GENERAL FEATURES OF PROPOLIS AND ITS USE

Abstract

Nowadays, with the increasing popularity of functional natural products, scientists have begun to study propolis in more detail and use it in many products from health to food, from food to cosmetics. The raw propolis is a resin-like product used as a disinfectant, structure, and defense agent in the hive, collected by bees (Apis mellifera) from plants. Propolis demonstrates anti-inflammatory, antioxidant, and antibacterial effects due to the bioactive compounds it contains. The strong aroma, stickiness, and low water solubility of the raw propolis limit its use in many fields. The active ingredients of propolis obtained by extraction method are used as food supplement in pure form, as well as to increase functional value of various foods. In this review includes novel processing techniques that increase the solubility and bioavailability of raw propolis, the use of propolis extract in the food field, and its safe levels of intake.

Keywords

• Propolis
• bioactive substance
• phenolic substance
• antioxidant
• antibacterial
• extraction
• food supplement

PROPOLİSİN GENEL ÖZELLİKLERİ VE KULLANIMI

Abstract

Günümüzde fonksiyonel doğal ürünlerin popülerliğinin artmasıyla bilim adamları, propolisi daha yakından incelemeye ve sağlıktan gıdaya, gıdadan kozmetiğe birçok üründe kullanmaya başlamıştır. Ham propolis, arılar (Apis mellifera) tarafından bitkilerden toplanarak elde edilen, kovanda dezenfektan, yapı ve savunma maddesi olarak kullanılan, reçinemsi bir üründür. Yapısındaki biyoaktif bileşiklerden dolayı antienflamatuvar, antioksidan ve antibakteriyel gibi etkiler gösterir. Ham propolisin güçlü aroması, yapışkanlığı ve sudaki çözünürlüğünün az olması birçok alanda kullanımını kısıtlar. Ekstraksiyon yöntemiyle elde edilen propolisin etken maddeleri; saf halde takviye edici gıda olarak kullanımın yanında çeşitli gıdaların fonksiyonel değerini artırmada da kullanılmaktadır. Bu derlemede; ham propolisin çözünürlüğünü ve biyoyararlılığını artıran son işleme teknikleri, propolis ekstraktının gıda alanında kullanımı ve güvenli tüketim miktarları yer almaktadır.

Keywords

• Propolis
• biyoaktif madde
• fenolik madde
• antioksidan
• antibakteriyel
• ekstraksiyon
• takviye edici gıda

References

1. Aktaş, A. (2019). Enkapsüle edilmiş propolis ekstraktının muz aromalı puding üretiminde kullanımı. Sivas Cumhuriyet Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Sivas, Türkiye, 43 s.
2. Aldemir, O., Memmedov, H. (2019). Propolisin bileşenlerinden olan kafeik asit fenil esterin antienflamatuvar etkileri. Arıcılık Araştırma Dergisi, 11(2): 43-47.
3. Alvarez, M. V., Ponce, A. G., Goyeneche, R., Moreira, M. R. (2017). Physical treatments and propolis extract to enhance quality attributes of fresh‐cut mixed vegetables. J Food Process Pres, 41(5): e13127, https://doi.org/10.1111/jfpp.13127.
4. Bağdatlı, M. (2019). Enkapsüle propolisin fonksiyonel gıda üretiminde kullanılması. İnönü Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Malatya, Türkiye, 66 s.
5. Basista-Sołtys, K. (2013). Allergy to propolis in beekeepers-a literature review. Occup Med Health Aff, 1: 1-3, http://dx.doi.org/10.4172/2329-6879.1000105.
6. Baysa, M. (2018). Propolisin antipiretik etkisinin belirlenmesi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tarımsal Biyoteknoloji Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Kayseri, Türkiye, 30 s.
7. Berretta, A. A., Arruda, C., Miguel, F. G., Baptista, N., Nascimento, A. P., Marquele-Oliveira, F., Hori, J. I., da Silva Barud, H., Damaso, B., Ramos, C., Ferreira, R., Bastos, J. K. (2017). Functional properties of Brazilian propolis: From chemical composition until the market. Superfood and functional food: an overview of their processing and utilization, Waisundara, V., Shiomi, N. (ed), Open Access Peer-Reviewed Chapter, Zagrep, Hırvatistan, pp. 55-98, doi: 10.5772/65932.
8. Bilici, C. (2017). Lepidium meyenii tozu ve propolis ekstraktı ilave edilerek fonksiyonel özellikleri geliştirilmiş yoğurt üretilmesi. Marmara Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü Beslenme ve Diyetetik Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, İstanbul, Türkiye, 42-43 s.

