Studying the Effects of pH and Storage Time on Antioxidant and Antimicrobial Activities of Essential Oil and Extracts of Lemon Verbena (Lippia citriodora) in Model Food System

Subject Areas : Microbiology

A. A. Gholamhosseinpour ¹ , S. M. B. Hashemi ² , S. Shokri ³

1 - Assistant Professor of the Department of Food Science and Technology, Faculty of Agriculture, Jahrom University, Jahrom, Iran.
2 - Assistant Professor of the Department of Food Science and Technology, Faculty of Agriculture, Fasa University, Fasa, Iran.
3 - M. Sc. Student of the Department of Food Science and Technology, Faculty of Agriculture, Yasuj Branch, Islamic Azad University, Yasuj, Iran.

Received: 2018-11-21 Accepted : 2018-11-21 Published : 2018-12-22

Keywords: Antioxidant Activity, Antimicrobial Activity, Essential Oil, Extract, Lippia Citriodora,

Abstract :

Introduction: Lippia Citriodoraplantis is a rich source of flavonoids that can reduce the microbial and oxidative deteriorations of food in general and therefore can extend the shelf-life of the food systems. Materials and Methods: For evaluation of the antimicrobial activity of essential oil and extract, the treated food emulsions by 1% and 2% essential oil and aqueous-alcoholic extract at the pH of 5, 7 and 9 were employed. Peroxide value, anisidine value, conjugated dienes, as oxidative parameters, and also total counts of microflora were measured during eight days of storage. Results: Essential oil and aqueous-alcoholic extract showed good antimicrobial activities under the experimental conditions. There were not significant differences (p ≤ 0.05) in the results concerned with DPPH and FRAP between essential oil and aqueous-alcoholic extract. The results of antimicrobial and antioxidant activities of essential oil and aqueous-alcoholic extract in model food system showed that both essential oil and extract decreased the total counts of microorganisms and the amounts of oxidative rancidity as compared to the control during 8 days of storage. Antimicrobial and antioxidant activities of essential oil and extract showed a direct correlation with the pH, therefore the mentioned activities were higher at lower pH values. Conclusion: The results of this study showed that the essential oil and extract of Lippia Citriodora can be used as antioxidant and antimicrobial agents in food products.

References:

حسینی، ن.، ملکی‌راد، ع. ا.، چنگیزی آشتیانی، س. و ناظمی، م. (1391). بررسی قابلیت اسانس و فراکشن‌های مختلف عصاره متانولی آویشن شیرازی، مریم‌گلی، رزماری، خالواش و دارچین در مهار رادیکال‌های آزاد. مجله علمی پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی شهید صدوقی یزد، سال نهم، دوره بیستم، شماره یک، صفحات 38-28.

خلیقی سیگارودی، ف.، اهوازی، م.، ابراهیم‎زاده معبود، ح. و رحیمی‌فرد، ن. (1392). بررسی ترکیبات شیمیایی اسانس و اثرات آنتی‌اکسیدانی، محتوای تام فنلی و فلاونوئیدی عصاره گیاه Nepeta pogonosperma. فصلنامه گیاهان دارویی، سال سیزدهم، دوره دوازدهم، شماره چهل و هشتم، صفحات198-185.

صمصام شریعت، س. ه. (1386). عصاره‌گیری و استخراج مواد موثره گیاهان دارویی. انتشارات مانی.

قادری قهفرخی، م.، اعلمی، م.، صادقی ماهونک، ع. ر.، عزیزی، م. ح. و قربانی، م. (1391). بررسی فعالیت آنتی‌اکسیدانی عصاره متانولی دو واریته‌ی بلوطQ. branti var persica وQ. castaneifolia var castaneifolia و در روغن آفتاب گردان. فصلنامه علوم و صنایع غذایی، سال نهم، دوره نهم، شماره سی و چهارم، صفحات 127-117.

قادری قهفرخی، م.، ممشلو، س.، صادقی ماهونک، ع. ر. و اعلمی، م. (1390). بررسی اثر آنتی‌اکسیدانی، ضد رادیکالی و قدرت احیاءکنندگی عصاره‌های مختلف گیاه دارویی موره Artemisia annua L.. فصلنامه پژوهش‌های علوم گیاهی، سال پنجم، دوره ششم، شماره اول، صفحات 57-46.

