اثرات ضد باکتریایی ترکیبی نیسین و اسانس پیاز تحت غلظت‌های مختلف نمک و pH بر باکتری لیستریا مونوسیتوژنز در شرایط آزمایشگاهی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه ارومیه، دانشکده دامپزشکی، گروه بهداشت و کنترل کیفی مواد غذایی، ارومیه، ایران. دانشگاه ارومیه، پژوهشکده زیست فناوری، گروه بیوتکنولوژی گیاهان دارویی و صنعتی، ارومیه، ایران

2 دانشگاه تبریز، دانشکده کشاورزی اهر، گروه علوم و صنایع غذایی، تبریز، ایران.

3 دانشگاه ارومیه، دانشکده دامپزشکی، ارومیه، ایران.

چکیده

  در این مطالعه اثرات ضد لیستریایی اسانس پیاز (Allium cepa L.) و نیسین به تنهایی و در ترکیب با هم در 3 pH8/4، 8/5 و 8/6 و 4 غلظت نمک کلرید سدیم (0، 5/0 ،5/2 و 5/4 درصد) بر علیه باکتری لیستریا مونوسیتوژنز در دمای 30 درجه سانتی­گراد به روش میکروتیتر مورد ارزیابی قرار گرفت. حداقل غلظت ممانعت از رشد (MIC) نیسین و اسانس به تنهائی و سپس به صورت ترکیبی و تحت شرایط مختلف pH و نمک بدست آمد و برای محاسبه غلظت ممانعت کننده کسری یا FIC استفاده گردید. هر دو ترکیب ضد میکروبی مورد استفاده، اثر ضد میکروبی مشخص و بارزی بر علیه باکتری نشان داد، بطوریکه MIC هایIU mL-15/12 برای نیسین و μg mL-1125 برای پیاز بدست آمد. نتایجFIC  نیسین و اسانس نشان داد که ترکیبات ضد میکروبی مورد استفاده، در حالت ترکیبی اثر ضد لیستریایی مؤثر را بروز می­دهند که این اثرات به صورت سینرژیستی، افزایشی و گاهی بدون اثر است. این تأثیرات علاوه بر غلظت نمک به طور کامل تحت تأثیر pH قرار داشت. از طرفی و صرف نظر از مقدار pH، رشد میکروارگانیسم از افزایش غلظت نمک متأثر گردید. به طوری که در pH 8/4 و غلظت نمک 5/4 فعالیت ضد لیستریایی معنی­داری توسط دو ترکیب مشاهده گردید. نکته قابل توجه این است که اثر ترکیبی نمک برای هر دو ترکیب در pH های مختلف، متفاوت بوده و نیازمند طراحی مدل­های پیشگویی بیشتری است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Antibacterial combined effects of nisin and onion essential oil under different concentration of NaCl and pH against Listeria monocytogenes in vitro

نویسندگان [English]

  • S.M Razavi Rohani 1
  • M Moradi 2
  • T Mehdizadeh 3
1 Department of Food Hygiene and Quality Control, Faculty of Veterinary Medicine, Urmia University, Urmia, Iran. - Department of Medicinal and Industrial Plant, Institute of Biotechnology, Urmia University, Urmia, Iran
2 Department of Food Science and Technology, Ahar Faculty of Agriculture, Tabriz University, Tabriz, Iran
3 Department of Food Hygiene and Quality Control, Faculty of Veterinary Medicine, Urmia University, Urmia, Iran.
چکیده [English]

   In the present study, the anti-listeria activity of onion (Allium cepa L.) essential oil (EO), nisin as well as their combination at various pH values (4.8, 5.8 and 6.8) and different NaCl concentrations (0, 0.5, 2.5 and 4.5%) was investigated against Listeria monocytogenes by microtiter plates at 30°C. Minimum inhibitory concentrations (MICs) were assessed for the nisin, onion EO as well as their combination. Subsequently, fractional inhibitory concentration (FIC) was evaluated under different pH and NaCl concentrations. Both nisin and EQ showed significant antimicrobial effects against L.monocytogenes. Moreover, the nisin and onion EO exhibited MICs of 12.5 IU mL-1 and 125 μg mL-1, respectively. FICs of the nisin and onion EO alone and in combined form, along with various combinations of pH and NaCl concentration, showed clearly anti-listeria effect as synergistic, additional or indifference. Regardless of NaCl concentrations, the anti-listeria activity of both agents was strongly influenced by pH. Moreover, regardless of pH value, the growth of the bacterium was also affected by increasing of NaCl concentrations. It was concluded that, pH value of 4.8 and NaCl concentration of 4.5% had significant anti-listeria effect. In addition, it was found that, the effect of NaCl concentrations for each of the combination forms of treatments at various pH was different.Therefore, there are necessity to design and apply a comprehensive predictive model.

کلیدواژه‌ها [English]

  • L .monocytogenes
  • Nisin
  • Oinion essential oil
  • Combination

 

اثرات ضد باکتریایی ترکیبی نیسین و اسانس پیاز تحت غلظت­های مختلف نمک و pH بر باکتری لیستریا مونوسیتوژنز در شرایط آزمایشگاهی

 

سید مهدی رضوی روحانی1،2، مهران مرادی3*، تورج مهدی زاده4

 

­1- دانشگاه ارومیه، دانشکده دامپزشکی، گروه بهداشت و کنترل کیفی مواد غذایی، ارومیه، ایران.

