Actividad antimicrobiana de extractos etanólicos de propóleos obtenidos de abejas Apis mellifera.
Antimicrobial activity of ethanol extracts of propolis obtained of bees Apis mellifera
Actividade antimicrobiana de extractos etanólicos de própolis obtido abelha Apis mellifera.
Boris Daniel Velasquez1 & Sandra Patricia Montenegro Gómez2
1Zootecnista de la Universidad Nacional de Colombia. 2Licenciada en Biología y Química. Especialista en manejo y conservación de suelos y aguas. Magister en ciencias agrarias, énfasis suelos. Doctora en Ciencias área de concentración microbiología Agrícola.
1,2 Centro de Investigación de Agricultura y Biotecnología-CIAB. Dosquebradas. Risaralda. Colombia.
1boris.velasquez@unad.edu.co, 2sandra.montenegro@unad.edu.co
Resumen.
Propóleos es uno de los productos de la colmena que actualmente viene ganando interés por parte de los investigadores, ya que sus propiedades fisicoquímicas y biológicas, han sido ampliamente reconocidas por su capacidad terapéutica contra una variedad de patógenos humanos y animales, al igual que por su uso potencial contra varios Fitopatógenos. Los estudios demuestran que propóleos es una sustancia compleja, constituida, en promedio, por 300 compuestos diferentes, esta riqueza de compuestos está correlacionada con el origen botánico del cual se obtienen las resinas. Colombia es rica en diversidad botánica, perfilando al país con un alto potencial para obtener propóleos de excelente calidad, los cuales con estudios juiciosos, se constituiría estos últimos como alternativas novedosas para el control y el tratamiento de gran variedad de patógenos causantes de enfermedades.
Palabras-clave: fitopatógenos, antibacteriales, aplicaciones agroalimentarias
Resumen.
Propolis is one of the products of the hive that is currently gaining interest from researchers, since its physicochemical and biological properties have been widely recognized for its ability to therapeutic against a variety of human pathogens and animals, as well as for its potential use against various Phytopathogenic. Studies show that propolis is a complex substance, consisting, on average, of 300 different compounds, this wealth of compounds is correlated with the botanical origin of which resins are obtained. Colombia is rich in botanical diversity, outlining the country with high potential to obtain excellent quality propolis, which with thoughtful studies, is would be the latter as new alternatives for the control and treatment of variety of disease-causing pathogens.
Key-words: plant pathogens, antibacterial, agri-food applications
Introducción
Dionisio et al, 2013, definen propóleos como una mezcla de consistencia resinosa que es producida por las abejas al combinar resinas de origen vegetal con cera, enzimas salivares propias de las abejas, entre otros, con el fin formar una barrera natural dentro de la colmena, para reducir la incidencia dentro de ella de cualquier infección. Es una sustancia que contiene gran variedad de compuestos químicos, siendo inestable dependiendo de su origen vegetal. La composición de propóleos varía según su origen botánico (Bankova, 2009), de la variedad de la abeja, de la época y de las técnicas de recolección. Existen varias técnicas para recolectar propóleos, destacándose el método de raspado y la utilización de mallas plásticas (Dionisio et al, 2013). Las características geográficas y botánicas de las zonas donde se extrae propóleos, determinan en gran medida su calidad, ya que existe una relación entre los componentes de la planta con algunas propiedades físicas como el color, sabor, textura y punto de fusión.
