CC BY
87
HayKOBMM BiCHMK ^tBiBCtKoro Ha^OHa^tHoro yHiBepcMTeTy
BeTepMHapHoi Megw^HM Ta öioTexHO^oriw iMeHi C.3. I^M^Koro
Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies
ISSN 2518-7554 print ISSN 2518-1327 online
doi: 10.32718/nvlvet9223 http://nvlvet.com.ua
UDC 636.9:614.3.7:636.4
Bakterycydic activity of plant eternal oils
V. Kovalenko1, V. Garkavenko2, O. Vishchur3, S. Ponomaryova4, I. Solovodzinska5
1State Scientific Control Institute Biotechnology and Strains of Microorganisms, Kyiv, Ukraine
2State Scientific and Research Institute of Laboratory Diagnostics and Veterinary and Sanitary Expertise, Kyiv, Ukraine
3Institute of animal biology NAAS, Lviv, Ukraine
4State Scientific-Research Control Institute of Veterinary Medicinal Products and Feed Additives, Lviv, Ukraine 5Lviv National Agrarian University, Dublyany, Ukraine
Article info
Received 22.10.2018 Received in revised form 21.11.2018 Accepted 22.11.2018
State Scientific Control Institute Biotechnology and Strains of Microorganisms, Donetska Str., 30, Kyiv, 03151, Ukraine. Tel.: +38-044-245-76-08 E-mail: kovalenkodoktor@gmail. com
State Scientific and Research Institute of Laboratory Diagnostics and Veterinary and Sanitary Expertise, Donetska Str., 30, Kyiv, 03151, Ukraine. E-mail: gvm77@i. ua
Institute of Animal Biology of NAAS, V. Stusa Str., 38, Lviv, 79000, Ukraine.
State Scientific-Research Control Institute of Veterinary Medicinal Products and Feed Additives, Donetska Str., 11, Lviv, 79019, Ukraine.
E-mail: [email protected]
Lviv National Agrarian University, Dublyany, Zhovkva district, Lviv region, 30831, Ukraine.
Kovalenko, V., Garkavenko, V., Vishchur, O., Ponomaryova, S., & Solovodzinska, I. (2018). Bakterycydic activity of plant eternal oils. Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies, 20(92), 113-116. doi: 10.32718/nvlvet9223
The aim of the research was to study the antibacterial effect of plant essential oils on the basis of nanoparticles of metals in vitro with the use of test microorganisms on test objects. In experiments, broths of S. aureus (.strain P-209) were used. To prepare the broth culture, 25 cc of the nutrient medium was poured into the flask and 0.25 cc of the daily broth culture of microorganisms was added to it. A day later, broth culture was filtered through a sterile gauze-wool or paper filter. In a test tube with various dilutions of a disinfectant in 5 ml, 0.5 cm3 of 24-hour broth culture of the test microorganisms was applied. After 10 minutes holding the platinum loop from the flasks, samples were taken and transferred to Petri dishes from the MPA. The indicated types of work were conducted in compliance with the conditions of sterility. After 30 minutes, keeping the same interval, again took samples and carried out the next sowing on agar. After this, Petri dishes were placed in a thermostat with a temperature of 37 °C. Seeds were viewed 24 and 48 hours. A similar method was also used when conducting a study to determine the bactericidal effect of E. coli. The bactericidal activity of the drug "Barez" on the basis of nanoparticles of silver, benzalkonium chloride and essential oils in vitro with the use of test microorganisms on test objects was investigated. The drug has a high bactericidal effect on S. aureus, which exceeds the activity of phenol in 12.7 times, in comparison with E. coli - 24 times. By protein contamination of surfaces bactericide decreases in 1.9 times in relation to gram-positive microflora and in 1.4 times - in gram-negative. Complex disinfectant "Barez" starting from 0.05% concentration for 10 minutes completely inactivates E. soli and S. aureus on various materials with different structure of the surface. The investigated solutions of essential oils have a wide spectrum of antimicrobial action and can be used for disinfection in diseases of animals, the pathogens of which are equated with resistance to E. soli and S. aureus. Microorganisms, in prolonged contact with silver nanoparticles and essential oils, practically do not produce resistance to them, which is a significant advantage over antibiotics and can be used in humane and veterinary medicine.
Key words: vegetable oils, disinfection, test microorganisms, silver nanoparticles.
