بررسی خواص ضدمیکروبی لاکتوباسیلوس کازئی و عصاره چای سفید (Camellia sinensis) بر باکتریهای اشریشیا کلی و لیستریا منوسایتوژنز
الموضوعات :افسانه وفا 1 , مریم قانع 2 , لاله بابائی خو 3
1 - گروه زیستشناسی، واحد اسلامشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اسلامشهر، ایران
2 - گروه زیستشناسی، واحد اسلامشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اسلامشهر، ایران
3 - گروه زیستشناسی، واحد اسلامشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اسلامشهر، ایران
الکلمات المفتاحية: لاکتوباسیلوس کازئی, خواص ضدمیکروبی, چای سفید, اشریشیاکلی, لیستریا منوسایتوژنز,
ملخص المقالة :
اثرات ضدمیکروبی چای بر روی بسیاری از میکروارگانیسمها ثابت شده است. پروبیوتیکها، مکملهای غذایی میکروبی هستند که اثرات مفیدی بر سلامت انسان دارند. این مطالعه بهمنظور بررسی اثر ضدمیکروبی لاکتوباسیلوس کازئی و عصاره چای سفید (Camellia sinensis) بر روی اشریشیاکلی و لیستریا منوسایتوژنز، انجام شد. برای این منظور، عصاره چای سفید تهیه شد و خواص ضدمیکروبی آن بر علیه اشریشیا کلی و لیستریا منوسیتوژنز به روش رقیقسازی در لوله و انتشار دیسک، مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین لاکتوباسیلوس کازئی کشت داده شد و پس از تهیه مایع رویی، خواص ضدمیکروبی مایع رویی و اثر همافزایی آن با عصاره چای سفید با روش انتشار چاهک بررسی شد. نتایج، فعالیت ضدمیکروبی قابلتوجهی از عصاره چای سفید با ناحیه بازدارندگی 4/0±15 و 6/0±18 میلیمتر را به ترتیب برای اشریشیاکلی و لیستریا منوسایتوژنز نشان داد. حداقل غلظت بازدارندگی و کشندگی عصاره چای سفید برای لیستریا منوسایتوژنز 5/6 و 5/12 و برای اشریشیاکلی 5/12 و 25 میلیگرم بر میلیلیتر بود. ترکیب عصاره چای سفید و مایع رویی لاکتوباسیلوس کازئی خاصیت بازدارندگی با قطر 6/0±23 و 2/0±20 میلیمتر به ترتیب برای اشریشیاکلی و لیستریا منوسایتوژنز ایجاد کرد. نتایج نشان داد که چای سفید دارای خواص ضدمیکروبی قابلتوجهی است و مایع رویی لاکتوباسیلوس کازئی میتواند فعالیت ضدمیکروبی آن را به میزان قابلتوجهی افزایش دهد. این ترکیب میتواند بهعنوان یک کاندید امیدوارکننده بهعنوان افزودنی غذایی برای مبارزه با باکتریهای بیماریزا منتقله از غذا، در نظر گرفته شود.
1. Mashreghi M, Momtazi F. Comparison of the antibacterial effects of various concentrations of alcoholic extracts of Rosmarinus officinalis, Hypericum perforatum and Carthamus tinctorius on the growth phases of Esherichia coli O157. Journal of Rafsanjan University of Medical Sciences. 2012;11(2):103-14.
2. Amiri M, Ghane M, Khou L. Molecular typing and investigating the presence of efflux genes in urinary isolates of Klebsiella pneumoniae. 2019;30(1):8-20.
3. Quigley EM. Prebiotics and probiotics in digestive health. Clinical Gastroenterology and Hepatology. 2019;17(2):333-44.
4. Ershadian M, Branch D, Azad I. The antimicrobial and co-aggregation effects of probiotic lactobacilli against some pathogenic bacteria. Iranian Journal of Medical Microbiology. 2015;9 (3):14-22.
5. Anas M, Eddine HJ, Mebrouk K. Antimicrobial activity of Lactobacillus species isolated from Algerian raw goat's milk against Staphylococcus aureus. World Journal of Dairy and Food Sciences. 2008;3(2): 39-49.
6. Ghane M, Babaeekhou L, Ketabi SS. Antibiofilm activity of kefir probiotic lactobacilli against uropathogenic Escherichia coli (UPEC). Avicenna journal of medical biotechnology. 2020;12(4):221-229.
7. Ghane M, Babaeekhou L, Najafabadi BM, Mirmostafa MS. Lactic acid bacteria from kefir grains: Potential probiotics with antagonistic activity against multidrug resistant Gram-negative bacteria. Malaysian Journal of Microbiology. 2021;17(4):414-423.
8. Chavoshi FM, Imani FA, Saadatmand S. Antimicrobial effects of bacterial cell debris and supernatant of Lactobacillus casei isolated from yoghurt against Enterohemorrhagic Escherichia coli O157: H7. Journal of Ardabil University of Medical Sciences 2011;11(3):208-217.
9. Taylerson M. The health benefits of tea varieties from Camellia sinensis. The Plymouth Student Scientist. 2012; 5(1):304-312.
10. Hilal Y, Engelhardt U. Characterisation of white tea–comparison to green and black tea. Journal für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit. 2007;2:414-21.
11. Bansal S, Choudhary S, Sharma M, Kumar SS, Lohan S, Bhardwaj V. Tea: A native source of antimicrobial agents. Food research international. 2013;53(2):568-584.
12. Kusumawardani A, Sukmasari S, Mutalib NAA, Rahman SFA, Ichwan SJA. Comparative study of antimicrobial potential of White tea and black tea leaf extracts from east Java-Indonesia on two species of oral streptococci. Materials Today: Proceedings. 2019;16:2226-2230.
13. Arabestani B, Babaeekhou L, Ghane M. Antibacterial activity of different Artemisia dracunculus extracts against dental caries-related pathogens. Avicenna Journal of Dental Research. 2023;15(3):87-91.
