Determination of antibacterial activity mechanism of red rose petal extract
Kırmızı gül yaprağı ekstraktının antibakteriyel aktivite mekanizmasının belirlenmesi
- Tez No: 898592
- Danışmanlar: PROF. DR. SERAP COŞANSU AKDEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sakarya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 99
Özet
Güller yüzyıllardır güzellikleri, kokuları ve potansiyel sağlık faydalarıyla kullanılmaktadır. Kırmızı gül yapraklarındaki birçok biyoaktif bileşen arasında, canlı renkleri ve geniş fizyolojik etkileri ile öne çıkan antosiyaninler, kırmızı gül yapraklarının temel pigmentleridir. Antiaterojenik, antikanser, antidiyabetik, antiinflamatuar ve antioksidan aktiviteleri ile bilinen antosiyaninlerin ekstraksiyonu, çeşitli gıda ürünleri için görsel olarak çekici bir doğal renklendirici sağlayabilir . Bir bitkinin her bileşeni gövde, kabuk, saplar, yapraklar, meyveler, kökler, çiçekler ve tohumlar fenolik asitler, flavonoidler, antosiyaninler ve karotenoidler gibi çeşitli kimyasal bileşenler içerir. Bu bileşenler doğal antioksidanlar olarak işlev görerek, oksidatif süreçleri geciktirerek veya önleyerek bitki hastalıklarının riskini azaltırlar. Bu çalışma, kırmızı gül yaprağı ekstraktının antimikrobiyal özelliklerine ve gıda endüstrisinde doğal bir koruyucu olarak potansiyeline odaklanmıştır. Bu amaçla öncelikle kırmızı gül yaprakları dondurarak kurutulmuş, ardından etanol (%70) ile ekstrakte edilmiştir. Donmuş yapraklar, 48 saat süresince vakumlu dondurucuya tabi tutuldu. Nem içeriği belirlendi ve bu çalışmada elde edilen gül yaprağı tozunun nem içeriğinin %4,65±0,05 olduğu tespit edildi. Kırmızı gül yaprağı ekstraktının antioksidan özellikleri, oksidatif bozulmayı önleyerek gıda kalitesini korumaya ve raf ömrünü uzatmaya katkıda bulunabilir. Gül ekstresi, hem Gram-pozitif hem de Gram-negatif bakterileri hedef alarak bakteriyel hastalıkları tedavi etmek amacıyla tıbbi kimyada kullanılmaktadır. Gül ekstresi, antibakteriyel özellikleri nedeniyle çeşitli enfeksiyonların tedavisinde etkili olabilir. Bu özellik, gülün içerdiği aktif bileşenler, özellikle fenolik asitler, flavonoidler, ve antosiyaninler gibi antioksidan ve antimikrobiyal maddeler sayesinde elde edilir. Bu bileşenler, bakteriyel hücrelerin büyümesini engelleyerek veya öldürerek enfeksiyonların tedavi edilmesine yardımcı olabilir. Ayrıca, gül ekstresi, anti-inflamatuar ve analjezik etkileri nedeniyle de tıbbi alanda çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır. Bu nedenle çalışmada kırmızı gül yaprağı ekstraktının antimikrobiyal aktivitesi yanında antioksidan potansiyelini de değerlendirilmiştir. Gıda kaynaklı patojenlere üzerine antimikrobiyel etkisi kuyu difüzyon yöntemi ile belirlenmiş, ayrıca MİK (Minimum İnhibitör Konsantrasyonu) değerleri ve antibakteriyel