Nhu cầu tăng đối với các phương pháp khử trùng nhằm loại bỏ vi khuẩn kháng lại chất khử trùng thông thường. Nhiều loại chất khử trùng có sẵn với các tính chất khác nhau, nhưng chất khử trùng thích hợp phải được lựa cẩn thận cho bất kỳ ứng dụng cụ thể nào để đạt được hiệu quả kháng khuẩn mong muốn.

Tác dụng kháng khuẩn của sản phẩm nano thương mại, NanoCid® L2000, chống lại một số mầm bệnh truyền qua thực phẩm đã được đánh giá.

Vật liệu và phương pháp

Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) được xác định bằng cách theo dõi sự phát triển của vi khuẩn ở 600nm, sau 24 giờ ủ ở 35 ° C. Nồng độ diệt khuẩn tối thiểu (MBC) được xác định dựa trên mức giảm 3 log trong quần thể vi khuẩn của mầm bệnh sau khi ủ các đĩa thạch dinh dưỡng ở 35 ° C trong 24 giờ. Thời gian phơi nhiễm cần thiết để giảm 3 log trong quần thể khả thi của mầm bệnh được kiểm tra được xác định là thời gian phơi nhiễm tối thiểu để hoạt động diệt khuẩn hiệu quả.

Kết quả

Giá trị MIC của AgNPs chống lại mầm bệnh được thử nghiệm nằm trong khoảng 3,12-6,25 µg/mL. Trong khi Listeria monocytogenes cho thấy giá trị MIC là 6,25 µg /mL. Tuy nhiên, tất cả các mầm bệnh cho thấy cùng một giá trị MBC là 6,25 µg / mL. Để có được hoạt tính diệt khuẩn hiệu quả chống lại E. coli O157: H7 và S. typhimurium, thời gian tiếp xúc ít nhất phải là  6 giờ., Trong khi thời gian này là 5 giờ cho V. parahaemolyticus và 7 giờ cho L. monocytogenes.

Các hạt nano bạc cho thấy hiệu quả kháng khuẩn tuyệt vời trên bốn mầm bệnh thực phẩm quan trọng. Do đó, AgNP có thể là một lựa chọn tốt để làm sạch và khử trùng thiết bị và bề mặt trong môi trường liên quan đến thực phẩm.

Trong nhiều thập kỷ, các bệnh từ thực phẩm đã được nhận thấy là mối đe dọa nghiêm trọng đối với sức khỏe cộng đồng trên toàn thế giới. Trong các nghiên cứu về mầm bệnh thực phẩm, bốn mầm bệnh chính đã xuất hiện quan trọng đáng kể về sức khỏe và bệnh tật của con người. Chúng bao gồm: Escherichia coli O157: H7, Listeria monocytogenes, Salmonella typhimurium và Vibrio parahaemolyticus.

Những sinh vật này thường được liên kết với các sản phẩm thực phẩm và liên quan đến một số trường hợp bệnh ở người:

- E. coli O157: H7 là một nguyên nhân toàn cầu quan trọng của tiêu chảy, viêm đại tràng xuất huyết và hội chứng tan máu-niệu. Bệnh thường liên quan đến việc tiêu thụ thịt bò xay bị ô nhiễm và nấu chưa chín cũng như nước ép trái cây chưa tiệt trùng
- L. monocytogenes có liên quan đến sự bùng phát trong thực phẩm và sau đó được phân lập từ các sản phẩm khác nhau như thịt, sữa và các sản phẩm sữa, rau, thịt gia cầm và cá
- Salmonella là một mầm bệnh quan trọng gây ra các vấn đề lớn về tỷ lệ mắc bệnh và tử vong trên toàn thế giới. Các ngành công nghiệp thịt và gia cầm là nguồn lây lan chính của Salmonella như một mầm bệnh thực phẩm. S. typhimuriumhas là kiểu huyết thanh phổ biến nhất liên quan đến các trường hợp bệnh được xác nhận trong phòng thí nghiệm
- V. parahaemolyticus là mầm bệnh của con người xuất hiện tự nhiên trong môi trường biển và thường được phân lập từ nhiều loại hải sản bao gồm cá, tôm, cua, tôm hùm, sò và hàu.

Nguy cơ mắc các bệnh từ thực phẩm có thể được giảm bớt bằng cách áp dụng một số biện pháp phòng ngừa đơn giản như tránh lây nhiễm chéo cũng như sử dụng các biện pháp vệ sinh tốt. Một trong những nguyên nhân chính gây ra dịch bệnh được cho là thiếu hoặc không đủ làm sạch và khử trùng thiết bị và bề mặt trong môi trường liên quan đến thực phẩm. Do đó, nhiều bệnh truyền qua thực phẩm có thể được ngăn ngừa bằng cách khử trùng mục tiêu ở các khu vực được đề cập.

