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Dr. Annette Schroeder, Lebensmitteltechnologin, Annette.Schroeder@uni-hohenheim.de

Bienenprodukte

WachsGelée RoyaleBienengift

HonigPollenPropolis

gesammelt und weiterverarbeitet:

selbst produziert:

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Zur Herstellung von Bienenprodukten wichtige Drüsen der Honigbiene

WachsproduktionWachsdrüsen

Stachelgift, AlarmpheromonGiftdrüsen

Futtersäfte, bei Winterbienen auch Reservespeicher

Futtersaftdrüsen

Arbeiterinnen: Enzyme, Trennmittel zur Wachs- und Propolisverarbeitung, Futtersäfte, AlarmpheromonKönigin: Königinnensubstanz (Pheromone), Sexuallockstoff, Hemmstoff f ür die Eierstockentwicklung bei Arbeiterinnen

Mandibeldrüsen(Oberkieferdrüsen)

Auflösung von Zucker, Honigbereitung

Kopf - und Brustspeicheldrüsen

FunktionDrüse

Honig• Zucker• Wasser• Säuren• Enzyme• Inhibine• Antioxidantien• Vitamine• Aminosäuren• Aromastoffe• Mineralstoffe• Hormone

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Inhaltsstoffe des Honigs

Hauptzuckerarten im Honig sind Glucose und Fructose

Saccharose (Nektar/ Honigtau) Glucose Fructose

→ Blütenhonige enthalten etwa 70-80 %

→ Honigtauhonige etwa 50-65 % dieser beiden Zuckerarten

• Zucker

OCH2 OH

OHOH

OH

0 CH2OHHO

OH

CH2OHO

OCH2OH

OHOH

OHOH CH2OH

HO

OH

CH2OHO

OH

+ + H2O

OCH2OH

OHOH

OH

O

OCH 2OH

OH

OH

OCH 2OH

HO

OH

CH 2OHOO

OHOH

OHO

CH2OH

O

OH

OH

OH

CH2OH

Invertase

(a-Glucosidase)

Durch Transglucosidierungentstehen weitere Zuckerarten, z.B.:

CH2OHHO

O

CH2OHOO

OHOH

OHO

OCH

2OH

OHOH

CH2OH

OH

Maltose Erlose Melezitose

HonigGlucose- Fructose- Stoffwechsel:• Glucose und Fructose werden in unveränderter Form resorbiert

• Insulin steigert den Transport von Glucose aus Blutplasma

→ entweder direkter Verbrauch zur Energiegewinnung in den Zellen (Muskeln, Gehirn)

→ oder Umwandlung in Glykogen (Leberstärke)

• je mehr Glucose zur Fructose aufgenommen wird, desto vollständiger verläuft die Fructoseresorption

• unvollständige Fructoseresorption kann in tieferen Darmabschnitten durch bakteriellen Abbau zu kolikartigen Bauchschmerzen, Darmgeräuschen und Flatulenz führen.

• jeder Mensch hat eine persönliche Resorptionskapazität für Fructose (5 – 50 g pro Mahlzeit)

• Fructose wird durch die Fructokinase in Fructose-1-Phosphat umgewandelt und v.a. in der Leber abgebaut

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HonigAufnahme großer Mengen Glucose→ viel Insulin wird ausgeschüttet → erneutes Hungergefühl wenn der Blutzuckerspiegel sinkt

Aufnahme großer Mengen Fructose→ unvollständige Resorption → Verdauungsbeschwerden (Durchfall, Flatulenz)

Aufnahme von Honig→ je ausgewogener das Fructose/Glucose-Verhältnis → desto besser ist die Verdauung

Trachtquelle Fructose/Glucose - Verhältnis

Löwenzahn 0,9 : 1

Raps 1,0 : 1

Weißklee 1,1 : 1

Heide 1,3 : 1

Wald 1,7 : 1

Akazie/Robinie 1,7 : 1

HonigDas Zuckerspektrum ist für das Kristallisationsverhalten des Honigs verantwortlich!

