De nouveaux ingrédients antioxydants issus de sous-produits de brasserie pour les formulations cosmétiques 2

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3. Résultats et discussion

3.1.Processus de brassage des bières artisanales à l'étude

Les bières artisanales, contrairement aux bières produites industriellement, ne sont ni pasteurisées ni filtrées, et préservent ainsi davantage leur composition, leur arôme et leur goût. La composition des bières artisanales est simplement de l'eau, du malt, du houblon et de la levure (Saccharomyces Cerevisiae), sans autres additifs, et donc les ingrédients chimiques présents dans la bière dépendent des ingrédients qui sont ajoutés et retirés pendant le processus de brassage [8] . Les producteurs de bière artisanale évitent généralement d'ajouter de l'acide citrique, qui peut contribuer à réduire l'oxydation du produit, ou d'autres additifs tels que des arômes, des sucres, des arômes et des jus [8]. Dans les bières étudiées dans le présent travail, aucun additif n'a été utilisé et les composants étaient de l'eau non traitée, du malt, du houblon et de la levure.

Le tableau 1 liste les bières étudiées dans le présent travail et donne leur composition et leurs principales caractéristiques. Certaines autres informations sur les bières sont confidentielles et ne peuvent donc pas être divulguées. La figure 1 illustre le processus de brassage des bières artisanales utilisées pour ce travail.

Le processus de brassage de la bière artisanale commence par le mélange de malt et d'eau dans des proportions appropriées. Cinq malts différents peuvent être utilisés et mélangés selon différentes recettes (tableau 1). L'eau et le malt sont chauffés à une température de 70 degrés pendant 90 min et le moût résultant est filtré pour éliminer le malt usé. Dans l'étape suivante, deux houblons différents, Perle et Saaz, peuvent être utilisés dans des proportions différentes. Le houblon est ajouté au moût filtré et bouilli à 100 degrés pendant 90 min, après quoi le houblon usé est éliminé par centrifugation (procédé Whirpool) à un intervalle de 1300-1550, en fonction de la taille du lot. L'étape suivante est la fermentation lorsque la levure Saccharomyces Cerevisiae est ajoutée et chauffée à 20-22 degré pendant 90 min pour convertir les sucres en alcool.cistanche wirkungLa levure usée est ensuite éliminée par centrifugation, la bière résultante est mise en bouteille et, après une période de maturation variable de 20-30 jours, est prête à être consommée.

Pour résumer, les ingrédients de brassage sont l'eau, le malt, le houblon et la levure. Les produits intermédiaires sont le moût, le moût après houblon (le moût après ébullition avec le houblon et élimination ultérieure du houblon épuisé) et la bière après levure (la bière formée après fermentation et élimination ultérieure de la levure épuisée). Le produit final, bien sûr, est la bière mûrie. Les matières utilisées sont le malt, le houblon et la levure. Tous ces produits ont été entièrement analysés pour la teneur en phénol total et la capacité antioxydante.

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3.2. Détermination de la teneur totale en phénol

Une étude précédente [10] a identifié quarante-sept polyphénols dans quatre types de bières commerciales, à savoir la bière blonde, la Pilsen, la Märzebier et la bière sans alcool, en utilisant une technique de spectrométrie de masse Orbitrap quadripolaire à piège à ions linéaire hybride à ionisation par électrospray. Parmi les polyphénols, on peut citer les acides phénoliques, les hydroxycinnamoylquiniques, les flavonols, les flavones, les alkylméthoxyphénols, les acides alpha et iso-alpha, les acides hydroxyphényl acétiques, les prénylflavonoïdes.

Dans les bières artisanales, une autre étude a identifié des composés phénoliques et azotés par chromatographie liquide à haute performance et spectrométrie de masse [11]. Cinquante-sept composés phénoliques ont été identifiés, ainsi que onze composés azotés appartenant à la classe des phénoxydes.

