載銀黃腐酸抗菌劑的合成及抗菌性研究

張林，朱寶偉，杜國(guó)豐，苑蕾，付曉偉，李思群，姚詩(shī)楠

（營(yíng)口理工學(xué)院，遼寧營(yíng)口115000）

載銀黃腐酸抗菌劑的合成及抗菌性研究

張林，朱寶偉，杜國(guó)豐，苑蕾，付曉偉，李思群，姚詩(shī)楠

（營(yíng)口理工學(xué)院，遼寧營(yíng)口115000）

研究了載銀黃腐酸抗菌劑的制備及其抗菌效果。通過(guò)在水溶液中黃腐酸與銀粒子之間的絡(luò)合作用得到了載銀黃腐酸抗菌劑。紅外光譜分析表明黃腐酸與Ag+粒子發(fā)生了絡(luò)合反應(yīng)。熱重分析結(jié)果顯示載銀黃腐酸的熱穩(wěn)定性大大提高。將載銀黃腐酸抗菌劑添加到聚乙烯醇中得到了抗菌塑料?？咕鷮?shí)驗(yàn)表明加入載銀黃腐酸抗菌劑的聚乙烯醇塑料對(duì)枯草桿菌和大腸桿菌均表現(xiàn)出良好的抗菌性能。

載銀黃腐酸；抗菌性能；熱分解溫度

人類使用抗菌劑的歷史由來(lái)以久，但直到20世紀(jì)，才出現(xiàn)人工合成抗菌劑[1,2]?？咕鷦└鶕?jù)其成分不同可分為有機(jī)類、無(wú)機(jī)類和天然類等[3]。無(wú)機(jī)抗菌劑是一種廣譜抗菌劑，擁有廣譜抗菌、耐久、耐水、耐酸堿、耐洗刷的優(yōu)勢(shì)，其中銀離子以抗菌廣譜、殺菌效率高、不易產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)點(diǎn)使得載銀抗菌劑成為抗菌材料發(fā)展的重要分支[4,5]。

常見(jiàn)載銀型無(wú)機(jī)抗菌劑主要分為以下幾類[6]：沸石抗菌劑、磷酸鈦鹽抗菌劑、膨潤(rùn)土抗菌劑、托勃莫來(lái)石抗菌劑、硅膠抗菌劑、SiO2-Al2O3凝膠微球抗菌劑等，這幾種抗菌劑制備方法復(fù)雜，且對(duì)外部應(yīng)用環(huán)境要求較高，所以應(yīng)用受到一定限制。因此，找到一種更為合適的載體成為載銀型抗菌劑發(fā)展史上的重要突破[7]。

黃腐酸（Fulvic Acid,FA）又稱富里酸，是腐植酸類物質(zhì)中既能溶于稀堿溶液又能溶于酸和水的分子量較低部分，具有密集的多種活性官能團(tuán)且分子結(jié)構(gòu)比較特殊：大分子中存在芳香核，各種羥基和氨基基團(tuán)，脂肪族基團(tuán)，各種羰基基團(tuán)，此外還可能軛合有羰基的芳香結(jié)構(gòu)、烯鍵、酰胺等[8,9]?；谌绱颂厥獾姆肿咏Y(jié)構(gòu)，黃腐酸可以簡(jiǎn)單快速的與銀離子緊密絡(luò)合，大大增加了抗菌劑中銀離子的濃度進(jìn)而提高抗菌效果。另外，黃腐酸作為光敏化劑，在吸收紫外光或者太陽(yáng)光輻射后產(chǎn)生一系列的光活性物質(zhì)而發(fā)生降解，降解過(guò)程亦是釋放銀離子的過(guò)程。因此，黃腐酸的自身降解使載銀黃腐酸成為一種比較安全的綠色抗菌劑[10]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑與儀器

FA（微波輔助法制備），硝酸銀（分析純天津市瑞金特化學(xué)品公司），聚乙烯醇（聚合度1750國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司），去離子水；

