2023.08.04.8
Files > Volume 8 > Vol 8 no 4 2023
Analisis de la actividad antioxidante y antimicrobiana del propóleo en la provincia Bolivar, Ecuador
Analysis of the antioxidant and antimicrobial activity of propolis in the Bolivar province, Ecuador
1 Facultad de Ciencias Agropecuarias, Recursos Naturales y del Ambiente, Carrera de Agroindustrias, Universidad Estatal de Bolívar, CP:020150, Guaranda, Ecuador.
2 Dirección de Investigación y Vinculación, Universidad Estatal de Bolívar, CP:020150, Guaranda, Ecuador.
3 Dirección Provincial del Instituto Ecuatoriano de Seguridad Social (IESS) Bolívar, CP:020150, Guaranda, Ecuador.
4 Instituto Superior Tecnológico tres de marzo, CP: 020302, San José de Chimbo, Ecuador
*Autor de correspondencia: [email protected]
Available from: http://dx.doi.org/10.21931/RB/2023.08.04.8
RESUMEN
El propóleo ha sido utilizado desde la antigüedad con fines medicinales, en la actualidad investigaciones han demostrado que el propóleo posee propiedades terapéuticas, antiinflamatorias, analgésicas y antisépticas, en tal sentido el objetivo de la presente investigación fue estudiar la actividad antioxidante y antimicrobiana del propóleo y su aplicación en la Agroindustria; Para lo cual, se determinó la actividad antioxidante a los propóleos procedentes de La Magdalena, San Miguel y La Chima, donde se identificó que el propóleo de La Chima posee mayor concentración de antioxidante a diluciones de 20 y 60 mg/mL, de igual manera, se determinó la actividad antimicrobiana frente a dos bacterias Gram positivas (Staphylococcus aureus, Bacillus) y dos bacterias Gram negativas (Escherichia coli, Salmonella spp), donde el propóleo de La Chima resultó ser más efectivo frente a Escherichia coli con halos de inhibición de 11,33 mm de diámetro. En conclusión, el propóleo de La Chima por ser el mejor tratamiento puede ser utilizado en la industria alimentaria como conservante natural.
Palabras clave: Propóleo; antioxidantes; antimicrobiano; colmena; bacterias; queso.
ABSTRACT
Propolis has been used since ancient times for medicinal purposes; research has shown that propolis has therapeutic, anti-inflammatory, analgesic and antiseptic properties. In this sense, this research aimed to study propolis's antioxidant and antimicrobial activity and its application in Agribusiness. The antioxidant activity of the propolis from La Magdalena, San Miguel and La Chima was determined, where it was identified that the propolis from La Chima has a higher concentration of antioxidants at dilutions of 20 and 60 mg/mL; in the same way, the antimicrobial activity was determined against two Gram-positive bacteria (Staphylococcus aureus, Bacillus) and two Gram-negative bacteria (Escherichia coli, Salmonella spp), where the propolis La Chima's pennyroyal was found to be more effective against Escherichia coli with inhibition halos of 11.33 mm in diameter. In conclusion, since La Chima propolis is the best treatment, it can be used in the food industry as a natural preservative.
Keywords: Propolis; antioxidants; antimicrobial; beehive; bacteria; cheese.
INTRODUCCIÓN
El propóleo fue conocido desde los antiguos griegos, romanos y egipcios, los cuales conocían sus propiedades curativas y fueron usados ampliamente como medicina, la composición química del propóleos es heterogénea y depende de la naturaleza que prevalece alrededor de la colmena Apis mellifera, la estación del año, de su origen geográfico 1.
A partir de la década de los 50 en la Unión Soviética el propóleo fue utilizado para el control de enfermedades, pero en la década de los 80 se dio a conocer las cualidades farmacológicas que posee el propóleo en el 30vo Congreso Internacional de Apicultura realizado en Nagoya2. El término propóleo se deriva de las palabras griegas “pro” defensa y “polis” ciudad o colmena, el significado delante de la ciudad o colmena se ajusta favorablemente al papel protector que posee la colmena de las abejas3. El propóleo es una sustancia producida por las abejas de composición compleja, que se modifica por glucólisis a partir de las resinas de determinadas plantas, la resina parcialmente es una mezcla de cera y polen, es usado como sellador en la colmena en invierno, donde también mantiene un ambiente aséptico4.