گندمی نصرآبادی، ح.، عباس‌زاده، س.، طیار هشتجین، ن. و یمرلی، آ. (1391). مطالعه ترکیب شیمیایی اسانس گیاه آفسنطین (Artemisia absinthium) و اثر مهاری اسانس و عصاره‌های آبی، الکلی آن بر برخی از باکتری‌های بیماریزای غذایی. فصلنامه علمی پژوهشی گیاهان دارویی، سال دوازدهم، دوره یازدهم، شماره چهل و دوم، صفحات، 127-120.

مجاب، ف.، جاویدنیا، ک.، زرقی، ا. و یامحمدی، م. (1381). بررسی ترکیبات شیمیایی اسانس گیاه به‌لیمو. فصلنامه گیاهان دارویی، سال دوم، دوره چهارم، شماره چهارم، صفحات 46-41.

مسیبی، م.، میرزایی، ح.، سید النگی، س. ز. و شهدادی، ف. (1392). بررسی فعالیت آنتی‌اکسیدانی اسانس به‌لیمو و تاثیر آن بر پایداری اکسیداتیو روغن سرخ کردنی. اولین همایش ملی گیاهان دارویی و کشاورزی پایدار، همدان، ایران.

نصیری، ا. گلمکانی، م. ت. شکرفروش، س. ب. و موسوی‌نسب، م. (1392). بررسی اثر آنتی‌اکسیدانی و ضدمیکروبی اسانس گل به‌لیمو و توانایی آن درمهار آنزیم تیروزیناز. بیست و یکمین کنگره ملی علوم و صنایع غذایی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران.

نعمت‌شاهی، م. م.، الهامی‌راد، ا. ح.، پدرام‌نیا، ا. و نعمت‌شاهی، ن. (1393). بررسی خواص آنتی‌اکسیدانی و قدرت رادیکال‌گیرندگی عصاره برگ گیاه به لیمو Lippia Citriodora. همایش ملی الکترونیکی دستاوردهای نوین در علوم مهندسی و پایه، تهران، ایران.

Albayrak, S., Aksoy, A., Sagdic, O. & Hamzaoglu, E. (2010). Compositions, antioxidant and antimicrobial activities of Helichrysum (Asteraceae) species collected from Turkey. Food Chemistry, 119 (1), 114-122.

Almajano, M., Carbo, R., Delgado, M. & Gordon, M. (2007). Effect of pH on the antimicrobial activity and oxidative stability of oil‐in‐water emulsions containing caffeic acid. Journal of Food Science, 72 (5), C258-C263.

Ansari, M., Larijani, K. & Saber-Tehrani, M. (2012). Antibacterial activity of Lippa Citriodora herb essence against MRSA Staphylococcus aureus. African Journal of Microbiology Research, 6 (1), 16-19.

AOCS. (1998). Official methods and recommended practices of the american oil chemists’ society, 5th ed., American Oil Chemist’s Society, S Champaign, IL (USA), Methods: Cd 8–53 (peroxide value), Cd 18–90 (anisidine value).

Arabshahi-delouee, S. & Urooj, A. (2007). Antioxidant properties of various solvent extracts of mulberry (Morus indica L.) leaves. Food Chemistry, 102 (4), 1233-1240.

Argyropoulou, C., Daferera, D., Tarantilis, P. A., Fasseas, C. & Polissiou, M. (2007). Chemical composition of the essential oil from leaves of Lippia citriodora HBK (Verbenaceae) at two developmental stages. Biochemical Systematics and Ecology, 35 (12), 831-837.

 

Bensabah, F., Lamiri, A. & Naja, J. (2015). Effect of purified wastewater from the city of Settat (Morocco) on the quality of Lippia citriodora essential oil and infusion. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 14 (2), 101-108.

Benzie, I. F. & Strain, J. (1996). The ferric reducing ability of plasma (FRAP) as a measure of “antioxidant power”: the FRAP assay. Analytical Biochemistry, 239 (1), 70-76.

Choi, C. W., Kim, S. C., Hwang, S. S., Choi, B. K., Ahn, H. J., Lee, M. Y., Park, S. H. & Kim, S. K. (2002). Antioxidant activity and free radical scavenging capacity between Korean medicinal plants and flavonoids by assay-guided comparison. Plant Science, 163 (6), 1161-1168.

Daferera, D. J., Ziogas, B. N. & Polissiou, M. G. (2003). The effectiveness of plant essential oils on the growth of Botrytis cinerea, Fusarium sp. and Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis. Crop Protection, 22 (1), 39-44.