Dans notre étude précédente [12], vingt composés phénoliques, par exemple l'acide gallique, la catéchine ou l'humulone, ont été quantifiés dans les six mêmes types de bières artisanales, de moûts, d'ingrédients et de produits usés de la présente étude par un LC- validé. Méthode MS/MS. La somme des composés phénoliques (SPC) identifiés et quantifiés dans les malts d'orge était non négligeable et était majoritairement due à l'acide trans-p-coumarique, qui était transféré dans les moûts lors de la préparation du moût et était responsable du SPC non négligeable de moûts. Des acides amers et des prénylflavonoïdes ont été détectés dans le houblon de départ, tandis que leur concentration a diminué dans le houblon usé, suggérant qu'ils ont été transférés vers l'intermédiaire de production. Les composés phénoliques, largement présents dans les malts d'orge de départ et le houblon, ont diminué dans les bières finales car ils ont été absorbés dans la levure ajoutée pour la fermentation.

Sur la base de ces résultats précédents, on peut supposer que les composés phénoliques peuvent influencer la teneur totale en phénol (TPC) des bières étudiées. En regardant les résultats de nos analyses TPC, rapportés dans le tableau 3, il semble que le solvant d'extraction ait une forte incidence sur le TPC.bioflavonoïdes d'agrumes,En effet, les malts de départ soumis à une extraction à l'éthanol ont montré des valeurs de TPC plus élevées que ceux soumis à une extraction à l'eau, avec une gamme de valeurs assez large pour l'extrait à l'éthanol, de 28 à 72 mg GAE/g, et une gamme plus restreinte pour l'extrait à l'eau. , d'environ 11 à 16 mg GAE/g. Cela indique que pour les composés qui peuvent influencer le TPC dans cette étude, l'extraction dans l'éthanol est plus efficace que celle dans l'eau. Des résultats similaires concernant les valeurs de TPC ont été rapportés par Zhao et al. [9] pour 14 variétés d'orge soumises à une extraction à l'acétone, donnant des valeurs de 2,17 à 2,56 mg GAE/g. Ainsi, dans les travaux de Zhao et al. (2008) l'acétone est apparue moins efficace pour extraire les composés phénoliques de l'orge que l'eau ou l'éthanol à 70 degrés dans cette étude. Plusieurs autres études ont également démontré que l'éthanol est efficace pour extraire les composés qui influencent le TPC [24,25]. Nos données sur les types de malt de départ indiquent que les malts de type 3 et 5 ont un TPC plus élevé que les autres (tableau 1) car ils sont présents lorsque les valeurs sont les plus élevées.

En ce qui concerne le TPC du moût, il convient de garder à l'esprit que ce produit n'a pas été soumis à une extraction, mais utilisé tel qu'il est reçu de la brasserie. Le TPC du moût était inférieur à celui du malt de départ et dépend de la première phase d'infusion, qui consiste à chauffer le malt et l'eau à une température de 70 degrés pendant 90 min. Au cours de cette phase, les phénols peuvent diffuser à partir des grains grossiers (les grains de malt ne sont que grossièrement broyés) et se dissoudre dans le moût. Cependant, une fois reçu par nos soins, le malt de départ a été broyé pour récupérer les fines particules afin d'optimiser l'extraction du phénol.avantages du cynomoriumCela peut expliquer la valeur la plus élevée de malt de départ apparaissant par rapport au moût : les phénols ne peuvent être que partiellement libérés des particules grossières lors de la production de moût, et les phénols qui sont encore à l'intérieur des grains peuvent être facilement libérés des particules les plus fines lors de l'extraction dans l'eau ou dans l'éthanol. 70 degrés.

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Les malts épuisés présentaient des valeurs intermédiaires entre celles du malt de départ et des moûts correspondants, confirmant que des composés phénoliques étaient encore présents dans le malt épuisé : l'extraction dans l'eau et l'éthanol à 70 degrés a révélé des valeurs de TPC appréciables allant d'environ 9 à 14 mg GAE/g , et de 12 à 37 mg GAE/g, pour une extraction dans l'eau et l'éthanol, respectivement.

