đến khả năng kháng Erwinia sp.
Để xem xét khả năng kháng Erwinia sp. của chitosan trên cả nồng độ và độ deacetyl. Tiến hành thử khả năng kháng Erwinia sp. của chitosan (C) có DD = 70% và chitosan C1 có DD = 82% ở các nồng độ 0%; 0,3%; 0,4%; 0,5%; 0,6%. Kết quả đường kính vòng kháng khuẩn được thể hiện trên Hình 3.1 và 3.2.
Hình 3.1. Đường kính vòng kháng khuẩn của chitosan C và chitosan C1
Kết quả ở Hình 3.1 cho thấy các dung dịch chitosan có DD =70% và DD = 82% đều có khả năng kháng Erwinia sp. đáng kể (so sánh đối chứng), đường kính vòng kháng khuẩn tăng dần khi tăng nồng độ của chitosan DD =70 % và DD = 82%. Đối với chitosan có DD =70 %, nồng độ 0,3% có khả năng kháng yếu nhất với đường kính vòng kháng khuẩn là 12,67 mm và nồng độ 0,6% có khả năng kháng mạnh nhất với đường kính vòng kháng là 19,33 mm.
Đối với chitosan có DD = 82%, đường kính vòng kháng khuẩn lớn nhất khi dung dịch chitosan có DD = 82% có nồng độ 0,6% là 20,67 mm và đường kính kháng khuẩn bé nhất là 13,67 mm khi nồng độ chitosan là 0,3%.
Khi nồng độ tăng lên đồng nghĩa với mật độ nhóm NH3+ tăng lên. Các nhóm này có khả năng liên kết với các nhóm amoni của thành tế bào và lấy đi các ion kim loại cần thiết từ đó gây cản trở quá trình sinh trưởng và phát triển của Erwinia sp., kết quả là Erwinia sp. chết dần theo thời gian. Thêm vào đó khi nồng độ tăng lên thì bề mặt tế bào Erwinia sp. có thể bị bao vây gây ra sự bất động từ đó ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của chúng. Điều này hoàn toàn phù hợp với giải thích của các
0 5 10 15 20 25 ĐC 0,3 0,4 0,5 0,6 Nồng độ chitosan (%) Đ ư ờ n g k ín h v ò n g k h á n g k h u ẩ n (m m ) CTS C: DD = 70% CTS C1: DD = 82%
nghiên cứu đi trước về cơ chế của việc kháng khuẩn của chitosan. Các tác giả cho rằng chính nhóm các NH3+ của Chitosan là nguyên nhân làm VSV bị tiêu diệt [6].
Ngay sau khi tiếp xúc với các điện tích dương của Chitosan, chitosan hấp phụ lên trên bề mặt cácVSV, lực liên kết mạnh có thể dẫn đến phá vỡ màng tế bào hoặc có thể lấy đi những ion kim loại cần thiết cho hoạt động trao đổi chất, phá vỡ sự cân bằng làm VSV mất khả năng tổng hợp và sản sinh tế bào mới.
Mặt khác , Erwinia sp. là vi khuẩn Gram âm có quan hệ gần với Escherichia coli,
Shigella, Salmonella và Yersinia [48]. Theo Hui và cộng sự (2004) và Tsai và cộng sự (2004), cơ chế kháng 1 vi khuẩn Gram âm có thể được giải thích dựa vào tương tác giữa mạch cấu trúc polycation của chitosan với các vùng tích điện âm trên thành tế bào
Erwinia sp. cấu tạo bởi lớp mỏng peptidoglycan được bao bọc lớp bên ngoài gồm lipoproteins, lipopolysaccharides và phospholipids. Chính tương tác này đã ngăn cản các chất dinh dưỡng thấm qua màng tế bào gây ức chế phát triển vi khuẩn Erwinia sp., thay đổi cấu trúc màng bán thấm gây chết tế bào vi khuẩn [26], [52].
DD của chitosan thể hiện hàm lượng –NH2 trong phân tử chitosan. Các thí nghiệm đếu chứng tỏ chitosan với độ deacetyl cao thể diện tính kháng khuẩn và khả năng làm sạch nước càng hiệu quả. Do mật độ nhóm –NH2 tăng sẽ làm tăng nồng độ nhóm –NH3+ , các nhóm –NH3+ liên kết với các nhóm chức mang điện âm trên bề mặt tế bào vi sinh vật, từ đó ức chế khả năng phát triển của vi sinh vật.
