بررسي اثر ضد باكتريايي و خاصيت سينرژيستي اسانس سه گياه دارويي عليه برخي از پاتوژنهاي مهم مواد غذايي به روش ميكرودايلوشن

Synergistic antibacterial activity of the essential oils from three medicinal plants against some important food-borne pathogens by microdilution method

اسانس سه گیاه دارویی شامل زنیان (Carum copticum (L.) C. B. Clarke)، زیره پارسی (Bunium persicum (Boiss.) B. Fedtsch.) و زیره سبز (Cuminum cyminum L.) به روش تقطیر با آب استخراج شد. اسانس‌های بدست آمده با استفاده از دستگاه گاز كروماتوگراف (GC) و گاز كروماتوگراف متصل به طیف‌سنج جرمی (GC/MS) تجزیه شدند و تركیب‌های تشكیل‌دهنده آنها براساس شاخص بازداری و طیف جرمی تعیین گردید. سپس با استفاده از تكنیك میكرودایلوشن (ریزرقت) و با استفاده از دستگاه خواننده الایزا خاصیت ضد باكتریایی اسانس‌های مورد نظر با تعیین حداقل غلظت بازدارندگی (MIC) و حداقل غلظت كشندگی (MBC) نیز علیه برخی از باكتریهای آلوده كننده مواد غذایی مانند Staphylococcus aureus، Bacillus cereus، Listeria monocytogenes، Escherichia coli O157H7 و Salmonella enteritidisبررسی شد. همچنین با توجه به كاربرد همزمان گیاهان دارویی در طب سنتی و با در نظر گرفتن تأثیر این اسانس‌ها بر خواص ارگانولپتیكی مواد غذایی و MIC اسانس زیره پارسی و زیره سبز واكنش متقابل این دو با استفاده از روش Modified checkboard و محاسیه شاخص بازدارندگی افتراقی (FICindex) علیه باكتریها نیز بررسی گردید. نتایج نشان دادند كه از نظر اجزای اسانس بین گونه‌های مورد بررسی اختلاف قابل‌توجهی وجود دارد. این در حالی بود كه تركیب‌هایی چون پارا-سیمن و گاما-ترپینن در هر سه اسانس به میزان متفاوتی تشخیص داده شد. مهمترین تركیب‌های موجود در اسانس زنیان تیمول (4/48%)، پارا-سیمن (8/21%) و گاما-ترپینن (3/21%) بودند. در اسانس زیره پارسی گاما-ترپینن (2/44%)، كومین‌آلدئید (9/16%)، گاما-ترپینن-7-اُل (5/10%) و پارا-سیمن (8%) از تركیب‌های اصلی تشخیص داده شدند. تركیب‌های اصلی در اسانس زیره سبز، كومین‌آلدئید (2/30%)، گاما-ترپینن (8/12%)، سافرانال (4/9%) و پارا-سیمن (1/14%) بودند. حداقل غلظت بازدارندگی (MIC) اسانس‌ها به‌ترتیب برای زنیان در دامنه 03/0 تا 5/0 میلی‌گرم در میلی‌لیتر، برای زیره پارسی 18/0 تا 3 میلی‌گرم در میلی‌لیتر و برای اسانس زیره سبز 37/0تا 3 میلی‌گرم در میلی‌لیتر بدست آمد. اسانس زنیان به‌طور مؤثرتری رشد تمام باكتریهای مورد آزمایش را كنترل نمود در حالی‌كه بقیه اسانس‌ها به میزان كمتری مؤثر بودند. محاسبه (FICindex) اسانس زیره پارسی و زیره سبز وجود فعالیت سینرژیستی علیه باكتریهای گرم مثبت و فعالیت افزایشی علیه باكتریهای گرم منفی را اثبات نمود. در مجموع نتایج این تحقیق نشان داد كه اگرچه اثرهای بازدارندگی اسانس زیره پارسی و زیره سبز كمتر از اسانس زنیان است، ولی كاربرد همزمان این دو اسانس به‌ویژه علیه باكتریهای گرم مثبت دارای اثرهای بازدارنده قابل‌توجه بوده و می‌توان در راستای بهینه‌سازی استفاده از اسانس‌ها در كنترل مؤثر پاتوژنهای مواد غذایی به‌عنوان یك روش مكمل كه در عین حال اثر نامطلوب كمتری بر خواص ارگانولپتیكی مواد غذایی داشته باشند، استفاده نمود.

Essential oils of three medicinal plants species, including Carum copticum (L.) C. B. Clarke, Bunium persicum (Boiss.) B. Fedtsch. and Cuminum cyminum L., were obtained by hydrodistillation and their constituents were analyzed by GC and GC/MS using retention indices and fragmentation patterns. The antibacterial effects (MIC and MBC) of the essential oils were assessed on several food-borne pathogens, namely Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Escherichia coli O157: H7, Salmonella enteritidis and Listeria monocytogenes by microdilution technique using ELISA reader. Because of the combinatory usage of Bunium persicum and Cuminum cyminum in folk medicine, the affect of essential oil on food organoleptic properties and MIC values of the plants, interaction of Bunium persicum and Cuminum cyminum essential oils were also studied by FICindex determination using modified dilution checkboard method. The results showed that there are noticeable differences between the essential oils as their constituents as concerned, while ρ-cymen and γ-terpinene detected in all essential oils in different percentage. The main components of essential oils of C. copticum were thymol (48.4%), ρ-cymene(21.8%) and γ-terpinene (21.3%). The major constituents of B. persicum were γ-terpinene (44.2%), cuminaldehyde (16.9%), γ-terpinen-7-al (10.5%), and ρ-cymen (8%) while those of C. cyminum were cuminaldehyde (30.2%), ρ-cymene(14.1%), γ-terpinene (12.8%), and safranal (9.4%). The ranges of minimum inhibitory concentrationof the oils were 0.03-0.5,0.18-3.0, and 0.37-3.0 mg/ml, respectively, for C. copticum, B. persicum and C. cyminum. Moreover, the combination of B. persicum and C. cyminum essential oils confirmed synergistic and additive activities against the pathogens. In conclusion, although the MIC of Bunium persicum and Cuminum cyminum essential oils were lower than C. copticum, but combinatory usage of these essential oils especially against gram-positive bacteria produced promissing results. So application of  these essential oils is recommended in combination as an efficients and complementary method for control of food borne pathogens with lower side effects on organolpetic properties of food.