Investigating the antioxidant properties of grape seed extracts of Iranian varieties and evaluating the antimicrobial effect on pathogenic pathogens isolated from poultry
Subject Areas : Food Microbial Contamination
Sayed Ahmad
Nourbakhsh
1
(Department of Food Hygiene, Shahrekord Branch, Islamic Azad University, Shahrekord, Iran)
Ebrahim
Rahimi
2
(Department of Food Hygiene, Shahrekord Branch, Islamic Azad University, Shahrekord, Iran)
Keywords: انگور, آنتیاکسیدان, کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا, ویژگی ضدمیکروبی,
Abstract :
The aim of the present study is to investigate the antioxidant and antimicrobial properties of hydro alcoholic and aqueous extracts of grape seed varieties on Gram-positive and Gram-negative microorganisms isolated from poultry meat. 94 poultry meat samples including chicken, quail, turkey and ostrich were randomly collected from sales centers of Isfahan province. Microorganisms were identified by biochemical tests. Aqueous and hydro alcoholic extracts of grape seeds of black alfi, black gohari, black shahani, Rish-Baba, Shasat-arus and Rooster tail varieties were prepared by soaking method. Antimicrobial properties of hydro alcoholic and aqueous extracts of grape seeds were investigated by disk diffusion and MIC (minimum inhibitory concentration) methods. The antioxidant property of the extracts was evaluated by DPPH method and the IC50 value was calculated. The phenolic compounds present in aqueous and hydro alcoholic extracts of grape seeds were measured by high-performance liquid chromatography. The frequency of Arcobacter butzleri, Campylobacter jejuni, Listeria monocytogenes and Staphylococcus aureus was 11.45%, 17.70%, 1.04% and 16.66%, respectively. The antimicrobial effect of aqueous and alcoholic extracts of grape seed was higher on gram positive bacteria in both methods. Alcoholic extracts had more antimicrobial effect than aqueous extracts, Rish-Baba grape showed the most antimicrobial effect. The highest percentage of DPPH in hydro alcoholic extracts is related to black alfi and Rish-Baba grape seed extracts, and in aqueous extracts of black alfi and black shahani grape seeds.
_||_
چکیده
هدف مطالعه حاضر بررسی خواص آنتیاکسیدانی و ضدمیکروبی عصاره هیدروالکلی و آبی هسته واریتههای انگور بر روی میکروارگانیسمهای گرم مثبت و گرم منفی جدا شده از گوشت طیور میباشد. 94 نمونه گوشت طیور شامل مرغ، بلدرچین، بوقلمون و شترمرغ از مراکز فروش شهرکرد بهصورت تصادفی جمعآوری شد. میکروارگانیسمها توسط تستهای بیوشیمیایی شناسایی شدند. عصاره آبی و هیدروالکلی هسته انگور واریتههای الفیسیاه، گوهری سیاه، شاهانی سیاه، ریشبابا، شصت عروس و دم خروس به روش خیساندن تهیه شد. خواص ضدمیکروبی عصاره هیدروالکلی و آبی هستهی انگورها به روش دیسک دیفیوژن و MIC بررسی شد. خاصیت آنتیاکسیدانی عصارهها به روش DPPH بررسی و مقدار IC50 محاسبه شد. ترکیبات فنلی موجود در عصاره آبی و هیدروالکلی هستههای انگور با دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا اندازهگیری شد. فراوانی آرکوباکتر بوتزلری، کمپیلوباکتر ژژونی، لیستریا مونوسیتوژنز و استافیلوکوکوس آرئوس بهترتیب 45/11، 70/17، 04/1 و 66/16 درصد به دست آمد. تأثیر ضدمیکروبی عصارههای آبی و الکلی هسته انگور در هر دو روش بر روی باکتریهای گرم مثبت بیشتر بود. عصارههای الکلی تأثیر ضدمیکروبی بیشتری نسبت به عصارههای آبی داشتند، انگور ریشبابا بیشترین تأثیر ضدمیکروبی را نشان داد. بالاترین درصد DPPH در عصارههای هیدروالکلی مربوط به عصاره هسته انگور الفی سیاه و ریشبابا و در عصارههای آبی هسته انگور مربوط به الفی سیاه و شاهانی سیاه میباشد. کمترین میزان IC50 در عصارههای هیدروالکلی مربوط به عصاره هسته انگور ریشبابا و در عصارههای آبی مربوط به الفی سیاه میباشد. نتایج HPLC نشان داد که بیشترین ترکیبات در عصارهها کاتچین، اپیکاتچین، اپیکاتچین گالات، گالیک اسید و کافتاریک اسید بود. ترکیبات مالویدین-3-استات درهیچکدام از عصارهها یافت نشد.