9. Bölük, E. (2019). Şekerli ve şekersiz propolisli sakız üretim optimizasyonu. Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Tekirdağ, Türkiye, 49 s.
10. Busch, V. M., Pereyra-Gonzalez, A., Šegatin, N., Santagapita, P. R., Ulrih, N. P., Buera, M. P. (2017). Propolis encapsulation by spray drying: Characterization and stability. LWT, 75: 227-235, https://doi.org/10.1016/j.lwt.2016.08.055.
11. Cho, E., Lee, J. D., Cho, S. H. (2011). Systemic contact dermatitis from propolis ingestion. Ann Dermatol, 23(1): 85-88, doi: 10.5021/ad.2011.23.1.85.
12. Devequi-Nunes, D., Machado, B. A. S., Barreto, G. D. A., Rebouças Silva, J., da Silva, D. F., da Rocha, J. L. C., Brandão, H. N., Borges, V. M., Umsza-Guez, M. A. (2018). Chemical characterization and biological activity of six different extracts of propolis through conventional methods and supercritical extraction. PLoS One, 13(12): e0207676, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0207676.
13. Dhanani, T., Shah, S., Gajbhiye, N. A., Kumar, S. (2017). Effect of extraction methods on yield, phytochemical constituents and antioxidant activity of Withania somnifera. Arab J Chem, 10: 1193-1199, https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2013.02.015.
14. dos Reis, A. S., Diedrich, C., de Moura, C., Pereira, D., de Flório Almeida, J., da Silva, L. D., Oviedo, M. S. V. P., Tavares, R. A. W., Carpes, S. T. (2017). Physico-chemical characteristics of microencapsulated propolis co-product extract and its effect on storage stability of burger meat during storage at −15 °C. Food Sci Technol-Leb, 76: 306-313, https://doi.org/10.1016/j.lwt.2016.05.033.
15. Dota, K. F. D., Consolaro, M. E. L., Svidzinski, T. I. E., Bruschi, M. L. (2011). Antifungal activity of Brazilian propolis microparticles against yeasts isolated from vulvovaginal candidiasis. Evid-Based Compl Alt, 2011, https://doi.org/10.1093/ecam/neq029.
16. Duran, G. G. (2019). A549 kanser hücre hattında propolisin antikanserojen etkinliğinin araştırılması. Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü Moleküler Biyokimya ve Genetik Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Hatay, Türkiye, 52 s.
17. Dündar, E. (2019). Propolisteki fenolik bileşiklerin farklı biyotransformasyon koşullarındaki değişimi. Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, İzmir, Türkiye, 91 s.
18. Ecem-Bayram N., Sorkun K., Cevahir-Öz, G., Salih B., Topçu G. (2018). Chemical characterization of 64 propolis samples from Hakkari, Turkey. Rec Nat Prod, 12(6): 569-581, https://doi.org/10.25135/rnp.78.16.12.585.
19. European Parliament and Council of the European Union (2002). Directive 2002/46/EC on the approximation of the laws of the member states relating to food supplements. Official Journal of the European Communities - Legislation, 183: 51-57.
20. EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies (NDA) (2010). Scientific Opinion on the substantiation of health claims related to propolis (ID 1242, 1245, 1246, 1247, 1248, 3184) and flavonoids in propolis (ID 1244, 1644, 1645, 3526, 3527, 3798, 3799) pursuant to article 13 (1) of regulation (EC) No 1924/2006. EFSA J, 8(10): 1810, https://doi.org/10.2903/j.efsa.2010.1810.
