VIEW ARTICLE    http://dx.doi.org/10.1094/ASBCJ-2013-1023-01

Antioxidative Capacity of Proanthocyanidins from China Bitter Humulus lupulus in Vitro. Chunfeng Liu and Yan Shan, Lab of Brewing Science and Engineering, Synergetic Innovation Center of Food Safety and Nutrition, and Key Laboratory of Industrial Biotechnology, Ministry of Education, and Jiangnan University, Wuxi 214122, Jiangsu Province, P. R. China; Xiangsheng Yin, Cargill Malt, McGinty Road West, MS 135, Wayzata, MN 55391; and Qi Li (1), Lab of Brewing Science and Engineering, and Key Laboratory of Industrial Biotechnology, Ministry of Education, and Jiangnan University, Wuxi 214122, Jiangsu Province, P. R. China. (1) Corresponding author. E-mail: <liqi@jiangnan.edu.cn>; phone: +86-510-85918176; fax: +86-510-85918176. J. Am. Soc. Brew. Chem. 71(4):224-232, 2013.

Seven proanthocyanidin fractions (PAs, P(0)–P(6)) were obtained from China bitter hop Tsingtao (Humulus lupulus) by organic solvent extraction, macroporous resin AB-8 adsorption, and the classification of oligomers/polymers. The average degrees of polymerization (ADP) for fractions P(0)–P(6) were 2.22, 2.59, 3.54, 3.88, 2.63, 3.02, and 5.57, respectively. Antioxidative activities including the reducing power (RP), inhibition capability of lipid peroxidation (ICLP), antioxidant in linoleic acid system (ALAS), ability of scavenging hydroxyl free radical [HO·] (ASHFR), and thiobarbituric acid (TBA) value (carbonyl compounds in beer could react with TBA and produce a typical color at 530 nm) were observed in this study. The antioxidation of PAs was related to its structure and the reaction system and there was no obvious correlation between ICLP (ALAS/ASHFR) and the ADP of PAs. The RP (the reducing power of antioxidants by converting Fe(^3+) in potassium ferricyanide into Fe(^2+)) of PA fractions from strong to weak were P(n) fractions (n = 0–5) > (+)-catechin > Vc (the reference substance of antioxidants, ascorbic acid) > P(6) fractions (ADP = 5.57). A considerable concentration effect was observed in the inhibition of both the liposome peroxidation process and the linoleic system. However, the ICLP was above 20% at 234 nm and 532 nm when the addition of P(3) or P(4) fraction was 30 µg/mL, and the inhibition effect of P(2) fraction was the strongest in the linoleic acid system. The distinct inhibition difference of PAs in autoxidation of linoleic acid system existed when the addition was 10 µg/mL, and P(n) fractions (n = 3–6) showed strong antioxidation compared to Vc in this situation. The ASHFR gradually strengthened with concentration. When the concentration reached 50 µg/mL, the ASHFR were all above 5% and increased with the ADP of all PA fractions, and the ASHFR of P(6) fraction (ADP = 5.57) exceeded 20%. During wort boiling process, P(3) and P(4) fractions had powerful antioxidative ability, which could significantly inhibit the formation of aging precursors. Keywords: Antioxidation, Degree of polymerization, Humulus lupulus, Proanthocyanidins, Thiobarbituric acid (TBA) value, Vc (Vitamin C)

Siete fracciones de proantocianidinas (PAs, P(0)–P(6)) se obtuvieron a partir el lúpulo amarga china de Tsingtao (Humulus lupulus) por extracción solvente orgánico, adsorción macroporosa de resina AB-8, y la clasificación de los oligómeros/polímeros. Los grados medios de polimerización (ADP) para las fracciones P(0)–P(6) fueron 2.22, 2.59, 3.54, 3.88, 2.63, 3.02, y 5.57, respectivamente. Actividades antioxidativas incluyendo el poder reductor (RP), la capacidad de inhibición de la peroxidación lipídica (ICLP), antioxidante en el sistema de ácido linoleico (ALAS), la capacidad de captación de radicales libres hidroxilo [HO·] (ASHFR), y el valor de ácido tiobarbitúrico (TBA) (compuestos de carbonilo en la cerveza podrían reaccionar con TBA y producir un color típico a 530 nm) se observó en este estudio. El antioxidante de las PAs estaba relacionada con su estructura y el sistema de reacción y no había una correlación evidente entre ICLP (ALAS/ASHFR) y el ADP de las PAs. El RP (el poder reductor de antioxidantes mediante la conversión de Fe(^3+) en ferricianuro de potasio a Fe(^2+)) de PA fracciones de fuerte a débil eran fracciones P(n) (n = 0–5) > (+)-catequina > Vc (la sustancia de referencia de antioxidantes, ascórbico ácido) > fracciones P(6) (ADP = 5.57). Se observó un efecto de concentración considerable en la inhibición de tanto el proceso de peroxidación de liposomas y el sistema linoleico. Sin embargo, la ICLP estaba más que 20% a 234 nm y 532 nm cuando la adición de la fracción de P(3) o P(4) fue de 30 µg/ml, y el efecto de inhibición de la fracción de P(2) fue lo más fuerte en el sistema de ácido linoleico. La diferencia distinta inhibición de las PAs en la auto-oxidación del sistema de ácido linoleico existía cuando la adición fue de 10 µg/ml, y las fracciones P(n) (n = 3–6) mostró un fuerte antioxidación en comparación con Vc en esta situación. El ASHFR fortaleció gradualmente con la concentración. Cuando la concentración llegó a 50 µg/ml, la ASHFR estaban todos por encima de 5% y aumentó con la ADP de todas las fracciones de PA, y la fracción de ASHFR P(6) (ADP = 5.57) superó 20%. Durante el proceso de cocción del mosto, P(3) y P(4) fracciones tenían potente capacidad antioxidativa, lo que podría inhibir significativamente la formación de precursores de envejecimiento. Palabras claves: Antioxidación, Grado de polimerización, Humulus lupulus, Proantocianidinas, Valor de ácido tiobarbitúrico (TBA), Vc (vitamina C)