DE19846432B4

DE19846432B4 - Verwendung von Hopfenextrakt als Antibiotikum

Info

Publication number: DE19846432B4
Application number: DE19846432A
Authority: DE
Inventors: Eric A. Madison Johnson; Gerhard J. Haas
Original assignee: Steiner S S Inc
Current assignee: Steiner S S Inc
Priority date: 1997-10-10
Filing date: 1998-10-08
Publication date: 2010-07-08
Anticipated expiration: 2018-10-09
Also published as: DE19846432A1; US6251461B1; JPH11221064A; GB2330076A; GB2330076B; US20010014365A1; US6623775B2; GB9821923D0

Abstract

Verwendung von Hopfenextrakt oder von Bestandteilen von Hopfenextrakt zur Hemmung des Wachstums von Clostridium difficile.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Hopfenextrakten als Antibiotikum, insbesondere als Wachstumshemmer von Clostridium difficile-Bakterien.
Die als Bestandteile des Hopfens aufgefundenen häufigsten Gruppen von Gittersäuren sind die α-Säuren und β-Säuren, die auch als Humulone beziehungsweise Lupulone bezeichnet werden. Beide tragen zum bitteren Geschmack des Bieres bei, aber die α-Säuren sind in dieser Beziehung viel intensiver als die β-Säuren. Hopfenextrakte werden neuerdings unter Verwendung von flüssigem Kohlendioxid unter überkritischen Bedingungen hergestellt. Dabei entsteht als Nebenprodukt ein Produkt, das etwa 61 Gew.-% β-Säuren enthält, während der Rest im wesentlichen aus anderen Hopfenharzen besteht.
Ganz abgesehen von ihrer Verwendung im Bier, sind Hopfen und Hopfensäuren auch als Inhibitoren für Mikroorganismen bekannt. Es konnte insbesondere gezeigt werden, daß Hopfensäuren und -harze in erster Linie gegenüber einigen Gram-positiven Bakterien und Mycobakterien wirksam sind. Über eine Wirksamkeit gegenüber Gram-negativen Bakterien wird in weit geringerem Maße berichtet. Es wurde vermutet, daß die auf einer induzierten Durchlässigkeit der Zellmembran in Gram-positiven Bakterien beruhende Wirksamkeit durch Serumphosphatide in Gram-negativen Bakterien inaktiviert und dadurch herabgesetzt wird (Arch. Mikrobiol. 94, Seiten 159 bis 171 (1973)).
In jüngeren Publikationen, zum Beispiel der US-PS 5 286 506 sowie in Larson, Vu, Price, Haas und Johnson, International Journal of Food Microbiology (1996) wird die Verwendung von aus Hopfen extrahierten β-Säuren zur Hemmung des Wachstums von Listeria-Bakterien beschrieben. Dabei hat man gefunden, daß 6 bis 50 ppm β-Säuren, aus Hopfen extrahiert, zum Schutz von Medien vor Kontamination mit Listeria monocytogenes genügen, während zum Schutz von Nahrungsmitteln, je nach der speziellen Art des Nahrungsmittels, höhere Konzentrationen (100 bis 300 ppm) notwendig sind.
