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壳聚糖抑菌活性及机理研究

李小芳  
【摘要】: 壳聚糖具有良好的广谱抑菌活性,被广泛应用于抗菌材料、食品工业、医学等领域。但到目前为止,壳聚糖的抑菌机理尚不清楚。本文系统的研究了不同分子量壳聚糖对细菌和真菌的抑菌机理。研究结论如下: 1.合成了一系列壳聚糖衍生物,运用红外、差热-热重、紫外吸收光谱等方法进行了表征。体外抑菌法研究了壳聚糖及其衍生物的抑菌性能。结果表明,除席夫碱壳聚糖外,壳聚糖及衍生物对细菌都具有较好的抑制作用,壳聚糖衍生物抑菌活性均强于壳聚糖本身。 2.为了研究不同分子量壳聚糖对被试菌的作用位点,用荧光素异硫氰酸酯(FITC)标记后与埃希氏大肠杆菌(E.coli)作用。激光共聚焦荧光显微镜照片揭示壳聚糖分子量的不同而导致抑菌机理不同,从而对壳寡糖和壳聚糖的抑菌机理提出了新的观点。 3.运用紫外吸收光谱、荧光光谱、拉曼光谱、琼脂糖凝胶电泳和电化学的方法,研究了壳寡糖与质粒DNA的相互作用。结果证明壳寡糖与DNA之间存在强而稳定的作用,最终导致DNA双螺旋结构破坏,形成了非电活性化合物。这些结论在分子水平上探讨壳寡糖与DNA相互作用机制方面都具有重要的意义。 4.以埃希氏大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(St.aureus)为试验菌株,对壳聚糖作用后细胞膜完整性、内膜与外膜渗透性、细胞的超微结构和细胞膜蛋白结构分析;运用红外、差热-热重和循环伏安法手段,研究了壳聚糖与模拟细胞膜间的相互作用。研究结果表明,壳聚糖增加了细胞外膜和内膜的渗透性,壳聚糖中质子化的-NH_3~+与细胞膜中的-P=O发生静电作用而破坏了细菌膜的结构和功能,进而使细胞膜的完整性破坏。同时,壳聚糖还影响了细胞膜蛋白的结构。 5.壳聚糖对真菌黑曲霉的抑制作用与其分子量和浓度有关。随着壳聚糖分子量的逐渐增大,对黑曲霉的抑制效果逐渐减弱;高分子量和高浓度的壳聚糖对黑曲霉不仅没有抑制作用,反而会促使其生长;只有在适当低浓度下的一定分子量壳聚糖对黑曲霉才有抑制作用。研究发现,分子量为50 kDa浓度为0.1%(w/v)的壳聚糖对黑曲霉抑制效果最好,主要是通过抑制孢子的萌发和抑制DNA向RNA转录而起作用的。


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