Diferentes estudios reportan una composición cercana a 160 sustancias, siendo la mitad compuestos de origen fenólico, siendo estos últimos responsables de la acción farmacológica. Los flavonoides, ácidos aromáticos y sus ésteres, aldehídos aromáticos, cumarinas y triglicéridos fenólicos son algunos de los principales fenoles que han sido identificados (López et al. 2012). Múltiples reportes indican que propóleos es relativamente no tóxico y tiene diversos efectos sobre bacterias, hongos, parásitos y virus, así como propiedades antitumorales, como cicatrizante y regenerador de tejidos (Bankova et al., 2002). El estudio científico de propóleos ha permitido descifrar su compleja composición y se han entendido nuevos mecanismos de su actividad biológica que permiten su empleo en diversos campos como la medicina, la biología y la industria, ya que exhibe un amplio espectro de acciones terapéuticas, destacando la actividad antibiótica, antiviral y antiinflamatoria
Composición físico-química de propóleos
La composición de propóleos es sumamente compleja, puesto que cada región productora, tiene características agroecológicas muy diferentes que favorecen el establecimiento de una determinada flora, lo cual determina la calidad, composición y propiedades antibacteriales (López et al., 2015). Dentro de las propiedades físico-químicas que se evalúan en los propóleos, es importante establecer los porcentajes de humedad, los cuales en altos valores fijarían las condiciones propicias para el crecimiento de hongos que menoscaban la calidad de esta sustancia. Igualmente es necesario establecer los contenidos de ceniza, principal indicativo de la presencia de materiales extraños dentro de propóleos, relacionado con procesos de adulteración o inadecuadas prácticas de obtención (Funari & Ferro, 2006). El contenido de ceras en porcentajes altos, es una característica indeseable ya que limita la presencia de aquellas fracciones de interés farmacológico como los compuestos fenólicos. Otro parámetro que establece la calidad de los propóleos es la proporción de las resinas que son solubles en etanol, cuanto mayor sea el valor de esta fracción mejor será, en términos de rendimiento, y la calidad del producto final, ya que allí se encuentran los compuestos que le confieren propiedades anti fúngicas, antivirales y antibacteriales (Arrate, 2008).
Es así como propóleos de diferentes provincias de Cuba presentan bajos contenidos de humedad que varían entre 2.13 a 2.75%, contenidos de cenizas inferiores a 5%, altos contenidos de cera que van desde 45.22 a 53.25%, y sustancias extractables en etanol -resinas- alrededor de 12.82 a 15.34%. En propóleos cosechados en el bajo Cauca Antioqueño, presentan porcentajes de humedad bajo con reportes entre 2,58 a 3,14%, los cuales cumplen con las normas internacionales (< 10%), en cuanto al contenido de cenizas se reportaron valores de 0,91 a 2,33% siendo ideal valores por debajo de 5%. Para el contenido de ceras se obtuvieron valores muy variables que van desde 2,0% hasta 33%, superando en este último dato la norma internacional (< 25%) (Viloria et al., 2012). En los propóleos evaluados en estas zonas, se reportaron contenidos de EEP inferiores (16.85%), de acuerdo a lo recomendado por la norma Brasilera (mínimo 35%) (Viloria et al., 2012), siendo un aspecto negativo si se tiene en cuenta que en el EEP se concentran los compuestos correlacionados con la actividad biológica.
Mecanismos de acción de los propóleos
Los flavonoides presentes en los propóleos, poseen una acción directa sobre las membranas de algunas bacterias, reduciendo su capacidad de permeabilidad y haciéndola más frágil. Además los flavonoides se caracterizan por actuar de forma similar al ácido nicotínico, dándole propiedades oxido reductoras, en sinergia con el ácido ascórbico (López et al. 2012). Los flavonoides absorben radiación electromagnética en la zona UV-VIS y de esta forma representa una protección natural para las plantas contra la radiación solar. Esto explica el efecto protector sobre la piel de ciertos preparados a base de propóleos (Asís, 1985).
Actividad antimicrobiana de propóleos
De modo general se ha encontrado que la actividad antimicrobiana de propóleos está asociada a la respuesta de la especie microbiana (Martínez & Figueroa, 2003). Las propiedades antimicrobianas de extractos etanólicos de propóleos obtenidos de abejas Apis mellifera, se atribuye a flavonoides galangina y pinocembrina y derivados de los ácidos benzoico, ferúlico y cafeico. El ácido cinámico y algunos flavonoides desactivan la energía de la membrana citoplasmática, inhibiendo la motilidad bacteriana, haciéndolas más vulnerables al ataque del sistema inmunológico y potenciando los antibióticos. (Farré et al., 2004). La actividad enzimática de las bacterias para reducir sus efectos sobre los sistemas biológicos es susceptible a propóleos, tanto bacterias Gram-positivas como