A propolisz, illetve a belőle készült termékek az apiterápia egyik eszközét jelentik, melyek többek között antioxidáns, gyulladáscsökkentő és antibakteriális tulajdonságuk révén hozzájárulnak az ember egészségének fenntartásához és javításához. A pozitív élettani hatásuk elsősorban például a flavonoid-tartalmukhoz kötődik. A propoliszok szerves összetételét elemezve több mint 300 komponenst azonosítottak belőle. Ugyanakkor kevés információval rendelkezünk az elemösszetételüket tekintve, különös tekintettel a propolisz-tartalmú termékek, például a tinktúra elemtartalma vonatkozásában. Az elemösszetétel a nyers propoliszok – és más élelmiszerek tekintetében is – gyakran hasznos információval szolgál a földrajzi eredetükkel kapcsolatban. A földrajzi eredet pedig befolyással lehet a propolisz szerves komponenseire, annak biológiai tulajdonságaira egyaránt. Emiatt a vizsgálataim elsősorban a propolisz és a propolisz-tartalmú termékek elemösszetételének meghatározására összpontosítottak. A vizsgálatokhoz lényeges szempontnak tartottam egy olyan mintaelőkészítési és mérési módszer alkalmazását, mely gyorsabbá teszi a minták elemösszetételének meghatározását, egyúttal annak analitikai jellemzői megfelelnek az elvárásoknak. A vizsgálatok során az egyik célom az volt, hogy megvizsgáljam a hazai nyers propoliszok elemösszetételét, illetve összehasonlítsam külföldi propoliszokban mért adatokkal. Egyúttal fel szerettem volna állítani egy adatbázist a hazai nyers propoliszok elemösszetételére vonatkozóan. Ki szerettem volna térni az elemösszetétel alkalmazhatóságára a nyers propoliszok földrajzi eredetének azonosítása tekintetében, illetve meghatározni, hogy mely elemek koncentrációját célszerű ehhez felhasználni. További célom volt a tinktúrakészítés során alkalmazott körülmények (az extrahálószer etanol koncentrációja és térfogata, az extrahálás ideje) hatásának feltárása az elemösszetételre, valamint hogy az elemek koncentrációjának van-e kapcsolata a flavonoidok koncentrációjával. Lényeges kérdésnek tartottam az elemek átviteli hatásfokának megállapítását a nyers propolisz és a tinktúra között, illetve hogy a tinktúra elemösszetétele és az átlagos átviteli hatásfok alapján milyen biztonsággal lehet becsülni a kezdeti nyers propolisz elemösszetételét. Végül meg szerettem volna állapítani, hogy a tinktúrák esetében alkalmazható-e az eredetazonosítás, azok elemösszetétele alapján. Vizsgálataimat Magyarországon gyűjtött nyers propoliszokon (n=252) végeztem, melynek begyűjtése az Országos Magyar Méhészeti Egyesületen keresztül történt, a méhészek által. A minták település szintű származását ismertem, a földrajzi eredetük azonosítását a régiók szintjén végeztem. A tinktúrakészítés hatásának értékelését egy hazai mintákból kevert propolisszal ellenőriztem, az egyes elemek átviteli hatásfokának meghatározását pedig a mintákból véletlenszerűen kiválasztott propoliszokon vittem véghez. A nyers minták roncsolását „vessel inside vessel” módszerrel végeztem, mely azon alapult, hogy kb. 0,1000 g mennyiségű mintákat kvarccsövekbe mértem be 2 mL HNO3 és 0,6 mL H2O2 mellett, majd teflonszalaggal lezártam. Ezeket teflonedényben helyeztem el, és mikrohullámú roncsolással készítettem elő a vizsgálathoz. A tinktúrákat direkt mintabevitellel nem tudtam analizálni, ezért ezeket is leroncsoltam. A roncsolásuk előtt 2 ml tinktúrából kiindulva egy bepárlást hajtottam végre. Az ezt követő lépések megegyeztek a nyers propoliszok roncsolásával. Az elemtartalom meghatározást induktív csatolású plazma optikai emissziós spektrométerrel (ICP-OES) és induktív csatolású plazma tömegspektrométerrel (ICP-MS) végeztem. A kimutatási és meghatározási határok tekintetében a módszer kellően hatékony volt, ugyanis a nyers propoliszból 35 elem mennyiségi meghatározására alkalmas, minden nyers mintából. A tinktúránál a módszer kedvező kimutatási határa ellenére, az alacsony elemkoncentrációjuk miatt nem minden esetben kaptam mérhető koncentrációt. A módszer pontosságát, megismételhetőségét, reprodukálhatóságát, illetve a mérés stabilitását ellenőriztem és elfogadhatónak találtam. A roncsolási módszer megfelel a „zöld kémia” követelményeinek, ugyanis alacsony vegyszerfelhasználás mellett kis mennyiségű minta készíthető elő vele. Mivel akár 