DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0338615
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41490124
تاريخ النشر: 2026-01-05
المؤلف: Hatice Yıldız ACAR وآخرون
الموضوع الرئيسي: مواد البناء والحفاظ
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة الخصائص المضادة للفطريات للزيوت الأساسية المستخرجة من النباتات في عائلة الشفويات، مع التركيز بشكل خاص على الحفاظ على الهياكل التاريخية في المدينة القديمة سيدي، جنوب الأناضول، التي تتأثر بالفطريات الدقيقة السوداء. عزلت الأبحاث هذه الفطريات من الهياكل المتآكلة وقيمت فعالية الزيوت الأساسية المستخرجة من *Origanum majorana*، *Origanum minutiflorum*، و*Mentha longifolia* في ظروف المختبر عند تركيزات 0.1%، 1%، و3%. أظهرت النتائج تأثيرًا مضادًا للفطريات يعتمد على التركيز، حيث أظهر أعلى تركيز (3%) أكبر تثبيط لنمو الفطريات، وخاصة ضد أنواع مثل *Coniosporium*، *Sarcinomyces*، و*Phaeococcomyces*.
تؤكد النتائج على إمكانية استخدام هذه الزيوت الأساسية كبدائل صديقة للبيئة للمبيدات الحيوية الاصطناعية في الحفاظ على التراث الثقافي، مما يعالج الحاجة إلى طرق حفظ مستدامة تقلل من التأثير البيئي. تدعو الدراسة إلى مزيد من الأبحاث لتقييم الفعالية طويلة الأمد والتطبيقات العملية لهذه المركبات الطبيعية، بالإضافة إلى تفاعلاتها مع مواد الحجر المختلفة، لتحسين استخدامها في حماية القطع الأثرية التاريخية من التدهور البيولوجي.
مقدمة
تسلط مقدمة الدراسة الضوء على أهمية المباني التاريخية والقطع الأثرية كأصول ثقافية تجسد إرث الحضارات السابقة. هذه الهياكل تحت تهديد مستمر من العوامل البيئية، بما في ذلك تلوث الهواء، تغيرات درجات الحرارة، الرطوبة، والعوامل البيولوجية مثل الفطريات، التي تسهم في تدهورها. تفحص هذه الأبحاث بشكل خاص الخصائص المضادة للفطريات للزيوت الأساسية المستخرجة من النباتات في عائلة الشفويات، مستهدفة نمو الفطريات الدقيقة السوداء من الأجناس *Coniosporium*، *Sarcinomyces*، و*Phaeococcomyces*، المعروفة بدورها في التدهور البيولوجي للقطع الأثرية التاريخية.
تهدف الدراسة إلى تحقيق هدفين رئيسيين: أولاً، تقييم فعالية هذه الزيوت الأساسية في تثبيط نمو الفطريات، وبالتالي حماية الهياكل التاريخية من مزيد من الأضرار؛ وثانيًا، الدعوة لاستخدام الزيوت الأساسية الطبيعية كبدائل مستدامة للمواد الكيميائية الاصطناعية في الحفاظ على التراث الثقافي. من خلال التحقيق في الفعالية المضادة للفطريات للزيوت الأساسية من عائلة الشفويات، تسعى هذه الأبحاث إلى تعزيز طرق الحفظ الأكثر أمانًا التي لا تحمي فقط القطع الأثرية التاريخية ولكن أيضًا تعزز دمج المركبات الطبيعية في ممارسات الحفظ، مما يعود بالنفع على كل من التراث الثقافي والنظم البيئية الطبيعية.
الطرق
تحققت هذه الدراسة من الفعالية المضادة للفطريات للزيوت الأساسية المستخرجة من *Origanum majorana*، *Origanum minutiflorum*، و*Mentha longifolia* subsp. *typhoides* ضد الفطريات الدقيقة السوداء التي تؤثر على القطع الأثرية التاريخية في المدينة القديمة سيدي، أنطاليا، تركيا. شملت الأنواع الفطرية المستهدفة *Coniosporium*، *Sarcinomyces*، و*Phaeococcomyces*، المعروفة بأنها تسبب التدهور البيولوجي للتراث الثقافي.
تم استخراج الزيوت الأساسية باستخدام جهاز كليفنجر وتم اختبارها لاحقًا في المختبر ضد العزلات الفطرية عند ثلاث تركيزات مختلفة: 0.1%، 1%، و3%. تم تقييم النشاط المضاد للفطريات من خلال قياس عدد خلايا الفطريات قبل وبعد المعالجة، مما يسمح بتقييم تأثيرات الزيوت الأساسية المثبطة. تم إجراء تحليلات إحصائية لتحديد الفروق المهمة في النشاط المضاد للفطريات عبر التركيزات المختلفة المختبرة.