2- دانشگاه ارومیه، پژوهشکده زیست فناوری، گروه بیوتکنولوژی گیاهان دارویی و صنعتی، ارومیه، ایران.

3- دانشگاه تبریز، دانشکده کشاورزی اهر، گروه علوم و صنایع غذایی، تبریز، ایران.

4- دانشگاه ارومیه، دانشکده دامپزشکی، ارومیه، ایران.

moradi.mehran@yahoo.com*نویسنده مسئول مکاتبات:

(دریافت مقاله: 21/8/90    پذیرش نهایی: 29/9/90)

 

 

 چکیده

  در این مطالعه اثرات ضد لیستریایی اسانس پیاز (Allium cepa L.) و نیسین به تنهایی و در ترکیب با هم در 3 pH8/4، 8/5 و 8/6 و 4 غلظت نمک کلرید سدیم (0، 5/0 ،5/2 و 5/4 درصد) بر علیه باکتری لیستریا مونوسیتوژنز در دمای 30 درجه سانتی­گراد به روش میکروتیتر مورد ارزیابی قرار گرفت. حداقل غلظت ممانعت از رشد (MIC) نیسین و اسانس به تنهائی و سپس به صورت ترکیبی و تحت شرایط مختلف pH و نمک بدست آمد و برای محاسبه غلظت ممانعت کننده کسری یا FIC استفاده گردید. هر دو ترکیب ضد میکروبی مورد استفاده، اثر ضد میکروبی مشخص و بارزی بر علیه باکتری نشان داد، بطوریکه MIC هایIU mL-15/12 برای نیسین و μg mL-1125 برای پیاز بدست آمد. نتایجFIC  نیسین و اسانس نشان داد که ترکیبات ضد میکروبی مورد استفاده، در حالت ترکیبی اثر ضد لیستریایی مؤثر را بروز می­دهند که این اثرات به صورت سینرژیستی، افزایشی و گاهی بدون اثر است. این تأثیرات علاوه بر غلظت نمک به طور کامل تحت تأثیر pH قرار داشت. از طرفی و صرف نظر از مقدار pH، رشد میکروارگانیسم از افزایش غلظت نمک متأثر گردید. به طوری که در pH 8/4 و غلظت نمک 5/4 فعالیت ضد لیستریایی معنی­داری توسط دو ترکیب مشاهده گردید. نکته قابل توجه این است که اثر ترکیبی نمک برای هر دو ترکیب در pH های مختلف، متفاوت بوده و نیازمند طراحی مدل­های پیشگویی بیشتری است.

 

واژه های کلیدی: لیستریا مونوسیتوژنز، نیسین، اسانس پیاز، استفاده ترکیبی.

 

 

 

 


مقدمه

  ترکیبات ضد میکروبی، مواد شیمیایی و یا طبیعی هستند که توانایی از بین بردن و یا مهار رشد ارگانیسم­های میکروسکوپی و حتی اجرام ریزتر را دارند (Anonymous, 2009). مواد ضد باکتریایی متعددی با منشاء حیوانی، گیاهی و میکروبی وجود دارد که نقش دفاعی مهمی در برابر میکروارگانیسم­ها بر عهده دارند. از مهم­ترین این ترکیبات می­توان به آنزیم­های ضد میکروبی (لاکتو پراکسیداز، لاکتوفرین)، پپتیدهای ضد میکروبی (مگااینین Magainins، سسروپین Cecropins) و دفنسین Defensins) فنل­های طبیعی(هیدرو کینون کاتچین Catechins)، استرهای اسیدهای چرب، آنتی اکسیدان­های فنلی، آنتی بیوتیک­ها و فلزات (مس) اشاره کرد. در بین ترکیبات مذکور، ترکیباتی با منشاء طبیعی به دلیل GRAS (Generally Recognized As Safe) بودن، اثرات تغذیه­ای و سلامتی، بسیار مورد توجه می­باشند (Appendiniand Hotchkiss, 2002; Embuscado and Huber, 2009).

  امروزه استفاده از گیاهان خوراکی، گیاهان با مصرف پزشکی و مشتقات آنها (اسانس­ها، هیدروسل(فرآورده جانبی استخراج اسانس) و عصاره­های گیاهی) به دلیل داشتن ترکیبات ضد میکروبی قوی و متنوع، به طور وسیعی برای جلوگیری از رشد عوامل میکروبی و قارچی بیماری­زا استفاده می­شود. ترکیبات ضد میکروبی گیاهان در اسانس­های تهیه شده از بخش­های مختلف گیاه از جمله برگ، گل یا غنچه، ریشه، دانه، ریزوم، میوه و سایر قسمت­ها یافت می­شود. تاکنون بیش از340 گیاه با خاصیت ضد میکروبی شناسایی و بیش از 30 هزار ترکیب فنلی با خاصیت ضد میکروبی از اسانس­ها جدا شده است (Tajkarimi et al., 2010; Tiwari et al., 2009).