Nhiều loại chất khử trùng có sẵn với các tính chất khác nhau, chất khử trùng thích hợp phải được lựa chọn cẩn thận cho ứng dụng cụ thể để đạt được hiệu quả kháng khuẩn cần thiết . Với sự xuất hiện của các vi sinh vật, kháng nhiều chất chống vi trùng, nhu cầu về phương pháp khử trùng được cải thiện. Do đó, các công nghệ mới đã được sử dụng để khử trùng và kiểm soát vi khuẩn hiệu quả.

Trong vài thập kỷ qua, công nghệ nano đã nổi lên như một công nghệ hứa hẹn mới để tổng hợp vật liệu nano, các hạt ở kích thước nanomet, thể hiện tác dụng kháng khuẩn nhờ tỉ lệ diện tích bề mặt cao và tính chất vật lý và hóa học độc đáo của chúng. Tác dụng diệt khuẩn của các hạt nano kim loại khác nhau bao gồm đồng, titan, kẽm và bạc, đã được ghi nhận rõ ràng. Bạc đã được biết là có tác dụng khử trùng cũng như các ứng dụng trong y học cổ truyền và các mặt hàng ẩm thực. Ngay từ 1000 B.C. (Trước Công Nguyên), bạc đã được sử dụng để làm cho nước uống được. Hiệu quả kháng khuẩn cao của bạc ion (Ag +) chống lại phổ rộng của vi khuẩn Gram dương và Gram âm cũng như nấm kết hợp với độc tính thấp đối với mô người đã dẫn đến ứng dụng rộng rãi của bạc nguyên tố hoặc bạc các hợp chất trong y học. Do đó, hạt nano bạc (AgNPs) là một ứng cử viên tốt cho thế hệ kháng khuẩn mới được sử dụng trong các ứng dụng sinh học, y tế và dược phẩm.

Mục tiêu

Nghiên cứu hiện tại đã được thực hiện để nghiên cứu tác dụng kháng khuẩn của sản phẩm nano thương mại, NanoCid® L2000, chống lại các vi sinh vật đại diện gây lo ngại trong môi trường liên quan đến thực phẩm. Hiệu quả kháng khuẩn của hạt nano bạc được đánh giá bằng cách xác định nồng độ ức chế ức chế tối thiểu (MIC) và nồng độ diệt khuẩn tối thiểu (MBC). Ngoài ra, thời gian phơi nhiễm tối thiểu cho hoạt động diệt khuẩn hiệu quả của sản phẩm nano này đã được xác định.

Vật liệu và phương pháp
1. Chuẩn bị dung dịch Nanosilver

Một dung dịch nano với kích thước trung bình của (khoảng) 10nm được điều chế từ dạng lỏng (L) của sản phẩm keo nano (NanoCid® L2000, Nano Nasb Pars Co., Tehran, Iran). Các giải pháp chứng khoán sau đó đã được sử dụng để chuẩn bị pha loãng tiếp theo; 100, 50, 25, 12,5, 6,25, 3,12, 1,56 và 0,78 µg / mL (1 µg/mL = 1 ppm), sử dụng pha loãng hai lần nối tiếp.

2. Vi sinh vật

Các quần thể vi khuẩn của E. coli O157: H7 (ATCC 43895), L. monocytogenes (ATCC 7644), S. typhimurium (ATCC 35987) và V. parahaemolyticus (ATCC 35118) được lưu trữ ở -20 ° C trong môi trường nước tương Tryptic TSB) (Merck, Đức) được bổ sung 25% (v / v) glycerol vô trùng (Merck, Đức). Các sinh vật thử nghiệm được kích hoạt lần đầu tiên bằng hai lần chuyển tiếp trong TSB ở 35 ° C trong 24 giờ.

3. Chuẩn bị chế phẩm

100 µL môi trường nuôi cấy qua đêm của mỗi vi khuẩn được chuyển đến 10 mL TSB và được ủ ở 35 ° C khi lắc. Độ hấp thụ của môi trường nuôi cấy được đo ở 600nm sau 5 giờ và số lượng tế bào khả thi ở độ hấp thụ này được xác định bằng cách mạ lên môi trường thạch đậu nành tryptic (TSA). Theo mối tương quan giữa độ hấp thụ và số lượng tế bào khả thi, khoảng 105 – 106 cfu / mL của mỗi vi khuẩn đã được cấy vào giếng của các tấm vi mô.