aktivite mekanizması araştırılmıştır. Gül ekstraktının doğal antimikrobiyal özellikleri, gıda ürünlerinde koruyucu olarak kullanımını bir aday olarak konumlandırmakta, böylece bozulma riskini azaltmakta ve gıda güvenliğini sağlamaktadır. Kuyu difüzyon testi ile ekstraktın S. Typhimurium (31 mm), S. Enteritidis (23 mm), B. cereus (23 mm), S. aureus (25 mm), E. coli O157:H7 (23.5 mm), E. coli Biotype I (25 mm) ve L. monocytogenes (32.5 mm) karşı antimikrobiyel etki gözsterdiği belirlenmiştir. MİK (Minimum İnhibitör Konsantrasyon) değerleri 114.07 mg/mL ile 57.03 mg/mL arasında değişmektedir. S. Typhimurium ve E. coli Biyotip I'nin en yüksek MİK değerlerine sahip olduğunu, S. Enteritidis ve B. cereus'un ise en düşük MİK değerlerine sahip olduğunu ortaya koymuştur. Çiçeklerin taç yaprakları, yüksek flavonoid bileşen düzeyi, özellikle antosiyaninler içerdiği için bitki liflerinden gelen ideal bir doğal antioksidan kaynağı olarak bilinir. Güllerin kırmızı renginin, karotenoidler ve antosiyaninlerin varlığına atfedildiği söylenir. Bitki bazlı antosiyaninler ve karotenoidler, düşük toksisite nedeniyle gıda, beslenme ve farmasötik hazırlıklar için değerli kabul edilir.Ekstraktın toplam fenolik içeriği 23.10 ± 0.81 mg GAE/g olarak belirlenmiştir. DPPH radikalini süpürme aktivitesi ise %16.60 ile %74.15 arasında değişerek doza bağlı bir yanıt göstermiştir. Kırmızı gül yaprağı ekstraktının gıda muhazasında kullanılabilir ve antioksidan aktivitesi sayesinde gıda ürünlerindeki yağ ve yağların oksidasyonunu yavaşlatarak gıda ürünlerinin kalitesini koruyabilir. Gül yaprağı ekstraktı varlığında bakteriyel hücre canlılığının zaman bağlı azalmasını değerlendirmek için birkaç çalışma yapılmıştır. Öncelikle 24 saatlik bakteriyel kültürler hazırlanmış ve gül yaprağı ekstraktı ilave edilmiştir. Ardından optimal bakteriyel büyüme koşullarını simüle etmek için 37°C'de inkübasyona alınmıştır. Belirlenen aralıklarda (0, 2, 4, 6, 24 ve 48 saat) bakteriyel hücre canlılığındaki değişiklikleri izlemek için Triptik Soya Agar (TSA) besiyerine ekim yapılmıştır. Kontrol grubu olarak ekstrakt ilave edilmemiş bakteri kültürleri kullanılmıştır. Kontrol tüplerindeki canlı hücre sayısı, tüm bakteri kültürleri için 24 saatlik inkübasyon süresi boyunca arttı. Buna karşılık, özüt eklenmiş kültür tüplerinde canlı hücre sayısı kademeli olarak azalmış olup, kırmızı gül özütünün bakterisidal etkisini ortaya koydu. Gül yaprağı ekstraktının sitoplazma membranına potansiyel zararını değerlendirmek için bir dizi deney yapılmıştır. Ekstrakt, Minimum İnhibitör Konsantrasyonunun iki katı (MİK × 2) miktarda bakteriyel kültürlere eklenmiş ve ardından 24 saat boyunca 37°C'de inkübe edilmiştir. İnkübasyon süresi sonrasında, canlı hücre sayısı seçici olmayan (Triptik Soya Agar; TSA) ve seçici (TSA + %3 NaCl) iki farklı