واژگان کلیدی: عصاره، انگور، ویژگی ضدمیکروبی، آنتیاکسیدان
مقدمه
علیرغم پیشرفتهای نوین در روشهای تهیه و تولید مواد غذایی، تخمین زده شده است که 30 درصد از مردم در کشورهای صنعتی، یکبار در سال حداقل از بیماریهای غذایی رنج میبرند. بنابراین هنوز هم نیاز به کاهش و یا حذف میکروارگانیسمهای پاتوژن غذا احساس میشود (Dimidi et al., 2019). گوشتهای دام و طیور معمولاً آلوده به میکروبهای زمینهای فراوان از منابع مختلف هستند. برای پیشگیری از شیوع بیماریهای حاصل از بیماریزاهای آلاینده گوشت و جلوگیری از فساد میکروبی این ماده غذایی، کاستن بار میکروبی تا زیرحد مجاز استاندارد دارای اهمیت بسیار است (Espinosa et al., 2020). انگور یکی از مهمترین محصولات میوهای در سراسر جهان است. هسته انگور 15 درصد محصولات زائد جامد در صنایع آبمیوهگیری و شراب را بهخود اختصاص میدهد. هسته انگور خواص زیادی از جمله خواص آنتیاکسیدان و کاهش استرسهای اکسیداتیو، ضدالتهاب، ضدباکتریایی، ضدسرطان، ضدویروس، حفاظتکنندگی قلب، کبد و اعصاب، ضدپیری و ضددیابت دارد و همچنین باعث افزایش رشد باکتریهای مفید رودهای میشود. پلی فنلهای موجود در عصاره هسته انگور فلانوئیدها، اسید گالیک، مونومریک فلاوان-3 کاتچین، اپیکاتچین، اپیکاتچین 3-گالیت و دیمریک، موونومریک و پلیمریک پروآنتوسیانیدین میباشد (Antonić et al., 2020). مطالعات موسیزاده و همکاران در سال 2013، حسین زاده و همکاران در سال 2019 نشان میدهد، که عصاره هسته انگور دارای پتانسیل بسیار بالایی در از بین بردن رادیکالهای آزاد و مهار استرس اکسیداتیو بوده و همچنین تأثیرات ضدمیکروبی آن بر روی پاتوژنهای مواد غذایی در مطالعات Kitsiou و همکاران در سال 2023 و مختارنژاد و همکاران در سال 2020 به اثبات رسیده است. هدف از این مطالعه بررسی اثرات ضدمیکروبی 6 هسته واریته مختلف انگور ایرانی شامل (شصت عروس، دم خروس، ریش بابا، شاهانی سیاه، گوهر سیاه، الفی سیاه) استان چهارمحال و بختیاری بر روی باکتریهای استافیلوکوکوس آرئوس، لیستریا مونوسیتوژنز، کمپیلوباکتر ژژونی و آرکوباکتر بوتزلری و شناسایی و ارزیابی خواص آنتیاکسیدانی هسته انگورهای مورد بررسی میباشد.
مواد و روش کار
تعداد 94 نمونه شامل مرغ (24 نمونه)، بلدرچین (24 نمونه)، بوقلمون (24 نمونه) و شترمرغ (24 نمونه) از مراکز فروش واقع در شهرکرد بهصورت تصادفی جمعآوری شدند. با استفاده از تستهای بیوشیمیایی تاییدی باکتریهای استافیلوکوکوس آرئوس، لیستریا مونوسیتوژنز، کمپیلوباکتر ژژونی و آرکوباکتر بوتزلری شناسایی شدند. انگورهای واریتههای مختلف مانند الفیسیاه، گوهری سیاه، شاهانی سیاه، ریشبابا، شصت عروس و دم خروس، از باغات شهرستان شهرکرد جمعآوری و پودر هسته تهیه گردید. عصاره هیدروالکلی و آبی هسته انگورها با استفاده از روش خیساندن تهیه شد. ویژگیهای ضدمیکروبی عصاره هیدروالکلی و آبی هستههای انگور با استفاده از روش دیسک دیفیوژن و سنجش حداقل غلظت ممانعتکنندگی از رشد (MIC) در سری رقتهای 500، 250، 125، 5/62، 32، 16 میلیگرم بر میلیلیتر از هر عصاره بررسی شد. برای بررسی خاصیت آنتیاکسیدانی عصارههای آبی و هیدروالکلی هسته انگور از روش DPPH استفاده شد. بدین منظور ابتدا برای انجام این تست از میکروپلیتهای 96 خانهای استفاده شد. در 4 عدد از چاهکها µl200 از محلول متانولی DPPH به µl20 از غلظتهای مختلف عصاره اضافه شد. 4 عدد از چاهکها بهعنوان کنترل در نظر گرفته شدند. بعد از مخلوط نمودن حلالها به مدت 10 ثانیه توسط میکروپلیت ریدر، جهت انجام واکنش به مدت 30 دقیقه در جای تاریک و در دمای اتاق قرار داده شدند. بعد از این مدت توسط دستگاه میکروپلیت ریدر جذب در طول موج 515 نانومتر خوانده شدند. برای مقایسه عصارهها از نظر قدرت آنتیاکسیدانی از IC50 استفاده شد، بدین منظور ابتدا درصد مهار DPPH توسط رابطه زیر محاسبه شد و نمودار آن در مقابل غلظتهای عصاره رسم گردید.
در این رابطه:
AA = جذب نمونه AB = جذب شاهد
اندازهگیری مقدار ترکیبات فنلی موجود در عصاره آبی و هیدروالکلی هستههای انگور با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (LC/MS) توسط آزمایشگاه کیمیا پژوهش، استاندارد شماره (2-8982) و همکاری مرکز تحقیقات گیاهان دارویی دانشگاه علوم پزشکی شهرکرد انجام شد.
