一种利用解淀粉芽胞杆菌LSSE62合成纳米银的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110205197.9

申请日:

2011.07.21

公开号:

CN102888428A

公开日:

2013.01.23

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C12P 3/00申请日:20110721|||公开

IPC分类号:

C12P3/00; C12R1/07(2006.01)N

主分类号:

C12P3/00

申请人:

中国科学院过程工程研究所

发明人:

刘会洲; 魏雪团; 罗明芳; 谢渝春; 刘德明

地址:

100190 北京市海淀区中关村北二条1号

优先权:

专利代理机构:

北京法思腾知识产权代理有限公司 11318

代理人:

高宇;杨小蓉

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内容摘要

本发明涉及微生物领域,具体地,涉及一种利用解淀粉芽胞杆菌LSSE-62合成纳米银的方法。所述方法包括以下步骤1)将解淀粉芽胞杆菌LSSE-62进行发酵培养,并分离得到菌体和发酵上清液;2)取步骤1)中的菌体或上清液作为反应基质,加入AgNO3的溶液,使得到的混合溶液中反应基质浓度为1-4mg/mL,AgNO3浓度为1-3mM,在阳光照射或紫外光照射条件下反应,得到纳米银颗粒;其中,所述解淀粉芽胞杆菌LSSE-62保藏编号为CGMCC?No.4157。本发明的合成方法安全无毒害作用,合成速度快,可在80~100min内完成反应,是一种高效、安全、简单的合成方法。

权利要求书

权利要求书一种利用解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62合成纳米银的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
1)将解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62进行发酵培养,并分离得到菌体和发酵上清液;
2)取步骤1)中的菌体或上清液作为反应基质,加入AgNO3的溶液,使得到的混合溶液中反应基质浓度为1~4mg/mL,AgNO3浓度为1~3mM,在阳光照射或紫外光照射条件下反应,得到纳米银颗粒;
其中,所述解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62保藏编号为CGMCC No.4157。
根据权利要求1所述的利用解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62合成纳米银的方法,其特征在于,所述的步骤2)中,加入AgNO3的溶液后,再滴加含有Cl‑的溶液,使混合溶液中Cl‑的浓度为0.5~3mM。
根据权利要求1所述的利用解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62合成纳米银的方法,其特征在于,在所述的步骤2)中,含有Cl‑的溶液包括:NaCl、KCl或CaCl2。
根据权利要求1所述的利用解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62合成纳米银的方法,其特征在于,所述步骤2)中阳光照射的强度为:10000~100000lv,紫外光照射强度为300lv。

