Optimized Hop Extracts Inhibit Paenibacillus larvae Without Toxic Effects on Honey Bees

Abstract

Paenibacillus larvae is the causative agent of American Foulbrood (AFB), a devastating disease that affects honey bee larvae. Plant-based antimicrobials that do not harm bees or hive products represent a natural alternative, particularly for diseases related to food provisioning, such as AFB. This study evaluated the antibacterial activity of Humulus lupulus extracts against Paenibacillus larvae and assessed their toxicity on honey bee larvae and adults. Additionally, total polyphenol and flavonoid contents, antioxidant activity, and volatile organic compound profiles were analyzed across 24 samples obtained by Soxhlet extraction. The extracts obtained using dichloromethane as a solvent exhibited the highest antimicrobial activity and showed no toxicity to adult bees or A. mellifera larvae. In these extracts, we identified a diverse array of volatile compounds with antibacterial properties, whose synergistic effects likely contributed to the enhanced antimicrobial efficacy observed.

Paenibacillus larvae es el agente causante de la loque americana (AFB, por sus siglas en inglés), una enfermedad devastadora que afecta a las larvas de abejas melíferas. Los antimicrobianos de origen vegetal que no dañan a las abejas ni a los productos de la colmena representan una alternativa natural, especialmente para enfermedades relacionadas con la alimentación, como la AFB. Este estudio evaluó la actividad antibacteriana de extractos de Humulus lupulus frente a Paenibacillus larvae y analizó su toxicidad en larvas y abejas adultas. Además, se determinaron los contenidos de polifenoles totales y flavonoides, la actividad antioxidante y los perfiles de compuestos orgánicos volátiles en 24 muestras obtenidas mediante extracción Soxhlet. Los extractos obtenidos utilizando diclorometano como disolvente mostraron la mayor actividad antimicrobiana y no presentaron toxicidad para las abejas adultas ni para las larvas de A. mellifera. En estos extractos, identificamos una amplia variedad de compuestos volátiles con propiedades antibacterianas, cuyos efectos sinérgicos probablemente contribuyeron a la mayor eficacia antimicrobiana observada.