Để so sánh khả năng kháng khuẩn của chitosan đến vi khuẩn Gram(-) và Gram(+). Tiến hành đánh giá xem với nồng độ tối thiểu nào thì tiêu diệt được trên 90% vi khuẩn, khi dùng cùng một loại chitosan DD95% có độ nhớt khoảng 100 mPa.s ở cùng thời gian tác dụng là 60 phút. kết quả thể hiện ở hình 3.18. 1.2 0.01 0.4 0.6 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.91 1.1 1.2 V.paraha emolytic us E.coli P.aerugi
nosa S.aureus
Tên vi khuẩn gây bệnh
Nồ ng độ ch ito san tố i th iểu (% )
Kết quả từ hình cho thấy để tiêu diệt cùng một lượng vi khuẩn khi dùng cùng một loại chitosan ở cùng điều kiện như nhau thì vi khuẩn Gram(+) cần nồng độ cao hơn so với vi khuẩn Gram(-). Cụ thể với S.aureus phải dùng tới nồng độ chitosan là 1,2% trong khi P.aeruginosa, E.coli cần nồng độ tối thiểu tương ứng là 0,6% và 0,4%, còn V.parahaemolyticus chỉ cần nồng độ là 0,01%. Như vậy sơ bộ cho thấy chitosan có tác dụng lên vi khuẩn Gram(-) mạnh hơn vi khuẩn Gram(+). Cụ thể hơn hiệu quả kháng S.aureus < P.aeruginosa< E.coli< V.parahaemolyticus.
Điều này là do dặc tính về cấu tạo tế bào, vi khuẩn Gram (+) có cấu trúc thành tế bào dày hơn vi khuẩn Gram (-) vì vậy chitosan khó khăn trong việc phá huỷ màng tế bào cũng như xâm nhập vào trong tế bào Gram (+) để ức chế chúng. Tế bào vi khuẩn Gram (+) có chứa acid teicoic, acid này mang điện tích âm mà chitosan mang điện dương do đó chitosan khoá điện tích âm của acid này lại. Do đó vai trò vận chuyển các ion dương ra, vào tế bào và giúp tế bào dự chữ photphat của acid này không còn, dần dần làm tế bào chết.
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
KẾT LUẬN
1. Đề tài đã tổng kết được các tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước về vấn đề tính kháng khuẩn của chitosan. Một số tác giả trong nước đã bước đầu nghiên cứu tính kháng khuẩn của chitosan và tập trung chủ yếu vào việc nghiên cứu ứng dụng trong thực phẩm và y tế.
2. Đã xây dựng được mô hình hồi quy biểu diễn mối quan hệ giữa hàm mục tiêu độ nhớt với các yếu tố ảnh hưởng là nhiệt độ, nồng độ chitosan và thời gian cắt mạch. Các mô hình tương ứng với chitosan có DD 75%, DD 85% và DD 95% như sau:
Y = 62.77 – 6.1x1 – 31.9x2 - 23x3 (1)
Y = 54.4 – 5.65x1 – 29.35x2 – 20.85x3 (2)
Y = 47.9 – 5.65x1 – 26.8x2 – 16.9x3 (3)
Từ các mô hình hồi quy này cho phép dự đoán hàm mục tiêu độ nhớt khi thay đổi các yếu tố nghiên cứu. Các mô hình này có thể làm cơ sở cho việc sản xuất các sản phẩm chitosan ngắn mạch khác nhau.
3. Đã xác định được một số chế độ và sản xuất thử nghiệm thành công 9 sản phẩm chitosan ngắn mạch (độ nhớt 100mPa.s, 10mPa.s, 5mPa.s).
Chitosan DD75% Chitosan DD85% Chitosan DD95%
Nồng độ H2O2(%) Nhiệt độ (0C) Thời gian (giờ) Nồng độ H2O2(%) Nhiệt độ (0C) Thời gian (giờ) Nồng độ H2O2(%) Nhiệt độ (0C) Thời gian (giờ) 100 1,4 40 1,9 1,35 35 1,69 0,5 30 1,0 10 1,65 65 3,4 1,60 60 3,04 1,62 60 2,9 5 1,7 70 3,7 1,65 65 3,31 1,68 65 3,1 Độ nhớt (mPa.s) Chếđộ cắt mạch
4. Đã tiến hành khảo sát tính kháng E.coli, V. Parahamolytiphicus,
Pseudomonas aeruginosa và S. aureus của ba loại chitosan gốc, 7 loại chitosan
ngắn mạch ở các nồng độ và thời gian khác nhau. Kết quả nghiên cứu cho thấy với các vi khuẩn Gram (-) khi độ deacetyl tăng, nồng độ chitosan tăng, thời gian xử lý với chitosan tăng lên, chiều dài mạch phân tử giảm (độ nhớt giảm) thì khả năng tiêu diệt vi khuẩn tăng. Ngược lại, với vi khuẩn gram (+) ngoài các yếu tố về nồng độ, độ deacetyl, thời gian thì có sự khác biệt so với Gram (-) là khi trọng lượng phân tử càng lớn thì khả năng tiêu diệt vi khuẩn của chitosan lại càng tăng. Điều này cũng đã được làm sáng tỏ thông qua đặc tính cấu tạo tế bào, cơ chế của việc kháng khuẩn.