Бактерицидна актившсть рослинних ефнрних олш
В.Л. Коваленко1, В.М. Гаркавенко2, О.1. Вщур3, С.А. Пономарьова4, I.G. Соловодзшська5
1Державний науково-контрольний тститут бiотехнологiï i штамiв мiкроорганiзмiв, м. Кшв, Украна 2Державний науково-до^дний тститут з лабораторно'1 дiагностики та ветеринарно саттарног експертизи, м. Кшв, Украна
31нститут бюлоги тварин, м. Львiв, Украна
4Державний науково-до^дний контрольний тститут ветеринарних препаратiв та кормових добавок, м. Львiв, Украна
5Львiвський нацюнальний аграрний унiверситет, м. Дубляни, Украна
Метою до^джень було вивчити aHmu6aKmepianbHy дЮ рослинних ефiрних олш на ocHoei наночастинок Memanie in vitro i3 за-стосуванням mecm-мiкрooргaнiзмiв на тест-об 'ектах. До^джено бактерицидну активтсть препарату "Барез " на ocнoвi наночастинок cрiблa, бензалконт хлориду та eфiрних олш in vitro i3 застосуванням mecm-мiкрooргaнiзмiв на тест-об'ектах. Препарат мае високу бактерицидтсть щодо S. aureus, яка перевищуе активтсть фенолу в 12,7раза, щодо E. coli - в 24 рази. За бтковог зaбруднeнocmi поверхонь бактерицидтсть знижуеться в 1,9 раза щодо грампозитивног мжрофлори та в 1,4 раза - щодо грамне-гативног. Комплексний дезтфектант "Барез", починаючи з 0,05% концентраци, за 10 хв повтстю тактивуе E. coli та S. аигеш на рiзних мameрiaлaх з рiзнoю структурою поверхт. До^джуват розчини eфiрних олш володЮть широким спектром антимтро-бног дИ та можуть бути використат для дезтфекци при захворюваннях тварин, збудники яких прирiвнююmьcя за стштстю до E. coli та S. aureus. Мтрооргатзми при тривалому кoнmaкmi з наночастинками cрiблa та eфiрними oлiями практично не виробля-ють до них cmiйкocmi, що е гхньою icтотною перевагою над антибютиками i можуть бути використаШ в гуманнт i ветеринар-нш медицит.
Ключовi слова: рослинн олп, дезтфекщя, тест-мтрооргатзми, наночастинки cрiблa.
Вступ
При порушенш умов утримання тварин, ветерина-рно-сашгарних норм, при впливi технолопчних стре-ciB та ш. знижуеться продуктившсть, стшшсть до захворювань, сповшьнюеться зростання i розвиток, особливо молодняку. У тварин порушуеться обмш речовин, знижуеться перетравшсть i засвоювашсть поживних речовин корму, що негативно впливае на ефектившсть тваринництва (Nikolaevskij, 2000; Bergonzelli et al., 2003; Kovalenko et al., 2018).
Для створення сприятливого мшроммату у виро-бничих примщеннях, стимуляци ембрюгенезу, отри-мання життездатного молодняку тварин е перспекти-вним застосування ароматичних олш i наночастинок срiбла. Вони безпечш в еколопчному плаш, володь ють ефективними антибактерiальними, противiрус-ними, антиоксидантними та шшими корисними влас-тивостями (Sartoratto et al., 2004; Borodina, 2004; Obrazhei et al., 2008).
У зв'язку з цим розробка нових еколопчно чистих i вдосконалення юнуючих методiв як щодо оптишза-ци мiкроклiмату тваринницьких примiщень, так i впливу на органiзм молодняку з метою шдвшцення резистентностi, м'ясно! продуктивносп з використан-ням аероiонiзаторiв i ароматичних олiй е актуальною як в науковому, так i в практичному плаш.
Метою дослвджень було вивчити антибактерiаль-ну дш рослинних ефiрних олiй на основi наночастинок металiв in vitro iз застосуванням тест-мiкроорганiзмiв на тест-об'ектах.
MaTepia™ i методи досл1джень
Використовували бактерицидний препарат "Барез" на основi наночастинок срiбла, бензалконiю хлориду та ефiрних олiй in vitro iз застосуванням тест-мiкроорганiзмiв на тест-об'ектах.
У дослщах використовували бульйоннi культури S. aureus (штам Р-209). Для приготування бульйонно! культури у колбу наливали 25 см3 поживного середо-вища i вносили у нього 0,25 см3 добово! бульйонно! культури мiкроорганiзмiв. Через добу бульйонну культуру фшьтрували через стерильний марлево-ватний чи паперовий ф№тр. У пробiрки з рiзними розведеннями дезiнфектанту по 5 мл вносили по 0,5 см3 24-годинно! бульйонно! культури випробову-ваних мiкроорганiзмiв. Пiсля 10-хв витримування iз колб платиновою петлею брали проби i переносили у чашки Петрi з МПА. Вказанi види робiт проводили з
дотриманням умов стерильносп. Через 30 хв, зберь гаючи той же штервал, знову брали проби i проводили наступний посiв на агар. Шсля цього чашки Петрi ставили у термостат з температурою 37 °С. Пось ви переглядали через 24 i 48 год.
