Μελέτη της αντιμικροβιακής δράσης αιθέριου ελαίου ρίγανης ελεύθερου και εγκλεισμένου σε β-κυκλοδεξτρίνη ενάντια στην επιβίωση του παθογόνου μικροοργανισμού Salmonella spp.

Abstract

Η αντιμικροβιακή δράση των αιθέριων ελαίων έναντι μικροοργανισμών είναι ευρέως διαδεδομένη, ωστόσο η υδροφοβικότητα, η έντονη γεύση και η υψηλή πτητικότητά τους εμποδίζουν την εμπορική εφαρμογή τους στα τρόφιμα. Ως εκ τούτου, σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η ενθυλάκωση του αιθέριου ελαίου ρίγανης (OEO) σε β-κυκλοδεξτρίνη (β-CD) ως μέσο ενίσχυσης της διασποράς για την ελεγχόμενη απελευθέρωση του και η αξιολόγηση της επίδρασης της ενθυλάκωσης στην επιβίωση του παθογόνου μικροοργανισμού Salmonella spp., σε υγρό εργαστηριακό υπόστρωμα (TSB, Tryptic Soya Broth), model food (κατικιού και γαλοτυριού) και σε τρόφιμα ζωικής προέλευσης (κατίκι και βόειος κιμάς). Για την in vitro εφαρμογή ελεύθερου και εγκλεισμένου ΕΟ σε εργαστηριακό υπόστρωμα, χρησιμοποιήθηκε TSB σε pH=7.0 και pH=4.3, σε αναλογία σκονών ΕΟ- β-CDs 1:99 σε συγκεντρώσεις ίσες με το MIC και το ½ MIC (0.44% και 0.88%, αντίστοιχα). Για την in vitro εφαρμογή ελεύθερου και εγκλεισμένου ΕΟ σε ζωμό τυριού (κατίκι και γαλοτύρι) χρησιμοποιήθηκε η σκόνη εγκλεισμένου ΕΟ ρίγανης σε β-κυκλοδεξτρίνη σε αναλογία 1:99, και εφαρμόστηκαν δύο συγκεντρώσεις ΕΟ ρίγανης, μία ίση με το MIC (0.88 %) και μία ίση με το μισό του MIC (0.44 %). Για την in situ εφαρμογή σε κατίκι και σε γαλοτύρι εφαρμόστηκε ελεύθερο και εγκλεισμένο ΕΟ σε β-CDs σε αναλογία 1:99, σε συγκέντρωση ίση με το MIC (0.88%). Για τα δείγματα του βόειου κιμά, χρησιμοποιήθηκαν οι σκόνες με αναλογία ΕΟ ρίγανης σε β-CDs 1:99 και 8:92, σε συγκεντρώσεις αιθέριου ελαίου, διπλάσιες του MIC, ίσες με 0.18% και 0.10%, αντίστοιχα. Όλα τα δείγματα ενοφθαλμίστηκαν με μίγμα τριών στελεχών του μικροοργανισμού Salmonella spp. συγκέντρωσης 106 CFU/ml ή g. Η συντήρηση του υγρού εργαστηριακού υποστρώματος και των δειγμάτων που περιείχαν τυρί πραγματοποιήθηκε στους 7 °C, ενώ τα δείγματα του βόειου κιμά συντηρήθηκαν στους 10 °C. Επίσης, προετοιμάστηκαν και τα αντίστοιχα δείγματα μάρτυρα με απουσία ΕΟ ή/ και μικροοργανισμού. Κατά την in vitro εφαρμογή του ελεύθερου ΕΟ, στο θρεπτικό υπόστρωμα TSB και στο model food παρατηρήθηκε άμεση μείωση του παθογόνου (κάτω του επιπέδου ποσοτικοποίησης < 1 log CFU/ml) μέσα στις πρώτες ημέρες συντήρησης του τρόφιμου. Μεγαλύτερη επίδραση παρουσίασε το ελεύθερο ΕΟ σε συγκέντρωση 0.88%, ενώ το εγκλεισμένο ΕΟ και οι μάρτυρες δεν επηρέασαν τον πληθυσμό του παθογόνου. Η σκόνη με αναλογία ΟΕΟ- β-CDs 1:99, σε συγκέντρωση 0.88%, έδειξε μεγάλη επίδραση στον πληθυσμό της Salmonella, στα δείγματα του ζωμού κατικιού. Όσον αφορά τα δείγματα κατικιού και βόειου κιμά υπήρξε μείωση στον πληθυσμό του παθογόνου μικροοργανισμού. Ωστόσο, πιο ισχυρή ήταν η επίδραση του ελεύθερου και εγκλεισμένου ΕΟ στα δείγματα του κατικιού. Συνολικά, το εγκλεισμένο ΟΕΟ παρουσίασε μεγαλύτερη επίδραση στον πληθυσμό του παθογόνου στα υδατικά συστήματα, από ότι στα προϊόντα του κατικιού και βόειου κιμά. Εξαίρεση, αποτέλεσε το TSB όπου δεν εμφανίστηκε αντιμικροβιακή δράση του ΟΕΟ.

