Tymianek – naturalny fungicyd

Tymianek pospolity Thymus vulgaris L. jest wieloletnią krzewinką, znaną też pod nazwami macierzanka tymianek, włoska macierzanka oraz tymianek ogrodowy.
Specyficzne składniki tymianku i jego cenne właściwości zostały przedstawione w poprzednim numerze Panacei, w artykule Jadwigi Nartowskiej Tymianek – leczy i smakuje. Można powiedzieć, że leczy i smakuje od wieków, ale tu skupimy się na innych zaletach tej rośliny. Wykazywana przez składniki ziela tymianku aktywność antyoksydacyjna, cytotoksyczność w stosunku do komórek nowotworowych, ochronny wpływ na wątrobę oraz działanie przeciwzapalne, wyznaczają nowe kierunki jego zastosowania w terapii. Te nowe możliwości dotyczą również wykorzystania właściwości przeciwdrobnoustrojowych tymianku. Przeciwbakteryjna i przeciwgrzybowa aktywność tymianku jest związana z obecnością w zielu i w olejku m.in. składników fenolowych – tymolu, karwakrolu, flawonoidów i kwasów fenolowych. W ostatnich latach uwagę wielu ośrodków naukowych przyciąga aktywność przeciwgrzybowa naturalnych składników roślinnych, pozyskiwanych m.in. z ziół, ze względu na możliwość ich stosowania w zwalczaniu grzybów strzępkowych.

Dwa oblicza strzępkowych
Są to grzyby mikroskopijne, nazywane potocznie pleśniami. Występują we wszystkich strefach klimatycznych. Organizmy cudzożywne, rozwijają się na materii organicznej żywej (pasożyty) lub martwej (saprofity). Potrafią zasiedlać nawet skrajnie ubogie w składniki organiczne nisze. Działalność tych grzybów ma dwa oblicza. Jedno jest pożyteczne dla człowieka. Są one producentami wielu cennych metabolitów, dlatego wyselekcjonowane szczepy wykorzystuje się do pozyskiwania np. antybiotyków (penicyliny – Penicillium notatum, cyklosporyny A – Tolypocladium inflatum), enzymów (celulazy, pektynazy, katalazy – Aspergillus, Penicillium, Mucor, Rhizopus, Trichoderma), kwasów organicznych (cytrynowego – Aspergillus niger, mlekowego – Rhizopus oryzae), stymulatorów wzrostu roślin (giberelin – Gibberella fujikuroi), lipidów (np. Mucor favanieus), chityny i chitozanów (Aspergillus giganteus, Phycomyces blakesleeanus). Substancje te znalazły zastosowanie w różnych dziedzinach życia, m.in. w przemyśle farmaceutycznym, spożywczym, włókienniczym, w biotechnologii i rolnictwie. W produkcji cenionych za wysokie walory smakowe serów roquefort i camembert, wykorzystuje się szlachetne pleśnie Penicillium roqueforti i Penicillium camemberti [Żakowska 2000].
Negatywne oblicze grzybów strzępkowych wynika z wielkich szkód, jakie wyrządzają, rozwijając się na drewnie, konstrukcjach budowlanych, na papierze, skórach, tekstyliach i innych materiałach technicznych [Żukiewicz- -Sobczak i in. 2012]. Zanieczyszczają też źle produkowane i przechowywane produkty spożywcze, powodując niekorzystne zmiany organoleptycznie, obniżenie wartości odżywczej oraz znaczące straty ilościowe. Stwarzają przy tym zagrożenia zdrowotne, ponieważ żywność i pasze skażone przez grzyby pleśniowe mogą być nośnikiem mikotoksyn. Są to szkodliwe dla zdrowia produkty przemiany materii, wytwarzane przez wiele gatunków grzybów strzępkowych, m.in z rodzajów Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Rhizoctonia, Claviceps i Stachybotrys. Do groźnych mikotoksyn należą m.in. aflatoksyny i fumonizyny o działaniu kancerogennym, uszkodzające nerki ochratoksyny, a także trichoteceny, wywołujące toksyczną aleukemię żywieniową. Wiele grzybów pleśniowych zalicza się do pospolitych aeroalergenów (np. grzyby z rodzajów Alternaria i Cladosporium), które wchodząc w skład zanieczyszczeń powietrza, powodują reakcje alergiczne: nieżyt błony śluzowej nosa, zapalenie spojówek, astmę oskrzelową, a w cięższych przypadkach zapalenie pęcherzyków płucnych [Grajewski 2006, Krysińska-Traczyk 2000, Wiśniewska 2011]. Liczne grzyby pleśniowe są patogenami roślin, wywołującymi przede wszystkim zgorzele (np. Pythium spp., Botrytis cinerea), choroby naczyniowe (np. Rhizoctonia solani), fuzariozy (grzyby z rodzaju Fusarium) oraz zgnilizny powodujące straty w przechowalnictwie owoców, warzyw i ziemniaków. Ich przyczyną jest rozwój grzybów, m.in. z rodzajów Alternaria, Aspergillus, Botrytis, Cladosporium, Colletotrichum, Penicillium, Sclerotinia [Breitenbach 2002].