Le tableau 3 rapporte les valeurs TPC des houblons purs Perle et Saaz. Les deux houblons de départ ont montré un TPC très élevé, et les valeurs obtenues après extraction dans l'éthanol étaient à nouveau supérieures à celles obtenues dans l'eau, confirmant que l'éthanol est un meilleur solvant que l'eau pour l'extraction des phénols. Le houblon de départ Perle a montré une valeur plus élevée que celui de Saaz. Néanmoins, ils n'étaient pas utilisés comme houblons purs mais mélangés selon une recette secrète. Ainsi, le mélange utilisé pour chaque processus de brassage a été analysé. Le TPC peut correspondre au mélange des deux houblons différents dans divers pourcentages, ce qui est approximativement intermédiaire entre le pourcentage de houblons purs. Le TPC des moûts obtenus après l'ajout de houblon était supérieur à celui des moûts avant l'ajout de houblon, ce qui indique qu'une partie des composés phénoliques est transférée du houblon au moût lors du processus de brassage, qui, dans cette phase, consistait de houblon bouillant dans du moût à 100 degrés pendant 90 min. Néanmoins, malgré le TPC du houblon très élevé, le TPC du moût a montré une augmentation modeste.jacinthe du désertOn pourrait s'attendre à ce que le houblon usé ait un TPC élevé, mais le TPC était en fait plus faible, ce qui indique probablement qu'une grande partie des composés phénoliques a été perdue au cours du processus, en raison de l'instabilité thermique de certains composés phénoliques [26].

La levure de départ a montré un TPC appréciable, en particulier lorsque l'extraction a été effectuée dans l'eau, alors qu'une valeur bien inférieure a été obtenue à partir de l'extraction avec de l'éthanol à 70 degrés. Ceci peut s'expliquer par le fait que la levure pure est moins soluble et moins hydratée dans l'éthanol que dans l'eau, et donc l'extraction est moins efficace. Il apparaît qu'une partie de la levure TPCin a été transférée dans la bière, car il y a eu une augmentation du TPC des bières correspondantes. Encore une fois, il convient de noter que l'analyse a été effectuée sur des bières qui n'ont pas subi d'extraction, qui n'ont donc pas été influencées par la méthode d'extraction. Cependant, le TPC des levures épuisées est particulièrement intéressant car non négligeable. En effet, le TPC des levures épuisées après extraction à l'eau était légèrement inférieur à celui des levures de départ, tandis que les valeurs des levures épuisées après extraction à l'éthanol étaient encore plus élevées que celles des levures de départ. Ceci est dû à l'hydratation de la levure lors de la fermentation, qui a favorisé la dissolution et l'extraction des phénols. Le TPC des bières finales n'était pas statistiquement différent (p<0.05) from="" that="" of="" beers="" after="" yeast,="" indicating="" that="" the="" compounds="" remain="" stable="" during="" beer="">

Pour résumer, les bières finales ont été enrichies en composés phénoliques tout au long du processus de brassage, au cours duquel les différents ingrédients ont transféré ces composés à la bière. Le TPC le plus élevé a été trouvé dans les bières Triplo Malto et Maior. Les déchets ne sont que partiellement valorisés et des valeurs de TPC non négligeables sont mises en évidence et sont particulièrement significatives pour les levures lorsque l'extraction est réalisée dans l'eau.

3.3. Évaluation des activités antioxydantes

Les activités antioxydantes ont été évaluées en évaluant la capacité antioxydante équivalente de Trolox (DPPH), le paramètre antioxydant réducteur d'ions ferriques (FRAP) et l'activité de piégeage des cations radicaux et le pouvoir réducteur (ABTS), et les résultats respectifs sont rapportés dans les tableaux {{2} }. Le PDF pour le malt de départ variait d'environ 9 à 24 μmol TE/g pour les extraits à l'eau et de 20 à 42 μmol TE/g pour les extraits à l'éthanol. Les valeurs de DPPH étaient généralement supérieures aux valeurs obtenues par Zhao et al. [9] après extraction de l'acétone. Ils ont en fait rapporté que les activités de piégeage des radicaux de 14 échantillons de malts variaient de 9,33 à 11,78 μmol TE/g.