14. Ghane M, Babaeekhou L, Shams M. Antimicrobial activity of Rhus Coriaria L. and Salvia Urmiensis bunge against some food-borne pathogens and identification of active components using molecular networking and docking analyses. Food Science and Technology. 2022;42:e08221.
15. Cossettini A, Vidic J, Maifreni M, Marino M, Pinamonti D, Manzano M. Rapid detection of Listeria monocytogenes, Salmonella, Campylobacter spp., and Escherichia coli in food using biosensors. Food Control. 2022;137:108962.
16. Jigisha A, Nishant R, Navin K, Pankaj G. Green tea: a magical herb with miraculous outcomes. International Research Journal of Pharmacy. 2012;3(5):139-148.
17. Alghamdi AI. Antibacterial activity of green tea leaves extracts against specific bacterial strains. Journal of King Saud University-Science. 2023;35(5):102650.
18. Fathi M, Ghane M, Pishkar L. Phytochemical composition, antibacterial, and antibiofilm activity of Malva sylvestris against human pathogenic bacteria. Jundishapur Journal of Natural Pharmaceutical Products. 2022;17(1): e114164.
19. Koohsari H, Ghaemi E, Sheshpoli MS, Jahedi M, Zahiri M. The investigation of antibacterial activity of selected native plants from north of Iran. Journal of medicine and life. 2015;8(2):38-46.
20. Dinçer E, Bağlam N. Determination of the antimicrobial activity of four different tea extracts against foodborne pathogens. Hacettepe University Faculty of Health Sciences Journal.10(3):610-624.
21. Granato D, do Prado-Silva L, Alvarenga VO, Zielinski AA, Bataglion GA, de Morais DR. Characterization of binary and ternary mixtures of green, white and black tea extracts by electrospray ionization mass spectrometry and modeling of their in vitro antibacterial activity. LWT-Food Science and Technology. 2016;65:414-420.
22. Camargo L, Pedroso L, Vendrame S, Mainardes R, Khalil N. Antioxidant and antifungal activities of Camellia sinensis (L.) Kuntze leaves obtained by different forms of production. Brazilian Journal of Biology. 2016;76:428-434.
23. Ho C-T, Lin J-K, Shahidi F. Tea and tea products: chemistry and health-promoting properties (1st edition): CRC press; 2008.
24. Soleymanzadeh Moghadam S, Minaeian S, Majidpour A, Adabi M, Hosseini Doust R. The Lactobacillus acidophilus supernatant: An effective and safe alternative to antibiotics. Iranian Journal of Toxicology. 2024;18(1):52-60.
25. Muhammad Z, Ramzan R, Abdelazez A, Amjad A, Afzaal M, Zhang S. Assessment of the antimicrobial potentiality and functionality of Lactobacillus plantarum strains isolated from the conventional inner Mongolian fermented cheese against foodborne pathogens. Pathogens. 2019;8(2):71.
26. Su P, Henriksson A, Nilsson C, Mitchell H. Synergistic effect of green tea extract and probiotics on the pathogenic bacteria, Staphylococcus aureus and Streptococcus pyogenes. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2008;24:1837-1842.
کیفیت و ماندگاری تولیدات کشاورزی و موادغذایی دوره چهارم/ شماره سوم/ زمستان 1403/ مقاله پژوهشی/ صفحات: 21-30
بررسی خواص ضدمیکروبی لاکتوباسیلوس کازئی و عصاره چای سفید
(Camellia sinensis) بر باکتریهای اشریشیا کلی و لیستریا منوسایتوژنز
افسانه وفا، مریم قانع*، لاله بابائی خو
گروه زیستشناسی، واحد اسلامشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اسلامشهر، ایران
*نویسنده مسئول: ma.ghane@iau.ac.ir
دریافت مقاله: 16/9/1403، پذیرش مقاله: 22/10/1403
چکیده
اثرات ضدمیکروبی چای بر روی بسیاری از میکروارگانیسمها ثابت شده است. پروبیوتیکها، مکملهای غذایی میکروبی هستند که اثرات مفیدی بر سلامت انسان دارند. این مطالعه بهمنظور بررسی اثر ضدمیکروبی لاکتوباسیلوس کازئی و عصاره چای سفید (Camellia sinensis) بر روی اشریشیا کلی و لیستریا منوسایتوژنز، انجام شد. برای این منظور، عصاره چای سفید تهیه شد و خواص ضدمیکروبی آن بر علیه اشریشیا کلی و لیستریا منوسیتوژنز به روش رقیقسازی در لوله و انتشار دیسک، مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین لاکتوباسیلوس کازئی کشت داده شد و پس از تهیه مایع رویی، خواص ضدمیکروبی مایع رویی و اثر همافزایی آن با عصاره چای سفید با روش انتشار چاهک بررسی شد. نتایج، فعالیت ضدمیکروبی قابلتوجهی از عصاره چای سفید با ناحیه بازدارندگی 4/0±15 و 6/0±18 میلیمتر را به ترتیب برای اشریشیا کلی و لیستریا منوسایتوژنز نشان داد. حداقل غلظت بازدارندگی و کشندگی عصاره چای سفید برای لیستریا منوسایتوژنز 5/6 و 5/12 و برای اشریشیا کلی 5/12 و 25 میلیگرم بر میلیلیتر بود. ترکیب عصاره چای سفید و مایع رویی لاکتوباسیلوس کازئی خاصیت بازدارندگی با قطر 6/0±23 و 2/0±20 میلیمتر به ترتیب برای اشریشیا کلی و لیستریا منوسایتوژنز ایجاد کرد. نتایج نشان داد که چای سفید دارای خواص ضدمیکروبی قابلتوجهی است و مایع رویی لاکتوباسیلوس کازئی میتواند فعالیت ضدمیکروبی آن را به میزان قابلتوجهی افزایش دهد. این ترکیب میتواند بهعنوان یک کاندید امیدوارکننده بهعنوان افزودنی غذایی برای مبارزه با باکتریهای بیماریزا منتقله از غذا، در نظر گرفته شود.