نتایج
نتایج جداسازی باکتریهای استافیلوکوکوس آرئوس، لیستریا مونوسیتوژنز، آرکوباکتر بوتزلری و کمپیلوباکتر ژژونی از گوشت طیور نشان داد، فراوانی آرکوباکتر بوتزلری، کمپیلوباکتر ژژونی، لیستریا مونوسیتوژنز و استافیلوکوکوس آرئوس بهترتیب 45/11، 70/17، 04/1 و 66/16 درصد میباشد. باکتری لیستریا مونوسیتوژنز در هیچ یک از نمونههای گوشت شترمرغ، بوقلمون و مرغ گزارش نشد و تنها یک نمونه بلدرچین (16/4 درصد) مثبت گزارش شد. بیشترین میزان آرکوباکتر بوتزلری در نمونههای گوشت مرغ (25 درصد) مشاهده شد. بیشترین میزان کمپیلوباکتر ژژونی در نمونههای گوشت بوقلمون (25 درصد) مشاهده شد. بیشترین میزان استافیلوکوکوس آرئوس در نمونههای گوشت بوقلمون (25 درصد) مشاهده شد.
جدول 1- وجود باکتریهای غذازاد در انواع متعددی از نمونههای گوشت طیور
تعداد نمونههای گوشت | تعداد نمونههای جمعآوری شده | تعداد نمونههای مثبت (درصد) |
| |||
آرکوباکتر بوتزلری | کمپیلوباکتر ژژونی | لیستریا مونوسیتوژنز | استافیلوکوکوس آرئوس |
| ||
مرغ | 24 | (25) 6 | (33/33) 8 | - | (66/16) 4 | |
بوقلمون | 24 | (50/12) 3 | (25) 6 | - | (25) 6 | |
شترمرغ | 24 | (16/4) 1 | (16/4) 1 | - | (50/12) 3 | |
بلدرچین | 24 | (16/4) 1 | (33/8) 2 | (16/4) 1 | (50/12) 3 | |
جمع | 96 | (45/11) 11 | (70/17) 17 | (16/4) 1 | (66/16) 16 | |
نتایج بررسی تأثیر ضدمیکروبی عصارههای آبی و الکلی هسته واریتههای مختلف انگور در برابر باکتری آرکوباکتر بوتزلری، کمپیلوباکتر ژژونی، لیستریا مونوسیتوژنز و استافیلوکوکوس آرئوس به روش دیسک دیفیوژن و سنجش حداقل غلظت ممانعت کنندگی نشان داد که تأثیر ضدمیکروبی عصارههای آبی و الکلی بر روی باکتریهای گرم مثبت بیشتر است. همچنین عصارههای الکلی تأثیر ضدمیکروبی بیشتری نسبت به عصارههای آبی داشتند و انگور ریشبابا بیشترین تأثیر ضدمیکروبی را با بیشترین قطر هالهی عدم رشد (1-3 میلیمتر) و کمترین میزان MIC (32-250 میلیگرم بر میلیلیتر) بهخود اختصاص داد. نتایج آزمون آنتیاکسیدانی و IC50 عصاره آبی و الکلی هسته واریتههای انگور در نمودارهای (الف) الی (ز) و جدول (2) و (3) مشاهده میشود. IC50همان غلظتی از عصاره است که باعث مهار 50 درصد رادیکال DPPH میشود. هر عصارهای که میزان IC50 آن کمتر باشد قدرت آنتیاکسیدانی بیشتری دارد، همچنین هر چه درصد مهار DPPH بیشتر باشد قدرت آنتیاکسیدانی بیشتر میباشد.
(الف) (ب)
(ج) (د)
(ر) (ز)
نمودارهای آنتیاکسیدان عصاره الکلی هسته انگور : (الف) شاهانی سیاه، (ب) الفی سیاه، (ج) شصت عروس، (د) ریشبابا، (ر) دمخروس و (ز) گوهر سیاه
(الف) (ب)
(ج) (د)
(ر) (ز)
نمودارهای آنتیاکسیدان عصاره آبی هسته انگور : (الف) شاهانی سیاه، (ب) الفی سیاه، (ج) شصت عروس، (د) ریشبابا، (ر) دمخروس و (ز) گوهر سیاه
نمودار 1- آنتیاکسیدان سنتزی BHT
جدول 2- نتایج آزمون آنتیاکسیدان عصاره الکلی هسته واریتههای انگور
رقم انگور | نوع عصاره | درصد مهار DPPH | ظرفیت بازدارندگی (IC50) (میلیگرم بر میلی لیتر) |
الفی سیاه | الکلی | 21/81 | 38/0 |
گوهری سیاه | الکلی | 4/79 | 34/0 |
شاهانی سیاه | الکلی | 7/77 | 35/0 |
ریش بابا | الکلی | 22/81 | 27/0 |
شصت عروس | الکلی | 54/75 | 38/0 |
دم خروسی | الکلی | 35/76 | 44/0 |
جدول 3- نتایج آزمون آنتیاکسیدان عصاره آبی هسته واریتههای انگور
رقم انگور | نوع عصاره | درصد مهار DPPH | ظرفیت بازدارندگی (IC50) (میلیگرم بر میلیلیتر) |
الفی سیاه | آبی | 86/74 | 47/0 |
گوهری سیاه | آبی | 84/67 | 56/0 |
شاهانی سیاه | آبی | 7/72 | 58/0 |
ریش بابا | آبی | 4/70 | 54/0 |
شصت عروس | آبی | 3/70 | 54/0 |
دم خروسی | آبی | 73/69 | 59/0 |
نمودار 2- مقایسه IC50 عصاره آبی و الکلی هسته واریتههای انگور و BHT
نتایج اندازهگیری مقدار ترکیبات فنلی موجود در عصاره آبی و هیدروالکلی هستههای انگور با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا نشان داد که بیشترین ترکیبات در عصارههای آبی و الکلی هسته انگور واریتههای مختلف مربوط به کاتچین، اپیکاتچین، اپیکاتچین گالات، گالیک اسید و کافتاریک اسید بود و ترکیبات کامپفرول-3-گلیکوزید، مالویدین-3-گلیکوزید، کوئرستین-3-گلیکوزید، دلفینیدین-3-گلیکوزید و پئونیدین-3-گلیکوزید در مقادیر کمتری در عصارهها وجود داشتند و ترکیب مالویدین-3-استات درهیچ یک از عصارهها یافت نشد.
