ОБНМикробиология Microbiology

  • ISSN (Print) 0026-3656
  • ISSN (Online) 3034-5464

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПЛЕНКИ ИЗ ХИТОЗАНА С УЛУЧШЕННЫМИ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИМИ И АНТИБАКТЕРИАЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ ПРОТИВ BACILLUS SUBTILIS И ESCHERICHIA COLI

Код статьи
S3034546425060134-1
DOI
10.7868/S3034546425060134
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Том/ Выпуск
Том 94 / Номер выпуска 6
Страницы
653-663
Аннотация
Путем комплексообразования хитозана, полученного механохимическим способом в двухшнековом экструдере, с сульфатом декстрана в разных соотношениях (1 : 1, 1 : 2 и 2 : 1) сформованы наночастицы и исследованы методом динамического лазерного светорассеяния для оценки их гидродинамического радиуса и дзета-потенциала. Проведена оценка влияния роста концентрации наполнителя в виде полученных наночастиц (от 0 до 5%) на физико-механические характеристики пленок на основе хитозана, а также их антимикробную активность в отношении грамположительной бактерии Bacillus subtilis, грамотрицательной бактерии Escherichia coli и мицелиального гриба Aspergillus niger. Результаты показали, что свойства пленок зависят от концентрации наноразмерного наполнителя, обеспечивая наилучшие показатели деформационно-прочностных свойств, непрозрачности и антибактериальной активности при наибольшем содержании наночастиц. Таким образом, в ходе исследования использованы возможности хитозана, такие как пленкообразование и комплексообразование, для демонстрации потенциала получения на его основе упаковочных материалов с улучшенными функциональными свойствами с минимальными ресурсными затратами.
Ключевые слова
хитозан сульфат декстрана наночастицы пленки антимикробная активность
Дата публикации
01.06.2025
Год выхода
2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
4