21. European Food Safety Authority (EFSA) (2018). Outcome of the consultation with member states and EFSA on the basic substance application for propolis extract (admissibility accepted when named water‐soluble extract of propolis) for use in plant protection as fungicide and bactericide. EFSA Supporting Publications, 15(11): 1494E, https://doi.org/10.2903/sp.efsa.2018.EN-1494.
22. Elnakady, Y. A., Rushdi, A. I., Franke, R., Abutaha, N., Ebaid, H., Baabbad, M., Omar, M. O., Al Ghamdi, A. A. (2017). Characteristics, chemical compositions and biological activities of propolis from Al-Bahah. Saudi Arabia Sci Rep, 7: 41453, doi: 10.1038/srep41453.
23. Ferreira, J. M., Fernandes‐Silva, C. C., Salatino, A., Negri, G., Message, D. (2017). New propolis type from north‐east Brazil: Chemical composition, antioxidant activity and botanical origin. J Sci Food Agr, 97(11): 3552-3558, https://doi.org/10.1002/jsfa.8210.
24. Fitzgerald, K.F., Flood, A.A. (2006). Hymenoptera stings. Clin Tech Small An P, 21: 194-204, https://doi.org/10.1053/j.ctsap.2006.10.002.
25. Funari, C. S., Sutton, A. T., Carneiro, R. L., Fraige, K., Cavalheiro, A. J., da Silva Bolzani, V., Hilder, E. F., Arrua, R. D. (2019). Natural deep eutectic solvents and aqueous solutions as an alternative extraction media for propolis. Food Res Int, 125: 108559, https://doi.org/10.1016/j.foodres.2019.108559.
26. Gardana, C., Barbieri, A., Simonetti, P., Guglielmetti, S. (2012). Biotransformation strategy to reduce allergens in propolis. Appl Environ Microb, 78(13): 4654–4658, doi: 10.1128/AEM.00811-12.
27. González-Martin, M. I., Revilla, I., Betances-Salcedo, E. V., Vivar-Quintana, A. M. (2018). Pesticide residues and heavy metals in commercially processed propolis. Microchem J, 143: 423-429, https://doi.org/10.1016/j.microc.2018.08.040.
28. Güler, G. (2016). Serbest olarak yetiştirilen yumurta tavuklarının yemlerinde ve yumurtalarında propolis ekstraktı kullanımının raf ömrü ve kalite parametrelerine etkileri. Namık Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Zootekni Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Tekirdağ, Türkiye, 59 s.
29. Güney, F. (2016). Bazı propolis özütlerinin meyveli yoğurtların biyokimyasal, fizikokimyasal ve raf ömrü üzerine etkilerinin araştırılması. Ordu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Biyoloji Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Ordu, Türkiye, 55 s.
30. Haščík, P., Elimam, I. O., Kročko, M., Bobko, M., Kačániová, M., Garlík, J., Šimko, M., Saleh, A. A. (2015). The influence of propolis as supplement diet on broiler meat growth performance, carcass body weight, chemical composition and lipid oxidation stability. Acta Univ Agric Silvic Mendelianae Brun, 63(2): 411-418, http://dx.doi.org/10.11118/actaun201563020411.
31. Hegazy, M. E. F., Mohamed, T. A., ElShamy, A. I., Abou-El-Hamd, H. M., Mahalel, U. A., Reda, E. H., Shaheen, A. M., Tawfik, W. A., Shahat, A. A., Shams, K. A., Abdel-Azim, N. S. (2015). Microbial biotransformation as a tool for drug development based on natural products from mevalonic acid pathway: A review. J Adv Res, 6(1): 17-33, https://doi.org/10.1016/j.jare.2014.11.009.
32. Ioshida, M. D. M., Young, M. C. M., Lago, J. H. G. (2010). Chemical composition and antifungal activity of essential oil from Brazilian propolis. J Essent Oil Bear Pl, 13: 633–637, https://doi.org/10.1080/0972060X.2010.10643873.