说明书

说明书一种利用解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62合成纳米银的方法
技术领域
本发明涉及微生物领域,具体地,本发明涉及一种利用解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62合成纳米银的方法。
背景技术
近年来,金属纳米颗粒被越来越多的应用到各种领域,如电子学、医药和生物技术领域。纳米银作为一种独特的金属纳米颗粒,其在抗菌材料、治疗学、生物分子检测和催化等领域应用研究,引起了科研工作者的关注。
绿色化学要求发展安全、环保、节能的绿色技术。传统化学方法已经广泛应用到纳米银的合成中,然而这些方法涉及到的毒性物质和高温条件不符合绿色化学的原则(详细见参考文献1:P.Quaresma,L.Soares,L.Contar,A.Miranda,I.Osorio,P.A.Carvalho,R.Franco and E.Pereira,Green Chem.,2009,11,1889‑1893)。近年来发展的生物合成纳米银技术被认为是简单、温和、环境友好的合成方法,如通过细菌、真菌、生物分子制备纳米银的方法(详细见参考文献2:K.B.Narayanan and N.Sakthivel,Adv.Colloid Interface Sci.,2010,156,1‑13)。蛋白和酶被证明是纳米银合成和稳定的重要基质,在制备的过程中蛋白和酶作为还原剂和稳定剂,将Ag+还原为纳米银,然而对于其详细反应机制还不清楚。由于易于进行操作和基因修饰,细菌被认为是最有希望的纳米银合成基质。然而,目前报道的大部分细菌合成速度都比较慢,还原1mM的硝酸银需要24‑120小时,这极大的限制了其工业化应用。研究发现,在可见光(碘钨灯)照射条件下,肠细菌(如肺炎克雷白菌)可快速合成纳米银,然而这类菌是常见的病原菌,存在安全性问题,不符合绿色化学的原则(A.R.Shahverdi,S.Minaeian,H.R.Shahverdi,H.Jamalifar and A.‑A.Nohi,Process Biochem.,2007,42,919‑923)。因此,本申请首次尝试通过食品级微生物(解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62)来合成纳米银。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62合成纳米银的方法。
根据本发明的利用解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62合成纳米银的方法,所述方法包括以下步骤:
1)将解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62进行发酵培养,并分离得到菌体和发酵上清液;
2)取步骤1)中的菌体或上清液作为反应基质,加入AgNO3的溶液,使得到的混合溶液中反应基质浓度为1~4mg/mL,AgNO3浓度为1~3mM,在阳光照射或紫外光照射条件下反应,得到纳米银颗粒;
其中,
所述解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62保藏编号为CGMCC No.4157。
根据本发明的利用解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62合成纳米银的方法,所述的步骤2)中,加入AgNO3的溶液后,再滴加含有Cl‑的溶液,使混合溶液中Cl‑的浓度为0.5~3mM。
根据本发明的利用解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62合成纳米银的方法,在所述的步骤2)中,含有Cl‑的溶液包括:NaCl、KCl或CaCl2。
根据本发明的利用解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62合成纳米银的方法,所述步骤2)中阳光照射的强度为:10000~100000lv;紫外光强度为300lv。
根据本发明的利用解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62合成纳米银的方法,所述步骤1)中解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62,保藏单位是中国普通微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC),保藏编号为CGMCC No.4157,保藏日期2010年9月14日。
根据本发明的一实施例,所述方法具体的包括以下步骤:
a、发酵培养
将解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62接种到LB液体种子培养基(含蛋白胨10g/L、酵母粉5g/L、NaCl 10g/L、pH 7.2)中,37℃,180rpm培养12h,按照3%(v/w)的接种量,加入LB液体培养基中,37℃,200rpm培养24h;10000rpm离心收集菌体,上清液用作纳米银合成基质;菌体离心洗涤两次,超声波破碎,离心去除细胞碎片,细胞提取物用作纳米银合成基质。
b、纳米银合成
合成基质包括细胞提取物和/或发酵上清液,反应体系为:基质浓度为1‑4mg/mL,AgNO3终浓度为1‑3mM,NaCl终浓度为0.5‑3mM,在阳光照射或紫外光照射条件下,反应100min。
c、纳米银的检测
通过紫外可见分光光度法和颜色变化可以检测纳米银的合成,通过透射电镜、能量弥散X射线谱(EDS)和X射线衍射(XRD)表征纳米银的形状、大小和晶型。通过电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP‑OES)检测残留的银离子。
目前利用通过细菌、真菌、生物分子制备纳米银的方法,由于其简单、温和的特点受到关注,但是目前能用来的实现该目的的细菌、真菌、生物分子的种类却非常有限,而且有存在转化时间过长、具有毒副作用等缺点,而本发明所采用的解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62为食品级微生物,并且将纳米银的合成时间由现有的24h缩短到2h左右。在具体的合成过程中,反应的条件对本发明的效果具有显著的影响,其体现在光照条件的选择,在本发明中采用解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62作为基质的情况下,阳光和紫外光同样对本发明的具有重要的影响。此外,在本发明中不仅可以采用解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62的菌体合成纳米银,由于在该菌体的发酵培养过程中,上清液含有解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62的分泌物,同时含有Cl‑离子,因此,在本发明中发现发酵上清液也可高效合成纳米银。
本发明所提供的通过解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62合成纳米银的方法,以解淀粉芽胞杆菌为反应基质,安全可靠;通过解淀粉芽胞杆菌的细胞提取物和发酵上清液制备纳米银颗粒,可在80~100min内完成反应,合成速度快;合成的纳米银为粒径分布在4‑40nm的纳米晶体;纳米银颗粒溶液高度稳定,在室温下可保持2个月不发生明显的聚集;纳米银对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌具有高效的抗菌活性。
本发明所提供的解淀粉芽胞杆菌合成纳米银的方法,具有较强的创新性和实用性,其优点如下:
(1)首次利用解淀粉芽孢杆菌合成纳米银颗粒,合成的纳米银为粒径分布在4‑40nm的纳米晶体,纳米银胶体溶液可保持的高度分散稳定性,并对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌具有高效的抗菌活性。
(2)合成方法安全无毒害作用,合成速度快,可在80~100min内完成反应,是一种高效、安全、简单的合成方法。
附图说明
图1为不同细胞提取物浓度下合成纳米银的紫外可见吸收光谱;
图2为不同细胞提取物浓度下合成纳米银的ζ‑电位;
图3为向细胞提取物中添加不同浓度NaCl合成纳米银的紫外可见吸收光谱;
图4为向细胞提取物中添加不同浓度NaCl合成纳米银的ζ‑电位;
图5为不同太阳光强度下细胞提取物合成纳米银的紫外可见吸收光谱;
图6为太阳光、紫外光和室内白光条件下细胞提取物合成纳米银的紫外可见吸收光谱;
图7为细胞提取物合成纳米银的扫描电镜图片;
图8为细胞提取物合成纳米银的能量弥散X射线谱EDS
图9为细胞提取物合成纳米银的粒径分布统计;
图10为细胞提取物合成纳米银的X射线衍射图谱(XRD);
图11为纳米银在液体培养基上对枯草芽胞杆菌和大肠杆菌的生长抑制率;
图12为纳米银在固体平板上对枯草芽胞杆菌产生的抑制圈;
图13为纳米银在固体平板上对大肠杆菌产生的抑制圈;
图14为不同发酵上清液浓度下合成纳米银的紫外可见吸收光谱;
图15为发酵上清液合成纳米银的扫描电镜图片;