El propóleo es conocido por el hombre desde tiempos remotos, siendo utilizado por los sacerdotes egipcios y más tarde por los griegos, quienes lo denominaron “propóleos”, porque significa delante y polis, que quiere decir ciudad, de acuerdo a un gran número de estudios, este producto apícola se caracteriza por poseer actividad antiviral, antifúngica, antiinflamatoria, cicatrizante, anestésica, anticancerígena, antiviral, antioxidante, inmunoreguladora y antibacteriana5, 1.
En el propóleo en su partes resinosa se ha identificado más de 300 compuestos químicos en diferentes regiones geográficas en los últimos diez años, entre los compuestos químicos que están presentes son: los fenoles, flavonoides, ácidos fenólicos, terpenos, ésteres y taninos considerándolos los principales componentes que son muy importantes a nivel terapéutico y tienen un efecto sinérgico y son esenciales para la actividad biológica beneficiosa en humanos y animales, actuando como antibacteriana6,7,8.
De hecho, la actividad antimicrobiana es debido a la presencia de propiedades de flavonoides como son: pinocembrina, quercetina, naringenina, acacetina, apigenina, crisina, galangina, kaempferol y pinobanksina, siendo atribuido a la compleja composición de la resina, el propóleo son sensibles a las bacterias Gram positivas y resistentes a las bacterias Gram negativas 1.
Tambien, la actividad antioxidante está relacionada con la concentración de los polifenoles que poseen los propóleos, por los ácidos grasos insaturados provenientes de las abejas, los flavonoides como la catequina o quercetina tienen mayor capacidad para contrarrestar los radicales libres 9.
En el Ecuador, una gran cantidad de apicultores no aprovechan los beneficios del propóleo como producto antioxidante y antibacteriano; la composición química del propóleo es cualitativa y cuantitativa dependiendo de la diversidad geográfica de las plantas en su región de origen, lo que puede influir en sus propiedades biológicas 10
Por otro lado, el excesivo uso de antibióticos ha dado lugar al incremento de resistencia bacteriana a estos agentes, de tal forma que en muchas investigaciones se recomiendan alternativas de orden natural como una estrategia prometedora para hacer frente a la resistencia bacteriana a los antibióticos11,12,13. Generalmente, las bacterias patógenas son más común encontrarlas en los alimentos, destacando de entre ellos las bacterias, como Escherichia, Salmonella, Staphylococcus, Campylobacter, Listeria, Bacillus entre 14. Escherichia. coli es considerada por muchos investigadores como patógena intestinal y extraintestinal15. Salmonella es otro patógeno intestinas comúnmente localizada en alimentos, 16. También patógenos gran positivos como Staphylococcus aureus la ubicación más común son las fosas nasales, causando infecciones en la piel y tejidos blandos, neumonía, osteomielitis, bacteriemia 17, El género Bacillus se encuentran ampliamente distribuidas en agua dulce, marinos y en suelos, sus especies están muchas veces asociadas a plantas18. En este contexto, y debido a los múltiples beneficios que posee el propóleo, se vio la necesidad de aplicarlo como conservante alimentario en quesos frescos en sustitución de los aditivos sintéticos para inhibir el desarrollo de hongos y bacterias.
De tal manera que en la presente investigación se planteo como objetivo: Estudiar la actividad antioxidante y antimicrobiana del propóleo y su aplicación en la Agroindustria.
MATERIALES Y MÉTODOS
La presente investigación se realizó en el Laboratorio General de la Universidad Estatal de Bolívar, Facultad de Ciencias Agropecuarias Recursos Naturales y del Ambiente, ubicado en el sector de Laguacoto I.