33. Jansen-Alves, C., Maia, D. S., Krumreich, F. D., Crizel-Cardoso, M. M., Fioravante, J. B., da Silva, W. P., Borges, C. D., Zambiazi, R. C. (2019). Propolis microparticles produced with pea protein: Characterization and evaluation of antioxidant and antimicrobial activities. Food Hydrocolloid, 87: 703-711, https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2018.09.004.
34. Kahramanoglu, I., Usanmaz, S. (2017). Effects of propolis and black seed oil on the shelf life of freshly squeezed pomegranate juice. Food Sci Nutr, 1(2): 114-121, doi:10.22158/fsns.v1n2p114.
35. Kayabaşı, S. (2019). Yeni nesil teknikler kullanılarak hazırlanan propolis ekstraktlarının fitokimyasal özelliklerinin ve antioksidan kapasitelerinin karşılaştırılması. Bayburt Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Bayburt, Türkiye, 45 s.
36. Keskin, S., Keskin, M., Kolaylı, S. (2018). A new approach to propolis extraction. J Apit Nat, 1(3): 26-26.
37. Keskin, M., Keskin, Ş., Kolayli, S. (2019). Preparation of alcohol free propolis-alginate microcapsules, characterization and release property. LWT, 108: 89-96, https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.03.036.
38. Khoshnevisan, K., Maleki, H., Samadian, H., Doostan, M., Khorramizadeh, M. R. (2019). Antibacterial and antioxidant assessment of cellulose acetate/polycaprolactone nanofibrous mats impregnated with propolis. International J Biological Macromolecules, 140: 1260-1268, https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.08.207.
39. Kunrath, C. A., Savoldi, D. C., Mileski, J. P. F., Novello, C. R., Alfaro, A. D. T., Marchi, J. F., Tonial, I. B. (2017). Application and evaluation of propolis, the natural antioxidant in Italian-type salami. Braz J Food Technol, 20, https://doi.org/10.1590/1981-6723.3516.
40. Martinotti, S., Ranzato, E. (2015). Propolis: A new frontier for wound healing?. Burns Trauma, 3(1): 9, https://doi.org/10.1186/s41038-015-0010-z.
41. Mehdizadeh, T., Langroodi, A. M. (2019). Chitosan coatings incorporated with propolis extract and Zataria multiflora Boiss oil for active packaging of chicken breast meat. Int J Biol Macromol, 141: 401-409, https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.08.267.
42. Mehmetoğlu, S. (2019). Propolis katkılı dondurmaların depolama süresince fizikokimyasal yapısının incelenmesi. Ordu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Ordu, Türkiye, 52 s.
43. Mello, B. C. B. S., Petrus, J. C. C., Hubinger, M. D. (2010). Concentration of flavonoids and phenolic compounds in aqueous and ethanolic propolis extracts through nanofiltration. J Food Eng, 96: 533-539, https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2009.08.040.
44. Migliori, C. A., Salvati, L., Di Cesare, L. F., Scalzo, R. L., Parisi, M. (2017). Effects of preharvest applications of natural antimicrobial products on tomato fruit decay and quality during long-term storage. Sci Hortic, 222: 193-202, https://doi.org/10.1016/j.scienta.2017.04.030.
45. Niell, S., Jesus, F., Perez, C., Mendoza, Y., Diaz, R., Franco, J., Cesio, V., Heinzen, H. (2015). QuEChERS adaptability for the analysis of pesticide residues in beehive products seeking the development of an agroecosystem sustainability monitor. J Agric Food Chem, 63(18): 4484-4492, https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5b00795.
