چکیده
با توجه به افزايش روز افزون مقاومت باکتریها به آنتی بیوتیکها و وجود ترکیبات ضد باکتريايی در گیاهان، در اين مطالعه تاثیر فرمهای مختلف اسانس سیر بر تعدادی از باکتریهای بیماریزا، بررسی شد. بررسی اثرات ضد میکروبی فرم آزاد و نانوکپسوله اسانس سیر با روش انتشار در چاهک بر روی باکتریها انجام شد. نتايج نشان دادند که اسانس سیر نانوکپسوله شده بر تمامی باکتریهای گرم مثبت و گرم منفی استفاده شده در اين مطالعه به جز سودوموناس، تاثیرمعنیداری داشت (05/0˂P). بیشترين قطر هاله عدم رشد در مورد باکتری اشريشیاکلی و استافیلوکوکوس اورئوس مشاهده شد که تا 23 میلیمتر هم رسید. اسانس سیر به فرم آزاد نسبت به فرم نانوکپسوله تاثیر بهتری بر باکتری سودوموناس آئروژينوزا نشان داد (05/0˂P). با توجه به نتايج اين مطالعه و افزايش روز افزون مقاومت باکتریها نسبت به آنتیبیوتیکهای شیمیايی به نظر میرسد که مطالعات بیشتری بر روی فرم نانوکپسوله اين گیاه مورد نیاز است تا بتوان از ترکیبات ضد باکتريايی آن در درمان عفونتهای باکتريايی استفاده نمود.
کلمات کلیدی: اسانس سیر، استافیلوکوکوس اورئوس، اشریشیاکلی، نانوکپسول
مقدمه
سیر با نام علمی Sativa allium هزاران سال است در اکثر نقاط جهان به عنوان ادويه و داروی گیاهی برای پیشگیری و درمان انواع بیماریها مورد استفاده قرار میگیرد. سیر با خواص ضد میکروبی بالقوه، میتواند به عنوان جايگزينی طبیعی برای آنتیبیوتیکهای محرک رشد باشد. امروزه تأثیر سیر بر سیستم ايمنی و خواص آنتیبیوتیکی و ضد قارچی آن مورد توجه پرورش دهندگان صنعت طیور قرارگرفته است. سیر دارای طیف وسیعی از فعالیتهای ضد باکتريايی بوده و بر انواع زيادی از باکتریها شامل اشريشیاکلی، سالمونالا، استافیلوکوک، استرپتوکوک، کلبسییال، پروتئوس، باسیلوس آنتراسیس، کلستريديوم، مايکوباکتريوم و هلیکوباکتر، موثر میباشد (Wilson and Cutler. 2004). شواهدی وجود دارند که نشان میدهند گیاهان و عصارههای مختلف آنها دارای خاصیت تحريک اشتها، هضم و اثرات ضدمیکروبی هستند (Alçiçek et al., 2004). گزارش شده است که اسانس سیر در شرايط آزمايشگاهی از رشد سويههای میکروبی سالمونلاتیفی موريوم (Salmonella typhimurium) و اشريشیاکلی (Escherichia coli) جلوگیری میکند (Mitsch et al., 2004). در عین حال مطالعات بیشماری با استفاده از اسانسهای مختلف گیاهی يا مخلوطی از آنها در شرايط درون تنی انجام شده است که نتايج ضد و نقیضی به همراه داشته است. به نظر میرسد اين تناقض در نتايج ناشی از محدوديت در کنترل باکتریهای بیماریزا در روده حیوانات باشد. اين محدوديتها، استفاده دارويی از اسانسها را با محدوديت مواجه کرده است و در صورت استفاده از آنها، به روشهايی برای کنترل اثرات دارويی آنها، نیاز میباشد.