besiyerine ekim yapılarak belirlenmiştir. TSA'ya ilave edilen NaCl bakteriyel büyümeyi zorlayan osmotik olarak stresli bir ortam oluşturmuştur. İnkübasyon süresi sonrasında koloniler manuel olarak sayılmış ve TSA ile %3 NaCl içeren TSA arasındaki koloni sayılarındaki fark, zarar görmüş zarlara sahip hücre sayısını temsil etmiştir. Buna göre, E. coli O157:H7 en yüksek azalma yüzdesine (%8 0.83) sahip olmuş, ardından S. Enteritidis (% 64.52), S. aureus (% 34.51), E. coli Biotype I (% 14.86), L. monocytogenes (% 19.38), S. Typhimurium (% 11.5) ve B. cereus (% 6.72) gelmiştir. Patojenik bakterilerin trikarboksilik asit (TCA) döngüsü aktivitesi üzerindeki gül yaprağı ekstraktının etkisinin araştırılması için deneysel işlemler uygulanmıştır. Bu amaçla 108 log CFU/mL düzeyinde logaritmik faz hücrelerini içrene kültüre ekstract ilave edilmiş ve 37°C'de bir saat inkübe edilmiştir. İnkübasyon ardından, on dakika boyunca 8000×g'de santrifüj edilmiştir. Elde edilen pelet %0.9'luk NaCl çözeltisinde süspanse edilmiş ve üzerine 1 mmol/L İodonitrotetrazolyum klorür (INT) eklenmiş ve karışım, 37°C'de 30 dakika inkübe edilmiştir. İnkübasyon sonrasında, maksimum absorbans 630 nm'de bir spektrofotometre kullanılarak ölçülmüştür. Ekstraktın E. coli O157:H7'nin metabolik aktivitesi üzerinde nispeten minimal bir etki yarattığı, buna karşın S. Typhimurium'un TCA döngüsü üzerinde daha belirgin bir etki gösterdiği ortaya konuldu. Güller, güzellik, cesaret, tutku ve aşkın sembolleri olarak kabul edilir ve sıklıkla çiçeklerin kralı veya kraliçesi olarak saygı görürler. Güllerin geniş uygulama yelpazesi, birçok diğer çiçekten önemli avantajlar sunar. Gül yapraklarındaki polifenoller, meyve işleme süreçlerinde yan ürünlerin değerini artırabilir. Enzim yardımlı ekstraksiyon ve ardından sprey kurutma kullanılarak gerçekleştirilen bu yeşil teknoloji, organik çözücü ekstraksiyonu gibi geleneksel yöntemlere çevre dostu bir alternatif sunar. Bu doğal yağ ve bileşenleri, gıda sektöründe çeşitli uygulamalar için güvenli alternatifler sağlar. Özellikle, diyet takviyeleri veya fonksiyonel gıda ürünlerinde katkı maddesi olarak kullanılabilirler. Ayrıca, aromatik özellikleri sayesinde hem gıda hem de parfümeri endüstrilerinde aroma artırıcı olarak kullanılmaya uygun olup, böylece koku deneyimini zenginleştirebilirler. Bu çalışma, kırmızı gül yaprağı ekstraktının gıda ürünlerinde doğal bir koruyucu ve antimikrobiyal ajan olarak kullanım potansiyelini vurgulamaktadır. Ekstraktın gıda endüstrisinde umut verici uygulamalarını öne çıkararak, doğal ve sağlığı destekleyici bir bileşen olarak önerilmektedir. Farklı gıda matrislerindeki etkinliğini araştırmak ve tüketim güvenliğini sağlamak amacıyla daha fazla bilimsel çalışmaya ihtiyaç duyulmaktadır; böylece çeşitli gıda ürünlerine entegrasyonunun yolu açılacaktır.