Concernant le moût, il faut noter que les valeurs étaient les mêmes pour l'extraction à l'eau et à l'éthanol. Comme expliqué précédemment, le moût n'a pas été soumis à une extraction et a été fourni sous forme de solution par la brasserie. Le moût de différents malts présentait des valeurs inférieures à celles des malts de départ correspondants. La raison pourrait être la même que celle expliquée pour le TPC, c'est-à-dire une dissolution incomplète des molécules du malt au moût pendant le processus de brassage. Les malts épuisés obtenus après extractions à l'éthanol présentaient des valeurs supérieures à celles obtenues après extraction à l'eau, mais des valeurs bien inférieures à celles du malt de départ. Cela signifie que certaines molécules ont été transférées dans le moût, tandis que d'autres ont été perdues au cours du processus.

Les houblons Perle et Saaz ont montré des valeurs élevées de DPPH, en particulier lorsque l'extraction a été effectuée dans l'éthanol (environ 72-89 umol TE/g après extraction dans l'eau, et 258-354 μmol TE/g après extraction dans l'éthanol). Leurs mélanges ont montré des valeurs qui correspondaient à la recette spécifique utilisée pour produire chaque bière.Le mélange de houblon de départ reflétait la composition du houblon.

Le moût après l'ajout du houblon a montré des valeurs de DPPH légèrement augmentées par rapport au moût précédent, ce qui signifie que certaines molécules influençant la valeur de DPPH ont été transférées au moût, mais si l'on considère la forte diminution des valeurs de DPPH pour le houblon usé, il est possible de conclure que les molécules influençant le DPPH ont été détruites lors de cette étape de brassage car elles étaient thermiquement instables [26]. Le houblon épuisé a montré une diminution très importante des valeurs de DPPH par rapport au houblon de départ, confirmant l'instabilité thermique des molécules influençant la valeur de DPPH. La levure de départ présentait des valeurs modestes de DPPH pour les extraits dans l'eau et dans l'éthanol. Il était intéressant de noter une augmentation du moût après la levure, et en particulier de la levure épuisée, où une augmentation significative des valeurs de DPPH a pu être observée. L'explication peut être trouvée dans la réaction enzymatique qui s'est produite en présence de la levure sur les glycosides de flavonol : les enzymes de la levure sont capables de convertir les glycosides en aglycones plus réactifs que les glycosides correspondants [27,28]. Les valeurs DPPH pour les bières finales n'étaient pas statistiquement différentes (p<0.05)from those="" of="" wort="" after="">