Zum allgemeinen Stand der Technik wird weiterhin auf folgende Druckschriften verwiesen: In Agricultural and Biological Chemistry, Band 49, Nr. 2, Seiten 399 bis 404 (1985) wird beschrieben, daß Humulon, Lupulon und verwandte Verbindungen fungizid wirksam sind; aus Dissertation Abstracts, Band 53-08B, Seiten 3861 ff. (1991) ist bekannt, daß aus Hopfen abgeleitete Verbindungen antibakteriell wirksam sind, wobei die antibakterielle Wirksamkeit gegen Lactobacillus brevis pH-abhängig ist; in Journal of the Institute of Brewing, 99(5), Seiten 405 bis 411 (1993) wird über die Ergebnisse von Forschungsarbeiten berichtet, bei denen die Fähigkeit von Hopfensäuren untersucht wurde, die für den Verderb bzw. den Abbau von Bier verantwortlichen Aktivitäten zu inhibieren; in Journal of the Institute of Brewing, 99(1), Seiten 43 bis 48 (1993) wird über die antibakterielle Wirksamkeit von bitteren Hopfenharzen berichtet, die aus wiedergewonnenen gehopften Würzen stammten. Dabei wurden insbesondere Stämme des thermophilen Bacillus spp identifiziert, die in bestimmten süßen Würzen nicht wuchsen, die aus Maischen gewonnen wurden, zu denen Zentrat (wiedergewonnene Hopfenwürze) zugegeben wurde; J. Food Prot., Band 57, Nr. 1, Seiten 59 bis 61 (1994) berichtet über die antimikrobielle Wirksamkeit von Hopfenharzen gegen Streptococcus salivarius. Die beiden dabei verwendeten Hopfenharze waren Iso-α-Säure und β-Harz; in Agric. Biol. Chem., Band 49, Nr. 2, Seiten 399 bis 403 (1985) wird beschrieben, daß Humulon, Lupulon und verwandte Verbindungen fungizid wirksam sind; aus Lebensm. Ind., Band 28, Nr. 7, Seiten 311 bis 315 (1981) ist bekannt, daß Versuche gezeigt haben, daß Hopfenextrakt und isomerisierter Hopfenextrakt ähnliche antimikrobielle Eigenschaften haben wie Hopfen, daß aber die antimikrobielle Wirkung von Hopfen bei der Bierherstellung gering ist. In J. Appl. Bacteriol., Band 72, Nr. 4, Seiten 327 bis 324 (1992) wird die antibakterielle Wirkung von schwachen Säuren untersucht, die aus der Hopfenpflanze Humulus lupulus gewonnen wurden. Die antibakterielle Wirkung von trans-iso-Humulon war etwa zwanzigmal größer als diejenige von Humulon, elfmal größer als diejenige von Co-Lupulon und neunmal größer als diejenige von trans-Humulinsäure, wenn der Ionisationsgrad berücksichtigt wurde.
Es sprechen jedoch nicht alle Gram-positiven Bakterien auf Hopfenharze an, wie der Brauer weiß (vgl. J. Fernandez und Will Simpson in J. App. Bacteriology, Band 75, Seiten 315 bis 319 (1993)). G. Haas ud B. Barsoumian arbeiteten mit einem Stamm von Bacillus subtilis, der ebenfalls resistent war (vgl. J. Food Protection, Band 57, Seiten 59 bis 61 (1994)).
Clostridium difficile ist eine der Hauptursachen für Durchfallerkrankungen, insbesondere bei älteren Menschen, die mit Antibiotika behandelt wurden. Dagegen gibt es nur wenige wirksame Antibiotika, und die Behandlung dieser Infektion ist auch im besten Falle schwierig. Von den bekannten Antibiotika scheint nur Vancomycin für die Behandlung geeignet zu sein. Helicobacter pylori ist eine verbreitete Ursache für Magengeschwüre und chronische Gastritis beim Menschen. Geschwür-Rezidive sind bei Menschen häufig, die mit Antibiotika oder Wismutnitrat behandelt worden sind. Es wurden auch andere Eingriffsstrategien gesucht, wobei ein Ansatz über die Ernährung oder eine Diät besonders wünschenswert wäre.