Ryzykowna chemia
Zwalczanie i zapobieganie rozwojowi grzybów szkodliwych dla plonów roślinnych jest trudne, pracochłonne i kosztowne. Dobrze znane metody agrotechniczne (właściwy płodozmian, głęboka orka, rzadki siew, racjonalne nawożenie) i przechowalnicze (zachowanie odpowiedniej wilgotności, temperatury, stosunku tlen - dwutlenek węgla) często nie przynoszą oczekiwanych rezultatów, dlatego konieczne staje się stosowanie fungicydów. Syntetyczne środki grzybobójcze są efektywne, ale ich stosowanie budzi wątpliwości ze względu na destrukcyjne działanie na środowisko oraz pozostałość fungicydów w żywności i paszach, powodującą zagrożenia dla zdrowia ludzi i zwierząt. Obserwuje się również uodpornianie się grzybów na stosowane fungicydy. W wielu krajach zabronione jest stosowanie środków chemicznych po zbiorze, podczas przechowywania płodów roślinnych.

Naturalni sprzymierzeńcy
W tej sytuacji poszukuje się alternatywnych sposobów walki ze szkodnikami. Uwagę przyciągają naturalne substancje roślinne o wysokiej skuteczności działania, a pozbawione wad wykazywanych przez środki syntetyczne. Źródłem takich „botanicznych fungicydów” są m.in. surowce zielarskie, w tym z rodziny Lamiaceae, do której należy nasz tymianek pospolity.