L'activité antioxydante déterminée par l'ABTS du malt de départ variait d'environ 21 à 47 umol TE/g pour l'extraction dans l'eau et de 41 à 97 pour les extraits à l'éthanol, valeurs supérieures à celles déterminées par Zhao et al. [9]. Nos résultats sont en bon accord avec l'observation de valeurs de TPC plus élevées lorsque l'extraction a été effectuée dans l'éthanol. Le malt de départ de type 5, qui n'était utilisé que pour la production de la bière Maior, avait des valeurs particulièrement élevées. Dans le cas des moûts, les valeurs d'ABTS étaient supérieures à celles des malts de départ correspondants ; cela indique que le processus de production de moût est capable d'extraire plus de molécules qui peuvent influencer le résultat ABTS, comme cela a été démontré pour les valeurs DPPH. Les malts épuisés présentaient des valeurs ABTS inférieures à celles du malt de départ, confirmant que les molécules sont transférées au moût au cours du processus. L'ABTS pour le houblon de départ était très élevé mais a fortement diminué dans le moût après le houblon. Des molécules résiduelles capables d'influencer l'ABTS étaient présentes dans le houblon usé. L'ABTS de la levure de départ était plus élevé lorsque l'extraction était réalisée dans l'eau, confirmant l'observation précédente, à savoir une meilleure solubilité de la levure dans l'eau que dans l'éthanol. La bière après levure a montré des valeurs ABTS élevées, tandis que la levure épuisée a montré des valeurs plus faibles, très similaires à celles des bières finales. L'activité antioxydante a ensuite été évaluée par FRAP. Le malt de départ a montré des valeurs de 56 à 8 0 mol TE/g pour les extraits aqueux et de 33 à 54 μmol TE/g pour les extraits à l'éthanol à 70 degrés. Pour les extraits à l'eau, la valeur la plus élevée était celle d'Ego, tandis que pour les extraits à l'éthanol, la valeur la plus élevée était celle d'Alter. Les moûts présentaient des valeurs inférieures aux malts de départ et aucune différence significative n'a été mise en évidence entre les différents types. Les malts usés n'ont pas montré de différences significatives par rapport au malt de départ. Les valeurs pour les houblons de départ étaient de près de 332 et 377 μmol TE/g pour Perle et Saaz, respectivement, lorsque l'extraction était réalisée dans l'eau, alors qu'elles étaient significativement inférieures, 120 et 110 mol TE/g, pour Perle et Saaz, respectivement, lorsque l'extraction a été effectuée dans de l'éthanol à 70 degrés, confirmant les différences entre les deux méthodes d'extraction. Cela a également été confirmé dans les mélanges de départ, qui ont donné des valeurs plus élevées après extraction à l'eau par rapport à celles après extraction à l'éthanol. Les valeurs des moûts après le houblon sont les plus élevées par rapport aux moûts précédents, ce qui indique une augmentation des molécules capables d'influencer les valeurs de FRAP pendant le processus de brassage. Les déchets de houblon avaient des valeurs particulièrement élevées lorsque l'extraction était effectuée dans l'eau (valeurs comprises entre 88 et 103 mol TE/g), alors qu'elles étaient bien inférieures lorsqu'elle était effectuée dans de l'éthanol à 70 degrés (valeurs comprises entre 29 et 33 umol TE /g). La levure de départ présentait la valeur la plus élevée (71,045 ± 5,859 umol TE/g) lorsque l'extraction était effectuée dans l'eau, mais la valeur la plus faible pour les extraits à l'éthanol à 70 degrés (44,494 ± 0,501 umol TE/g). Une fois de plus, les valeurs de FRAP pour les levures résiduelles étaient supérieures aux valeurs de départ (de 103 à 136 μmol TE/g pour les extraits aqueux et de 70 à 82 μmol TE/g pour les extraits à l'éthanol à 70 degrés), indiquant que la levure était enrichie en molécules capables d'influencer Analyse FRAP pendant le processus de brassage. Les bières après levure présentaient des valeurs plus élevées que les moûts de l'étape précédente, après ébullition et élimination du houblon, indiquant que lorsque les bières sont en contact avec la levure, elles s'enrichissent en molécules pouvant influencer les valeurs FRAP. Les bières finales présentaient également des valeurs plus élevées que les bières de l'étape précédente après l'ajout, la fermentation et l'élimination de la levure, ce qui indique que la maturation peut entraîner une augmentation du nombre de molécules pouvant influencer l'analyse FRAP.

Dans plusieurs cas, il a été observé que la levure usée présentait des valeurs plus élevées que la levure de départ.méthode d'extraction des flavonoïdes pdfUne explication possible à cela est que la levure peut être capable d'absorber des molécules d'autres matériaux pendant le processus de brassage et de favoriser une libération d'aglycones qui sont plus réactifs que les glycosides correspondants 27,28]. Le fait que, dans les bières, on observe une augmentation des valeurs de FRAP par rapport au moût précédent peut être dû à la présence de levure qui n'est pas complètement éliminée de la bière, qui continue partiellement le processus de fermentation en libérant des aglycones, qui sont plus réactif que les glycosides correspondants, comme expliqué précédemment.