图16为发酵上清液合成纳米银的能量弥散X射线谱EDS;
图17为发酵上清液合成纳米银的粒径分布统计。
解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62(Bacillus amyloliquefaciens)于2010年9月14日保存于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(保藏中心地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所,邮编:100101),其保藏编号是:CGMCC No.4157。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进行详细说明,但所有实施例并不对本发明构成任何限制。
实施例1通过细菌提取物合成纳米银颗粒
a、发酵培养
将解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62接种到LB液体种子培养基(含蛋白胨10g/L、酵母粉5g/L、NaCl 10g/L、pH 7.2)中,37℃,180rpm培养12h,按照3%(v/w)的接种量,加入LB液体培养基中,37℃,200rpm培养24h;10000rpm离心收集菌体,菌体离心洗涤两次,超声波破碎,离心去除细胞碎片,细胞提取物用作纳米银合成基质。
b、纳米银合成
向浓度为1、2、3、4mg/mL的细胞提取物中加入1mM的硝酸银溶液,在阳光照射(70000lv)条件下,反应100min。
c、纳米银的表征
纳米银的合成可通过颜色变化和其强烈的可见区吸收表征,图1显示,没有添加细胞抽提物的反应体系不产生颜色变化,也没有可见区吸收,在1、2、3、4mg/mL的细胞抽提物浓度下,生成橙红色,并且有强烈的可见光吸收产生,证明纳米银的合成。同时检测纳米银颗粒的表面电位,图2显示,纳米银的表面ζ‑电位绝对值都大于50mV,当纳米颗粒表面ζ‑电位绝对值大于50mV时,纳米颗粒溶液体系可保持高度稳定性,观察发现所合成的纳米银在室温下保存两个月以上不发生明显的团聚现象,也证实了它的高度稳定性。
实施例2通过细菌提取物合成纳米银颗粒
a、发酵培养
将解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62接种到LB液体种子培养基(含蛋白胨10g/L、酵母粉5g/L、NaCl 10g/L、pH 7.2)中,37℃,180rpm培养12h,按照3%(v/w)的接种量,加入LB液体培养基中,37℃,200rpm培养24h;10000rpm离心收集菌体,菌体离心洗涤两次,超声波破碎,离心去除细胞碎片,细胞提取物用作纳米银合成基质。
b、纳米银合成
向浓度为3mg/mL的细胞提取物中加入1mM的硝酸银溶液,加入0.5、1、2、3mM的NaCl,在阳光照射(70000lv)条件下,反应100min。
c、纳米银的表征
纳米银的合成可通过颜色变化和其强烈的可见区吸收表征,附图3显示,添加NaCl可显著增强纳米银的合成。图4显示,纳米银的表面ζ‑电位绝对值都大于50mV,纳米颗粒溶液体系可保持高度稳定性。
实施例3通过细菌提取物合成纳米银颗粒
a、发酵培养
将解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62接种到LB液体种子培养基(含蛋白胨10g/L、酵母粉5g/L、NaCl 10g/L、pH 7.2)中,37℃,180rpm培养12h,按照3%(v/w)的接种量,加入LB液体培养基中,37℃,200rpm培养24h;10000rpm离心收集菌体,菌体离心洗涤两次,超声波破碎,离心去除细胞碎片,细胞提取物用作纳米银合成基质。
b、纳米银合成
向浓度为4mg/mL的细胞提取物中加入1mM的硝酸银溶液,在阳光照射(30000,40000,50000,70000lv)条件下,反应100min。
c、纳米银的表征
纳米银的合成可通过颜色变化和其强烈的可见区吸收表征,附图5显示,在黑暗条件下不能合成纳米银,阳光强度影响纳米银的合成速度,所合成的纳米颗粒溶液体系可保持高度稳定性,在室温下存放2个月不发生团聚现象。
实施例4通过细菌提取物合成纳米银颗粒
a、发酵培养
将解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62接种到LB液体种子培养基(含蛋白胨10g/L、酵母粉5g/L、NaCl 10g/L、pH 7.2)中,37℃,180rpm培养12h,按照3%(v/w)的接种量,加入LB液体培养基中,37℃,200rpm培养24h;10000rpm离心收集菌体,菌体离心洗涤两次,超声波破碎,离心去除细胞碎片,细胞提取物用作纳米银合成基质。
b、纳米银合成
向浓度为4mg/mL的细胞提取物中加入1mM的硝酸银溶液,在太阳光照射、紫外光照射(300lv)和室内白光照射(300lv)条件下,反应100min。
c、纳米银的表征
附图6显示,反应100min时,紫外光照射条件下可快速合成纳米银,相比太阳光直射并没有显著性变化,而室内白光条件下合成速度很慢,需要继续反应20小时,才能达到最大值。因此本发明所提出的阳光直射和紫外线照射是比较高效的反应条件。阳光照射不仅可提供强大的光照强度,而且太阳能是清洁环保的可再生资源,本发明是利用阳光可节省人工光源所消耗的大量电能。
实施例5通过细菌提取物合成纳米银颗粒
a、发酵培养
将解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62接种到LB液体种子培养基(含蛋白胨10g/L、酵母粉5g/L、NaCl 10g/L、pH 7.2)中,37℃,180rpm培养12h,按照3%(v/w)的接种量,加入LB液体培养基中,37℃,200rpm培养24h;10000rpm离心收集菌体,菌体离心洗涤两次,超声波破碎,离心去除细胞碎片,细胞提取物用作纳米银合成基质。
b、纳米银合成
向浓度为3mg/mL的细胞提取物中加入1mM的硝酸银溶液,加入2mM的NaCl,在阳光照射(70000lv)条件下,反应80min。
c、纳米银的表征
附图7显示,扫描电镜显示,合成的纳米银以三角形为主,还有少量的三角形。能量弥散X射线谱(EDS)分析显示所合成的纳米颗粒出现典型的纳米银晶体的吸收峰(3keV)(图8)。粒径统计分析显示平均粒径达到14.6nm(图9)。X射线衍射(XRD)分析显示所合成的纳米银图谱的2θ值为37.95°,45.95°,64.22°和76.74°(图10),分别对应单质银晶体的111,200,220和311特征谱系,证明所合成的纳米银中含有单质银晶体。所合成纳米银ζ‑电位达到‑70.84,可保持高度的分散稳定性,室温下放置两个月不发生团聚现象。同时通过电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP‑OES)检测残留的银离子,阴离子几乎全部被还原,转化率达到98.23%,在迄今报道的安全微生物中,本发明的菌株合成速度最快。
实施例6通过发酵上清液合成纳米银颗粒
a、发酵培养
将解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62接种到LB液体种子培养基(含蛋白胨10g/L、酵母粉5g/L、NaCl 10g/L、pH 7.2)中,37℃,180rpm培养12h,按照3%(v/w)的接种量,加入LB液体培养基中,37℃,200rpm培养24h;10000rpm离心收集菌体,发酵上清液用作纳米银合成基质。
b、纳米银合成
向浓度为1、2、3mg/mL的发酵上清液中加入1mM的硝酸银溶液,在阳光照射(70000lv)条件下,反应80min。
c、纳米银的表征
附图14显示,在1、2、3mg/mL的细胞抽提物浓度下,反应体系生成橙红色,并且有强烈的可见光吸收产生,证明纳米银的合成。
实施例7通过发酵上清液合成纳米银颗粒
a、发酵培养
将解淀粉芽胞杆菌LSSE‑62接种到LB液体种子培养基(含蛋白胨10g/L、酵母粉5g/L、NaCl 10g/L、pH 7.2)中,37℃,180rpm培养12h,按照3%(v/w)的接种量,加入LB液体培养基中,37℃,200rpm培养24h;10000rpm离心收集菌体,发酵上清液用作纳米银合成基质。
b、纳米银合成
向浓度为2mg/mL的发酵上清液中加入1mM的硝酸银溶液,在阳光照射(70000lv)条件下,反应80min。
c、纳米银的表征
扫描电镜显示,合成的纳米银以圆形为主,还有少量的三角形(附图15)。EDS证实所合成的纳米颗粒出现典型的纳米银晶体的吸收峰(3keV)(图16)。统计分析显示平均粒径达到18.78nm(图17)。
实施例8制备得到的纳米银的抗菌效果评价
本发明考察了纳米银对革兰氏阳性菌(枯草芽胞杆菌)和革兰氏阴性菌(大肠杆菌)的抗菌效果,如图11显示实施例3所合成的纳米银颗粒在液体培养基中对枯草芽胞杆菌和大肠杆菌具有显著的抗菌效果,在固体培养基上,纳米银颗粒显示了明显的抑菌圈,对革兰氏阳性菌(枯草芽胞杆菌)和革兰氏阴性菌(大肠杆菌)也具有显著的抗菌效果(如图12和13)。相比大肠杆菌,枯草芽胞杆菌对纳米银更加敏感。此外,实施例1~2,4~6制备得到的纳米银同样对革兰氏阳性菌(枯草芽胞杆菌)和革兰氏阴性菌(大肠杆菌)具有显著的抗菌效果。