5. Đã nghiên cứu và đưa ra các chế độ xử lý để có thể tiêu diệt hoàn toàn 4 loại vi sinh vật nghiên cứu.
- Đối với E.coli : Với các loại chitosan có độ nhớt khoảng 10- 100 mPa.s cần sử dụng nồng độ ≥0,5% trong thời gian 60 phút. Còn với loại chitosan ngắn mạch hơn có độ nhớt khoảng 5mPa.s chỉ cần nồng độ ≥0,4% trong 5 phút.
Đối với V. Parahaemolyticus: Sử dụng chitosan có nồng độ ≥ 0,1% trong thời gian 60 phút (với chitosan có độ nhớt cao). Sử dụng chitosan có nồng độ ≥0,01% trong thời gian 60 phút (với chitosan có độ nhớt thấp).
- Đối với P. aeruginosa: Sử dụng chitosan có nồng độ ≥0,6% trong thời gian 60 phút
- Đối với S. aureus : Sử dụng chitosan có nồng độ ≥ 1,2% trong thời gian 60 phút
6. Đã sản xuất được một số sản phẩm chitosan ngắn mạch có khả năng hoà tan dễ dàng ở pH gần trung tính. Đây là một kết quả rất có ý nghĩa trong việc mở rộng những ứng dụng của chitosan trong lĩnh vực thực phẩm.
ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
1. Tiếp tục khảo sát ảnh hưởng của trọng lượng phân tử đến tính kháng khuẩn của các loại chitosan khác nhau. Từ đó có thể xây dựng một hệ thống lý thuyết hoàn chỉnh cho vấn đề này.
2. Áp dụng nghiên cứu tính kháng khuẩn trực tiếp trên các sản phẩm thực phẩm.
3. Nghiên cứu nuôi cấy và chiết rút enzyme chitosanase từ vi sinh vật để quá trình cắt mạch chitosan sản xuất các sản phẩm ngắn mạch có màu sắc và hiệu suất thu hồi cao hơn, sản phẩm đồng đều hơn.
4. Nghiên cứu ứng dụng một số sản phẩm chitosan có khả năng hoà tan ở pH gần giá trị trung tính vào thực phẩm.
5. Xác định trọng lượng phân tử của các loại chitosan nghiên cứu.
6. Khảo sát khả năng cắt mạch bằng các hoá chất khác đồng thời nghiên cứu đặc tính của chúng.
7. Mở rộng nhiên cứu khả năng kháng khuẩn của chitosan trên các đối tượng nấm mốc và vi khuẩn gây bệnh khác.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TIẾNG VIỆT
1. Nguyễn Trọng Bách (2004), Nghiên cứu sản xuất màng bảo quản thực phẩm từ
chitosan phối hợp phụ liệu, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, ĐH Thủy sản Nha Trang.
2. Hoàng Minh Châu, Nguyễn Hữu Đức, Nguyễn Hoàng Hà, Nguyễn Kim Hùng (1998), Bước đầu nghiên cứu bán tổng hợp một dẫn chất của chitosan từ vỏ tôm
ứng dụng trong kỹ thuật bao phim thuốc, Tạp chí hóa học, số 1.
3. Lưu Văn Chính, Châu Văn Minh, Phạm Hữu Điển, Trịnh Đức Hưng, Đặng Lan Hương (1997), Sử dụng chitosan làm chất bảo quản thực phẩm tươi sống, Tạp chí Hóa học, T35, Số 3, tr. 75-78.
4. Lưu Văn Chính, Châu Văn Minh, Phạm Hữu Điển, Vũ Mạnh Hùng, Ngô Thị Thuận (2000), Tổng hợp và nghiên cứu tác dụng hạ Cholesterol máu của N, N-
Trimetylchitosan, Tạp chí Dược học, số 9.
