Ces dernières années, les questions de sécurité alimentaire ont attiré une attention croissante. Escherichia coli, en tant qu'agent pathogène typique d'origine alimentaire, se propage souvent par des sources d'eau et d'aliments contaminés, ce qui constitue une grande menace pour la santé publique. Bien que les conservateurs chimiques traditionnels puissent inhiber efficacement la croissance des bactéries, ils sont progressivement rejetés par les consommateurs en raison de leurs effets nocifs potentiels sur le corps humain et de leurs effets néfastes sur l'environnement. En revanche, les conservateurs d’origine naturelle sont progressivement devenus un point chaud de la recherche dans l’industrie alimentaire en raison de leur grande sécurité, de leur non-toxicité et de leur biodégradabilité. En tant que conservateur naturel dérivé de plantes,dihydroquercétine (DHQ)a progressivement attiré l'attention du monde universitaire et de l'industrie en raison de son activité antibactérienne importante.
La dihydroquercétine (DHQ), également connue sous le nom de taxifoline, est un flavonoïde largement présent dans les plantes comme le mélèze. La recherche montre que la DHQ a une forte activité antibactérienne et un effet inhibiteur significatif sur diverses bactéries, en particulier les agents pathogènes d'origine alimentaire tels que E. coli. Cet article présentera en détail le mécanisme antibactérien du DHQ sur la base des résultats de recherche du professeur agrégé Cai Jin de l'Université du Shanxi et d'autres, et explorera son potentiel d'application en tant que conservateur naturel dans le domaine de la sécurité alimentaire.
Activité antibactérienne du DHQ
Premièrement, grâce à des recherches expérimentales sur six bactéries pathogènes d’origine alimentaire courantes, il a été constaté que la DHQ avait un effet antibactérien significatif sur ces bactéries. Les résultats expérimentaux montrent que la DHQ a l'effet inhibiteur le plus puissant sur E. coli et que le diamètre de sa zone d'inhibition atteint 21,13 mm, dépassant de loin d'autres bactéries, telles que Proteus vulgaris (18,88 mm), Candida tropicalis (18,40 mm) et Bacillus subtilis. (14,67 mm), Enterobacter aerogenes (13,90 mm) et Staphylococcus aureus (12,35 mm). Grâce à l'analyse ANOVA, l'effet antibactérien du DHQ sur E. coli était significativement meilleur que celui des autres bactéries, indiquant qu'E. coli est l'espèce bactérienne la plus sensible à l'activité antibactérienne du DHQ.
De plus, le test de concentration minimale inhibitrice (CMI) a confirmé le puissant effet inhibiteur de la DHQ sur E. coli. Lorsque E. coli a été traité avec différentes concentrations de DHQ, il a été constaté que la DHQ à une concentration de 0,625 mg/mL pouvait inhiber complètement sa croissance, ce qui indique que la DHQ a une faible valeur de CMI pour E. coli, prouvant ainsi son efficacité en tant qu'agent antibactérien.
Effets morphologiques du DHQ sur E. col
Les résultats de la microscopie électronique à balayage (MEB) et de la microscopie électronique à transmission (TEM) ont en outre révélé les effets néfastes du DHQ sur la morphologie des cellules d'E. coli. Dans le groupe témoin, les cellules d’E. coli présentaient une structure normale en forme de bâtonnet et une surface cellulaire lisse. Après traitement au DHQ, la morphologie cellulaire a changé de manière significative. À mesure que la concentration de DHQ augmente, les cellules présentent progressivement des phénomènes tels que gonflement, agrégation et plasmolyse, et même des dommages extrêmement graves à la structure cellulaire, tels qu'un déversement de contenu et une rupture de cellules bactériennes, se produisent.
Surtout lorsque E. coli a été exposé à 2 MIC de DHQ, la forme cellulaire est devenue extrêmement irrégulière, indiquant que la DHQ a détruit l'intégrité de la paroi cellulaire et de la membrane cellulaire, provoquant la fuite du contenu cellulaire et finalement la mort de la bactérie.
Effet du DHQ sur les espèces réactives de l'oxygène (ROS) dans les cellules d'E. coli
D'autres études ont montré que l'effet antibactérien du DHQ est étroitement lié à l'accumulation excessive d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) intracellulaires. Le ROS est une molécule hautement réactive produite au cours du métabolisme cellulaire et possède de fortes propriétés oxydantes. Les bactéries s'appuient généralement sur des systèmes enzymatiques présents sur la membrane cellulaire pour générer des ROS et participer au métabolisme physiologique des cellules via leur oxydation.
L'étude a révélé que les niveaux de ROS dans E. coli traités avec du DHQ augmentaient de manière significative. Plus précisément, lorsque E. coli a été exposé à la DHQ à des concentrations de 1/2 CMI, CMI et 2 CMI, l'intensité de la fluorescence intracellulaire a augmenté de 36,65 dans le groupe témoin à 41,14, 56,99 et 65,94, respectivement, ce qui indique que la DHQ peut significativement favoriser la production interne de ROS cellulaire. Ces ROS endommageront la structure membranaire en oxydant les lipides de la membrane cellulaire, augmentant ainsi la perméabilité de la membrane et causant de graves dommages aux cellules.
