Search the digital library catalog

Abstract: Hmelj (Humulus lupulus L.) je trajnica vzpenjavka, ki se uporablja že stoletja ali celo tisočletje, predvsem kot sestavina piva, vendar so znane tudi nekatere zdravilne lastnosti hmeljevih spojin. Med te spojine spadajo tudi α-kisline, izmed katerih bomo v nalogi izolirali n-humulon. Ta deluje protibakterijsko saj je po svoji kemijski sestavi hidrofoben in se zato lahko vgradi v bakterijsko membrano in jo oslabi. Ker so površinsko aktivne snovi pomembna sestavina bakterijskih membran, smo želeli preveriti kakšne so interakcije med modelno površinsko aktivno snovjo in n-humulonom. Z uporabo izotermne titracijske kalorimetrije (ITC) smo želeli ugotoviti, kako dodatek n-humulona vpliva na kritično micelno koncentracijo (CMC) in termodinamčne parametre micelizacije. To nam lahko poda pomemben vpogled v njegove interakcije z fiziološkimi membranami. V diplomski nalogi smo najprej ekstrahirali ekstrakt iz hmeljevih storžkov in nato s tehnikami hitre in preparativne kromatografije izolirali n-humulon. Sestavo frakcij smo sproti preverjali z reverznofazno kromatografijo visoke ločljivosti in na koncu potrdili istovetnost n-humulona z uporabo NMR spektroskopije. Dobili smo 0,6199 g izoliranega n-humulona. Nato smo s pomočjo izotermne titracijske kalorimetrije analizirali vpliv n-humulona na CMC in termodinamične parametre micelizacije DTAB pri različnih temperaturah. Rezultati so pokazali, da prisotnost n-humulona v večini primerov znižuje CMC, kar nakazuje na njegovo vlogo pri spodbujanju nastanka micel. Poleg tega ima n-humulon izrazit vpliv na entalpijo micelizacije, saj povečuje eksotermnost procesa. Obenem rezultati nakazujejo pomembno vlogo hidrofobnih interakcij pri vključevanju n-humulone v micele, saj postane vrednost Δcp v prisotnosti n-humulona nekoliko bolj negativna.
Keywords: hmelj, α-kisline, n-humulon, preparativni HPLC, ITC, CMC
Published in DKUM: 18.09.2025; Views: 0; Downloads: 13  (1 vote)
Full text (3,33 MB)

Abstract: Namen magistrskega dela je optimizacija ekstrakcije polifenolnih spojin, optimizacija HPLC metode za določanje polifenolov v hmelju, ter določitev vsebnosti le-teh v različnih sortah hmelja. Hmelj ima izrazite antioksidativne lastnosti, za katere so ključne polifenolne spojine. V magistrskem delu smo se osredotočili na katehin, epikatehin, ferulno kislino, naringin, 4-hidroksikumarin, kvercetin in ksantohumol, ki so običajno prisotne v hmelju. Lastnosti polifenolnih spojin so močno povezane z njihovo kemijsko strukturo, zato je pomembna ustrezna ekstrakcija, ločba ter identifikacija spojin iz naravnih virov. Izbrane polifenole smo analizirali s HPLC-DAD metodo, ki smo jo ustrezno optimizirali ter jo delno validirali. Določili smo njeno linearnost, LOD, LOQ, natančnost in točnost. Z izračunom izkoristkov smo izbrali najbolj optimalno metodo ekstrakcije, pri čemer smo primerjali vpliv koncentracije topila, čas ekstrakcije, način ekstrakcije ter maso vzorca. Ekstrakcijo smo izvajali z uporabo ultrazvočne kopeli (UAE, angl. »ultrasound-assisted extraction«). Z optimizirano metodo smo določili vsebnost posameznih polifenolnih spojin v sortah hmelja Savinjski golding, Celeia, Bobek, Styrian Fox, Styrian Dragon, Dana in Styrian Wolf.