  پیاز (Allium cepaL) به لحاظ گیاه­شناسی متعلق به خانواده آلیاسه بوده و در قسمت­های مختلفی از اروپا، آسیا، آمریکا و آفریقا یافت می­شود. به دلیل طعم و بوی خاص، پیاز در اغلب کشورها به عنوان بخش مهمی از رژیم غذایی از مقبولیت زیادی برخوردار است. پیاز به دلیل داشتن فلاونوئیدها و آلکیل سیستئین سولفوکسیاد از اهمیت تغذیه­ای خاصی در سلامت انسان برخوردار است. آلکیل سیستئین سولفوکسیاد مهمترین پیش­ساز مواد طعم­دار پیاز می­باشد. ترکیبات موجود در پیاز دارای اثرات ضد سرطانی، ضد تشکیل لخته خونی، آنتی هیستامینی و ضدمیکروبی است (Griffiths et al., 2002).

  باکتریوسین­ها یک گروه ازمواد ضد میکروبی پپتیدی هستند که به وسیله باکتری­های اسید لاکتیک تولید شده و اثر بازدارندگی و بعضاً کشندگی بر روی سویه­های همان گونه را دارند. استفاده از این مواد پروتئینی، در مواد غذایی مصرفی انسان مشکلی ایجاد نمی­کند و تا به حال گزارشی در مورد محدودیت استفاده از این مواد وجود ندارد (RazaviRohani et al., 2011). این ترکیبات مقاوم به حرارت و هیپوآلرژیک (Hypoallergic)، توسط آنزیم­های پروتئولیتیک دستگاه گوارش انسان تخریب می­شوند (Thomas and Delves-Broughton, 2001). باکتریوسین­های متعددی وجود دارند، برخی مثل نیسین، پدیوسین PA-1 و لاکتیسین 3147 برای استفاده تأیید شده­اند، در بین اینها نیسین شناخته شده­ترین باکتریوسین است که به طور وسیع در مواد غذایی استفاده می­شود. نیسین تولید شده از لاکتوکوکوس لاکتیس تحت گونه لاکتیس و پدیوسین حاصل از استارتر کالچر فرآورده­های تخمیری، جزء مهم­ترین ترکیبات ضد میکروبی بر علیه لیستریا و سایر عوامل گرم مثبت باکتریایی سطح مواد غذایی می­باشند. نیسین طی چند مرحله در غشاء سلول ایجاد یکسری روزنه نموده، سپس از بخش N به فاز لیپیدی غشاء وارد شده و شرایط را برای خروج سریع ترکیبات کوچک سیتوپلاسمی مهیا و نهایتاًباعث مرگ سلول می­شود (Pol and Smid, 1999). نیسین حداقل به سه دلیل در بین انواع باکتریوسین­ها و حتی در بین انواع دیگر ترکیبات ضد میکروبی، می­تواند دارای کاربرد تجاری باشد: 1) داشتن تمامی خصوصیات یک افزودنی سالم و قانونی 2) در دسترس بودن (تولید تجاری) 3) اثرات موثر بر علیه لیستریا مونوسیتوژنز (Cagri et al., 2004; Coma, 2008; Joerger, 2007). هدف از این مطالعه، ارزیابی اثرات ترکیبی اسانس پیاز و نیسین در 3 pH (8/4 ، 8/5 و 8/6) و 4 غلظت مختلف نمک (0، 5/0 ،5/2 و 5/4 درصد) در دمای 30 درجه سانتی گراد بر عیله رشد و بقاء باکتری لیستریا مونوسیتوژنز در شرایط آزمایشگاهی می­باشد.

 

مواد و روش­ها

 

استخراج اسانس­ها

 

 

  پیاز تازه از بازار خریداری و پس از شناسایی گونه، اسانس آن به روش تقطیر با بخار با استفاده از دستگاه کلونجر تهیه گردید. اسانس زرد رنگ با بوی منحصر به فرد استخراج شده از گیاه (01/0 گرم اسانس به ازاء هر کیلوگرم پیاز)، با سولفات سدیم آنهیدروز، آبگیری و از فیلترهای 22/0 میکرونی عبور داده و تا زمان استفاده، در شیشه­های مخصوص درب­دار تیره رنگ، در 4 درجه سانتی گراد نگه­داری شد.

 

تهیه و آماده­سازی نیسین

 

  محلول استوک نیسین (IU/mL 104) با حل نمودن 20 میلی گرم نیسین تهیه شده از شرکت سیگما آلدریچ، در 1 میلی لیتر اسید کلردریک 02/0 مولار تهیه گردید. سپس محلول در دور g 1500 به مدت 20 دقیقه سانتریفوژ شده و پس از عبور از فیلترهای 22/0 میکرونی در 4 درجه سانتی گراد تا زمان استفاده نگه­داری گردید.