Saccharose H2COH |H C O H H2COH O OH | H | | |C OH H C C H HO C | | | | | |

HO C C O C C CH2OH | | | | H OH OH H

enzymatische + H2O Spaltung

H2COH |H C O H H2COH O OH | H | | |C OH H C C H HO C | | | | | | | |

HO C C OH HO C C CH 2OH | | | | H OH OH H

Glucose Fructose

Glucose

GlucoseGlucose

Glucose

Glucose

Glucose

GlucoseGlucose

Glucose

Glucose

Glucose

Glucose

GlucoseFructose

Fructose

FructoseFructose

Fructose

Fructose

Fructose

Fructose

Fructose

FructoseFructose

Fructose

Fructose

Fructose

Glucose

FructoseFructose

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„„Abgesetzter HonigAbgesetzter Honig““

Wasseraktivität (aw-Wert) • Mikroorganismen benötigen für alle Stoffwechselaktivitäten Wasser.

• Wasser wird von zahlreichen Inhaltsstoffen wie Zucker, Salz oder Eiweißen gebunden.

• Dieses gebundene Wasser steht den Mikroorganismen für ihre Vermehrung nicht zur Verfügung!

Wasserdampfdruck über dem Lebensmittelaw-Wert =

Wasserdampfdruck über reinem Wasser

→ kleiner aw-Wert bedeutet wenig freies Wasser!

• Die meisten Mikroorganismen wachsen bei einem aw-Wert von 0,9 - 1 am besten.

• Osmophile Hefen können bis zu einem aw-Wert von 0,6 wachsen!

→ Der aw-Wert liegt immer zwischen 0 und 1

Der aw-Wert von Honig liegt zwischen 0,55 und 0,7

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Honig

Glucose

GlucoseGlucose

Glucose

Glucose

Glucose

GlucoseGlucose

Glucose

Glucose

Glucose

Glucose

GlucoseFructose

Fructose

FructoseFructose

Fructose

Fructose

Fructose

Fructose

Fructose

FructoseFructose

Fructose

FructoseFructose

Glucose

FructoseFructose

Was passiert bei der Honigkristallisation?

→ Die Wasseraktivität steigt!

Alkoholische Gärung

Glucose + 2 Adenosindiphosphat + 2 Phosphat → 2 Ethanol + 2 Kohlenstoffdioxid + 2 Adenosintriphosphat

C6H12O6 + 2 ADP + 2 P → 2 C 2H5OH + 2 CO2 + 2 ATP

Bei der Honigfermentation entstehen Alkoholgehalte von bis zu 5 g/kg Honig (0,5 %).

Vergorener Honig ist nicht gesundheitsschädlich, er verändert allerdings seine sensorischen Eigenschaften.

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Weitere Zucker im Honig

• Melezitose: sehr hohe Kristallisationsneigung• Erlose: wird v.a. von der Biene synthetisiert• Oligosaccharide: steigern das Wachstum erwünschter Bifidobakterien

im Darm → prebiotische Wirkung

Studie (Kajiwara et al. 2002):

Honig verbessert die Wachstumsrate verschiedener Bifidobakterien- und Lactobacillen-Stämme in Zellkulturen.

Täglich mit 2 g Honig gefütterte Ratten haben nach 6 Wochen einen höheren Milchsäurebakterienanteil im Darm als mit Saccharose gefütterte Ratten.

Honig und Karies

Verschiedene Studien (z.B. Dustmann et al. 1987, Steinberg et al. 1996):

Honig besitzt eine wachstumshemmende Wirkung auf verschiedene Strptokokken-Stämme u.a. auf das kariogene Bakterium Streptokokkus mutans.

English et al. 2004:

Honig reduziert Zahnbelag und Zahnfleischbluten → Einsatz bei Zahnfleischentzündungen

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Honig und Glykämischer Index (GI)Studie des DIB

• GI ist ein Maß für die blutzuckersteigernde Wirkung (und damit einhergehende Insulinausschüttung) eines Lebensmittels bezogen auf reine Glucose in %

• Bestimmung des GI nach Aufnahme von je 25 g Glucoselösung bzw. 8 verschiedener Honigsorten.

• 10 Probanden zwischen 20 und 65 Jahren

• Schlecht ist ein GI größer als 70

• Mittel sind GI-Werte zwischen 50 und 70

• Gut ist ein GI kleiner als 50

Ergebnis: GI

Akazienhonig 53,0

Blütenhonig 51,3

Edelkastanienhonig 53,4

Heidehonig 53,3

Lindenhonig 55,9

Lindenhonig (erhitzt) 49,2

Rapshonig 64,0

Waldhonig 88,6

Honig

GluconsäureApfelsäure

Essigs äureZitronensäureMilchsäure

Salzs äurePhosphors äureAmeisensäureOxalsäure...

