Attività anti-microbica e anti-biofilm di olio essenziale di manuka nei confronti di Listeria monocytogenes e Staphylococcus aureus di origine alimentare

È stata studiata l’azione dell’olio essenziale di manuka (Leptospermum scoparium J.R. Forst & G. Forst) nei confronti di biofilm preformati di ceppi “wild”, di origine alimentare, di Listeria monocytogenes e Staphylococcus aureus. Sono stati presi in esame 7 ceppi di Staphylococcus aureus, di cui 5 meticillino-resistenti, e 7 ceppi di Listeria monocytogenes. Dopo la quantificazione della produzione di biofilm dei vari ceppi, sono state determinate, in micrometodo: Minima Concentrazione Inibente (MIC), Minima Concentrazione Battericida (MBC), Minima Concentrazione Inibente il Biofilm (MBIC) e Minima Concentrazione Eradicante il Biofilm. Quest’ultima è stata determinata sia qualitativamente (MBEC) che quantitativamente (MBEC-CV). La composizione chimica dell’olio essenziale di manuka utilizzato in queste prove è stata studiata tramite gas cromatografia/spettrometria di massa (GC/MS); leptospermone, iso-leptospermone e flavesone sono risultati costituire, insieme, il 32,5 % dell’intero olio essenziale. Tra i sesquiterpeni idrocarburici è risultato prevalente il cis-calamenene (24 %). Per L. monocytogenes sono stati ottenuti valori di MIC di 0,466 mg/ml e MBC di 0,933 mg/ml; per S. aureus, valori di MIC di 0,233 mg/ml, e MBC di 0,466 mg/ml. Per la determinazione della MBIC e della MBEC, i risultati di L. monocytogenes sono stati MBIC pari a 0,933 mg/ml e MBEC nel range 0,933–1,865 mg/ml, mentre per S. aureus l’MBIC è risultata nel range 7,461 – 14,922 mg/ml, e l’MBEC pari a 14,922 mg/ml. L’olio essenziale di manuka ha esibito una buona attività antimicrobica nei confronti di entrambe le specie batteriche, come mostrato dai valori di MIC e MBC. Dai valori di MBIC e MBEC si evince che sono necessarie concentrazioni di olio essenziale più elevate per l’azione sulle cellule batteriche presenti nel biofilm, in particolare per S. aureus; per L. monocytogenes i valori di MBIC e MBEC, invece, sono risultati uguali o di poco superiori all’MBC. Sulla base dei risultati di MBEC-CV, per S. aureus può essere ipotizzato che l’olio essenziale di manuka abbia la capacità di disgregare la matrice extracellulare già a basse concentrazioni, sebbene, come mostrato dai valori di MBIC e MBEC, solo a concentrazioni più elevate sia in grado di raggiungere e inattivare le cellule batteriche all’interno del biofilm. Viceversa, nel caso di L. monocytogenes, l’olio essenziale non dimostra azione disgregante sulla matrice, mentre sembra esplicare una certa attività di inattivazione sulle cellule batteriche poste all’interno del biofilm. Nel complesso i risultati possono fornire utili indicazioni per un possibile utilizzo dell’olio essenziale nell’ambito dei sistemi produttivi alimentari. The activity of manuka essential oil (Leptospermum scoparium J.R. Forst & G. Forst) on biofilms of 7 Listeria monocytogenes and 7 Staphylococcus aureus foodborne strains has been studied. Among S. aureus there were 5 methicillin-resistant strains. After biofilm formation quantification of each strain, the minimal inhibitory concentration (MIC), the minimal bactericidal concentration (MBC), the minimum biofilm inhibitory concentration (MBIC) and the minimum biofilm eradication concentration (MBEC) was determined by the microtitre plate method. Moreover, the MBEC was determined with a qualitative (MBEC) as well as a quantitative (MBEC-CV) method. The manuka oil chemical composition was determined by Gas Chromatography- Electron Impact Mass Spectrometry (GC-MS). The 3 triketones leptospermone, iso-leptospermone and flavesone constituted, together, 32,5 % of the essential oil total amount; the prevalent compound was cis-calamenene, a sesquiterpene hydrocarbon. The manuka essential oil demonstrated good antimicrobial activity, as shown by MIC and MBC values: L. monocytogenes MIC and MBC were 0.466 mg/ml and 0.933 mg/ml, respectively, whereas S. aureus MIC and MBC were 0.233 mg/ml and 0.466 mg/ml, respectively. Furthermore, L. monocytogenes showed a MBIC of 0.933 mg/ml and a MBEC in the range of 0.933 – 1.865 mg/ml, whereas S. aureus had a MBIC in the range of 7.461 – 14.922 mg/ml and a MBEC of 14.922 mg/ml. Therefore, to inactivate bacterial cells inside biofilm, higher concentrations than those necessary for planktonic cells are required, especially for S. aureus. Instead, for L. monocytogenes, MBIC and MBEC values are similar or slightly higher than its MIC and MBC values. Based on the results shown by MBEC-CV, it can be hypothesized that even low concentrations of manuka essential oil can disrupt the S. aureus extracellular polymeric matrix, although higher concentrations are needed to reach the inner biofilm cells (as shown by MBIC and MBEC). Conversely, the essential oil did not show disruption activity on the L. monocytogenes extracellular matrix but it was efficient against the bacterial cells inside its biofilm. In conclusion, these results can provide useful information for feasible manuka essential oil applications in food production systems