Προσαρμοστικότητα αρωματικών φυτών στις ελληνικές συνθήκες και αντιμικροβιακή δράση των παραγόμενων αιθέριων ελαίων

Abstract

Four aromatic herbs (oregano, thyme, rosemary and sage) were cultivated in an experimental field (irrigated and non-irrigated) in the Orestiada region for a period of 3 years. Our aim was to study their adaptability and finally assessing the crop yield, the quality of the essential oils as well as their antimicrobial potential, factors that would increase the added value of the finished product.Regarding the development of cultivated plants, oregano and thyme outperform biomass in irrigated than arid farming. During the first two years the irrigated rosemary outweighs unirrigated cultivation and this continues as the plant matures. Irrigated sage performed better than unirrigated only in the October harvests. Essential oils were collected by using the hydro distillation method. The yield of essential oil was 2.1-6.3% for the oregano, 2.2 - 4.1% for rosemary, 1.22-2.55% for thyme and 0.97- 1.58% for the sage. No significant differences were observed between the two cultivation methods at harvest time concerning the yield of essential oils. The analysis of the oils by gas chromatography - mass spectrometry (GC / MS), showed that the major components were carvacrol (73.3-83%) in the oregano, α-pinene (0.8-24.1% ), 1,8-cineole (22.9-26.6%) and camphor (23.8-34.5%) in rosemary, thymol (47.4-60.1%) in thyme and finally 1,8-cineole (12.7-28.5%) and the cis-thugone (5.6-17%) in sage. Finally, we studied the antibacterial activity of the essential oil of each plant against four microbial species Escherichia coli, Klebsiella oxytoca, Klebsiella pneumoniae and Listeria monocytogenes by using the micro-dilution approach. The minimum inhibitory concentration (MIC) of E.coli was 11.6-231.7 μg / mL for the oregano oil, 212-420.2 μg / mL for rosemary, 24.6-44.8 μg /mL for thyme and 383.7-537.8 μg / mL for sage. The MIC for K. oxytoca was 1-88.4 μg /mL for the oregano, 118-320 μg / mL for rosemary, 4.6-156.9 μg / mL for the thyme and 140-294 μg / mL for the sage. The MIC for K.pneumoniae ranged from 12-98.3 μg / mL for the oregano, 230-390 μg / mL for rosemary, 8.3-33.3 μg / mL for the thyme and 237.3 - 424 μg / mL for the sage. The MIC for L. monocytogenes ranged from 0.5-96 μg / mL for the oregano, 89.6-172.8 μg / mL for rosemary, 0.3-77.6 μg / mL for the thyme and 15.2-460.8 μg / mL for the sage. Of the four plants, the most active essential oil was that of oregano and less that of sage. L. monocytogenes was the least resistant microorganism and E. coli was the most resistant. Based on the above results we could recommend the grown of mainly irrigated perennial oregano in the region. Thyme could only be grown in irrigated perennial crop expecting a good performance in content and quality of essential oil with strong antimicrobial activity. Rosemary it would be better grown in arid permanent planting mainly for its dry biomass and essential oil content but with less antibacterial properties as it matures. Finally, the sage could be grown in irrigated perennials and annuals crops giving better yields concerning the essential oil content during October but with no noticeable activity against microorganisms.