• haben Einfluss auf den Geschmack und das Aroma des Honigs

• wirken appetitanregend

• wirken verdauungsfördernd

• wirken antimikrobiell

• senken den pH-Wert

Gehalte schwanken sehr stark je nach Honigsorte (9 - 60 mg/kg).

Honigtauhonige enthalten mehr Säuren als Blütenhonige

Säuren:

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Der pH-Wert des Honigs

Blütenhonige: pH 3,2 - 4,5Honigtauhonige: pH 4,0 - 5,4

→ schwach saurer Bereich

• Gehalt an organischen Säurenz.B. Gluconsäure: 4 – 12 g/kg

Ameisensäure: 22 – 206 mg/kgOxalsäure: 11 – 60 mg/kg

Ist abhängig von:

• Menge an Substanzen mit Pufferwirkung (z.B. Eiweiße, Mineralstoffe, Salze)

Honig

Enzyme: Invertase - Spaltung der Saccharose

Diastase (Amylase) - Spaltung von Stärke (Pollenaufschluss)

Phosphatase - Bildung von ATP (Energiegewinnung)

Glucoseoxidase – Bildung von Wasserstoffperoxid (H2O2)

Inhibine: Wasserstoffperoxid (H2O2)

Hydroxibenzoate (PHB-Ester: E 214 - 219)

Flavonoide (Zimtsäure, Galangin, Pinocembrin, Pinostrobin, Quercetin und Kämpferol, Syringasäure...

entzündungshemmende Wirkung des Honigs z.B. bei Erkältungskrankheiten

Enzyme und Inhibine

→ Honig langsam im Mund zergehen lassen!

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Glucoseoxidaselichtempfindliches Enzym, das ß-D-Glucose in Gegenwart von Sauerstoff zu Gluconsäure und Wasserstoffperoxid oxidiert.

Dieses zerfällt in Wasser und ein Sauerstoffradikal ? antimikrobielle Wirkung

Das im Zitronens äurezyklus (aus der

Glucose) entstehende Acetyl-CoA ist der Ausgangstoff zur Biosynthese der Flavonoide (gehören zur Gruppe der

Polyphenole). • Flavonole: hellgelbe Pigmente• Flavanole: adstringierende Wirkung

• Flavanone: Bitterstoffe• Flavone: gelbe Pflanzenfarbstoffe• Anthocyane: rote und blaue Pigmente

• Isoflavonoide: Phytoöstrogene

Biosynthese der Flavonoide

Flavonoide haben verschiedene physiologische Wirkungen:• wirken gegen Entzündungen und Histamin

• krampflösende Wirkung

• gefäßverstärkende Wirkung

• manche Flavonoide sind Antioxidantien

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HonigAntioxidantien

Im Zuge des normale Zellstoffwechsels entstehen reaktive Sauerstoffverbindungen („freie Radikale“), um elementaren Sauerstoff im Energiestoffwechsel zu nutzen.

z.B. Polyphenolsäure, Vitamin C, Vitamin E, Carotinoide…

Gehalte sind abhängig von der Honigsorte. Besonders viele Antioxidantien sind in Buchweizenhonig, Manukahonig (Leptospermum – (Tee)Baum in Neuseeland) und Edelkastanienhonig.

→ Antioxidantien senken die Aktivität von „freien Radikalen“ und wirken gegen Herzinfarkt, Schlaganfälle und Krebs

Studie (Schramm et al. 2003):

Bereits eine Stunde nach Honigkonsum steigt die Phenols äurekonz. und somit die antioxidative Kapazität im Blut.

Honig

z.B. Prolin, Glutaminsäure, Leucin /Isoleucin, Asparaginsäure, Phenylalanin, Threonin, Alanin, Histidin, Glycin, Lysin, Serin, Valin, Cystin ...

