Antioxidant-rich Clove Extract, A Strong Antimicrobial Agent against Urinary Tract Infections-causing Bacteria in vitro

Trop Life Sci Res. 2021 Jun;32(2):45-63. doi: 10.21315/tlsr2021.32.2.4. Epub 2021 Jun 29.

Abstract

Clove (Syzygium aromaticum) is an exotic culinary spice that has been used for centuries due to its known antimicrobial and antioxidant properties. The main aim of this study is to compare the antimicrobial activity and antioxidant capacity of clove ethanolic extract (CEE) and commercial clove essential oil (CEO) at a standardised eugenol content. Disk diffusion assay showed that CEE (2000 μg) was able to exhibit broad-spectrum inhibition against both Gram negative and Gram positive Urinary Tract Infections (UTIs)-causing pathogens: Proteus mirabilis (19.7 ± 0.6 mm) > Staphylococcus epidermidis (18 mm) > Staphylococcus aureus (14.7 ± 0.6 mm) > Escherichia coli (12.7 ± 0.6 mm) > Klebsiella pneumoniae (12.3 ± 0.6 mm) (according to the size of inhibition zone). Interestingly, the comparison between CEE and commercial CEO revealed that the former demonstrated stronger antimicrobial and antioxidative properties at similar eugenol concentration. The EC50 of DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl), ABTS (2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) and reducing power assay for CEE were determined as 0.037 mg/mL, 0.68 mg/mL and 0.44 mg/mL, respectively. Besides eugenol, High Performance Liquid Chromatography (HPLC) analyses identified the presence of kaempferol, gallic acid and catechin in CEE. As a conclusion, we concluded that there was a possible synergistic effect between eugenol and the others active compounds especially kaempferol which led to the observed bioactivities in CEE.

Bunga cengkih (Syzygium aromaticum) merupakan salah satu rempah masakan eksotik yang telah digunakan berabad-abad untuk kegunaan antimikrob dan antioksidan. Matlamat utama kajian ini adalah untuk membandingkan aktiviti antimikrob dan kapasiti antioksidan di antara ekstrak etanol bunga cengkih (CEE) dan minyak pati bunga cengkih komersial (CEO) dengan kandungan eugenol yang sama. Pencerakinan resapan agar menunjukkan CEE mempunyai perencatan spektrum yang luas terhadap bakteria Gram negatif dan Gram positif, patogen penyebab jangkitan saluran kencing: Proteus mirabilis (19.7 ± 0.6 mm) > Staphylococcus epidermidis (18 mm) > Staphylococcus aureus (14.7 ± 0.6 mm) > Escherichia coli (12.7 ± 0.6 mm) > Klebsiella pneumoniae (12.3 ± 0.6 mm) (menurut saiz zon perencatan). Yang menarik, perbandingan CEE dan CEO mendedahkan bahawa CEE menunjukkan aktiviti antibakteria yang kuat. Hapus-sisa radikal bebas DPPH dan ABTS serta aktiviti kuasa redaksi untuk rempah ini telah dibandingkan dengan CEO. Keputusan menunjukkan aktiviti antioksidan dalam CEE adalah lebih kuat. EC50 DPPH, ABTS dan pencerakinan kuasa redaksi untuk CEE masing-masing telah ditentukan sebagai 0.037 mg/mL, 0.68 mg/mL and 0.44 mg/mL. Kompaun aktif (eugenol dan lainlain kompaun fenolik) merupakan kompaun yang terkandung dalam CEE. Analisis HPLC mengkuantitikan kehadiran kaempferol, asid galik dan katechin. Kesimpulannya, kita menjangkakan kemungkinan terdapat kesan sinergi di antara eugenol dengan kompaun fenolik lain terutamanya kaempferol yang berupaya meningkatkan aktiviti CEE berbanding dengan CEO.

Keywords: Antimicrobial; Antimikrob; Antioksidan; Antioxidant; Bunga Cengkih; Clove; Essential Oil; Kompaun Fenolik; Minyak Pati; Phenolic Compounds.