تکنیک ريزپوشانی يا کپسوله کردن مواد معطر، با محافظت از آنها در برابر نور، حرارت، اکسیژن، باعث کاهش مقدار فرار بودن آنها میشود. اين موضوع، فرصت خوبی را در صنايع غذايی به منظور بررسی اين کپسولها در شرايط درونتنی ايجاد میکند زيرا امکان کنترل آزادسازی آنها در دستگاه گوارش، در زمان و مکانی خاص و نیز با سرعتی مشخص، وجود دارد (Nedovic er al., 2011). همچنین میتواند از آنها در برابر اثرات متقابل با ديگر اجزای موجود در خوراک نیز محافظت کند. علاوه بر اين، ريزپوشانی مواد معطر باعث بهبود خاصیت درمانی و سهولت دسترسی آنها میشود زيرا اين مواد به لحاظ اندازه کوچکشان باعث افزايش مکانسیم جذب سلولی و افزايش کارايی آنها میشوند. اين تکنیک امروزه به طور گستردهای در صنايع دارويی، شیمیايی، آرايشی، غذايی و چاپ استفاده میشود. در اين تکنیک، مواد مورد نظر درون پوششی از جنس پلیمر، مواد آلی و معدنی احاطه میشوند. مطالعه حاضر با هدف تعیین اثر ضد میکروبی فرمهای مختلف اسانس سیر (آزاد و نانوکپسوله) بر روی باکتریهای اشريشیاکلی، سودوموناس آئروژينوزا، استافیلوکوکوس اورئوس و باسیلوس سرئوس انجام شد.
مواد و روشها
نانوکپسول اسانس سیر با استفاده از روش پلیمراسیون همزمان تهیه شد. برای اين منظور، کیتوزان در اسید استیک به میزان 1 میلیگرم در میلیلیترحل شده و قبل از اينکه محلول شفاف شود، هموژنیزه شد. افزودن 10 میلیلیتر محلول سديم تری فسفات به 25 میلیلیتر محلول کیتوزان (5=pH) در دمای معمولی اتاق صورت گرفت. برای تهیه نانو ذرات، کیتوزان- سديم تری فسفات با اسانس گیاهی مخلوط شد. اضافه کردن 20 درصد اسانس به محلول کیتوزان قبل از افزودن محلول سديم تری فسفات صورت گرفت.
باکتریهای اشريشیاکلی (ATCC 25922)، سودوموناس آئروژينوزا (ATCC 27853)، استافیلوکوکوس اورئوس (ATCC 29737) و باسیلوس سرئوس (ATCC 11778) (بهدست آمده از محیط غنی از میکروارگانیسمها در 1 میلیلیتر از محیط کشت مولر هینتون براث، در دمای ˚c 37 به مدت 12 ساعت) در مرحله لگاريتمی رشد بر روی محیط کشت مولر هینتون آگار با سواب سترون کشت شدند. پس از خشک شدن محیط کشت، بر روی محیط گودالهايی حفر شدند و در هر يک 25، 50 و 100 میکرولیتر از اسانس سیر به فرم آزاد و نانو کپسوله ريخته و عمل افزودن فرمهای مختلف اسانس، سه مرتبه تکرار شد. سپس ظرفهای مربوط به باکتری در درجه حرارت 37 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت گرمخانه گذاری شد و کشتهای میکروبی از نظر تشکیل يا عدم تشکیل هاله و عدم رشد در اطراف چاهکها مورد بررسی قرار گرفتند و قطر هاله عدم رشد بوسیله خط کش اندازه گیری و برحسب میلیمتر گزارش شد (Bauer, 1996).
نتایج و بحث
نتايج حاصل از اندازهگیری قطر هاله عدم رشد به روش انتشار در آگار (چاهک) نشان داد که اسید استیک خاصیت
ضدمیکروبی کمتری نسبت به ساير تیمارها دارد. از نظر تئوری، قطر هاله که نشان دهنده عدم رشد میکروب ها (ريزاندامها) میباشد، عکس العملی از غلظت ماده موثره موجود در گیاه است. اين پديده يک ارتباط خطی بین اندازه قطر هاله عدم رشد و لگاريتم غلظت ماده مورد آزمايش است. نتايج حاصل از بررسی اثر ضد میکروبی فرم آزاد و نانوکپسوله اسانس سیر در روش ذکر شده نشان داد که با کاهش غلظت اسانس، اثر بازدارندگی آن نیز کاهش يافت به طوری که غلظت 25/0 میلیگرم بر میلیلیتر توانست کمترين میانگین قطر هاله عدم رشد را ايجاد کند. بیشترين میانگین قطر هاله نیز در غلظت 100 میکرولیتر اسانس نانوکپسوله شده با مقادير 5/11، 23 و 5/10 میلیمتر به ترتیب برای باکتری اشريشیاکلی، استافیلوکوکوس اورئوس و باسیلوس سرئوس بود. بیشترين میانگین قطر هاله نیز در غلظت 100 میکرولیتر برای باکتری سودوموناس، مربوط به فرم آزاد اسانس سیر بود.