Aminosäuren

• bilden wichtige Stoffwechsel-Zwischenprodukte und sorgen so für ein reibungsloses Stoffwechselgeschehen

Wirkung:

z.B. Vitamin C, Vitamin B1 (Thiamin), Vitamin B2 (Riboflavin), Vitamin B5 (Nicotinsäure), Vitamin B5 (Pantothensäure), Vitamin B6 (Pyridoxin), Vitamin B7 (Biotin), Vitamin B9 (Folsäure)...

Vitamine

z.B. 2-Phenylacetaldehyd, Phenylessigs äureester, Phenol, Phenylalanin, Acetaldehyd , Isobutyraldehyd, Diacetyl, versch. Fettsäurester und weitere ca. 120 Duft- und Aromastoffe

Aromastoffe

• regen Appetit und Verdauung anWirkung:

• benötigt der Körper für alle Lebensvorgänge • regulieren das Immunsystem

Wirkung:

→ wichtig für die Bildung von Farb- und Aromastoffen

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Honig

z.B. Kalium, Natrium, Calcium, Phosphor, Magnesium, Eisen, Zink, Schwefel...

Mineralstoffe

Gehalte in Blütenhonigen: unter 0,1 % (1000 mg/kg)Gehalte in Honigtauhonigen: bis zu 1 %

• Bildung der Knochen• Bestandteile des Blutfarbstoffes Hämoglobin und von Enzymen• Bausteine von Aminosäuren.

Wirkung:

• Reizweiterleitung der Nerven und der Muskeln

Honig

Die positive Wirkung des Honigs entsteht durch das gleichzeitige Zusammenwirken vieler Honiginhaltsstoffe!

Wirksamkeit des Honigs bei:

• Helicobakter pylori (Osato et al. 1999)

• Dermatitis, Neurodermitis (Al-Waili 2003)

• Mucositis nach der Strahlentherapie (Biswal et al. 2003; Sela 2000)

• Verwachsungen und Verklebungen nach Operationen im Bauchraum (Aysan 2002)

• Blasenkrebs (Swellam et al. 2003)

• Röteln (Zaina et al. 1996)

• erhöhtem Cholesterinspiegel (Hegazi et al. 2007)

• Herpes-Viren (Al-Waili 2004)

• Wundheilung (Johnson et al. 2005; Allen et al. 2000 ….)

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Honig zur Wundheilung und bei Herpes

lässt sich einfach und gut auftragen

bindet das Wundwasser (durch hygroskopische Wirkung)

wirkt antibakteriell (durch Säuren, Inhibine und Antioxidantien)

Honig

Honig in der Kosmetik

Honigkosmetik ist für jeden Hauttyp geeignet!

• Honig bindet Feuchtigkeit

• antibakterielle Wirkung bei unreiner Haut• seine Inhaltsstoffe ernähren die Haut

Honig bei Schlafstörungen1 Glas Milch erwärmen und mit 1 EL Honig mischen

→ Tryptophan aus der Milch wird in Serotonin (Botenstoff - fördert das Einschlafen) und Melatonin (Hormon - reguliert das Schlafen) umgewandelt.

Glucose im Honig fördert deren Eindringen ins Gehirn, da durch Insulinausschüttung die Blut-Hirn-Schranke durchlässiger wird.

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Weitere Anwendungsmöglichkeiten

• Bäder/Duschgels/Seifen• Haarkuren/Haarfestiger

• Shampoos

Honig macht schön!

• Gesichtswasser

• Lippenbalsam

• Peeling

• Reinigungsmilch• Massagen• Gesichtmasken

Blütenpollen

• männliche Keimzellen der Blütenpflanzen

• Zusammensetzung hängt von seiner pflanzlichen Herkunft ab

• Kohlenhydrate, Eiweiß, Fett, Mineralstoffe, Aminosäuren (u.a. Phenylalanin), mehrfach ungesättigten Fettsäuren (Linol-, Linolen- und Arachidonsäure), Vitamine (Provitamin A, Vitamin C, E und Vitamine der "B"-Gruppe) , Spurenelemente, Aromastoffe, Enzyme, Flavonoide, Terpene, wachstumsfördernde Phytohormone (Auxine, Cytokinine) und hormonartig wirkende Substanzen (Steroide)

• hemmen verschiedene Bakteriengruppen z.B. Salmonella, Proteus, E. Coli(Flavonoide, Terpene)

• helfen bei Wechseljahresbeschwerden und Potenzstörungen (Phytohormone, Steroide)

• sollen aphrodisierend wirken (Phenylalanin als Precursor für Dopamin)

Können Allergien auslösen!

