Лупулиновые желёзки

Лупулиновые желёзки (также лупулиновые железы, лупулин) — это одноклеточные или многоклеточные структуры эпидермального происхождения, расположенные на поверхности плодов (соплодий) хмеля обыкновенного (Humulus lupulus). Они представляют собой специализированные образования, синтезирующие и накапливающие комплекс биологически активных веществ, известный как лупулин. Лупулиновые желёзки являются ключевым элементом, определяющим промышленную ценность хмеля в пивоварении и медицине.

Строение и локализация

Лупулиновые желёзки представляют собой выросты эпидермиса, которые формируются на прицветниках и прицветничках женских соцветий хмеля — шишек. Внешне они выглядят как мелкие, полупрозрачные, золотисто-жёлтые или янтарные шарики, напоминающие зёрна песка или пыльцу. Размер одной желёзки варьируется от 0,1 до 0,3 мм в диаметре.

Строение лупулиновой желёзки включает:

• Ножку — короткую многоклеточную структуру, соединяющую желёзку с эпидермисом плода.
• Головку — шаровидное образование, состоящее из одного или нескольких слоёв секреторных клеток. Внутри головки находится полость, заполненная смолистым секретом — лупулином.
• Кутикулу — тонкую, но прочную оболочку, покрывающую головку. При созревании кутикула может разрываться, высвобождая содержимое.

Количество лупулиновых желёзок на одной шишке хмеля может достигать нескольких тысяч. Наибольшая их плотность наблюдается на внутренней стороне прицветничков, в основании шишки. Степень развития желёзок является важным сортовым признаком: у горьких сортов хмеля их больше, чем у ароматических.

Химический состав лупулина

Секрет лупулиновых желёзок — лупулин — представляет собой сложную смесь органических соединений, основными компонентами которой являются:

• Горькие кислоты (альфа-кислоты и бета-кислоты). Альфа-кислоты (гумулон, когумулон, адгумулон) отвечают за горечь пива и обладают бактериостатическими свойствами. Бета-кислоты (лупулон, колупулон) менее растворимы, но обладают более выраженным антибактериальным действием.
• Эфирные масла (0,5–2 % от массы лупулина). В их состав входят мирцен, гумулен, кариофиллен, фарнезен и другие терпены, формирующие «хмелевой» аромат.
• Полифенолы (флавоноиды, катехины, танины). Обладают антиоксидантными и вяжущими свойствами.
• Смолы (до 50 % от массы лупулина). Представляют собой продукты окисления и полимеризации горьких кислот.
• Воски и жирные кислоты.

Соотношение этих компонентов варьируется в зависимости от сорта хмеля, условий выращивания, стадии зрелости и способа сушки.

Функции в растении

Основная биологическая роль лупулиновых желёзок — защитная. Секрет лупулина выполняет следующие функции:

• Антибактериальная защита. Горькие кислоты и эфирные масла подавляют рост бактерий и грибков, предотвращая поражение соплодий патогенами.
• Отпугивание фитофагов. Горький вкус и специфический запах лупулина делают шишки хмеля малопривлекательными для многих насекомых-вредителей и травоядных животных.
• Привлечение опылителей. В период цветения аромат эфирных масел может привлекать насекомых, хотя хмель является ветроопыляемым растением.

Значение в пивоварении

Лупулиновые желёзки являются основным источником ценных веществ, используемых в пивоварении. В процессе варки пивного сусла с хмелем происходит извлечение горьких кислот и эфирных масел из лупулина. Альфа-кислоты в ходе кипячения изомеризуются (превращаются в изо-альфа-кислоты), которые придают пиву характерную горечь и способствуют образованию пивной пены. Эфирные масла формируют «хмелевой» аромат, который особенно ценится в сортах пива верхового брожения (элях, IPA).

Качество хмеля для пивоварения напрямую зависит от содержания в шишках лупулиновых желёзок и концентрации в них альфа-кислот. Сорта хмеля делятся на:

• Горькие — с высоким содержанием альфа-кислот (более 8–10 %), используются для придания горечи.
• Ароматические — с низким содержанием альфа-кислот (3–6 %), но богатые эфирными маслами, используются для ароматизации.

Применение в медицине и фармакологии

Лупулин и его производные издавна используются в народной и официальной медицине. Препараты на основе лупулиновых желёзок обладают:

• Седативным (успокаивающим) действием. Эфирные масла и некоторые полифенолы оказывают мягкое снотворное и анксиолитическое влияние. Хмель входит в состав многих успокоительных сборов и биологически активных добавок.
• Противовоспалительным действием. Флавоноиды и горькие кислоты подавляют воспалительные процессы.
• Антибактериальным и противогрибковым действием. Экстракты хмеля активны в отношении ряда грамположительных бактерий, включая стафилококки и стрептококки, а также некоторых грибков.
• Спазмолитическим действием. Лупулин способен расслаблять гладкую мускулатуру желудочно-кишечного тракта.

В фармацевтической промышленности из лупулиновых желёзок получают экстракты, которые используются в производстве лекарственных препаратов (например, «Валокордин», «Корвалол» — в составе содержат экстракт хмеля) и косметических средств (лосьоны, кремы для жирной кожи).

Сбор и переработка

Сбор шишек хмеля проводят в период технической зрелости, когда лупулиновые желёзки достигают максимального размера, а их секрет приобретает характерный золотисто-жёлтый цвет. Шишки срезают вручную или механизированным способом, затем сушат при температуре 40–50 °C, чтобы сохранить целостность желёзок и предотвратить потерю эфирных масел.

После сушки шишки обмолачивают для отделения лупулиновых желёзок. Полученный продукт — лупулин в чистом виде — представляет собой мелкозернистый порошок золотисто-жёлтого цвета с характерным горьким вкусом и пряным ароматом. Он используется как концентрат для пивоварения (гранулированный хмель) или как сырьё для фармацевтической промышленности.

Интересные факты

• В XIX веке лупулин использовали как заменитель хинина при лечении малярии, хотя его эффективность была значительно ниже.
• Некоторые сорта хмеля, выращиваемые в Чехии и Германии, содержат до 20 % альфа-кислот в лупулиновых желёзках.
• Лупулин является одним из немногих природных источников горьких веществ, используемых в пищевой промышленности.
• В народной медицине подушку, набитую шишками хмеля, рекомендовали при бессоннице — вдыхание паров эфирных масел оказывало успокаивающее действие.

Источники

1. Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1969–1978. — Статья «Хмель».
2. Фармакогнозия: учебник / под ред. И. А. Самылиной, Г. П. Яковлева. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2014. — 976 с.
3. Биохимия растений: учебное пособие / В. В. Полевой, Г. Б. Максимов. — М.: Высшая школа, 1978. — 320 с.
4. Пивоварение: технология и оборудование / В. К. Кунце, Г. М. Митрофанов. — М.: Пищевая промышленность, 2003. — 480 с.
5. Хмель и хмелепродукты: справочник / под ред. А. А. Высоцкого. — М.: Агропромиздат, 1985. — 240 с.