Los propóleos fueron adquiridos a productores de tres ubicaciones geográficas en Ecuador: La Magdalena (a una altitud de 2650 m.s.n.m) en el cantón San José de Chimbo, La Chima (a una altitud de 2480 m.s.n.m), y San Miguel (a una altitud de 2600 m.s.n.m), estas dos últimas que pertenecen al cantón homónimo, ubicado a 20 Km de la ciudad de Guaranda, en la provincia de Bolívar. Es relevante destacar que los productores contaban con los permisos y seguían los protocolos establecidos y normativos necesarios. Además, se utilizó propóleo con una concentración del 80%. Posteriormente, este material biológico fue transportado al laboratorio para su análisis subsiguiente.
En la presente investigación se plantearon dos diseños de experimentos, el primero apara estudiar la actividad antioxidante del propóleo y el segundo para analizar la propiedad antimicrobiana (Tablas 1 y 2).
Análisis de la Actividad antioxidante
Para la actividad antioxidante, se realizaron a concentraciones de 20, 40, 60 mg/mL, donde los datos a tomar fueron las absorbancias de la solución oxidante y no oxidante a una longitud de onda de 230 nm.
Tabla 1. Factores y niveles de estudio para antioxidantes
Para determinar la capacidad antioxidante de los propóleos se realizó espectrofotométricamente de acuerdo al método descrito por Ruch et al.,19.
Para medir la absorbancia de la solución oxidante y no oxidante se dejó reposar durante 15 min y se procedió a determinar en un espectrofotómetro GENESYS 10 (AZY1707308, Termo Fisher SCIENTIFIC, USA) a una longitud de onda de 230 nm, finalmente para el barrido de peróxido de hidrógeno al 1% se realizó mediante la siguiente fórmula:
Donde: Ai= Absorbancia del estándar de referencia; At= Absorbancia de la muestra
Análisis de la Actividad antimicrobiana
Para la actividad antimicrobiana se realizó por el método Kirby Bauer difusión disco-placa, donde con un calibrador pie de rey se midió los halos de inhibición del propóleo frente a las cepas, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Salmonella spp y Bacillus spp.
Tabla 2. Factores y niveles de estudio para antimicrobiana
Para la determinación de la actividad antimicrobiana se partico con la reanimación de las cepas bacterianas.
Las cepas bacterianas de Escherichia coli, Staphylococus aureus, Salmonella spp y Bacillus spp fueron previamente caracterizadas y conservadas en el banco de microorganismos del laboratorio general de la Facultad de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Estatal de Bolívar.
Para la reanimación bacteriana de las 5 cepas de E. coli y las 5 cepas de Bacillus spp fueron realizadas en el medio Agar nutriente (7145A, Acumedia, USA), las 5 cepas de Salmonella spp en el medio XLD (Xilosa, Lisina, Desoxicolato) (7166ª, Acumedia, USA) y las 5 bacterias de Staphylococus aureus se reanimaron en el medio MSA (agar sal manitol), para finalizar fueron incubadas a 37 °C durante 24 h a condiciones aeróbicas.
Luego de reanimadas las bacterias, la actividad antimicrobiana del propóleo frente a las bacterias de interés se realizó mediante el método Kirby Bauer (difusión disco-placa), para lo cual, con un asa de siembra se tomó una proporción considerables de microorganismos reanimados y se colocó en tubos eppendorf para homogeneizar con agua salina hasta llegar a un nivel de turbidez de 0,5 McFarland. Posteriormente, con un hisopo estéril se procedió a sembrar los microorganismos en forma de estría simple en el medio Mueller Hinton.
Con una pinza estéril se procedió a colocar los discos antibiogramas (de 6 mm de diámetro) previamente sumergidos en propóleo sobre la superficie del microorganismo cultivado. Las placas fueron incubadas a una temperatura de 37 °C por 24 h a condiciones aeróbicas y finalmente con un calipper se midieron los diámetros de los halos de inhibición.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Resultados de la capacidad antioxidante de los propóleos
Mediante los análisis de espectrofotometría de los propóleos de los sectores: La Magdalena, San Miguel y La Chima, se desprendieron los siguientes resultados.
