پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر
فصلنامه علمی - پژوهشی

خاصیت ضد میکروبی کمپوزیت کیتوزان با بنتونیت اصلاح شده علیه باکتری ائروموناس هیدروفیلای بیماریزای آبزیان

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

ظهیر شکوه سلجوقی 1
امیدوار فرهادیان 2
نوید رمضانیان 3

1 دانشگاه صنعتی اصفهان- دانشکده منابع طبیعی- گروه شیلات

2 دانشگاه صنعتی اصفهان- گروه شیلات

3 گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده


کنتــرل بیماریهــای باکتریایــی ماهیــان همــواره یکــی از مهمتریــن مشــکالت آبــزی پــروران در طــی سـالهای اخیـر بـوده اسـت. از ایـن رو، اسـتفاده از ترکیبـات ضـد میکروبـی جدیـد بـا حداقـل عـوارض مرسـوم گردیـده اسـت. در ایـن پژوهـش بـا اسـتفاده از روش اسـیدی-گرمایی سـاختار بنتونیـت اصـاح گردیـد، سـپس مبـادرت بـه سـاخت هیبریـد کیتـوزان و بنتونیـت اصـاح شـده گردیـد. سـاختار ترکیبات بـا اسـتفاده از روش طیفسـنجی تبدیـل فوریـه مـادون قرمـز )FTIR ،)میکروسـکوپ الکترونـی روبشـی نشـر میدانـی)SEM-FE )و طیفسـنجی پـراش انـرژی پرتـو ایکـس )EDX )مطالعـه گردیـد. مطالعـه ضـد باکتریایـی ترکیبـات بـر باکتـری گـرم منفـی آئرومونـاس هیدروفیـا در شـرایط آزمایشـگاهی بـا دو روش دیسـکی و مایکرودایلوشـن مـورد بررسـی قـرار گرفـت. نتایـج روش دیسـکی نشـان داد کـه ترکیبـات سـاخته شـده دارای خاصیـت ضـد باکتریایی در شـرایط آزمایشـگاهی علیـه باکتـری آائروموناس هیدروفیـا بودنـد. بنتونیـت اصـاح شـده بـا روش اسـیدی-گرمایی دارای قطـر هالـه عـدم رشـد برابـر بــا 11/0 ± 16/11 و هیبریــد کامپوزیــت کیتوزانــی برابــر بــا 12/0 ±54/8 بــود. بــرای تعییــن قــدرت ضدمیکروبـی )MIC و MBC )از روش مایکرودایلوشـن و شـمارش کلونـی در محیط کشـت اگار اسـتفاده گردیـد. نتایـج نشـان داد کـه ترکیـب اصـاح شـده بـا روش اسـیدی گرمایـی دارای MBC بـه میـزان 57/28 و 28/14 میلیگــرم بــر لیتــر بــرای باکتــری آئرومونــاس هیدروفیــا در ده دقیقــه و ســی دقیقــه بودنـد. بـرای کامپوزیـت کیتـوزان و بنتونیـت اصـاح شـده دارای MBC بـه میـزان 28/14 میلیگـرم بـر لیتـر بـرای باکتـری آئرومونـاس هیدروفیـا در ده و سـی دقیقـه بودنـد. نتایـج نشـان داد کـه ترکیبـات اصـاح شـده بنتونیتـی و کامپوزیتـی سـاخته شـده دارای اثـرات ضـد میکروبـی قـوی بـوده و قابلیـت حــذف عوامــل بیماریریــزا را در شــرایط آزمایشــگاهی داشــته و میتواننــد بــه عنــوان ترکیبــات جدیــد بهمنظــور کنتــرل عوامــل بیمــاریزا در سیســتمهای پرورشــی مــورد اســتفاده قــرار گیرنــد.