3 kvarccső is elhelyezhető egy teflonedényen belül, ezért a módszer mintaátbocsátási képessége megháromszorozódik, és egyszerre akár egymástól független minták is előkészíthetők ugyanazon teflonedényben, keresztszennyezés nélkül. Összesen 252 hazai nyers propoliszt elemezve létrehoztam egy olyan adatbázist, ami 36 elemre vonatkozóan tartalmaz koncentráció eredményeket a minták elemösszetételéről. Ezek közül kiemeltem az elemkoncentrációk mediánját, átlagát, szórását, minimumát és maximumát, melyet a dolgozatban (13. táblázat) bemutattam. Ez az adatbázis ráadásul Magyarország propoliszait reprezentatív módon jellemző mintákból áll. Magyar propoliszokról eddig nem állt rendelkezésre ilyen jellegű adatbázis, sőt világszinten sincs egy országból, ekkora számú propolisz mintából, ilyen sok elemre vonatkozó elemtartalmi eredmény. A nyers propoliszok elemösszetételét megvizsgálva azt tapasztaltam, hogy a koncentrációk széles tartományban fordulnak elő. Egy elemen belül a legkisebb és a legnagyobb koncentrációjú minta elemkoncentrációja közötti arány 9–1638 között volt. Azt is megállapítottam, hogy az elemkoncentrációk a mintahalmazon belül nem követik a normál eloszlást, hanem jobbra ferde és csúcsos eloszlásúak. A vizsgált elemek koncentrációjának mediánja alapján a következő sorrendet tudtam felállítani: K>Ca>S>P>Fe>Mg>Al>Zn>Na>Ba>B>Mn>Sr>Cu>Cr>Ni>V>Ce>Co>La>Nd>Mo>Cd>Pr>Gd>Sm>Cs>Dy>U>Eu>Er>Yb>Tb>Ho>Tm>Lu. Külföldi minták eredményeivel összevetve a legnagyobb különbségeket a dél-spanyolországi és a kínai mintákkal szemben tapasztaltam. Jellemzően a dél-spanyol, kínai és horvát propoliszokban a Ca koncentrációja megelőzi a K-ét, míg a hazai mintáknál ez általában fordítva van. Az argentin mintákkal szemben a lantanoidák koncentrációi térnek el jelentősen. Más kutatásokban közölt eredményekkel összehasonlítva, többnyire hasonlóságot figyeltem meg. A nyers propoliszok földrajzi eredetének azonosítását a mért elemtartalmi koncentrációk logaritmizált értékei alapján vittem véghez. A főkomponens analízis nem bizonyult hatékony csoportosítási módnak, ezért a lineáris diszkriminancia analízist (LDA) használtam fel. A csoportosításhoz az Al, B, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, S, Sr, Cs, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb és Lu elemeket alkalmaztam. A klasszifikációs táblázat „eredeti” csoportosítása azt igazolta, hogy az észak-alföldi régióból származó minták elkülönítése 96,3% megbízhatósággal lehetséges. A többi csoport elkülöníthetősége 64,7–80,0% között alakult. A csoportosítást a keresztvalidálással ellenőriztem, ami azt mutatta, hogy ismeretlen mintaként az észak-alföldi régióhoz tartozó minták helyes osztályba sorolása 74,1%-ra csökkent, ami még mindig viszonylag magas. A további régiók osztályozásának hatékonysága 44,7–72,0% között alakult. Összességében az LDA eredeti osztályozási módszere alapján a minták 75,4%-át tudta megfelelően osztályozni, a keresztvalidálás alapján ez az arány 60,3%-ra csökkent. Az elemtartalom szerint végzett eredetazonosítás tehát részben alkalmas a hét magyarországi régióból származó nyers propoliszok eredetének igazolására. A tinktúrakészítés hatását vizsgáltam eltérő etanoltartalmú extrahálószerrel (0, 50, 80 és 100% (v/v)), illetve különböző időtartamokig (1 óra, 1 nap, 1 hét és 1 hónap) végzett extrahálás során. Az elkészült tinktúrákat elemezve azt állapítottam meg, hogy a meghatározott elemek az oldhatóságuk alapján három nagy csoportba sorolhatók. Az (i) csoport elemei drasztikusan jobban oldódnak a vizes közegben, mint az etanoltartalmú extrahálószerekben, a (ii) csoport elemei a vizes közeg mellett az 50% (v/v)-os etanolban is hasonlóan jól extrahálhatóak, míg a (iii) csoportba tartozó elemek általában a 80%-(v/v)-os etanollal nyerhetőek ki leginkább. Az is kiderült, hogy az esszenciális elemek jelentős része (B, K, Mg, Na, P, S, Zn, Mn, Co) a vizes és az 50%(v/v)-os etanoltartalmú extraháló közegbe oldódik át a hatékonyabban, de a 80 (v/v)-os etanolt alkalmazva is jelentős. Ugyanakkor az utóbb említett körülmények között néhány toxikus elem, mint pl. a Cd vagy az Al extrahálhatósága alacsony. Mivel a tinktúrakészítésnél általában 80% (v/v)-os etanolt alkalmaznak, az elemtartalom szempontjából ez kedvező az ember