جدول4- ترکیبات عصاره آبی هسته انگور واریتههای مختلف با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا
مقدار ترکیبات | الفی سیاه | ریش بابا | دم خروس | شاهانی | شصت عروس | گوهری سیاه |
کاتچین | 9/389 | 4/89 | 1/392 | 7/128 | 6/243 | 4/331 |
اپیکاتچین | 7/33 | 5/37 | 1/38 | 3/51 | 1/34 | 9/30 |
اپیکاتچین-گالات | 35 | 4/26 | 9/32 | 1/37 | 8/33 | 1/40 |
اسید گالیک | 1/22 | 2/24 | 4/17 | 4/31 | 9/21 | 3/23 |
کافتاریک اسید | 1/35 | 9/12 | 8/27 | 3/15 | 7/24 | 4/33 |
کوئرستین-3-گلیکوزید | 1 | 3/0 | 4/0 | 5/0 | 8/0 | 1 |
کامپفرول-3-گلیکوزید | - | - | - | - | - | - |
دلفینیدین-3-گلیکوزید | 3/0 | - | 3/0 | - | 2/0 | 3/0 |
پئونیدین-3-گلیکوزید | 5/0 | - | 4/0 | - | 3/0 | 4/0 |
مالویدین-3-گلیکوزید | - | - | - | - | - | - |
مالویدین-3-استات | - | - | - | - | - | - |
محتوای فنلی کل | 49/1 | 17/2 | 27/1 | 66/1 | 29/1 | 70/1 |
شکل 1-ترکیبات عصاره آبی هسته انگور الفی سیاه با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا
شکل 2- ترکیبات عصاره آبی هسته انگور ریش بابا با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا
شکل 3- ترکیبات عصاره آبی هسته انگور دم خروس با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا
شکل 4- ترکیبات عصاره آبی هسته انگور شاهانی با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا
شکل 5- ترکیبات عصاره آبی هسته انگور شصت عروس با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا
شکل 6- ترکیبات عصاره آبی هسته انگور گوهری سیاه با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا
جدول 5- ترکیبات عصاره الکلی هسته انگور واریتههای مختلف با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا
مقدار ترکیبات | الفی سیاه | ریش بابا | دم خروس | شاهانی | شصت عروس | گوهری سیاه |
کاتچین | 3/1661 | 8/490 | 1/1697 | 2/660 | 4/1150 | 1/1470 |
اپیکاتچین | 6/163 | 2/180 | 7/186 | 2/243 | 1/166 | 8/155 |
اپیکاتچین-گالات | 9/172 | 7/118 | 1/153 | 7/180 | 0/150 | 2/198 |
اسید گالیک | 5/74 | 0/83 | 8/64 | 1/119 | 3/76 | 9/80 |
کافتاریک اسید | 1/123 | 9/51 | 1/93 | 5/49 | 4/84 | 7/112 |
کوئرستین-3-گلیکوزید | 5/5 | 9/2 | 2/3 | 8/3 | 7/4 | 4/5 |
کامپفرول-3-گلیکوزید | 2/1 | - | - | - | - | 8/0 |
دلفینیدین-3-گلیکوزید | 4/3 | - | 1/3 | - | 3/2 | 1/3 |
پئونیدین-3-گلیکوزید | 2/4 | - | 9/3 | - | 4/3 | 8/3 |
مالویدین-3-گلیکوزید | 1/0 | - | - | - | - | 1/0 |
مالویدین-3-استات | - | - | - | - | - | - |
محتوای فنلی کل | 08/12 | 59/16 | 88/10 | 35/13 | 92/10 | 8/13 |
شکل 8- ترکیبات عصاره الکلی هسته انگور ریش بابا با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا
شکل 9- ترکیبات عصاره الکلی هسته انگور دم خروس با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا
شکل 10- ترکیبات عصاره الکلی هسته انگور شاهانی با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا
بحث
گوشت طیور یکی از منابع پروتئینی مورد علاقه برای انسان میباشد که مصرف آن در دهه‌های اخیر در بسیاری از کشورهای جهان افزایش یافته است. طیور، بهطور معمول دارای بار میکروبی بالایی در سطح پوست و دستگاه گوارش، بهویژه از نظر میکروارگانیسمهای بیماریزا نظیر سالمونلا، کمپیلوباکتر، استافیلوکوکوس آرئوس و لیستریا مونوسیتوژنز هستند (حکیم و همکاران، 2020). در مطالعات زیادی از جمله مطالعه Hanson و همکاران در سال 2011، Osaili و همکاران در سال 2011، در خارج از کشور و ممتاز و همکاران در سال 2013، رحیمی و صفایی در سال 2010 و جمالی و همکاران در سال 2015 در ایران به آلودگی میکروبی گوشت طیور اشاره شده است. در پژوهش حاضر، آرکوباکتر بوتزلری، کمپیلوباکتر ژژونی، لیستریا مونوسیتوژنز و استافیلوکوکوس آرئوس بهترتیب 45/11، 70/17، 04/1 و 66/16 درصد بهدست آمد. اختلاف فراوانی بین نتایج بهدست آمده در این