Figura 1. Actividad antioxidante del propóleo
Para la actividad antioxidante de los propóleos como se observa en la figura 1, se trabajó con tres concentraciones de 20, 40 y 60 mg/mL. La concentración más alta de la capacidad antioxidante fue a 20 mg/mL que correspondió al propóleo procedente de La Chima con un valor superior a 1,40% de H2O2 secuestrado, al concentrado de 40 mg/mL corresponde al propóleo procedente de La Magdalena con un resultado de 0,70 % H2O2 secuestrado y finalmente a la concentración 60 mg/mL pertenece al propóleo adquirido de La Chima con una concentración de antioxidantes de 1,22% de H2O2 secuestrado. En conclusión, se determinó que el propóleo de La Chima a concentraciones de 20 y 60 mg/mL presenta mayor capacidad antioxidante, esto se puede atribuir a la flora circundante del sector, según Viloria et al., 20, menciona que los compuestos activos presentes en el propóleo dependen de la flora del lugar de donde se encuentra la colmena.
Tabla 3. Pruebas de comparación de medias para el factor a (origen del propóleo)
En la tabla 3, se evidencia la presencia de dos grupos homogéneos y la media más alta corresponde al nivel a3 con un valor de 1,10667% de H2O2 secuestrado, por lo tanto, el propóleo procedente de La Chima posee mayor concentración de antioxidante, esto debido a que el sector presenta vegetación abundante, lo que favorece a la formación de compuestos bioactivos, esto podemos corroborar con la investigación realizada por Arias 21, donde informó que los propóleos procedentes de bosques ricos en vegetación presentaron mayor actividad antioxidante, del mismo modo, Sánchez 17, menciona que los propóleos procedentes de rica en vegetación poseen muchos más compuestos fenólicos y la concentración de actividad antioxidante es más elevada.
Tabla 4. Pruebas de comparación de medias para el factor b (antioxidantes)
En la tabla 4, se evidencia la presencia de tres grupos heterogéneos y la media más alta pertenece al nivel b1, por tal razón, el propóleo a una dilución de 20 mg/mL, presenta mayor concentración de antioxidantes con un resultado de 0,81% de H2O2 secuestrado, mientras que los niveles b3 y b2, la concentración de antioxidantes es relativamente baja. Por otro lado, Delgadillo 22, evaluó la concentración de antioxidantes del propóleo a diluciones de 25 mg/mL; 50 mg/mL; 100 mg/mL y 200 mg/mL, donde la mayor concentración de antioxidantes se dio a una dilución de 200 mg/mL, del mismo modo, Carballo et al., 23, analizó la actividad antioxidante en concentraciones de 12,5 y 100 μg/mg, donde la concentración de 100 μg/mg, resultó poseer mayor actividad antioxidante.
Resultados de la actividad antimicrobiana del propóleo
Actividad antimicrobiana frentes a E. coli
Se presentan de manera general los promedios, las mismas que se realizaron con 5 cepas de Escherichia coli.
Figura 2. Actividad antimicrobiana frente a Escherichia coli (Halos de inhibición en mm)
Los resultados de la actividad antimicrobiana de los propóleos (figura 2) frente a las 5 cepas de Escherichia coli se evidencian los halos de inhibición en mm, donde se observa que el propóleo de La Magdalena tiene 6 mm de diámetro de halo en la cepa RM43 el cual representa tener moderada actividad antimicrobiana, por otro lado, el propóleo de San Miguel en la cepa M50 presenta un diámetro de inhibición de 4 mm, mientras que el propóleo de La Chima con 11,33 mm de halo de inhibición en la cepa RM21 presentó mayor acción antimicrobiana, no obstante, la cepa AR002PD no presentó actividad antimicrobiana frente a los propóleos procedentes de La Magdalena, San Miguel y La Chima, en definitiva el propóleo procedente de La Chima tiene mayor actividad antimicrobiana con respecto a los propóleos de La Magdalena, San Miguel, esto debiendo atribuirse a la zona de recolección y a los métodos de obtención del propóleo.