The antimicrobial effect of essential oils against microorganisms is widespread. However, their hydrophobicity, intense taste and high volatility prevent their commercial application in food. Therefore, the purpose of the present study is the encapsulation of oregano essential oil (OEO) in beta-cyclodextrin (β-CD) as a dispersion enhancer for its controlled release and the evaluation of the effect of encapsulation on the survival of the pathogenic microorganism Salmonella spp., in a liquid laboratory medium (TSB, Tryptic Soya Broth), in model food (katiki and galotyri) as well as in foods of animal origin (katiki and minced beef). For the in vitro application of free and encapsulated EO on a laboratory substrate, TSB at pH=7.0 and pH=4.3, was used at a ratio of EO-β-CDs powders of 1:99 in concentrations equal to the MIC and ½ MIC (0.44% and 0.88%, respectively). For the in vitro application of free and encapsulated EO in cheese broth (katiki and galotyri) oregano EO powder encapsulated in β-CD was used at a ratio of 1:99; also, two concentrations of oregano EO were used, one equal to the MIC (0.88 %) and the other equal to half of the MIC (0.44 %). For the in situ application in katiki and galotyri cheese, free and encapsulated EO to β-CDs was applied in a ratio of 1:99, in concentration equal to MIC (0.88%). Regarding the minced beef samples, the powders were used at a ratio of oregano EO in β-CDs 1:99 and 8:92, at essential oil concentrations (2 ×MIC), equal to 0.18% and 0.10%, respectively. All samples were inoculated with a mixture of three strains of Salmonella spp. at a concentration of 106 CFU/ml or g. TSB samples and samples containing cheese were preserved at 7 °C, while the ground beef samples were kept at 10 °C. Also, the control samples were also prepared without EO and/or microorganism. During the in situ application of free EO to the TSB nutrient medium and to the model food, an immediate reduction of the pathogen was observed (below the level of detection, < 1 log CFU/ml or g) within the first days of food preservation. The free EO at a concentration of 0.88% showed greater effectiveness in the reduction of the Salmonella spp. population, while the encapsulated EO and the controls did not effect the population of the pathogen. Regarding the samples of cheese broth (katiki), in the ratio OEO- b-CDs of 1:99, at concentration of 0.88%, showed a great affect at the population of Salmonella. As for the samples of katiki and ground beef, a reduction in the population of the pathogen microorganism was observed. However, the effect of free and encapsulated EO was higher in the samples of katiki. Overall, the encapsulated OEO showed a greater effect in the population of the pathogen, at aqueous solutions, rather than the samples of katiki and minced beef. There is an exception, at the TSB medium where antimicrobial effect did not occured.