46. Oroian, M., Dranca, F., Ursachi, F. (2020). Comparative evaluation of maceration, microwave and ultrasonic-assisted extraction of phenolic compounds from propolis. J Food Sci Technol, 57(1): 70-78, https://doi.org/10.1007/s13197-019-04031-x.
47. Osés, S. M., Marcos, P., Azofra, P., de Pablo, A., Fernández-Muíño, M. Á., Sancho, M. T. (2020). Phenolic profile, antioxidant capacities and enzymatic inhibitory activities of propolis from different geographical areas: Needs for analytical harmonization. Antioxidants, 9(1): 75, https://doi.org/10.3390/antiox9010075.
48. Passos, F. R., Mendes, F. Q., Cunha, M. C., Pigozzi, M. T., Carvalho, A. M. X. D. (2016). Propolis extraction in postharvest conservation banana ‘Prata’. Rev Bras Frutic, 38(2): e-931, http://dx.doi.org/10.1590/0100-29452016931.
49. Pasupuleti, V. R., Sammugam, L., Ramesh, N., Gan, S. H. (2017). Honey, propolis, and royal jelly: A comprehensive review of their biological actions and health benefits. Oxid Med Cell Longev, 2017, https://doi.org/10.1155/2017/1259510.
50. Patel, S. (2016). Emerging adjuvant therapy for cancer: propolis and its constituents. J Diet Suppl, 13(3): 245-268, https://doi.org/10.3109/19390211.2015.1008614.
51. Pedonese, F., Verani, G., Torracca, B., Turchi, B., Felicioli, A., Nuvoloni, R. (2019). Effect of an Italian propolis on the growth of Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus and Bacillus cereus in milk and whey cheese. Ital J Food Saf, 8(4): 8036, doi: 10.4081/ijfs.2019.8036.
52. Trusheva, B., Petkov, H., Popova, M., Dimitrova, L., Zaharieva, M., Tsvetkova, I., Najdenski, H., Bankova, V. (2019). “Green” approach to propolis extraction: natural deep eutectic solvents. C R Acad Bulg Sci, 72(7): 897-905, doi: 10.7546/CRABS.2019.07.06.
53. Uçak, İ. (2018). Propolis ekstraktı ile zenginleştirilmiş balık yağında lipit oksidasyonu düzeyinin belirlenmesi. Gıda, 43(3): 523-532, doi: 10.15237/gida.GD18031.
54. Safaei, M., Azad, R. R. (2020). Preparation and characterization of poly-lactic acid based films containing propolis ethanolic extract to be used in dry meat sausage packaging. J Food Sci Technol, 57(4): 1242-1250, https://doi.org/10.1007/s13197-019-04156-z.
55. Santos, M. S., Estevinho, L. M., de Carvalho, C. A. L., da Silva Conceição, A. L., de Castro Almeida, R. C. (2020). Rheological and sensorial evaluation of yogurt incorporated with red propolis. J Food Sci Technol, 57(3): 1080-1089, https://doi.org/10.1007/s13197-019-04142-5.
56. Sforcin, J. M. (2016). Biological properties and therapeutic applications of propolis. Phytother Res, 30(6): 894-905, https://doi.org/10.1002/ptr.5605.
57. Sharaf, S., El-Naggar, M. E. (2018). Eco-friendly technology for preparation, characterization and promotion of honey bee propolis extract loaded cellulose acetate nanofibers in medical domains. Cellulose, 25: 5195-5204, https://doi.org/10.1007/s10570-018-1921-1.
58. Shinmei, Y., Yano, H., Kagawa, Y., Izawa, K., Akagi, M., Inoue, T., Kamei, C. (2009). Effect of Brazilian propolis on sneezing and nasal rubbing in experimental allergic rhinitis of mice. Immunopharm Immunot, 31(4): 688-693, https://doi.org/10.3109/08923970903078443.