egészségére nézve. Főleg a (ii) csoport elemeit tekintve azt tapasztaltam, hogy az 50, 80 és 100% (v/v)-os etanoltartalmú kivonatokban nem várható ezen elemek koncentrációjának változása 1 hét extrahálás után. A kivonószer ez esetben kioldotta szinte az összes hozzáférhető elemet a nyers propoliszokból. Megállapítottam továbbá, hogy nagyobb térfogatú extrahálószer használatával csökken a tinktúra koncentrációja, viszont általában kismértékben nő a kinyerhető elemek mennyisége. Vizsgálataim kitértek az összes flavonoid-tartalom meghatározására a különböző tinktúrakészítési módok mellett, valamint a flavonoid-koncentráció korrelációs kapcsolatára az elemkoncentrációkkal. A flavonoid-tartalom a vizes kivonatban a legalacsonyabb, de szignifikánsan növekvő tendenciát mutat az extrahálási idő függvényében. Az etanoltartalom növelésével a flavonoid koncentráció is nőtt a tinktúrában. Az (i) és (ii) csoport elemeivel mindössze a vizes kivonatban mutattam ki korrelációt, ami elsősorban annak tudható be, hogy az idő függvényében mind az elemek, mind a flavonoidok a koncentráció kiegyenlítődésére törekedtek. Az etanoltartalmú extrahálószerekben viszont gyenge az elemkoncentrációk korrelációs kapcsolata a flavonoidokéval. A (iii) csoport elemei, főleg a Fe, Cu, U és a Cr esetében mutatható ki erősebb korrelációs kapcsolat a flavonoidokkal összevetve. Viszont az említett elemek moláris koncentrációja elenyésző a flavonoidok moláris koncentrációjához képest. Tehát ha esetleg mégis komplexként lennének jelen a propoliszokban, a komplexek mennyisége elhanyagolható lenne a teljes flavonoid koncentrációhoz viszonyítva. A nyers propolisz és a tinktúra kapcsolatát vizsgálva, meghatároztam az elemek átviteli hatásfokát (TC) 80% (v/v)-os etanollal végzett, 1 hetes extrakciót követően. Az (i) csoport elemei esetében, melyek a vizes közegbe oldódtak át drasztikusan jobban, értelemszerűen alacsony átviteli hatásfokkal rendelkeznek ilyen körülmények mellett. A (ii) csoportba sorolt elemeknél – vagyis melyek jól oldódnak a vizes közegben, de közel hasonló mértékben oldódnak az 50% (v/v)-os etanolban – az átoldódás mértéke általában viszonylag magas. Ez kedvező, mivel a Cs kivételével esszenciális elemekről van szó, melyek jelentős hányada átkerül a tinktúrába. Átlagosan 30% fölött alakult az átviteli hatásfok a Mg, Co, B, P és Na elemek esetében, ugyanakkor a K tekintetében ez 61,8% volt átlagosan. A (iii) csoport elemei esetében jellemzően a 80% (v/v)-os etanolban a legmagasabb a koncentrációjuk, ennek ellenére a TC elemenként nagymértékben eltérő, a mediánjuk 1,46 és 47,6% között változik. Az átviteli hatásfok mediánja szerint rendezve a sorrend a következőképpen alakul: K>Na>Cu>P>B>Co>Mg>Ni>Mn>Zn>S>Mo>Cr>Ca>Cs>V>Fe>Sr>U>Al. Ellenőriztem azt, hogy a tinktúra elemösszetétele alapján milyen pontossággal becsülhető a kiinduláshoz használt nyers propolisz elemösszetétele. Megállapítottam, hogy azonos elkészítési körülmények mellett készülő tinktúrából a K koncentrációja jósolható meg a legkisebb hibaszázalékkal, azaz 58,4–131,4% közötti egyezéssel a valós értékéhez képest. Elsősorban a magas átviteli hatásfokú elemek tekintetében a hibának a szórása ±50%-on belül esik, ide tartozik a Na, Cu, S, P, B, Mg és Ni. Ennél nagyobb hibaszázalékkal tudtam megbecsülni a kisebb átviteli hatásfokkal rendelkező elemek koncentrációját. A lantanoidák koncentrációjára nem tudtam következtetni, a tinktúrában mért kimutatási határ alatti koncentrációjuk miatt. Ahhoz, hogy a tinktúrák eredetét is azonosíthassam, következtetni kellene a nyers propolisz azon elemeinek összetételére, melyek az elkülönítéshez hozzájárultak. Azonos elkészítési körülmények mellett készült tinktúrákból a legkisebb hibával a K koncentrációja becsülhető. Azt figyeltem meg, hogy az átviteli hatásfok csökkenése mellett a hiba nagysága nőtt. A becslés bizonytalanságát tovább növeli az elkészítési körülményeknek a hatása. Emiatt az elemtartalom önmagában nem alkalmas a propolisz tinktúrák földrajzi eredetének azonosítására, viszont a nyers propoliszokból részben alkalmas volt az eredetazonosításra a hazai mintákban.