Özet (Çeviri)
Roses have been celebrated for centuries for their beauty, fragrance, and potential health benefits. Among the many bioactive compounds in red rose petals, anthocyanins stand out for their vibrant color and wide range of physiological effects. Anthocyanins, known for their antiatherogenic, anticancer, antidiabetic, anti-inflammatory, and antioxidant activities, are the primary pigments in red rose petals. Extracting these compounds can provide a visually appealing natural coloring agent suitable for various food products. Each component of a plant encompassing the trunk, bark, stems, leaves, fruits, roots, flowers, and seeds harbors a variety of chemical compounds, including phenolic acids, flavonoids, anthocyanins, and carotenoids. These compounds function as natural antioxidants, thereby mitigating the risk of plant diseases by delaying or preventing oxidative processes. This study focuses the antimicrobial properties of red rose petal extract and it is potential as natural preservative in the food industry. The extraction process involved freeze-drying the petals to preserve their bioactive constituents, followed by 70% ethanol extraction to obtain the desired extract. Frozen leaves were subjected to the vacuum freeze-dryer for a duration of 48 h. Moisture content was determined and the moisture content of the rose petal powder obtained in this study was found to be 4.65±0.05%. The antioxidant properties of red rose petal extract contribute to preserving food quality by preventing oxidative degradation and extending shelf life. Rose extract is used in medicinal chemistry to treat bacterial illnesses, targeting both Gram-positive and Gram-negative bacteria. This study assesses the antimicrobial activity and antioxidant potential of the extracted red rose petal extract. Through well diffusion assays and determination of Minimum Inhibitory Concentration (MIC) values, the study aims to identify susceptibilities of common foodborne pathogens against the extract as well as its antibacterial activity mechanism. The inherent antimicrobial properties of the rose extract position it as a promising candidate for utilization as a preservative in food products, thereby diminishing the risk of spoilage and ensuring food safety. Utilizing well diffusion assays, the efficacy of the extract against a spectrum of foodborne pathogens, including S. Typhimurium (31 mm), S. Enteritidis (23 mm), B. cereus (23 mm), S. aureus (25 mm), E. coli O157:H7 (23.5 mm), E. coli Biotype I (25mm), and L. monocytogenes (32.5 mm), was assessed. The discernible formation of zones of inhibition around the extract-treated discs signified inhibition of microbial growth, underscoring the extract's potential as an antimicrobial agent. Furthermore, MIC (Minimum Inhibition Concentration) values ranged from 114.07 mg/mL to 57.03 mg/mL. The determination of MIC values revealed S. Typhimurium and E. coli Biotype I had the highest MIC values and S. Enteritidis and B. cereus had the lowest MIC values. The petals of flowers are known as an ideal natural source of antioxidants from plant fiber due to their high flavonoid compound element level which includes anthocyanins.the red coloration of roses is attributed to the presence of carotenoids and anthocyanin. Plant based anthocyanins and carotenoids are valuable for food, nutrition, and pharmaceutical preparations due to low toxicity. The extract's total phenolic content (23.10 ± 0.81 mg GAE/g) and antioxidant activity were determined using established methods, including the FCR and DPPH assay, respectively. The observed antiradical activity ranged from 16.60 % to 74.15 %, indicating a dose-dependent response. The potential applications of red rose petal extract in food preservation are diverse. Its antioxidant activity can help retard lipid oxidation and preserve the quality of fats and oils in food products. Several studies were carried out to assess the time-dependent decrease in bacterial cell viability in the presence of rose petal extract. Initially, 24-hour bacterial cultures were prepared and supplemented with the rose petal extract, followed by incubation at 37°C to simulate optimal bacterial growth conditions. Sampling was conducted at predetermined intervals (0, 2, 4, 6, 24, and 48 hours) to monitor changes in bacterial cell viability over time. Each sampled culture was plated onto a Tryptic Soy Agar (TSA) medium to facilitate bacterial enumeration. A control group consisting of extract-free bacterial cultures was maintained to establish baseline bacterial growth patterns without the extract. The number of viable cells in the control tubes increased during the 24-hour incubation period for all bacterial cultures. In contrast, in the extract-added culture tubes, the number of viable cells reduced gradually, revealing the bactericidal effect of the red rose extract. A series of experiments assessed the potential damage to bacterial