Antioxidant and Antibacterial Activities of Artemisia herba-alba Asso Essential Oil from Middle Atlas, Morocco

Activités antioxydante et antibactérienne de l’huile essentielle d’Artemisia herba-alba Asso du Moyen Atlas, Maroc

¹ Laboratory of Applied Organic Chemistry, Faculty of Sciences and Technology, Sidi-Mohamed-Ben-Abdellah University, PO Box 2202, Imouzzer Road, Fez, Morocco
² Bioindustry and Food Technology Team, Laboratory Agri-Food and Food Safety, Sidi-Mohamed-Ben-Abdallah University, Imouzzer Road, Fez, Morocco
³ Laboratory of Animal Physiology, Department of Biology, Faculty of Science, University Mohammed-V, Rabat, Morocco
⁴ Institute of Nursing Professions and Health Techniques of Fez, Regional Health Directorate, El-Ghassani Hospital, Fez 30000, Morocco

^* e-mail : eloualilalami@yahoo.fr

Abstract

The purpose of this study was to determine the chemical composition and to evaluate the antioxidant and antibacterial effects of the Moroccan Artemisia herba-alba Asso essential oil against foodborne pathogens. The essential oil of Artemisia herba-alba was analyzed by gas chromatography coupled with mass spectroscopy. The antibacterial activity was assessed against three bacterial strains isolated from foodstuff and three bacterial strains referenced by the ATCC (American Type Culture Collection) using the disk diffusion assay and the macrodilution method. The antioxidant activity was evaluated using the DPPH (2, 2-diphenyl-1- picrylhydrazyl) method. The fourteen compounds of the Artemisia herba-alba essential oil were identified; the main components were identified as β-thujone, chrysanthenone, α-terpineol, α-thujone, α-pinene, and bornyl acetate. The results of the antibacterial activity obtained showed a sensitivity of the different strains to Artemisia herba-alba essential oil with an inhibition diameter of 8.50 to 17.00 mm. Concerning the MICs (minimum inhibitory concentrations), the essential oil exhibited much higher antibacterial activity with MIC values of 2.5 μl/ml against Bacillus subtilis ATCC and Lactobacillus sp. The essential oil was found to be active by inhibiting free radicals with an IC50 (concentration of an inhibitor where the response is reduced by half) value of 2.9 μg/ml. These results indicate the possible use of the essential oil on food systems as an effective inhibitor of foodborne pathogens, as a natural antioxidant, and for potential pharmaceutical applications. However, further research is needed in order to determine the toxicity, antibacterial, and antioxidant effects in edible products.

Résumé

Le but de cette étude était de déterminer la composition chimique et d’évaluer les effets antioxydants et antibactériens de l’huile essentielle d’Artemisia herba-alba Asso d’origine marocaine contre des agents pathogènes d’origine alimentaire. L’huile essentielle d’Artemisia herba-alba a été analysée par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectroscopie de masse, et l’activité antibactérienne a été évaluée vis-à-vis de trois souches bactériennes isolées de denrées alimentaires et de trois souches bactériennes référencées ATCC en utilisant la méthode de diffusion des disques et la méthode de macrodilution. L’activité antioxydante a été évaluée à l’aide de la méthode du DPPH. Quatorze composés de l’huile d’Artemisia herba-alba ont été identifiés, et les principaux composants identifiés sont : β-thuyone, chrysanthénone, α-terpinéol, α-thuyone, α-pinène et acétate de bornyle. Les résultats de l’activité antibactérienne obtenue ont montré une sensibilité différente de l’huile essentielle vis-à-vis des bactéries étudiées, avec des diamètres d’inhibition entre 8,5 à 17 mm. En ce qui concerne les concentrations minimales inhibitrices (CMI), l’huile essentielle a montré une activité antibactérienne élevée, avec une CMI de 2,5 μl/ml contre Bacillus subtilis ATCC et Lactobacillus sp. Concernant l’activité antioxydante, nous avons trouvé que l’huile essentielle inhibe les radicaux libres du DPPH avec une valeur CI₅₀ de 2,9 μg/ml. L’utilisation de l’huile essentielle d’Artemisia herba-alba comme antioxydant et/ou comme conservateur naturel d’aliments ainsi que dans d’autres applications pharmaceutiques potentielles pourrait être envisagée. Cependant, d’autres recherches sont nécessaires pour déterminer la toxicité de cette huile et ses effets antibactériens et antioxydants dans les milieux alimentaires.