纳米银植物源复合抗菌剂的制备及其抑菌性能的研究

关晓慧

天津市产品质量监督检测技术研究院纺织纤维检验中心 天津 300100

随着社会的高速发展和人类生活水平的提高，人们越来越重视自身的健康及周围环境问题，消毒、抗抑菌产品也成为了人们的一个关注热点。目前，研究开发环境友好型、持久长效型、广谱高效型的新型抗菌剂得到社会各界的一致认可，也成为了行业内的一个热门研究方向。这一需求也促进着国内外抗菌技术和抗菌材料的不断发展。目前，研究学者对抗菌剂的研究主要在有机、无机和天然抗菌剂三个方面。有机抗菌剂相比于无机抗菌剂，具有更长久的研究历史及高效杀菌、应用广泛等优点，但相对的也存在着一些不可避免的如毒性强，耐热性差，易引起微生物耐药性等缺点。天然抗菌剂一般来源于自然界中的动物或植物体内的提取物，来源广泛，资源丰富，安全无刺激，但大部分提取物抑菌效果较弱或仅对部分菌种抗菌效果好，不能达到广谱抗菌，且稳定性较差，提取工艺要求较高，这也大大限制了其研究和发展。无机抗菌剂虽然比有机抗菌剂的抗菌效果略差，但因其低毒（无毒）性、稳定性好、不易产生抗药性等特点，也受到了众多行业的大规模应用。无机抗菌剂中占据主导地位的仍是金属离子抗菌剂，而银系抗菌剂因其优异的抗菌能力在无机抗菌剂中应用最为广泛。本文以红景天、无患子两种植物提取液复配纳米银溶液制备出复合抗菌剂，对红景天、无患子两种植物提取液及复合抗菌剂进行了MIC检测，并将复合抗菌剂添加到湿巾液产品中，通过检测其储存前，常温储存六个月及高温储存一个月的抑菌性能，对纳米银/植物源复合抗菌剂的抗菌性能做了初步的研究，为进一步开发银系抗菌剂及植物抗菌剂提供了科学依据。

1 材料和方法

1.1 仪器和试剂

仪器：分析天平、电动搅拌器、恒温水浴箱等。

试剂：硝酸银，丙酮酸钠，水溶性淀粉，氨水，聚乙烯吡咯烷酮（PVP），试剂为分析纯，红景天提取物（实验室制），无患子提取物（实验室制），去离子水，自制湿巾溶液、面膜溶液、乳膏。

菌株：绿脓杆菌ATCC9027（绿脓杆菌）；大肠杆菌8099（大肠杆菌）；金黄色葡萄球菌ATCC6538（金黄色葡萄球菌）；枯草芽孢杆菌ATCC9372；肺炎克雷伯菌ATCC10031；洋葱伯克霍尔德菌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）；绿色木霉AS.3.2941（绿色木霉）；白色念珠菌ATCC10231（白色念珠菌）；蜡叶芽枝霉GIM.3.57（蜡叶芽枝霉）。

1.2 实验过程

参照文献方法合成纳米银胶体[1]，称取0.034g硝酸银溶于20mL去离子水中，形成硝酸银水溶液备用；然后将67mL去离子水加热至80℃，并向其中加入2.0g淀粉，在搅拌下溶解，形成淀粉水溶液；完全溶解后，将温度降至45℃；将硝酸银水溶液缓慢滴加到淀粉溶液中，滴加完成后继续搅拌15min。然后加入10mL含0.050g丙酮酸钠的水溶液，并将混合物连续搅拌30min。然后向溶液中缓慢滴加2mL氨水，直至溶液呈淡黄色。继续搅拌1h～1.5h，得到纳米银凝胶，室温下避光保存于深色瓶中。

称取25克制得的纳米银胶体，加入34.97mL水中，然后加入0.03gPVP，搅拌20min，直至混合均匀，再分别加入红景天提取物、无患子提取物20g，搅拌均匀，即得纳米银/植物源复合抗菌剂。

1.3 最小抑制浓度（mic）的试验方法

采用二倍稀释法来测定纳米银、红景天提取液、无患子提取液、纳米银植物源复合抗菌剂的最低抑菌浓度（mic），以红景天提取液为例，取灭菌试管8支，第一管加肉汤1.5mL，其他各管均加1mL。于第一管内加入已知浓度的红景天提取液0.5mL，采用液体稀释法至第7管混匀后，取出1mL弃去，第8管作对照实验。各管均匀加入108CFU/mL菌悬液0.05mL，摇匀，设3次重复。放置在适宜温度培养，观察结果。其他mic检测方法与上述相同。

1.4 抗菌性能测试

按照《一次性使用卫生用品卫生标准》GB15979-2002检测湿巾液中复合抗菌剂的抗菌效果。通过改变储存时间（刚制备及储存6个月）和储存温度（高温55℃，储存1个月），综合分析复合抗菌剂的抗菌性能和稳定性。