3.4. Bioactivité des extraits épuisés dans les kératinocytes humains

La bioactivité a été évaluée dans les extraits usés, en particulier dans ceux récupérés sous la brasserie Alter. Nous avons initialement évalué la cytotoxicité des extraits de malt épuisé (SP-M), de houblon épuisé (SP-H) et de levure épuisée (SP-YE) dans des cellules HaCaT de kératinocytes. Les cellules HaCaT ont été traitées avec des concentrations d'extrait allant de 0.003 à 3 mg/mL pendant 24 h et la viabilité cellulaire a été évaluée par le test MTT. Le traitement des cellules HaCal avec les extraits à des concentrations inférieures à 0,3 mg/mL n'a pas affecté la viabilité cellulaire (Figure 2). La concentration de 0,03 mg/mL a donc été choisie pour les expériences ultérieures. Le vieillissement cutané est un processus complexe impliquant à la fois des facteurs internes et externes, qui conduit à une perte progressive de la fonction et de la structure cutanée [29]. Il existe de plus en plus de preuves que le dysfonctionnement mitochondrial et le stress oxydatif sont des caractéristiques clés du vieillissement cutané [30]. À cet égard, le développement d'ingrédients qui améliorent l'activité mitochondriale et préviennent le stress oxydatif est donc une stratégie anti-âge potentielle de la peau.

Pour évaluer la capacité des extraits à améliorer l'activité mitochondriale, des cellules HaCaT ont été traitées avec des extraits en solution sans nutriments pour le métabolisme cellulaire. Comme le montre la figure 3, le traitement des cellules HaCaT pendant 4 h avec la solution et sans nutriments a considérablement diminué l'activité mitochondriale.

Dans les mêmes conditions expérimentales, l'ajout de 0.03 mg/mL SP-H et SP-YE, mais pas de SP-M, a significativement récupéré l'activité mitochondriale, suggérant leur capacité à soutenir les mécanismes de nutrition cellulaire. À la même concentration, les extraits de SP-M, SP-H et SP-YE ont également été évalués pour leur activité antioxydante dans les cellules HaCaT. Les cellules HaCaT ont été traitées avec les extraits simultanément ou 2 h avant le stress oxydatif (100 uM H, O, pendant 30 min), et l'activité antioxydante a été évaluée en termes de formation intracellulaire de ROS. Cette approche expérimentale a permis de discriminer

de la capacité des extraits à contrecarrer et/ou prévenir la formation de ROS intracellulaires. Tous les extraits de SP-M, SP-H et SP-YE ont contrecarré directement l'action H et O, avec une réduction significative de la formation de ROS dans les cellules HaCaT (Figure 4).

4. Conclusions

Dans la présente étude, la teneur totale en phénol et les activités antioxydantes de différents types de bières, de matières premières, d'intermédiaires du processus de brassage et de malts épuisés, de houblon et de levures ont été évaluées. Comme l'ont noté Zhao et al. [5], les différences dans les résultats des analyses d'activité antioxydante doivent être mises en regard des différences dans les méthodes analytiques utilisées pour évaluer ces activités. Les différences dans les résultats des analyses d'activité antioxydante pourraient également être dues à des variations dans les procédés et les méthodes d'extraction, et à des cinétiques de réaction variables [31]. De plus, certaines différences entre les échantillons dépendent de leur composition et non du procédé de brassage, étant donné que le même procédé a été utilisé pour toutes les bières. Cette étude apporte la preuve que les bières s'enrichissent en phénols à partir de leurs ingrédients, et que les produits et déchets de brassage sont des sources intéressantes pour la préparation de compléments alimentaires et de cosmétiques. Cette étude montre les effets anti-âge des déchets de bières artisanales sur les cellules kératinocytaires humaines, suggérant leur utilisation potentielle comme ingrédients pour la préparation de cosmétiques. Ainsi, cette étude confirme encore l'intérêt de valoriser les déchets issus de la production alimentaire. Les études futures seront consacrées à l'étude et au développement de nouvelles formulations cosmétiques finies à partir de sous-produits de la bière afin d'étudier leur éventuelle utilisation cosmétique industrielle.

Cet article est extrait de Cosmetics 2021, 8, 96. https://doi.org/10.3390/cosmetics8040096 https://www.mdpi.com/journal/cosmetics