Investigaciones realizadas muestran que los propóleos procedentes de distintos sectores varían en su efecto antimicrobiano. Vera & Vera 24, determinaron la actividad antimicrobiana en propóleo procedente de Tumbaco en Pichincha, donde mostraron moderada actividad antimicrobiana frente a cepas de Escherichia coli con halos de inhibición de 10 mm de diámetro, Rodríguez et al.,1, realizó la actividad antimicrobiana en los propóleos de distintos sectores, donde el mejor efecto antimicrobiano tiene un diámetro de halo de 15 mm de diámetro CLSI 25, determina que es resistente a Escherichia coli con un valor ≤14 mm de diámetros de halo, con respecto a nuestra investigación el propóleo procedente de La Chima presentó mayor actividad antimicrobiana con un halo de inhibición de 11,33 mm de diámetro, esto debido que La Chima se encuentra en una zona rural rica en vegetación lo que es un factor determinante para la composición química de los propóleos.
Velasquez & Montenegro 26, mencionan que la actividad antimicrobiana de propóleos está asociada a la respuesta microbiana de todas las especies, las propiedades antimicrobianas de los propóleos de abejas se le atribuye compuesto tales como: flavonoides galangina, pinocembrina y el ácido cinámico, estos compuestos desactivan la energía citoplasmática, inhabilitando la movilidad bacteriana, lo que le hace más vulnerables al ataque del sistema inmunológico y potenciando los antibióticos.
Actividad antimicrobiana frente a Salmonella spp
La actividad antimicrobiana de los propóleos frente a las cepas de Salmonella spp, se presentan mediante los halos de inhibición en la figura 3.
Figura 3. Actividad antimicrobiana frente a Salmonella spp. (Halos de inhibición en mm)
Los promedios de los halos de inhibición de las 5 cepas de Salmonella spp frente a los propóleos procedentes de La Magdalena, San Miguel y La Chima, se presenta en la figura 3, donde se evidencia que el propóleo de La Chima frente a la cepa SM3 presenta mayor actividad antimicrobiana con un halo de inhibición de 6 mm, asimismo, los propóleos de San Miguel y La Chima presentan un halo de inhibición de 5 mm de diámetro frente a la cepa S8, por otro lado, la cepa SM3 no presentaron actividad antimicrobiana frente a los propóleos procedentes de La Magdalena y San Miguel.
En la investigación realizada por Pulido et al., 27, determinó los halos de inhibición según la escala Duraffourd, para un diámetro comprendido entre 8 a 14 mm se lo define como sensible, de tal forma que estos criterios determinan que las cepas de Salmonella spp son resistente al propóleo ya que sus halos de inhibición son menores a 14 mm. El mismo autor en el año 2019 encontró un halo de 7,33 mm de diámetro en el propóleo in vitro 28, estos resultados son similares al propóleo procedente de La Chima,
De manera contrapuesta Nuñez & Umanzor 29, identificaron zonas inhibitorias de 11 a 18 mm de diámetro en propóleos hidroalcohólicos, esta diferencia de resultados se debe especialmente al método de extracción de propóleos.
Actividad antimicrobiana frente a Staphylococcus aureus
En la figura 4, se presentan los halos inhibitorios de los propóleos procedentes de La Magdalena, San Miguel y La Chima, frente a las cepas bacterianas de Staphylococcus aureus.
Figura 4. Actividad antimicrobiana frente a Staphylococcus aureus (Halos de inhibición en mm)
Se realizó análisis de actividad antimicrobiana a los propóleos procedentes de los tres sectores en estudio, donde se demuestra que el propóleo de La Magdalena posee baja acción antimicrobiana a excepción de la cepa STAR017PJ que posee un valor más alto de tamaño de halo con 5 mm de diámetro, del mismo modo, los propóleos de San Miguel y de La Chima frente a la misma cepa de STAR017PJ, presenta un halo de inhibición de 8 mm de diámetro, el cual representa alta actividad antimicrobiana frente a las demás cepas.
