Investigation of antimicrobial and antibiofilm effects of some preservatives used in drugs, cosmetics and food products
Mikrobiyoloji Bülteni, vol.48, no.1, pp.94-105, 2014 (SCI-Expanded, Scopus, TRDizin)
- Publication Type: Article / Article
- Volume: 48 Issue: 1
- Publication Date: 2014
- Journal Name: Mikrobiyoloji Bülteni
- Journal Indexes: Science Citation Index Expanded (SCI-EXPANDED), Scopus, TR DİZİN (ULAKBİM)
- Page Numbers: pp.94-105
- Trakya University Affiliated: No
Abstract
Preservatives are added to food, drugs and other pharmaceutical products to avoid microbial contamination. For antimicrobial activity testing and preservative efficacy testing, vegetative forms of the standard test organisms are used. However, microbial biofilm formation may occur on living tissues, medical implants, industrial or drinking water pipes, natural aquatic systems, glass and plastic surfaces. In our study, it was aimed to determine the antimicrobial and antibiofilm effects of some preservatives used in drug, cosmetics and food products and to compare the minimum biofilm inhibitory concentra- tion (MBIC) of microbial biofilm formed on glass surfaces which are commonly used in those areas and the minimum inhibitory concentration (MIC) values of the planktonic forms. In the study Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Salmonella Thyphimurium SL1344, Staphylococcus aureus ATCC 6538, Staphylococcus epidermidis NCTC 11047, Enterococcus faecalis ATCC 29212 and Candida albicans ATCC 10231 were used as the standard strains; sodium nitrate, methylparaben, prophylparaben, potassium sorbate and sodium benzoate as the preservatives; ampicillin, vancomycin, gentamicin, ciprofloxacin, amphotericin B and itraconazole as the antimicrobial agents. MIC values were determined through the guidelines of CLSI M100-S18 and M27-A3 protocols. BioTimer method was used to determine the MBIC values. The value of “colony forming unit (CFU)/glass beads” was calculated using the graphics drawn by plotting the time of color change for phenol red or resazurin against log10CFU. All experiments were done with four media at different pH values namely pH: 7, pH: 6.5, pH: 6 and pH: 5.5. According to the results of tests on planktonic forms of the microorganisms, sodium benzoate was determined to be the most effective preservative against all the microorganisms tested except S.aureus and E.faecalis. The most effective preservative against S.aureus and E.faecalis was prophylparaben. Prophylparaben was also effective against S.epidermidis. However, in our study it was determined that preservatives were not effective against biofilm forms even if the inoculum was lower, equal to or higher than the inocula of the planktonic forms. The data obtained from this study indicated that preservatives used to prevent microbial contamination in pharmaceutical, cosmetic and food products, are not effective against biofilm forms of the microorganisms. This study is thought to be a guide for further studies to be held in the investigation of antimicrobial and antibiofilm effects of preservatives used in drugs, cosmetics and food industry.
Mikrobiyal kontaminasyonu önlemek amacıyla gıdalara, ilaçlara ve diğer farmasötik ürünlere koruyucu maddeler ilave edilmektedir. Koruyucuların antimikrobiyal aktivitelerinin saptanması ve koruyucu etkinlik testlerinin yapılmasında, standart test organizmalarının vejetatif üreme şekilleri kullanılır. Ancak, canlı dokular, medikal implantlar, endüstriyel veya içme suyu sistemlerinin boruları, doğal akuatik sistemler, cam ve plastik yüzeyler gibi birçok farklı yüzeyde mikrobiyal biyofilm oluşumu görülebilir. Çalışmamızda ilaç, kozmetik ve gıda ürünlerinde kullanılan bazı koruyucuların, antimikrobiyal ve antibiyofilm etkilerinin araştırılması ve bu ürünlerde yaygın kullanım alanına sahip cam yüzeyde oluşan mikrobiyal biyofilm formlarına karşı kullanılabilecek, minimum biyofilm inhibisyon konsantrasyonu (MBİK) değerleri ile planktonik formlarının minimum inhibisyon konsantrasyonu (MİK) değerlerinin kıyaslanması amaçlanmıştır. Mikroorganizma olarak; Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Salmonella Thyphimurium SL1344, Staphylococcus aureus ATCC 6538, Staphylococcus epidermidis NCTC 11047, Enterococcus fae- calis ATCC 29212, Candida albicans ATCC 10231 standart suşları, koruyucu olarak; sodyum nitrit, metil paraben, propil paraben, potasyum sorbat ve sodyum benzoat ve antimikrobiyal ajan olarak; ampisilin, vankomisin, gentamisin, siprofloksasin, amfoterisin B ve itrakonazol kullanılmıştır. MİK değerleri, CLSI M100-S18 ve M27-A3 önerileri doğrultusunda saptanmıştır. MBİK değerlerinin saptanmasında BioTimer (BT) yöntemi kullanılmıştır. Fenol kırmızısı veya resazurinin renk değiştirdiği süreye karşı çizilen log10CFU (koloni oluşturan ünite) grafikleri kullanılarak “CFU/cam boncuk” değerleri hesaplanmıştır. Tüm deneyler, pH: 7, pH: 6.5, pH: 6 ve pH: 5.5 olacak şekilde dört farklı pH değerindeki besiyerleriyle yapılmıştır. Mikroorganizmaların planktonik formlarına olan etkiye bakıldığında S.aureus ve E.faecalis dışındaki tüm mikroorganizmalar için en etkili koruyucu sodyum benzoat olarak tespit edilmiştir. S.aureus ve E.faecalis için ise en etkili koruyucu propil parabendir. Propil paraben ayrıca S.epidermidis için de etkili bulunmuştur. Bununla birlikte, biyofilm formlarına karşı etkiye bakıldığında, inokulüm miktarları mikrodilüsyon yönteminde kullanılan inokulüm miktarına eşit, daha düşük ya da daha yüksek olduğu durumlarda dahi çalışmamızda kullanılan koruyucuların etkisiz oldukları görülmektedir. Çalışmamızda elde edilen veriler doğrultusunda; ilaç, kozmetik ve gıda ürünlerinde mikrobiyal kontaminasyonu önlemek amacıyla kullanılan koruyucuların, mikroorganizmaların biyofilm formlarına etkili olmadıkları tespit edilmiştir. Çalışmamızın, bu konuda yapılacak olan ileri çalışmalar için yol gösterici olabileceği düşünülmektedir.