Nhìn biểu đồ ta thấy Chitosan có DD càng lớn thì nhóm NH2 trong phân tử chitosan càng nhiều, do đó khả năng tạo phức của nhóm NH2 với các ion kim loại quan trọng của các enzyme vi sinh vật càng lớn, nó lấy đi nhiều ion kim loại quan trọng nhiều hơn, ảnh hưởng nhiều đến sự mất cân bằng ion kim loại của vi khuẩn.
Người ta đã chứng minh có sự liên quan mật thiết giữa tính kháng khuẩn, kháng nấm của chitosan với tính háo nước của vách tế bào. Gần đây, Tsai đã phân tích tính kháng khuẩn của chitosan có mức độ deacetyl hóa cao. Chitosan trong dung dịch tăng cường điện tích dương nhờ nhóm amino nhận proton. Nhờ vậy, chitosan có mức độ deacetyl hóa cao được dự đoán có thể tăng khả năng kháng khuẩn [52]. Một số người đã tiết lộ chitosan có khả năng tiêu ức chế vi khuẩn gram
âm hiệu quả hơn vi khuẩn gram dương. Một số yếu tố như mức độ deacetyl hóa, mức độ polymer hóa, trọng lượng phân tử, sự khác nhau trong chuỗi ghép và loại vi sinh vật có khả năng tác động lên tính kháng khuẩn của chitosan và dẫn xuất.
Liu, 2001 nghiên cứu ảnh hưởng của DD (74 – 96)% đến khả năng kháng khuẩn. Ông cũng cho rằng DD tăng thì khả năng kháng khuẩn tăng. Do mật độ nhóm –NH2 tăng sẽ làm tăng nồng độ nhóm -NH3, các nhóm -NH3 liên kết với các nhóm chức mang điện tích âm trên bề mặt tế bào vi sinh vật, từ đó ức chế khả năng phát triển của vi sinh vật [54].
Như vậy cả nồng độ và độ DD đều có tác dụng thuận tới khả năng kháng
Erwinia sp.. Các yếu tố này tăng lên đều kéo theo tốc độ và hiệu quả tiêu diệt
Erwinia sp. của chitosan tăng lên. Trong đó nồng độ chitosan có tác động mạnh hơn cả. Ở nồng độ chitosan còn thấp, tác dụng kháng khuẩn là chưa cao. Chỉ khi nồng độ chitosan đủ lớn để hình thành lên lớp màng polymer trên bề mặt tế bào, phá vỡ sự hoạt động bình thường của quá trình trao đổi chất thì sự tiêu diệt mới được thể hiện rõ ràng.
Hình 3.2. Hình ảnh kháng Erwinia sp. của dung dịch CTS C và CTS C1
Nhìn trên Hình 3.2 ta thấy, khả năng kháng Erwinia sp. của dung dịch chitosan C và chitosan C1 có sự tăng lên khá rõ theo chiều tăng nồng độ của chitosan, kích thước đường kính vòng kháng to dần. Biểu hiện, ở dung dịch chitosan C, với nồng độ 0,3% vòng kháng xuất hiện tương đối nhỏ là 12,67 mm, tiếp theo đó vòng kháng của dung dịch chitosan 0,4% có chiều hướng tăng lên là 14,33 mm, vòng kháng của dung dịch chitosan 0,5% tăng lên 16,67 mm và vòng kháng xuất hiện rõ nhất cũng như khả năng kháng mạnh nhất là ở dung dịch chitosan 0,6%.
Đối với chitosan C1, ở nồng độ chitosan 0,3% đường kính vòng kháng là 13,67 mm, tiếp theo đó vòng kháng của dung dịch chitosan 0,4% có chiều hướng tăng lên là 16,33 mm, vòng kháng của dung dịch chitosan 0,5% tăng lên 18,33 mm và vòng kháng lớn nhất được thể hiện ở nồng độ 0,6% với đường kính 20,67 mm.