Avaliação das propriedades antimicrobianas do óleo essencial de Melissa officinalis em Listeria monocytogenes e aplicação em modelos alimentares

Abstract

A contaminação de alimentos por organismos patogénicos está associada a um impacto negativo na saúde pública e na economia dos países e entre estes agentes salienta-se a bactéria Listeria monocytogenes. A utilização de alguns métodos convencionais para o controlo destes patógenos, nomeadamente de conservantes químicos, tem vindo a ser questionada, devido a potenciais efeitos negativos para a saúde que podem advir do seu uso. Assim, o uso de plantas medicinais em segurança alimentar tem sido evidenciado, pelo seu conteúdo em substâncias bioativas com propriedades antimicrobianas. Melissa officinalis é uma planta vastamente utilizada em áreas que incluem a alimentação, conhecida como tendo diversas propriedades biológicas. Assim, o objetivo deste trabalho foi a avaliação do efeito antimicrobiano do óleo essencial de M. officinalis em L. monocytogenes e a sua aplicação em diferentes modelos alimentares, com vista à utilização do óleo essencial em conservação alimentar. A atividade antimicrobiana do óleo essencial sobre L. monocytogenes foi avaliada através do método da difusão em disco e da determinação da concentração mínima inibitória, sendo o seu modo de ação na bactéria definido através de curvas de morte. A capacidade de interferir com fatores relacionados com a virulência da bactéria foi também estudada, avaliando a inibição do quorum sensing, da formação de biofilmes e da motilidade. Para analisar o efeito de uma pré-exposição ao óleo essencial na resistência e virulência de L. monocytogenes, testou-se a tolerância da bactéria a diferentes stresses e antibióticos e a sua capacidade de invasão celular, após incubação com concentração subinibitória do óleo essencial. A aplicação do óleo essencial em modelos alimentares foi testada num suco de alface iceberg, suco de frango, leite e em sumo de melancia não pasteurizado. O óleo essencial de M. officinalis demonstrou forte atividade antimicrobiana em L. monocytogenes, exercendo um efeito bactericida. Para além disso, demonstrou, em determinadas concentrações, um efeito inibitório acentuado no quorum sensing e formação de biofilmes pela bactéria, assim como uma ligeira inibição da motilidade. A exposição prévia de L. monocytogenes a concentração subinibitória do óleo essencial não provocou um aumento da tolerância a ácido (pH 2,4), temperatura alta (55 °C), stress osmótico (12% (m/v) NaCl) e dessecação, indução de resistência cruzada com antibióticos, nem capacidade aumentada de invadir células epiteliais intestinais (Caco-2). Em modelos alimentares, o óleo essencial levou a uma forte inibição de L. monocytogenes em simulante de alface iceberg e sumo de melancia, assim como da microbiota natural do mesmo sumo. O óleo essencial de M. officinalis demonstrou assim um forte potencial para ser utilizado no controlo de L. monocytogenes e como conservante na indústria alimentar.

The contamination of food by pathogenic organisms, among which Listeria monocytogenes is highlighted, is associated to a negative impact on public health and countries’ economy. The utilization of conventional methods for the control of these pathogens, namely of chemical preservatives, has been questioned because of its potential negative health effects. Recently, the use of medicinal plants in food safety has become a trend, for its content in bioactive substances with antimicrobial properties. Melissa officinalis is a plant that has been used in various areas, including food, and which is known for its biological properties. Thus, the goal of this work was to evaluate the antimicrobial effect of M. officinalis essential oil against L. monocytogenes and its application in different food models, aiming for its future use in food preservation. The antimicrobial activity of this plant’s essential oil against Listeria monocytogenes was evaluated through the disk diffusion method and determination of the minimal inhibitory concentration, with its action mode on the bacteria being defined through time-kill curves. The ability to interfere with some virulence related factors of the bacterium was also studied, by evaluating quorum sensing, biofilm formation and motility’s inhibition. In order to test the effect of a pre-exposition of L. monocytogenes to the essential oil on the bacterial resistance and virulence, the bacteria’s tolerance to different stresses and antibiotics and its invasion ability were tested, after incubation with subinhibitory concentration of the essential oil. The application of the essential oil in food models was tested in an iceberg lettuce liquid media, chicken juice, milk and watermelon fresh juice. The essential oil of M. officinalis showed strong antimicrobial activity against L. monocytogenes, having a bactericidal effect. Furthermore, it demonstrated, in certain concentrations, an accentuated inhibitory effect on quorum sensing and biofilm formation by the bacterium, as well as a slight inhibition of motility. The preexposition of L. monocytogenes to a subinhibitory level of the essential oil did not cause an increase in tolerance of acid (pH 2.4), high temperature (55 °C), osmotic stress (12% (m/v) NaCl) and desiccation, an induction of cross-resistance with antibiotics, neither augmented ability to invade intestinal epithelial cells (Caco-2). In food models, the essential oil caused a strong inhibition of L. monocytogenes in a simulant of iceberg lettuce and in watermelon juice, such as in the watermelon juice’s natural microbiota. The essential oil of M. officinalis has shown strong potential to be used as control of L. monocytogenes and a preservative in the food industry.