Development of Screening Method for Assessment of Growth-Inhibitory Activity of Plant-Derived Volatile Compounds Against Staphylococcus aureus

Bc. Anna Krkonošková

Master's thesis

Vývoj metody screeningu pro stanovení růstově inhibiční aktivity rostlinně derivovaných těkavých sloučenin proti Staphylococcus aureus

Abstract:

Cílem práce bylo vyvinout novou metodu screeningu pro testování přírodních těkavých sloučenin pro jejich in vitro antimikrobiální účinek ve fázi výparu pomocí mikrotitračních destiček stejně jako pro stanovení minimálních inhibičních koncentrací (MIC) vybraných sloučenin touto zdokonalenou metodou proti kmenům Staphylococcus aureus. Hodnoty MIC byly stanoveny metodou mikrodiluce mikroorganismu in vitro (BMD) s použitím mikrotitračních destiček s 96 jamkami podle klinického a laboratorního standardu Institute (CLSI 2009) v kombinaci s vylepšenou analýzou difúze agaru pro hodnocení antimikrobiální aktivity par. Bakteriální růst ve vrstvě agaru byl kontrolován za použití základní kolorimetrické analýzy MTT. Antibakteriální aktivita karvacrolu, eugenolu, thymolu a thymoquinonu byla stanovena proti S. aureus (ATCC 29213), S. aureus (ATTC 43300), S. aureus klinickému izolátu 2 a S. aureus klinickému izolátu 3 za použití vyvinuté screeningové metody. Nejúčinnějším antibakteriálním činidlem byl tymochinon s nejnižšími MIC v rozmezí od 8 do 32 μg / ml. Pro eugenol byl pozorován pouze slabý antibakteriální účinek s MIC 1024 - 2048 μg / ml. Potenciál zavedené metody byl prokázán výsledky získanými v kapalné / plynné fázi a skrze MTT test. Vyvinutá metoda splňuje požadavky na rychlý antimikrobiální screening těkavých sloučenin odvozených z rostlin s nízkými náklady a efektivním způsobem práce. Nové předpoklady metody screeningu představují budoucí vývoj pro různé aplikace výparů při uchovávání potravin, a také v medicíně a zemědělství.

Abstract:

The thesis aimed to develop a new screening method for testing of natural volatile compounds for their in vitro antimicrobial effect in vapor phase by using microtiter plates as well as to made determination of minimal inhibitory concentrations (MICs) of selected compounds by this improved method against strains of Staphylococcus aureus. The MICs were determined by in vitro broth microdilution method (BMD), using 96-well microtiter plates according to Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI 2009) combined with improved agar diffusion assay for evaluation of the antimicrobial activity of the vapors. Bacterial growth in layer of agar was controlled using basic MTT colorimetric assay. Antibacterial activity of carvacrol, eugenol, thymol, and thymoquinone was determined against S. aureus (ATCC 29213), S. aureus (ATTC 43300), S. aureus clinical isolate 2, and S. aureus clinical isolate 3 using developed screening method. The most effective antibacterial agent was thymoquinone with the lowest MICs ranging from 8 to 32 µg/mL. Only the weak antibacterial effect was observed for eugenol with MICs 1024 - 2048 µg/mL. The potential of introduced method was proved by results obtained in liquid/vapour phase and via MTT assay. Developed method meets the requirements for fast antimicrobial screening of plant derived volatile compounds with low cost and labour effective manners. New prespectives of screening method, represent future developments for various applications in food perservation, medicine, and agriculture

Keywords

přírodní sloučeniny, Výpar, Karvakrol, Thymol, Thymoquinone, Staphylococcus aureus, Klinické izoláty, Eukalyptol

Keywords

Vapor, natural compounds, Eucalyptol, Carvacrol, Thymol, Thymoquinone, Staphylococcus aureus, clinical isolates

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 4. 2018

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Ladislav Kokoška, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Tropical AgriSciences

Master programme / field:
Tropical Agriculture / Tropical Crop Management and Ecology