Propolis, as well as their products are one of the parts of apitherapy, which have an effect to maintain or improve the human health by its antioxidant, anti-inflammatory and antibacterial properties. The positive effect of the propolis connects to e.g. its flavonoid content. More than 300 compounds were identified by analyzing the organic content of propolis. However, the mineral content of propolis has not been so thoroughly studied, especially in the case of propolis products such as tinctures. The mineral content of raw propolis or any kind of food also can be often useful to identify the geographical origin of it. Moreover, the geographical origin can have an impact to the organic content as well as the biological properties of the propolis. Therefore my research was chiefly focusing on the analysis of the mineral content of propolis and propolis products. It was an important point to apply such a sample preparation and analysis method, which can make faster the measurement of the element content of propolis, moreover their characteristics meets the requirements. One of my aim was the analysis of the mineral content of Hungarian raw propolis, as well as to compare them with the results of propolis originating from other countries. Moreover, I wanted to make a database which contains the mineral composition of Hungarian raw propolis. Another goal was to apply the mineral content of raw propolis for the geographical identification of them, as well as to identify the elements which are useful in this situation. I also wanted to evaluate the effect of extraction parameters, such as the ethanol content and the volume of the extraction solvent, as well as the extraction time to the mineral content of the tinctures, together with their relationship with the flavonoid concentration. The determination of the transfer coefficient between the raw propolis and the tinctures was an important point. I also wanted to determine that what can be the mistake of the prediction, if we want to say the mineral content of the original raw propolis based on the element content of its tincture and the average transfer coefficient. Finally, I wanted to determine the possibility of the geographical identification of tinctures by their mineral composition. Totally 252 Hungarian raw propolis were analyzed, which were collected by the beekeepers, and the collection was controlled by the National Beekeepers’ Association of Hungary. The settlement of the collection was known, and the geographical identification was done by separating the different regions. A mixed raw propolis sample was used for analyzing the effect of the extraction method. The determination of transfer coefficient of the analyzed elements was done from randomly chosen raw propolis samples. Vessel inside vessel method was used for digestion the raw propolis. Approximately 0.1000 g samples were deposited into quartz tubes followed by addition of 2 mL HNO3 and 0.6 mL H2O2 and the quartz tubes were sealed with Teflon tape. Closed quartz tubes were placed in polytetrafluoroethylene vessels and the sample preparation was completed by microwave digestion. The tinctures could not be analyzed by direct introduction them into the plasma, so they were also digested. Evaporation of the solvent was necessary of the 2 mL tincture before digestion. The following steps of the digestion were the same as in the case of raw propolis. Element analysis was carried out with inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES) and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The limit of detections and limit of quantifications of the method are good enough, therefore I could determine the concentration of 35 element from all the raw propolis samples. Even though the limit of detections are very favorable, I could not determine all the element concentrations in the case of tinctures. I had measured the accuracy, repeatability, reproducibility and stability of the method, which were found acceptable. The digestion method matches with the requirements of green chemistry, because it needs low amount of chemicals as well as small amount of samples can be prepared with it. Up to three quartz tubes can be placed into a Teflon vessel, thus sample throughput was increased by up to three times. Independent samples can also be placed in the same Teflon vessel simultaneously without cross contamination. I have