傅里葉紅外光譜儀（WQF-510A北京北分瑞利有限公司），熱重分析儀（Q500 Waters公司），生化培養(yǎng)箱（SPX-25013-Z上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠），生物光學(xué)顯微鏡（N-117M寧波永新光學(xué)股份有限公司），高壓滅菌器（YXQ-LS-305Ⅱ上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠）。

1.2 抗菌劑及抗菌塑料制備工藝

將硝酸銀與黃腐酸分別以1∶3，1∶5，1∶7和1∶10的摩爾比混合均勻后在60℃條件下攪拌反應(yīng)3 h。反應(yīng)結(jié)束后，將得到的混合物進(jìn)行離心分離（5 000 r/min，5 min），然后取出離心管底部沉淀并將其進(jìn)行冷凍干燥24 h，最后即可得到載銀黃腐酸系列抗菌劑，記作FA-Ag（1∶3,1∶5,1∶7,1∶10）。

利用抗菌色母粒法將上述制備出的抗菌劑與聚乙烯醇固體顆粒以2%的質(zhì)量比通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，即得到聚乙烯醇抗菌塑料。

1.3 抗菌性能測(cè)試

根據(jù)QB/T 2591-2003進(jìn)行抗菌性能測(cè)試。樣品處理：用消毒劑（70%乙醇溶液）擦拭樣品表面，1 min后用無(wú)菌水沖洗，自然干燥；將新鮮培養(yǎng)的菌株用生理鹽水洗下，制成菌液濃度為（5.0～10.0）×105cfu/mL的菌懸液；分別取0.2 mL試驗(yàn)用的菌液加在陰性對(duì)照樣品、空白對(duì)照樣品和抗菌塑料樣品上，表面覆蓋膜后，置（37士1）℃培養(yǎng)24 h。取出培養(yǎng)24 h的樣品分別加入生理鹽水，充分搖勻后，適當(dāng)稀釋，取一定量接種于營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基上，在（37士l）℃下培養(yǎng)24～48 h后活菌計(jì)數(shù)。

1.4 熱分解溫度測(cè)試

氮?dú)鈿夥障拢Q取質(zhì)量為5～10 mg樣品，以10℃/min的升溫速率程序升溫至350℃。

2 結(jié)果與討論

2.1 FA-Ag系列抗菌劑的紅外譜圖分析

黃腐酸與AgNO3反應(yīng)半個(gè)小時(shí)后，原來(lái)呈棕色的溶液變?yōu)楹谏?，因此表明黃腐酸分子與Ag+已經(jīng)發(fā)生反應(yīng)。

從圖1可知FA-Ag系列抗菌劑在1 650 cm-1附近出現(xiàn)一個(gè)較寬弱譜帶，在1 400 cm-1附近出現(xiàn)一個(gè)尖銳的強(qiáng)峰，而文獻(xiàn)[11]中黃腐酸的特征峰為羧基的vC=O（1 720 cm-1）和vOH（2 000～3 000 cm-1），出現(xiàn)這種變化的原因應(yīng)該是黃腐酸分子與Ag+發(fā)生了反應(yīng)。

據(jù)Nakamoto報(bào)道，與金屬配位的C=O伸縮振動(dòng)譜帶應(yīng)在1 650～1 620 cm-1，而以離子型結(jié)合的金屬鹽的譜帶則在1 630～1 575 cm-1。Vinkerf在研究黃腐酸與一些堿金屬和堿土金屬絡(luò)合物的紅外光譜后歸納出共價(jià)鍵合的COO伸縮振動(dòng)在1 630～1 615 cm-1，離子型結(jié)合1 600～1 580 cm-1，而離子一共價(jià)的過(guò)渡則在1 615～1 600 cm-1。另?yè)?jù)回瑞華[12]報(bào)道，羧酸鹽在1 650～1 550 cm-1和1 400 cm-1附近出現(xiàn)兩個(gè)類似羧酸在1 700 cm-1左右的羰基吸收峰。