5. Phạm Lê Dũng và CTV (2005), Màng sinh học Vinachitin, Tạp chí hóa học, số 2, tr. 21-27.
6. Nguyễn Hữu Đức, Hồ Thị Tú Anh (2005), Bước đầu nghiên cứu tác dụng kháng
khuẩn Helicobacter Polori của chitosan, tài liệu từ trang web: www.ykhoa.net,
ngày 26/4/2005.
7. Lê Thanh Long (2006), Nghiên cứu sử dụng dung dịch chitosan và phụ liệu để
kéo dài thời gian bảo quản trứng gà tươi, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Đại học
Nha Trang.
8. Trần Thị Luyến (1996), Giáo trình Chế biến sản phẩm thủy sản có giá trị gia
tăng, ĐH Thủy sản.
9. Trần Thị Luyến, Huỳnh Nguyễn Duy Bảo và CTV(2000), Hoàn thiện quy trình
sản xuất chitin-chitosan và chế biến một số sản phẩm công nghiệp từ phế liệu
tôm, cua, Đề tài cấp bộ, Trường ĐH Thủy sản Nha Trang.
10.Trần Thị Luyến (2003), Nghiên cứu sản xuất chitosan từ vỏ tôm sú bằng phương
11.Trần Thị Luyến và CTV (2003), Nghiên cứu sản xuất chitosan bằng enzyme
papain, Tạp chí Khoa học Công nghệ thủy sản, ĐH Thủy sản Nha Trang, s ố 1.
12.Trần Thị Luyến (2004), Báo cáo tổng kết dự án sản xuất thử nghiệm cấp bộ sản
xuất chitin, chitosan từ phế liệu chế biến thủy sản, Mã số B2002-33-01-DA, tr.
8-15.
13.Trần Thị Luyến (2005), Nghiên cứu biến đổi nitơ tổng số, độ deacetyl và độ
nhớt của chitosan vỏ ghẹ trong quy trình xử lý kiềm đặc, Tạp chí KHCN Thủy
sản, ĐH Thủy sản Nha Trang, số 1.
14.Trần Thị Luyến, Nguyễn Trọng Bách (2005), Nghiên cứu xác lập qui trình công
nghệ sản xuất chitosan vỏ ghẹ, Tạp chí KHCN, ĐH Thủy sản Nha Trang, Số 2.
15.Trần Thị Luyến (2005), Nghiên cứu khả năng làm giảm số lượng vi sinh vật trên
bề mặt thịt bò, Tạp chí KHCN, ĐH Thủy sản Nha Trang, Số 3.
16.Trần Thị Luyến (2005), Nghiên cứu khả năng chịu lực và độ giãn dài của màng
mỏng chitosan và phụ liệu đồng tạo màng, Tạp chí KHCN, ĐH Thủy sản Nha
Trang, Số 4.
17.Trần Thị Luyến, Nguyễn Thị Hiên (2006), Nghiên cứu sử dụng olygoglucosamin
từ chitosan vỏ tôm, vỏ ghẹ để thay thế NaNO3 trong bảo quản xúc xích gà
surimi, Tạp chí KHCN, ĐH Thủy sản Nha Trang, Số 1.
18.Trần Thị Luyến và cộng sự (2007), Nghiên cứu sản xuất olygosaccharide từ
chitin-chitosan bằng enzyme, Báo cáo khoa học đề tài cấp trường, Mã số
Tr.2006-33-10.
19.Bùi Văn Miên, Nguyễn Anh Trinh (2004), Nghiên cứu tạo màng vỏ bọc chitosan
từ vỏ tôm, ĐH Nông Lâm TP. HCM, lấy từ trang web: http://www.samtest
cenhcomc.com.vn, ngày 12/6/2004.
20.Lê Thị Hằng Phương (2007), Nghiên cứu ảnh hưởng của độ deacetyl hóa
chitosan đến khả năng ứng dụng và bảo quản quả Na, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật,
Đại học Nha Trang.
21.Trần Linh Thước (2005), Phương pháp phân tích vi sinh vật trong nước, thực
22.Trần Cẩm Vân (2001), Giáo trình vi sinh học môi trường, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội.
TIẾNG ANH
23.Allan, G.G.and Peyron, M., (1995), Molecular weight manipulation of chitosan
I, Kinetics of depolymerization by nitrious acid, Carbohydrate Research 277, pp.
