Identification of a Potent Phytoestrogen in Hops (Humulus lupulus L.) and Beer

Abstract

The female flowers of the hop plant are used as a preservative and as a flavoring agent in beer. However, a recurring suggestion has been that hops have a powerful estrogenic activity and that beer may also be estrogenic. In this study, sensitive and specific in vitro bioassays for estrogens were used for an activity-guided fractionation of hops via selective solvent extraction and appropriate HPLC separation. We have identified a potent phytoestrogen in hops, 8-prenylnaringenin, which has an activity greater than other established plant estrogens. The estrogenic activity of this compound was reflected in its relative binding affinity to estrogen receptors from rat uteri. The presence of 8-prenylnaringenin in hops may provide an explanation for the accounts of menstrual disturbances in female hop workers. This phytoestrogen can also be detected in beer, but the levels are low and should not pose any cause for concern.

New anti-invasive compounds: Results from the Indo-Belgian screening program

“…8-Prenylnaringenin (called hopein) is currently considered the most potent phytoestrogen in nature (about 200 times more potent than genistein, Fig. 2, structure 2) [18,19]. It activates both α-and ß-estrogen receptors, which can trigger signaling pathways leading to activation of the E-cadherin/catenin complex.…”

Modulation of the Phytoestrogenicity of Beer by Monoterpene Alcohols Present in Various Hop Oil Fractions

“…Recently, we isolated and identified a very potent phytoestrogen from hops, 8-prenylnaringenin or 8-(3-methylbut-2-enyl)-5,7,4'-trihydroxyflavanone 8 Fig.1-4. The accompanying prenylated flavanones, isoxanthohumol Fig.…”

Classification of Czech hops according to their contents of prenylflavonoids.

“…1), což je lát-ka, která je v současné době považována za jeden z nejúčinnějších fytoestrogenů (Milligan, 1999)� Fytoestrogeny jsou nesteroidní látky rostlinného původu, které vykazují estrogenní aktivitu� Estrogeny obecně patří mezi důležité regulátory mj� reprodukčního systému savců� Z pohledu nejnovějších vědeckých poznatků je výskyt fytoestrogenů konzumovaných v potravinách považován za pozitivní, protože snižují riziko vzniku rakoviny prsu, plic a prostaty, potlačují uvolňování vápníku z kostní hmoty, zmírňují průběh menstruálních Prenylované flavonoidy patří mezi složky chmele s nejvýznamnějšími zdravotně prospěšnými účinky a znalost jejich obsahů a dynamiky jejich úbytku během zpracování chmele patří k nezbytným předpokladům pro produkci piva se zvýšeným obsahem těchto látek� Tato studie je zaměřena na dlouhodobé sledování obsahu prenylflavonoidů, alfa-hořkých kyselin a jejich vzájemného poměru v celém spektru tuzemských chmelových odrůd a také změn těchto parametrů v průběhu skladování a zpracování chmele� Bylo potvrzeno, že nově vyšlechtěné odrůdy Agnus a Vital patří mezi odrůdy s nejvyšším obsahem prenylflavonoidů� Zejména odrůda Vital je díky svému chemickému složení velmi vhodná pro nepivovarské využití� Na základě sledování úbytku zmíněných látek během zpracování chmele bylo však zjištěno, že pro toto využití bude zcela zásadní vyvinutí nových, šetrnějších postupů, zejména pro sušení chmele, které by minimalizovaly riziko termické a oxidativní degradace� The prenylated flavonoids are hop components with the most beneficial health effects� Information about their content and the dynamics of their decrease during hops processing is necessary for the production of beer with an increased content of these substances� This study deals with the long-term monitoring of the prenylflavonoids and α-bitter acids contents and their ratios in the whole spectrum of domestic hop varieties as well as with changes in these parameters during storage and hop processing� It was confirmed that the newly cultivated Agnus and Vital varieties are the varieties with the highest contents of prenylated flavonoids� As a result, the Vital variety is particularly useful in non-brewing applications� Based on the monitoring of the decrease in the levels of these components during hop processing it was recognised that development of new gentler methods, particularly for the hop drying would be necessary� These methods should minimize the risk of thermal and oxidative degradation� Die Prenylflavonoide gehören zu den Hopfenkomponenten mit den bedeutendsten gesundheitlich nützlichen Wirkungen und die Kentnisse ihres Gehalts an ihre Abnahme und ihrer Dynamik während der Hopfenverarbeitung gehören zu den unerlässlichen Voraussetzungen fürs mit erhöhtem Gehalt an diese Stoffen Bier herzustellen� Der Artikel befasst sich mit der langfristigen Beobachtung des Gehalts an Prenylflavonoide, Alfa-Bittersäuren und ihren gegenseitigen Verhältnis im ganzen Spektrum von inländischen Hopfensorten und auch Parameteränderungen im Laufe der Lagerung und Hopfenverarbeitung� Es wurde bestätigt, das die neugezüchtete Hopfensorten Agnus und Vital zu den Sorten mit dem höchsten Gehalt an Prenylflavonoide gehören� Dank der chemischen Zusammensetzung ist die Sorte Vital für eine Anwendug auch ausser Brauindustrie geeignet� Auf Grund der Beobachtung der Abnahme von obig gennanten Stoffen während der Hopfenverarbeitung, wurde es jedoch festgestellt, dass eine Entwicklung der zur Minimierung des Risikos der termischen und oxidativen Degradation insbesonders während Hopfentrocknung vom neuen schonenden Verfahren nötig wird� …”

