納米銀植物源復合抗菌劑的制備及其抑菌性能的研究

關曉慧

天津市產品質量監督檢測技術研究院紡織纖維檢驗中心 天津 300100

隨著社會的高速發展和人類生活水平的提高，人們越來越重視自身的健康及周圍環境問題，消毒、抗抑菌產品也成為了人們的一個關注熱點。目前，研究開發環境友好型、持久長效型、廣譜高效型的新型抗菌劑得到社會各界的一致認可，也成為了行業內的一個熱門研究方向。這一需求也促進著國內外抗菌技術和抗菌材料的不斷發展。目前，研究學者對抗菌劑的研究主要在有機、無機和天然抗菌劑三個方面。有機抗菌劑相比于無機抗菌劑，具有更長久的研究歷史及高效殺菌、應用廣泛等優點，但相對的也存在著一些不可避免的如毒性強，耐熱性差，易引起微生物耐藥性等缺點。天然抗菌劑一般來源于自然界中的動物或植物體內的提取物，來源廣泛，資源豐富，安全無刺激，但大部分提取物抑菌效果較弱或僅對部分菌種抗菌效果好，不能達到廣譜抗菌，且穩定性較差，提取工藝要求較高，這也大大限制了其研究和發展。無機抗菌劑雖然比有機抗菌劑的抗菌效果略差，但因其低毒（無毒）性、穩定性好、不易產生抗藥性等特點，也受到了眾多行業的大規模應用。無機抗菌劑中占據主導地位的仍是金屬離子抗菌劑，而銀系抗菌劑因其優異的抗菌能力在無機抗菌劑中應用最為廣泛。本文以紅景天、無患子兩種植物提取液復配納米銀溶液制備出復合抗菌劑，對紅景天、無患子兩種植物提取液及復合抗菌劑進行了MIC檢測，并將復合抗菌劑添加到濕巾液產品中，通過檢測其儲存前，常溫儲存六個月及高溫儲存一個月的抑菌性能，對納米銀/植物源復合抗菌劑的抗菌性能做了初步的研究，為進一步開發銀系抗菌劑及植物抗菌劑提供了科學依據。

1 材料和方法

1.1 儀器和試劑

儀器：分析天平、電動攪拌器、恒溫水浴箱等。

試劑：硝酸銀，丙酮酸鈉，水溶性淀粉，氨水，聚乙烯吡咯烷酮（PVP），試劑為分析純，紅景天提取物（實驗室制），無患子提取物（實驗室制），去離子水，自制濕巾溶液、面膜溶液、乳膏。

菌株：綠膿桿菌ATCC9027（綠膿桿菌）；大腸桿菌8099（大腸桿菌）；金黃色葡萄球菌ATCC6538（金黃色葡萄球菌）；枯草芽孢桿菌ATCC9372；肺炎克雷伯菌ATCC10031；洋蔥伯克霍爾德菌ATCC25416；黑曲霉ATCC16404（黑曲霉）；全球毛霉菌AS.3.3601（全球毛霉）；桔青霉CGMCC.3.6675（桔青霉）；綠色木霉AS.3.2941（綠色木霉）；白色念珠菌ATCC10231（白色念珠菌）；蠟葉芽枝霉GIM.3.57（蠟葉芽枝霉）。

1.2 實驗過程

參照文獻方法合成納米銀膠體[1]，稱取0.034g硝酸銀溶于20mL去離子水中，形成硝酸銀水溶液備用；然后將67mL去離子水加熱至80℃，并向其中加入2.0g淀粉，在攪拌下溶解，形成淀粉水溶液；完全溶解后，將溫度降至45℃；將硝酸銀水溶液緩慢滴加到淀粉溶液中，滴加完成后繼續攪拌15min。然后加入10mL含0.050g丙酮酸鈉的水溶液，并將混合物連續攪拌30min。然后向溶液中緩慢滴加2mL氨水，直至溶液呈淡黃色。繼續攪拌1h～1.5h，得到納米銀凝膠，室溫下避光保存于深色瓶中。

稱取25克制得的納米銀膠體，加入34.97mL水中，然后加入0.03gPVP，攪拌20min，直至混合均勻，再分別加入紅景天提取物、無患子提取物20g，攪拌均勻，即得納米銀/植物源復合抗菌劑。

1.3 最小抑制濃度（mic）的試驗方法

采用二倍稀釋法來測定納米銀、紅景天提取液、無患子提取液、納米銀植物源復合抗菌劑的最低抑菌濃度（mic），以紅景天提取液為例，取滅菌試管8支，第一管加肉湯1.5mL，其他各管均加1mL。于第一管內加入已知濃度的紅景天提取液0.5mL，采用液體稀釋法至第7管混勻后，取出1mL棄去，第8管作對照實驗。各管均勻加入108CFU/mL菌懸液0.05mL，搖勻，設3次重復。放置在適宜溫度培養，觀察結果。其他mic檢測方法與上述相同。

1.4 抗菌性能測試

按照《一次性使用衛生用品衛生標準》GB15979-2002檢測濕巾液中復合抗菌劑的抗菌效果。通過改變儲存時間（剛制備及儲存6個月）和儲存溫度（高溫55℃，儲存1個月），綜合分析復合抗菌劑的抗菌性能和穩定性。

