khuẩn Escherichia coli
4.2.2.2. Ảnh hưởng nồng độ nano chitosan trên vi khuẩn Staphylococus
aureus
Vi khuẩn S. aureus là vi khuẩn gram dương, vì vậy được sử dụng làm đại diện nghiên cứu ảnh hưởng của hạt nano chitosan đối với vi khuẩn gram dương, so sánh với vi khuẩn gram âm. Ngồi ra, S. aureus là đối tượng vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm khá phổ biến hiện nay. Hạt nano chitosan sử dụng trong thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ đến khả năng kháng khuẩn được chuẩn bị từ chitosan 300kDa, tỷ lệ CS:TPP là 6:1. Nồng độ hạt nano chitosan sử dụng là 20, 40, 60 và 80ppm; nồng độ chitosan sử dụng đối chứng là 20, 40, 60, 80, 100 và 200ppm. Kết quả ảnh hưởng của nồng độ nano chitosan và chitosan đến khả năng kháng khuẩn S. aureus được ghi nhận trong bảng 4.5.
Bảng 4.5. Khả năng kháng khuẩn của nano chitosan (CS:TPP = 6:1) và chitosan trên vi khuẩn Staphylococcusaureus chitosan trên vi khuẩn Staphylococcusaureus
Vật liệu Nồng độ 20ppm 40ppm 60ppm 80ppm 100pm 200ppm 0ppm Nano chitosan Mật độ (CFU/ml) 3,26.107 2,74.107 1,54.107 1,68. 107 1,07.1010 Tỉ lệ chết ( %) 99,73 99,74 99,85 99,85 Oligomer chitosan Mật độ (CFU/ml) 3,00.109 2,35.109 2,10.109 1,84.109 1,49.109 1,07. 109 Tỉ lệ chết ( %) 72,31 c 76,52bc 80,24abc 82,88abc 86,09ab 90,09a 60 65 70 75 80 85 90 95 100 20 40 60 80 100 200 Nồng độ (ppm) T ỷ l ệ c h ết (% ) Nano chtosan Chitosan
Đồ thị 4.11. Khả năng kháng khuẩn của nano chitosan và chitosan trên vi khuẩn Staphylococcus aureus khuẩn Staphylococcus aureus
Kết quả bảng 4.5 cho thấy cũng tương tự như trên vi khuẩn E.coli, khả năng diệt khuẩn của nano chitosan trên S.aureus cao hơn nhiều so với chitosan. Ở nồng độ 200ppm thì khả năng diệt của chitosan là 90%, nano
chitosan chỉ với nồng độ 20ppm đã diệt khoảng 99,73%, đặc biệt ở nồng độ 60ppm và 80ppm đã diệt khoảng 99,85%. Qua xử lí thống kê, khả năng diệt khuẩn của nano chitosan ở nồng độ từ 20ppm đến 80ppm đều rất cĩ ý nghĩa, ngay ở nồng độ 20ppm đã ức chế 99,73% vi khuẩn.
Nguyen Anh Dzung (2007) nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của chitosan và chitosan cải biến trên S. aureus cho thấy nồng độ ức chế của chitosan là 200ppm đối với vi khuẩn S. aureus nhạy cảm methionin (MSSA) và 600ppm với S. aureus kháng methionin (MRSA). Sau khi cải biến gắn glucosamine và tạo dẫn suất chitosan tứ cực (aquaterinized chitosan) vào chitosan để tăng điện tích dương đã làm tăng tính kháng khuẩn, chỉ số MIC chỉ cịn 40ppm và 20ppm [37].
Gần đây cũng cĩ một số nghiên cứu cải biến chitosan để tăng tính kháng khuẩn. Sun (2006), nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của CMC (Carboxymethyl chitosan) và QC (Quarterinized chitosan). Kết quả cho thấy chỉ số MIC của CMC là 500ppm với E.coli và 1500 ppm với S. aureus; chỉ số MIC của QC là 125ppm với E.coli và 250ppm với S. aureus [47]. Tikhonov (2006) cũng nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm của chitosan khối lượng phân tử thấp (4,7 kDa) và chitosan cải biến. Kết quả cho thấy chitosan khối lượng phân tử thấp cĩ hoạt tính kháng khuẩn thấp. Ở nồng độ 1% chitosan (4.7 kDa) tỷ lệ chết của E.coli chỉ là 91.6% [46].
Vật liệu hạt nano chitosan cĩ diện tích tiếp xúc và điện tích dương lớn hơn chitosan thơng thường nên cĩ hiệu quả kháng khuẩn cao hơn nhiều lần so với chitosan. Qi và cộng sự (2004) nghiên cứu chế tạo hạt nano chitosan để tăng hoạt tính kháng khuẩn. Hạt nano chitosan được chuẩn bị bằng phương pháp tạo gel trong tripolyphosphate (TPP), kích thước hạt khoảng 30-50nm. Các thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của hạt nano chitosan trên 4 loại vi khuẩn E.coli, S. typhimurium, S. choleraesuis và S. aureus cho thấy hoạt tính
kháng khuẩn tăng lên nhiều lần so với chitosan. MIC (nồng độ tối thiểu ức chế) của hạt nano chitosan là 1/8-1/32 microgam/ml so với chitosan là 8-16 microgam/ml và kháng sinh doxycycline là 1-4 microgam/ml [25].
Nếu như khả năng kháng khuẩn của chitosan cĩ sự khác nhau ở từng đối tượng thì khả năng kháng khuẩn của nano chitosan là tuyệt đối ở cả vi khuẩn Gram âm và vi khuẩn Gram dương. Sở dĩ nano chitosan cĩ khả năng kháng khuẩn cao hơn là do: Vật liệu hạt nano chitosan nhờ cĩ diện tích tiếp xúc và điện tích dương lớn hơn chitosan thơng thường, đồng thời với kích thước nanomet nên khả năng bám vào màng tế bào cao hơn, dễ dàng đi qua màng vào trong tế bào vi khuẩn nên hiệu quả diệt khuẩn kéo dài, ổn định và cao hơn.
4.2.3.Nghiên cứu ảnh hưởng của khối lượng phân tử chitosan đến khả năng kháng khuẩn của hạt nano chitosan.
Trong nghiên cứu này tơi sử dụng 3 loại hạt nano chitosan cĩ khối lượng phân tử 20kDa, 30kDa, 300kDa, đều được tạo từ tỉ lệ CS:TPP là 6:1, tốc độ khuấy từ 900 vịng/ phút, nhiệt độ phịng 30oC, trong thời gian 60 phút. Sau đĩ cho tác dụng trên vi khuẩn E.coli và S.aureus trong 24 giờ, kết quả ghi nhận ở bảng4.6.
Kết quả ở bảng 4.6 cho thấy khối lượng phân tử càng lớn thì khả năng kháng khuẩn càng cao. Nano chitosan ở nồng độ 60ppm cĩ khối lượng phân tử 20kDa cho tỉ lệ chết của vi khuẩn E.coli là 98,66%, khối lượng phân tử 30kDa là 99,08%, khối lượng phân tử 300 kDa là 99,99%. Hạt nano chitosan ở khối lượng 300kDa cĩ khả năng kháng khuẩn cao nhất. Điều này trùng với nghiên cứu của Nguyen Anh Dzung, Vo Thi Phuong Khanh ( 2003) ở chitosan[34].
Bảng 4.6. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử đến khả năng kháng