created a database which contains information about 36 element composition of 252 Hungarian raw propolis samples. I have highlighted the median, average, standard deviation, minimum and maximum of the element concentrations, which was presented in my thesis (Table 13.). The analyzed samples presented in the database are representing the characteristics of Hungarian propolis. This kind of database has not existed so far from Hungarian propolis. Moreover we cannot find globally such a results of element contents of propolis, which is representing one country and consists of such number of elements. I have found by analyzing the element content of raw propolis samples, that element concentrations are present in a wide range. The ratio of the highest and the lowest concentration is between 9 and 1638 in the case of the same element. I have also established, that element concentrations in the sample set were not presented a normal distribution, but had a positive skewness and a positive kurtosis. I have also created an order by the median of the element concentrations, which is: K>Ca>S>P>Fe>Mg>Al>Zn>Na>Ba>B>Mn>Sr>Cu>Cr>Ni>V>Ce>Co>La>Nd> Mo>Cd>Pr>Gd>Sm>Cs>Dy>U>Eu>Er>Yb>Tb>Ho>Tm>Lu. I was trying to match my results of samples with results of raw propolis originating from other countries. The highest differences are observed compared to South Spanish and Chinese propolis. The concentration of Ca is usually higher than the concentration of K in South Spanish, Chinese and Croatian samples, in contrast with most of the Hungarian propolis. Concentration of lanthanides are highly differing in contrast with Argentinian propolis. In general, results which are presented by other researchers are in good agreement with my results. I have done the geographical identification of raw propolis samples using the logarithm of the concentrations of measured elements. Principal component analysis was not working well as a grouping method, so I have used linear discriminant analysis (LDA). The grouping variables are the Al, B, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, S, Sr, Cs, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu elements. The original part of the classification table showed that samples originated from Northern Great Plain were discriminated by 96.3% efficiency. The discrimination efficiency of the other regions were between 64.7% and 80.0%. I have verified the LDA method with the cross validation, which showed that the grouping efficiency of the samples originating from Northern Great Plain as unknown ones were decreased up to 74.1%, which it is rather high. The discrimination efficiency of the other regions were between 44.7% and 72.0%. To sum up, the original LDA method have discriminated the propolis samples with 75.4% efficiency, while in the case of the cross validation it was decreased up to 60.3%. The geographical identification of raw propolis is partially efficient to discriminate samples originating from the seven Hungarian regions based on their element composition. I have analyzed the effect of the different ethanol content extraction solvents (0, 50, 80 and 100% (v/v)) and the different extraction times (1 hour, 1 day, 1 week and 1 month) to the element content of the tinctures. By analyzing the different tinctures, I have established that the analyzed elements were classified into three main groups by their behavior. Elements in group (i) dissolved considerably better in aqueous extraction solvents than in solutions containing ethanol. Elements in group (ii) dissolved mostly in aqueous extractant, but extracted well also in 50% (v/v) ethanol content solutions. Elements classified into group (iii) were extracted mostly in 80% (v/v) ethanol content solvents. It was also determined that most of the essential elements (namely B, K, Mg, Na, P, S, Zn, Mn, Co) were extracted well in aqueous and 50% (v/v) ethanol content solvents, but the extraction was also efficient using 80% (v/v) ethanol. In contrast, the extraction efficiency of some toxic elements, like Cd and Al was low in the latter case. While 80% (v/v) ethanol is the most often used extraction solvent for propolis tinctures, it is favorable for the human health from the perspective of element composition. The