واژههای کلیدی: لاکتوباسیلوس کازئی، خواص ضدمیکروبی، چای سفید، اشریشیا کلی، لیستریا منوسایتوژنز
مقدمه
افزایش بیماریهایی که در اثر مصرف غذاهاي آلوده به باکتریهای بیماریزا یا توکسین آنها ایجاد میشوند، سالهای زیادي است که بهعنوان یک موضوع مهم و حیاتی براي بهداشت عمومی، در نظر گرفته میشود. باکتریها بیش از سایر عوامل بیماریزایی که بهوسیله غذا منتقل میشوند، سبب بروز و شیوع بیماري شدهاند. باکتریهایی مانند سالمونلا، لیستریا منوسایتوژنز و اشریشیا کلی بیشترین بیماري و مرگ را سبب شدهاند. علاوه بر مرگومیر بالایی که این باکتریها ایجاد میکنند، هزینه زیادي نیز براي درمان بیماریهای حاصل از مصرف غذاهاي آلوده صرف میگردد (1). آنتیبیوتیکها ترکیبات طبیعی، سنتزی و با خاصیت ضدمیکروبی هستند که بهطور وسیعی در دنیای پزشکی بر علیه عوامل بیماریزا در انسان و یا حیوانات، استفاده میشوند. امروزه باکتریهای مقاوم به درمان آنتیبیوتیکی، تهدیدی حیاتی برای سلامت انسان هستند و گسترش قابلتوجهی در بسیاری از کشورها پیدا کردهاند (2). پیدایش سویههای باکتری مقاوم به آنتیبیوتیک، محققین را بر آن داشته تا با روشهای جدید و بهکارگیری میکروارگانیسمهای مفید، درمان و کنترل بیماریها را میسر سازند. استفاده از میکروارگانیسمهای زنده در موادغذایی بهمنظور داشتن اثر سلامت بخشی در انسان، از دیرباز در کشورهای مختلف جهان رایج بوده است. پروبیوتیکها به دلیل خاصیت درمانی و اثرات مفید بر سلامت، از جایگاه ویژهای در دنیا برخوردارند. پروبیوتیکها بهعنوان میکروارگانیسمهای زندهای تعریف میشوند که وقتی به مقدار کافی استفاده شوند، برای سلامتی مفید هستند (3). پروبیوتیکها عمدتاً از جنس لاکتوباسیلوس و بیفیدیوباکتریوم بوده و دارای خصوصیاتی نظیر: تحمل اسید و املاح صفراوی، تولید اسیدهای ارگانیک، ترکیبات ضدمیکروبی و تجمع پذیری سلولی با باکتریهای بیماریزا، ممانعت از اتصال باکتریهای بیماریزا به سطوح دستگاه گوارشی و... میباشند (4). پروبیوتیکها بهطور مطلوب باعث تعادل میکروفلور روده، مانع رشد باکتریهای مضر، افزایش عملکرد ایمنی و افزایش مقاومت در برابر عفونت میشوند. دیگر مزایای فیزیولوژیکی پروبیوتیکها شامل: حذف سرطانزاها، ایمنسازی و کاهش اثر آلرژی، کاهش کلسترول و کاهش عدم تحمل لاکتوز، میباشد (5). نقش ضدمیکروبی پروبیوتیکها در مطالعات مختلف، به اثبات رسیده است (6، 7). نقش ضدمیکروبی باکتریهای پروبیوتیک بهطور عمده به دلیل تولید اسیدهای آلی (اسید استیک و اسیدلاکتیک) در حین تخمیر کربوهیدراتها و کاهش اسیدیته میباشد. علاوه بر این، باکتریهای پروبیوتیک قادر به تولید موادي مانند باکتریوسین، پراکسید هیدروژن، دیاستیل، استالدئید، آمونیاك، اسیدهاي چرب آزاد هستند که بر روي رشد بسیاري از میکروارگانیسمها اثر بازدارندگی دارند. برخی از این مواد باعث بازدارندگی رشد برخی از میکروارگانیسمهای پاتوژن منتقله از غذا و میکروارگانیسمهای عامل فساد غذا مانند لیستریا، کلستریدیوم و آنتروکوک، برخی از باسیلوس ها و استافیلوکوکها میشوند (8). ترکیبات بهدستآمده از گیاهان میتوانند بهعنوان عوامل ضدمیکروبی در داروها و نگهدارندههای غذایی، عمل کنند. چای از عمدهترین نوشیدنیهای مصرفی در جهان، میباشد. گیاه چای بومی جنوب شرقی آسیا بوده و چای از برگهای جوان گیاه چای با نام علمی Camellia sinensis تهیه میشود. انواع مختلفی از چای را میتوان از برگ چای تازه از طریق روشهای مختلف فرآوری تولید کرد. از اثرات مفید چای میتوان به خواص آنتیاکسیدانی، ضدسرطانی، ضدباکتری، ضدویروسی، کاهش فشارخون، تقویت سیستم ایمنی، محافظت از قلب، بهبود سلامت دهان، کنترل وزن بدن، سلامت پوست و محافظتکننده عصبی، اشاره نمود (9). انواع مختلفی از چای در دسترس هستند که عبارتند از: چای سفید، زرد، قرمز و سیاه. انواع مختلف چای تحت واکنشهای شیمیایی متفاوتی قرار میگیرند که منجر به رنگ، طعم و ویژگیهای متمایز متفاوتی میشود. چای سفید از برگهای جوان چاي (جوانه و دو برگ بالایی بوته) تولید میشود. برگهای جوان چای نسبت به برگهای مسنتر از محتواي پلیفنلی بیشتر و دارای انواع ترکیبات فنلی میباشد. چای سفید کمترین میزان فرآوری را داشته و بدون اکسیداسیون یا با اکسیداسیون کم انجام میشود. چای سیاه تحت پردازش طولانی قرار میگیرد و کاملاً اکسید میشود، بنابراین طعم قوی و رنگ تیره دارد. چای سفید و سیاه هر دو حاوی پلیفنول هستند، اما ترکیب آنها به دلیل فرآیند تخمیر متفاوت است (10). برگهای چای رایجترین منابع پلیفنلها هستند که اثرات ضدباکتریایی بر علیه باکتریهای گرممثبت و منفی مختلف دارند (11). اثرات ضدمیکروبی چای سبز در مطالعات گوناگون، نشان داده شده است؛ اما مطالعات انجام شده بر روی اثرات مهاری چای سفید بر رشد باکتریها و بهویژه باکتریهای با منشأ غذایی بسیار اندک است. چای سفید یکی از انواع چای است که کمتر موردمطالعه قرار گرفته است، زیرا به ندرت یافت میشود و این نوع چای قیمت بالایی دارد (12). همچنین تاکنون مطالعهای در خصوص اثر همافزایی عصاره چای سفید و باکتریهای پروبیوتیک در از بین بردن باکتریها صورت نگرفته است، لذا در این مطالعه خاصیت ضدمیکروبی عصاره چای سفید و سوپرناتانت پروبیوتیک لاکتوباسیلوس کازئی بر اشریشیا کلی و لیستریا منوسایتوژنز بهعنوان باکتریهای بیماریزا، مورد بررسی قرار گرفت.