تحقیق با تحقیقات دیگر را میتوان به عوامل زیادی چون تعداد و نوع نمونههای مورد مطالعه، روش نمونهگیری، روش انجام آزمایش، منطقه جغرافیایی، روشهای مختلف فرآیند کشتار و غیره نسبت داد. استفاده از پسماندهای کارخانجات صنایع غذایی در تغذیه دام و طیور علاوهبر تأمین احتیاجات غذایی حیوان، افزایش کمی و کیفی تولیدات دامی، صرفه‌جویی اقتصادی، در کاهش مشکلات زیست محیطی سهم عمده‌ای خواهد دارند (Muduli et al., 2019). تفاله انگور در ایران تولید بالایی در فرآیند آبمیوهگیری دارد. عصاره هسته انگور یک منبع غنی از پلیمرهایی نظیر کاتچین و اپیکاتچین است و خواص ضدمیکروبی و آنتیاکسیدانی آن را میتوان به مکانیسم‌های ترکیبات فنلی آن نسبت داد (رضوانی و همکاران، 2022). تخریب غشای سیتوپلاسمی باکتری میتواند باعث مرگ باکتری شود و ممکن است به صورت‌های شکستن فیزیکی غشا، اتلاف نیروی محرک پروتون، بازداری از فعالیت آنزیم همراه غشا اتفاق بیافتد. گروه‌های هیدروکسیل کارکردی و باندهای دوگانه کانژوگه در گروه‌های واکنشگر عصارههای گیاهی طبیعی ممکن است در اتصال آن‌ها به ترکیبات دیواره سلولی (معمولا ًپروتئین‌ها) دخالت داشته باشند (نوربخش و همکاران، 2022). کاتچین‌ها تأثیر مخرب بر غشای دو لایه لیپیدی دارند که باعث از دست دادن ساختمان و عملکرد سلولی و نهایتاً مرگ سلولی میشود. حضور استرهای اسید گالیک در اپی کاتچین و اپی گالوکاتچین- 3- گالات مسئول میل بالای آن‌ها به دولایه لیپیدی است و ساختمان غشا را تحت تأثیر قرار میدهد. همچنین ممکن است ترکیبات فنلیک مورفولوژی سلول را بهوسیله تأثیر بر فشار اسمزی سلول تحت تأثیر قرار دهند، بنابراین غشای سیتوپلاسمی را مختل کرده و باعث تراوش محتویات سلولی شوند (Lobiuc et al., 2023). در پژوهش حاضر نتایج نشان داد، تمام عصارههای الکی و آبی هسته انگور واریتههای مختلف فعالیت ضدمیکروبی را نشان میدهند. اما این عصارهها تأثیر ضدمیکروبی قویتری بر روی میکروارگانیسمهای گرم مثبت مورد بررسی داشتند. علت تأثیر متفاوت عصارههای الکلی و آبی بر رشد باکتریهای گرم مثبت و گرم منفی بهدلیل تفاوت ساختاری مانند لیپوپلیساکارید موجود در دیواره باکتریهای گرم منفی نسبت داد. در مطالعه ما، مقایسه فعالیت ضدمیکروبی عصارههای آبی و الکلی، برای عصاره الکلی فعالیت ضدمیکروبی قویتری در تمام عصارههای هسته انگورهای مختلف گزارش شده است. این حالت ممکن است ناشی از ماهیت آبگریزي ترکیبات فنولی و زیست فعال گیاهان دارویی باشد. که احتمالاً داراي ضریب نفوذ بیشتري در حلالهاي آلی مانند اتانول نسبت به آب میباشند. بازده بالاتر استخراج با اتانول در مقایسه با استخراج با آب در مطالعات مختلف گزارش شده است (Man et al., 2019). عصاره آبی و الکلی انگور ریشبابا درصد بالاتری از فعالیت ضدمیکروبی را نشان داده است که مربوط به محتوای بالای فنلی کل این انگور نسبت به سایرین میباشد. Kandasamy و همکاران در سال 2016، تأثیر ضدباکتریایی عصاره هسته انگور را بر روی استافیلوکوکوس آرئوس، اشرشیا کلای، لیستریا مونوسیتوژنز، کلبسیلا و سودوموناس گزارش کردند (Kandasamy et al., 2016). Krasteva و همکاران نیز در سال 2023، نشان دادند که باکتریهای استافیلوکوکوس آرئوس، باسیلوس سرئوس، اشرشیا کلای بهترتیب حساسیت بالایی به عصارهها دارند (Krasteva et al., 2023). مطالعه Kitsiou و همکاران در سال 2023، پتانسیل ضدمیکروبی عصاره هسته انگور در برابر لیستریا مونوسیتوژنز، اشریشیا کلای و سالمونلا تیفی موریوم گزارش کردند (Kitsion et al., 2023).