 

تهیه میزان تلقیح باکتریایی

 

  باکتری لیستریا مونوسیتوژنزATCC 19118 از کلکسیون میکروبی گروه بهداشت مواد غذایی دانشکده دامپزشکی دانشگاه ارومیه تهیه و در داخل لوله‌های کرایو (Cryo tube) به روش توصیه شده توسط شرکت سازنده، تلقیح و در دمای 70- درجه سانتی­گراد نگه­داری گردید. سپس یک گرانول از لوله‌ کرایو مورد نظر در شرایط سترون خارج و به 10 میلی لیتر محیط آبگوشت قلب و مغزBHI (Brain heart infusion) براث منتقل و در 1±35 درجه سانتی­گراد به مدت 24 ساعت نگه­داری و سپس در اسلنت BHI آگار کشت داده و در 4 درجه سانتی گراد نگه­داری گردید. برای حفظ قابلیت زیستی باکتری، هر پانزده روز یکبارتجدید کشت گردید. باکتری قبل از استفاده به طور متوالی دو بار در محیط BHI براث تجدید کشت گردید. کشت دوم با انتقال 100 میکرولیتر از سوسپانسیون باکتریایی به 10 میلی لیتر از محیط مذکور، تهیه شده و در1±35 درجه سانتی­گراد به مدت 20 ساعت نگه­داری گردید. سپس از کشت 20 ساعته رقت لازم تهیه و همزمان با تعیین میزان جذب نوری با دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج 600 نانومتر، در رقت­های تهیه شده، شمارش باکتریایی به روش شمارش صفحه­ای سطحی انجام گردید. در نهایت جذب نوری معادل تقریبی 109×1 باکتری در هر میلی لیتر مشخص گردید. در هر آزمایش از لوله حاوی 109×1 باکتری در هر میلی لیتر، رقت­های 10 تایی لازم را در آب پپتونه 1/0 درصد تهیه واز لوله حاوی تعداد تقریبی باکتری مورد نظر به عنوان دوز تلقیح استفاده گردید.

 

تعیین حداقل غلظت ممانعت از رشد (MIC) Minimum Inhibitory Concentration اسانس و نیسین بر علیه لیستریامونوسیتوژنز

 

  برای تعیین MIC از روش میکرودایلوشن و با استفاده از میکروپلیت­های 96 خانه­ای استفاده گردید. در ابتدا با استفاده از دی متیل سولفواکساید 10 درصد (به عنوان حلال پخش کننده) محلول استوک از اسانس (6400 میلی گرم در هر میلی لیتر) تهیه گردید سپس رقت­های دوتایی (از 25 تا 3200 میلی گرم در میلی لیتر) از اسانس در لوله­های درب­دار حاوی محیط کشت BHI براث تهیه گردید. رقت­های IU/mL 12/3، 25/6، 5/12، 25، 50، 100، 200 و 400 از نیسین نیز تهیه گردید (Razavi Rohani et al., 2011). سپس در هر چاهک میکروپلیت 160 میکرولیتر محیط کشت BHI براث، 20 میکرولیتراز باکتری و 20 میکرولیتر از غلظت­های مختلف اسانس و یا نیسین ریخته شد تا نهایتاً در هر چاهک دوز باکتری به cfu/ml105×5 برسد. سپس میکروپلیت­ها به مدت 30 ثانیه در 2500 دور در دقیقه شیک شده و به مدت 24 ساعت در 1±35 درجه سانتی­گراد قرار داده شد. پس از این مدت MIC آنها به روش چشمی و مشاهده کدورت و کشت در محیط آگار تعیین گردید (Razavi Rohani et al., 2011).

 

ارزیابی اثر ترکیبی اسانس پیاز و نیسین

 

  برای ارزیابی اثرات ترکیبی نیسین و اسانس پیاز، از غلظت ممانعت کننده کسری یا  FIC(Fractional inhibitory concentration) استفاده گردید.8 رقت از اسانس پیاز و نیسین مشابه روش تعیین MIC تهیه گردید. از این 8 رقت، 5 رقت کمتر از رقت MIC، یک رقت خود MIC و 2 رقت بیشتر از رقت MIC بدست آمده برای هر ترکیب ضد میکروبی بود. سپس در هر چاهک میکروپلیت، 140 میکرولیتر محیط کشت BHI براث، 20 میکرولیتراز باکتری و 20 میکرولیتر از یک رقت اسانس و 20 میکرولیتراز یک رقت نیسین ریخته شد. این کار برای سایر رقت­های نیسین و اسانس به صورت ترکیبی انجام گردید. دز باکتری در هر چاهک cfu/ml105×5 تعیین گردید، سپس میکروپلیت­ها به مدت 30  ثانیه در 2500  دور در دقیقه شیک شده و به مدت 24  ساعت در 1±35 درجه سانتی­گراد قرار داده شدند. پس از این مدت MIC ترکیبی اسانس و پیاز به روش چشمی و مشاهده کدورت و کشت در محیط آگار تعیین گردید. تمامی آزمایشات در سه pH8/4 ، 8/5 و 8/6 و چهار غلظت نمک کلرید سدیم 0، 5/0، 5/2 و 5/4 درصد و در دمای 30 درجه سانتی­گراد انجام گردید. برای تنظیم pH محیط کشت از اسید سیتریک 1 نرمال استفاده گردید.

