连多硫酸盐抗菌剂的制备、抗菌活性与机理

发布时间：2018-06-06 12:37

本文选题：固液反应 + 连多硫酸钾　；参考：《中国矿业大学》2016年博士论文

【摘要】：连多硫酸盐作为无机硫化物在氧化成硫酸盐过程中形成的中间体,由于没有商品出售和难以合成,文献缺少对其抗细菌、真菌性质的研究。本文以硫代硫酸钠和二氯化硫、二氯化二硫为主料,采用固液反应新工艺合成高纯度连五硫酸钾和连六硫酸钾。采用改进的焦亚硫酸钾和二氯化硫/二氯化二硫合成法制备出高纯度连三和连四硫酸钾。连多硫酸钾的纯度采用毛细管电泳法和Hg Cl2滴定法两种方法对比分析,毛细管电泳法测定连三、连四、连五和连六硫酸钾的纯度分别为99.95%、99.91%、99.7%和99.8%,Hg Cl2滴定法的测得值分别为98.54%、99.08%、98.47%和98.81%。以革兰氏阴性菌绿脓杆菌(P.aeruginosa,ATCC 27853)、大肠杆菌(E.coli,ATCC 23282)和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌(S.aureus,ATCC 35696)为实验菌种,以连多硫酸盐的最小抑菌浓度(MIC)、最小杀菌浓度(MBC)和抑菌圈(牛津杯法)大小表征了连多硫酸盐的抗细菌活性。从连三到连六硫酸盐,连多硫酸钾的抗菌活性随连多硫酸盐中硫链的增长而增强,这是由于连多硫酸钾的抗菌能力来源于其水解而缓慢析出的硫。因此,当向连多硫酸盐溶液中加入路易斯碱(如尿素、碳酸盐等)时,因消耗连多硫酸盐水解生成的酸可以促进连多硫酸盐进一步水解,析出更多的活性硫,表现出比纯连多硫酸盐增强的抗菌活性。纯连六硫酸钾抗P.aeruginosa和S.aureus的MIC分别为1.95μg.m L-1和125μg.m L-1,对P.aeruginosa的MBC为1000μg.m L-1,然而,在研究的浓度范围内(不高于1000μg.m L-1)纯连六硫酸钾对S.aureus没有杀菌能力,对E.coli没有抑菌活性。而混合尿素的连六硫酸钾对P.aeruginosa的MIC和MBC分别为0.98μg.m L-1和250μg.m L-1,由于纯尿素在研究的浓度范围内没有抑菌能力,实验结果说明尿素对连六硫酸钾抗P.aeruginosa的抑菌和杀菌能力分别提高了2倍和4倍,对S.aureus的抑菌能力也提高了4倍。混合尿素的连五硫酸钾对P.aeruginosa的MIC和MBC分别为7.81μg.m L-1和500μg.m L-1,由于纯的连五硫酸钾对P.aeruginosa的MIC为62.5μg.m L-1,所以尿素对连五硫酸钾抗P.aeruginosa的能力提高了8倍。与添加尿素的作用相同,混合碳酸钾的连多硫酸钾也呈现出增强的抗菌活性。连六硫酸钾和碳酸钾的混合物抗S.aureus的最小抑菌浓度为7.81μg.m L-1,对P.aeruginosa的MIC和MBC分别为0.98μg.m L-1和250μg.m L-1。所以,碳酸钾分别提高了连六硫酸钾抗P.aeruginosa和S.aureus的抑菌能力2倍和16倍。碳酸钾和连五硫酸钾的混合物抗S.aureus的最小抑菌浓度为62.5μg.m L-1,药剂对P.aeruginosa的MIC和MBC分别为1.95和500μg.m L-1,由于纯的五硫酸钾对P.aeruginosa的MIC为62.5μg.m L-1,所以碳酸钾提高了连五硫酸钾32倍抗P.aeruginosa的能力。采用培养皿真菌扩散法研究了连多硫酸钾对镰刀串珠(F.moniliforme,Gene Bank:GQ466389)、禾谷(F.graminearum,Gene Bank:GQ466391)和枯萎(F.oxysporum,Race-7)三种真菌的抑菌性。与连多硫酸钾对细菌的抑制规律一致,在所研究的药剂浓度范围内,从连四、连五到连六硫酸钾,其对三种实验真菌的抑菌能力均逐渐增强。在接菌初期,连六硫酸钾对真菌的抑制能力最强,但随真菌培养时间的延长其抑菌能力逐渐衰弱。连五硫酸钾的抑菌能力是连四硫酸钾的5倍,并且其抑菌能力随真菌培养时间的延长基本保持稳定。因此,连五硫酸钾是有开发前景的廉价、长效、抗真菌药物。