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文檔簡介
1、生物大分子是指生物體內(nèi)主要活性成分中分子量達到上萬或更高的有機分子,主要包括蛋白質(zhì)、核酸以及高分子量的碳氫化合物。與合成高分子相比,生物大分子具有來源廣泛,可再生,環(huán)境友好,生物相容性好等優(yōu)勢,在材料領(lǐng)域得到了越來越多的重視。隨著科技的進步,人們對健康、環(huán)保的生活方式提出了更高的要求,研發(fā)新型抗菌技術(shù)和抗菌材料的需求也日益迫切。本論文主要基于大豆分離蛋白和溶菌酶這兩種生物大分子制備抗菌材料。
大豆分離蛋白中含有豐富的氨基酸,其
2、中具有還原能力的酪氨酸占總氨基酸的2-3 mol%。我們首先利用鹽酸胍和二硫蘇糖醇打斷大豆分離蛋白結(jié)構(gòu)中的部分氫鍵和二硫鍵,再經(jīng)透析除去變性劑,并通過濃縮和稀釋得到不同濃度的大豆分離蛋白水溶液。然后利用低濃度大豆分離蛋白溶液(0.25 wt%)中的酪氨酸在堿性及光照條件下原位還原硝酸銀(濃度為0.20 mmol/L)來制備納米銀,其中大豆分離蛋白同時發(fā)揮銀離子還原劑和納米銀穩(wěn)定劑的雙重作用,整個反應(yīng)無需外加其他化學(xué)試劑,反應(yīng)過程簡便、高
3、效、環(huán)保。文章設(shè)計對照實驗,探討了pH和光照條件對納米銀制備的影響,得出堿性條件(pH=10)是大豆分離蛋白中酪氨酸發(fā)揮還原性的必需條件,而光照不是必需條件,但光照可以加快納米銀的生成速率。通過紫外-可見分析及熒光分析確定最佳光照時間為100 W白熾燈光照24 h,在此條件下得到了銀粒徑為7nm左右,均勻分散并穩(wěn)定存在的納米銀水溶膠。接著利用大豆分離蛋白優(yōu)良的成膜性能,將納米銀水溶膠與純大豆分離蛋白溶液共混得到大豆分離蛋白-納米銀復(fù)合膜
4、。通過接觸法和抑菌圈法測試復(fù)合膜的抗菌性能,發(fā)現(xiàn)該復(fù)合膜對以金黃色葡萄球菌為代表的革蘭氏陽性菌和以大腸桿菌為代表的革蘭氏陰性菌都有良好的抗菌性,銀濃度為0.5 wt%以上的復(fù)合膜在2h內(nèi)幾乎可以殺死全部細菌;銀濃度為0.2 wt%時,2h內(nèi)可殺死90%的細菌;作用時間延長到12h時,幾乎可以殺死全部細菌。銀濃度為0.1 wt%的復(fù)合膜也顯示出良好的抗菌性,在2h時可殺死80%的大腸桿菌和70%的金黃色葡萄球菌,在12 h時可殺死90%的
5、大腸桿菌和85%的金黃色葡萄球菌。此外,該復(fù)合膜對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌均存在明顯抑菌圈。綜合以上結(jié)果,我們可以認為大豆分離蛋白-納米銀復(fù)合膜是一種具有廣譜和高效抗菌性的抗菌材料。
與大豆分離蛋白類似,溶菌酶中的酪氨酸在光照下也能有效還原銀離子來制備納米銀。本文設(shè)計了一系列不同投料比(溶菌酶和銀離子的質(zhì)量比為10∶0.5、10∶1、10∶2、10∶5、10∶10、10∶20和10∶50)及光照時間(5 min、10 min、
6、20 min、30 min、60 min、120 min和180 min)的實驗,通過透射電鏡、紫外-可見光譜及熒光光譜分析,確定最佳實驗條件,即溶菌酶與銀離子的質(zhì)量比為1∶2,用100 W白熾燈光照120 min。在該條件下,溶菌酶能夠?qū)Ⅲw系中的銀離子完全還原為單質(zhì)銀,并且有效發(fā)揮分散劑和穩(wěn)定劑的作用,得到均勻分散,粒徑5-20 nm的納米銀顆粒。我們以金黃色葡萄球菌和大腸桿菌為代表菌株研究溶菌酶-納米銀水溶膠的抗菌性能,發(fā)現(xiàn)該水溶膠
7、對兩種菌的最低抑菌濃度均為8.52 mg/L,最低殺菌濃度分別為17.04 mg/L和8.52 mg/L,并且對兩種細菌均存在明顯抑菌圈,具有良好的殺菌、抑菌性能。
溶菌酶本身是一種優(yōu)良的抗菌試劑,被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥行業(yè)。其抗菌機理是裂解肽聚糖上的β-1,4糖苷鍵,使細胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖,破壞細菌細胞壁,引起細菌崩解。溶菌酶的等電點是10.7,大豆分離蛋白等電點在4-5之間,我們利用兩者等電點不同,在中性條件下
8、肽鏈上帶相反電荷的特點,將兩者共混制備得到大豆分離蛋白-溶菌酶復(fù)合膜。以枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌和大腸桿菌檢測復(fù)合膜的抗菌性能,研究結(jié)果表明該復(fù)合膜對枯草芽孢桿菌有良好的抗菌性能,但對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌敏感性較差。為了改善復(fù)合膜的抗菌性能,我們利用乙二胺四乙酸對其進行改性,制備得到大豆分離蛋白-溶菌酶-乙二胺四乙酸復(fù)合膜,結(jié)果表明該復(fù)合膜對枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌和大腸桿菌都存在明顯抑菌圈,可作為一種廣譜抗菌的膜材料,有望
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