Gram-negativas (Zeighampour et al., 2013). El propóleos puede retardar el desarrollo de formación de biopeliculas en diferentes grupos microbianos incluyendo Listeria spp., Streptococcus spp., Staphylococcus spp., Bacillus spp., Escherichia coli y especies de Pseudomonas (Stan et al., 2013). En Chile Villanueva et al. (2015) demostraron la efectividad antibacteriana in vitro, sobre 10 cepas de Helicobacter pylori a partir de la evaluación de 22 propóleos, de origen botánico diferente. La actividad antimicrobiana de propóleos también ha sido evaluada en control fúngico y se ha comprobado su efectividad. Los propóleos centroeuropeos (Alemania, Francia y Austria) de composiciones cualitativas similares y predominio del ácido trans-p-cumárico, muestran actividad frente a Candida albicans, mientras que los mediterráneos -Bulgaria, Turquía, Grecia y Argelia-, que contienen flavonoides, ésteres del ácido cafeico y ácidos ferúlicos, presentan menor actividad antifúngica. Por su parte estudios sobre la incidencia de paracoccidiomicosis (hongo causante: Paracoccidioides brasiliensis) en América latina, sugieren que, independientemente de su origen geográfico, los macrófagos estimulados con propóleos aumentan su actividad fungicida (Burdock, 1998). La actividad in vitro de agentes antifúngicos y antisépticos fueron evaluados frente a dermatofitos entre los que se encuentra el Trichophyton rubrum, señalando que el propóleo tuvo un comportamiento similar a los otros medicamentos comerciales (Soares & Cury, 2001). También se ha encontrado capacidad antiviral del propóleo. En Francia Amoros et al. (1994), confirmaron la acción antiviral frente al herpes tipo 1 y 2, adicionalmente ante poliovirus. Establecieron que reduce la síntesis del ADN viral y que los responsables son flavonoides, que actúan en sinergismo con un éster del ácido cafeico y el ácido ferúlico.
Antecedentes en Colombia
Barragán & Ortiz (1988), recolectaron muestras de propóleos provenientes de Fusagasugá, Tunja y Neiva. Los microorganismos evaluados para establecer la concentración mínima inhibitoria -CMI- provenientes del Laboratorio de Microbiología de la Universidad Nacional de Colombia, fueron Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermis, Streptococcus piogens, Corynebacterium sp. (2 cepas). En general los resultados de la CMI mostraron estar por debajo de 1,0 mg de propóleos por 10 ml de medio de cultivo.
Solano & Coronado (2000), seleccionaron tres tipos de propóleos de diferentes regiones de Colombia -Boyacá, Quindío y Cundinamarca-, con el fin de ser analizados por sus propiedades antimicrobianas. Los microorganismos de ensayo seleccionados fueron Bacillus subtillis, Streptococcus agalactiae, Staphylococcus aureus, Micrococcus luteus, Escherichia coli, Salmonella tiphy, Pseudomona aeruginosa, Candida albicans, Aspergilus niger, Fusarium oxysporum, Mucor sp. Moreno et al. (2007), tomaron cuatro muestras de propóleos: argentino, cinco colombianos y uno cubano, buscando establecer el efecto antimicrobiano in vitro sobre Streptococcus mutans ATCC 25175, principal microorganismo implicado en el desarrollo de la caries dental. Empleando la prueba de Concentración Mínima Inhibitoria -CMI- en concentraciones 15 a 3.75 mg/ml, la totalidad de las muestras analizadas manifestaron actividad contra S. mutans. Las muestras colombianas presentaron mayor efecto bactericida (CMB) luego de 48 horas de exposición a propóleos y el mejor efecto inhibitorio lo presentó una muestra colombiana a un periodo de exposición de 24 horas. Herrera et al. (2012) realizaron en Santander un estudio experimental in vitro en el que se evaluó́ la capacidad de un extracto de propóleos santandereano obtenido en el laboratorio para inhibir el crecimiento de una cepa de Enterococcus faecalis. Los resultados de este trabajo de investigación, proponen al propóleo santandereano como una alternativa de uso específicamente en el área de endodoncia, dado el potente efecto frente a E. faecalis que es uno de los patógenos más resistentes a los desinfectantes y medicaciones intraconducto utilizados en la terapia endodóntica. Talero (2014) comparando propóleos de las regiones, Boyacá, Santander y Cundinamarca, evaluó actividad antifúngica sobre Trichophyton rubrum. Los resultados no presentaron diferencias estadísticas entre concentraciones de etanol al 70% y 96%), pero sí fueron altamente significativas entre departamentos, indicando mayor eficiencia en la zona de Boyacá (Figura 1). Barrera et al., (2015) en el municipio de Zaragoza, Antioquia, evaluaron in vitro el efecto antifúngico de propóleos sobre Colletotrichum gloeosporioides en papaya (Carica papaya L. cv. Hawaiana) bajo condiciones de poscosecha. Los resultados mostraron extensión de dos días en la aparición de daños. Adicionalmente, el tratamiento no afectó significativamente las propiedades fisicoquímicas de la papaya, en comparación con el control.
