漆酶催化麻织物固定化溶菌酶及其抗菌性【推荐论文】 .doc
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1、精品论文漆酶催化麻织物固定化溶菌酶及其抗菌性能董爱学1,王强1,范雪荣1,王平1,崔莉1,袁久刚1,章金芳25(1. 江南大学纺织服装学院,无锡 214122;2. 新天龙集团有限公司,上虞 312369) 摘要:用漆酶对木质素的催化作用将溶菌酶接枝到富含木质素的麻织物上,赋予其抗菌性。 通过考马斯亮蓝染色法证明了溶菌酶的接枝,对两种不同木质素含量的织物(棉/亚麻混纺 织物、黄麻织物)的接枝效果进行了比较,并应用扫描电镜(SEM)考察了接枝后麻纤维表10面形态,研究了溶菌酶固定化后麻织物的抗菌性能和耐洗稳定性。结果表明:麻织物经漆酶 催化可实现溶菌酶的固定化,麻纤维木质素含量越高,溶菌酶接枝越
2、多,整理后棉/亚麻织 物和黄麻织物抑菌率分别达到 60.38%和 72.87%,且通过接枝法固定溶菌酶的麻织物较吸附固定法具有更好的耐水洗稳定性和抗菌效果。关键词:溶菌酶;固定化;漆酶;抗菌;麻织物15中图分类号:TS195Immobilization of Lysozyme Catalyzed by Laccase on BastFabrics and its Antibacterial PropertyDONG Aixue1, WANG Qiang1, FAN Xuerong1, WANG Ping1, CUI Li1, YUAN20Jiugang1, ZHANG Jinfang2(1.
3、College of Textiles and Clothing, Jiangnan University, Wuxi 214122;2. Xin TianLong Group Co., Ltd., Shangyu, 312369)Abstract: Grafting of lysozyme catalyzed by laccase on bast fabrics was studied. The antibacterial properties of fabrics were obtained. The graft of lysozyme was proved by method of dy
4、eing with25coomassie brilliant blue. The grafting effects of two kinds of fabrics with different lignin content(cotton/flax fabric and jute fabric) were compared. Scanning electron microscopy (SEM) presented the surface morphologies of grafted bast fibers. The washing stability and the antibacterial
5、 property of lysozyme immobilized bast fabrics were determined. The results showed that lysozyme can be immobilized on bast fabrics via the catalysis of laccase and the grafting level30was gradually increasing with the increase in lignin content of bast fabrics. The antibacterial ratios of cotton/fl
6、ax fabric and jute fabric could reach 60.38% and 72.87% respectively. The fabrics lysozyme immobilized by grafting would obtain better washing stability and antibacterial property than that immobilized only by adsorption.Key words: lysozyme; immobilization; laccase; antibacterial; bast fabric350引言麻类
7、纤维属于抗菌纤维,具有天然的抗菌性,其抗菌抑菌作用主要是通过其独特的纤维 孔腔结构和含有的天然抗菌化学成分实现1。然而天然麻纤维制成纺织品需经过多次生物、 化学加工,这些过程会对麻纤维的原始化学成分和微观结构产生很大影响,从而使最终的麻基金项目:基金项目:基金项目:国家自然科学基金项目(51173071);江苏省自然科学基金项目(BK2011157); 教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20110093110003);江苏省六大人才高峰资助项目(2011-XCL-002);新世纪优秀人才计划项目;教育部长江学者和创新团队发展计划(IRT1135);江苏 高校优势学科建设工程资助项目