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Gelée Royale

• wird in den Mandibel- und Futtersaftdrüsen der Ammenbienen gebildet (Drüsensekret, vergleichbar mit Muttermilch)

• in den ersten (1-)3 Tagen werden alle Bienenlarven mit Futtersäften gefüttert

• eine Bienenkönigin entsteht aus den weiblichen Larven, die auch danach noch mit Gelée Royale gefüttert werden

• wirkt so stark stimulierend auf den Organismus, dass eine Bienenkönigin täglich bis zu 2000 Eier legen kann

• wirkt antibakteriell und antiviral.

Gelée Royale

Zusammensetzung• 60-70 % Wasser• 11-25 % Zucker (3-13 % Fruktose, 4-8 % Glukose, 0,5-2 %

Saccharose)• 9-18 % Proteine und Aminosäuren • 2-8 % Fette • 1-6 % Hydroxy-2-decensäure (aus Mandibeldrüse)• Mineralstoffe und Spurenelemente (0,8-3% Asche)• Acetylcholin• Hormone• Enzyme• Flavonoide• Vitamine (Thiamin, Riboflavin, Pyridoxin, Niacin, Pantothensäure,

Biotin, Folsäure)• Steroide• pH 3,4-4,5

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Gelée RoyaleGewinnung• 30-50 (max. 100) Zellen pro Volk• 200-300 mg pro Zelle• ca. 3-4 Durchgänge, dann nimmt die Produktion ab• Ernte am 3. Tag (Löffel, Absaugmechanismus)• entweder Larve vorher entfernen und dann ernten

(Löffel, Spritze, Pumpe) oder nachher filtern• für 1 g braucht man 4-5 Weiselnäpfchen• äußerste Hygiene und sofortige Kühlung notwendig• Wärme, Licht und Feuchtigkeit vermeiden

Haltbarkeit: bei 0-5 °C ca. 1 Jahrkann eingefroren werdenwird auch gefriergetrocknet angeboten

Anwendungsformen: frischmit Honig gemischtAmpullen (oft mit Zusätzen)Cremes

Gelée Royale

Anwendungsbeispiele (Volksmedizin)

• Erschöpfung• Hauterkrankungen• Menstruationsbeschwerden• Potenzstörungen• Unfruchtbarkeit• Appetitlosigkeit und Verdauungsbeschwerden• Bluthochdruck• Altersbeschwerden• Falten• Aufbaupräparate in Form von Dragees

Vorsicht – Gelée Royale kann Allergien auslösen!

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Bienenwachs

• Bienen haben 4 Paar Wachsdrüsen die lt. Lit. bei Bienen im Alter von 12-18 Tagen voll entwickelt sind

• Zur Entwicklung der Wachsdrüsen ist Pollen nötig

• für Europa repräsentative Zucker/Wachs-Zahl: ca. 13:1 (Literatur: 2:1 bis 100:1)

• ZWZ ist abhängig von der Bienenrasse

• bei starken Völkern ist die ZWZ kleiner als bei schwachen (starke Völker sind effektiver)

• gebildete Wachsplättchen sind weiß

• Mandibeldrüsensekrete sorgen für Geschmeidigkeit

• die Wachsfarbe kommt durch Beimischung von Propolis und Blütenpollen

Entstehung:

Bienenwachs

• besteht aus ca. 300 verschiedenen Komponenten

• 10-15 % Kohlenwasserstoffe (v. A. gesättigte)

• 35-75 % Myricin (Estergemisch von C16- bis C36-Fettsäuren und C24- bis C36-Alkoholen v. A. Palmitinsäuremyricylester C15H31–COO–C30H61 )

• ca. 15 % aus Cerin (Säuregemisch aus Cerotinsäure C26 und Melissinsäure C30)

• ca. 1 % Alkohole

• ca. 50 Aromastoffe (Decanal, 1-Decanol, Nonanal, Octanal, Furfural, Benzaldehyd…)

Zusammensetzung:

Eigenschaften:• schmilzt bei 61-68 °C

• wirkt antibiotisch und hautfreundlich.