Библиография

  1. 1. Abbaszadegan A., Ghahramani Y., Gholami A., Hemmateenejad B., Dorostkar S., Nabavizadeh M., Sharghi H. The effect of charge at the surface of silver nanoparticles on antimicrobial activity against gram-positive and gram-negative bacteria: a preliminary study // J. Nanomater. 2015. V. 16. Art. 53. https://doi.org/10.1155/2015/720654
  2. 2. Akopova T.A., Popyrina T.N., Demina T.S. Mechanochemical transformations of polysaccharides: a systematic review // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. Art. 10458. https://doi.org/10.3390/ijms231810458
  3. 3. Anitha A., Deepagan V.G., Divya Rani V.V., Menon D., Nair S.V., Jayakumar R. Preparation, characterization, in vitro drug release and biological studies of curcumin loaded dextran sulphate-chitosan nanoparticles // Carbohydr. Polym. 2011. V. 84. P. 1158–1164.
  4. 4. Baklagina Y.G., Klechkovskaya V.V., Kononova S.V., Petrova V.A., Poshina D.N., Orekhov A.S., Skorik Y.A. Polymorphic modifications of chitosan // Crystallogr. Rep. 2018. V. 63. P. 303–313.
  5. 5. Bolshakova O.I., Mikhailova E.A., Zherebyateva O.O., Miroshnichenko I.V., Sarantseva S.V. Can nanoparticles become an alternative to antibiotics // Nanobiotechnol. Rep. 2023. V. 18. P. 153–164.
  6. 6. Cazón P., Vázquez M. Mechanical and barrier properties of chitosan combined with other components as food packaging film // Environ. Chem. Lett. 2020. V. 18. P. 257–267.
  7. 7. Chen Y., Mohanraj V.J., Parkin J.E. Chitosan-dextran sulfate nanoparticles for delivery of an anti-angiogenesis peptide // Lett. Peptide Sci. 2003. V. 10. P. 621–629.
  8. 8. Chen Y.-M. Chung Y.-C., Wang Li.-W., Chen K.-T., Li S-Y. Antibacterial properties of chitosan in waterborne pathogen // J. Environ. Sci. Health. Part A. 2002. V. 37. P. 1379–1390.
  9. 9. Debeaufort F., Voilley A. Edible films and coatings for food applications / Eds. M.E. Embuscado, K.C. Huber. Dordrecht‒Heidelberg‒London‒New York: Springer, 2009. https://doi.org/10.1007/978-0-387-92824-1
  10. 10. Delair T. Colloidal polyelectrolyte complexes of chitosan and dextran sulfate towards versatile nanocarriers of bioactive molecules // Eur. J. Pharm. Biopharm. 2011. V. 78. P. 10–18.
  11. 11. Demchick P., Koch A.L. The permeability of the wall fabric of Escherichia coli and Bacillus subtilis // J. Bacteriol. 1996. V. 178. P. 768–773.
  12. 12. Díaz-Montes E., Yáñez-Fernández J., Castro-Muñoz R. Dextran/chitosan blend film fabrication for bio-packaging of mushrooms (Agaricus bisporus) // J. Food Process Preserv. 2021. V. 45. Art. e15489. http://dx.doi.org/10.1111/jfpp.15489
  13. 13. Dolgopyatova N.V., Novikov V.Y., Kuchina Y.A., Konovalova I.N. Effect of deacetylation conditions on the physicochemical properties of chitosan from crustacean shells // ChemChemTech. 2022. V. 65. № 5. С. 77–86.
  14. 14. Egorov A.R., Kirichuk A.A., Rubanik V.V., Rubanik V.V., Tskhovrebov A.G., Kritchenkov A.S. Chitosan and its derivatives: preparation and antibacterial properties // Materials (Basel). 2023. V. 16. Art. 6076. https://doi.org/10.3390/ma16186076
  15. 15. Ezati P., Rhim J.W. pH-responsive chitosan-based film incorporated with alizarin for intelligent packaging applications // Food Hydrocoll. 2020. V. 102. Art. 105629.
  16. 16. Fernández-Marín R., Labidi J., Andrés M.Á., Fernandes S.C.M. Using α-chitin nanocrystals to improve the final properties of poly (vinyl alcohol) films with Origanum vulgare essential oil // Polym. Degrad. Stab. 2020. V. 179. Art. 109227. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2020.109227
  17. 17. Goy R.C., Morais S.T.B., Assis O.B.G. Evaluation of the antimicrobial activity of chitosan and its quaternized derivative on E. coli and S. aureus growth // Revista Brasileira de Farmacognosia. 2016. V. 26. P. 122–127.
  18. 18. Han J.W., Ruiz-Garcia L., Qian J.P., Yang X.T. Food packaging: a comprehensive review and future trends // Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. 2018. V. 17. P. 860–877.
  19. 19. Jung E.J., Youn D.K., Lee S.H., No H.K., Ha J.G., Prinyawiwatkul W. Antibacterial activity of chitosans with different degrees of deacetylation and viscosities // Int. J. Food Sci. Technol. 2010. V. 45. P. 676–682.