La investigación realizada por Guaraca-Merchán & Palomino10 determinó la actividad antimicrobiana de los propóleos frente al microorganismo Staphylococcus aureus, donde su halo de inhibición fue de 7,5 mm de diámetro. Fonseca 30, demostró un halo de inhibición de propóleo frente a Staphylococcus aureus de 9 mm de diámetro, además Pulido et al., 28, demostraron la actividad antimicrobiana in vitro del propóleo un halo inhibitorio de 8 mm de diámetro, realizando un análisis comparativo, los resultados adquiridos por los autores son similares a los resultados del propóleo de La Chima y San Miguel, donde determinaron que la bacteria evaluada es sensible al propóleo, por lo tanto, los propóleos de estos dos sectores pueden ser utilizados en la fabricación de antibióticos para el control de Staphylococcus aureus.
Actividad antimicrobiana frente a Bacillus spp.
La actividad antimicrobiana de los propóleos en estudio frente a las cepas bacterianas de Bacillus spp, se presentan los resultados mediante la medición de las zonas de inhibición, como se presenta a continuación en la figura 5.
Figura 5. Actividad antimicrobiana frente a Bacillus spp. (Halos de inhibición en mm)
Los promedios de los halos de inhibición se presentan en la figura 5, donde se demuestra que el propóleo procedente de La Magdalena presenta alta actividad antimicrobiana frente a la cepa BAR006AD con un halo inhibitorio de 8 mm de diámetro, por otra parte, el propóleo de San Miguel frente a la cepa BAR026PD presentó un halo de inhibición de 7,33 mm de diámetro valor que representa mayor actividad antimicrobiana frente a las demás cepas, por último, el propóleo de La Chima con mayor actividad antimicrobiana presenta la cepa BAR006AD con un halo de inhibición de 10 mm de diámetro, por esta razón el propóleo de La Chima tiene mayor actividad antimicrobiana, esto debido a que la zona donde se adquirió el propóleo de vegetación abundante.
Rico-López 31, indago la actividad antimicrobiana en los propóleo frente a Bacillus spp, donde encontraron zonas inhibitorias de 6,5 mm de diámetro, por otro lado, Sosa et al., 32, en los ensayos realizados de la actividad antimicrobiana del propóleo de semillas de plantas frente a Bacillus spp, demostraron no ser efectivas en dichos propóleos, mientras que en nuestra investigación el propóleo de La Chima presentó mayor acción antimicrobiana frente a la cepa de Bacillus BAR006AD con 10 mm de diámetro, esta diferencia de resultados se debe al lugar de procedencia y al método de extracción de estos propóleos.
Pese en nuestro trabajo se apreció un mayor efecto antimicrobiano del propóleo de una zona frente a las cepas de bacterias Gram -, en el trabajo de revisión sistemática desarrollado por Przybyłek y Karpiński 33, demostraron que el propóleo es más efectivo frente a bacterias Gram positivas, esto puede deberse específicamente a la región de la cual es extraído el material biológico.
El propóleo se ha utilizado históricamente con fines medicinales y se ha demostrado que tiene propiedades terapéuticas, antiinflamatorias, analgésicas y antisépticas. La investigación se centró en estudiar la actividad antioxidante y antimicrobiana del propóleo y su aplicación en la Agroindustria.
El propóleo de La Chima mostró la mayor concentración de antioxidantes a ciertas diluciones y fue más efectivo contra Escherichia coli en comparación con otros propóleos.
En resumen, el propóleo de La Chima se destaca como un tratamiento eficaz y podría utilizarse como conservante natural en la industria alimentaria.
Agradecimientos: Los autores agradecen a la Universidad Estatal de Bolívar por el financiamiento de este trabajo a través del proyecto PIV-66-2021, “Desarrollo y optimización de métodos analíticos para la extracción y cuantificación de polifenoles en matrices vegetales” RCU-001-2022-007.
Conflicto de interés: Los autores declaran no tener conflicto de interés
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Received: 28 September 2023/ Accepted: 15 November 2023 / Published:15 December 2023
Citation. Verdezoto Bósquez A, Bayas-Morejón F, Monter D, Cuenca García Y, Lema Osorio .Analisis de la actividad antioxidante y antimicrobiana del propóleo en la provincia Bolivar, Ecuador.Revis Bionatura 2023;8 (4) 8. http://dx.doi.org/10.21931/RB/2023.08.04.8
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