Effect of hydrogen peroxide on antibacterial activities of Canadian honeys

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Abstract:

Honey is recognized as an efficacious topical antimicrobial agent in the treatment of burns and wounds. The antimicrobial activity in some honeys depends on the endogenous hydrogen peroxide content. This study was aimed to determine whether honey's hydrogen peroxide level could serve as a honey-specific, activity-associated biomarker that would allow predicting and assessing the therapeutic effects of honey. Using a broth microdilution assay, I analyzed antibacterial activities of 42 Canadian honeys against two bacterial strains: Escherichia coli (ATCC 14948) and Bacillus subtilis (ATCC 6633). The MIC90 and MIC50 were established from the dose-response relationship between antibacterial activities and honey concentrations. The impact of H2O2 on antibacterial activity was determined (i) by measuring the levels of H2O2 before and after its removal by catalase and (ii) by correlating the results with levels of antibacterial activities. Canadian honeys demonstrated moderate to high antibacterial activity against both bacterial species. Both MIC90 and MIC50 revealed that the honeys exhibited a selective growth inhibitory activity against E. coli, and this activity was strongly influenced by endogenous H2O2 concentrations. Bacillus subtilis activity was marginally significantly correlated with H2O2 content. The removal of H2O2 by catalase reduced the honeys' antibacterial activity, but the enzyme was unable to completely decompose endogenous H2O2. The 25%-30% H2O2 "leftover" was significantly correlated with the honeys' residual antibacterial activity against E. coli. These data indicate that all Canadian honeys exhibited antibacterial activity, with higher selectivity against E. coli than B. subtilis, and that these antibacterial activities were correlated with hydrogen peroxide production in honeys. Hydrogen peroxide levels in honey, therefore, is a strong predictor of the honey's antibacterial activity.Key words: honey, antibacterial activity, hydrogen peroxide, catalase, Escherichia coli, Bacillus subtilis.

Le miel est reconnu comme étant un agent antimicrobien topique efficace pour le traitement de brûlures et de blessures. L'activité antimicrobienne de certains miels dépend de leur contenu en peroxyde d'hydrogène endogène. Cette étude avait pour but de déterminer si les niveaux de peroxyde d'hydrogène dans le miel pourraient être employés comme biomarqueurs spécifiques au miel et associés à l'activité qui pourrait permettre de prédire et d'évaluer les effets thérapeutiques du miel. Les activités antibactériennes de 42 miels canadiens furent analysées à l'aide d'un test de microdilution en bouillon avec deux souches bactériennes: Escherichia coli (ATCC 14948) et Bacillus subtilis (ATCC 6633). Les valeurs de CMI90 et CMI50 furent déterminées à partir de la relation dose-réponse entre les activités antibactériennes et la concentration des miels. L'impact du H2O2 sur l'activité antibactérienne fut déterminée en mesurant les niveaux de H2O2 avant et après son élimination par la catalase et en corrélant les résultats avec les niveaux d'activité antibactérienne. Les miels canadiens ont démontré des activités antibactériens de modérées à élevées contre les deux espèces bactériennes. Les valeurs de CMI90 et CMI50 ont toutes deux révélé que les miels démontraient une activité inhibitrice de la croissance sélective contre E. coli et que cette activité était fortement influencée par les concentrations de H2O2 endogène. L'activité de B. subtilis était marginalement significativement corrélée avec la teneur en H2O2. L'élimination de H2O2 par la catalase a diminué l'activité antibactérienne des miels mais l'enzyme n'a pu complètement décomposer le H2O2 endogène. Les 25 % – 30 % de H2O2 restants étaient significativement corrélés avec l'activité antibactérienne résiduelle des miels contre E. coli. Ces données indiquent que tous les miels canadiens démontraient une activité antibactérienne avec une sélectivité supérieure contre E. coli versus B. subtilis et que ces activités antibactériennes étaient corrélées avec la production de peroxyde d'hydrogène dans les miels. Les niveaux de peroxyde d'hydrogène dans le miel sont ainsi des prédicteurs importants de l'activité antibactérienne du miel.Mots clés : miel, activité antibactérienne, peroxyde d'hydrogène, catalase, Escherichia coli, Bacillus subtilis.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2006

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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