綜合以上觀點(diǎn)可以得出結(jié)論：FA-Ag系列抗菌劑中出現(xiàn)的1 650 cm-1和1 400 cm-1譜帶均為vC=O,1 650 cm-1屬于金屬配位的COO伸縮振動(dòng)譜帶，且黃腐酸分子與Ag+通過(guò)絡(luò)合作用結(jié)合。

圖1 FA-Ag系列抗菌劑的紅外光譜圖Fig.1 Infrared spectrum of Silver-loaded fulvic acid antibacterial agents

2.2 FA-Ag系列抗菌劑的熱失重分析

從圖2中可知：FA-Ag系列抗菌劑熱失重曲線與黃腐酸熱失重曲線有明顯的區(qū)別，黃腐酸熱失重速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于FA-Ag抗菌劑的熱失重速率，這進(jìn)一步說(shuō)明黃腐酸與Ag+在本實(shí)驗(yàn)條件下發(fā)生了反應(yīng)生成載銀黃腐酸絡(luò)合物。黃腐酸與Ag+通過(guò)絡(luò)合作用提高了自身的穩(wěn)定性，因此當(dāng)升溫至相同溫度如300℃時(shí)，F(xiàn)A-Ag系列抗菌劑失重百分比約為10 %～15%遠(yuǎn)低于黃腐酸的約為40%。

圖2 FA-Ag系列抗菌劑熱失重情況Fig.2 Thermogravimetric analyse of Silver-loaded fulvic acid antibacterial agents

對(duì)于FA-Ag系列抗菌劑來(lái)說(shuō)，隨著參加反應(yīng)的Ag+含量的增加，其熱分解溫度逐漸升高。當(dāng)溫度升高至300℃時(shí)，F(xiàn)A-Ag（1∶3）抗菌劑失重質(zhì)量為總質(zhì)量15.31%，而FA-Ag（1∶10）僅失重7.03%。這是由于隨著參加反應(yīng)的Ag+含量的增加，單個(gè)黃腐酸分子可以與更多個(gè)Ag+絡(luò)合，進(jìn)而提高了抗菌劑的穩(wěn)定性。

FA-Ag系列抗菌劑在升溫初期緩慢失重，當(dāng)溫度達(dá)到150℃后開始快速失重，與黃腐酸分子熱失重曲線對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，在150℃之前主要是黃腐酸分子自身發(fā)生分解，而150℃之后則主要發(fā)生黃腐酸與Ag+間的分離。

2.3 FA-Ag系列抗菌劑的抗菌性能分析

依據(jù)QB/T 2591-2003對(duì)2.3制備的抗菌劑進(jìn)行抗菌性能測(cè)試，其結(jié)果如表1所示。

表1 FA-Ag系列抗菌劑的抗菌率Table1 Antibacterial rate of Silver-loaded fulvic acid antibacterial agents%

添加FA-Ag系列抗菌劑制得的聚乙烯醇與僅添加黃腐酸的聚乙烯醇相比，可明顯看出添加FA-Ag后的聚乙烯醇對(duì)大腸桿菌、枯草桿菌均具有較強(qiáng)的抑菌用作，且對(duì)大腸桿菌的抑菌作用更強(qiáng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

采用本文方法，黃腐酸與硝酸銀中Ag+發(fā)生了絡(luò)合反應(yīng)，且隨著硝酸銀含量的增加，更多的Ag+參與反應(yīng)與黃腐酸絡(luò)合。對(duì)于FA-Ag系列抗菌劑，隨著參加反應(yīng)的Ag+含量的增加，其熱分解溫度逐漸提高，也就是說(shuō)，其熱失重速率逐漸減慢。本文制備得到的FA-Ag系類抗菌劑對(duì)大腸桿菌、枯草桿菌均具有一定的抑菌用作，且對(duì)大腸桿菌的抑菌作用更強(qiáng)。

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擱置兩年中緬油氣管道將打通最后2.5Km

據(jù)路透社消息，中緬管道項(xiàng)目將打通最后2.5km政府的消息來(lái)源，路透社。這條管道可以把緬甸的孟加拉灣海岸變成一條新的主要油路，突破馬六甲封鎖。