روش کار
تهیه عصاره چای سفید
مقدار 10 گرم از پودر خشک شده گیاه چای سفید در داخل بطریهای درپیچدار، قرار داده شد و حجم آن با حلال آبی به میزان 100 میلیلیتر، رسانده شد. سپس بطری بر روی شیکر به مدت 48 ساعت قرار گرفت و پس از آن عصاره بهدستآمده توسط کاغذ صافی، صاف شد. محلول بهدستآمده در دستگاه تقطیر ریخته شد. پس از تبخیر حلال، عصاره زیر لامپ فرابنفش با طولموج بین 280 تا 400 نانومتر، به مدت 20 دقیقه، قرار داده شد تا استریل و عاری از باکتری گردد. سپس درون ظرف تیره رنگ قرار داده شد و به دور از نور و در یخچال، نگهداری شد (12).
تعیین حساسیت میکروبی به روش انتشار دیسک
ابتدا از باکتریهای اشریشیا کلی (PTCC 1395) و لیستریا منوسایتوژنز (PTCC 1297) (تهیه شده از مرکز پژوهشهای علمی صنعتی ایران) سوسپانسیون معادل نیم مکفارلند تهیه شد و بر روی محیط کشت مولرهینتون آگار (مرک، آلمان) کشت داده شد. دیسک بلانک آغشته شده به عصاره چای سفید بر روی محیط کشت قرار داده شد. از دیسکهای آنتیبیوتیکهای جنتامیسین و تتراسایکلین (پادتن طب، ایران) بهعنوان کنترل، استفاده شد. پلیتها در دمای 37 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت گرمخانه گذاری شدند.
بررسی حداقل غلظت مهاری و حداقل غلظت کشندگی چای سفید بر باکتریهای هدف
جهت تعیین حداقل غلظت مهاری (MIC)1 و حداقل غلظت کشندگی (MBC)2، از روش رقیقسازی در لوله، استفاده گردید. MIC در حقیقت حداقل غلظتی از ماده ضدمیکروبی است که بتواند مانع رشد میکروارگانیسم شود و اگر این عامل از محیط حذف شود میکروارگانیسم مجدداً قادر به رشد خواهد بود. MBC، حداقل غلظتی از ماده ضدمیکروبی است که بتواند 9/99 درصد از باکتریها را نابود کند و اگر از آن کشت ثانویه انجام شود کمتر از 1/0 درصد از باکتریهای اولیه رشد کنند (13). ابتدا از عصاره چای سفید بهدستآمده رقتهای 1:2، 1:4، 1:8، 1:16، 1:32 و 1:64، تهیه شد (غلظت اولیه عصاره 200 میلیگرم بر میلیلیتر بوده است)، به این ترتیب که ابتدا در6 لوله آزمایش محیط کشت مولرهینتون براث (مرک، آلمان) ریخته شد (در هر لوله 2 میلیلیتر) و 2 میلیلیتر عصاره چای سفید به لوله اول اضافه شد، سپس از لوله اول 2 میلیلیتر محلول به لوله دوم، از لوله دوم 2 میلیلیتر به لوله سوم و تا لوله ششم و درنهایت 2 میلیلیتر محلول از لوله ششم دور ریخته شد. سپس 100 میکرولیتر باکتری موردنظر با کدورت نیم مکفارلند به هریک از لولههای آزمایش اضافه شد و همه لولهها در دمای 37 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت گرمخانه گذاری شدند. پس از سپری شدن مدتزمان انکوباسیون، محتوای لولهها ازنظر کدورت مورد بررسی قرار گرفت. حداقل غلظتی که در آن رشدی مشاهده نگردید، بهعنوان MIC در نظر گرفته شد. برای MBC محتوای هریک از لولههایی که رشدی در آنها صورت نگرفته بود در محیط کشت مولرهینتون آگار کشت داده شد و پلیتها در دمای 37 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت گرمخانه گذاری شدند، سپس نتایج مورد بررسی قرار گرفتند.
تهیه سوپرناتانت باکتری پروبیوتیک
سویه پروبیوتیکی لاکتوباسیلوس کازئی (PTCC 1608) (تهیه شده از سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران) در محیط مایع MRS3 (مرک، آلمان) در دمای 37 درجه سانتیگراد به مدت 48 ساعت تحت شرایط بیهوازی کشت داده شد و سپس سویه کشت داده شده با دور rpm 5000 به مدت 15 دقیقه سانتریفیوژ شد و مایع رویی که حاوی مواد پروبیوتیکی بود، جداسازی شد (6).
تعیین حساسیت میکروبی سوپرناتانت بر باکتریهای هدف به روش چاهک
از باکتریهای اشریشیا کلی و لیستریا منوسایتوژنز سوسپانسیون با کدورت معادل نیم مکفارلند تهیه شد و در محیط مولر هینتون آگار کشت داده شد، سپس توسط پیپت پاستور استریل در محیط کشت چاهک ایجاد گردید و به میزان 100 میکرولیتر از سوپرناتانت تهیه شده داخل چاهک ریخته شد و تحت شرایط هوازی به مدت 24 ساعت در دمای 37 درجه سانتیگراد، گرمخانه گذاری شد(14).