  برای تعیین غلظت ممانعت کننده کسری یا FIC از فرمول­های ذیل استفاده گردید.

 

12ظ†غŒط³غŒظ† FIC طھط±ع©غŒط¨غŒ ط­ط§ظ„طھ ط¯ط± ظ†غŒط³غŒظ† MICطھظ†ظ‡ط§غŒغŒ ط¨ظ‡ ظ†غŒط³غŒظ† MIC">                

 

12 ط§ط³ط§ظ†ط³ FIC ط§ط³ط§ظ†ط³ ط¯ط± ط­ط§ظ„طھ طھط±ع©غŒط¨غŒMIC ط§ط³ط§ظ†ط³ ط¨ظ‡ طھظ†ظ‡ط§غŒغŒMIC">                       

 

      نیسین FIC + اسانسFIC= شاخص FIC یا FICI

 

  اگر شاخصFIC ترکیبات ضدمیکروبی کوچکتر از 5/0 باشد اثر متقابل ترکیبات ضدمیکروبی سینرژیستی، اگر بین 5/0 و یک باشد اثرات افزایشی، اگر بین 4-1 باشد، بدون اثر و در صورتی که بزرگتر از چهار باشد آنتاگونیستی بیان گردید (Schwalbe et al., 2007).

  آنالیز آماری داده­ها با استفاده از برنامه آماری SPSS صورت گرفت. تمامی آزمایشات در حداقل سه تکرار انجام و نتایج به صورت میانگین ± خطای معیار میانگین بیان گردید.

 

یافته­ها

  نتایج مربوط به میزان MIC دو ترکیب مورد مطالعه حاکی از اثرات ضد لیستریایی مناسب این دو ترکیب بود به طوری که میزان MIC نیسین و اسانس پیاز به ترتیب IU/mL 5/12 و 125 میکروگرم در میلی لیتر گزارش گردید.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول 1: شاخص FIC اسانس پیاز و نیسین به تنهایی و در ترکیب با هم بر علیه باکتری لیستریا مونوسیتوژنز در محیط براث BHI در دمای 30 درجه سانتی­گراد

اثرات متقابل

FICI stdev

FICI

نیسین (IU/mL)

اسانس (μg/mL)

NaCl (%)

pH

FIC

MICc

MICa

FIC

MICc

MICa

افزایشی

22/0 ±

62/0

5/0

25/6

5/12

12/0

6/15

125

0

8/6

افزایشی

05/0±

62/0

5/0

25/6

5/12

12/0

6/15

125

5/0

 

بی اثر

06/0±

25/1

1

5/12

5/12

25/0

25/31

125

5/2

 

بی اثر

06/0±

25/1

1

5/12

5/12

25/0

25/31

125

5/4

 

سینرژیستی

04/0±

27/0

24/0

12/3

5/12

03/0

9/3

125

0

6/5

سینرژیستی

35/0±

36/0

24/0

12/3

5/12

12/0

6/15

125

5/0

 

افزایشی

06/0±

62/0

5/0

25/6

5/12

12/0

6/15

125

5/2

 

افزایشی

06/0±

75/0

5/0

25/6

5/12

25/0

25/31

125

5/4

 

ND

ND

ND

ND

ND

ND

ND

ND

125

0

8/4

ND

ND

ND

ND

ND

ND

ND

ND

125

5/0

 

ND

ND

ND

ND

ND

ND

ND

ND

125

5/2

 

ND

ND

ND

ND

ND

ND

ND

ND

125

5/4

 

 

MICa: MIC ترکیب ضد میکروبی به تنهایی

MICc::MIC ترکیب ضد میکروبی در حال ترکیبی

FICI: یا شاخص FIC که از جمع FICاسانس و FIC نیسین بدست می­آید

ND: رشد میکروارگانیسم مشاهده نگردید

 

 

 

ارزیابی اثرات ترکیبی اسانس پیاز و نیسین بر علیه لیستریا مونوسیتوژنز در 3 pH و 4 غلظت مختلف نمک در دمای 30 درجه سانتی­گراد به روش تعیین شاخص  FICدر جدول 1 آورده شده است. نتایج نشان داد که اسانس و نیسین تنها در pH 6/5 و نمک صفر و 5/0 درصد دارای اثرات سینرژیستی با هم بودند (جدول1). اثرات افزایش این دو ترکیب در غلظت­های مختلف نمک متأثر از میزان pH  بود. اثرات افزایشی در pH 8/6 و در غلظت نمک صفر و 5/0 درصد و در pH 6/5 در غلظت نمک 5/2 و 5/4 درصد مشاهده گردید.

 

بحث و نتیجه­گیری

  نتایج MIC نیسین بدست آمده در این مطالعه مشابه گزارش Murdock و همکاران (2007) بود که نشان دادند MIC نیسن بر علیه باکتری لیستریا مونوسیتوژنز،IU/mL 25 است (Murdock et al., 2007). MIC های بالاتر بدست آمده در سایر مطالعات، ممکن است تحت تاثیر گونه باکتریایی و یا محیط مورد استفاده باشد (Thomas and Wimpenny, 1996). برای مثال میکروارگانیسم­ها در محیط کشت تریپتوز سوی آگار به دلیل میزان کاتیون­های دی والان بالا، نسبت به نیسین مقاوم­تر بوده لذا MIC بالاتری را نشان می­دهند (Murdock et al., 2007). اثرات کشندگی نیسین در pH خیلی پائین و درصد نمک خیلی بالا، تشدید شد.

