載銀黃腐酸抗菌劑的合成及抗菌性研究

張林，朱寶偉，杜國豐，苑蕾，付曉偉，李思群，姚詩楠

（營口理工學(xué)院，遼寧營口115000）

載銀黃腐酸抗菌劑的合成及抗菌性研究

張林，朱寶偉，杜國豐，苑蕾，付曉偉，李思群，姚詩楠

（營口理工學(xué)院，遼寧營口115000）

研究了載銀黃腐酸抗菌劑的制備及其抗菌效果。通過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。抗菌實(shí)驗表明加入載銀黃腐酸抗菌劑的聚乙烯醇塑料對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以久，但直到20世紀(jì)，才出現(xiàn)人工合成抗菌劑[1,2]。抗菌劑根據(jù)其成分不同可分為有機(jī)類、無機(jī)類和天然類等[3]。無機(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，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]。

常見載銀型無機(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、膨潤土抗菌劑、托勃莫來石抗菌劑、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]。基于如此特殊的分子結(jié)構(gòu)，黃腐酸可以簡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，降解過程亦是釋放銀離子的過程。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 抗菌性能測試

根據(jù)QB/T 2591-2003進(jìn)行抗菌性能測試。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試驗用的菌液加在陰性對照樣品、空白對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，取一定量接種于營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基上，在（37士l）℃下培養(yǎng)24～48 h后活菌計數(shù)。

1.4 熱分解溫度測試

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)半個小時后，原來呈棕色的溶液變?yōu)楹谏虼吮砻鼽S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)一個較寬弱譜帶，在1 400 cm-1附近出現(xiàn)一個尖銳的強(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報道，與金屬配位的C=O伸縮振動譜帶應(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鍵合的COO伸縮振動在1 630～1 615 cm-1，離子型結(jié)合1 600～1 580 cm-1，而離子一共價的過渡則在1 615～1 600 cm-1。另據(jù)回瑞華[12]報道，羧酸鹽在1 650～1 550 cm-1和1 400 cm-1附近出現(xiàn)兩個類似羧酸在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伸縮振動譜帶，且黃腐酸分子與Ag+通過絡(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)一步說明黃腐酸與Ag+在本實(shí)驗條件下發(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，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

對于FA-Ag系列抗菌劑來說，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，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，單個黃腐酸分子可以與更多個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2.3制備的抗菌劑進(jìn)行抗菌性能測試，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后的聚乙烯醇對大腸桿菌、枯草桿菌均具有較強(qiáng)的抑菌用作，且對大腸桿菌的抑菌作用更強(qiáng)。

3 結(jié)束語

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，其熱失重速率逐漸減慢。本文制備得到的FA-Ag系類抗菌劑對大腸桿菌、枯草桿菌均具有一定的抑菌用作，且對大腸桿菌的抑菌作用更強(qiáng)。

［1］Wen B,Zhang J J,Zhang S Z,et al．Phenanthrene sorption to soil humic acid and different humin fractions[J].Environmental Science and Technology,2007(9):3165-3171．

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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，中緬管道項目將打通最后2.5km政府的消息來源，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40萬桶，相當(dāng)于中國進(jìn)口石油日需量的5%。

解決“馬六甲”困境

中緬油氣管道項目由天然氣管道和原油管道兩個組成，起點(diǎn)為緬甸皎漂，從中國西南邊陲瑞麗入境，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，共接收國外來氣34.1448億標(biāo)方，日均1130.6萬方。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)過馬六甲海峽，從西南地區(qū)輸送到中國。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，遼寧省營口市人，中級，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。