بررسی اثر همافزایی چای سفید و متابولیتهای پروبیوتیک
ابتدا از باکتریهای اشریشیا کلی و لیستریا منوسایتوژنز، سوسپانسیون با غلظت معادل نیم مکفارلند تهیه نموده و در محیط کشت مولر هینتون آگار کشت داده شد. سپس با استفاده از پیپت پاستور استریل یک چاهک در داخل محیط کشت ایجاد گردید و مخلوط متابولیتهای پروبیوتیکی و عصاره چای سفید با نسبت 1 به 1 در داخل چاهک ریخته شد. سپس پلیتها در دمای 37 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت گرمخانه گذاری شدند و پس از سپری شدن مدتزمان انکوباسیون هالههای عدم رشد، مورد بررسی قرار گرفتند.
آنالیز آماری
کلیه آزمونها، با سه تکرار انجام شد. در این مطالعه بهمنظور تجزیهوتحلیل نتایج بهدستآمده از برنامه SPSS ویرایش 19 و آزمونهای آماری ANOVA و آزمون T مستقل استفاده گردید و سطح معنیداری برابر 05/0، در نظر گرفته شد.
نتایج
بررسی خواص ضدباکتریایی عصاره چای سفید
نتایج حاصل از بررسی خواص ضدباکتریایی عصاره چای سفید با استفاده از آزمون دیسک دیفیوژن در شکل (1) و جدول (1) نشان داده شده است، همانگونه که مشاهده میشود عصاره چای سفید بر روی هر دو باکتری، اثر ضدمیکروبی داشته است.
[1] Minimum Inhibitory Concentration
[2] Minimum Bactericidal Concentration
[3] Man, Rogosa and Sharpe
شکل 1- بررسی خاصیت ضدمیکروبی عصاره چای سفید بر روی باکتریهای موردمطالعه با روش انتشار از دیسک. اثر عصاره چای سفید بر باکتری اشریشیا کلی (A) و لیستریا منوسایتوژنز (B). اثر آنتیبیوتیکهای جنتامیسین و تتراسایکلین بر باکتری اشریشیا کلی (C) و لیستریا منوسایتوژنز (D).
جدول 1- قطر هاله عدم رشد عصاره چای سفید بر روی اشریشیا کلی و لیستریا منوسایتوژنز بر حسب میلیمتر
عصاره/ آنتیبیوتیک | اشریشیا کلی | لیستریا منوسایتوژنز |
عصاره چای سفید | 4/0 ± 15 | 4/0 ± 4/18 |
جنتامیسین | 2/0 ± 24 | 2/0 ± 25 |
تتراسایکلین | 2/0 ± 8 | 2/0 ± 9 |
قطر هاله عدم رشد بر حسب میلیمتر اندازهگیری شده است. نتایج بهصورت میانگین ± انحراف معیار (3 تکرار) ذکر شده است.
نتایج حاصل از آزمونهای MIC و MBC
حداقل غلظت بازدارندگی و حداقل غلظت باکتری کشی عصاره چای سفید بر روی باکتریهای اشریشیا کلی و لیستریا منوسایتوژنز، مورد بررسی قرار گرفت. میزان MIC و MBC این عصاره برای باکتری اشریشیا کلی به ترتیب 5/12 و 25 میلیگرم بر میلیلیتر و برای باکتری لیستریا منوسایتوژنز به ترتیب 25/6 و 5/12 میلیگرم بر میلیلیتر بود.
بررسی خواص ضدمیکروبی سوپرناتانت لاکتوباسیلوس کازئی و اثر همافزایی آن با چای سفید
نتایج حاصل از بررسی خاصیت ضدمیکروبی سوپرناتانت باکتری پروبیوتیک لاکتوباسیلوس کازئی و نیز اثرات همافزایی عصاره چای سفید و سوپرناتانت باکتری پروبیوتیک، در شکل (2) و نمودار (1)، آمده است. همانگونه که در شکل (2)، مشاهده میشود، ترکیب عصاره چای سفید و سوپرناتانت لاکتوباسیلوس کازئی نسبت به سوپرناتانت لاکتوباسیلوس کازئی بهتنهایی خاصیت ضدمیکروبی قویتری را در برابر هر دو باکتری هدف نشان میدهد. نمودار (1)، نیز نشان میدهد که ترکیب عصاره چای سفید و سوپرناتانت لاکتوباسیلوس کازئی نسبت به هر یک به تنهایی خاصیت ضدمیکروبی بالاتری دارد. این ترکیب باعث افزایش معنیدار در خاصیت ضدمیکروبی بر علیه باکتریهای هدف، شده است (05/0P<).
شکل 2- اثر سوپرناتانت لاکتوباسیلوس کازئی و اثر همافزایی آن با چای سفید بر روی باکتریهای موردمطالعه با روش انتشار از چاهک. هاله عدم رشد ناشی از تأثیر سوپرناتانت لاکتوباسیلوس کازئی بر باکتری اشریشیا کلی (A) و لیستریا منوسایتوژنز (B). تأثیر ضدمیکروبی سوپرناتانت لاکتوباسیلوس کازئی و چای سفید بر روی اشریشیا کلی (C) و لیستریا منوسایتوژنز (D).
نمودار 1- اثر سوپرناتانت لاکتوباسیلوس کازئی، عصاره چای سفید و ترکیب این دو ماده بر روی باکتریهای اشریشیا کلی و
لیستریا منوسایتوژنز. حروف متفاوت در روی ستونها نشاندهنده اختلاف معنیدار میباشد.