روغنهای فرار استخراج شده از گیاهان دارويی، مخلوطی از ترکیبات آروماتیک و مواد فرار مختلف هستند که بسیاری از آنها دارای خواص ضدمیکروبی میباشند. اجزای اصلی و فعال موجود در اين ترکیبات، فنولها و ترپنها هستند که مکانیسم عمل اين ترکیبات صدمه وارد کردن به ديواره لیپوپروتئینی سلول باکتریها است که منجر به نشست ترکیبات سیتوپلاسمی میگردد (Ankri and Mirelman, 1999). به دلیل ماهیت چربی دوست روغنهای موثره موجود در برخی گیاهان دارويی، اين ترکیبات میتوانند به طور کامل در ساختار غشايی باکتریها به خصوص باکتریهای گرم منفی، اختلال ايجاد نمايند (Greathead, 2003). نانوکپسوله کردن، يک تکنولوژی جديد در صنعت پرورش طیور است که از اسانس در برابر شرايط محیطی از قبیل دما و رطوبت بالا محافظت کرده و در نتیجه محتوبات کپسول در شرايط کنترل شده خاص، آزاد میشوند (Zhang et al., 2015).
جدول 1- تاثیر ضدباکتریایی فرم آزاد و نانوکپسوله اسانس سیر بر میکروارگانیسمها (قطر هاله مهار رشد به میلیمتر)
Table 1, Antibacterial effect of free and nanoencapsulation forms of garlic essential oil on microorganisms (Growth inhibition diameter (mm))
| تیمار | غلظت (µ) | Bacillus cereus باسیلوس سرئوس | Staphylococcus aureus استافیلوکوکوس اورئوس | Pseudomonas aeruginosa سودوموناس آئروژينوزا | Escherichia coli اشريشیاکلی |
| Free of garlic essential oils فرم آزاد اسانس سیر | 25 | – | 7.5±0.70 | 7.5±0.71 | 9.5±0.71 |
| 50 | – | 11.5±0.70 | 13±1.41 | 11.5±0.71 | |
| 100 | – | 12.5±0.70 | 16.5±0.71 | 13.5±0.71 | |
| Nanoencapsulation of garlic essential oils فرم نانو کپسوله اسانس سیر | 25 | – | 21±1.41 | – | 10.5±0.71 |
| 50 | 9.5±0.70 | 20.5±0.70 | – | 11±0.71 | |
| 100 | 10.5±0.70 | 23±1.41 | 13±1.41 | 11.5±0.71 | |
| Chitosan کیتوزان | 25 | – | – | 9.5±0.71 | |
| 50 | 10.5±0.71 | 7.5±0.71 | 6.5±0.71 | 11.5±0.71 | |
| 100 | 10.5±0.71 | 11.5±0.71 | 13.5±0.71 | 15.5±0.71 | |
| Acetic acid اسید استیک | 25 | – | – | – | – |
| 50 | – | – | – | – | |
| 100 | 11±1.41 | – | – | – |
Reference
Alçiçek A, Bozkurt M, Çabuk M )2004(. The effect of a mixture of herbal essential oils, an organic acid or a
probiotic on broiler performance. South African Journal of Animal Science 34: 217-222.
Ankri S, Mirelman D )1999(. Antimicrobial properties of allicin from garlic. Microbes and Infection 1: 125-129.
Bauer A )1996(. Antibiotic susceptibility testing by a standardized single disc method. American Journal of
Clinical Pathology 45: 149-158.
Cutler R, Wilson P )2004(. Antibacterial activity of a new, stable, aqueous extract of allicin against methicillinresistant Staphylococcus aureus. British Journal of Biomedical Science 61: 71-74.
Greathead H )2003(. Plants and plant extracts for improving animal productivity. Proceedings of the Nutrition
Society 62: 279-290.
Mitsch P, Zitterl-Eglseer K, Köhler B, Gabler C, Losa R, Zimpernik I )2004(. The effect of two different blends
of essential oil components on the proliferation of Clostridium perfringens in the intestines of broiler
chickens. Poulty Science Journal 83: 669-675.
Nedovic V, Kalusevic A, Manojlovic V, Levic S, Bugarski B (2011). An overview of encapsulation technologies
for food applications. Procedia Food Science 1: 1806-1815.
Zhang L, Li J, Yun T, Qi W, Liang X, Wang Y, Li A (2015). Effects of pre-encapsulated and pro-encapsulated
Enterococcus faecalis on growth performance, blood characteristics, and cecal microflora in broiler
chickens. Poulty Science 94: 2821-2830.
نگین امیری- دکترا تغذیه طیور- شرکت آرین رشد افزا