النتائج
فحصت الدراسة الخصائص المضادة للفطريات للزيوت الأساسية المستخرجة من *Origanum majorana*، *Origanum minutiflorum*، و*Mentha longifolia* subsp. *typhoides* ضد الفطريات الدقيقة السوداء، وخاصة *Coniosporium*، *Sarcinomyces*، و*Phaeococcomyces*، المعزولة من المعالم التاريخية في المدينة القديمة سيدي. تم زراعة الفطريات على وسط مستخلص الشعير (MEA) ووسط زراعة سزابيك (CzA)، وتم اختبار الزيوت الأساسية عند تركيزات 0.1%، 1%، و3%. أظهرت النتائج أن التركيزات الأعلى من الزيوت الأساسية عززت بشكل كبير النشاط المضاد للفطريات، مما أدى إلى تثبيط نمو الفطريات بشكل فعال.
بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام اختبار كلوريد ثلاثي الفينيل ترازوليوم (TTC) لتقييم حيوية الفطريات، حيث أظهرت العينات التي تظهر نشاطًا أيضيًا تحولًا إلى اللون الأحمر بسبب اختزال TTC إلى فورمازان. قدم هذا التغيير اللوني مقياسًا موثوقًا لحيوية الفطريات استجابةً للزيوت الأساسية. تم توثيق الملاحظات المجهرية والماكروسكوبية للفطريات، بالإضافة إلى عدد الأبواغ قبل وبعد المعالجة. أكدت التحليلات الإحصائية، بما في ذلك اختبار نطاق دانيكان المتعدد، وجود فروق مهمة في تثبيط النمو بين التركيزات المختلفة من الزيوت الأساسية، مما يبرز إمكانياتها كعوامل مضادة للفطريات في الحفاظ على القطع الأثرية الحجرية التاريخية.
المناقشة
تستكشف الدراسة الفعالية المضادة للفطريات للزيوت الأساسية المستخرجة من *Origanum majorana*، *Origanum minutiflorum*، و*Mentha longifolia* ضد الفطريات المتدهورة بيولوجيًا، وخاصة *Phaeococcomyces*، *Coniosporium*، و*Sarcinomyces*. تم استخراج الزيوت الأساسية من خلال التقطير المائي وتم تقييم نشاطها المضاد للفطريات باستخدام اختبارات كلوريد ثلاثي الفينيل ترازوليوم (TTC) وطرق عد الأبواغ. أظهرت النتائج أن التركيزات الأعلى من الزيوت الأساسية، وخاصة 3%، قللت بشكل كبير من عدد الأبواغ عبر جميع الأنواع الفطرية المختبرة. ومن الجدير بالذكر أن *O. minutiflorum* أظهرت أعلى نشاط مضاد للفطريات، مما أدى إلى تثبيط نمو الفطريات، وهو ما يُعزى إلى تركيبها الكيميائي والخصائص الهيكلية لجدران خلايا الفطريات.
أكدت التحليلات الإحصائية، بما في ذلك تحليل التباين الأحادي واختبار نطاق دانيكان المتعدد، أن نوع الزيوت الأساسية وتركيزها أثرا بشكل كبير على حيوية الفطريات (p < 0.0001). تؤكد الدراسة على إمكانية استخدام الزيوت الأساسية كبدائل صديقة للبيئة للمبيدات الكيميائية التقليدية في الحفاظ على مواقع التراث الثقافي، التي تكون عرضة للتدهور الميكروبي. ومع ذلك، تسلط الضوء أيضًا على الحاجة إلى تطبيق الزيوت الأساسية بعناية لتجنب الأضرار المحتملة لأسطح الحجر بسبب التغيرات الكيميائية مع مرور الوقت. بشكل عام، تدعو النتائج إلى دمج الزيوت الأساسية في ممارسات الحفظ، بما يتماشى مع الأبحاث السابقة حول فعاليتها ضد الميكروبات المتدهورة بيولوجيًا.
DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0338615
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41490124
Publication Date: 2026-01-05
Author(s): Hatice Yıldız ACAR et al.
Primary Topic: Building materials and conservation
Overview
This study explores the antifungal properties of essential oils from plants in the Lamiaceae family, specifically targeting the preservation of historical structures in the Ancient City of Side, Southern Anatolia, which are affected by black microcolonial fungi. The research isolated these fungi from corroded structures and evaluated the antifungal efficacy of essential oils extracted from *Origanum majorana*, *Origanum minutiflorum*, and *Mentha longifolia* under in vitro conditions at concentrations of 0.1%, 1%, and 3%. Results indicated a concentration-dependent antifungal effect, with the highest concentration (3%) demonstrating the most significant inhibition of fungal growth, particularly against species such as *Coniosporium*, *Sarcinomyces*, and *Phaeococcomyces*.
