Antibacterial Activity of Phenolic Compounds in Olive Oil Extracts on Periodontopathogenic Oral Bacteria

ABSTRACT@#Phenolic compounds are secondary metabolites of plants metabolism and can be found in olive oil. They exhibit antimicrobial activity towards both gram-positive and gram-negative bacteria. However, little is known about the antibacterial activity of the compounds towards periodontopathogens. The study aimed to investigate the potential of these compounds as antibacterial agents towards pathogens, specifically Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Porphyromonas gingivalis and Fusobacterium nucleatum. Phenolic compounds were extracted from extra virgin olive oil (EVOO) through liquid-liquid separation using methanol:water (70:30), and hexane. It was then prepared in various concentrations to determine its minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) against the periodontopathogens. The anti-adhesion activity was quantified using crystal violet staining while the effects on the morphology were examined through scanning electron microscopy (SEM). The MICs of the phenolic compounds on A. actinomycetemcomitans, P. gingivalis and F. nucleatum were 31.25 mg/mL, 62.5 mg/mL and 125 mg/mL, respectively. The MBCs of the phenolic compounds on A. actinomycetemcomitans and F. nucleatum were 62.5 mg/mL and 125 mg/mL, respectively suggesting this compound can eradicate these bacteria. There was no bactericidal effect on P. gingivalis. The adhesion of all the bacteria was interrupted by the compounds at the lowest concentration (1.95 mg/mL). SEM findings showed disruption of bacterial cell surfaces such as blebs and disintegration of cells after exposure to this extract. Phenolic compounds of olive oil exhibited antibacterial activity against the tested pathogens, with bactericidal effects on A. actinomycetemcomitans and F. nucleatum and bacteriostatic effects on P. gingivalis.

Preservative of Essential Oil Blends: Control of Clostridium perfringens Type a in Mortadella

Abstract The aim of this study was to evaluate the antimicrobial effect of the essential oils of cinnamon, cardamom, clove, oregano, and thyme and their synergism on vegetative cells and endospores of Clostridium perfringens type A inoculated in meat sausage (mortadella), as well as the influence of blends on the color, and lipid oxidation through the determination of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS index). The anticlostridial action of the oil blends was established. The two added oil blends (Treat. 1: oregano, clove, and thyme; Treat. 2: oregano, clove, and cinnamon) in combination with reduced nitrite content (75 ppm) promoted a lower growth of C. perfringens in mortadella stored at 15 °C for 21 days in comparison to treatments containing only 75 ppm of nitrite. The essential oil blends showed antioxidant action and did not alter food color, thus possessing potential application as a preservative for the meat products industry.

Plant extract and essential oils added as antimicrobials to cheeses: a review / Extratos vegetais e óleos essenciais adicionados a queijos como antimicrobianos: uma revisão

ABSTRACT: Cheese is a food that is highly susceptible to contamination by pathogenic and spoilage microorganisms, which can result in a decrease in its shelf life and cause serious risks to the consumers’ health. Consumers always require healthy food, free of synthetic preservatives, inducing a search for natural alternatives to ensure safety of the products. Essential oils and plant extracts emerge as an alternative for aiding cheese preservation. Some substances have demonstrated good effects against most pathogens and cheese spoilage microorganisms. However, intrinsic and extrinsic factors may influence the actions of these compounds when incorporated into cheese, besides affecting the product characteristics. This review aims at discussing the antimicrobial efficiency of plant extracts and essential oils as well as the impact of their incorporation on lactic bacteria and the sensory characteristics of products.

RESUMO: O queijo é um alimento muito susceptível a contaminação por microrganismos patogênicos e deteriorantes, que podem ocasionar desde a diminuição da validade comercial até sérios riscos à saúde do consumidor. O consumidor vem demandando cada vez mais alimentos saudáveis e livres de conservantes sintéticos, induzindo à busca de alternativas naturais para garantir a segurança dos produtos. Os extratos de plantas e óleos essenciais surgem como alternativa promissora para auxiliar na conservação do produto, demonstrado boa eficiência contra os principais microrganismos patogênicos e deteriorantes do queijo. No entanto, fatores inerentes ao alimento, assim como fatores extrínsecos, podem influenciar na ação destes compostos quando incorporados ao queijo, além de impactar nas características do produto. Desta forma, esta revisão pretende analisar a eficiência antimicrobiana de extratos de plantas e óleos essenciais no queijo, bem como o impacto da sua incorporação nas bactérias ácido lácticas e nas características sensoriais do produto.