کلیدواژه‌ها

کمپوزیت کیتوزان
بنتونیت
روش اسیدی- گرمایی
آئروموناس هیدروفیلا
خاصیت ضد میکروبی

موضوعات

عنوان مقاله English

Antimicrobial properties of chitosan composite with activated bentonite against Aquaculture pathogenic bacteria: Aeromonas hydrophila

نویسندگان English

Zoheir Shokouh Saljoghi 1
Omidvar Farhadian 2
Navid Ramezanian 3
1 Department of Natural Resources, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
2 Department of Natural Resources, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
3 Department of Chemistry, Faculty of Science, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده English

The control of bacterial diseases of fish has always been one of the most important problems of aquaculteriets in recent years. One of these problems is bacterial resistance. Using antibiotics can cause problems for consumers. Therefore, the use of new antimicrobial agents with minimal complications is common. In the present study, using the acid-thermal method, the bentonite structure was modified and the chitosan and bentonite hybrids were modified in the stage of development. The structure of the compounds was studied using the Infrared Fourier Transform Spectrometry (FTIR), Surface Electron Scanning Microscopy (FE-SEM) and X-ray diffraction spectroscopy (EDX). Antimicrobial activity of two types of modified bentonite on gram negative bacterium Aeromonas hydrophila was studied in vitro using two methods of disk diffusion and microdilution. The results of the disc diffusion method showed that the antimicrobial compounds produced had antibacterial properties in experimental conditions against the Aeromonas hydrophilia bacteria. Antimicrobial activity (MIC and MBC) was determined using microdilution and clonal counting in Agar culture medium. The results showed that the modified compound with the acidic method had MBC of 28.57 and 14.28 mg / L for Aeromonas hydrophila bacteria in 10 minutes and 30 minutes. For chitosan and modified bentonite composite, MBC was 14.28 mg / ml for Aeromonas hydrophila bacteria in 10 and 30 minutes. The results of this study showed that modified bentonite and composite compounds have strong antimicrobial effects and can remove pathogens in laboratory conditions and can be used as new compounds to control pathogens in breeding systems.