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1、(10)申请公布号 CN 102888428 A (43)申请公布日 2013.01.23 CN 102888428 A *CN102888428A* (21)申请号 201110205197.9 (22)申请日 2011.07.21 CGMCC No. 4157 2010.09.14 C12P 3/00(2006.01) C12R 1/07(2006.01) (71)申请人 中国科学院过程工程研究所 地址 100190 北京市海淀区中关村北二条 1 号 (72)发明人 刘会洲 魏雪团 罗明芳 谢渝春 刘德明 (74)专利代理机构 北京法思腾知识产权代理有 限公司 11318 代理人 高宇 杨。

2、小蓉 (54) 发明名称 一种利用解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 合成纳米 银的方法 (57) 摘要 本发明涉及微生物领域, 具体地, 涉及一种 利用解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 合成纳米银的方 法。所述方法包括以下步骤 1) 将解淀粉芽胞杆 菌 LSSE-62 进行发酵培养, 并分离得到菌体和发 酵上清液 ; 2)取步骤1)中的菌体或上清液作为反 应基质, 加入 AgNO3的溶液, 使得到的混合溶液中 反应基质浓度为 1-4mg/mL, AgNO3浓度为 1-3mM, 在阳光照射或紫外光照射条件下反应, 得到纳米 银颗粒 ; 其中, 所述解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 保藏 编号为 CGM。

3、CC No.4157。本发明的合成方法安全 无毒害作用, 合成速度快, 可在 80 100min 内完 成反应, 是一种高效、 安全、 简单的合成方法。 (83)生物保藏信息 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 8 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 8 页 1/1 页 2 1. 一种利用解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 合成纳米银的方法, 其特征在于, 所述方法包括 以下步骤 : 1) 将解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 进行发酵培养, 并分离得到菌体和发酵上清液 ; 2) 取步骤 1) 中的菌体。

4、或上清液作为反应基质, 加入 AgNO3的溶液, 使得到的混合溶液 中反应基质浓度为 1 4mg/mL, AgNO3浓度为 1 3mM, 在阳光照射或紫外光照射条件下反 应, 得到纳米银颗粒 ; 其中, 所述解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 保藏编号为 CGMCC No.4157。 2. 根据权利要求 1 所述的利用解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 合成纳米银的方法, 其特征在 于, 所述的步骤 2) 中, 加入 AgNO3的溶液后, 再滴加含有 Cl-的溶液, 使混合溶液中 Cl-的浓 度为 0.5 3mM。 3. 根据权利要求 1 所述的利用解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 合成纳米银的方法, 。