Sensibilidade de bactérias patogênicas em alimentos a óleos essenciais de plantas medicinais e condimentares / Sensitivity of pathogenic bacteria in food to essential oils of medicinal and spice plants

Os óleos essenciais (OEs), também chamados de óleos voláteis ou etéreos, são produtos do metabólismo secundário dos vegetais. Tanto os óleos como os seus componentes são utilizados como produtos nas indústrias de alimentos, pois possuem comprovada atividade antimicrobiana. As Concentrações Mínimas Inibitórias (CMI) desses óleos para diversas bactérias devem ser determinadas. As CMI variam de acordo com o óleo utilizado, dos compostos majoritários e da fisiologia da bactéria em estudo. Neste trabalho, os OEs das plantas Melaleuca alternifolia, Cinnamomum zeylanicum e Cymbopogon martini foram testados quanto à atividade antimicrobiana (através da CMI) contra as bactérias patogênicas Escherichia coli e Staphylococcus aureus. Neste estudo, verificamos que E. coli e S. aureus foram sensíveis aos três OEs em todas as concentrações. Os resultados in vitro sugerem que os três OEs possuem potencial para utilização, como uma alternativa aos antimicrobianos e conservantes sintéticos.

Composição química e concentração mínima bactericida de dezesseis óleos essenciais sobre Escherichia coli enterotoxigênica / Determination of minimum bactericidal concentration of sixteen essential oils on enterotoxigenic Escherichia coli

RESUMO Este trabalho teve por objetivo avaliar o efeito bactericida in vitro de dezesseis óleos essenciais sobre Escherichia coli enterotoxigênica (ETEC). Dentre os óleos essenciais estudados, três foram extraídos in situ por arraste a vapor e treze foram adquiridos comercialmente. Todos os óleos foram analisados por CG-EM e CG-DIC. A atividade bactericida foi avaliada pelo método de microdiluição utilizando-se caldo triptona de soja e microplacas de poliestireno de 96 poços, com posterior plaqueamento das culturas em ágar triptona de soja. Os óleos essenciais de Cinnamomum cassia e de Thymus vulgaris apresentaram concentração mínima bactericida (CMB) de 0,12% e 0,25%, respectivamente. Já os óleos comerciais de Syzygium aromaticum e Origanum vulgare apresentaram ambos CMB de 0,50% e os óleos extraídos in situ de Cymbopogon citratus e Origanum vulgare apresentaram ambos CMB de 1,00%. Os dezesseis óleos essenciais apresentaram composição química qualitativa e quantitativa distintas. As análises químicas dos óleos essenciais de Cinnamomum cassia e de Thymus vulgaris tiveram a presença majoritária de E-cinamaldeído (84,52%) e timol (50,89%). Conclui-se que os óleos de C. cassia e T. vulgaris foram os mais eficazes na inibição do crescimento in vitro dessa bactéria, a qual possui diferentes níveis de sensibilidade dependendo da composição química do óleo.

ABSTRACT This study aimed to evaluate the bactericidal effect in vitro of sixteen essential oils on enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC). Among the essential oils, three were extracted in situ by steam distillation and thirteen were purchased commercially. All oils were analyzed by GC-MS and GC-FID. The bactericidal activity was evaluated by the microdilution method using tryptone soy broth, and 96-well polystyrene microplates with subsequent plating of the cultures in tryptone soy agar. Cinnamomum cassia and Thymus vulgaris essential oils showed minimal bactericidal concentration (MBC) 0.12% and 0.25%, respectively. Both commercial oils of Syzygium aromaticum and Origanum vulgare showed MBC of 0.50% and the oils extracted in situ Origanum vulgare and Cymbopogon citratus showed both MBC of 1.00%. The sixteen essential oils pointed out distinct qualitative and quantitative chemical composition. Chemical analysis of Cinnamomum cassia and Thymus vulgaris oils had the predominant presence of E-cinnamaldehyde (84.52% ± 0.07%) and thymol (50.89% ± 0.31%). In conclusion, T. vulgaris and C. cassia oils were the most effective in inhibiting in vitro growth of this bacterium, which has different sensitivity levels depending on the chemical composition of the oil.

