《Sustainable Food Technology》：Antioxidant-rich extracts from beer hot trub counteract oxidative stress in Caco-2 cellsOpen Access
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全球啤酒生产产生大量副产物，包括麦汁煮沸过程中形成的固体残渣热凝固物（hot trub）。尽管传统上被视为废弃物，热凝固物代表一种复杂基质，富含变性蛋白、酒花来源多酚和酵母残留物，显示出回收生物活性化合物的良好潜力。既往研究主要关注酿酒副产物的化学成分和技术增
全球啤酒生产产生大量副产物，包括麦汁煮沸过程中形成的固体残渣热凝固物（hot trub）。尽管传统上被视为废弃物，热凝固物代表一种复杂基质，富含变性蛋白、酒花来源多酚和酵母残留物，显示出回收生物活性化合物的良好潜力。既往研究主要关注酿酒副产物的化学成分和技术增值，关于热凝固物生物活性特别是其抗氧化潜力的信息十分有限。本研究旨在表征在有酵母（Ty）和无酵母（T）条件下获得的热凝固物提取物的植物化学谱，并利用人肠上皮细胞膜型（Caco-2）评估其细胞毒性和抗氧化活性。高效液相色谱-质谱（HPLC/MS）分析揭示了广泛的生物活性物质，包括有机酸、黄酮类（如儿茶素和杨梅素）、生育酚（α和β）和类胡萝卜素。甲醇和乙醇提取物的植物化学多样性高于水提取物。定量测定（Folin–Ciocalteu、DPPH和FRAP）证实了显著的抗氧化能力，尤其在含酵母（Ty）样品和醇提物中。生物测定表明，在测试浓度下提取物对Caco-2细胞无细胞毒性。此外，热凝固物提取物的预处理和共处理均显著减少细胞内活性氧（ROS）积累，并保护细胞抵御叔丁基过氧化氢（TBH）诱导的氧化应激和活力丧失，其中Ty提取物保护效力最高。这是首项在细胞水平全面验证热凝固物抗氧化潜力的研究，表明热凝固物是能够在细胞水平拮抗氧化应激的生物活性化合物的廉价来源。该酿酒副产物的增值化可支持功能性食品和营养补充剂的开发，同时提升酿酒行业的可持续性与循环经济策略。
研究背景方面，全球啤酒消费持续增长，伴随产生大量酿酒副产物，其中热凝固物（hot trub）作为麦汁煮沸阶段形成的固体残渣，传统上被当作废弃物处理。现有文献多集中于酿酒副产物的化学组成与技术转化，缺乏对其生物活性尤其是细胞水平抗氧化能力的系统验证；而肠上皮屏障（以Caco-2细胞为代表）是评价生物活性物质拮抗氧化应激的相关模型，热凝固物尚未在此语境下被系统评估。鉴于热凝固物富含变性蛋白、酒花多酚、脂质及酵母残留，研究人员认为有必要从植物化学特征、体外抗氧化容量及细胞保护效力三方面填补知识空白，并将其定位为低成本、高价值的循环经济技术原料。该研究发表于《Sustainable Food Technology》，契合负责任消费与废物减排的可持续发展目标。
关键技术方法上，研究人员以意大利西西里Yblon Birrificio Siculo酒厂提供的含酵母（Ty）与不含酵母（T）两类热凝固物为样本队列，分别用水、甲醇、乙醇制备水提（T1、Ty1）、甲醇提（T2、Ty2）和乙醇提（T3、Ty3）物；采用超声辅助提取结合离心获上清，经冻干后复溶。植物化学定性依靠反相HPLC串联四极杆飞行时间质谱（HPLC/Q-TOF MS）；体外抗氧化容量通过Folin–Ciocalteu法测总酚、DPPH自由基清除法及FRAP铁还原法量化；细胞层面以人结肠腺癌Caco-2细胞为模型，用MTS法测活力、DCFH-DA荧光法测ROS，并以叔丁基过氧化氢（TBH）诱导氧化应激，设预处理与共处理两种给药方案。
研究结果部分，化学表征（Chemical characterization）小节中，HPLC/MS非靶向注释鉴别出有机酸、黄酮类（儿茶素、杨梅素、木犀草素/山奈酚异构体）、生育酚（α-、β-）、类胡萝卜素（galloxanthin）及糖苷衍生物；醇提物多样性高于水提物，Ty2同时囊括杨梅素、鞣花酸、黄酮醇葡萄糖苷与两种生育酚，Ty3独有儿茶素。需注意酒花苦味酸与黄腐酚因疏水性强及谱库未覆盖可能呈假阴性，不代表基质中缺失。光谱吸收（Spectral absorbance）小节显示提取物在230–380 nm有酚类特征吸收，Ty2/Ty3在250与350 nm双峰提示黄酮存在。体外抗氧化活性（In vitro antioxidant activity of the extracts）小节中，Folin–Ciocalteu、DPPH与FRAP三者一致表明Ty2总酚最高（352 μg mL?1），Ty2的DPPH（803.4 μM）与FRAP（302.5 μM）亦居首，醇提物整体优于水提物。Caco-2细胞相容性与形态分析（Cytocompatibility and morphological analysis in Caco-2 cells）小节确认所有提取物在测试浓度无显著活力下降，T2/Ty2有轻微形态变圆但未伴活力损失。氧化应激保护实验中，预处理（Pre-treatment）与共处理（Co-treatment）方案下，Ty系列及T2/T3均显著降低TBH诱导的ROS积累并恢复活力，Ty提取物效力最强。
讨论部分指出，热凝固物首次在细胞水平被确证具抗氧化与细胞保护功能，其效力关联酚类总量及酚类/非酚类（生育酚、类胡萝卜素）协同；含酵母样本优势可能来自酵母源谷胱甘肽、氨基酸及抗氧化肽的氧化还原缓冲，但未见定量证实。作者承认局限：化合物未单独定量、信号通路未探明、单酒厂单时点样本限制外推性。
结论部分翻译如下：综上，本研究提供热凝固物在细胞水平的首次全面生物验证，证明其作为啤酒生产未充分利用副产物具高值分子源潜力。化学与光谱分析揭示提取物含多酚、黄酮及脂溶性抗氧化剂（生育酚、类胡萝卜素）的复杂谱图。Caco-2模型结果尤为关键：提取物不仅细胞相容，且能显著缓解胞内氧化应激、降低ROS积累并在氧化损伤下维持活力；加工中保留酵母（Saccharomyces cerevisiae）可进一步增强保护效力。这强力支持热凝固物由加工废物转向可持续工业资源的转型，其在功能性配料、营养补充剂及化妆品中应用前景广阔，并从循环经济角度减损酿酒业环境足迹。后续需明确分子机制并在更复杂模型中验证。