257-272.
24.C.Q. Qin, Y.M. Du & L. Xiao., (2002), Effect of hydrogen peroxide treatment
on the molecular weight and structure of chitosan, Polymer Degradation and
Stability, Volume 76, Issue 2, pp. 211-218.
25.Chai et al (1999), The new exploiting and researching trends ò chitin and
chitosan, Huaixue Tongbao 7, pp.8-11.
26.Chandrkrachang et al., (2002), The Application of chitin and chitosan in Agriculture in Thailand, Advance in Chitin Science, vol.5, Bangkok, Thailand.
27.Chang, L.B., Tai, M.C. and Cheng, F., (2001), Kinetics and products ò the degradation of chitosan by hydrogen peroxide, Journal of Agriculture Food
Chemistry 49, pp. 4845-4851.
28.Cho el al, H. R. Cho, D.S. Chang, W.D. Lee, E.T. Jeong and E.W.Lee., (1998),
Utilization of chitosan hydrolysate as a natural food preservative for fish meat paste products, Korean Journal of Food Science anf Technology 30, pp.817-822.
29.Chung YC, et al., (2004), Relationship Between Antibacterial Activity Of Chitosan And Surface Characteristics Of Cell Wall, Acta Pharmacol Sin 25(7),
pp. 923-936.
30.Feng Tian, Yu Liu, Keao Hu and Binyuan Zhao (2004), Study of the
depolymerization behavior of chitosan by hydrogen peroxide, Carbohydrate
Polimers, Volume 57, Issue 1, 12 August 2004, pp. 31-37.
31.Gudmund Skjak Break., (1998), Chitin and chitosan, Elservier Applied Science. 32.Hong Kyoon No, Na Young Park, Shin Ho Lee and Samuel P. Meyers,
molecular weights, International Journal of Food Microbiology, Volume 74,
Issues 1-2, 25 March 2002, pp. 65-72.
33.Hong Kyoon No, Su Hyun Kim, Shin Ho Lee, Na Young Park and Witoon Prinyawiwatkul.,(2006), Stability and antibacterial activity of chitosan solutions
effected by storage temperature and time, Carbohydrate Polymers, Published by
Elsevier, pp. 3-5.
34.Hiu Liu, et al., (2004), Chitosan Kills Bacterial Through Cell Membrane
Damage, International Journal of Food Microbiology 95, pp.147-155.
35.I.M. Helander, et al., (2001), Chitosan Disrupts The Barrier Properties of The Outer Membrane Of Gram-Negative Bacteria, International Journal of Food
Microbiology 71, pp. 235-244.
36.Jeon et al, Y.J Jeon, P.J. Park and S.K. Kim., (2001), Antimicrobial effect of
chitooligosaccharides produced by bioreactor, Carbohydrate Polymers 44
(2001), pp. 71-76.
37.Jozef Synowiecki and Nadia Ali-Khateeb., (2003), Production, properties and
some New Application Of Chitin and Its Derivatives, Critical Reviews In Food
Science And Nutrition, 43 (2),pp. 145-171.
38.Kabal’nova, N.N., Murinov, K.Y., Mullagaliev, I.R., Krasnogorskaya, N.N., Shereshovets, V.V., Monakov, V.B. and Zaikov, G.E., (2001), Oxidative
destruction of chitosan under effect of ozone and hydrogen peroxide, Journal of
Applied Polymer Science 81, pp. 875-881.
39.Kenneth Todar University of Wisconsin-Madison Department of Bacteriology (2008), Pseudomonas aeruginosa, www.textbook of bacteriology.net/ Pseudomonas.html.
40.Kenneth Todar University of Wisconsin-Madison Department of Bacteriology (2007), Nutrion and Growth of Bacteria.- www.textbook of bacteriology.net/ Nutgro.html.
41.Knaul, J.Z., Kasaai, M.R., Bui, V.T and Creber, K.A.M., (1998),
Characterization of deacetylated chitosan and chitosan molecular weight
review, Canadian Journal of Chemistry 76, pp. 1699-1706.
42.Lian-Ying Zheng and Jiang- Feng Zhu., (2003). Study on antimicrobial activity
of Chitosan with Different molecular weight, Carbohydrates polymers, Volume
54, Issue 4.1 December 2003,p.527-530, Carbohydrate Polymers, Volume 50, Issue 1, pp. 35-40.
43.Mattheus F.A Goosen., (1997), Applications of Chitin And Chitosan, Technomic Publishing Company, Inc.
44.M.O’ Mahony., (1992), Understanding Discrimination Test: A User- Friendly Treatment Of Respones Bias, Rating, And Ranking R-Index Tests And Their Relationship To Signal Detection., Journal of Sensory Studies, vol 7,pp.1-47.
45.Nagasawa, K., Tohica, Y., Inoue, Y. and Tanoura, N., (1971), Reaction between
carbohydrates and sulfuric acid., Carbohydrate Research 18, pp.95-102.
46.Nan Liu et al., (2005), Effect of Mw and concentration of chitosan on antibacterial activity of Escherichia coli, Elsevier, Carbohydrate Polymers pp.
60-65.
47.Nellie Gagne., (1993), Production of chitin and chitosan from crustacean waste
and their use as a food processing aid, Montreal, pp 5-8.
48.P. Jollds and R.A.A. Muzzarelli., (1999), Chitin and Chitinaza, Library of Congress Cataloging-in-Publication Data.
49.Preeti Vasudevan, M.S. Reddy, S. Kavitha., (2002), Role Of Biological Prepation In Enhancement Of Rice Seedling Growth And Grain Yield, Current
Science, vol.83, no.9.
50.Qun Zeng Huang, Shi Ming Wang, Jin Feng Huang, Li Hong Zhuo and Ying Chen Guo., (2006), Study on the heterogeneous degradation of chitosan with
hydrogen peroxide under the catalysis of phosphotungstic acid, Carbohydrate
51.Rege and Block, P.R. Rege and L.H.Block., (1999), Chitosan processing: influence of process parameters during acidic and alkaline hydrolysis and effect of the processing sequence on the resultant chitosan’s properties, Carbohydrate
Research 321, pp. 235-245.
52.S.Roller, N.Covill., (1999), The Antifungal Properties Of Chitosan In Laboratory Media And Apple Juice, Innternational journal of food microbiology
47.
53.Satnam Sagoo, Ron Board and Sibel Roller., (2002), Chitosan Inhibits Growth
Of Spoilage Micro-Organisms In Chilled Oprk Product, Food Microbiology 19,
pp.175-182.
54.Suzuku et al, (1986), Antitumor effect of hexa-N-acetylchitohexaose and
chitoheaxose, Carbohydrate Research 151, pp. 403-408.
55.Tanioka et el, (1996), Oxidative depolymerisation of chitosan by hydroxyl radical, Bioscience, Biotachnology, and Biochemistry 60, pp. 2001-2004.
56.Tanioka, S., Matsul, Y., Icie, I., Tanigawa, T., Tanaka, Y.,Shibata, H., Sawa, Y. and Kono, Y., (1996), Oxidative depolymerisation of chitosan by hydroxyl
radical, Bioscience Biotachnology Biochemistry 60, pp. 2001-2004.
57.Tran Thi Luyen., (2007), Effects on total microorganisms (TM) on the surface of
food preserved by chitosan and chitoolygosaccharide (COS), proceedings of the
11th international symposium on the efficient Application and preservation os marine biological resources, pp. 53-62.
58.Uchida et al, Y. Uchida, M. Izume and A. Ohtakara and A. Ohtakara., (1989),
Preparation of chitosan oligomers with purified chitosanase and its application. In: G. Skjak.Braek, T. Anthonsen and P.Sandford, Editors, Chitin and chitosan: Sources chemitry, biochemistry, physical properties and applications, Elsevier,
London, pp. 373-382.
59.Varum et al, (2001), Acid hydrolysis of chitosans, Carbohydrate Polymers 46 , pp. 89-98.
60.Wei Wang, Shuqui Bo, Shuqing Li and Wen Qin, Determination of Mark
Houwink equation for chitosan with degrees different of deacetylation, Int, J.
Biol. Macromol, October, Vol 13, pp. 281-285.
61.Ying-chien Chung et al., (2004), Relationship Between Antibacterial Activity Of
Chitosan And Surface Characteristics Of Cell Wall, Acta Pharmacol Sin Jul 25
(7) pp. 932-936 (90).
62.Vibrioparahaemolytocus,
www.nzfsa.govt.nz/science/data.sheets/vibrioparahaemolytocus .pdf.
63.Zhishen Jia and Dongfeng Shen., (2002), Effect of reaction temperature and
reaction time on the preparation of low-molecular-weight chitosan using
Phụ lục 1:Xây dựngđường chuẩnđộ nhớt của sucrose ở 20oC bằng thiết bị nhớt kế