1.5 防腐性能测试

本文参考国际化妆品、香料和洗涤协会（CTFA）方法：称取供试品50克，分2份，分别加入混合菌悬液或真菌悬液，细菌加入量约为6×106CFU/G，真菌加入量为104CFU/G～105CFU/G，搅拌均匀，然后置于30℃下，于接种后第0、3、7、14、21、28天，取样分析，检测菌落总数。

2 结果和讨论

2.1 红景天提取物和无患子提取物的mic测定

采用1.3的检测方法测定红景天提取物和无患子提取物对几种常见细菌和真菌的mic值。结果见表1。

从表1可以看出，红景天提取物仅对黑曲霉、金球毛霉和桔青霉有较好的抑制作用，mic分别为1.24、1.12、0.98mg/mL；无患子提取物仅对绿色木霉、白色念珠菌和蜡叶芽枝霉有较强的抑制作用，mic分别为0.86、1.00、1.20mg/mL。说明红景天、无患子提取物在较低浓度下对某些真菌有较强的抑制作用，但对细菌的抑制作用较差。

表1 植物抗菌剂对试验菌株的最低抑菌浓度值（mg/mL）

2.2 纳米银抗菌剂的mic测定

将制得的纳米银溶液采用1.3的检测方法对常见细菌和真菌进行mic检测。

纳米银对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌等常见细菌的最低抑菌浓度基本在1mg/mL左右，对霉菌的抑菌作用相对较弱。结果见表2。

从表2可以看出，纳米银在较低浓度下对常见细菌表现出良好的抗菌活性，与文献[2-3]报道的纳米银具有高效抗菌作用的结论相一致。

表2 纳米银抗菌剂对试验菌株的最低抑菌浓度值（mg/mL）

2.3 纳米银植物源复合抗菌剂的mic测定

为了弥补红景天、无患子提取物对细菌部分抑制作用的不足，将二者与纳米银溶液复配，通过协同作用提高其抗菌效率。复合抗菌剂的mic采用1.3的检测方法检测。结果见表3。

从表3可以看出，纳米银与植物提取液复配的复合抗菌剂对细菌和真菌的mic值较低，表明纳米银在复合抗菌剂中仍具有良好的抗菌活性；复合植物源抗菌剂后复合抗菌剂的抗菌性能进一步增强。

表3 纳米银/植物抗菌剂对试验菌株的最低抑菌浓度值（mg/mL）

2.4 纳米银植物源复合抗菌剂的抗菌性能及其在日化产品中的稳定性测定

本文选择自制的湿巾液作为复合抗菌剂抗菌性能的测试样本。在自制湿巾液中加入0.5%纳米银植物源复合抗菌剂后，对供试品进行不同处理。储存前和储存后的供试品（供试品常温储存6个月，55℃高温储存1个月），分别进行抗菌试验。结果见图1。

图1 纳米银/植物复合抑菌剂的抑菌效果

从图1可以看出，添加0.5%纳米银植物源复合抗菌剂的湿巾液对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率可达99%，常温储存6个月后，抑菌性能没有明显降低，仍在95%左右，而在55℃高温储存1个月的湿巾液抑菌率略有降低，但也在90%左右。结果表明，该复合抗菌剂具有良好的稳定性。

此外，我们还选取了自制的面膜液和面霜产品作为稳定性实验样本。在面膜液和面霜中加入1.0%纳米银植物源复合抗菌剂，观察试样在常温、低温（0℃）和高温（55℃）下的稳定性。结果表明，该复合抗菌剂在不同的温度条件下也具有良好的稳定性。结果见表4。

表4 纳米银/植物复合抑菌剂的抑菌稳定性

2.5 纳米银/植物源复合抗菌剂防腐性能的测定

在自制面膜液中加入3%纳米银/植物源复合抗菌剂进行防腐试验，结果见图2。

图2 纳米银/植物复合抗菌剂在面膜溶液中的防腐实验图

从图2可以看出，最初添加细菌后，从第3、7、14、21、28天的观察结果表明，菌落总数始终相同<10CFU/G。测试结果表明，纳米银/植物源复合抗菌剂具有良好的防腐性能，能够抵抗面膜液中的微生物入侵。

3 结语

植物抗菌剂和纳米银抗菌剂的研究一直是热点领域，但在目前的研究中，植物抗菌剂的抗菌效果要么较差要么仅对某些细菌或真菌有效，而银离子对细菌有较好的抑菌效果，但对少量真菌的抑制效果较差。因此，本研究以丙酮酸钠为还原剂，淀粉为保护剂，在氨水提供的碱性环境中催化还原得到纳米银溶液，然后将纳米银溶液与红景天和无患子的提取物复合，以PVP为稳定的分散剂得到纳米银溶液对于纳米银植物源复合抗菌剂。结果表明，植物源抗菌剂仅对部分真菌有效，对细菌无抑制作用；纳米银对常见细菌有效，对霉菌作用相对较弱；而与纳米银及两种植物提取物相比，纳米银植物源复合抗菌剂对细菌和真菌都具有更高的抗菌性能，且抗菌性能非常稳定，该实验结果为纳米银植物源抗菌剂在日化产品中的研究与应用提供了新的研究方向。