بحث
لیستریا منوسایتوژنز و اشریشیا کلی ازجمله شایعترین علل بیماریهای ناشی از غذا در انسان هستند که باعث مرگومیر و بستری شدن در بیمارستان و صرف هزینه بالا میشوند (15). با توجه به افزایش مقاومت میکروبی و عوارض جانبی مواد نگهدارنده شیمیایی نیاز فوری به یک عامل ضدمیکروبی جایگزین با عوارض جانبی کمتر وجود دارد. در این میان استفاده از فرآوردههای گیاهی با توجه به منابع غنی گیاهی کشور ایران و نیز پذیرش بالای آن از سوی جامعه و هزینهی مناسب این فرآوردهها منطقی به نظر میرسد. این تحقیق به جهت بررسی اثربخشی عصاره گیاه چای سفید بر روی باکتریهای اشریشیا کلی و لیستریا منوسایتوژنز انجام پذیرفته است. برای تعیین فعالیت ضدمیکروبی اولیه از روش انتشار دیسک استفاده شد و سپس از تکنیک رقیقسازی در لوله استفاده گردید. نتایج حاصل از روش انتشار دیسک، نشان داد که عصاره چای سفید اثر ضدمیکروبی قابلملاحظهای بر روی باکتریهای موردمطالعه دارد. علاوه بر این اثرات ضدمیکروبی سوپرناتانت لاکتوباسیلوس کازئی به تنهایی و اثر همافزایی عصاره چای سفید با سوپرناتانت لاکتوباسیلوس کازئی نیز سنجیده شد و نتایج نشان داد که بهکارگیری همزمان عصاره چای سفید و لاکتوباسیلوس کازئی به مراتب بیشتر از زمانی است که عصاره چای سفید و یا پروبیوتیک به تنهایی بر روی باکتریهای موردمطالعه اثر داده شود (05/0P<). در این پژوهش اثر عصارهی برگهای جوان چای با دو آنتیبیوتیک جنتامیسین و تتراسایکلین بر روی دو باکتری گرممثبت و گرممنفی ( لیستریا منوسایتوژنز و اشریشیا کلی)، به روش انتشار دیسک، مقایسه شد. بر اساس نتایج بهدستآمده، قطر هاله عدم رشد تتراسایکلین در مقایسه با چای سفید، کمتر بود و ازنظر آماری تفاوت معنیداری داشت (05/0P<). در مقابل، اثر آنتیبیوتیک جنتامیسین نسبت به این عصاره برتری داشت. همسو با مطالعه حاضر، اثرات ضدقارچی، ضدباکتریایی و ضدویروسی گیاه چای در مطالعات پیشین به اثبات رسیده است مطالعات نشان داده که عصاره چای اثرات ضدمیکروبی بر روی انواع باکتریهای گرممثبت و منفی مانند استافیلوکوکوس اورئوس، سویههای انتروکوکوس، سویههای سالمونلا و اشریشیا کلی دارد (16). در مطالعهای که در سال 2023 بر روی اثر ضدمیکروبی چای سبز انجام گرفت نیز اثرات ضدمیکروبی عصارههای مختلف چای سبز خاصیت ضدمیکروبی قابلملاحظهای بر روی باکتریهای اشریشیا کلی، سودوموناس آئروژینوزا، استافیلوکوکوس اورئوس و باسیلوس سوبتیلیس، نشان دادند (17). در مطالعه حاضر، چای سفید بر روی هر دو باکتری موردمطالعه اثر ضدمیکروبی نشان داد با این وجود تأثیر ضدمیکروبی آن بر روی باکتری لیستریا منوسایتوژنز بیشتر از باکتری اشریشیاکلی بود (05/0P<). مطالعات پیشین ثابت کرده است که باکتریهای گرممنفی نسبت به باکتریهای گرممثبت حساسیت کمتری به عصارههای گیاهی نشان میدهند (18، 19). بر اساس مطالعات، دیواره سلولی باکتریهای گرممثبت در مقایسه با باکتریهای گرممنفی، نفوذپذیری و حساسیت بیشتری نسبت به عوامل ضدمیکروبی دارند. لایه لیپوپلیساکارید و فضای پری پلاسمی باکتریهای گرممنفی ممکن است دلیل مقاومت نسبی آنها در برابر ضدمیکروبیها باشد (19). در باکتریهای گرممثبت، لایههای پپتیدوگلیکان متخلخل است و به آنتیبیوتیکها، ترکیبات شیمیایی و حتی داروهای گیاهی اجازه دسترسی به غشای سلولی را میدهند. در مطالعه Dinçer و همکاران در سال2023، اثر عصاره 4 نوع چای مختلف بر روی پاتوژنهای غذایی ازجمله اشریشیاکلی، استافیلوکوکوس اورئوس و لیستریا منوسایتوژنز مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه فعالیت ضدمیکروبی انواع مختلف چای نشان داد که چای سیاه فعالیت ضدمیکروبی کمتری نسبت به سایر انواع چای از خود نشان میدهد. بیشترین فعالیت ضدمیکروبی در برابر سویههای لیستریا منوسایتوژنز در چای سفید با MIC به میزان 256/0 میلیگرم بر میلیلیتر مشاهده شد (20). در مقایسه با مطالعه حاضر، عصاره موردمطالعه در تحقیق آنان MIC پایینتری را در برابر لیستریا منوسایتوژنز نشان داد که از دلایل آن میتوان به نوع چای موردمطالعه، روش عصارهگیری و نوع حلال بهکاررفته در عصارهگیری اشاره نمود. همچنین در راستای نتایج حاصل از مطالعه آنان، در این مطالعه عصاره چای سفید با استفاده از روش انتشار از دیسک بر روی لیستریا منوسایتوژنز اثر ضدمیکروبی قویتری را نسبت به اشریشیا کلی نشان داد. در مطالعه Granato و همکاران (2016)، با ارزیابی فعالیت ضدمیکروبی عصارههای چای سیاه، سبز و سفید در برابر برخی از پاتوژنهای موجود در غذا، مشابه مطالعه حاضر، چای سفید بهترین اثر را در برابر لیستریا منوسایتوژنز نشان داد (21) که با نتایج تحقیق حاضر همخوانی دارد. Camargo و همکاران (2016) ، خواص آنتیاکسیدانی و ضدمیکروبی چای سیاه، سبز و سفید را بررسی کردند و دریافتند که چای سفید دارای بالاترین محتوای فنلی کل است. آنها این موضوع را با اکسید شدن کاتچینها به تیافلاوین و تیاروبیگین در مرحله تخمیر تولید چای سیاه، توضیح دادند (22). خاصیت ضدمیکروبی مشاهده شده در این تحقیق مربوط به محتوای پلیفنلی چای سفید ازجمله