Olejek i tymol
Rezultaty badań wskazują, że tymianek działa inhibitująco na wzrost wielu szkodliwych grzybów strzępkowych, m.in. Cladosporium (C. sphaerospermum), Trichoderma sp., Rhizopus sp., Ascochyta rabiei, Colletotrichum lindemuthianum czy Fusarium (F. graminearum, F. culmorum). Badania antygrzybowych właściwości tymianku obejmują różne pozyskiwane z niego pochodne – olejek, hydrozol, ekstrakty, jak też wysuszone, sproszkowane ziele. Wykazano, że aktywność grzybostatyczna i grzybobójcza tymianku zależy od rodzaju pochodnej i jej dawki, a także wrażliwości poszczególnych gatunków i szczepów grzybów strzępkowych [Bhaskara-Reddy 1998, Feng i Zheng 2007, Kędzia 2007, Ricconi i Orzeli 2011, Rota 2007].
Autorki w badaniach własnych, prowadzonych w warunkach laboratoryjnych (in vitro), porównały aktywność olejku, hydrozolu i wysuszonego, sproszkowanego ziela tymianku wobec szkodliwych dla plonów roślinnych grzybów Alternaria alternata, Penicillium cyclopium i Trichothecium roseum [Wójcik-Stopczyńska i in. 2012]. Uzyskane wyniki dowiodły, że największą aktywność hamującą wzrost testowanych grzybów wykazywał olejek, następnie susz, natomiast najsłabszą – hydrozol. Zarówno olejek, jak i susz były przy tym najefektywniejsze wobec T. roseum, a w mniejszym stopniu ograniczały wzrost P. cyclopium. Inni autorzy silne antygrzybowe działanie przypisują zwłaszcza olejkowi tymiankowemu [Kumar i in. 2008]. Stosowany już w niskim stężeniu (0,6-0,7 µl•ml-1), całkowicie hamował wzrost grzybni Aspergillus flavus oraz produkcję groźnej dla zdrowia aflatoksyny B1. Efektywnie ograniczał też rozwój szkodliwych dla roślin grzybów Fusarium oxysporum, Cladosporium herbarum, Aspergillus niger, Alternaria alternata, Botryodiplodia theobromae i patogennych dla ludzi Aspergillus fumigatus i Curvularia lunata. Olejk tymiankowy, stosowany w 2 µl na płytkę Petriego, całkowicie wstrzymywał wzrost Verticillium dahliae [Arslan i Davis 2010]. Grzyb ten jest powszechnie występującym polifagiem, porażającym wiele roślin, wskazywanym jako zagrożenie we wszystkich rejonach uprawy truskawek. W wypadku Penicillium digitatum, który powoduje m.in. pozbiorcze choroby owoców cytrusowych (zielona pleśń), pełne zatrzymanie jego wzrostu nastąpiło po zastosowaniu olejku tymiankowego w stężeniu 600 µl•ml-1 [Yahyazadch i in. 2008].
W dotychczasowych badaniach nad działaniem olejku tymiankowego, wyznaczano jego minimalne stężenie inhibitujące wzrost poszczególnych gatunków grzybów (MIC – Minimal Inhibition Concentration). Wykazano, że dla Aspergillus sulphureus i Aspergillus versicolor, które mogą produkować groźne toksyny (odpowiednio ochratoksynę A i sterygmatotoksynę), MIC mieściło się w przedziale 3,2-10,88 µl•ml-1, a dla grzybów z rodzaju Penicillium – P. chrysogenum, P. brevicompactum, często obecnych w powietrzu pomieszczeń zamkniętych, wahało się na poziomie 18,95-19,6 µl•ml-1. Stwierdzono również, że tymol wyodrębniony z olejku tymiankowego, intensywniej (nawet 3-krotnie) powstrzymywał wzrost grzybów strzępkowych niż sam olejek [Klaric i in. 2007].
Przeciwgrzybiczne działanie olejku tymiankowego wykazano także w warunkach doświadczeń polowych. Jamiołkowska i Wagner (2007) zastosowały olejek tymiankowy do opryskiwania papryki uprawnej. Olejek miał istotny wpływ na wzrost liczby grzybów saprobiotycznych na podziemnych częściach papryki oraz ograniczenie występowania grzybów chorobotwórczych na liściach i łodygach roślin. Wykazano, że w porównaniu z kontrolą, olejek tymiankowy szczególnie skutecznie hamował porażenie papryki przez F. oxysporum i F. solani, ale był mniej efektywny wobec A. alternata. Orzeszko-Rywka i in. (2010) ocenili przydatność olejków roślinnych do ochronnego zaprawiania nasion wybranych roślin uprawnych. Do badań wykorzystano nasiona pietruszki, marchwi oraz rzodkiewki. Materiał siewny zaprawiano m.in. olejkiem tymiankowym, zastosowanym w stężeniach 3% i 9%. Kontrolę stanowiły nasiona nie zaprawiane oraz zaprawiane środkiem chemicznym Funaben T. Oznaczono polową zdolność wschodów nasion i dowiedziono, że zastosowanie olejku tymiankowego w stężeniu 3% dało efekt zbliżony do działania chemicznej zaprawy Funaben T.

Green chemicals
Efektem badań nad właściwościami hamującymi wzrost drobnoustrojów przez olejek tymiankowy jest ich praktyczne wykorzystanie w preparacie Sporan. W skład tego naturalnego środka ochrony roślin wchodzi bowiem olejek tymiankowy, a oprócz niego – olejki z rozmarynu i goździków. Sporan jest preparatem kontaktowym, który może być stosowany zarówno prewencyjnie, jak i interwencyjnie w ochronie roślin uprawnych, m.in. przed chorobami grzybowymi. Zaliczany jest do tzw. green chemicals i w USA znajduje się na liście środków polecanych do stosowania w certyfikowanej, organicznej produkcji roślin [Yossa i in. 2010]. Ten sposób produkcji surowców roślinnych jest przyjazny dla środowiska. Jest czynnikiem pozwalającym na otrzymanie bezpiecznej, zdrowej żywności.