在相同条件下,连多硫酸钾对镰刀真菌的抑菌能力也与菌种有关:镰刀枯萎菌对药剂最为敏感,禾谷菌次之,药剂对镰刀串珠菌的抑制作用最弱。只有当浓度分别不低于500μg.m L-1和1000μg.m L-1时,连五硫酸钾对禾谷菌和串珠菌才有抑菌作用,而在浓度低至250μg.m L-1时,连五硫酸钾对镰刀枯萎菌就表现出可观的抑菌率。对所研究的三种真菌,连多硫酸钾均呈现出浓度越高,抑菌活性越强的规律。为了提高连多硫酸钾的生物活性,并改善其物化性质以满足连多硫酸盐的特定用途,以十六烷基三甲基氯化铵和自制连多硫酸钾为原料,采用绿色工艺通过复分解反应简便合成出十六烷基三甲基连多硫酸铵。采用核磁氢谱(1H NMR)、傅里叶红外(FTIR)和质谱(MS)对十六烷基三甲基连多硫酸铵的结构进行解析,并利用熔点、溶解度和TG-DSC对其物化性质进行表征。分别采用牛津杯法和测抑菌率法评估了十六烷基三甲基连多硫酸铵的抗细菌和抗真菌活性。由于季铵盐阳离子与活性硫之间存在协同效应,实验证实十六烷基三甲基连多硫酸铵比相应的连多硫酸钾具有更强的抗细菌、抗真菌能力。为了分析连多硫酸盐的抗菌机理,利用显微镜对有无用药培养真菌的形貌进行原位观察,X射线光电子能谱XPS扫描真菌菌丝(含孢子)组成元素含量的变化。实验证实,在无药剂PDA培养基上生长的镰刀枯萎菌,其菌丝自然伸展;而在连多硫酸盐作用下生长的真菌,其菌丝团聚弯曲,而且菌丝和孢子内含大量的蓝紫色物质。X射线光电子能谱扫描结果显示,K2S6O6药剂培养的镰刀枯萎菌,其S和K的含量明显高于无药剂培养的枯萎菌S和K的含量。同样,十六烷基三甲基连多硫酸铵培养的镰刀枯萎菌C和S的含量较高,说明连多硫酸盐对真菌具有内吸毒性。最后,为了评估连多硫酸钾和连多硫酸季铵盐作为药肥的可行性,在连多硫酸盐抗植物病原菌室内实验的基础上,利用水培实验进一步考察了连多硫酸钾和连多硫酸季铵盐对番茄和草莓幼苗进行活体植物实验。实验证明,适宜浓度的连多硫酸钾和十六烷基三甲基连多硫酸铵不仅可以促进植物幼苗的生长还可以保护它们免受致病真菌的侵害。
[Abstract]:The antibacterial activity of continuous polysulfate was 99.95 % , 99.91 % , 99.7 % and 99.81 % , respectively . The purity of P . aeruginosa and S . aureus were 99.95 % , 99.91 % , 99.47 % and 98.81 % , respectively . The MIC and MBC of P . aeruginosa were respectively 7.81 渭g 路 mL ~ ( -1 ) and 500 渭g 路 mL ~ ( -1 ) . The MIC and MBC of P . aeruginosa increased by 8.8渭g 路 mL ~ ( -1 ) . The MIC and MBC of potassium sulfate and potassium carbonate were respectively 0.98渭g 路 mL ~ ( -1 ) and 500渭g 路 mL ~ ( -1 ) . In order to evaluate the antibacterial mechanism of polysulfate , the results showed that the results showed that there was a synergistic effect between ammonium sulfate and ammonium sulfate . The results showed that there was a synergistic effect between ammonium sulfate and ammonium sulfate .
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ440.1

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