5、其特征在 于, 在所述的步骤 2) 中, 含有 Cl-的溶液包括 : NaCl、 KCl 或 CaCl2。 4. 根据权利要求 1 所述的利用解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 合成纳米银的方法, 其特征在 于, 所述步骤 2) 中阳光照射的强度为 : 10000 100000lv, 紫外光照射强度为 300lv。 权 利 要 求 书 CN 102888428 A 2 1/6 页 3 一种利用解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 合成纳米银的方法 技术领域 0001 本发明涉及微生物领域, 具体地, 本发明涉及一种利用解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 合成纳米银的方法。 背景技术 0002 近年来, 金属。

6、纳米颗粒被越来越多的应用到各种领域, 如电子学、 医药和生物技术 领域。纳米银作为一种独特的金属纳米颗粒, 其在抗菌材料、 治疗学、 生物分子检测和催化 等领域应用研究, 引起了科研工作者的关注。 0003 绿色化学要求发展安全、 环保、 节能的绿色技术。传统化学方法已经广泛应用到 纳米银的合成中, 然而这些方法涉及到的毒性物质和高温条件不符合绿色化学的原则 ( 详 细见参考文献 1 : P.Quaresma, L.Soares, L.Contar, A.Miranda, I.Osorio, P.A.Carvalho, R.Franco and E.Pereira, Green Chem., 。

7、2009, 11, 1889-1893)。近年来发展的生物合成纳 米银技术被认为是简单、 温和、 环境友好的合成方法, 如通过细菌、 真菌、 生物分子制备纳米 银的方法 ( 详细见参考文献 2 : K.B.Narayanan and N.Sakthivel, Adv.Colloid Interface Sci., 2010, 156, 1-13)。蛋白和酶被证明是纳米银合成和稳定的重要基质, 在制备的过程 中蛋白和酶作为还原剂和稳定剂, 将 Ag+ 还原为纳米银, 然而对于其详细反应机制还不清 楚。由于易于进行操作和基因修饰, 细菌被认为是最有希望的纳米银合成基质。然而, 目 前报道的大部分细。

8、菌合成速度都比较慢, 还原 1mM 的硝酸银需要 24-120 小时, 这极大的限 制了其工业化应用。研究发现, 在可见光 ( 碘钨灯 ) 照射条件下, 肠细菌 ( 如肺炎克雷白 菌 ) 可快速合成纳米银, 然而这类菌是常见的病原菌, 存在安全性问题, 不符合绿色化学的 原则 (A.R.Shahverdi, S.Minaeian, H.R.Shahverdi, H.Jamalifar and A.-A.Nohi, Process Biochem., 2007, 42, 919-923)。因此, 本申请首次尝试通过食品级微生物 ( 解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62) 来合成纳米银。 发明内容 00。

9、04 本发明的目的在于提供一种利用解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 合成纳米银的方法。 0005 根据本发明的利用解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 合成纳米银的方法, 所述方法包括以 下步骤 : 0006 1) 将解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 进行发酵培养, 并分离得到菌体和发酵上清液 ; 0007 2) 取步骤 1) 中的菌体或上清液作为反应基质, 加入 AgNO3的溶液, 使得到的混合 溶液中反应基质浓度为 1 4mg/mL, AgNO3浓度为 1 3mM, 在阳光照射或紫外光照射条件 下反应, 得到纳米银颗粒 ; 0008 其中, 0009 所述解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 保藏编号为 。

10、CGMCC No.4157。 0010 根据本发明的利用解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 合成纳米银的方法, 所述的步骤 2) 中, 加入 AgNO3的溶液后, 再滴加含有 Cl-的溶液, 使混合溶液中 Cl-的浓度为 0.5 3mM。 说 明 书 CN 102888428 A 3 2/6 页 4 0011 根据本发明的利用解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 合成纳米银的方法, 在所述的步骤 2) 中, 含有 Cl-的溶液包括 : NaCl、 KCl 或 CaCl2。 0012 根据本发明的利用解淀粉芽胞杆菌LSSE-62合成纳米银的方法, 所述步骤2)中阳 光照射的强度为 : 10000 1000。

11、00lv ; 紫外光强度为 300lv。 0013 根据本发明的利用解淀粉芽胞杆菌LSSE-62合成纳米银的方法, 所述步骤1)中解 淀粉芽胞杆菌 LSSE-62, 保藏单位是中国普通微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心 (CGMCC), 保藏编号为 CGMCC No.4157, 保藏日期 2010 年 9 月 14 日。 0014 根据本发明的一实施例, 所述方法具体的包括以下步骤 : 0015 a、 发酵培养 0016 将解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 接种到 LB 液体种子培养基 ( 含蛋白胨 10g/L、 酵母粉 5g/L、 NaCl 10g/L、 pH 7.2) 中, 37, 18。

12、0rpm 培养 12h, 按照 3 (v/w) 的接种量, 加入 LB 液 体培养基中, 37, 200rpm 培养 24h ; 10000rpm 离心收集菌体, 上清液用作纳米银合成基质 ; 菌体离心洗涤两次, 超声波破碎, 离心去除细胞碎片, 细胞提取物用作纳米银合成基质。 0017 b、 纳米银合成 0018 合成基质包括细胞提取物和 / 或发酵上清液, 反应体系为 : 基质浓度为 1-4mg/ mL, AgNO3终浓度为 1-3mM, NaCl 终浓度为 0.5-3mM, 在阳光照射或紫外光照射条件下, 反应 100min。 0019 c、 纳米银的检测 0020 通过紫外可见分光光度。

