偶联化壳聚糖-氧化石墨烯复合凝胶球的抑菌性研究

□ 程佳慧 大连工业大学

食品污染的污染源很多，从食品原料选取到送入人们手中，主要会经历3个过程：原料生产过程、生产加工过程以及运输和贮藏过程，而这3个过程又包含众多环节，每个环节都不可避免地接触人、机器、空气等外界环境，都有可能造成重金属或食源性致病微生物的污染。

1 壳聚糖/氧化石墨烯介绍

壳聚糖，是一种天然高分子聚合物，壳聚糖及其衍生物均无毒无害，有良好的生物相容性、反应活性、抗菌性[1]，人们常常将其广泛应用于食品、环保、农业、医药等领域[2]。

氧化石墨烯基底上有大量氧原子，边缘含有环氧基、羟基和羧基[3]，这些含氧基团赋予氧化石墨烯亲水性，防止片层堆叠，具有很好的生物相容性[4]。

2 CS/GO抑菌性研究进展

Beheshteh等人的研究表明，糖功能化的氧化石墨烯复合物不仅具有较强的吸附能力，而且具有较强的抗菌活性，可用于病原菌和染料污染水体的处理，特别是与甘露糖的聚合物可作为有效的细菌靶向剂。

3 复合凝胶球制备

冰乙酸溶解CS粉末得到浓度为1%CS的溶液。将GO与1%CS经超声2 h混匀，用1 mL注射器将混合液滴入NaOH溶液中形成小球。在浓度为5%的戊二醛（GA）中进行交联30 min，得偶联前的凝胶球CS/GO。

将得到的CS/GO凝胶球在体积比1∶1的APS和乙醇混合溶液中偶联4 h，得到CS/GO(APS)凝胶球。

4 抑菌性研究

4.1 实验材料

胰蛋白胨大豆肉汤（mTSB）：HB4114，青岛海博生物；氯化钠：A100241-0500，生工生物工程有限公司。

4.2 实验方法

4.2.1 培养基的配制

TSB 培养基的配制（1 L）：称取33.00 g mTSB，加入1 000 mL蒸馏水，加热溶解后，高温高压灭菌20 min。TSB培养基配制（1 L）：配制过程比TSB培养基多加入3%的NaCl。

4.2.2 菌株培养

在无菌环境中分别取金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、枯草芽孢杆菌、单核细胞增生李斯特菌、大肠杆菌、沙门氏菌、志贺氏菌与副溶血性弧菌。

实验组，每个2 mL离心管中加入1 mL培养基、浓度为1 mg/L凝胶球材料和菌液，置于34 ℃、150 r/min摇床中，过夜培养。空白对照组，每个离心管中加入培养基和菌液。

4.2.3 酶标仪分析方法

在波长600 nm下，用酶标仪检测培养不同时间的菌液的吸光度。在96孔板中，每个孔加200培养基和20菌液，空白则只加入培养基即可。测得结果，绘制12 h内的生长曲线。

为了比较出对这8种食源性致病菌的抑菌程度，通过公式（1）计算12 h后的抑菌率。

4.3 结果与讨论

对比空白组发现革兰氏阳性菌中，对单核细胞增生李斯特菌的抑菌效果最好，其次是白色念珠球菌，抑菌率分别为45.8%和41.5%；革兰氏阴性菌中，对志贺氏菌的抑制效果最好，其次是沙门氏菌，抑菌率为43.29%和34.84%。

针对金黄色葡萄球菌，做了浓度为4 mg/L的 GO、CS、GO/CS、GO/CS（APS）材料的抑菌实验。得出，CS和GO对金黄色葡萄球菌抑菌效果好，但偶联后的复合材料的抑菌效果远远超过他们各自的抑菌能力。

5 结语

本文主要探究CS/GO（APS）复合凝胶球对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的抑菌作用，抑菌效果最好的是单核细胞增生李斯特菌和志贺氏菌，而且偶联后材料抑菌效果更好。对抑菌机理做以下猜想：偶联后材料所带有的正电荷数增多，与带有负电荷的细胞膜相结合的静电相互作用增强，改变了膜的通透性，杀死细菌；偶联后结构易与病原菌表面的蛋白结合，干扰其正常生理活动，抑制生长，直至死亡。