بررسی­های زیادی برای تشخیص گیاهان دارای خاصیت ضد لیستریا مونوسیتوژنز صورت گرفته است. ترکیباتی مثل سیلانترو Cilantro(6%)، رزماری (1%)، مریم گلی (1%)، پونه کوهی (7/0-1/0)، میخک (%5/0)، آویشن (%1/0)، دارچین (%1/0) و فلفل فرنگی (%1/0) فعالیت لیستریاکشی مناسبی را نشان می­دهند. حساسیت به ترکیبات گیاهی در بین سویه­های لیستریا متفاوت است. حالت کشندگی و جلوگیری از رشد لیستریا، توسط اسانس­های گیاهی در مواد غذایی نیز گزارش شده است (Ryser and Marth, 2007).

  برای بررسی حساسیت لیستریا مونوسیتوژنز به نیسین مطالعه­ای تحت شرایط زیر صورت گرفت: 1) اضافه کردن مقدار مشخصی نیسین به محیط براث 2) اضافه کردن تدریجی نیسین به محیط براث با استفاده از یک پمپ 3) استفاده توام از دو روش فوق. بر اساس نتایج بدست آمده، تاثیر ضد میکروبی نیسین روی باکتری لیستریا مونوسیتوژنز به طور قوی بستگی به روش مورد استفاده داشت. استفاده از روش 1 و 2 باعث مهار لیستریا مونوسیتوژنز می شود ولی در طول زمان باکتری به نیسین مقاومت پیدا می­کند که این مقاومت در حالت استفاده از روش 1 بیشتر از روش 2 است (Yamazahi et al., 2004). این مطالعه نشان داد که تعمیم استفاده از روش 3 در غذا که در آن مقدار مشخصی نیسین به غذا استفاده می­شود و از طریق بسته بندی نیز نیسین به تدریج وارد غذا شود، روش مؤثری در مهار لیستریا مونوسیتوژنز است (Yamazahi et al., 2004).

کاربرد نیسین به دلیل پایداری کم این ماده در pH  بالاو محدودیت استفاده از آن در برخی مواد غذایی محدود می­باشد. همچنین قابلیت برخی میکروارگانیسم­ها از جمله لیستریا مونوسیتوژنز در تحمل نیسین نیز یک محدودیت دیگر در استفاده از این ترکیب به شمار می­رود (Boziaris and Nychas, 2006). استفاده ترکیبی نیسین با سایر ترکیبات طبیعی ضد میکروب یک راهکار مهم در استفاده بهتر از این ماده ضدمیکروبی است. همچنین با عنایت به جایگاه اثر هر دو ترکیب ضدمیکروبی که غشاء سلولی است، می­توان تصور نمود که استفاده ترکیبی باعث افزایش اثرات ضدمیکروبی اسانس و نیسین گردد.

  نکته جالب توجه عدم وجود اثرات متقابل بین نیسین و اسانس پیاز در غلظت نمک 5/2 و 5/4 درصد در pH 8/6 بود. در این مطالعه، اثرات آنتاگونیست مشخصی بین نیسین و اسانس بر علیه باکتری لیستریا در شرایط مختلف مورد مطالعه، مشاهده نگردید و همچنان که که متصور می شد، در دمای 30 درجه سانتی­گراد و در pH 8/4 باکتری لیستریا در حضور نیسین و اسانس رشد نیافت. این نتایج مشابه مطالعه ای است که نشان داده شد که با کاهش میزان pH، اثر بخشی نیسین بر علیه باکتری لیستریا مونوسیتوژنز افزایش می یابد (Rayman et al., 1981). افزایش هیدروفوبی روغن‌های اساسی در مقادیر پایین pH سبب افزایش انحلال پذیری آنها در لیپیدهای غشاهای سلولی باکتری­ها شده و نهایتا حساسیت باکتریایی افزایش می‌یابد (Burt, 2004). عدم توانایی رشد لیستریا مونوسیتوژنز کاملاً وابسته به دما نیز می­باشد به طوری که در دمای 20 درجه سانتی­گراد حتی باکتری توانایی رشد در pH های بالادر حضور نیسین و اسانس به تنهایی و به صورت ترکیبی را نیز ندارد (نتایج منتشر نشده). این نتایج نشان می­دهد که استفاده از نیسین و اسانس پیاز در دمای پایین اثرات کنترلی مشخصی بر روی رشد و بقاء باکتری لیستریا داشته، به طوری که در دماهای پایین دیگر نیازی به تغییرpH و یا غلظت نمک نیز وجود ندارد.