Adaptação e adaptação cruzada de Listeria monocytogenes aos compostos eugenol e carvacrol / Adaptation and Cross adaptation of Listeria monocytogenes to eugenol and carvacrol compounds

RESUMOA evolução de certos microrganismos permite sua rápida adaptação aos ambientes em constante mudança, desenvolvendo assim, tolerância ou resistência ao aumento de determinados estresses. O uso de compostos bioativos provenientes da flora nativa tem sido apontado como uma possível solução para os problemas de controle da resistência e proliferação bacteriana. Este trabalho visou verificar a adaptação e adaptação cruzada de L. monocytogenes, frente aos compostos fenólicos eugenol e carvacrol. A concentração mínima inibitória (CMI) dos compostos fenólicos foi determinada pela técnica de microdiluição em placas de 96 cavidades, em caldo TSB + 0,5% de Tween 80. As concentrações finais (%) obtidas foram: 0,06; 0,12; 0,24; 0,49; 0,98; 1,95; 3,9; 6,25; 12,5; 25; 50. A suspensão bacteriana padronizada foi inoculada nas cavidades das placas, as quais foram incubadas a 37°C por 24 horas com posterior leitura da absorbância a 620 nm e determinação da CMI. A adaptação das células de L. monocytogenes ao eugenol e carvacrol foi realizada com o cultivo das células em TSB + 0,06% de eugenol ou carvacrol à 37°C por 2 horas. A cultura foi então centrifugada e as células ressuspendidas e padronizadas em TSB. A seguir, realizou-se novamente a técnica de microdiluição em caldo. Os resultados obtidos demonstraram que L. monocytogenes apresentou adaptação e adaptação cruzada frente ao carvacrol e eugenol. A CMI do eugenol e carvacrol foi de 24%. A pré-exposição de L. monocutogenes a concentração sub-letal de 0,06% de carvacrol ou de eugenol aumentou sua resistência. A pré-exposição ao carvacrol promoveu a adaptação de L.monocytogenes a ele aumentando a CMI para 12,5%. Já para o eugenol a CMI passou para 25%. Quando submetidas à concentração sub-letal de eugenol, este promoveu a adaptação das células tanto ao carvacrol quanto ao eugenol, sendo a CMI de 12,5%. Os resultados obtidos demonstraram que L. monocytogenes apresentou adaptação e adaptação cruzada ao carvacrol e eugenol. O presente trabalho sugere estudos futuros ainda mais abrangentes quanto à potencialidade antimicrobiana destes compostos.

ABSTRACTSome microorganisms have evolved and therefore are able to rapidly adapt themselves to a constantly changing environment, thus developing tolerance or resistance to the increase of some specific stresses. The use of bioactive compounds from the native vegetation has been pointed out as a possible solution to the problems of control of bacterial resistance and proliferation. This work aimed to check the adaptation and cross adaptation of L. monocytogenes, towards the phenolic compounds eugenol and carvacrol. The minimum inhibitory concentration (MIC) of the phenolic compounds was determined by the microdilution technic in plates of 96 cavities, in CALDO TSB + 0,5% of Tween 80. The final concentrations (%) obtained were: 0,06; 0,12; 0,24; 0,49; 0,98; 1,95; 3,9; 6,25; 12,5; 25; 50.The patronized bacterial suspension was inoculated into the captivities of the plates, and incubated at 37°C for 24 hours with posterior reading of the absorbance at 620 nm and determination of the MIC. The adaptation of the cells of L. monocytogenes to the eugenol and carvacrol was made through the cultivation of the cells in TSB + 0,06% of eugenol or carvacrol at 37°C for 2 hours. The sample was then centrifuged and the cells were re-suspended and patronized in TSB. After that, the microdilution technic was performed one more time. The obtained results revealed that the L. monocytogenespresented adaptation and cross adaptation to the eugenol and carvacrol. The eugenol and carvacrol CMI was at 24%. The pre-exposition of L. monocytogenes to sub-lethal doses of 0,06% of eugenol or carvacrol enhanced its resistance. The pre-exposition to carvacrol promoted the adaptation of L. monocytogenes to it thus increasingthe MIC to 12,5%. To the eugenol the CMI got to 25%. When submitted to sub-lethal concentrations of eugenol, the latterpromoted the adaptation of the cells to carvacrol and eugenol, bringing the CMI to 12,5%. The obtained results showed that theL. monocytogenespresented adaptation and cross adaptation to the eugenol and carvacrol. The current work suggests future studies even broader regarding the antimicrobial potentialityof these compounds.