13、法和颜色变化可以检测纳米银的合成, 通过透射电镜、 能 量弥散 X 射线谱 (EDS) 和 X 射线衍射 (XRD) 表征纳米银的形状、 大小和晶型。通过电感耦 合等离子体发射光谱仪 (ICP-OES) 检测残留的银离子。 0021 目前利用通过细菌、 真菌、 生物分子制备纳米银的方法, 由于其简单、 温和的特点 受到关注, 但是目前能用来的实现该目的的细菌、 真菌、 生物分子的种类却非常有限, 而且 有存在转化时间过长、 具有毒副作用等缺点, 而本发明所采用的解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 为食品级微生物, 并且将纳米银的合成时间由现有的 24h 缩短到 2h 左右。在具体的合成过 程中, 。

14、反应的条件对本发明的效果具有显著的影响, 其体现在光照条件的选择, 在本发明中 采用解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 作为基质的情况下, 阳光和紫外光同样对本发明的具有重要 的影响。此外, 在本发明中不仅可以采用解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 的菌体合成纳米银, 由 于在该菌体的发酵培养过程中, 上清液含有解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 的分泌物, 同时含有 Cl-离子, 因此, 在本发明中发现发酵上清液也可高效合成纳米银。 0022 本发明所提供的通过解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 合成纳米银的方法, 以解淀粉芽胞 杆菌为反应基质, 安全可靠 ; 通过解淀粉芽胞杆菌的细胞提取物和发酵上清液制备。

15、纳米银 颗粒, 可在80100min内完成反应, 合成速度快 ; 合成的纳米银为粒径分布在4-40nm的纳 米晶体 ; 纳米银颗粒溶液高度稳定, 在室温下可保持 2 个月不发生明显的聚集 ; 纳米银对革 兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌具有高效的抗菌活性。 0023 本发明所提供的解淀粉芽胞杆菌合成纳米银的方法, 具有较强的创新性和实用 性, 其优点如下 : 0024 (1) 首次利用解淀粉芽孢杆菌合成纳米银颗粒, 合成的纳米银为粒径分布在 4-40nm 的纳米晶体, 纳米银胶体溶液可保持的高度分散稳定性, 并对革兰氏阳性菌和革兰 说 明 书 CN 102888428 A 4 3/6 页 5 氏阴性菌。

16、具有高效的抗菌活性。 0025 (2)合成方法安全无毒害作用, 合成速度快, 可在80100min内完成反应, 是一种 高效、 安全、 简单的合成方法。 附图说明 0026 图 1 为不同细胞提取物浓度下合成纳米银的紫外可见吸收光谱 ; 0027 图 2 为不同细胞提取物浓度下合成纳米银的 - 电位 ; 0028 图 3 为向细胞提取物中添加不同浓度 NaCl 合成纳米银的紫外可见吸收光谱 ; 0029 图 4 为向细胞提取物中添加不同浓度 NaCl 合成纳米银的 - 电位 ; 0030 图 5 为不同太阳光强度下细胞提取物合成纳米银的紫外可见吸收光谱 ; 0031 图 6 为太阳光、 紫外光。

17、和室内白光条件下细胞提取物合成纳米银的紫外可见吸收 光谱 ; 0032 图 7 为细胞提取物合成纳米银的扫描电镜图片 ; 0033 图 8 为细胞提取物合成纳米银的能量弥散 X 射线谱 EDS 0034 图 9 为细胞提取物合成纳米银的粒径分布统计 ; 0035 图 10 为细胞提取物合成纳米银的 X 射线衍射图谱 (XRD) ; 0036 图 11 为纳米银在液体培养基上对枯草芽胞杆菌和大肠杆菌的生长抑制率 ; 0037 图 12 为纳米银在固体平板上对枯草芽胞杆菌产生的抑制圈 ; 0038 图 13 为纳米银在固体平板上对大肠杆菌产生的抑制圈 ; 0039 图 14 为不同发酵上清液浓度下。

18、合成纳米银的紫外可见吸收光谱 ; 0040 图 15 为发酵上清液合成纳米银的扫描电镜图片 ; 0041 图 16 为发酵上清液合成纳米银的能量弥散 X 射线谱 EDS ; 0042 图 17 为发酵上清液合成纳米银的粒径分布统计。 0043 解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62(Bacillus amyloliquefaciens) 于 2010 年 9 月 14 日保 存于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心 ( 保藏中心地址 : 北京市朝阳区北辰 西路 1 号院 3 号中国科学院微生物研究所, 邮编 : 100101), 其保藏编号是 : CGMCC No.4157。 具体实施方式 00。

19、44 以下通过实施例对本发明进行详细说明, 但所有实施例并不对本发明构成任何限 制。 0045 实施例 1 通过细菌提取物合成纳米银颗粒 0046 a、 发酵培养 0047 将解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 接种到 LB 液体种子培养基 ( 含蛋白胨 10g/L、 酵母粉 5g/L、 NaCl 10g/L、 pH 7.2) 中, 37, 180rpm 培养 12h, 按照 3 (v/w) 的接种量, 加入 LB 液 体培养基中, 37, 200rpm 培养 24h ; 10000rpm 离心收集菌体, 菌体离心洗涤两次, 超声波破 碎, 离心去除细胞碎片, 细胞提取物用作纳米银合成基质。 00。