  در مطالعه­ای، اثرات سینرژیک عصاره آلی سیر و نیسین به صورت تعیین MIC بر روی 6 سویه لیستریا مونوسیتوژنز در یک مدل محیط کشت مایع  بررسی شد و یک تأثیر سینرژیستی ضد باکتریایی بر روی سویه­های لیستریا در هنگام استفاده این دو ماده با هم مشاهده شد (Bhurinder et al., 2001). علاوه بر این، تأثیر سایر فاکتورهای رشد از قبیل pH و دماهای 4 و20 درجه سانتی­گراد مورد بررسی قرار گرفت و نشان داد که افزایش pH  باعث کاهش تأثیر هر دو ماده شد (Bhurinder et al., 2001). در ضمن تأثیر هر دو ماده در دمای 4 درجه سانتی­گراد بیشتر از 20 درجه سانتی­گراد بود (Bhurinder et al., 2001). مکانیسم دقیق سینرژیستی نیسین و اسانس پیاز کاملاً مشخص نمی­باشد ولی گمان می­شود اسانس با افزایش تعداد و یا اندازه سوراخ در دیواره سلولی باعث بهبود اثرات ضد لیستریایی نیسین می­گردد (Pol and Smid, 1999).

 

  با توجه به نتایج بدست آمده و موارد مطرح شده در بحث، اثرات سینرژیستی، افزایشی و بدون اثر نیسین و اسانس پیاز بخوبی مشخص گردیده است. این اثرات تحت تأثیر عواملی نظیر کاهش pH و افزایش غلظت نمک بکار رفته دارد. البته تأثیر غلظت نمک در pH و دماهای مختلف فرآیندی بسیار پیچیده است و کاملاً وابسته به فاکتورهای هاردل مورد استفاده دارد. استفاده ترکیبی این دو ماده باعث کاهش غلظت مؤثر اسانس مورد نظر می­گردد که این خود باعث برطرف شدن اثرات منفی اسانس در القاء بو، طعم و مزه مشخص در مواد غذایی می­گردد. لذا انجام مطالعات تکمیلی در زمینه میکروبیولوژی پیشگو و سپس تعمیم آن بر مدل­های غذایی به عنوان گام بعدی می تواند نتایج ارزنده­ای را در برداشته باشد.

 

 

 

منابع

 