8、(苏政办发 2011-137 号)。作者简介:董爱学(1988-),男,博士,主要从事纺织生物技术研究通信联系人:范雪荣(1951-),男,教授,主要从事纺织生物技术研究. E-mail: - 8 -40纺织品抗菌性能大大降低2。通过后整理的方法赋予麻纤维更高的抗菌性能已经开始被国内 外研究者关注。溶菌酶(Lysozyme)是一种专门作用于微生物细胞壁的糖苷水解酶,被广泛用作天然 生物抗菌剂,具有抗菌性强,安全无毒,热稳定性好,作用范围广等优点,在食品、医药、 生物工程等领域得到了广泛应用3-6。它能有效水解细菌细胞壁中的 N-乙酰胞壁酸(NAM)45的 C1 和 N-乙酰葡萄糖胺(NAG)的
9、 C4 的 -1,4 糖苷键,通过水解使细菌细胞壁变得松弛,失去对细胞的保护作用,最终导致细胞溶解死亡5。 基于溶菌酶的抗菌特性,将其固定于纺织品表面,可建立一种新型的纺织品抗菌方法,拓展生物酶在纺织品中的应用7。目前,溶菌酶一般都是通过化学交联剂,如戊二醛的交联 作用,其分子一端的醛基与麻纤维上的羟基反应,另一端醛基与酶分子上的氨基发生反应,50实现酶分子的化学交联固着。但化学交联法会使有害的化学交联剂残留在麻织物上,影响消 费者健康,化学交联剂也会影响溶菌酶的酶活。溶菌酶也能通过吸附作用吸附到麻织物上, 但通过吸附法吸附到麻织物上的溶菌酶与麻的结合力差,其抗菌效果不持久,不耐洗涤。本文利用
10、麻纤维富含木质素及漆酶能催化氧化木质素上的酚羟基形成酚氧自由基的特 性,引发含有氨基的溶菌酶接枝到含有木质素的麻纤维表面,从而赋予麻纤维优良、持久的55抗菌性能。本文通过测试经考马斯亮蓝染色的麻织物的 K/S 值表征了溶菌酶的接枝,同时利 用扫描电子显微镜和抗菌性测试考察了漆酶接枝溶菌酶对麻纤维表面形态及其抗菌性能的 影响。1实验1.1 实验材料60织物:50%棉/亚麻混纺织物;100%黄麻织物。试剂:溶菌酶(工业品),酶活:12000 U/mg(广西庞博生物工程有限公司);漆酶(工 业品),酶活 12.71 U/g(中国诺维信生物技术有限公司);考马斯亮蓝 G-250 等均为分析纯。 鱼粉蛋
11、白胨、琼脂粉、牛肉浸膏为生化试剂。1.2 实验仪器65Premier 8400 型电脑测色配色系统(美国爱色丽股份有限公司);SU1510 型扫描电子 显微镜;WHYF-2F 型全封闭水浴恒温振荡器(台湾瑞比公司);MJ-160B-lI 霉菌培养箱(上 海跃进医疗器械厂);HYG-A 全温摇瓶柜(太仓市实验设备厂);SW-CJ-IBU 超净工作台(苏州安泰空气技术有限公司)。1.3 实验原理70麻纤维表面富含木质素(具体含量为:亚麻 18.6%-20.6%,黄麻 13.6%-20.4%)。木质 素是由四种醇单体(对香豆醇、松柏醇、5-羟基松柏醇和芥子醇)形成的一种复杂酚类化合 物,共有愈创木基
12、、紫丁香基和羟苯基三种基本结构。图 1 漆酶催化作用下木质素接枝溶菌酶反应历程示意图75Fig.1 Schematic illustration of the reaction mechanism to graft lysozyme on lignin catalyzed by laccase国内外研究表明8-11,木质素是漆酶的合适底物,其分子结构中的酚羟基经漆酶催化氧化后,可形成酚氧自由基,进而转化为更稳定的半醌自由基,这些反应性较强的活性粒子可 引发具有供电子基团的外源分子如含有氨基的化合物接枝聚合,制得新颖功能材料。2010 年,Tukayi Kudanga 等人报道了通过漆酶的催化作
13、用成功将长链烷基胺接枝到山毛榉木材80上,材料疏水性得到显著提高12。溶菌酶是一种蛋白质,含有游离氨基,可通过上述方法 结合到麻纤维表面的木质素上,赋予麻纤维抗菌性能。其接枝反应历程如图 1 所示。1.4 实验方法1.4.1考马斯亮蓝染液的制备取 100 mg 考马斯亮蓝 G-250 固体粉末溶于 50 mL 90%乙醇溶液中,加入 85%磷酸溶液85100 mL,最后用蒸馏水定容至 1000 mL。配好后摇匀,分装到棕色试剂瓶中避光保存。1.4.2溶菌酶的固定化称取织物 1 g 于 250 mL 锥形瓶中,加入醋酸缓冲液(pH 4.5)50 mL,漆酶 0.2 g,放入 水浴恒温振荡器中,5
14、0 下恒温震荡 12 h,然后加入 0.3 g 溶菌酶继续震荡 6 h,取出布样 水洗两次,晾干。901.4.3扫描电镜(SEM)分析采用 SU1510 扫描电镜观察接枝溶菌酶前后织物的表面结构形态变化,加速电压 5 kV。1.4.4染色及 K/S 值测定将布样放入 20 mL 考马斯亮蓝 G-250 溶液中,室温下染色 5 min 后取出,水洗两次,室 温晾干。95在电脑测色仪上测定考马斯亮蓝染色织物的颜色深度 K/S 值。每块织物需在不同部位保 持经纬方向一致的情况下测三次,取平均值。1001.4.5抗菌性能评价以革兰氏阳性菌代表金黄色葡萄球菌(ATCC6538,Staphylococcu
15、s aureus)为实验菌 种,参照 GB15979-2002 一次性使用卫生用品卫生标准,采用振荡烧瓶法对样品进行抗 菌性能测试。样品的抗菌性能通过抑菌率进行评价,计算公式如下。Xs =A - B A105110式中:XS 为抑菌率,%;A 为被测样品振荡前平均菌落数;B 为被测样品振荡后平均菌 落数。如果振荡后的平均菌落数大于振荡前的平均菌落数,抑菌率按 0 计算。整理织物抑菌效果的耐洗涤性测试,参照 GB/T 8629-2001纺织品试验用家庭洗涤和 干燥程序标准洗涤。2结果与讨论2.1 漆酶催化棉/亚麻混纺织物接枝溶菌酶为了证明在漆酶催化氧化下溶菌酶能够接枝到麻纤维木质素上,本文对比了
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