壳聚糖衍生物的制备及抗菌性能研究

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1、河北工业大学硕士学位论文分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文壳聚糖衍生物的制备及抗菌性能研究论文作者：夏文晨学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：生物化工指导教师：荆迎军职称：副教授i万方数据壳聚糖衍生物的制备及抗菌性能研究DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofBiochemicalEngineeringPREPARATIONANDANTIMICROBIALPROPERTIESOFCHITOSANDERIVATIVESbyXiaWenchenSupervisor:Ass

2、ociateProf.JingYingjunApril2014ii万方数据河北工业大学硕士学位论文iii万方数据河北工业大学硕士学位论文摘要壳聚糖（CTS）来源广储量丰，因其具有优良的物化性能近年来成为各领域研究的焦点。壳聚糖作为抗菌防腐材料的报道已屡见不鲜，然而，壳聚糖本身的抗菌杀菌效果有限加之自身溶酸不溶水的性质使其应用受限。为此，本论文分别从改进壳聚糖的水溶性和改善其抗菌效果进行研究。为了改善壳聚糖的水溶性，选用季铵化试剂（2,3-环氧丙基三甲基氯化铵）作为改性剂制备了水溶的壳聚糖季铵盐（HTCC）；为了增强壳聚糖的抗菌效果，采用本身具有抗菌性的钴和镍制备了壳聚糖金属配合物（CTS

3、-Co、1CTS-Ni）。对两类抗菌剂选用了傅里叶红外图谱（FT-IR）、氢核磁共振（HNMR）、热重分析（TG）进行表征。本课题选择有代表性的细菌（革兰氏阳性菌：金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)；革兰氏阴性菌：大肠埃希氏菌(Eseherahiacoli)）和真菌（可可刺盘孢(Colletotrichumcoccodes)、苹果轮纹(Botryosphaeriaberengriana)、立枯丝核菌(Rhizoctoniasolani)、花生褐斑菌(Cercosporaarachidicola)）作为试验菌株，在不同pH、浓度和金属离子存在下对两类材料进行了抗菌性

4、能研究。此外，对抗菌材料的抗菌机理分别从菌体细胞膜的稳定性、DNA及胞内可溶蛋白质电泳条带的变化进行了探索和解释。还进行了细菌的初步应用实验。1(1)壳聚糖季铵盐抗真菌性能：FT-IR和HNMR谱图表明壳聚糖分子中的-NH2被甲基季铵基团所取代，成功地合成了壳聚糖季铵盐。并且壳聚糖季铵盐的溶解性明显优于壳聚糖自身。HTCC浓度为2.0mg/mL时，对C.arachidicola、B.berengriana最终的抑菌率为74.8%和71.8%；pH是影响抗菌性的一个重要因素；除B.berengriana外，2+2+HTCC对其他菌的抑制率在加入金属离子后均增加，并且Mg、Ca的加入使抑菌率

5、达100%。HTCC的抗真菌机理研究表明，HTCC能破坏细胞的完整性，使胞内物质发生泄漏，并且能与蛋白质、DNA发生作用。(2)CTS-Co、CTS-Ni抗真菌性能：FT-IR谱图显示壳聚糖的-NH2和-OH均参与了新材料的合成；TG分析显示新材料的热稳定性降低。CTS-Co浓度仅为0.5mg/mL时，对C.coccodes抑菌率高达90.27%，浓度为1.0mg/mL时，对C.arachidicola抑菌率为89.02%；CTS-Ni的浓度为1.0mg/mL时，对C.arachidicola的抑菌率达到87.78%，并且均是在酸性较低pH下抗菌效果最佳。CTS-Co、CTS-Ni抗真菌

6、机理的研究：药品处理真菌后，会引起菌体细胞完整性的破坏以及蛋白质等内容物的泄露。此外，SDS-PAGE及琼脂糖凝胶电泳结果显示菌体内可溶蛋白及DNA分子条带均发生了变化，说明CTS-Co通过与蛋白质、核酸作用起到抗菌效果。i万方数据壳聚糖衍生物的制备及抗菌性能研究(3)CTS-Co、CTS-Ni抗细菌性能：结果显示CTS-Co、CTS-Ni的抗细菌活性均比壳聚糖高。壳聚糖金属配合物对于两株菌的最小抑菌浓度（MIC）从0.06mg/mL到0.1mg/mL。pH对壳聚糖金属螯合物的抗菌活性的影响是显著的。E.coli和S.aureus的生长曲线研究表明，用药品处理过的菌（药品在延滞期加入、对

7、数中期加入）所对应的OD值明显低于对照组，药品在延滞期加入，两株菌的延滞期无限被延长。抗菌机理研究显示，用CTS-Co处理后菌的细胞膜的完整性被破坏，胞内蛋白电泳条带变浅，并且药品还能与DNA结合。关键词：壳聚糖壳聚糖金属配合物壳聚糖季铵盐抗菌性抗菌机理ii万方数据河北工业大学硕士学位论文ABSTRACTChitosan(CTS),anabundantpolysaccharideinnature,hasattractedmuchat