Effets du DHQ sur les membranes cellulaires
La membrane cellulaire constitue une barrière importante pour les activités de la vie bactérienne et est responsable du maintien de la stabilité cellulaire et de la perméabilité sélective. La membrane cellulaire d'E. coli traitée avec du DHQ présentait des dommages importants. Grâce à des expériences de double coloration à l'Annexine V-FITC/PI, les chercheurs ont observé que E. coli se transformait progressivement en cellules mortes et en cellules nécrotiques après le traitement.
À mesure que la concentration de DHQ augmente, la proportion de cellules normales diminue considérablement et la proportion de cellules endommagées augmente considérablement. Ces phénomènes indiquent que la DHQ peut détruire l'intégrité et la perméabilité de la membrane cellulaire d'E. coli, entraînant un dysfonctionnement physiologique cellulaire.
Effet du DHQ sur le potentiel de membrane cellulaire d'E. coli
Les modifications du potentiel membranaire sont un autre signe important d’une altération du fonctionnement de la membrane cellulaire. La dépolarisation du potentiel de la membrane cellulaire provoquera un déséquilibre ionique et affectera le métabolisme normal et les activités physiologiques des cellules. Des études ont montré que le potentiel de membrane cellulaire d'E. coli diminuait considérablement après le traitement au DHQ.
Lorsque E. coli a été exposé à 1/2 MIC, MIC et 2 MIC de DHQ, son intensité de fluorescence a chuté de 68,97 dans le groupe témoin négatif à 43,38, 35,07 et 34,69 respectivement, ce qui indique que le traitement par DHQ a provoqué une dépolarisation de la membrane cellulaire. . Ce phénomène confirme en outre que la DHQ peut modifier la différence de potentiel entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule en endommageant la membrane cellulaire, entraînant ainsi la perte de la fonction cellulaire.
Effet du DHQ sur la teneur en Ca2+ dans les cellules d'E. coli
Les ions calcium intracellulaires (Ca2+) sont des ions importants dans les activités physiologiques bactériennes et participent à la transduction du signal cellulaire, à la stabilité membranaire et aux processus métaboliques.
Les résultats de la recherche ont montré qu'après le traitement au DHQ, la teneur en Ca2+ dans les cellules d'E. coli était considérablement réduite. Plus précisément, après traitement avec différentes concentrations de DHQ, l'intensité de fluorescence d'E. coli a diminué de 44,31 dans le groupe témoin à 33,13 (1/2 MIC), 29,82 (MIC) et 28,33 (2 MIC). Ce phénomène montre que la DHQ peut endommager la membrane cellulaire et provoquer la sortie d'ions Ca2+, affectant ainsi davantage les activités physiologiques normales des cellules.
Effet du DHQ sur le cycle cellulaire d'E. coli
Le cycle cellulaire est le processus de division et de prolifération cellulaire normale, et son fonctionnement normal est crucial pour la croissance cellulaire. L'étude a révélé que la DHQ affectait de manière significative le cycle cellulaire d'E. coli. Après traitement au DHQ, la proportion d'E. coli en phase I (phase de croissance) a diminué de manière significative, tandis que la proportion d'E. coli en phase R (phase de réparation) a augmenté de manière significative.
Ce résultat montre que la DHQ interfère avec le cycle cellulaire normal d'E. coli en endommageant la membrane cellulaire et en favorisant l'accumulation de ROS, entraînant l'inhibition de sa prolifération.
Conclusion
En résumé, la DHQ, en tant que composé naturel d'origine végétale, possède une activité antibactérienne significative, montrant notamment un fort effet inhibiteur sur les bactéries pathogènes d'origine alimentaire telles que Escherichia coli. La DHQ inhibe efficacement la croissance et la reproduction des bactéries en augmentant l'accumulation de ROS intracellulaires, en détruisant l'intégrité de la membrane cellulaire, en modifiant le potentiel de la membrane cellulaire, provoquant un efflux de Ca2+ et une interférence du cycle cellulaire. Les résultats expérimentaux fournissent une base théorique solide pour l’application du DHQ comme conservateur naturel dans le domaine de la sécurité alimentaire. Alors que la demande de conservateurs naturels continue d’augmenter, la dihydroquercétine devrait devenir un substitut idéal et est largement utilisée dans le domaine de la conservation des aliments et de l’antisepsie pour garantir la sécurité et la santé des aliments.
Les résultats de recherche ci-dessus fournissent non seulement une base scientifique au mécanisme antibactérien du DHQ, mais fournissent également un soutien théorique à son application dans la transformation des aliments, le stockage des aliments et d'autres domaines connexes. À mesure que la compréhension des conservateurs naturels continue de s’approfondir, la DHQ jouera un rôle de plus en plus important dans la prévention et le contrôle futurs de la sécurité alimentaire.
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