Τέσσερα είδη αρωματικών φυτών (ρίγανη, θυμάρι, δενδρολίβανο και φασκόμηλο) καλλιεργήθηκαν σε πειραματικό αγρό στην περιοχή της Ορεστιάδας για χρονικό διάστημα 3 ετών σε συνθήκες με και χωρίς τεχνιτή αρδευση. Σκοπός ήταν η μελέτη της προσαρμοστικότητας και τελικά να εκτιμηθούν η απόδοση σε δρόγη, η ποιότητα των παραγόμενων αιθέριων ελαίων και η αντιμικροβιακή τους δράση, παράγοντες που επηρεάζουν την προστιθέμενη αξία του τελικού προϊόντος.Η ρίγανη και το θυμάρι είχαν μεγαλύτερη απόδοση σε βιομάζα στην αρδευόμενη καλλιέργεια σε σχέση με την μη αρδευόμενη. Στο δενδρολίβανο τις δυο πρώτες χρονιές υπερτερούσε η αρδευόμενη καλλιέργεια ενώ, όσο ωρίμαζε το φυτό αναπτύχθηκε καλύτερα η ξηρική καλλιέργεια. Στο φασκόμηλο μόνο στις συγκομιδές του Οκτωβρίου παρατηρήθηκε προβάδισμα της αρδευόμενης καλλιέργειας έναντι της ξηρικής. Με τη μέθοδο της υδροάποσταξης έγινε η παραλαβή του αιθέριου ελαίου των αρωματικών φυτών. Η απόδοση σε αιθέριο έλαιο κυμάνθηκε από 2.1-6.3% για τη ρίγανη, 2.2 – 4.1% για το δενδρολίβανο, 1.22-2.55% για το θυμάρι και 0.97- 1.58% για το φασκόμηλο. Στη σύγκριση μεταξύ των δυο μεταχειρίσεων ανά περίοδο συγκομιδής δεν υπήρχαν στατιστικώς σημαντικές διαφορές στην απόδοση σε αιθέριο έλαιο και για τα τέσσερα είδη αρωματικών φυτών. Η ανάλυση του αιθέριου ελαίου των φυτών με αέριο χρωματογράφο – φασματογράφο μάζας (GC/MS), έδειξε ότι τα συστατικά σε αφθονία ήταν η καρβακρόλη (73.3-83%) για τη ρίγανη, το α-πινένιο (0.8-24.1%) η 1,8-σινεόλη (22.9-26.6%) και η καμφορά (23.8-34.5%) για το δενδρολίβανο, η θυμόλη (47.4-60.1%) για το θυμάρι και τέλος η 1,8-σινεόλη (12.7-28.5%) και η α-θουγιόνη (5.6-17%) για το φασκόμηλο. Τέλος μελετήθηκε η αντιμικροβιακή δράση του αιθέριου ελαίου του κάθε φυτικού είδους έναντι 4 ειδών μικροοργανισμών E.coli, K.oxytoca, K.pneumoniae και L.monocytogenes με την μέθοδο της μίκρο-αραίωσης. Το εύρος της ελάχιστης ανασταλτικής συγκέντρωσης (ΕΑΣ) της E.coli είναι 11.6-231.7 μg/mL για τη ρίγανη, 212-420.2 μg/mL για το δενδρολίβανο, 24.6-44.8 μg/mL για το θυμάρι και 383.7-537.8 μg/mL για το φασκόμηλο. Το εύρος της ΕΑΣ για την K.oxytoca ήταν 1-88.4 μg/mL για τη ρίγανη, 118-320 μg/mL για το δενδρολίβανο, 4.6-156.9 μg/mL για το θυμάρι και 140-294 μg/mL για το φασκόμηλο. Το εύρος της ΕΑΣ για τη K.pneumoniae κυμάνθηκε από 12-98.3 μg/mL για τη ρίγανη, 230-390 μg/mL για το δενδρολίβανο, 8.3-33.3 μg/mL για το θυμάρι και 237.3 - 424 μg/mL για το φασκόμηλο. Το εύρος της ΕΑΣ για τη L. monocytogenes βρέθηκε από 0.5-96 μg/mL για τη ρίγανη, 89.6-172.8 μg/mL για το δενδρολίβανο, 0.3-77.6 μg/mL για το θυμάρι και 15.2-460.8 μg/mL για το φασκόμηλο. Από τα τέσσερα είδη φυτών το πιο δραστικό αιθέριο έλαιο ήταν της ρίγανης και λιγότερο αυτό του φασκόμηλου, ενώ από τα τέσσερα είδη μικροοργανισμών λιγότερο ανθεκτικό ήταν η L. monocytogenes και το πλέον ανθεκτικό η E.coli.Από τα παραπάνω θα μπορούσαμε να προτείνουμε να καλλιεργηθεί στην περιοχή πολυετής κυρίως αρδευόμενη ρίγανη. Το θυμάρι θα μπορούσε να καλλιεργηθεί μόνο ως αρδευόμενη πολυετή καλλιέργεια με ικανοποιητική απόδοση σε περιεκτικότητα και ποιότητα αιθέριου ελαίου με ισχυρή αντιμικροβιακή δράση. Το δενδρολίβανο καλό θα ήταν να καλλιεργηθεί ως ξηρική σε πολυετή καλλιέργεια κυρίως για την παραγωγή ξηρής βιομάζας και αιθέριου ελαίου δεδομένου ότι όσο ωριμάζει δεν παράγει έλαιο με ισχυρές αντιμικροβιακές ιδιότητες τόσο έναντι Gram (+) αλλά και Gram (-) μικροοργανισμών. Τέλος, το φασκόμηλο θα μπορούσε να καλλιεργηθεί ως πολυετή αρδευόμενη καλλιέργεια και μονοετή καλλιέργεια για την παραγωγή ξηρής δρόγης και σε αιθέριου ελαίου αλλά όχι για αντιμικροβιακή δράση.