، نتایج هر سه مطالعه با مطالعه حاضر همسو است. خواص آنتیاکسیدانی عصاره هسته انگور اساساً بهعلت فلاونوئیدها میباشد که توانایی از بین بردن رادیکالهای آزاد را دارند (Rajakumari et al., 2020). حضور گروه هیدروکسیل در ساختمان و موقعیت آن در حلقه مولکول فلاونوئید، ظرفیت آنتیاکسیدانی آن را تعیین می‌کند. اضافه شدن گروه‌های هیدروکسیل به هسته فلاونوئید فعالیت آنتیاکسیدان را افزایش خواهد داد، در حالی‌که جانشینی به وسیله گروه‌های - OCH3فعالیت آنتیاکسیدانی را کاهش میدهد (Yadav et al., 2018). در مطالعه Kupe و همکاران در سال 2021، محتوای فنلی کل و فعالیت آنتیاکسیدانی عصاره دانه انگور کارائریک بررسی شد. نتایج نشان داد که همبستگی معنی‌داری بین محتوای فنل کل و DPPH وجود دارد و نتایج آن‌ها نشان داد دانه‌های انگور غنی از ترکیبات فنلی از جمله اسیدگالیک، کوئرستین، کاتچین، اسید کلروژنیک، اسید کافئیک و اسید کوماریک هستند (Kupe et al., 2021). در مطالعه Luchian و همکاران در سال ۲۰۱۹، محتوای فنلی و فعالیت آنتی اکسیدان به روش DPPH تفاله‌های انگور بررسی شد. نمونههای با فعالیت آنتیاکسیدانی بیشترین محتوای فنولیک را نشان دادند (Luchian et al., 2019)، که نتایج Kupe و همکاران وLuchian و همکاران با مطالعه حاضر مطابقت داشت. در پژوهش حاضر در هر دو نوع عصاره آبی و الکلی انگور ریشبابا بیشترین محتوای فنلی را داشت و بیشترین درصد DPPH در عصارههای الکلی مربوط به انگور ریشبابا و الفی سیاه بود و بیشترین درصد DPPH در عصارههای آبی مربوط به انگور الفی سیاه و شاهانی سیاه میباشد. Untea و همکاران در سال 2023، مقدار IC50 عصاره متانولی هسته انگور 49/53 میلیگرم/لیتر برای DPPH و 37/57 میلیگرم/لیتر برای رادیکال هیدروکسیل، 6/29 میلیگرم/لیتر برای رادیکال سوپراکسید و 15/102 میلیگرم/لیتر برای هیدروژن پراکسید گزارش کردند (Untea et al., 2023). در این مطالعه کمترین IC50 مربوط به انگور ریشبابا در عصارههای الکلی و کمترین IC50 مربوط به انگور الفی سیاه در عصارههای آبی گزارش شد. نتایج این پژوهش نشان داد که بیشترین ترکیبات در عصارههای آبی و الکلی هسته انگور واریتههای مختلف مربوط به کاتچین، اپیکاتچین، اپیکاتچین گالات، گالیک اسید و کافتاریک اسید بود و ترکیبات کامپفرول-3-گلیکوزید، مالویدین-3-گلیکوزید، کوئرستین-3-گلیکوزید، دلفینیدین-3-گلیکوزید و پئونیدین-3-گلیکوزید در مقادیر کمتری در عصارهها وجود داشتند و ترکیب مالویدین-3-استات درهیچ یک از عصارهها یافت نشده است. در مطالعه Chamorro و همکاران در سال 2013، عصاره هسته انگور دارای محتوای گالوکاتچین، کاتچین، اپیکاتچین، پروسیانیدین B1، پروسیانیدین B2و اپیکاتچین گالات بود (Chamorro et al., 2013) ، که مشابه با مطالعه حاضر است. مطالعه Krasteva و همکاران در سال 2023، محتوای بالای فنلی کل (79.06–111.22 mg GAE/g)، کاتچین، اپی کاتچین و پروسیانیدین B1 در عصارههای هسته انگور مورد بررسی گزارش کردند، که با مطالعه حاضر همخوانی دارد. در این زمینه مطالعات Levy و همکاران در سال 2017، Silván و همکاران در سال 2013، با مطالعه حاضر همخوانی دارند. گیاهان حاوی ترکیبات متعددی هستند که ساختارهای متفاوتی دارند. استخراج این ترکیبات به عوامل متعددی بستگی دارد که مهمترین آن‌ها حلال و روش استخراج میباشند. انتخاب حلال و روش استخراج بستگی به قسمت‌های مختلف یک گیاه و نیز مواد متشکله آن دارد. بسیار مشکل خواهد بود که برای هر دسته از ترکیبات گیاهی حلال مخصوصی انتخاب شود زیرا همراه با این ترکیبات، مواد دیگری نیز وجود دارد که بر روی درجه حلالیت این مواد تأثیر گذار باشند. در مطالعه حاضر نیز میزان ترکیبات فنلی در آنالیز عصارههای الکلی بالاتر بود. وجود تفاوت معنیدار در ترکیبات فنلی رقم‌های مختلف انگور بیانکننده تأثیر نقش ژنتیک در سنتز ترکیبات فنولی است، که در پژوهش قاسم‌نژاد و همکاران در سال 2011 و Fernandes و همکاران در سال 2016 تأیید میشود. عوامل متعددی مقدار ترکیبات فنولی موجود در بافت‌های گیاهی را تحت تأثیر قرار میدهند که از آن جمله میتوان به فاکتورهای ژنتیکی، میزان تابش نور خورشید، شرایط خاک، درجه رسیدگی در زمان برداشت، شرایط محیطی و آب و هوایی، عملیات پس از برداشت، مقدار و شرایط نگه‌داری اشاره کرد (Bender et al., 2020). همچنین مقدار ترکیبات فنولی عصارههای حاصل از واریتههای مختلف در مطالعهی ما را میتوان به تفاوت در نوع ترکیبات فنولی دو واریته، درجه پلیمریزاسیون آن‌ها، حلالیت فنول‌ها و واکنش آن‌ها با دیگر اجزای موجود در ماتریکس نسبت داد.