concentration of the elements, mainly belong to group (ii) did not change greatly after a 1 week extraction in 50, 80 and 100% (v/v) ethanol content solvents. The extraction solvent has dissolved all the accessible elements from raw propolis in the aforementioned cases. Moreover, I have established that the increasing volume of the extraction solvent is decreasing the concentration of the element in the tincture, but the extracted amount of the element in usually a bit higher. I have also measured the total flavonoid content of tinctures in relation to the different preparation methods, as well as its correlation was also calculated with the element concentrations. Flavonoid content was the lowest in the aqueous extract of the propolis, however significant increase was noticed depending on the extraction time. The flavonoid content of the tincture was increased by the increasing ethanol content of the extraction solvent. I have found that the elements of group (i) and (ii) has a positive correlation with flavonoids just using the aqueous solvent. It can be explained by the fact that the elements and also the flavonoids try to reach a balance and equilibrium during the extraction process. However their correlation was weak in the ethanol content extraction solvents. The (iii) group of elements, especially the Fe, Cu, U and Cr has a stronger correlation with the flavonoids. However the molar concentration of the aforementioned elements is much lower than the molar concentration of total flavonoids. So if there is a complex in propolis between the metals and flavonoids, its concentration is negligible compared to the total flavonoid content. I have evaluated the transfer coefficient (TC) of the minerals between tinctures and raw propolis in 80% (v/v) ethanol content extraction solvent after 1 week extraction. In case of group (i) elements, which are dissolved considerably better in aqueous extraction solvents, transfer coefficient was low in the aforementioned conditions. Group (ii) elements, which are dissolved the best in aqueous solvents, but dissolved well in 50% (v/v) ethanol content solutions also, transfer coefficient was quite high in the analyzed conditions. It is favorable, because elements except Cs belonging into this group are essential, which are transferring into the tincture at high ratio. The average of transfer coefficient was over 30% in the case of Mg, Co, B, P and Na elements, while the average was 61.8% in the case of K. Group (iii) elements were usually present with the highest concentration in 80% (v/v) ethanol content tinctures, but even so their transfer coefficient was very various, because the median of TC was changed between 1.46 and 47.6%. The order of the elements based on the median of the transfer coefficient is: K>Na>Cu>P>B>Co>Mg>Ni>Mn>Zn>S>Mo>Cr>Ca>Cs>V>Fe>Sr>U>Al. I have checked the accuracy of the estimation of original raw propolis element content based on the element content of their tincture. I have determined that K content can be estimated with the lowest mistake, if we are using the same conditions of the extraction. The match of the estimated and the real concentration was between 58.4 and 131.4%. The standard deviation of the mistake was lower than ±50%, chiefly in the case of elements which had high transfer coefficient, like Na, Cu, S, P, B, Mg and Ni. There was a higher standard deviation of the mistake in the case of elements with low transfer coefficient. Lanthanides could not be estimated, because they are under the limit of detection in most of the cases. If I would like to identify the geographical origin of the tinctures by using their element composition, I should estimate those elements content, which are used to discriminate the original raw propolis. The K content can be estimated with the lowest mistake, if the same extraction conditions are applied. However I have found that the mistake is increasing by the decreasing transfer coefficient. The uncertainty of the estimation is also increased by the different preparation methods of the tinctures. Therefore the element composition cannot be used alone for identify the geographical origin of tinctures, however it was partially suitable for discrimination of Hungarian raw propolis samples.