  • Anonymous. (2009). http://www.answers.com/topic/antimicrobial agent.
    • Appendini, P. and Hotchkiss, J.H. )2002(. Review of antimicrobial food packaging. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 3: 113-126.
    • Bhurinder, S., Bernadette, F. and Martin, R. (2001). Synergistic inhibition of Listeria monocytogenes by nisinsnd garlic extract. Food Microbiology, 15: 133-139.
    • Boziaris, I.S. and Nychas G.J. (2006). Effect of nisin on growth boundaries of Listeria monocytogenes Scott A, at various temperatures, pH and water activities. Food Microbiology,23: 779-784.
    • Burt, S. (2004). Essential oils: their antibacterial properties and potential applications in foods: a review. International Journal of Food Microbiology, 94: 223-53.
    • Cagri, A., Ustunol, Z. and Ryser, E.T. (2004). Antimicrobial edible films and coatings. Journal of Food Protection, 67: 833-848.
    • Coma, V. (2008). Bioactive packaging technologies for extended shelf life of meat-based products. Meat Science, 78: 90-103.
    • Embuscado, M.E. and Huber, K.C. (2009). Edible films and coatings for food applications. Springer, New York, NY, pp. 295-314.
    • Griffiths, G., Trueman, L., Crowther, T., Thomas, B. and Smith, B. (2002). Onions-A global benefit to health. Phytotherapy Research, 16: 603-615.
    • Joerger, R.D. (2007). Antimicrobial films for food application: A quantitative analysis of their effectiveness. Packaging Technology and Science, 20: 231-273.
    • Murdock, C.A., Cleveland, J., Matthews, K.R. and Chikindas, M.L. (2007). Thesynergistic effect of nisin and lactoferrin on the inhibition of Listeria monocytogenes and Escherichia coliO157:H7. Letters in Applied Microbiology, 44: 255-261.
    • Pol, I.E. and Smid, E.J. (1999). Combined action of nisin and carvacrol on Bacilluscereus and Listeria monocytogenes. Letters in Applied Microbiology, 29: 166-170.
    • Rayman, M.K., Aris, B. and Hurst, A. (1981). Nisin: a possible alternative or adjunct to nitrite in the preservation of meats, Applied Environmental Microbiology, 41: 375-380.
    • Razavi Rohani, S.M., Moradi, M., Mehdizadeh, T., Saei Dehkordi, S.S. and Griffiths, M.W. (2011). The effect of nisin and garlic (Allium sativum L.) essential oil separately and in combination on the growth of Listeria monocytogenes. LWT Food Science and Technology,14: 2260-2265.
    • Ryser, E.T. and Marth, E.H. (2007). Listeria, Listeriosis and Food Safety. 3th edition, Taylor and Francis, pp. 1-20, 157-214.
    • Schwalbe, R., Steele-Moore, L. and Goodwin. A.C. (2007). Antimicrobial susceptibility testing protocols. CRC Press, pp. 275-298.
    • Tajkarimi, M.M., Ibrahim, S.A. and Cliver, D.O. (2010). Antimicrobial herb and spice compounds in food. Food Control, 21: 1199-1218.
    • Thomas, L.V. and Wimpenny, J.W.T. (1996). Investigation of the effect of combinedvariations in temperature, pH and NaCl concentration on nisin inhibition of Listeriamonocytogenes and Staphylococcus aureus. Applied and Environmental Microbiology, 62: 2006-2012.
    • Thomas, L.V. and Delves-Broughton, J. (2001(. New advances in the application of the food preservative nisin. Research Advances in Food Science, 2:11-22.
    • Tiwari, B.K., Valdramidis, V.P., O' Donnell, C.P., Muthukumarappan, K., Bourke, P. and Cullen, P.J. (2009). Application of natural antimicrobial for food preservation. Journal of Agricultural Food Chemistry, 57: 5987-6000.
    • Yamazaki, K., Yamamoto, T., kawai, Y. and Inoue, N. (2004). Enhancement of anti Listerial activity of essential oil constitutes by nisin and diglycerol fatty acid ester. Food Microbiology, 21: 283-289.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  • Anonymous. (2009). http://www.answers.com/topic/antimicrobial agent.
    • Appendini, P. and Hotchkiss, J.H. )2002(. Review of antimicrobial food packaging. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 3: 113-126.
    • Bhurinder, S., Bernadette, F. and Martin, R. (2001). Synergistic inhibition of Listeria monocytogenes by nisinsnd garlic extract. Food Microbiology, 15: 133-139.
    • Boziaris, I.S. and Nychas G.J. (2006). Effect of nisin on growth boundaries of Listeria monocytogenes Scott A, at various temperatures, pH and water activities. Food Microbiology,23: 779-784.
    • Burt, S. (2004). Essential oils: their antibacterial properties and potential applications in foods: a review. International Journal of Food Microbiology, 94: 223-53.
    • Cagri, A., Ustunol, Z. and Ryser, E.T. (2004). Antimicrobial edible films and coatings. Journal of Food Protection, 67: 833-848.
    • Coma, V. (2008). Bioactive packaging technologies for extended shelf life of meat-based products. Meat Science, 78: 90-103.
    • Embuscado, M.E. and Huber, K.C. (2009). Edible films and coatings for food applications. Springer, New York, NY, pp. 295-314.
    • Griffiths, G., Trueman, L., Crowther, T., Thomas, B. and Smith, B. (2002). Onions-A global benefit to health. Phytotherapy Research, 16: 603-615.
    • Joerger, R.D. (2007). Antimicrobial films for food application: A quantitative analysis of their effectiveness. Packaging Technology and Science, 20: 231-273.
    • Murdock, C.A., Cleveland, J., Matthews, K.R. and Chikindas, M.L. (2007). Thesynergistic effect of nisin and lactoferrin on the inhibition of Listeria monocytogenes and Escherichia coliO157:H7. Letters in Applied Microbiology, 44: 255-261.
    • Pol, I.E. and Smid, E.J. (1999). Combined action of nisin and carvacrol on Bacilluscereus and Listeria monocytogenes. Letters in Applied Microbiology, 29: 166-170.
    • Rayman, M.K., Aris, B. and Hurst, A. (1981). Nisin: a possible alternative or adjunct to nitrite in the preservation of meats, Applied Environmental Microbiology, 41: 375-380.
    • Razavi Rohani, S.M., Moradi, M., Mehdizadeh, T., Saei Dehkordi, S.S. and Griffiths, M.W. (2011). The effect of nisin and garlic (Allium sativum L.) essential oil separately and in combination on the growth of Listeria monocytogenes. LWT Food Science and Technology,14: 2260-2265.
    • Ryser, E.T. and Marth, E.H. (2007). Listeria, Listeriosis and Food Safety. 3th edition, Taylor and Francis, pp. 1-20, 157-214.
    • Schwalbe, R., Steele-Moore, L. and Goodwin. A.C. (2007). Antimicrobial susceptibility testing protocols. CRC Press, pp. 275-298.
    • Tajkarimi, M.M., Ibrahim, S.A. and Cliver, D.O. (2010). Antimicrobial herb and spice compounds in food. Food Control, 21: 1199-1218.
    • Thomas, L.V. and Wimpenny, J.W.T. (1996). Investigation of the effect of combinedvariations in temperature, pH and NaCl concentration on nisin inhibition of Listeriamonocytogenes and Staphylococcus aureus. Applied and Environmental Microbiology, 62: 2006-2012.
    • Thomas, L.V. and Delves-Broughton, J. (2001(. New advances in the application of the food preservative nisin. Research Advances in Food Science, 2:11-22.
    • Tiwari, B.K., Valdramidis, V.P., O' Donnell, C.P., Muthukumarappan, K., Bourke, P. and Cullen, P.J. (2009). Application of natural antimicrobial for food preservation. Journal of Agricultural Food Chemistry, 57: 5987-6000.
    • Yamazaki, K., Yamamoto, T., kawai, Y. and Inoue, N. (2004). Enhancement of anti Listerial activity of essential oil constitutes by nisin and diglycerol fatty acid ester. Food Microbiology, 21: 283-289.