نتیجهگیری کلی
این مطالعه میتواند مبنایی برای تحقیقات بیشتر در این زمینه باشد. از آنجایی که دانه‌های انگور محصولات جانبی جامد صنعت شراب‌سازی و آبمیوهگیری هستند، اگر بهصورت عوامل ضدباکتریایی و آنتیاکسیدانی در مقیاس بزرگ تهیه شوند، میتواند مقرون به صرفه و مفید باشند. هنگامیکه اثربخشی ضدمیکروبی و ویژگیهای آنتیاکسیدانی عصاره هسته انگور بهخوبی ثابت شود، میتوان آنرا در محیطهای بالینی بهعنوان دارو و در صنایع غذایی استفاده نمود.
منابع
1. Antonić, B., Jančíková, S., Dordević, D., & Tremlová, B. (2020). Grape pomace valorization: A systematic review and meta-analysis. Foods, 9(11), 1627.
2. Bender, A. B. B., Speroni, C. S., Moro, K. I. B., Morisso, F. D. P., dos Santos, D. R., da Silva, L. P., & Penna, N. G. (2020). Effects of micronization on dietary fiber composition, physicochemical properties, phenolic compounds, and antioxidant capacity of grape pomace and its dietary fiber concentrate. Lwt, 117, 108652.
3. Chamorro, S., Goñi, I., Viveros, A., Hervert-Hernández, D., & Brenes, A. (2012). Changes in polyphenolic content and antioxidant activity after thermal treatments of grape seed extract and grape pomace. European Food Research and Technology, 234, 147-155.
4. Dimidi, E., Cox, S. R., Rossi, M., & Whelan, K. (2019). Fermented foods: definitions and characteristics, impact on the gut microbiota and effects on gastrointestinal health and disease. Nutrients, 11(8), 1806.
5. Espinosa, R., Tago, D., & Treich, N. (2020). Infectious diseases and meat production. Environmental and Resource Economics, 76(4), 1019-1044.
6. Fernandes, F. H. A., & Salgado, H. R. N. (2016). Gallic acid: review of the methods of determination and quantification. Critical reviews in analytical chemistry, 46(3), 257-265.
7. Ghasemnezhad, M., Sherafati, M., & Payvast, G. A. (2011). Variation in phenolic compounds, ascorbic acid and antioxidant activity of five coloured bell pepper (Capsicum annum) fruits at two different harvest times. Journal of functional foods, 3(1), 44-49.
8. Hakim, L. I., Isa, N. M. M., Tahir, S. M., & Ibitoye, E. B. (2020). Effect of halal and non-halal slaughtering methods on bacterial contamination of poultry meat. Sains Malaysiana, 49(8), 1947-1950.
9. Hanson, B. M., Dressler, A. E., Harper, A. L., Scheibel, R. P., Wardyn, S. E., Roberts, L. K., ... & Smith, T. C. (2011). Prevalence of Staphylococcus aureus and methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) on retail meat in Iowa. Journal of infection and public health, 4(4), 169-174.
10. Hoseinzadeh, F., & Shirazinejad, A. (2019). Study of antioxidant and antimicrobial properties of grape seed extract and evaluation of its sensory characteristics in sponge cake. Journal of food science and technology (Iran), 15(85), 165-178.
11. Jamali, H., Ghaderpour, A., Radmehr, B., Wei, K. S. C., Chai, L. C., & Ismail, S. (2015). Prevalence and antimicrobial resistance of Campylobacter species isolates in ducks and geese. Food Control, 50, 328-330.
12. Kandasamy, M., Nasimuddin, S., Malayan, J., Nithyalakshmi, J., Gnanadesikan, S., & Chandrasekar, M. (2016). A study on antibacterial effect of grape seed extracts in common clinical and drug resistant isolates. International Journal of Clinical Trials, 3(3), 165-168.
13. Kitsiou, M., Purk, L., Gutierrez-Merino, J., Karatzas, K. A., Klymenko, O. V., & Velliou, E. (2023). A systematic quantitative determination of the antimicrobial efficacy of grape seed extract against foodborne bacterial pathogens. Foods, 12(5), 929.
14. Krasteva, D., Ivanov, Y., Chengolova, Z., & Godjevargova, T. (2023). Antimicrobial potential, antioxidant activity, and phenolic content of grape seed extracts from four grape varieties. Microorganisms, 11(2), 395.
15. Kupe, M., Karatas, N., Unal, M. S., Ercisli, S., Baron, M., & Sochor, J. (2021). Phenolic composition and antioxidant activity of peel, pulp and seed extracts of different clones of the Turkish grape cultivar ‘Karaerik’. Plants, 10(10), 2154.
16. Lobiuc, A., Pavăl, N. E., Mangalagiu, I. I., Gheorghiță, R., Teliban, G. C., Amăriucăi-Mantu, D., & Stoleru, V. (2023). Future antimicrobials: Natural and functionalized phenolics. Molecules, 28(3), 1114.
17. Levy, J., Boyer, R. R., Neilson, A. P., O'Keefe, S. F., Chu, H. S. S., Williams, R. C., ... & Goodrich, K. M. (2017). Evaluation of peanut skin and grape seed extracts to inhibit growth of foodborne pathogens. Food Science & Nutrition, 5(6), 1130-1138.
18. Luchian, C. E., Cotea, V. V., Vlase, L., Toiu, A. M., Colibaba, L. C., Răschip, I. E., ... & Rotaru, L. J. B. W. C. (2019). Antioxidant and antimicrobial effects of grape pomace extracts. In BIO Web of Conferences (Vol. 15, p. 04006). EDP Sciences.