Ghaemi, E., Khorshidi, D., Moradi, A., Seifi, A., Mazendrani, M., Bazouri, M. & Mansourian, A. R. (2007). The efficacy of ethanolic extract of Lemon Verbena on the skin infection due to Staphylococcus aureus in an animal model. Pakistan Journal of Biological Sciences, 10 (22), 4132-4135.

Hashemi, S. M. B., Brewer, M. S., Safari, J., Nowroozi, M., Abadi Sherahi, M. H., Sadeghi, B. & Ghafoori, M. (2016). Antioxidant activity, reaction mechanisms, and kinetics of Matricaria recutita extract in commercial blended oil oxidation. International Journal of Food Properties, 19 (2), 257-271.

Hashemi, S. M. B.,Mousavi Khaneghah, A. & Akbarirad, H. (2016). The effects of amplitudes ultrasound-assisted solvent extraction and pretreatment time on the yield and quality of Pistacia Khinjuk hull oil. Journal of Oleo Science, 65 (9), 733-738.

Hashemi, M. B., Niakousari, M., Saharkhiz, M. J. & Eskandari, M. H. (2012). Effect of Satureja khuzestanica essential oil on oxidative stability of sunflower oil during accelerated storage. Natural Product Research, 26 (15), 1458-1463.

Jung, C. H., Seog, H. M., Choi, I. W., Park, M. W. & Cho, H. Y. (2006). Antioxidant properties of various solvent extracts from wild ginseng leaves. LWT-Food Science and Technology, 39 (3), 266-274.

Kähkönen, M. P., Hopia, A. I., Vuorela, H. J., Rauha, J.-P., Pihlaja, K., Kujala, T. S. & Heinonen, M. (1999). Antioxidant activity of plant extracts containing phenolic compounds. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 47 (10), 3954-3962.

Majhenič, L., Škerget, M. & Knez, Ž. (2007). Antioxidant and antimicrobial activity of guarana seed extracts. Food Chemistry, 104 (3), 1258-1268.

Miyashita, K. & Takagi, T. (1986). Study on the oxidative rate and prooxidant activity of free fatty acids. Journal of the American Oil Chemists’ Society, 63 (10), 1380-1384.

Mohammadi-sichani, M., Sadeghzadeh, P. & Madani, M. (2013). Evaluation of antibacterial activity of extract of rumex alveollatus leaf againstStaphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa. Zahedan Journal of Research in Medical Sciences, 15 (6), 58-61.

Naser al-deen, M. G., Mansoor, R. & Aljoubbeh, M. (2015). Fluctuations of chemical composition of essential oil and antimicrobial of Lemon Verbena (Lippia Citriodora) during growth stages in syria. International Journal of ChemTech Research, 8 (6), 704-710.

Nemat shahi, M. M., Elhami rad, A. H., Pedram nia, A. & Nemat shahi, N. (2014). Study of antioxidant activity and free radical scavenging ability of Lemon Verbena (Lippia Citriodora). Advances in Natural and Applied Sciences, 8 (10), 59-63.

Sánchez-moreno, C., Larrauri, J. A. & Saura-calixto, F. (1999). Free radical scavenging capacity and inhibition of lipid oxidation of wines, grape juices and related polyphenolic constituents. Food Research International, 32 (6), 407-412.

Shan, B., Cai, Y.-Z., Brooks, J. D. & Corke, H. (2007). Antibacterial properties and major bioactive components of cinnamon stick (Cinnamomum burmannii): activity against foodborne pathogenic bacteria. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 55 (14), 5484-5490.

Tajkarimi, M., Ibrahim, S. A. & Cliver, D. (2010). Antimicrobial herb and spice compounds in food. Food Control, 21 (9), 1199-1218.

Victoria, F. N., Radatz, C. S., Sachini, M., Jacob, R. G., Alves, D., Savegnago, L., Perin, G., Motta, A. S., Silva, W. P. & Lenardão, E. J. (2012). Further analysis of the antimicrobial activity of α-phenylseleno citronellal and α-phenylseleno citronellol. Food Control, 23 (1), 95-99.

Weerakkody, N. S., Caffin, N., Turner, M. S. & Dykes, G. A. (2010). In vitro antimicrobial activity of less-utilized spice and herb extracts against selected food-borne bacteria. Food Control, 21 (10), 1408-1414.