偶聯(lián)化殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合凝膠球的抑菌性研究

程佳慧

摘 要：水和食品中最常見的污染物是重金屬離子和致病微生物。通過對抑菌材料的研究，可以為減少水和食品污染提供有力支持。文中，主要對偶聯(lián)化殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合凝膠球的抑菌性進行介紹。

關(guān)鍵詞：偶聯(lián)化殼聚糖;氧化石墨烯;凝膠球;抑菌性

食品污染的污染源很多，從食品原料選取到送入人們手中，主要會經(jīng)歷3個過程：原料生產(chǎn)過程、生產(chǎn)加工過程以及運輸和貯藏過程，而這3個過程又包含眾多環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都不可避免地接觸人、機器、空氣等外界環(huán)境，都有可能造成重金屬或食源性致病微生物的污染。

1 殼聚糖/氧化石墨烯介紹

殼聚糖，是一種天然高分子聚合物，殼聚糖及其衍生物均無毒無害，有良好的生物相容性、反應(yīng)活性、抗菌性[1]，人們常常將其廣泛應(yīng)用于食品、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域[2]。

氧化石墨烯基底上有大量氧原子，邊緣含有環(huán)氧基、羥基和羧基[3]，這些含氧基團賦予氧化石墨烯親水性，防止片層堆疊，具有很好的生物相容性[4]。

2 CS/GO抑菌性研究進展

Beheshteh等人的研究表明，糖功能化的氧化石墨烯復(fù)合物不僅具有較強的吸附能力，而且具有較強的抗菌活性，可用于病原菌和染料污染水體的處理，特別是與甘露糖的聚合物可作為有效的細菌靶向劑。

3 復(fù)合凝膠球制備

冰乙酸溶解CS粉末得到濃度為1%CS的溶液。將GO與1%CS經(jīng)超聲2 h混勻，用1 mL注射器將混合液滴入NaOH溶液中形成小球。在濃度為5%的戊二醛（GA）中進行交聯(lián)

30 min，得偶聯(lián)前的凝膠球CS/GO。

將得到的CS/GO凝膠球在體積比1∶1的APS和乙醇混合溶液中偶聯(lián)4 h，得到CS/GO（APS）凝膠球。

4 抑菌性研究

4.1 實驗材料

胰蛋白胨大豆肉湯（mTSB）：HB4114，青島海博生物;氯化鈉：A100241-0500，生工生物工程有限公司。

4.2 實驗方法

4.2.1 培養(yǎng)基的配制

TSB 培養(yǎng)基的配制（1 L）：稱取33.00 g mTSB，加入1 000 mL蒸餾水，加熱溶解后，高溫高壓滅菌20 min。TSB培養(yǎng)基配制（1 L）：配制過程比TSB培養(yǎng)基多加入3%的NaCl。

4.2.2 菌株培養(yǎng)

在無菌環(huán)境中分別取金黃色葡萄球菌、白色念珠菌、枯草芽孢桿菌、單核細胞增生李斯特菌、大腸桿菌、沙門氏菌、志賀氏菌與副溶血性弧菌。

實驗組，每個2 mL離心管中加入1 mL培養(yǎng)基、濃度為1 mg/L凝膠球材料和400 ?L菌液，置于34 ℃、

150 r/min搖床中，過夜培養(yǎng)。空白對照組，每個 2 mL離心管中加入1 mL培養(yǎng)基和菌液。

4.2.3 酶標儀分析方法

在波長600 nm下，用酶標儀檢測培養(yǎng)不同時間的菌液的吸光度。在96孔板中，每個孔加200 ?L培養(yǎng)基和20 ?L菌液，空白則只加入培養(yǎng)基即可。測得結(jié)果，繪制12 h內(nèi)的生長曲線。

為了比較出對這8種食源性致病菌的抑菌程度，通過公式（1）計算12 h后的抑菌率。

4.3 結(jié)果與討論

對比空白組發(fā)現(xiàn)革蘭氏陽性菌中，對單核細胞增生李斯特菌的抑菌效果最好，其次是白色念珠球菌，抑菌率分別為45.8%和41.5%;革蘭氏陰性菌中，對志賀氏菌的抑制效果最好，其次是沙門氏菌，抑菌率為43.29%和34.84%。

針對金黃色葡萄球菌，做了濃度為4 mg/L的GO、CS、GO/CS、GO/CS（APS）材料的抑菌實驗。得出，CS和GO對金黃色葡萄球菌抑菌效果好，但偶聯(lián)后的復(fù)合材料的抑菌效果遠遠超過他們各自的抑菌能力。

5 結(jié)語

本文主要探究CS/GO（APS）復(fù)合凝膠球?qū)Ω锾m氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的抑菌作用，抑菌效果最好的是單核細胞增生李斯特菌和志賀氏菌，而且偶聯(lián)后材料抑菌效果更好。對抑菌機理做以下猜想：偶聯(lián)后材料所帶有的正電荷數(shù)增多，與帶有負電荷的細胞膜相結(jié)合的靜電相互作用增強，改變了膜的通透性，殺死細菌;偶聯(lián)后結(jié)構(gòu)易與病原菌表面的蛋白結(jié)合，干擾其正常生理活動，抑制生長，直至死亡。

參考文獻

[1]梁麗媚，李思東，李程鵬.殼聚糖及其衍生物抗菌活性的研究進展[J].廣州化工，2017，45（20）：6-9.

[2]Ge H， Fan X. Adsorption of Pb2+ and Cd2+ onto a Novel Activated Carbon-Chitosan Complex[J]. Chemical Engineering & Technology， 2011， 34（10）：1745-1752.

[3]張磊.氧化石墨及其聚合物納米復(fù)合材料的制備及表征[D].青島：青島大學(xué)，2009.

[4]Geim A K， Novoselov K S. The rise of graphene[J]. Nature Materials， 2009，6：11-19.