4. Xác định MIC và MBC

MIC, được định nghĩa là nồng độ thấp nhất của chất chống vi trùng ức chế sự phát triển của vi sinh vật sau khi ủ qua đêm, được xác định bằng cách theo dõi sự phát triển của vi khuẩn trong máy đọc vi bản (Synergy HT, BioTek Dụng cụ) ở 600nm. Dung dịch pha loãng hai lần nối tiếp của dung dịch nano được chuẩn bị trong các đĩa 96 giếng vô trùng trong khoảng 0,78 – 100 µg/mL. Các giếng sau đó được cấy với môi trường nuôi cấy qua đêm pha loãng để cung cấp cho dân số ban đầu 105 – 106 cfu / mL và được ủ ở 35 ° C trong 24 giờ. Sự tăng trưởng của vi khuẩn được định nghĩa là sự tăng độ hấp thụ ở 600nm và lắc trong 30 giây trước khi đọc. Tất cả các thí nghiệm được thực hiện ít nhất sáu lần. MBC, nồng độ hạt nano thấp nhất giết chết ≥ 99,9% (3 log) của vi khuẩn, cũng được xác định. Đối với điều này, các mẫu được lấy từ các giếng cho thấy không có sự tăng trưởng, lan vào các đĩa thạch dinh dưỡng và được ủ ở 35 ° C trong 24 giờ. MBC được xác định dựa trên mức giảm 3 log trong quần thể khả thi của mầm bệnh.

5. Xác định thời gian phơi sáng tối thiểu cho hoạt tính diệt khuẩn hiệu quả

Để xác định thời gian phơi nhiễm tối thiểu đối với hoạt tính diệt khuẩn hiệu quả của AgNPs, quần thể khả thi của tất cả các vi khuẩn được thử nghiệm được xác định trong khoảng thời gian 8 giờ ủ trong nhóm đối chứng hoặc hiện diện (phương pháp điều trị) của MBC liên quan (6.25 µg/mL). Thời gian phơi nhiễm cần thiết để giảm 99,9% lượng vi khuẩn trong quần thể của mầm bệnh được kiểm tra được xác định là thời gian phơi nhiễm tối thiểu để hoạt động diệt khuẩn hiệu quả.

Kết quả về khả năng diệt khuẩn của nano bạc

[nano bạc khử trùng trong thực phẩm] Như được hiển thị trong Bảng 1, các giá trị MIC của AgNPs chống lại mầm bệnh đã được thử nghiệm nằm trong khoảng 3,12-6,25 µg/ mL. Trong khi L. monocytogenes cho thấy giá trị MIC là 6,25 µg /mL, ba mầm bệnh được xét nghiệm gram âm cho thấy giá trị MIC là 3,12 µg / mL. Tuy nhiên, trong nghiên cứu của chúng tôi, tất cả các mầm bệnh cho thấy cùng một giá trị MBC là 6,25 µg / mL. Trong nỗ lực xác định thời gian phơi nhiễm tối thiểu đối với hoạt động diệt khuẩn hiệu quả của hạt nano bạc chống lại mầm bệnh đã được thử nghiệm, kết quả của chúng tôi cho thấy để giảm 99,9% (3 log) trong quần thể
của L.monocytogenes, thời gian tiếp xúc ít nhất phải là khoảng 7 giờ, trong khi thời gian này là khoảng 5 giờ cho V. parahaemolyticus và khoảng 6 giờ đối với E. coli O157: H7 và S. typhimurium.

Như được hiển thị trong Hình 1, sau ca. 6 giờ ủ, quần thể E. coli O157: H7 và S. typhimurium khả thi giảm từ 5,64 và 5,85 log cfu / mL xuống còn 2,32 và 2,78 log cfu / mL, tương ứng (Hình 1 A và B). Tuy nhiên, số lượng vi khuẩn L. monocytogenes giảm từ 5,59 xuống 2,46 log cfu / mL sau 7 giờ ủ và số lượng vi khuẩn của V.parahaemolyticus giảm từ 5,87 xuống 2,75 log CFU / mL sau khoảng 5 giờ ủ.

A) E. coli O157:H7, B) S. typhimurium

C) L. monocytogenes, and D) V. parahaemolyticus in the absence (controls, ■) or presence (treatments, □) of 6.25 µg/mL of NanoCid®

Thời gian phơi nhiễm cho một hoạt động diệt khuẩn hiệu quả là rất quan trọng, thời gian phơi nhiễm tối thiểu để giảm ≥ 99,9% trong quần thể của mầm bệnh cũng được xác định. Thời gian phơi nhiễm thấp nhất và cao nhất được quan sát thấy đối với V. parahaemolyticus và L. monocytogenes. Như được hiển thị trong Hình 1 A – D, với sự có mặt của 6,25 µg / mL (MBC),số lượng vi khuẩn của tất cả các mầm bệnh đã giảm khi thời gian ủ bệnh tăng lên. Tuy nhiên, kết quả của chúng tôi cho thấy rằng để có được hoạt tính diệt khuẩn hiệu quả chống lại E. coli O157: H7 và S. typhimurium, thời gian tiếp xúc ít nhất phải là khoảng 6 giờ, trong khi thời gian này là khoảng 5 giờ cho V. parahaemolyticus và 7 giờ đối với L. monocytogenes. Các hạt nano bạc cho thấy tác dụng kháng khuẩn tuyệt vời bốn mầm bệnh thực phẩm quan trọng. Do đó, với sự phát triển của các chủng vi khuẩn đa kháng thuốc, AgNP có thể là lựa chọn thay thế tốt để làm sạch và khử trùng thiết bị và bề mặt trong môi trường liên quan đến thực phẩm.