19. Man, A., Santacroce, L., Iacob, R., Mare, A., & Man, L. (2019). Antimicrobial activity of six essential oils against a group of human pathogens: A comparative study. Pathogens, 8(1), 15.
20. Mokhtarnejad, M., Pooryousef Miandoab, M., & Armeideh, S. (2020). Inhibitory effects of ozonated grape seed oil on Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa. New Cellular and Molecular Biotechnology Journal, 10(40), 25-36.
21. Momtaz, H. Safarpoor Dehkordi, F. Rahimi, E. Asgarifar, A. Momeni, M. (2013). Virulence genes and antimicrobial resistance profiles of Staphylococcus aureus isolated from chicken meat in Isfahan province, Iran. Journal of Applied Poultry Research 22(4): 913–921.
22. Moosazadeh, R., Shoor, M., Tehranifar, A., Davarinezhad, G., & Mokhtaryan, A. (2013). Investigation Of Antioxidant Activity Of Seed Extract Of Some Grape Cultivars.
23. Muduli, S., Champati, A., Popalghat, H. K., Patel, P., & Sneha, K. R. (2019). Poultry waste management: an approach for sustainable development. Int J Adv Sci Res, 4, 08-14.
24. Nourbakhsh, F., Lotfalizadeh, M., Badpeyma, M., Shakeri, A., & Soheili, V. (2022). From plants to antimicrobials: Natural products against bacterial membranes. Phytotherapy Research, 36(1), 33-52.
25. Osaili, T. M., Alaboudi, A. R., & Nesiar, E. A. (2011). Prevalence of Listeria spp. and antibiotic susceptibility of Listeria monocytogenes isolated from raw chicken and ready-to-eat chicken products in Jordan. Food control, 22(3-4), 586-590.
26. Rahimi, E., & Safai, H. G. (2010). Detection of classical enterotoxins of Staphylococcus aureus strains isolated from bovine subclinical mastitis in Isfahan, Iran. Veterinary microbiology, 141(3-4), 393-394.
27. Rajakumari, R., Volova, T., Oluwafemi, O. S., Rajesh Kumar, S., Thomas, S., & Kalarikkal, N. (2020). Grape seed extract-soluplus dispersion and its antioxidant activity. Drug development and industrial pharmacy, 46(8), 1219-1229.
28. Rezvani, M. R., & Zare, E. (2022). Effect of Adding Grape Pomace into the Diet, Grape Pomace Extract and Vitamin E-Selenium into the Drinking Water on Growth Performance, Internal Organs' Weight, Cecum Bacterial Population and Prececal Nutrient Digestibility in British United Turkeys. Poultry Science Journal, 10(2).
29. Silván, J. M., Mingo, E., Hidalgo, M., de Pascual-Teresa, S., Carrascosa, A. V., & Martinez-Rodriguez, A. J. (2013). Antibacterial activity of a grape seed extract and its fractions against Campylobacter spp. Food control, 29(1), 25-31.
30. Untea, A. E., Varzaru, I., Vlaicu, P. A., Turcu, R. P., & Panaite, T. D. (2023). Studies on antioxidant activities of grape pomace using in vitro, ex vivo, and in vivo models. Journal of Food Measurement and Characterization, 17(1), 121-128.
31. Yadav, K., Bajaj, R. K., Mandal, S., Saha, P., & Mann, B. (2018). Evaluation of total phenol content and antioxidant properties of encapsulated grape seed extract in yoghurt. International Journal of Dairy Technology, 71(1), 96-104.
Investigating the antioxidant properties of grape seed extracts of Iranian varieties and evaluating the antimicrobial effect on pathogenic pathogens isolated from poultry
ABSTRACT
The aim of the present study is to investigate the antioxidant and antimicrobial properties of hydro alcoholic and aqueous extracts of grape seed varieties on Gram-positive and Gram-negative microorganisms isolated from poultry meat. 94 poultry meat samples including chicken, quail, turkey and ostrich were randomly collected from sales centers of Isfahan province. Microorganisms were identified by biochemical tests. Aqueous and hydro alcoholic extracts of grape seeds of black alfi, black gohari, black shahani, Rish-Baba, Shasat-arus and Rooster tail varieties were prepared by soaking method. Antimicrobial properties of hydro alcoholic and aqueous extracts of grape seeds were investigated by disk diffusion and MIC methods. The antioxidant property of the extracts was evaluated by DPPH method and the IC50 value was calculated. The phenolic compounds present in aqueous and hydro alcoholic extracts of grape seeds were measured by high-performance liquid chromatography. The frequency of Arcobacter butzleri, Campylobacter jejuni, Listeria monocytogenes and Staphylococcus aureus was 11.45%, 17.70%, 1.04% and 16.66%, respectively. The antimicrobial effect of aqueous and alcoholic extracts of grape seed was higher on gram positive bacteria in both methods. Alcoholic extracts had more antimicrobial effect than aqueous extracts, Rish-Baba grape showed the most antimicrobial effect. The highest percentage of DPPH in hydro alcoholic extracts is related to black alfi and Rish-Baba grape seed extracts, and in aqueous extracts of black alfi and black shahani grape seeds. The lowest IC50 value in hydro alcoholic extracts is related to Rish-Baba grape seed extract and in aqueous extracts it is related to black alfi. HPLC results showed that the most compounds in the extracts were catechin, epicatechin, epicatechin gallate, gallic acid and caftaric acid. Malvidin-3-acetate compounds were not found in any of the extracts.
Key words: extract, grape, antimicrobial property, antioxidant