兩年前完成建設(shè)770公里，15億美元的管道，但北京和Naypyitaw之間的分歧推遲了交付。近期，中緬推進(jìn)重啟。。該管道每天集輸量應(yīng)達(dá)到40萬(wàn)桶，相當(dāng)于中國(guó)進(jìn)口石油日需量的5%。

解決“馬六甲”困境

中緬油氣管道項(xiàng)目由天然氣管道和原油管道兩個(gè)組成，起點(diǎn)為緬甸皎漂，從中國(guó)西南邊陲瑞麗入境，接入保山后，借由瀾滄江跨越工程連接大理，繼而經(jīng)由楚雄進(jìn)入昆明。瀾滄江跨越是中緬油氣管道的關(guān)鍵性工程，該項(xiàng)目位于“西南絲道”跨越瀾滄江霽虹橋上游約300米位置，距離瀾滄江面120到200米，該工程是我國(guó)目前首座天然氣、原油、成品油三管并行安裝的跨越橋梁。

2013年10月，中緬油氣管道的天然氣管道正式投產(chǎn)，據(jù)中石油西南管道相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，截至今年10月28日，中石油西南管道公司德宏輸油氣分公司，共接收國(guó)外來(lái)氣34.1448億標(biāo)方，日均1130.6萬(wàn)方。沿線瑞麗、芒市、龍陵縣、騰沖、保山地區(qū)、大理市、麗江、賓川、鶴慶縣、巍山縣、南澗縣、臨滄市等地都已開發(fā)下游用戶達(dá)成用氣意向。

此外，昆明分公司輸氣范圍覆蓋楚雄州、昆明市、曲靖市、玉溪市，截至2016年11月10日早8:00，輸氣量已達(dá)到13068.3866萬(wàn)標(biāo)方，其中昆明地區(qū)天然氣甚至已經(jīng)實(shí)現(xiàn)直接入戶。

中緬油氣管道是繼中亞油氣管道、中俄原油管道、海上通道之后的第四大能源進(jìn)口通道。它包括原油管道和天然氣管道，可以使原油運(yùn)輸不經(jīng)過(guò)馬六甲海峽，從西南地區(qū)輸送到中國(guó)。中緬原油管道的起點(diǎn)位于緬甸西海岸皎漂港東南方的微型小島馬德島，天然氣管道起點(diǎn)在皎漂港。2013年9月30日，中緬天然氣管道全線貫通，開始輸氣。2015年1月30日，中緬石油管道全線貫通，開始輸油。

Synthesis and AntibacterialActivity of Silver Supported Fulvic Acid AntibacterialAgent

ZHANG Lin，ZHU Bao-wei，DU Guo-feng,YUAN Lei,FU Xiao-wei,LI Si-qun,YAO Shi-nan
（Yingkou Institute of Technology,Liaoning Yingkou 115000，China）

Preparation and antibacterial activity of silver-loaded fulvic acid antibacterial agent were studied. Silver-loaded fulvic acid antibacterial agent was prepared by the complexation between Ag+ions and fulvic acid in aqueous solution.IR characterization proved the formation of fulvic acid-Ag+complexes,and thermogravimetric analyses showed that the fulvic acid-Ag+complexes exhibited higher thermal decomposition temperature than fulvic acid.The fulvic acid-Ag+complexes were blended with polyvinyl alcohol to obtain antimicrobial plastics. Antibacterial experiments approved that PVA plastics had excellent bacteriostasis against Bacillus subtilis and Escherichia coli.

Silver-loaded fulvic acid;Antibacterial properties;Thermal decomposition temperature

TQ 201

A

1671-0460（2017）03-0446-03

2016-11-07

張林（1986-），女，遼寧省營(yíng)口市人，中級(jí)，碩士，2011年畢業(yè)于北京師范大學(xué)，研究方向：高分子化學(xué)與物理。E-mail：yklgxyzhanglin@163.com。