The findings underscore the potential of these essential oils as eco-friendly alternatives to synthetic biocides in cultural heritage conservation, addressing the need for sustainable preservation methods that minimize environmental impact. The study advocates for further research to assess the long-term efficacy and practical applications of these natural compounds, as well as their interactions with various stone materials, to optimize their use in protecting historical artifacts from biodeterioration.
Introduction
The introduction of the study highlights the significance of historical buildings and artifacts as cultural assets that embody the legacy of past civilizations. These structures are under constant threat from environmental factors, including air pollution, temperature changes, humidity, and biological agents such as fungi, which contribute to their deterioration. This research specifically examines the antifungal properties of essential oils derived from plants in the Lamiaceae family, targeting the growth of black microcolonial fungi from the genera Coniosporium, Sarcinomyces, and Phaeococcomyces, known for their role in the biodeterioration of historical artifacts.
The study aims to achieve two primary objectives: first, to evaluate the effectiveness of these essential oils in inhibiting fungal growth, thereby safeguarding historical structures from further damage; and second, to advocate for the use of natural essential oils as sustainable alternatives to synthetic chemicals in cultural heritage preservation. By investigating the antifungal efficacy of Lamiaceae essential oils, this research seeks to advance safer conservation methods that not only protect historical artifacts but also promote the integration of natural compounds into conservation practices, thereby benefiting both cultural heritage and natural ecosystems.
Methods
This study investigated the antifungal efficacy of essential oils derived from *Origanum majorana*, *Origanum minutiflorum*, and *Mentha longifolia* subsp. *typhoides* against black microcolonial fungi affecting historical artifacts in the Ancient City of Side, Antalya, Türkiye. The targeted fungal species included *Coniosporium*, *Sarcinomyces*, and *Phaeococcomyces*, which are known to cause biodeterioration of cultural heritage.
Essential oils were extracted using a Clevenger apparatus and subsequently tested in vitro against the fungal isolates at three different concentrations: 0.1%, 1%, and 3%. The antifungal activity was assessed by measuring fungal cell counts before and after treatment, allowing for the evaluation of the essential oils’ inhibitory effects. Statistical analyses were conducted to identify significant differences in antifungal activity across the various concentrations tested.
Results
The study examined the antifungal properties of essential oils from *Origanum majorana*, *Origanum minutiflorum*, and *Mentha longifolia* subsp. *typhoides* against black microcolonial fungi, specifically *Coniosporium*, *Sarcinomyces*, and *Phaeococcomyces*, isolated from historical monuments in the Ancient City of Side. The fungi were cultured on malt extract agar (MEA) and Czapek agar (CzA), and the essential oils were tested at concentrations of 0.1%, 1%, and 3%. Results indicated that higher concentrations of essential oils significantly enhanced antifungal activity, effectively inhibiting fungal growth.
Additionally, the Triphenyl Tetrazolium Chloride (TTC) test was employed to assess fungal vitality, with samples showing metabolic activity turning red due to the reduction of TTC to formazan. This colorimetric change provided a reliable measure of fungal viability in response to the essential oils. Microscopic and macroscopic observations of the fungi, along with spore counts before and after treatment, were documented. Statistical analyses, including the Duncan Multiple Range Test, confirmed significant differences in growth inhibition among the various concentrations of essential oils, underscoring their potential as antifungal agents in the preservation of historical stone artifacts.
Discussion
The study investigates the antifungal efficacy of essential oils extracted from *Origanum majorana*, *Origanum minutiflorum*, and *Mentha longifolia* against biodeteriogenic fungi, specifically *Phaeococcomyces*, *Coniosporium*, and *Sarcinomyces*. Essential oils were extracted through hydrodistillation and their antifungal activity was assessed using Triphenyl Tetrazolium Chloride (TTC) assays and spore counting methods. Results indicated that higher concentrations of essential oils, particularly 3%, significantly reduced spore counts across all fungal species tested. Notably, *O. minutiflorum* demonstrated the highest antifungal activity, effectively inhibiting fungal growth, which is attributed to its chemical composition and the structural characteristics of the fungal cell walls.
Statistical analyses, including one-way ANOVA and Duncan’s Multiple Range Test, confirmed that essential oil type and concentration significantly influenced fungal viability (p < 0.0001). The study emphasizes the potential of essential oils as environmentally friendly alternatives to traditional chemical biocides for the preservation of cultural heritage sites, which are vulnerable to microbial deterioration. However, it also highlights the need for careful application of essential oils to avoid potential damage to stone surfaces due to chemical changes over time. Overall, the findings advocate for the integration of essential oils in conservation practices, aligning with previous research on their efficacy against biodeteriogenic microorganisms.