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß Hopfenextrakt und die Bestandteile von Hopfenextrakt als antibakteriell wirksames Mittel gegen gefährliche Pathogene wie Clostridium difficile wirksam sind. Es werden Verfahren, Erzeugnisse und Mittel beschrieben, bei denen mindestens etwa 1 ppm β-Säuren oder Hopfenextrakte verwendet werden, um das Wachstum von Clostridium difficile zu hemmen. Beimengungen, Zusätze, Desinfektionslösungen und Arzneimittel, die diese Stoffe beziehungsweise Zusammensetzungen enthalten, werden erfindungsgemäß verwendet.
Die 1A, 1B und 1C veranschaulichen die Hemmung von Clostridium difficile 43255 durch die Hopfenextrakte a, b und c, wie vorstehend beschrieben.
Die 2A, 2B und 2C veranschaulichen die Hemmung von Clostridium difficile 10463 durch die Hopfenextrakte a, b und c, wie vorstehend beschrieben.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde ferner gefunden, daß Hopfenextrakte und deren Bestandteile als Konservierungsmittel zur Hemmung des Pathogens Clostridium difficile verwendet werden können, und damit als Mittel zur Verhinderung von Krankheiten, die durch dieses Pathogen verursacht werden. Drei verschiedene Hopfenextrakte wurden untersucht, um die breite Anwendbarkeit der Erfindung zu zeigen.
Die hierbei verwendeten Hopfenextrakte können Lösungsmittelextrakte, mit flüssigem CO₂ oder mit überkritischem CO₂-Gas extrahiert Hopfen umfassen.
Besonders bevorzugt sind mit flüssigem CO₂ oder kritischem CO₂-Gas gewonnene Extrakte. Die Hopfenextrakte werden einem Nahrungsmittelerzeugnis oder einem anderen Träger in Form einer Lösung zugegeben, um im Gastrointestinaltrakt oder im Magen mindestens eine Konzentration von etwa 1 ppm β-Säuren (bezogen auf das Gewicht) zu erreichen. Mengen von weniger als etwa 1 ppm β-Säuren scheinen nicht zu einem Schutz gegen Clostridium difficile zu führen. Die Lösung enthält vorzugsweise etwa 5 ppm bis 100 ppm β-Säuren (bezogen auf das Gewicht). Die Obergrenze wird dabei vom Geschmack und von der Löslichkeit bestimmt.
Die 1 und 2 zeigen insgesamt die experimentell gewonnenen Ergebnisse und bestätigen die hier beschriebene antimikrobielle Wirkung. Wie oben bei der kurzen Beschreibung der Zeichnung angegeben, beziehen sich die 1A und 2A auf die Verwendung des Hopfenextraktes ”a”, der 41% β, 12% α und 47% eines Gemischs aus Desoxy-α, Hopfenölen und Hopfenwachsen enthielt. Die 1B und 2B beziehen sich auf die Verwendung des Hopfenextraktes ”b”, der 65% (Gewicht/Volumen) β-Säuren enthielt. Die 1C und 2C beziehen sich auf den Hopfenextrakt ”c”, der 6% (Gewicht/Volumen) post β-Säuren in Tween 80 enthielt. In jedem Falle wurde der Hopfenextrakt in Form einer Lösung in 50%-Ethanol eingesetzt und bis zum Erreichen einer Konzentration von 1, 5, 10, 50 bzw. 100 ppm zugegeben. Eine Kontrollprobe aus 50%-Ethanol, aber ohne Hopfen oder Hopfenbestandteile, wurde ebenfalls eingesetzt.
Die erfindungsgemäß verwendeten Zielorganismen schlossen 2 Stämme von Clostridium difficile ein, welche nachstehend aufgeführt sind:
Clostridium difficile:

43255
10463

Diese Organismen sind toxigen und spielen bei Vergiftungen und Infektionen des Menschen eine Rolle.
Clostridium difficile-Stämme wurden in einer Brühe aus Hirn-Herz-Infusion (BHI) und 0,1% Hefeextrakt (UYE) bei 37°C inkubiert.
Wie bereits erwähnt, wurden die Hopfenextrakte ”a”, ”b” und ”c” bei fünf verschiedenen Konzentrationen im Endmedium untersucht, nämlich bei 1, 5, 10, 50 und 100 ppm. Die Röhrchen wurden bei 30°C eine Woche lang inkubiert. Das Wachstum (gemessen als steigende Absorption) wurde durch Messen der optischen Dichte (O. D. bei 660 nm) nach einem, zwei und sieben Tagen überwacht und aufgezeichnet. Kontrollösungen (nur Brühe) und Ethanol-Kontrollen wurden ohne Zugabe von Hopfenextrakt mit den Sporen beimpft. Sämtliche Variablen wurden in allen Kombinationen doppelt überprüft und mindestens einmal wiederholt.
Wie sich aus den 1A, 1B und 1C und 2A, 2B und 2C ergibt, wurden Sporen von Clostridium difficile-Stämmen durch die Hopfenextrakte ”a”, ”b” und ”c” gehemmt, und zwar schon in Konzentrationen von 1 ppm, vorzugsweise aber in Konzentrationen von 5, 10, 50 und 100 ppm, wobei eine Wirksamkeit im bevorzugten Bereich von 5 bis 100 ppm festgestellt und nachgewiesen werden konnte.
Die vorstehend wiedergegebenen Ergebnisse bestätigen, daß Hopfenextrakte, ganz abgesehen von ihrer bekannten Verwendung im Bier, erwiesenermaßen wirksame Inhibitoren gegenüber Clostridium difficile-Stämmen sind. Die Hopfenextrakte können somit bequem Nahrungsmittelerzeugnissen zugegeben werden, indem das Nahrungsmittelerzeugnis in eine Lösung der Extrakte eingetaucht oder damit besprüht wird. Alternativ können die Extrakte einem geeigneten Träger zugegeben werden, beispielsweise einer oral zu verabreichenden Zusammensetzung, um eine durch die vorstehend genannten Mikroorganismen verursachte Krankheit zu behandeln oder zu verhüten.
Die Erfindung bezieht sich aber auch auf die Herstellung von desinfizierenden Zusammensetzungen zur Hemmung des Wachstums der genannten Pathogene sowie auf die Herstellung von Arzneimitteln zur Verhinderung der Übertragung dieser Pathogene, wobei die Zusammensetzungen mindestens 1 ppm Hopfenextrakt, vorzugsweise 5, 10, 50 oder 100 ppm oder eine Menge an Hopfenextrakt enthalten, die im bevorzugten Bereich zwischen etwa 5 und 100 ppm liegt.

Claims

Verwendung von Hopfenextrakt oder von Bestandteilen von Hopfenextrakt zur Hemmung des Wachstums von Clostridium difficile.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei der Hopfenextrakt oder die Bestandteile des Hopfenextraktes einem Nahrungsmittelprodukt oder Getränk in einer Konzentration von mindestens etwa 1 ppm zugegeben wird bzw. werden.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hopfenextrakt eine β-Säure enthält.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Extrakt in Form einer ethanolischen Lösung in solcher Menge zugegeben wird, daß eine Konzentration von mindestens 5 ppm erreicht wird.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Extrakt mit einem oberflächenaktiven Mittel solubilisiert wird.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Nahrungsmittelprodukt oder Getränk 5 bis 100 ppm Hopfenextrakt enthält.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hopfenextrakt ein Gemisch aus β-Säure, α-Säure und Desoxy-α-Säure zusammen mit Hopfenölen, Hopfenwachsen und/oder anderen Hopfenbestandteilen enthält.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hopfenextrakt etwa 65% β-Säuren enthält.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hopfenextrakt in Form einer Lösung verwendet wird, in die das Nahrungsmittelprodukt eingetaucht wird.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hopfenextrakt in Form einer Lösung verwendet wird, mit der das Nahrungsmittelprodukt besprüht wird.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei der Hopfenextrakt einem Nahrungsmittelprodukt oder Getränk zur Hemmung des Wachstums von Clostridium difficile im Magen oder im Darm in solcher Menge zugegeben wird, daß die Konzentration des Hopfenextrakts im Magen- oder Darminhalt mindestens 1 ppm beträgt.
Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Hopfenextrakt eine Mischung aus β-Säuren, α-Säuren, Desoxy-α-Säuren, Hopfenölen und Hopfenwachsen enthält.
Verwendung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hopfenextrakt in Form einer ethanolischen Lösung zugegeben wird,
Verwendung nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Hopfenextrakt β-Säuren enthält.
Verwendung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Hopfenextrakt mit einem oberflächenaktiven Mittel solubilisiert wird.
Verwendung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Nahrungsmittelprodukt in eine Lösung des Hopfenextrakts eingetaucht wird.
Verwendung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Nahrungsmittelprodukt mit einer Lösung des Hopfenextrakts besprüht wird.