dr hab. inż. Barbara Wójcik-Stopczyńska, prof. nadzw.
mgr inż. Daria Kądziołka

Piśmiennictwo:
Bhaskara-Reddy M.V., Angers P., Gosselin A., Arul J. Characterization and use essential oil from Thymus vulgaris against Botrytis cinerea and Rhizopus stolonifer in strawberry fruits. Phytochemistry 47 (8)/1998, 1515-20; Breitenbach M., Crameri R., Lehrer S.B. Fungal allergy and pathogenicity. Chemical Immunology 81 (1-4)/2002; Feng W., Zheng X. Essential oils to control Alternaria alternata in vitro and in vivo. Food Control 18/2007, 1126-30; Grajewski J. [red.]. Mikotoksyny i grzyby pleśniowe zagrożenie dla człowieka izwierząt. Wyd. UKW, Bydgoszcz 2006; Jamiołkowska A., Wagner A. Próby zastosowania olejku tymiankowego do ochrony papryki uprawianej w polu przed grzybami chorobotwórczymi. Postępy w Ochronie Roślin, 47/2007, 149-52; Kędzia B., Hołderna-Kędzia E. Badanie wpływu olejków eterycznych na bakterie, grzyby i dermatofity chorobotwórcze dla człowieka. Postępy Fitoterapii, 2/2007, 71-77; Klarić M.Š., Kosalec I., Mastelić J., Piecková E., Pepeljnak. Antifungal activity of thyme (Thymus vulgaris L.) essential oil and thymol against moulds from damp dwellings. Letters in Applied Microbiology 44/2007, 36-42; Kohlmünzer S. Farmakognozja. PZWL, Wwa 2007, 561-63; Krysińska- Traczyk E. Grzyby pleśniowe i mikotoksyny jako czynniki narażenia zawodowego, Lublin 2000; Kumar A., Shukla R., Singh P., Prasad C.S., Dubey N.K. Assessment of Thymus vulgaris L. essential oil as a safe botanical preservative against post harvest fungal infestation of food commodities. Innovative Food Science and Technologies, 9/2008, 575-80; Nartowska J. Tymianek – leczy i smakuje. Panacea 2/2014, 5-7; Orzeszko-Rywka A., Rochalska M., Chamczyńska M. Ocena przydatności olejków roślinnych do zaprawiania nasion wybranych roślin uprawnych. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, vol. 55(4)/2010, 36-41; Riccioni L., Orzeli L. Activity of tea tree (Melaleuca alternifolia, Cheel) and thyme (Thymus vulgaris, Linnaeus.) essential oil against some pathogenic seed borne fungi. Journal of Essential Oil Research, 23/2011, 43- 47; Wiśniewska H. Mikotoksyny w żywności i paszach. Fitopatologia: zdrowe rośliny – zdrowi ludzie. Pol. Tow. Fitopatologiczne, Bydgoszcz 2011, 18-22; Wójcik-Stopczyńska B., Wójcikowska M., Szaferska (Kądziołka) D. Influence of various derivatives of thyme (Thymus vulgaris L.) on growth of some filamentous fungi. Materials of 14th Herbal Symposium Herbs – medicines, foods, cosmetics, Żerków, 25-26 May 2012, p. 72; Yahyazadch M., Omidbaigi R., Zare R., Taheri H. Effect of some essential oils on mycelial growth of Penicillium digitatum Sacc. World J. Microbiol. Biotechnol. 24/2008: 1445-50; Yossa N., Patel J., Millner P., Lo Y.M. Antimicrobial activity of essential oils against Escherichia coli 0157: H7 in organic soil. Food Control, 21/2010, 1458-65; Żakowska Z. Grzyby strzępkowe, w: Mikrobiologia techniczna, t. II, red. Z. Libudzisz, K. Kowal, 34-64. Wyd. Polit. Łódzkiej 2000; Żukiewicz-Sobczak W., Sobczak P., Imbor K., Krasowska E., Zwoliński J, Horoch A., Wojtyła A., Piątek J. Zagrożenia grzybowe w budynkach i mieszkaniach – wpływ na organizm człowieka. Med. Ogólna i Nauki o Zdrowiu, 18/2012, 141-46.