基于革蘭氏陽性菌生長曲線等指標(biāo)評價纖維素基抑菌材料L-Met改性MCC(M-MCC)抑菌效果(四)
2.1.3 XRD和TGA
如圖5A所示,15.6°、22.6°和34.8°處的衍射峰分別為纖維素的(1~10)(110)、(200)和(004)晶面。沒有觀察到纖維素晶體形態(tài)的明顯變化。改性后的M-MCC在22.6°處的特征峰略有增強(qiáng),這可能是因為L-Met的負(fù)載使得MCC中非晶態(tài)區(qū)域有效降解,結(jié)晶強(qiáng)度增加,有利于M-MCC的穩(wěn)定性。
圖5 MCC和M-MCC的XRD譜圖(A)以及M-MCC的熱重曲線和微分熱重曲線(B)
如圖5B所示,M-MCC在開始加熱后開始緩慢產(chǎn)生質(zhì)量損失,M-MCC在溫度達(dá)到112.05℃左右時質(zhì)量損失達(dá)到4.728%,而后質(zhì)量隨溫度上升損失十分緩慢。溫度到達(dá)153.08℃,M-MCC開始快速分解,產(chǎn)生較大的質(zhì)量損失,且質(zhì)量損失速率在320.46℃時達(dá)到最大值,在356.84℃時,M-MCC結(jié)束快速分解狀態(tài),恢復(fù)慢速降解。在溫度上升到526.34℃時,M-MCC熱解基本結(jié)束,質(zhì)量不再有大的損失,此時M-MCC在升溫過程中損失的質(zhì)量達(dá)到73.87%。M-MCC在熱解剛開始的質(zhì)量損失都是由于水分的蒸發(fā)和小分子化合物的降解而造成。隨著溫度的進(jìn)一步升高,M-MCC出現(xiàn)大規(guī)模的質(zhì)量損失現(xiàn)象,而后在較高的溫度結(jié)束快速熱解狀態(tài)。
2.2 M-MCC的體外抗氧化活性分析
如圖6所示,在M-MCC質(zhì)量濃度為0.1、0.5、1、5、10、20 mg/mL時,M-MCC對ABTS陽離子自由基的清除率分別為(30.67±3.35)%、(43.51±10.53)%、(52.38±6.99)%、(82.03±6.45)%、(93.55±3.63)%、(97.48±2.30)%。當(dāng)M-MCC質(zhì)量濃度較低時(0~1 mg/mL),M-MCC對ABTS陽離子自由基的清除能力較弱,清除率小于52.38%,M-MCC抗氧化能力較差;當(dāng)M-MCC質(zhì)量濃度逐漸上升時(1~5 mg/mL),M-MCC對ABTS陽離子自由基的清除能力急劇上升,清除率由52.38%上升到82.03%;當(dāng)M-MCC質(zhì)量濃度由5 mg/mL提高到10 mg/mL時,M-MCC對ABTS陽離子自由基的清除率高于90%;當(dāng)M-MCC的質(zhì)量濃度提高到20 mg/mL時,M-MCC對ABTS陽離子自由基的清除率達(dá)到97.47%,已接近抗壞血酸的抗氧化效果。
圖6 M-MCC對ABTS陽離子自由基的清除效果
2.3 M-MCC的MIC和MBC
通過不同濃度的M-MCC抗菌實驗發(fā)現(xiàn),M-MCC質(zhì)量濃度在15 mg/mL時,培養(yǎng)液在培養(yǎng)24 h后仍然澄清,所測得的M-MCC的MIC和MBC分別為15 mg/mL和30 mg/mL。從12 h和24 h的平板菌落可以看出,15 mg/mL以上的M-MCC對L.monocytogenes和S.aureus都具有較好的抑制效果(圖7)。這可能是由于L.monocytogenes和S.aureus都是革蘭氏陽性菌,細(xì)胞壁與細(xì)胞膜結(jié)合不緊密,細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)較為簡單。
圖7 M-MCC對L.monocytogenes(A)和S.aureus(B)的抗菌效果
2.4 M-MCC細(xì)菌生長曲線測定
在M-MCC存在下的細(xì)菌生長曲線即為M-MCC對細(xì)菌的抑菌動力學(xué)曲線,可以用來表示細(xì)菌的生長代謝情況和規(guī)律。L.monocytogenes的生長曲線如圖8A所示,未做任何處理的對照組呈現(xiàn)為典型的“S”型曲線,從8 h開始上升,到12 h左右到達(dá)整個生長曲線的對數(shù)期中期,表明L.monocytogenes的生長狀態(tài)正常。在MIC的處理下,可以看出M-MCC對L.monocytogenes的生長具有一定的抑制作用,培養(yǎng)至16 h后曲線才出現(xiàn)上升趨勢。而在2 MIC的作用下,L.monocytogenes幾乎沒有生長,24 h的OD600 nm僅為0.25左右,M-MCC對L.monocytogenes的抑制作用效果極其顯著。這表明M-MCC能夠在一定程度上推遲L.monocytogenes的對數(shù)生長期,且作用效果與其劑量有關(guān)。M-MCC對S.aureus的抑制效果較差,S.aureus對照組在開始培養(yǎng)的4~10 h即進(jìn)行了快速的繁殖,并于10 h左右達(dá)到繁殖的巔峰,而1 MIC條件下的M-MCC將這一過程推遲了近6 h,同時也降低了S.aureus生長到最高處的OD600 nm。此外,2 MIC條件下的M-MCC處理仍然對S.aureus的生長有較好的抑制作用,2 MIC處理的S.aureus生長曲線僅在18 h后有小幅度的上漲。
圖8 L.monocytogenes(A)和S.aureus(B)的生長曲線
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