Keywords: polifenoli, hmelj, HPLC, optimizacija, validacija
Published in DKUM: 03.09.2025; Views: 0; Downloads: 12
Full text (6,01 MB)

Abstract: Hmelj (Humulus lupulus L.) je dvodomna trajnica, ki obrodi enkrat letno, njegova uporaba, ki je omejena predvsem na pivovarsko industrijo, pa poteka skozi celotno leto. Zaradi navedenega je uporaba svežega hmelja skozi leto praktično nemogoča, zato je izjemnega pomena ohraniti kakovost hmelja na kar se da visoki ravni. V sklopu doktorske disertacije smo ovrednotili vpliv različnih pogojev skladiščenja (anaerobno/aerobno, 4 °C/sobna T) na vsebnost alfa-kislin, beta-kislin, eteričnega olja, komponent eteričnega olja in na vrednost HSI-ja, v šestih različnih sortah (Celeia, Aurora, Bobek, Styrian Gold, Savinjski golding in Styrian Wolf), v obliki storžkov in peletov. Navedene parametre smo spremljali dve leti, s čimer smo objavili prve tako obširne in dolgo trajajoče študije o stabilnosti hmelja pod različnimi pogoji na svetu. Prav tako smo s poskusom varjenja piva preučili vpliv postaranega hmelja na kakovost in intenzivnost arome ter grenčice piva in tudi tukaj objavili eno prvih raziskav na področju vpliva postaranega hmelja na kakovost piva. Vsebnost alfa- in beta-kislin, vsebnost eteričnega olja, sestavo eteričnega olja, grenčico in HSI smo analizirali po že vpeljanih metodah, za analizo hmeljne arome piva ter vsebnosti humulinonov in izo-alfa-kislin pa smo vpeljali nove analizne metode. Validacija navedenih metod je predstavljena v sklopu doktorske disertacije. Pri preučevanju vplivov skladiščenja smo ugotovili, da s pogoji skladiščenja vplivamo na kakovost hmelja, ter da s primernim skladiščenjem upočasnimo procese staranja. Za najprimernejše so se izkazali anaerobni pogoji pri nizkih temperaturah (4 °C), za najmanj primerne pa aerobni pogoji pri sobni temperaturi. Pri beta-kislinah in HSI-ju je na njuno vsebnost vplivala tudi oblika hmelja, peleti so se izkazali za obstojnejše. Odstotek vsebnosti n-humulona v alfa-kislinah se skozi skladiščenje ni spreminjal, se je pa spreminjala vsebnost n-lupulona v beta-kislinah v peletih. Razmerje med alfa- in beta-kislinami je pri neoptimalnih pogojih skladiščenja v storžkih naraščalo, v peletih pa se je nižalo. HSI je z naraščanjem časa eksperimenta naraščal, s čimer smo potrdili naraščanje oksidacijskih produktov alfa- in beta-kislin. Naraščanje oksidacijskih produktov se je odražalo tudi v pivu; višji kot je bil HSI hmelja uporabljenega za pripravo piva, nižja je bila kakovost piva. Pri hladno hmeljenem pivu se je, z naraščanjem HSI-ja pri hmelju uporabljenemu za hmeljenje, zniževala intenzivnost in kakovost arome, prav tako vsebnost komponent eteričnega olja. Zniževala se je tudi kakovost grenčice, pri uporabi hmelja s HSI-jem višjim od 0,6 pa smo zaznali prekomerno penjenje. Pri tradicionalnem postopku hmeljenja postaran hmelj manj vpliva na samo kakovost piva, sploh kadar imamo dolg čas vrenja hmelja. Se pa predvsem na aromi zazna prisotnost oksidacijskih produktov, ki v pivo vnesejo vonj po postaranem in oksigeniranem. Na podlagi rezultatov smo tako postavili mejo za kakovosten hmelj, ki ne vpliva negativno na aromo in grenčico piva. Pri hladnem hmeljenju je ta meja 0,4 pri Aurori in Celei ter 0,5 pri Styrian Wolfu, pri tradicionalnem hmeljenju pa je ta meja 0,5. Doktorsko delo tako predstavlja obsežen vpogled v spremembe kemijske sestave pri različnih načinih skladiščenja in spremembe na aromi in grenčici piva pripravljenega s postaranim hmeljem.
Keywords: postaran hmelj, kakovost piva, alfa-kisline, beta-kisline, HSI, eterično olje hmelja
Published in DKUM: 30.11.2023; Views: 610; Downloads: 79
Full text (9,69 MB)

Abstract: Povzetek Dasiravno obdobje intenzivnega preučevanja raka traja že dobro stoletje, nam še vedno ni obrodilo odgovorov na številna ključna vprašanja o nastanku raka (karcinogenezi), dejavnikih, ki vplivajo na njegovo napredovanje; in seveda kako ga uspešno zdraviti brez ali s kar najmanj stranskimi učinki. Vsled navedega nam ni manjkalo povodov, da se lotimo preučevanja raka s povsem drugačnim, sodobnejšim in varnejšim pristopom. Preučevanja karcinogeneze oziroma njenih molekularnih mehanizmov smo se v doktorskem delu lotili s pomočjo računalniških metod osnovanih na kvantni kemiji oziroma kvantni mehaniki. In silico pristop k preučevanju molekularnih mehanizmov za razliko od številnih drugih namreč ne predstavlja zdravstvenega tveganja. Najprej smo izvedli simulacije reakcije alkilacije in acilacije karcinogena β-propiolaktona z genetskim materialom oziroma posameznimi DNK bazami (adeninom, citozinom, gvaninom in timinom). Uporaba posameznih baz nam je olajšala in pospešila izračune ter omogočila, da smo spoznali, katera so ranljivejša mesta našega dednega materiala in najverjetnejša tarča kemijskih karcinogenov. Za širši in podrobnejši vpogled v molekularne mehanizme karcinogeneze smo preučili tudi mehanizme reakcij karcinogena akrilonitrila z DNK bazami. Kasneje smo z enakimi metodami izvedli tudi reakcije karcinogena β-propiolaktona s snovmi z antikancerogenim delovanjem kamor spadajo glutation (telesu naravni lovilec) in nekatere polifenolne spojine, ki bi glutation lahko potencialno nadomestile in tako preprečile karcinogenezo. Tako smo pokazali, da lahko z računalniškimi metodami na temeljih kvantne kemije ne le preučujemo karcinogenezo, ampak tudi iščemo potencialne kandidate za njeno preprečevanje in celo zdravljenje. V disertaciji smo obsežno predstavili številne naravne spojine skupaj z njihovimi odkritimi biološkimi mehanizmi antikancerogenega delovanja in prednostmi njihovega zaužitja, med katerimi so številni polifenoli, kakor tudi nekatere naravne spojine iz hmelja, čigar uporaba sega ne samo stoletja, temveč celo tisočletje nazaj. Dandanes pa se počasi oživlja uporaba hmelja tudi v zdravstvene namene in ne zgolj v prehranske. Nenazadnje pa nas je zanimalo tudi ali lahko s pomočjo simulacij molekulske dinamike, ki prav tako spadajo med računalniške metode parametrizirane na kvantni mehaniki, preučujemo tudi posledice karcinogeneze, v našem primeru polimorfizmov posameznega nukleotida. Za razliko od večine znanstvene srenje smo hodili po manj raziskanem terenu, saj smo se odločili preučiti vpliv regulatornega polimorfizma posameznega nukleotida (rSNP-ja) iz nekodirajočega področja genoma na vezavo transkripcijskega faktorja vpletenega v ekspresijo specifičnega gena oziroma na regulacijo genske ekspresije tega gena. Nekodirajoči del genoma je še vedno zelo slabo raziskan, čeprav tudi asociacijske študije na celotnem genomu (GWAS) nakazujejo na to, da so tudi polimorfizmi locirani na nekodirajočem delu genoma povezani s povečanim tveganjem za nastanek raka. Dokazali smo, da je s tovrstnim pristopom mogoče preučevati rSNP-je in osvetlili številne ovire na poti k uspešnejšemu in vsestranskemu preučevanju raka, ki lahko v bodoče postanejo nove priložnosti in nova področja raziskav o raku. Doktorsko delo tako zaobjema vse faze raka od njegovega preprečevanja, preko karcinogeneze (nastanka) in preučevanja njenih posledic, vse do zaviranja karcinogeneze ter nenazadnje naravnega zdravljenja raka. S preučevanjem mehanizmov nastanka raka se lahko bolje seznanimo s samo boleznijo in jo posledično, če že ne preprečimo, lahko vsaj ustrezneje zdravimo. Utiramo torej pot k uspešnejšemu preprečevanju in zdravljenju raka z manj ali celo brez stranskih učinkov.
Keywords: rak, karcinogeneza, kvantna mehanika, molekulska dinamika, polifenoli, hmelj
Published in DKUM: 07.12.2022; Views: 663; Downloads: 89
Full text (5,33 MB)

Abstract: Navadni hmelj oziroma Humulus lupulus je dvodomna zelnata trajnica. Industrijsko ga pridelujemo zaradi storžkov, ki v lupulinskih žlezah vsebujejo mnoge za pivovarstvo in medicinsko pomembne spojine. Zaradi njih je hmelj zanimiv za razvoj prehranskih dodatkov in zdravil za inhibicijo sodobnih bolezni. Takšne so npr. α-kisline, ki jih bomo poleg ksantohumola v nalogi izolirali. Da je spojina sploh potencialno uporabna kot zdravilo oziroma prehranski dodatek, je potrebno vedeti kako jo bo organizem sprejel in metaboliziral. To proučuje farmakokinetika, na katero vpliva tudi pomembna fizikalno kemijska lastnost imenovana konstanta disociacije (pKa). Vrednost te konstante nam pove, kakšna je protoniranost molekul pri različnih pH vrednostih. Poznavanje te konstante je prikladno ne samo za področje farmakokinetike, ampak tudi za optimizacijo pogojev shranjevanja molekul ter za izračune v računski kemiji. V nalogi smo izolirali α-kislino imenovano kohumulon ter ji določili pKa vrednosti. Na začetku smo iz hmeljevih storžkov ekstrahirali ekstrakt. Iz ekstrakta smo nato s tehnikami hitre in preparativne kromatografije ločili kohumulon. Po vsaki ločbi smo čistost spremljali z analiznim HPLC. Dobili smo 460 mg kohumulona 92 % kromatografske čistosti pri valovni dolžini 280 nm. Izoliranemu kohumulona smo z UV-Vis spektrofotometrom pomerili spekter pri različnih pH vrednostih. Pri nižjih pH vrednostih je zaradi slabe topnosti kohumulona v vodi prišlo do obarjanja. Poskus smo ponovili z 10 % dodatkom metanola in tako rahlo izboljšali topnost. Meritvam smo na podlagi teoretično izpeljane enačbe prilegali modelne vrednosti in kot rezultat dobili pKa vrednosti. pKa1 vrednost smo v vodni raztopini določili kot 3,9; ob dodatku metanola pa 4,2. Drugo pKa2 pa smo določili v vodni raztopini kot 10,9. Po naših podatkih smo sploh prvi, ki smo določili pKa2 vrednost kohumulonu.
Keywords: hmelj, α-kisline, kohumulon, preparativni HPLC, pKa, UV-Vis spektroskopija
Published in DKUM: 19.09.2022; Views: 873; Downloads: 164
Full text (4,47 MB)