“…1), což je lát-ka, která je v současné době považována za jeden z nejúčinnějších fytoestrogenů (Milligan, 1999)� Fytoestrogeny jsou nesteroidní látky rostlinného původu, které vykazují estrogenní aktivitu� Estrogeny obecně patří mezi důležité regulátory mj� reprodukčního systému savců� Z pohledu nejnovějších vědeckých poznatků je výskyt fytoestrogenů konzumovaných v potravinách považován za pozitivní, protože snižují riziko vzniku rakoviny prsu, plic a prostaty, potlačují uvolňování vápníku z kostní hmoty, zmírňují průběh menstruálních Prenylflavonoids in hops belong to a specific group of hop polyphenols, the chalconoids� Only some kinds of vascular plants are capable of the synthesis of chalconoids� The hop plant biosynthesizes and secretes prenylflavonoids through the lupulin glands along with resins and essential oils� Due to the structural similarity, they can be relatively easily analytically determined alongside the α-and β-bitter acids by means of liquid chromatography� Two of the most important prenylchalcons from hops are xanthohumol (XN) and desmethylxanthohumol (DMX)� They are transformed to isomers of flavanones in the beer production during the wort boiling� Xanthohumol turns into isoxanthohumol and DMX into 6-prenylnaringenin and 8-prenylnaringenin ( Fig.1)� At present, 8-prenylnaringenin is considered to be one of the most powerful phytoestrogens (Milligan, 1999)� Phytoestrogens are non-steroidal compounds of plant origin, which exhibit estrogenic activity� Generally, estrogens are important regulators in the reproduction system of mammals� According to the latest scientific findings, the presence of phytoestrogens in food is considered to be very positive� They reduce the risk of breast, lung and prostate cancers, suppress the excretion of calcium from bones and moder-Typizace českých chmelů z pohledu obsahu prenylflavonoidů a menopauzálních potíží aj� (Karabín et al�, 2012)� Aktivita 8-prenylnaringeninu je podstatně vyšší než u genisteinu, daidzeinu a kumestrolu, látek obsažených v soji a jetelu� Chmelové prenylflavonoidy jsou již řadu let předmětem intenzivní-ho výzkumu díky prokázaným bioaktivním účinkům v podmínkách "in vitro" i "in vivo"� Byly u nich objeveny významné antioxidační, protizá-nětlivé, antivirové a antikarcinogenní účinky� Xanthohumol, podobně jako humulon, inhibuje proces resorpce vápníku z kostí a působí tak proti vzniku osteoporózy (Tobe et al�, 1997)� Xanthohumol má také silné protirakovinné účin-ky, spočívající mimo jiné v silné inhibici specifických P450 enzymů, které způsobují konverzi prokarcinogenů na karcinogeny a vstupuje i do biochemických reakcí odbourávání řady škodli-vých látek a napomáhá k jejich odstraňování z organismu přes netoxické metabolity (Henderson et al�, 2000)� Jako příklad lze uvést mechanismus odbourávání benzenu, známé karcinogenní látky � Xanthohumol vykazuje rovněž inhibiční účinky proti iniciaci vzniku karcinomu tlusté-ho střeva, prostaty a vaječníků v mikromolárních koncentracích (Miranda et� al�, 1999)� Z dalších pozitivních aktivit xanthohumolu je třeba zmínit protizá-nětlivé účinky, protože inhibuje aktivitu cyklooxygenáz (COX-1, COX-2), enzymů produkujících prostaglandiny, což jsou látky iniciující zánětlivé změny ve tká-ních (Gernhauser, 2002)� Další biologická aktivita xanthohumolu se týká inhibice aktivity diacylglycelrol transferázy, jaterního enzymu, který je odpovědný za syntézu triglyceridů mastných kyselin (Tabata, 2002)� Tato interakce je spojena s pozitivní-mi účinky ...…”