Effects of nisin on most abundant food pathogens and its combination with gilaburu (Viburnum opulus L.) to control Staphylococcus aureus

Abstract

Bu çalışmada, nisinin gram pozitif ve gram negatif bakteriler üzerinde antimikrobiyal etkisi farklı pH (4-9), tuz konsantrasyonu (NaCl, 0.5-8.5 % w/v) ve sıcaklıklarda (8-45 °C) çalışılmıştır. Nisin gram pozitif bakterilere gram negatiflerden daha etkili olmuştur. En iyi nisin aktivitesi S. aureus için elde edilmiştir. Daha sonra, S. aureus'un kontrolünde nisinin gilaburu (Viburnum opulus L.) ile birlikte kullanımı değerlendirilmiştir. Nisinin minimum inhibitör konsantrasyonu (MIK) 25 ?g/mL ile pH 5'te en iyi antibakteriyel aktiviteyi göstermiştir. Gilaburu'nun MIK değeri ise tüm koşullarda %50 bulunmuştur. Dama tahtası test sonuçlarına göre, pH 5'te %2,5 ve %4,5 w/v tuz konsantrasyonlarında gilaburu ve nisin arasında sinerjik etki olduğu bulunmuştur (FIC=0,25). Nisin ve gilaburunun sinerjistik etkileşimi, agar disk difüzyon testi ile de belirlenmiştir. Gilaburu'nun nisin aktivitesi üzerindeki olumlu etkisi, zaman öldürme testi, akış sitometrisi, TTC dehidrojenaz aktivitesi, iletkenlik, DNA ve protein sızıntısı ölçümü yoluyla da doğrulanmıştır. Kısaca, gilaburu varlığında nisinin, MIK değerinden (25 ?g/mL) yaklaşık 8 kat daha düşük bir konsantrasyonda S. aureus üzerinde aynı etkiyi gösterdiği bulunmuştur. Nisin ve gilaburu'nun S. aureus'a karşı sinerjik etkisi ilk kez gösterilmiştir. Bununla birikte, nisin ve gilaburu jelatin-chia musilajı temelli yenilebilir filme başarıyla entegre edilmiştir. Antimikrobiyallerin filme entegrasyonu, FTIR ve SEM analizleri ile doğrulanmıştır. Bu yeni kombinasyon gıdaların S. aureus kontaminasyonundan korunmasında ve gıda güvenliğinin arttırılmasında umut vericidir.In this study, the antimicrobial effect of nisin was studied for gram positive and negative bacteria under different pH (4-9), salt concentrations (NaCl, 0.5-8.5 % w/v) and temperatures (8-45 °C). Nisin was more effective on gram positive bacteria than gram negatives. The best nisin activity was found to be against S. aureus. Then, its use with gilaburu (Viburnum opulus L.) was evaluated to control S. aureus. Nisin exhibited the best antibacterial activity at pH 5 with a minimum inhibitory concentration (MIC) of 25 ?g/mL. The MIC value of gilaburu was found to be 50% in all conditions studied. According to checkboard assay results, a synergy was found between gilaburu and nisin (FIC=0.25) for 2.5% and 4.5% w/v salt concentrations at pH 5. The synergistic interaction between nisin and gilaburu was also determined by agar disk diffusion assay. The positive effect of gilaburu on nisin activity was further confirmed through the time-kill assay, flow cytometry, and measurement of TTC dehydrogenase activity, conductivity, DNA, and protein leakage. Briefly, in the presence of gilaburu, nisin was found to exert the same effect on S. aureus at a concentration approximately 8-fold lower than the MIC value (25 ?g/mL). The synergistic effect of nisin and gilaburu was shown for the first time. Besides, nisin and gilaburu were successfully integrated with gelatine and chia mucilage-based edible films. FTIR and SEM analysis supported integration of antimicrobials into the film. This new combination is promising to protect food from S. aureus contamination and contribute to food safety.