20、48 b、 纳米银合成 0049 向浓度为 1、 2、 3、 4mg/mL 的细胞提取物中加入 1mM 的硝酸银溶液, 在阳光照射 (70000lv) 条件下, 反应 100min。 说 明 书 CN 102888428 A 5 4/6 页 6 0050 c、 纳米银的表征 0051 纳米银的合成可通过颜色变化和其强烈的可见区吸收表征, 图 1 显示, 没有添加 细胞抽提物的反应体系不产生颜色变化, 也没有可见区吸收, 在 1、 2、 3、 4mg/mL 的细胞抽提 物浓度下, 生成橙红色, 并且有强烈的可见光吸收产生, 证明纳米银的合成。同时检测纳米 银颗粒的表面电位, 图 2 显示, 纳米。

21、银的表面 - 电位绝对值都大于 50mV, 当纳米颗粒表面 - 电位绝对值大于 50mV 时, 纳米颗粒溶液体系可保持高度稳定性, 观察发现所合成的纳 米银在室温下保存两个月以上不发生明显的团聚现象, 也证实了它的高度稳定性。 0052 实施例 2 通过细菌提取物合成纳米银颗粒 0053 a、 发酵培养 0054 将解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 接种到 LB 液体种子培养基 ( 含蛋白胨 10g/L、 酵母粉 5g/L、 NaCl 10g/L、 pH 7.2) 中, 37, 180rpm 培养 12h, 按照 3 (v/w) 的接种量, 加入 LB 液 体培养基中, 37, 200rpm 培。

22、养 24h ; 10000rpm 离心收集菌体, 菌体离心洗涤两次, 超声波破 碎, 离心去除细胞碎片, 细胞提取物用作纳米银合成基质。 0055 b、 纳米银合成 0056 向浓度为 3mg/mL 的细胞提取物中加入 1mM 的硝酸银溶液, 加入 0.5、 1、 2、 3mM 的 NaCl, 在阳光照射 (70000lv) 条件下, 反应 100min。 0057 c、 纳米银的表征 0058 纳米银的合成可通过颜色变化和其强烈的可见区吸收表征, 附图 3 显示, 添加 NaCl 可显著增强纳米银的合成。图 4 显示, 纳米银的表面 - 电位绝对值都大于 50mV, 纳 米颗粒溶液体系可保持。

23、高度稳定性。 0059 实施例 3 通过细菌提取物合成纳米银颗粒 0060 a、 发酵培养 0061 将解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 接种到 LB 液体种子培养基 ( 含蛋白胨 10g/L、 酵母粉 5g/L、 NaCl 10g/L、 pH 7.2) 中, 37, 180rpm 培养 12h, 按照 3 (v/w) 的接种量, 加入 LB 液 体培养基中, 37, 200rpm 培养 24h ; 10000rpm 离心收集菌体, 菌体离心洗涤两次, 超声波破 碎, 离心去除细胞碎片, 细胞提取物用作纳米银合成基质。 0062 b、 纳米银合成 0063 向浓度为 4mg/mL 的细胞提取物中。

24、加入 1mM 的硝酸银溶液, 在阳光照射 (30000, 40000, 50000, 70000lv) 条件下, 反应 100min。 0064 c、 纳米银的表征 0065 纳米银的合成可通过颜色变化和其强烈的可见区吸收表征, 附图 5 显示, 在黑暗 条件下不能合成纳米银, 阳光强度影响纳米银的合成速度, 所合成的纳米颗粒溶液体系可 保持高度稳定性, 在室温下存放 2 个月不发生团聚现象。 0066 实施例 4 通过细菌提取物合成纳米银颗粒 0067 a、 发酵培养 0068 将解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 接种到 LB 液体种子培养基 ( 含蛋白胨 10g/L、 酵母粉 5g/L、 N。

25、aCl 10g/L、 pH 7.2) 中, 37, 180rpm 培养 12h, 按照 3 (v/w) 的接种量, 加入 LB 液 体培养基中, 37, 200rpm 培养 24h ; 10000rpm 离心收集菌体, 菌体离心洗涤两次, 超声波破 碎, 离心去除细胞碎片, 细胞提取物用作纳米银合成基质。 说 明 书 CN 102888428 A 6 5/6 页 7 0069 b、 纳米银合成 0070 向浓度为 4mg/mL 的细胞提取物中加入 1mM 的硝酸银溶液, 在太阳光照射、 紫外光 照射 (300lv) 和室内白光照射 (300lv) 条件下, 反应 100min。 0071 c、。

26、 纳米银的表征 0072 附图6显示, 反应100min时, 紫外光照射条件下可快速合成纳米银, 相比太阳光直 射并没有显著性变化, 而室内白光条件下合成速度很慢, 需要继续反应 20 小时, 才能达到 最大值。因此本发明所提出的阳光直射和紫外线照射是比较高效的反应条件。阳光照射不 仅可提供强大的光照强度, 而且太阳能是清洁环保的可再生资源, 本发明是利用阳光可节 省人工光源所消耗的大量电能。 0073 实施例 5 通过细菌提取物合成纳米银颗粒 0074 a、 发酵培养 0075 将解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 接种到 LB 液体种子培养基 ( 含蛋白胨 10g/L、 酵母粉 5g/L、 N。

