Costa Rican propolis chemical compositions: nemorosone found to be present in an exclusive geographical zone

Abstract

The chemistry of Costa Rican propolis from Apis mellifera remains underexplored despite its potential applications. This study identified its chemical composition, linking chemotypes to antioxidant potential. Methods: Proton nuclear magnetic resonance (1H NMR) spectra were obtained for 119 propolis extracts and analyzed using multivariate analyses. In parallel, 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging assay was used to assess antioxidant activity. A generalized linear regression model (GLM) correlated this with its chemical profiles and geographical origin. Chromatographic methods were used to isolate active and inactive compounds, which were identified using nuclear magnetic resonance (NMR) and high-resolution mass spectrometry (HRMS). Results: Principal component analysis (PCA) revealed three chemical profile groups for the 119 propolis extracts, explaining 73% of the total variance with two components. Radical scavenging activity was found to correlate with chemical composition. Isolation yielded n-coniferyl benzoate in type I (EC50 = 190 µg/mL, ORAC = 0.60 µmol TE/µmol) and nemorosone in type II (EC50 = 300 µg/mL, ORAC = 0.7 µmol TE/µmol). Type III was represented in terpene-like components, which exhibited lower antioxidant activity. Conclusions: This study categorizes Costa Rican propolis into three chemical types and identifies two key components linked to antioxidant activity. Notably, nemorosone, a valuable natural product, was found to be highly concentrated in a particular region of Costa Rica.

La química del propóleo costarricense de Apis mellifera sigue sin explorarse a pesar de sus aplicaciones potenciales. En este estudio se identificó su composición química, relacionando los quimiotipos con el potencial antioxidante. Métodos: Se obtuvieron espectros de resonancia magnética nuclear de protones (1H NMR) para 119 extractos de propóleos y se analizaron mediante análisis multivariantes. Paralelamente, se utilizó el ensayo de eliminación de radicales 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH) para evaluar la actividad antioxidante. Un modelo de regresión lineal generalizada (MLG) correlacionó ésta con sus perfiles químicos y su origen geográfico. Se utilizaron métodos cromatográficos para aislar los compuestos activos e inactivos, que se identificaron mediante resonancia magnética nuclear (RMN) y espectrometría de masas de alta resolución (EMAR). Resultados: El análisis de componentes principales (ACP) reveló tres grupos de perfiles químicos para los 119 extractos de propóleos, explicando el 73% de la varianza total con dos componentes. Se observó una correlación entre la actividad de barrido de radicales y la composición química. El aislamiento produjo benzoato de n-coniferilo en el tipo I (EC50 = 190 µg/mL, ORAC = 0,60 µmol TE/µmol) y nemorosona en el tipo II (EC50 = 300 µg/mL, ORAC = 0,7 µmol TE/µmol). El tipo III estaba representado por componentes similares a los terpenos, que mostraron una menor actividad antioxidante. Conclusiones: Este estudio categoriza los propóleos costarricenses en tres tipos químicos e identifica dos componentes clave relacionados con la actividad antioxidante. En particular, la nemorosona, un valioso producto natural, se encontró altamente concentrada en una región particular de Costa Rica.