽然稍差，但却具有非常强烈和持久的苦味，而 且略有涩味，苦味是异α- 酸的 1. 6 倍。并且它的光稳 定性极好，还有助于啤酒形成细腻、稳定的泡沫，美 中不足的是有时会给啤酒带来后苦味。六氢异α- 酸与 上述两个产品相比，溶解度最差，但是光稳定性最好。 它的苦味比较柔和，稳定，它也有助于泡沫稳定，只 是价格相对较高。α- 酸在异构化过程中由于还存在着 顺反异构体形式，因此其异构化和氢化衍生物则是由更 多的一组物质所组成的，图 2 给出的α- 酸的结构及其衍 生物的转化过程的简单的示意图。
文章编号：1002-6630(2009)23-0521-07
啤酒花，学名 Humulus lupulus L.，别名蛇麻草、 陀得花、唐草花、忽布、酵母花等，是荨麻目大麻 科葎草属植物[1]。啤酒花是雌雄异株的多年生须根缠绕 草本植物，世界许多地区均可生长，大部分种植区域 集中在南北纬度 35°～55°之间[2-3]。目前，它的主要产 地分布在美国，欧洲、澳大利亚、南美洲和中国等地 区。啤酒花能够赋予啤酒特殊的苦味和独特的风味，并 具有一定的防腐性能，被誉为“啤酒的灵魂”[ 4 ] ，自 从 12 世纪啤酒花在啤酒酿造中开始添加使用以来，至今 它最主要的用途仍然是用于啤酒的酿造。而啤酒花作为 一种重要的药用植物，它的应用历史也很悠久。13 世 纪开始，啤酒花象其它一些草本植物( 如迷迭香、西洋 薯草、胡荽和沼泽长春花等) 一样，开始作为草药来使 用。我国明代李时珍的《本草纲目》所引的宋代《开 宝本草》中的一种中药“陀得花”指的就是啤酒花。
HO
R OH
HO
反式六氢异α-酸
图 ２ α－ 酸及其衍生物结构和反应过程 Fig.2 Chemical structures of α－acid and its derivates
β- 酸是啤酒花软树脂中的另一个重要组分，几乎 不溶于冷水和啤酒中，但β- 酸的氧化产物胡鲁酮却有 非常强的苦味，其苦味是异α- 酸的两倍，而且在水中 的溶解度也比较高，该化合物通常对啤酒中因α- 酸的 损失和异α- 酸的氧化降解而造成的苦味下降起到很好的
机和有机化合物，这些物质在啤酒花中的含量见表 1。
表 １ 干啤酒花的组成［９－１０］ Table 1 Chemical composition of dried hop cones
成分 总树脂 α- 酸 β- 酸
精油 多酚(单宁)
蛋白质 蜡和胆固醇
含量范围(%) 10～26 2～18 1～10 0.5～5 2～10 12～24 1～3
前蛇麻酮：R=-CH2CH2CH(CH3)2 (异戊基)
图 ３ β－ 酸及其衍生物结构和反应过程 Fig.3 Chemical structure of β-acid and its derivates
啤酒花中的精油类成分主要是以葎草烯、石竹烯、 香叶烯、法尼烯、蒎烯、蛇床烯、杜松烯等为主的 萜烯类和倍半萜烯类的化合物为主，其含量占精油总量 的 75% 以上，其次还有一些含氧化合物和含硫化合物， 它们不仅对啤酒的风味极为重要，而且也是啤酒花产生 具有镇定、安神功效的主要的成分[17-18]。啤酒花中的部 分精油类成分的结构如图 4 所示。
扎一★ fuggle， Mount Hood 青岛大花★
齐洛克★
注：★. 在我国有种植的啤酒花品种。
OO
HO
R hv OH
O
异α- 酸
SH
SH
“日光臭”物质
图 １ 异α－ 酸的光裂解反应 Fig.1 Light-cracking reaction
啤酒花中的α- 酸在一定的条件下会发生异构化， 形成苦味非常强烈的异α- 酸，这一物质是啤酒苦味的 主要成分，但由于其不稳定，特别是在光照下会裂解， 产生的碎片与啤酒中的含硫化合物生成 3- 甲基 -2- 丁烯基