Atividade antioxidante de extratos de própolis: sinergismo, mecanismo de ação e uso em alimentos | Antioxidant activity of propolis extracts: synergism, action mechanisms and food use

The development of synergistic antioxidant blends of propolis extracts has been considered a strategy to rationalize its use as an ingredient in foods. A synergistic antioxidant blend of green propolis extract (GPE) and brown propolis extract (BPE), in a ratio of 59:41 (% v v-1), was developed in this work. The synergistic blend was designated OPE. Propolis extracts GPE, BPE and OPE presented total phenolic content, g of gallic acid (100 g)-1, of 3.17 ± 0.04, 2.86 ± 0.05 and 2.82 ± 0.02, respectively, and total flavonoid content, g of quercetin (100 g)-1, of 0.75 ± 0.01, 0.62 ± 0.01 and 0.65 ± 0.01, respectively. Regarding the profile of phenolic compounds, -coumaric acid and its respective phenolic derivatives (3,5-dicaffeoylquinic acid, 4,5-dicaffeoylquinic acid, artepillin C, drupanin and baccarin) predominated in the three extracts. The blend showed synergistic antioxidant activity in three models evaluated: one in vitro model and two in situ models (O/W emulsion and pork pâté). In the in vitro model, using the ORAC method, synergism reached values between 31% and 54%. In the O/W emulsion model, the synergistic blend gave the emulsion greater oxidative stability, with a lower peroxide production rate (PV), k = 0.0550 meq L-1 d-1, while the added to the isolated extracts, GPE and PBE, showed higher rates of PV formation, k = 0.0822 meq L-1 d-1 and k = 0.1134 meq L-1 d-1, respectively, therefore synergism is evident in situ between the BPE and GPE extracts. Quantitatively, the in situ synergistic antioxidant effect was about 45%, within the range of results obtained in in vitro studies (31% to 54%). To understand the mechanism of antioxidant action of propolis extracts and the synergistic blend, a kinetic-thermodynamic study of lipid oxidation was carried out in the second in situ model (pork pâté), which was added with extracts. The extracts provided greater oxidative stability to the pâtés than the conventional antioxidant (erythorbate), given the greater inhibition of the formation of lipid oxidation products, peroxide index (PV) and thiobarbituric acid reactive substances (TBARS). The blend also showed antioxidant synergism in the pâtés, as it showed greater efficiency in PV control than isolated extracts. Kinetically and thermodynamically, propolis extracts control lipid oxidation in pâtés by reducing the rate of PV formation (k) and increasing the activation energy (𝐸�����𝑎�����), enthalpy (Δ𝐻�����‡) and Gibbs free energy (Δ𝐺�����‡) of peroxides formation. The peroxide formation in pâtés added with propolis extracts was characterized as a 1st order reaction, endothermic and non-spontaneous. This work demonstrates for the first time the occurrence of in vitro and in situ antioxidant synergism between Brazilian green and brown propolis extracts. The results also provide new information about the mechanism of action of propolis extracts in foods of animal origin, essential for the selection of better conditions for the commercial exploitation of these natural antioxidants.

O desenvolvimento de misturas sinérgicas antioxidantes de extratos de própolis tem sido considerado uma estratégia para racionalizar o seu uso como ingrediente em alimentos. Uma mistura sinérgica antioxidante de extrato de própolis verde (GPE) e extrato de própolis marrom (BPE), na proporção de 59:41 (% v v-1), foi desenvolvida neste trabalho. A mistura sinérgica foi designada OPE. Os extratos de própolis GPE, BPE e OPE apresentaram teor de fenólicos totais, g de ácido gálico (100 g)-1, de 3,17 ± 0,04, 2,86 ± 0,05 e 2,82 ± 0,02, respectivamente, e teor de flavonoides totais, g de quercetina (100 g) -1, de 0,75 ± 0,01, 0,62 ± 0,01 e 0,65 ± 0,01, respectivamente. Quanto ao perfil de compostos fenólicos, predominaram nos três extratos o ácido -cumárico e respectivos fenólicos derivados (ácido 3,5-dicafeoilquínico, ácido 4,5-dicafeoilquínico, artepelin C, drupanina e bacarina). A mistura OPE apresentou atividade antioxidante sinérgica em três modelos avaliados: um modelo in vitro e dois modelos in situ (emulsão do tipo O/A e formulação de patê suíno). No modelo in vitro, pelo método ORAC, o sinergismo alcançou valores entre 31% e 54%. No modelo de emulsão do tipo O/A, a mistura conferiu à emulsão maior estabilidade oxidativa, com menor taxa de produção de peróxidos (PV), k = 0,0550 meq L-1 d-1, enquanto as adicionadas dos extratos isolados, GPE e PBE, mostraram maiores taxas de formação de PV, k = 0,0822 meq L-1 d-1 e k = 0,1134 meq L-1 d-1, respectivamente, logo evidencia-se sinergismo in situ entre os extratos BPE e GPE. Quantitativamente, o efeito sinérgico antioxidante in situ foi de cerca de 45%, dentro da faixa de resultados obtidos nos estudos in vitro (31% a 54%). Para entender o mecanismo da ação antioxidante dos extratos de própolis e da mistura sinérgica, foi realizado um estudo cinético-termodinâmico de oxidação lipídica no segundo modelo in situ (patê de carne suína), que foi adicionado dos extratos. Os extratos conferiram maior estabilidade oxidativa aos patês que o antioxidante convencional (eritorbato), dada a maior inibição da formação de produtos de oxidação lipídica, índice de peróxidos (PV) e substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS). A mistura OPE também apresentou sinergismo antioxidante nos patês, pois apresentou maior eficiência no controle de 𝑃𝑉 em relação aos extratos isolados. Cineticamente e termodinamicamente, os extratos de própolis controlam a oxidação lipídica nos patês pela redução da taxa 𝑘 de formação de PV e pelo aumento da energia de ativação (𝐸𝑎), da entalpia (Δ𝐻‡) e da energia livre de Gibbs (Δ𝐺‡) da formação de peróxidos. A formação de peróxidos nos patês adicionados dos extratos de própolis foi caracterizada como uma reação de 1ª ordem, endotérmica e não espontânea. Este trabalho demonstra pela primeira vez a ocorrência de sinergismo antioxidante in vitro e in situ entre extratos de própolis verde e marrom de origem brasileira. Os resultados também fornecem novas informações sobre o mecanismo de ação de extratos de própolis em alimentos de origem animal, fundamentais para a seleção de melhores condições para a exploração comercial desses antioxidantes naturais.