Caracterização química e atividade antibacteriana de óleos essenciais de plantas condimentares e medicinais contra Staphylococcus aureus e Escherichia coli / Chemical characterization and antibacterial activity of essential oils from medicinal and condiment plants against Staphylococcus aureus and Escherichia coli

Os óleos essenciais são metabólitos secundários dos vegetais com propriedades biológicas diferenciadas, dentre elas, a atividade contra microrganismos, sendo de interesse da indústria de alimentos as concentrações mínimas inibitórias (CMI) desses óleos para diversas bactérias. As CMI variam em função dos compostos majoritários e da espécie de bactéria. Nesta pesquisa, os óleos essenciais das plantas Satureja montana L., Cymbopogon nardus L. e Citrus limonia Osbeck foram caracterizados quimicamente e se determinou a CMI sobre as bactérias Staphylococcus aureus ATCC 2592 e Escherichia coli ATCC 25922. A CMI dos óleos testados contra E. coli e S. aureus foi de 1,5%, exceto para o óleo essencial de S. montana sobre S. aureus, a qual foi sensível a este óleo a partir da concentração de 5,0%. Sobre a constituição química, os componentes majoritários dos óleos de S. montana, C. narduse C. limonia Osbeck foram respectivamente o timol, citronelal e limoneno.

Essential oils are plant secondary metabolites with different biological properties, such as activity against microorganisms, being of major interest to the food industry. The minimal inhibitory concentrations (MIC) of these oils for various bacteria should be determined. The MICvaries according to the oil used by the major compounds and phenotypic and genotypic characteristics of the bacteria. In this research, the essential oils of the plants Satureja montana L., Cymbopogon nardus L. and Citrus limonia Osbeck were chemically characterized and the MIC of the bacteria Staphylococcus aureusATCC 2592 and Escherichia coli ATCC 25922, determined. The MICfor all oils against E. coli was 1.5%, and S. aureus was sensitive to the concentration of 5.0% of S. montanaoil and tothe concentration of 1.5% of the essential oils of the other plants.Chemically, the major components ofthe S. montana, C. nardus and C.limonia Osbeck oils were respectively thymol, citronellal and limonene.

Caracterização e atividade antibacteriana de óleos essenciais de plantas condimentares e medicinais contra Staphylococcus aureus e Escherichia coli / Essential oil characterization and its antibacterial activity from culinary and medicinal plants against Staphylococcus aureus and Escherichia coli

Os óleos essenciais são metabólitos secundários vegetais com propriedades biológicas diferenciadas, dentre elas a atividade contra microrganismos, sendo de importante interesse para a indústria de alimentos. As concentrações mínimas inibitórias (CMI) desses óleos para diversas bactérias devem ser determinadas. As CMI variam de acordo com o óleo utilizado, dos compostos majoritários e do tipo de bactéria. Nesta pesquisa, os óleos essenciais das plantas Satureja montana L., Cymbopogon nardus L. e Citrus limonia Osbeck foram caracterizados quimicamente e determinada a CMI sobre as bactérias Staphylococcus aureus ATCC 2592 e Escherichia coli ATCC 25922. A CMI para todos os óleos contra E. coli foi 1,5%, já S. aureus foi sensível a partir da concentração de 5,0% do óleo essencial de S. montana e 1,5% foi a CMI obtida quando utilizados os óleos essenciais das outras espécies estudadas. Na constituição química os componentes majoritários para os óleos de S. montana, C. narduse C. limonia Osbeck foram respectivamente o timol, citronelal e limoneno.

Essential oils are plant secondary metabolites with different biological properties, such as action against microorganisms, being majorly important to the food industry. The minimal inhibitory concentrations (CMI) of these oils for several bacteria should be determined. CMIs vary according to the oil used, the major compounds and the phenotypic and genotypic characteristics of the bacteria. In this research, the essential oils of the plants Satureja montana L., Cymbopogon nardus L. and Citrus limonia Osbeck were chemically characterized, and CMI was determined for the Staphylococcus aureus ATCC 2592 and Escherichia coli ATCC 25922 bacteria. The CMI for all oils against E. coli was at 1.5%, and S. aureus was sensitive to the 5.0% concentration of the S. montana oil, and the CMI achieved was equivalent to 1.5% when essential oils of other plants were used. In the chemical composition, the major components for the S. montana, C. nardus and C.limonia Osbeck oils were thymol, citronellal and limonene, respectively.