1.5 防腐性能測試

本文參考國際化妝品、香料和洗滌協會（CTFA）方法：稱取供試品50克，分2份，分別加入混合菌懸液或真菌懸液，細菌加入量約為6×106CFU/G，真菌加入量為104CFU/G～105CFU/G，攪拌均勻，然后置于30℃下，于接種后第0、3、7、14、21、28天，取樣分析，檢測菌落總數。

2 結果和討論

2.1 紅景天提取物和無患子提取物的mic測定

采用1.3的檢測方法測定紅景天提取物和無患子提取物對幾種常見細菌和真菌的mic值。結果見表1。

從表1可以看出，紅景天提取物僅對黑曲霉、金球毛霉和桔青霉有較好的抑制作用，mic分別為1.24、1.12、0.98mg/mL；無患子提取物僅對綠色木霉、白色念珠菌和蠟葉芽枝霉有較強的抑制作用，mic分別為0.86、1.00、1.20mg/mL。說明紅景天、無患子提取物在較低濃度下對某些真菌有較強的抑制作用，但對細菌的抑制作用較差。

表1 植物抗菌劑對試驗菌株的最低抑菌濃度值（mg/mL）

2.2 納米銀抗菌劑的mic測定

將制得的納米銀溶液采用1.3的檢測方法對常見細菌和真菌進行mic檢測。

納米銀對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌等常見細菌的最低抑菌濃度基本在1mg/mL左右，對霉菌的抑菌作用相對較弱。結果見表2。

從表2可以看出，納米銀在較低濃度下對常見細菌表現出良好的抗菌活性，與文獻[2-3]報道的納米銀具有高效抗菌作用的結論相一致。

表2 納米銀抗菌劑對試驗菌株的最低抑菌濃度值（mg/mL）

2.3 納米銀植物源復合抗菌劑的mic測定

為了彌補紅景天、無患子提取物對細菌部分抑制作用的不足，將二者與納米銀溶液復配，通過協同作用提高其抗菌效率。復合抗菌劑的mic采用1.3的檢測方法檢測。結果見表3。

從表3可以看出，納米銀與植物提取液復配的復合抗菌劑對細菌和真菌的mic值較低，表明納米銀在復合抗菌劑中仍具有良好的抗菌活性；復合植物源抗菌劑后復合抗菌劑的抗菌性能進一步增強。

表3 納米銀/植物抗菌劑對試驗菌株的最低抑菌濃度值（mg/mL）

2.4 納米銀植物源復合抗菌劑的抗菌性能及其在日化產品中的穩定性測定

本文選擇自制的濕巾液作為復合抗菌劑抗菌性能的測試樣本。在自制濕巾液中加入0.5%納米銀植物源復合抗菌劑后，對供試品進行不同處理。儲存前和儲存后的供試品（供試品常溫儲存6個月，55℃高溫儲存1個月），分別進行抗菌試驗。結果見圖1。

圖1 納米銀/植物復合抑菌劑的抑菌效果

從圖1可以看出，添加0.5%納米銀植物源復合抗菌劑的濕巾液對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率可達99%，常溫儲存6個月后，抑菌性能沒有明顯降低，仍在95%左右，而在55℃高溫儲存1個月的濕巾液抑菌率略有降低，但也在90%左右。結果表明，該復合抗菌劑具有良好的穩定性。

此外，我們還選取了自制的面膜液和面霜產品作為穩定性實驗樣本。在面膜液和面霜中加入1.0%納米銀植物源復合抗菌劑，觀察試樣在常溫、低溫（0℃）和高溫（55℃）下的穩定性。結果表明，該復合抗菌劑在不同的溫度條件下也具有良好的穩定性。結果見表4。

表4 納米銀/植物復合抑菌劑的抑菌穩定性

2.5 納米銀/植物源復合抗菌劑防腐性能的測定

在自制面膜液中加入3%納米銀/植物源復合抗菌劑進行防腐試驗，結果見圖2。

圖2 納米銀/植物復合抗菌劑在面膜溶液中的防腐實驗圖

從圖2可以看出，最初添加細菌后，從第3、7、14、21、28天的觀察結果表明，菌落總數始終相同<10CFU/G。測試結果表明，納米銀/植物源復合抗菌劑具有良好的防腐性能，能夠抵抗面膜液中的微生物入侵。

3 結語

植物抗菌劑和納米銀抗菌劑的研究一直是熱點領域，但在目前的研究中，植物抗菌劑的抗菌效果要么較差要么僅對某些細菌或真菌有效，而銀離子對細菌有較好的抑菌效果，但對少量真菌的抑制效果較差。因此，本研究以丙酮酸鈉為還原劑，淀粉為保護劑，在氨水提供的堿性環境中催化還原得到納米銀溶液，然后將納米銀溶液與紅景天和無患子的提取物復合，以PVP為穩定的分散劑得到納米銀溶液對于納米銀植物源復合抗菌劑。結果表明，植物源抗菌劑僅對部分真菌有效，對細菌無抑制作用；納米銀對常見細菌有效，對霉菌作用相對較弱；而與納米銀及兩種植物提取物相比，納米銀植物源復合抗菌劑對細菌和真菌都具有更高的抗菌性能，且抗菌性能非常穩定，該實驗結果為納米銀植物源抗菌劑在日化產品中的研究與應用提供了新的研究方向。