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Bienenwachs

• gewachste Papiere

• medizinischen Zäpfchen

• Salben / Cremes / Lippenpflege

Verwendung:

• Kerzen

• zur Körperenthaarung

• Möbel-/ Lederpflege

• Kunst und Malerei• Wundverschlussmittel beim Baumschnitt

• Trennungsmittel (z.B. Gummibärchen)

Bienengift (Apitoxin)

• wird in zwei Drüsen im Hinterleib der Biene produziert und in der Giftblase gesammelt (pro Stich ca. 0,1 mg)

• komplexe Mischung verschiedener Proteine, pH 4,5 – 5,5

• 10-12% Phospholipase A2 ruft eine lokale Entzündung hervor und wirkt gerinnungshemmend und durchblutungsfördernd

• Hauptbestandteil Melittin (52 %) = Polypeptid → wirkt entzündungshemmend (100 mal stärker als Cortison) und schützt die Zellen vor Zerstörung bei starken Entzündungen

• Apamin bewirkt eine gesteigerte Cortisolproduktion in der Nebennierenrinde

• Adolapin (2-5%) ist entzündungshemmend und hat einen schmerzstillenden Effekt indem es die Cyclooxygenase hemmt

→ Rheumatherapie (soll auch gegen HI-Viren wirken).

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Apitoxin

Propolis

Altgriechisch: „pro“ „polis“ sinngemäß: „Vor der Stadt“

• Kittharz der Bienen

• Grundstoff sind Harze von lebenden Pflanzen; Knospenüberzüge,

Wundharze oder -extrakte

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PropolisZusammensetzung:abhängig von der botanischen Herkunft (je nach Standort)

• Europa: v. A. Pappel und Birke

• regionale und saisonale Unterschiede

• bei Mangel: alternative Stoffe wie Farben, Asphalt, Mineralöle…

- ca. 45% Harz (Resin)- ca. 20% Phenole (ca. 8% Flavonoide = antibiotische Substanzen)- 5-30% Bienenwachs- 8-10% Blütenpollen- ätherische Öle, Vitamine- Mineralstoffe- für europäisches Propolis typische Inhaltsstoffe: Pinocembrin,

Pinobanksin, Ppinobanksin-3-O-Acetat, Chrysin, Galangin, Kaffeesäuren

- insgesamt mehr als 200 verschiedenen Substanzen identifiziert

Zusammensetzung ist nicht standardisierbar!

Propolis

Je nach Spaltgröße wird mehr oder weniger Wachs eingearbeitet. Richtwert: 3 mm

Manche Bienenvölker kitten mehr als andere.

Propolisgitter sorgen für eine gute, saubere Ernte.

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Propolis

• wenig wasserlöslich

• gut löslich in Ethanol → Propolis-Balsam (ca. 45 – 65 %)

• ist für die Sterilität des Bienenstockmilieus verantwortlich (antivirale, antibakterielle, antimykotische und antiparasitäre Wirkungen) → Flavonoide, aromatische Säuren und Ester

• die antibiotische Wirkung korreliert mit den Gehalten an phenylsubstituiertenCarbonsäuren (Kaffeesäure, Ferulasäure, Benzoesäure)

• wirkt cytotoxisch (Phenylcaffeat und weitere Kaffesäurederivate)

• hat einen lokalanästesierenden (schmerzstillenden) Effekt (Aminoester, Aminoamide)

• kann die Entstehung von Antibiotika-Toleranzen reduzieren oder unterbinden

• hat ein hohes allergenes Potential (1,1-Dimetylallylcaffeat, 3-Methyl-2-butenylcaffeat und Phenylethylcaffeat, Tectochrysin…) → Kontaktallergien

Eigenschaften:

Propolis

Verwendung:

• Stärkung des Immunsystems• Entzündungen im Mund- Rachenraum (Mundwasser, Zahnpasta)• Verletzungen und Verbrennungen, Akne, Neurodermitis• Geschwüre• Warzen• Bronchitis• rheumatischen Beschwerden• Depressionen und Müdigkeit• Fußpilz• in Hautcremes, Salben und anderer Kosmetik• Ägypter verwendeten Propolis zum Mumifizieren ihrer Leichen.

Vorsicht - Allergien!