  20. 20. Kadam D., Momin B., Palamthodi S., Lele S.S. Physicochemical and functional properties of chitosan-based nano-composite films incorporated with biogenic silver nanoparticles // Carbohydr. Polym. 2019. V. 211. С. 124–132.
  21. 21. Madkhali O.A., Sivagurunathan M.S., Sultan M.H., Bukhary H.A., Ghazwani M., Alhakamy N.A., Meraya A.M., Alshahrani S., Alqahtani S.S., Bakkari M.A., Alam M.I., Elmobark M.E. Formulation and evaluation of injectable dextran sulfate sodium nanoparticles as a potent antibacterial agent // Sci. Rep. 2021. V. 11. Art. 9914. https://doi.org/10.1038/s41598-021-89330-0
  22. 22. Mahdy Samar M., El-Kalyoubi M.H., Khalaf M.M., Abd El-Razik M.M. Physicochemical, functional, antioxidant and antibacterial properties of chitosan extracted from shrimp wastes by microwave technique // Ann. Agric. Sci. 2013. V. 58. P. 33–41.
  23. 23. Mahmud M.Z.A., Mobarak M.H., Hossain N. Emerging trends in biomaterials for sustainable food packaging: a comprehensive review // Heliyon. 2024. V. 10. Art. e24122. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e24122
  24. 24. Moratti S.C., Cabral J.D. Antibacterial properties of chitosan // Chitosan Based Biomaterials. V. 1 / Eds. J.A. Jennings, J.D. Bumgardner. Woodhead Publishing, 2017. P. 31–44.
  25. 25. Muralidharan S., Shanmugam K. Synthesis and characterization of naringenin-loaded chitosan-dextran sulfate nanocarrier // J. Pharm. Innov. 2021. V. 16. P. 269–278.
  26. 26. No H.K., Meyers S.P., Prinyawiwatkul W., Xu Z. Applications of chitosan for improvement of quality and shelf life of foods: a review // J. Food Sci. 2007. V. 72. P. R87‒R100. https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2007.00383.x
  27. 27. Popyrina T.N., Demina T.S., Akopova T.A. Polysaccharide-based films: from packaging materials to functional food // J. Food Sci. Technol. 2023. V. 60. P. 2736–2747.
  28. 28. Priyadarshi R., Kumar B., Deeba F., Kulshreshtha A., Negi Y.S. Chitosan films incorporated with Apricot (Prunus armeniaca) kernel essential oil as active food packaging material // Food Hydrocoll. 2018. V. 85. P. 158–166.
  29. 29. Roy S., Min S.J., Biswas D., Rhim J.W. Pullulan/chitosan-based functional film incorporated with curcumin-integrated chitosan nanoparticles // Colloids Surf. A. Physicochem. Eng. Asp. 2023. V. 660. Art. 130898.
  30. 30. Roy S., Rhim J.-W. Fabrication of chitosan-based functional nanocomposite films: effect of quercetin-loaded chitosan nanoparticles // Food Hydrocoll. 2021. V. 121. Art. 107065.
  31. 31. Shah R., Eldridge D., Palombo E., Harding I. Optimization and stability assessment of solid lipid nanoparticles using particle size and zeta potential // J. Phys. Sci. 2014. V. 25. P. 59–75.
  32. 32. Tuchilus C.G., Nichifor M., Mocanu G., Stanciu M.C. Antimicrobial activity of chemically modified dextran derivatives // Carbohydr. Polym. 2017. V. 161. P. 181–186.
  33. 33. Upadhyay P., Ullah A. Enhancement of mechanical and barrier properties of chitosan-based bionanocomposites films reinforced with eggshell-derived hydroxyapatite nanoparticles // Int. J. Biol. Macromol. 2024. V. 261. Art. 129764.
  34. 34. Wang W., Xue C., Mao X. Chitosan: structural modification, biological activity and application // Int. J. Biol. Macromol. 2020. V. 164. P. 4532–4546.
  35. 35. Yao Q.B., Huang F., Lu Y.H., Huang J.M., Ali M., Jia X.Z., Zeng X.A., Huang Y.Y. Polysaccharide-based food packaging and intelligent packaging applications: a comprehensive review // Trends Food Sci. Technol. 2024. V. 147. Art. 104390.
  36. 36. Zhang K., Chen Q., Xiao J., You L., Zhu S., Li C., Fu X. Physicochemical and functional properties of chitosan-based edible film incorporated with Sargassum pallidum polysaccharide nanoparticles // Food Hydrocoll. 2023. V. 138. Art. 108476.
  37. 37. Zhu F. Polysaccharide based films and coatings for food packaging: effect of added polyphenols // Food Chem. 2021. V. 359. Art. 129871.
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека