Kitosan ve antimikrobiyal Etkisi
KİTOSAN’IN ANTİMİKROBİYAL AKTİVİTESİ
Kitosan, biyouyumluluğu, biyobozunurluğu ve toksik olmayan özellikleri sayesinde birçok alanda uygulanabilen doğal kaynaklı bir üründür.
Aynı zamanda Kitosanın KÜF-MAYA-MANTAR başta olmak üzere BAKTERİ VE VİRÜSLER üzerine geniş spektrumlu antimikrobiyal aktivitesi, Bitki sağlığı için çok önemli bir kaynak olmasını sağlamıştır.
Mikroorganizmaların hücre duvarı molekülleriyle birleşen metal iyonları, hücre duvarının stabilitesi için çok önemlidir. KİTOSAN aracılığıyla bu tür metal iyonlarının şelatlanması, sıklıkla olası bir antimikrobiyal etki mekanizması olarak öne sürülmüştür (Rabea vd. 2003 ).
- Uygulandığı tohum ya da bitkilerde film tabaka oluşturma özelliği sayesinde mikroorganizmaların bitkilere bulaşmasını engeller
- Bitkilerde doku hasarının iyileşmesini hızlandıran “REJENERATİF ETKİ” sağlayarak Mikroorganizmaların hasarlı dokulardan bit hücrelerinin içine girmesini engelleyebilir.
- KİTOSAN, bitki dokularında iyileşme süreçlerini aktive eden bir yapıya sahiptir. Kompleks oluşturmak ve büyüme faktörlerini arttırmak yoluyla doku yenilenmesini destekler ve fiziksel olarak doku bütünlüğü bozulan bitkilerin iyileşmesini hızlandırır.
- Bu sayede hasarlanmış alanlardan Bakteri ve Virüs giriş riskini azaltır.
Eğer mikrobiyal kontaminasyon (Bulaşma) varsa
- 1. Etki; Bitkide var olan Mikroorganizmaların üzerini kaplar ve yaşamsal fonksiyonlarını bloke eder.
- 2. Etki; Pozitif yüklü Kitosan moleküllerinin negatif yüklü hücre membranına bağlanarak OZMOTİK BASINCI değiştirmesi ve KİTOKSİDATİF PATLAMAYA yol açması
- 3. Etki; Bu sayede Mikroorganizma hücre içeriğinin dışarı sızmasına ve aynı zamanda besin elementlerinin Mikroorganizma hücresine taşınmasının inhibe edilmesi;
- 4. Etki; Üstün şelatlama yeteneği sayesinde Mikroorganizmaların iz elementlerine bağlanması ve bu şekilde mikrobiyal gelişme ile toksin üretiminin inhibe edilmesi;
- 4. Etki; DNA ve mRNA sentezini engelleyerek üremenin durdurulması gibi çeşitli teoriler ileri sürülmüştür
KİTOSAN’IN ANTİMİKROBİYAL SPEKTRUMU
- FUNGUSLAR
- Küf, Maya, Mantar
- BAKTERİLER
- Gram pozitif (+)
- Gram Negatif (-)
- VİRÜSLER
- Zarflı Virüsler
- Zarfsız Virüsler
- Bir mikroorganizmanın hastalık yapabilmesi için 2 temel kriterin oluşmasına ihtiyaç vardır.
- Kontaminasyon-Bulaşma
- Bulaştığı yerde ÇOĞALMA-KOLONİZASYON (10 üzeri 3-4 logoritmik seviyenin üzeri)
Kitosan'ın Antimikrobiyal Etki Mekanizması
Antimikrobiyal aktivitesine katkıda bulunan birkaç temel süreci içerir [5].
- İlk olarak, kitosan elektrostatik etkileşimler yoluyla mikrobiyal hücre zarlarıyla etkileşime girer. Kitosan’ın pozitif yüklü amino grupları, lipopolisakkaritler ve teikoik asitler gibi mikrobiyal hücrelerin negatif yüklü yüzey bileşenlerine bağlanır [2].
- Bu bağlanma, hücre zarlarının yırtılmasına, hücre içi içeriğin sızmasına ve sonuç olarak da hücre zarlarının dışarı çıkmasına yol açar.
- Kitosan’ın en yaygın olarak öne sürülen ANTİBAKTERİYEL AKTİVİTESİ, negatif yüklü bakteri hücre duvarına bağlanarak hücrenin bozulmasına ve dolayısıyla membran geçirgenliğinin değişmesine, ardından DNA’ya bağlanarak DNA replikasyonunun inhibisyonuna ve sonuç olarak hücre ölümüne neden olmasıdır (Nagy vd. 2011).
- Başka bir olası mekanizma ise, KİTOSAN’ın seçici olarak eser metal elementlere bağlanarak toksin üretimine ve mikrobiyal büyümenin inhibisyonuna neden olan bir şelatlama ajanı olarak hareket etmesidir (Divya vd. 2017).
Kitosan’ın polikatyonik yapısı, antibakteriyel aktivite için bir ön koşuldur. Ortam pH’ı kitosan ve türevlerinin pKa değerinin altında olduğundan, polikatyonik yapı ile mikroorganizmaların yüzeyinin ağırlıklı olarak anyonik bileşenleri (Gram-negatif lipopolisakkarit ve hücre yüzey proteinleri gibi) arasındaki elektrostatik etkileşim, antibakteriyel aktivitede birincil rol oynar
Özellikle, Gram-negatif veya Gram-pozitif bakteriler tarafından oluşturulan biyofilmler üzerinde bozucu bir etki ve Gram-negatif bakterilerin biyofilm oluşumu üzerinde bir inhibisyon etkisi göstermiştir. Ayrıca çeşitli bileşiklerle yapılan kombinasyonlarda Örn(Streptomisinin kitosan ve altın nanopartiküllere bağlanması,) biyofilm matrisine nüfuzunu kolaylaştırır ve bakteri yüzeyiyle temasını iyileştirerek bakterisidal etkisini artırır.
Kitosan ve türevlerinin antimikrobiyal mekanizmalarının şematik gösterimi (Hosseinnejad ve Jafari 2016 )
ANTİFUNGAL ETKİ
Kitosan’ın mantarlara karşı aktivitesinin fungisidalden ziyade fungistatik olduğu ve hem konakta hem de mantarda düzenleyici değişikliklere yol açma potansiyeline sahip olduğu varsayılmaktadır.
Genel olarak kitosanın spor çimlenmesini, çim tüpü uzamasını ve radyal büyümeyi engellemede çok etkili olduğu bildirilmiştir. Çalışmaların çoğu, gıda ve bitki bozulmasıyla ilişkili mayalar ve küfler üzerinde yapılmıştır. Bunlar için, kitosan varlığında, bitki dokusunda çeşitli biyolojik süreçler aktive olur; burada kitinazlar, biyotrofik ve nekrotrofik mikoparazitler, entomopatojenik mantarlar ve veziküler arbusküler mikorizal mantarlar üzerinde etki göstererek indüklenir (Ghaouth vd. 1992 ; Goy vd. 2009 ).