کاتچینهای آن است. ازآن جا که در پروسه آمادهسازی چای سفید پلیفنلهای آن به مقدار زیادی حفظ میشود، این چای نسبت به سایر انواع چای، خاصیت ضدمیکروبی بیشتری نشان میدهد که این خود ازجمله دلایل انتخاب چای سفید در این تحقیق بود. مطالعات زیادی نشان داده که عصاره چای سفید و یا کاتچینهای استخراج شده از آنها بر روی انواع باکتریهای گرممثبت و گرممنفی مؤثرند (23). چای سفید از برگها یا جوانههای جوان چای پوشیده شده با موهای نقرهایرنگ تهیه میشود که برای جلوگیری از اکسیده شدن، سریعاً خشک میشوند. به همین دلیل، چای سفید مقدار زیادی پلیفنول را حفظ میکند. ترکیبات فعال زیستی اصلی پلیفنولهای چای سفید کاتچینها هستند. کاتچینها، مولکولهایی هستند که بیشترین نقش را در فعالیت ضدباکتریایی چای سفید علیه استرپتوکوکها دارند (23). در مرحله بعدی اثر سوپرناتانت لاکتوباسیلوس کازئی بر روی سویههای موردمطالعه مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج نشان داد که سوپرناتانت سویه پروبیوتیک فعالیت ضدمیکروبی قابلملاحظهای روی هر دو باکتری گرممثبت و گرممنفی داشت. همراستا با مطالعه حاضر، در تحقیق انجام شده توسط سلیمان زاده و همکاران نیز، سوپرناتانت پروبیوتیک لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس بر روی هر دو باکتری گرممثبت (استافیلوکوکوس اورئوس) و گرممنفی (اشریشیا کلی)، اثر ضدمیکروبی نشان داد (24). اثر ضدمیکروبی سوپرناتانت لاکتوباسیلها بر روی انواع باکتریهای پاتوژن در مطالعات گوناگون به اثبات رسیده است (6،7). فعالیت ضدمیکروبی سوپرناتانت ممکن است به تولید باکتریوسین، اسیدهای آلی و پراکسید هیدروژن نسبت داده شود (25). در قدم بعدی اثر همافزایی عصاره چای سفید و سوپرناتانت لاکتوباسیلوس کازئی بر روی باکتریهای هدف، مورد بررسی قرار گرفت. مطالعات نشان داد که ترکیب عصاره چای سفید و سوپرناتانت لاکتوباسیلوس کازئی نسبت به عصاره چای سفید و یا لاکتوباسیلوس کازئی به تنهایی خاصیت ضدمیکروبی بالاتری دارد. این افزایش بخصوص بر روی باکتری اشریشیا کلی مشهودتر بود. همسو با مطالعه حاضر، Su و همکاران در سال 2008، نشان دادند که استفاده همزمان از عصاره چای سبز و پروبیوتیک باعث کاهش معنیداری در رشد باکتریهای استافیلوکوکوس اورئوس و استرپتوکوس پایوژنز، میشود (26).
نتیجهگیری
مطالعه حاضر نشان داد که یک اثر همافزایی بین عصاره چای سفید و لاکتوباسیلوس کازئی در رابطه با مهار رشد پاتوژنهای مهم اشریشیا کلی و لیستریا منوسایتوژنز، وجود دارد. مطالعات بیشتر در مورد بررسی اثر همافزایی عصاره چای سفید و پروبیوتیکها در برابر طیف وسیعی از پاتوژنهای باکتریایی، اولویت دارند. این مطالعه ترکیب عصاره چای سفید و سوپرناتانت لاکتوباسیلوس کازئی را بهعنوان یک کاندید امیدوارکننده برای توسعه دارو یا افزودنیهای غذایی با هدف مبارزه با فساد موادغذایی و باکتریهای بیماریزای ناشی از غذا، پیشنهاد میدهد.
تعارض منافع
نویسندگان هیچگونه تعارض منافعی ندارند.
References
1. Mashreghi M, Momtazi F. Comparison of the antibacterial effects of various concentrations of alcoholic extracts of Rosmarinus officinalis, Hypericum perforatum and Carthamus tinctorius on the growth phases of Esherichia coli O157. Journal of Rafsanjan University of Medical Sciences. 2012;11(2):103-14.
2. Amiri M, Ghane M, Khou L. Molecular typing and investigating the presence of efflux genes in urinary isolates of Klebsiella pneumoniae. 2019;30(1):8-20.
3. Quigley EM. Prebiotics and probiotics in digestive health. Clinical Gastroenterology and Hepatology. 2019;17(2):333-44.
4. Ershadian M, Branch D, Azad I. The antimicrobial and co-aggregation effects of probiotic lactobacilli against some pathogenic bacteria. Iranian Journal of Medical Microbiology. 2015;9 (3):14-22.
5. Anas M, Eddine HJ, Mebrouk K. Antimicrobial activity of Lactobacillus species isolated from Algerian raw goat's milk against Staphylococcus aureus. World Journal of Dairy and Food Sciences. 2008;3(2): 39-49.
6. Ghane M, Babaeekhou L, Ketabi SS. Antibiofilm activity of kefir probiotic lactobacilli against uropathogenic Escherichia coli (UPEC). Avicenna journal of medical biotechnology. 2020;12(4):221-229.
7. Ghane M, Babaeekhou L, Najafabadi BM, Mirmostafa MS. Lactic acid bacteria from kefir grains: Potential probiotics with antagonistic activity against multidrug resistant Gram-negative bacteria. Malaysian Journal of Microbiology. 2021;17(4):414-423.
8. Chavoshi FM, Imani FA, Saadatmand S. Antimicrobial effects of bacterial cell debris and supernatant of Lactobacillus casei isolated from yoghurt against Enterohemorrhagic Escherichia coli O157: H7. Journal of Ardabil University of Medical Sciences 2011;11(3):208-217.