Figura 1. Porcentaje de inhibición del crecimiento de Trichophyton rubrum en los departamentos de Boyacá, Santander y Cundinamarca, en alcohol al 70% (A) 96% (B) en seis niveles de concentración de EEP (Extracto etanólico de Propóleo).
Perspectivas del uso antimicrobiano de propóleos con aplicaciones agroalimentarias y en el campo de la salud.
La demostración de las características antimicrobianas de propóleos encamina trabajos de bioprospección de diversas aplicaciones anti patógenas, se citaran algunos ejemplos relevantes asociados con interés agroalimentario y salud humana (Tabla1).
Tabla 1.
Efecto inhibitorio de propóleos en diversos microorganismos de interés en el campo de la salud y sector agroalimentario
Los recubrimientos comestibles se definen como productos comestibles que forman una fina capa sobre el alimento (Navarros, 2007), constituyen una barrera semipermeable a los gases y al vapor de agua que retrasa el deterioro del alimento, mejoran las propiedades mecánicas, ayudan a mantener la integridad estructural de producto que envuelven, a retener compuestos volátiles y pueden actuar como vehículo de aditivos alimentarios, tales como antimicrobianos, antioxidantes, aromatizantes y colorantes (Tanada & Grosso, 2005). La elaboración de películas comestibles es muy variable, no es universal para todos los productos, por lo que constituye un reto para el desarrollo de recubrimientos y películas específicas para cada alimento. En el caso particular de las frutas y hortalizas para consumo en fresco, los recubrimientos comestibles proporcionan una cubierta protectora adicional cuyo impacto tecnológico es equivalente al de una atmósfera modificada, representando así una alternativa a este tipo de almacenamiento (Bosquez, 2008).
Los principales componentes de los recubrimientos comestibles son polisacáridos, proteínas lípidos y resinas. Las formulaciones pueden incluir, además, plastificantes y emulsificantes de distinta naturaleza química con el fin de mejorar las propiedades de los recubrimientos. Los polisacáridos y las proteínas son polímeros que forman redes moleculares cohesionadas por una alta interacción entre sus moléculas, estos les confiere buenas propiedades mecánicas y de barrera a gases (Nisperos, 1994). Los lípidos por su naturaleza hidrofóbica, ejercen una buena barrera al vapor de agua, sin embargo, su falta de cohesividad e integridad estructural hace que presenten malas propiedades mecánicas formando recubrimientos quebradizos, la incorporación de plastificantes tiene como objetivo mejorar la flexibilidad de los recubrimientos, haciéndolos menos frágiles y la de los emulsificantes favorecer la dispersión del lípido en la matriz hidrocoloide y mejorar la capacidad del recubrimiento para impregnar al alimento y formar una capa continua en la superficie del mismo (Aguilar, 2005, Navarros, 2007).
El interés de introducir sustancias naturales como aditivos en los alimentos junto con el uso de diversos métodos combinados para la preservación de los alimentos está creciendo rápidamente, estudios muestran una potente actividad antimicrobiana en polifenoles de diversas fuentes naturales como por ejemplo la piel de la manzana, vino tinto y propóleos (Tosi et al., 2007). Investigaciones realizadas por científicos de la universidad de Arizona y del Departamento de Agricultura de EUA, encontraron buenos resultados de la actividad antimicrobiana de algunos compuestos frente a ciertas bacterias dañinas como son la Escherichia Coli y Listeria monocytogenes aplicados en películas comestibles para productos alimenticios. En otros estudios se encontró que el propóleos presentaba buenas propiedades como conservante en productos cárnicos y como germicida e insecticida en el envasado de alimentos (Han, 1995).
Conclusiones
El efecto antimicrobiano de propóleos es una gran alternativa de control sobre patologías vegetales, animales y/o humanas y sin duda contribuye a reemplazar procedimientos lesivos, hacia un control biológico que ha demostrado ser mejor asimilado, sin embargo es necesario hacer uso dosificado ya que los microorganismos en determinadas proporciones hacen parte de las comunidades comúnmente hospederas en los seres vivos y cumplen funciones benéficas, es así como al no ejercer control moderado sobre microorganismos específicos, podría ocurrir que el uso de propóleos vulnere la comunidad microbiana benéfica asociada a los seres vivos.
Literatura citada