59. Silici, S. (2015). Sağlıklı yaşamada propolisin yeri. Arı Ürünleri ve Sağlık (Apiterapi), Akçiçek, E., Yücel, B. (ed.), 1. Baskı, Sida Medya, İzmir, Türkiye, s. 125.
60. Silici, S., Karaman, K. (2014). Inhibitory effect of propolis on patulin production of Penicillium expansum in apple juice. J Food Process Pres, 38(3): 1129-1134, https://doi.org/10.1111/jfpp.12072.
61. Silici, S. (2019). Honeybee products and apitherapy. Turk J Agric-Food Sci Technol, 7(9): 1249-1262, https://doi.org/10.24925/turjaf.v7i9.1249-1262.2141.
62. Šturm, L., Črnivec, I. G. O., Istenič, K., Ota, A., Megušar, P., Slukan, A., Humar, M., Levic, S., Nedović, V., Kopinč, R., Deželak, M., Gonzales, A. P., Ulrih, N. P. (2019). Encapsulation of non-dewaxed propolis by freeze-drying and spray-drying using gum arabic, maltodextrin and inulin as coating materials. Food Bioprod Process, 116: 196-211, https://doi.org/10.1016/j.fbp.2019.05.008.
63. Subaşı-Zarbaliyev, B. (2018). Elektropüskürtme yöntemiyle propolis yüklenmiş polivinil alkol nanopartiküllerinin üretimi ve karakterizasyonu. Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Gıda Mühendisliği Bilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, İstanbul, Türkiye, 45-48 s.
64. Toreti, V. C., Sato, H. H., Pastore, G. M., Park, Y. K. (2013). Recent progress of propolis for its biological and chemical compositions and its botanical origin. Evid-Based Compl Alt, 2013: 1-13, https://doi.org/10.1155/2013/697390.
65. Ünal, Z. Ö. (2019). Trichophyton türleri üzerine propolis ve kurkumin ekstraktlarının antifungal aktivitesinin ve sinerjik etkisinin araştırılması. Namık Kemal Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Tekirdağ, Türkiye, 81 s.
66. Yang, W., Wu, Z., Huang, Z, Y., Miao, X. (2017). Preservation of orange juice using propolis. J Food Sci Tech Mys, 54(11): 1-9.
67. Yeo, K. L., Leo, C. P., Chan, D. J. C. (2015). Ultrasonic enhancement on propolis extraction at varied pH and alcohol content. J Food Process Eng, 38(6): 562-570, https://doi.org/10.1111/jfpe.12186.
68. Yıldırım, H. K., Canbay, E., Öztürk, Ş., Aldemir, O., Sözmen, E. Y. (2018). Biotransformation of propolis phenols by L. plantarum as a strategy for reduction of allergens. Food Sci Biotechnol, 27(6): 1727-1733, https://doi.org/10.1007/s10068-018-0413-2.
69. Yumnam, R., Nandan, N., Kumar, N. C., Raj, S., Mannepalli, A. (2017). Effect of propolis in oral health. J Ayurveda Integr Med Sci, 2(1): 186-192, http://dx.doi.org/10.21760/jaims.v2i1.7509.
70. Yücel, B., Topal, E., Akçiçek, E., Kösoğlu, M. (2014). Propolisin insan sağlığına etkileri. Anadolu, 24: 41-49.
71. Zahid, N., Ali, A., Siddiqui, Y., MaqbooL, M. (2013). Efficacy of ethanolic extract of propolis in maintaining postharvest quality of dragon fruit during storage. Postharvest Biol Tec, 79: 69–72, https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2013.01.003.
72. Zhang, H., Fu, Y., Niu, F., Li, Z., Ba, C., Jin, B., Chen, G., li, X. (2018). Enhanced antioxidant activity and in vitro release of propolis by acid-induced aggregation using heat-denatured zein and carboxymethyl chitosan. Food Hydrocolloid. 81: 104–112, https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2018.02.019.