9. Taylerson M. The health benefits of tea varieties from Camellia sinensis. The Plymouth Student Scientist. 2012; 5(1):304-312.
10. Hilal Y, Engelhardt U. Characterisation of white tea–comparison to green and black tea. Journal für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit. 2007;2:414-21.
11. Bansal S, Choudhary S, Sharma M, Kumar SS, Lohan S, Bhardwaj V. Tea: A native source of antimicrobial agents. Food research international. 2013;53(2):568-584.
12. Kusumawardani A, Sukmasari S, Mutalib NAA, Rahman SFA, Ichwan SJA. Comparative study of antimicrobial potential of White tea and black tea leaf extracts from east Java-Indonesia on two species of oral streptococci. Materials Today: Proceedings. 2019;16:2226-2230.
13. Arabestani B, Babaeekhou L, Ghane M. Antibacterial activity of different Artemisia dracunculus extracts against dental caries-related pathogens. Avicenna Journal of Dental Research. 2023;15(3):87-91.
14. Ghane M, Babaeekhou L, Shams M. Antimicrobial activity of Rhus Coriaria L. and Salvia Urmiensis bunge against some food-borne pathogens and identification of active components using molecular networking and docking analyses. Food Science and Technology. 2022;42:e08221.
15. Cossettini A, Vidic J, Maifreni M, Marino M, Pinamonti D, Manzano M. Rapid detection of Listeria monocytogenes, Salmonella, Campylobacter spp., and Escherichia coli in food using biosensors. Food Control. 2022;137:108962.
16. Jigisha A, Nishant R, Navin K, Pankaj G. Green tea: a magical herb with miraculous outcomes. International Research Journal of Pharmacy. 2012;3(5):139-148.
17. Alghamdi AI. Antibacterial activity of green tea leaves extracts against specific bacterial strains. Journal of King Saud University-Science. 2023;35(5):102650.
18. Fathi M, Ghane M, Pishkar L. Phytochemical composition, antibacterial, and antibiofilm activity of Malva sylvestris against human pathogenic bacteria. Jundishapur Journal of Natural Pharmaceutical Products. 2022;17(1): e114164.
19. Koohsari H, Ghaemi E, Sheshpoli MS, Jahedi M, Zahiri M. The investigation of antibacterial activity of selected native plants from north of Iran. Journal of medicine and life. 2015;8(2):38-46.
20. Dinçer E, Bağlam N. Determination of the antimicrobial activity of four different tea extracts against foodborne pathogens. Hacettepe University Faculty of Health Sciences Journal.10(3):610-624.
21. Granato D, do Prado-Silva L, Alvarenga VO, Zielinski AA, Bataglion GA, de Morais DR. Characterization of binary and ternary mixtures of green, white and black tea extracts by electrospray ionization mass spectrometry and modeling of their in vitro antibacterial activity. LWT-Food Science and Technology. 2016;65:414-420.
22. Camargo L, Pedroso L, Vendrame S, Mainardes R, Khalil N. Antioxidant and antifungal activities of Camellia sinensis (L.) Kuntze leaves obtained by different forms of production. Brazilian Journal of Biology. 2016;76:428-434.
23. Ho C-T, Lin J-K, Shahidi F. Tea and tea products: chemistry and health-promoting properties (1st edition): CRC press; 2008.
24. Soleymanzadeh Moghadam S, Minaeian S, Majidpour A, Adabi M, Hosseini Doust R. The Lactobacillus acidophilus supernatant: An effective and safe alternative to antibiotics. Iranian Journal of Toxicology. 2024;18(1):52-60.
25. Muhammad Z, Ramzan R, Abdelazez A, Amjad A, Afzaal M, Zhang S. Assessment of the antimicrobial potentiality and functionality of Lactobacillus plantarum strains isolated from the conventional inner Mongolian fermented cheese against foodborne pathogens. Pathogens. 2019;8(2):71.
26. Su P, Henriksson A, Nilsson C, Mitchell H. Synergistic effect of green tea extract and probiotics on the pathogenic bacteria, Staphylococcus aureus and Streptococcus pyogenes. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2008;24:1837-1842.
Investigating the antimicrobial properties of Lactobacillus casei and white tea (Camellia sinensis) extract on Escherichia coli and Listeria monocytogenes
Afsaneh Vafa, Maryam Ghane*, Laleh Babaeekhou
Department of Biology, Islamshahr Branch, Islamic Azad University, Islamshahr, Iran
*Corresponding Author: ma.ghane@iau.ac.ir
Received: 06/12/2024, Accepted: 11/01/2025
Abstract
The antimicrobial effects of tea have been proven on many microorganisms. Probiotics are microbial food supplements that have beneficial effects on human health. This study was conducted to investigate the antimicrobial effect of Lactobacillus casei and white tea (Camellia sinensis) extract on Escherichia coli and Listeria monocytogenes. For this purpose, white tea extract was prepared and its antimicrobial properties against E. coli and L. monocytogenes were evaluated by broth dilution and disk diffusion methods. L. casei was also cultured and after preparing the supernatant, the antimicrobial properties of the supernatant and its synergistic effect with white tea extract were investigated by well diffusion method. The results showed significant antimicrobial activity of white tea extract with inhibition zones of 15±0.4 and 18±0.6 mm for E. coli and L. monocytogenes, respectively. The minimum inhibitory and bactericidal concentrations of white tea extract for L. monocytogenes were 6.5 and 12.5 and for E. coli were 12.5 and 25 mg/ml. The combination of white tea extract and L. casei supernatant produced inhibitory properties with an inhibition zone of 23±0.6 and 20±0.2 mm for
E. coli and L. monocytogenes, respectively. The results showed that white tea has significant antimicrobial properties and L. casei supernatant can significantly enhance its antimicrobial activity. This combination can be considered as a promising candidate as a food additive to combat foodborne pathogenic bacteria.
Keywords: Lactobacillus casei, Antimicrobial properties, white tea, Escherichia coli, Listeria monocytogenes