کلیدواژه‌ها English

Chitosan Composite
Bentonite
Acid-Thermal Method
Aeromonas hydrophila
Antimicrobial effect
1- Austin B., Recovery of ‘atypical’isolates of Aeromonas salmonicida, which grow at 37° C, from ulcerated non‐salmonids in England, Journal of Fish Diseases, 16, 165-168, 1993.
2- Lewbart, G. A., Bacteria and ornamental fish. In Seminars in avian and exotic pet medicine, 10, 48-56, 2001.
3- Noga, E.J., Fish Disease: Diagnosis and Treatment Mosby, St. Louis, MO, USA, pp. 88–93, 1996.
4- Ardo, L., Jeney, Z., Adams, A., & Jeney, G., Immune responses of resistant and sensitive common carp families following experimental challenge with (Aeromonas hydrophila). Fish & shellfish immunology, 29(1), 111-116, 2010.
5- Peatman E., Mohammed, H., Kirby, A., Shoemaker, C.A., Yildirim-Aksoy, M., Beck, B.H., Mechanisms of pathogen virulence and host susceptibility in virulent Aeromonas hydrophila infections of channel catfish (Ictalurus punctatus). Aquaculture, 42(1): 1-8, 2018.
6- Shao, J. Z., Liu, J., & Xiang, L. X. (Aeromonas hydrophila) induces apoptosis in (Carassius auratus) lymphocytes in vitro. Aquaculture, 229, 11-23, 2004.
7- Harikrishnan, R., Kim, M. C., Kim, J. S., Han, Y. J., Jang, I. S., Balasundaram, C., & Heo, M. S. Immune response and expression analysis of cathepsin K in goldfish during (Aeromonas hydrophila) infection. Fish & shellfish immunology, 28(4), 511-516, 2010.
8- Quang, D. V., Sarawade, P. B., Jeon, S. J., Kim, S. H., Kim, J. K., Chai, Y. G., & Kim, H. T. Effective water disinfection using silver nanoparticle containing silica beads. Applied Surface Science, 266, 280-287, 2013.
9- Motshekga, S.C., Ray, S.S., Highly efficient inactivation of bacteria found in drinking water using chitosan bentonite composites: Modelling and breakthrough curve analysis. Water Research. 111(1), 213-223, 2017.
10- Malegowd Raghavendra, Jung, J., Kim, D., Seo, J., Microwave assisted antibacterial chitosan–silver nanocomposite films. 84, 281-288, 2016.
11- Rasoulzadehzali, M., Namazi, H., Facile preparation of antibacterial chitosan/graphene oxide-Ag bio-nanocomposite hydrogel beads for controlled release of doxorubicin. International Journal of Biological Macromolecules. 116:54-63, 2018.
12- Young C. H., Kaneda S., Mikami Y., Arai T., Igarashi K., Saito M., Miyoshi T. and Fuse A., Protection activity induced by the bacterial vaccine, heat-killed Closteridium butyricum against Candidaalbicans infections in mice. Japonis Journal of Medical Mycology, 28, 262–269, 1987.
13- Chen C. S., Liau W. Y. and Tsai G. J., Antibacterial effects of N-sulfonated and N-sulfobenzoyl chitosan and application to oyster preservation. Journal of Food Prot, 61, 1124-1128, 1998.
14- Coma V., Martial-Gros A., Garreau S., Copinet A., Salin F. & Deschamps A., Edible anti-microbial films based on chitosan matrix. Journal of Food Science, 67, 1162-1169, 2002.
15- Raafat D., Von Barge K., Haas A. and Sahl H. G., Appl., Insights into the Mode of Action of Chitosan as an Antibacterial Compound. Journal of Environmental Microbiology, 74, 3764-3773, 2008.
16- Wang X., Yumin, D., Jianhong, Y., Yufeng, T., Lu, J., Preparation, characterization, and antimicrobial activity of quaternized chitosan/organic montmorillonite nanocomposites. Journal of Biomedical Materials Research. 84, 384-390, 2008.
17- شکوه سلجوقی، ظ؛ رفیعی، غ؛ ایمانی، ا؛ بختیاری، م، کاربرد بنتونیت احیا شده به روش اسیدی- گرمایی و سورفکتانت کاتیونی کاهش آلاینده های زیست محیطی فسفاته و سولفاته در پساب آبزی پروری، مجله محیط شناسی ، ( 38) 30: 40-31 (1391).
18- شکوه سلجوقی، ظ؛ رفیعی، غ؛ ایمانی، ا؛ بختیاری، م، حذف آلاینده های نیتریت و نیترات از پساب سیستم مدار بسته آبزی پروری توسط بنتونیت های اصلاح شده. مجله آب و فاضلاب، (2)، 54:14 -46 (1391).
19- Lu Z., Gao, J., He, Q., Wu, J., Liang, D., Yang, H. Enhanced antibacterial and wound healing activities of microporous chitosan-Ag/ZnO composite dressing. Carbohydrate Polymers, 156, 460-469, 2017.
20- Schwalbe R., Steele-Moore L., Goodwin, A. C., Antimicrobial Susceptibility Testing Protocols. CRC press. Taylor & Francis Group. London. Pp 430. 2007.
21- Beppu M.M., Vieira R.S., Aimoli, C.G & Santana, C.C., Crosslinking of chitosan membranes using glutaraldehyde: Effect on ion permeability and water absorption. Journal of Membrane Science, 301, 126-130, 2007.
22- Tsai G. J. & Su W. H., Antibacterial activity of shrimp chitosan against Escherichia coli. J. Food. Protection, 62: 239-243, 1999.
23- Young D. H. & Kauss H., Release of calcium from suspension-cultured Glycine max cells by chitosan, other polycations, and polyamines in relation to effects on membrane permeability. Journal of Plant Physiology, 73, 698-702, 1983.
24- Hadwiger L. A., Kendra D. G., Fristensky B. W & Wagoner W., Chitosan both activated genes in plants and inhibits RNA synthesis in fungi, in: "Chitin in nature and technology". Muzzarelli R. A. A., Jeuniaux C. and Gooday G. W. (Eds.), Plenum, New York. 1981.
25- Shahidi F., Arachchi J. & Jeon Y. J., Food applications of chitin and chitosans. Trends Food Sci. Technol., 10, 37-51, 1999.
26- Papineau A.M., Hoover D.G., Knorr D. & Farkas D.F., Antimicrobial effect of water soluble chitosan with high hydrostatic pressure. Journal of Food Biotechnology, 5, 45-57, 1991.
27- Sudarshan N.R., Hoover D.G. & Knorr D., Antibacterial Action of Chitosan. Food Biotechnology, 6, 257-272. 1992.
28- Devlieghere F., Vermeulen A & Debevere J., Chitosan: antimicrobial activity, interactions with food components and applicability as a coating on fruit and vegetables. Journal of Food Microbiol, 21, 703-714. 2004.
29- Sebti I., Martial-Gros A., Carnet-Pantiez A., Grelier S. and Coma V., Chitosan as bioactive coating and film against Aspergillus Niger contamination. Journal Food Science, 70, 100-104, 2005.

صفحه اصلی

راهنمای نویسندگان

ارسال مقاله

داوران

تماس با ما