27、aCl 10g/L、 pH 7.2) 中, 37, 180rpm 培养 12h, 按照 3 (v/w) 的接种量, 加入 LB 液 体培养基中, 37, 200rpm 培养 24h ; 10000rpm 离心收集菌体, 菌体离心洗涤两次, 超声波破 碎, 离心去除细胞碎片, 细胞提取物用作纳米银合成基质。 0076 b、 纳米银合成 0077 向浓度为 3mg/mL 的细胞提取物中加入 1mM 的硝酸银溶液, 加入 2mM 的 NaCl, 在阳 光照射 (70000lv) 条件下, 反应 80min。 0078 c、 纳米银的表征 0079 附图 7 显示, 扫描电镜显示, 合成的纳米银以三角。

28、形为主, 还有少量的三角形。能 量弥散X射线谱(EDS)分析显示所合成的纳米颗粒出现典型的纳米银晶体的吸收峰(3keV) ( 图 8)。粒径统计分析显示平均粒径达到 14.6nm( 图 9)。X 射线衍射 (XRD) 分析显示所合 成的纳米银图谱的 2 值为 37.95, 45.95, 64.22和 76.74 ( 图 10), 分别对应单质 银晶体的 111, 200, 220 和 311 特征谱系, 证明所合成的纳米银中含有单质银晶体。所合成 纳米银 - 电位达到 -70.84, 可保持高度的分散稳定性, 室温下放置两个月不发生团聚现 象。同时通过电感耦合等离子体发射光谱仪 (ICP-OE。

29、S) 检测残留的银离子, 阴离子几乎全 部被还原, 转化率达到 98.23, 在迄今报道的安全微生物中, 本发明的菌株合成速度最快。 0080 实施例 6 通过发酵上清液合成纳米银颗粒 0081 a、 发酵培养 0082 将解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 接种到 LB 液体种子培养基 ( 含蛋白胨 10g/L、 酵母粉 5g/L、 NaCl 10g/L、 pH 7.2) 中, 37, 180rpm 培养 12h, 按照 3 (v/w) 的接种量, 加入 LB 液 体培养基中, 37, 200rpm 培养 24h ; 10000rpm 离心收集菌体, 发酵上清液用作纳米银合成 基质。 0083 。

30、b、 纳米银合成 0084 向浓度为 1、 2、 3mg/mL 的发酵上清液中加入 1mM 的硝酸银溶液, 在阳光照射 (70000lv) 条件下, 反应 80min。 0085 c、 纳米银的表征 0086 附图 14 显示, 在 1、 2、 3mg/mL 的细胞抽提物浓度下, 反应体系生成橙红色, 并且有 强烈的可见光吸收产生, 证明纳米银的合成。 说 明 书 CN 102888428 A 7 6/6 页 8 0087 实施例 7 通过发酵上清液合成纳米银颗粒 0088 a、 发酵培养 0089 将解淀粉芽胞杆菌 LSSE-62 接种到 LB 液体种子培养基 ( 含蛋白胨 10g/L、 酵。

31、母粉 5g/L、 NaCl 10g/L、 pH 7.2) 中, 37, 180rpm 培养 12h, 按照 3 (v/w) 的接种量, 加入 LB 液 体培养基中, 37, 200rpm 培养 24h ; 10000rpm 离心收集菌体, 发酵上清液用作纳米银合成 基质。 0090 b、 纳米银合成 0091 向浓度为 2mg/mL 的发酵上清液中加入 1mM 的硝酸银溶液, 在阳光照射 (70000lv) 条件下, 反应 80min。 0092 c、 纳米银的表征 0093 扫描电镜显示, 合成的纳米银以圆形为主, 还有少量的三角形 ( 附图 15)。EDS 证 实所合成的纳米颗粒出现典型的。

32、纳米银晶体的吸收峰 (3keV)( 图 16)。统计分析显示平均 粒径达到 18.78nm( 图 17)。 0094 实施例 8 制备得到的纳米银的抗菌效果评价 0095 本发明考察了纳米银对革兰氏阳性菌 ( 枯草芽胞杆菌 ) 和革兰氏阴性菌 ( 大肠杆 菌 ) 的抗菌效果, 如图 11 显示实施例 3 所合成的纳米银颗粒在液体培养基中对枯草芽胞杆 菌和大肠杆菌具有显著的抗菌效果, 在固体培养基上, 纳米银颗粒显示了明显的抑菌圈, 对 革兰氏阳性菌 ( 枯草芽胞杆菌 ) 和革兰氏阴性菌 ( 大肠杆菌 ) 也具有显著的抗菌效果 ( 如 图 12 和 13)。相比大肠杆菌, 枯草芽胞杆菌对纳米银更。

33、加敏感。此外, 实施例 1 2, 4 6 制备得到的纳米银同样对革兰氏阳性菌 ( 枯草芽胞杆菌 ) 和革兰氏阴性菌 ( 大肠杆菌 ) 具 有显著的抗菌效果。 说 明 书 CN 102888428 A 8 1/8 页 9 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102888428 A 9 2/8 页 10 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102888428 A 10 3/8 页 11 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102888428 A 11 4/8 页 12 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 102888428 A 12 5/8 页 13 图 9 图 10 说 明 书 附 图 CN 102888428 A 13 6/8 页 14 图 11 图 12 图 13 说 明 书 附 图 CN 102888428 A 14 7/8 页 15 图 14 图 15 说 明 书 附 图 CN 102888428 A 15 8/8 页 16 图 16 图 17 说 明 书 附 图 CN 102888428 A 16 。

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