Подiбною методикою керувалися i при проведенш дослiдження з визначення бактерицидносп препарату щодо E. coli (шт. 1257).
Дослвдження на тест-об'ектах проводили з рiзни-ми концентрацiями дезшфектанту: 0,01; 0,02; 0,05; 0,1%. Як тест-об'екти використовували нержавшчу сталь, кахельну плитку, бетон та цеглу. Оцшку якостi дезiнфекцii проводили через 24-48 годин зпдно з методикою.
Для контролю проводили виав бульйонних культур S. aureus та E. coli зпдно з загальноприйнятими методами (Yakubchak et al., 2005; Kovalenko, 2014). При цьому використовували мшробюлопчш показовi тест-культури E. coli (шт. 1257) та S. aureus (штам Р-209).
Результати та Тх обговорення
При дослвдженш бактерицидноi активностi в ла-бораторних умовах готували 1,0% розчини ефiрних олiй з наночастинками срiбла та бензалконiем хлоридом в концентраци основного розчину 1:50 з прогре-сивним зменшенням дiючоi речовини в розчинi 1:4 методом сершних розведень. Одночасно готували суспензш однодобовоi' бульйонноi культури E. coli (шт. 1257) та S. aureus (штам Р-209) iз вмютом мшро-органiзмiв 2*109 в 1 см3, яку поддавали впливу дослi-джуваного розчину певного розведення при експози-щях 10 i 30 хв без бiлка та за наявностi бшка (шакти-вованоi сироватки кровi ВРХ). Результати вивчення бактерицидноi активностi препарапв в таблицi 1.
Визначення бшкового iндексу показало, що в при-сутностi 6шково' субстанцп дослщжуваш розчини зменшують свою бактерицидну актившсть стосовно до E. coli в 1,4 рази, а по ввдношенню до S. aureus в 1,9 рази. Отримаш результати дають тдставу припус-тити, що данi препарати можуть бути використанi для санаци рiзних об'ектiв.
Визначення ефективноcтi dii дезшфектанту "Барез" на тест-об'ектах. При визначенш ефекти-вностi дп дезшфектанту "Барез" використовували бактерп Е. coli та S. aureus при рiзних температурних режимах, способах кратностi нанесення на тест-об'екти. Результати дослщжень наведенi в таблицях 2 та 3.
Таблиця 1
Бактерицидна дш препарату "Барез" стосовно до E. coli, ( шт. 1257) та S. aureus, (шт. Р-209)
Розчини препаратв (в ствв1дношенш)
Бактерицидне розведення
Експозицш, (хв)
Середнш фенольний коефщент
Середнш бiлковий шдекс
10 % 30 %
E. coli, (шт. 1257)
1 98 1 : 192,8 - -
1 3968,6 0,03 1 : 5566,0 0,02 34,68
1 2834,7 0,04 1 : 3968,6 0,03 24,06 1,4
S. aureus, (шт. Р-209)
1 2834,7 0,04 1 : 3968,6 0,03 24,06
1 1464,3 0,1 1 : 2024,8 0,05 12,7 1,9
Фенол 1 : 50 "Барез"
"Барез" + бшок "Барез"
"Барез" + бшок
Таблиця 2
Ефективнють знезараження поверхш тест-об'екпв, контамшованих E. coli, препаратом "Барез"
Назва тест-об'екту ■ ■ д. Експозицш, хв
Концентрацш дезшфектанту, % 10 30 60
0,01 + + +
Бетон 0,02 0,05 + + + -
0,1 - - -
0,01 + + +
Цегла 0,02 0,05 + + -
0,1 - - -
0,01 + + +
Кахельна плитка 0,02 0,05 + - -
0,1 - - -
0,01 + + +
Нержаиюча сталь 0,02 0,05 0,1 + - -
Примтка: "+" - наявшсть росту, "-"- ввдсуттсть росту
В результат анал1зу отриманих даних табл. 2 мо- самим шдтверджуе попередш результати дослвджень жна зробити висновок, що дезшфектант мае бактери- з визначення бактерицидно! активности Аналопчш цидну дш щодо E. coli у концентрацп 0,05%. Тим результати були отримаш i щодо S. aureus (табл. 3).
Таблиця 3
Ефективнють знезараження поверхш тест-об'екпв, контамiнованих S. aureus, препаратом "Барез"
Назва тест-об'екту Експозицш, хв
10 30 60
0,01 + + +
Бетон 0,02 0,05 0,1 + + + +
0,01 + + +
Цегла 0,02 0,05 + + + +
0,1 - - -
0,01 + + +
Кахельна плитка 0,02 0,05 0,1 + - -
0,01 + + +
Нержавтача сталь 0,02 0,05 0,1 + - -
Примтка: "+" - наявнiсть росту, "-"- вiдсутнiсть росту
З усього вищевказаного можна зробити висновок, що комплексний дезшфектант "Барез", починаючи з 0,05 % концентраци, вже через 10 хв повнютю шакти-вуе мiкроорганизми E. coli та S. üureus, проявляе бак-терициднi властивостi на рiзних матерiалах з рiзною структурою поверхнi.
Мехашзм дй' низьких доз наночастинок срiбла та ефiрних олiй на мжрооргатзми полягае в зниженнi проникностi цитоплазматических мембран, зменшен-нi iнтенсивностi метаболiзму i активностi аеробного дихання мiкроорганiзмiв, деструкцп цитоплазматических мембран, яку викликають бактерициднi дози ефiрних олш.
Мжрооргатзми при тривалому контактi з наночастинками срiбла та ефiрними олiями практично не виробляють до них стшкосп, що е 1'хньою iстотною перевагою перед антибiотиками i представляе iнтерес для практичного використання в гуманнiй та ветери-нарнш медицинi.
Висновки
Дослiджуваний препарат мае високу бактерицид-нiсть щодо S. aureus, яка перевищуе активнiсть фенолу в 12,7 раза, щодо E. coli - в 24 рази.
За бшково! забрудненосп поверхонь бактерицидтсть знижуеться в 1,9 раза щодо грампозитивно! мшрофлори та в 1,4 раза - щодо грамнегативно!.
Комплексний дезшфектант "Барез", починаючи з 0,05% концентраци, через 10 хв повнютю шактивуе мшроорганизми E. coli та S. üureus, проявляе бактери-цидш властивосл на рiзних матерiалах з рiзною структурою поверхт
Дослщжуват розчини ефiрних олш володшть широким спектром антимшробно! дй' та можуть бути використаш для дезшфекци при захворюваннях тварин, збудники яких прирiвнюються за стшшстю до E. coli та при дп на збудники, стiйкiсть яких прирiв-нюються до стiйкостi S. aureus.
References
Bergonzelli, G.E., Donnicola, D., Porta, N., & Corthesy-Theulaz, I.E. (2003). Essential oils as components of a diet-based approach to management of Helicobacter infection. Antimicrobial Agent and Chemotherapy, 47(10), 3240-3246. doi: 10.1128/AAC.47.10.3240-3246.2003.
Borodina, A.V. (2004). Sravnitel'nyj analiz antimikrobnoj aktivnosti jefirnyh masel. Doneck: DMU, 13(1-2), 65-67 (in Russian).
Kovalenko, V.L. (2014). Metody kontroliu dezinfikui-uchykh zasobiv. Dovidnyk. K. (in Ukrainian).
Kovalenko, V.L., Napnenko, O.O., Chornyi, I., & Zagrebelnyi, A.V. (2018). The study of essential oil on antimicrobial activity and their composition towards microorganism. Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies. 20(87), 38-41. doi: 10.15421/nvlvet8707.
Nikolaevskij, V.V. (2000). Aromaterapija. M.:Medicina (in Russian).
Obrazhei, A.F., Kvachov, V.G., Ayshpur, O.E., & Sapeiko, V.P. (2008). Essential oils an alternative to antibiotics in respiratory infections treatment and prophylaxis in pigs. Veterynarna biotekhnolohiia. Biuleten, 12, 147-150.
Sartoratto, A., Machado, A.L.M., Delarmelina, C., Figuei-ra, G.M., Duarte, M.C.T. & Rehder, V.L.G. (2004). Composition and antimicrobial activity of essential oils from aromatic plants used in Brazil. Brazilian Journal of Microbiology, 35(4), 275-280. doi: 10.1590/S1517-83822004000300001.
Yakubchak, O.M., Khomenko, V.I., & Kovalenko, V.L. (2005). Rekomendatsii shchodo sanitarno-mikrobiolohichnoho doslidzhennia zmyviv z poverkhon test-obiektiv ta obiektiv veterynarnoho nahliadu i kontroliu. Metodychni rekomendatsii. K. (in Ukrainian).
