Study on the Effect of Blending Ratios on the Antibacterial Activities of Chitosan/Gelatin Blend Solutions

Chitosan, second largest biomass after cellulose on earth, has potential for use as functional food package due to its antibacterial activity. However, due to high melting temperature of chitosan, chitosan films have been made by casting method. Because gelatin has relatively low molting temperature depending upon amount of plasticizer added, it was added to chitosan to produce commercially feasible film. The objective of the current study was to determine optimum blend ratio and amount of chitosan/gelatin blend solutions against antibacterial activities for extruder resin. Gram-positive bacteria (Bacillus cereus ATCC 14579 and Listeria monocytogenes ATCC 15313) and -negative bacteria (Escherichia coli ATCC 25922 and Salmonella enteritidis IFO 3313) were used. Paper (8 mm) diffusion and optical density methods were used to evaluate effect of different blending ratio solutions on the inhibition of bacterial growth. Measured clear none size ranged from 8 mm to 18.07 mm in paper diffusion test. For B. cereus, E. coli, and S. enteritidis, addition of $50\;{\mu}L$ blend solution (chitosan/gelatin = 2/8: 0.3 mg) resulted in clear zone on paper disc. In L. monocytogenes, inhibition effect was observed with 0.6 mg chitosan (chitosan/gelatin=4/6). Minimum inhibitory concentration (MIC) values of B. cerues, L. monocytogenes, E. coli, and S. enteritidis with addition of chitosan were 0.1461, 0.2419, 0.0980, and 0.0490 mg/mL, respectively, These results indicate possibility of producing commercially feasible film with addition of optimum chitosan/gelatin amount.

혼합비율에 따른 키토산/젤라틴 혼합용액의 항균활성에 관한 연구

본 연구에서는 항균활성을 지니는 기능성 생고분자 필름을 제조하기 위한 전 단계로 키토산과 젤라틴을 이용하여 혼합비율별로 키토산/젤라틴 혼합용액의 항균활성을 측정하였다. 사용된 균주는 그램양성(Bacillus cereus ATCC 14579, Listeria monecytogenes ATCC 15313) 및 그램음성(Escherichia coli ATCC 25922, Salmonella enteritidis IFO 3313) 세균 4종류이고, paper diffusion method와 optical density method로 항균효과를 나타내는 키토산/젤라틴 혼합용액의 최적 혼합비율 및 키토산의 최소저해농도를 측정하였다. 또한 키토산의 용매로 사용된 2%(v/v) 초산의 항균효과를 측정하였다. 혼합비율별로 제조된 키토산/젤라틴 혼합용액을 이용하여 paper diffusion method로 paper disc(8 mm)에 $50\;{\mu}L$, $75\;{\mu}L$씩 분주시켜 항균활성을 측정한 결과, 저해환의 크기는 8 mm에서 18.07 mm로 측정되었다. 키토산의 농도가 0%에서 10%(B. cereus, E. coli, E. enteritidis), 20%(L. monocytogenes)까지는 전혀 항균활성을 나타내지 않았지만, 그 농도가 20%(B. cereus, E. coli, S. enteritidis), 30%(L. moncytogenes) 이상으로 높아질수록 항균활성이 서서히 증가하는 경향을 보였다. L. monocytogenes는 키토산의 농도가 30%에서 항균활성을 나타내었지만, 그 저해환의 크기가 뚜렷하지 않았다. 따라서 B. cereus. E. coli 및 S. enteritidis 균주들에 대하여 항균환성을 나타내는 혼합용액의 혼합비율은 chitosan/gelatin=2/8이였고, 그 때 항균활성을 나타내는 키토산의 절대량은 0.3 mg으로 측정되었다. 또한 L. monocytogenes에 대해서는 혼합비율이 chitosan/gelatin=4/6이였고, 항균활성을 나타내는 키토산의 절대량은 0.6 mg이었다. 혼합비율별로 제조된 키토산/젤라틴 혼합용액을 이용하여 항균활성을 나타내는 키토산의 최소저해농도를 optical density method로 측정하였다. 그 결과, B. cereus, L. monocytogenes, E. coli 및 S. enteritidis에 대한 키토산의 최소저해농도는 각각 0.1461 mg/mL, 0.2419 mg/mL, 0.0980 mg/mL 및 0.0490 mg/mL로 측정되었다. 또한 2%(v/v) 초산 자체의 최소저해농도를 측정한 결과, B. cereus, L. mosocytogenes, E. eoli에 대해서는 control과 비교시 유의적인 항균효과는 나타나지 않았다. 반면에 S. enteritidis의 경우는 배양시간 4시간까지는 항균활성을 나타내었지만, 8시간 이후부터는 S. enteritidis의 성장이 control 보다 높아져 배양시간 20시간에서는 control 보다 약 2배 이상 균주의 성장을 촉진시켰다.