cytoplasmic membranes induced by rose petal extract. The extract was added to bacterial cultures at twice the Minimum Inhibitory Concentration (MIC × 2) and then incubated at 37°C for 24 hours. After the incubation period, the number of viable cells was determined by seeding onto two types of agar media: Tryptic Soy Agar (TSA) and TSA supplemented with 3% NaCl. Adding 3% NaCl to TSA created an osmotically stressful environment to challenge bacterial growth. Petri dishes containing the seeded agar were subsequently incubated at 37°C for 48 hours to facilitate colony formation. Following the incubation period, colonies were manually counted, and the difference in colony counts between TSA and TSA with 3% NaCl represented the number of cells with damaged membranes. The reduction percentages varied significantly among the tested strains: E. coli O157:H7 exhibited the highest reduction percentage at (80.83%), followed by S. Enteritidis at (64.52%), S. aureus at (34.51%), E. coli Biotype I at (14.86%), L. monocytogenes at (19.38%), S. Typhimurium at (11.5%) and B. cereus (6.72%). The investigation into the impact of rose petal extract on the tricarboxylic acid (TCA) cycle activity of pathogenic bacteria involved a series of experimental procedures. The extract was subsequently introduced into the suspension, adjusting bacterial cell concentration to 108 colony-forming units per ml (CFU/mL) during the logarithmic growth phase. Following a one-hour incubation period at 37°C, the mixture underwent centrifugation at 8000×g for ten minutes, forming a pellet. This pellet was then re- suspended in a 0.9% NaCl solution. Iodonitrotetrazolium chloride (INT) was then added to the suspension at a concentration of 1 mmol/L, and the mixture was further incubated for 30 minutes at 37°C. After the incubation, the maximum absorbance at 630 nm was measured using a spectrophotometer. By quantifying the maximum absorbance at 630 nm, changes in metabolic activity associated with the TCA cycle could be determined. Of note, the extract had a relatively minimal impact on the xxi metabolic activity of E. coli O157:H7. However, it demonstrated a more pronounced effect on the TCA cycle of Salmonella Typhimurium. Roses are emblematic of beauty, bravery, passion, and love, often revered as the king or queen of flowers. Their extensive range of applications offers significant advantages over most other flowers. The polyphenols from rose petals can enhance the value of by-products in fruit processing. Utilizing an enzyme-assisted extraction followed by spray drying, this green technology offers an eco-friendly alternative to traditional methods like organic solvent extraction. This natural oil and its constituents offer safe alternatives for incorporation into various applications within the food sector. Specifically, they may serve as additives in dietary supplements or functional food products. This study emphasizes the potential of red rose petal extract as a natural preservative and antimicrobial agent in food products. It highlights its promising applications in the food industry, suggesting it as a natural and health-promoting ingredient. Further research is needed to explore its effectiveness in different food matrices and ensure its safety for consumption, paving the way for its integration into various food products.
Benzer Tezler
- Silver nanoparticles doped antimicrobial biocomposite for hydrogen peroxide biosensor
Gümüş nanopartikül katkılı antimikrobiyal biyokompozit ile hidrojen peroksit biyosensörü
EYLEM ÇAĞRICAN GÖK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ
- Amaranthus lividus L. ekstraktlarının fitokimyasal içerik ve multi-biyolojik fonksiyonlarının araştırılması
Investigaton of the phytochemical ingredients and multi-biological functions of Amaranthus lividus L. extracts
BURHAN DURHAN
- Determination of antimicrobial activity, mechanism of action and synergistic effect of bicarinalin antimicrobial peptide on Helicobacter pylori
Bicarinalin antimikrobiyal peptidinin Helicobacter pylori üzerine antimikrobiyal aktivitesinin, etki mekanizmalarının ve sinerjitik etkilerinin belirlenmesi
IMAN ZRAR SALEH SALEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
MikrobiyolojiHarran ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ PINAR KÜCE ÇEVİK
- Kitosan nano-parçacıkların pseudomonas aeruginosa üzerine antibakteriyel etkisinin ın silico ve ın vitro ortamlarda incelenmesi
The in silico and in vitro investigation of the antibacterial effect of chitosan nanoparticles on pseudomonas aeruginosa
BUSECAN AKSOYDAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
BiyolojiMarmara ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FİGEN ESİN KAYHAN
YRD. DOÇ. DR. NÜZHET CENK SESAL
- Aşırı dallanmış poli(akrilik asit-ko-3-hidroksi propiyonat)'ın sentezi ve karekterizasyonu
Synthesis and characterization of hyperbrached poly(acrylic acid-co-3-hydroxypropionate) hydrogels
TAHSİN FİLİK