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文檔簡介
1、<p><b> 本科畢業(yè)論文系列</b></p><p><b> 開題報(bào)告</b></p><p><b> 食品質(zhì)量與安全</b></p><p> 鐵螯合劑對微生物的抑制作用</p><p><b> 選題的背景與意義</b>&
2、lt;/p><p> 食品質(zhì)量與安全事件近些年不斷頻發(fā),尤其是微生物引起的食物中毒事件每年都有發(fā)生。為了防止細(xì)菌、病毒和霉菌等導(dǎo)致的微生物危害,人們長期以來采用各種方法與各類微生物的危害進(jìn)行斗爭??咕恢笔侨祟愃P(guān)注的課題。人們將研制出的抗菌劑加入各種包裝材料或食品中,抑制微生物生長或殺菌,提高食品的安全性。目前,已研制及應(yīng)用的抗菌劑可歸為:天然抗菌劑、有機(jī)抗菌劑及無機(jī)抗菌劑。天然抗菌劑是人類最早使用的抗菌劑,它是
3、從某些動(dòng)植物體內(nèi)提取出的具有抗菌活性的高分子有機(jī)物。最常用的天然抗菌劑是殼聚糖及其衍生物。季銨鹽類是目前國際上使用最廣泛的有機(jī)抗菌劑,早在1995年Kourai H等人就發(fā)表了關(guān)于含有不飽和烷基的季銨鹽抗菌劑具有高效、廣譜抗菌活性的報(bào)道。無機(jī)抗菌劑根據(jù)殺菌機(jī)理的不同,又可以分為溶出型和光催化型兩種。溶出型無機(jī)抗菌劑的主要品種包括以沸石、活性炭、羥基磷灰石等為載體的銀、銅、鋅等金屬離子無機(jī)抗菌劑。光催化型無機(jī)抗菌劑的價(jià)格極為低廉,且無毒,
4、主要品種有銳鈦型TiO2、ZnO、SiO2等。</p><p> 隨著合成技術(shù)的不斷發(fā)展,人們又開發(fā)了許多抗菌劑,在醫(yī)藥、食品中得到了廣泛的應(yīng)用。本課題選取最近新開發(fā)的CP262、CP263以及LMS系列的0609a、0512a、0612、0608a、0514a、0610c和0611,對它們的抗菌性能進(jìn)行全面系統(tǒng)地研究,并與已應(yīng)用的DTPA的抗菌性能進(jìn)行比較,研究出抗菌效果好的螯合劑,使得人們能有更多的選擇,去
5、更好的抗菌,這對人們的健康安全將有著重要的意義。</p><p> 二、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題:</p><p> 1.課題研究的基內(nèi)容</p><p> 鐵螯合劑對微生物抗菌效果的研究( 抗菌試驗(yàn));</p><p> 2.擬解決的主要問題</p><p> ?。?)微生物菌液濃度的控制</p
6、><p> (2) 鐵螯合劑濃度的選擇</p><p> (3) 確定鐵螯合劑對實(shí)驗(yàn)菌種的最低抑制濃度</p><p> 三、研究的方法與技術(shù)路線:</p><p> 1.研究方法:MIC測定方法和稀釋到平板法</p><p><b> 2.技術(shù)路線</b></p><p
7、><b> 抗菌試驗(yàn):</b></p><p> 37℃ 靜置2小時(shí) </p><p> 37℃ 培養(yǎng)24小時(shí)</p><p> 37℃ 培養(yǎng)24小時(shí)</p><p> 四、研究的總體安排與進(jìn)度:</p><p> 2010.09-2010.10 查閱資料,撰
8、寫實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、熟悉基本的實(shí)驗(yàn)操作。</p><p> 2010.10-2010.12 完成開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述,開題論證,2篇外文翻譯及新型抗菌劑螯合 能力的研究。 </p><p> 2011.01-2011.05 整理數(shù)據(jù)
9、,書寫論文,完成答辯。</p><p><b> 五、主要參考文獻(xiàn):</b></p><p> [1] 肖干雄.微生物學(xué)及微生物檢驗(yàn)學(xué)[M].天津:天津科學(xué)技術(shù)出版社,1989.</p><p> [2] 王燕,車振明.新型抗菌劑的研究進(jìn)展[J].山西食品工業(yè),2005,2:20-22.</p><p> [3]
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11、研究[J].紡織科技進(jìn)展,20009,(2):32-34.</p><p> [6] 沈東風(fēng),孔祥東,賈之慎.殼聚糖及其衍生物的抗菌活性研究進(jìn)展[J].海洋科學(xué),2000,24(7):28-30.</p><p> [7] 曾名勇,陳勝軍,張聯(lián)英.海洋生物抗菌劑的研究進(jìn)展[J].精細(xì)與專用化學(xué)品, 2002(19):3-6.</p><p> [8] J. L
12、. SEBAT, A. J. PASZCZYNSKI, M. S. CORTESE, et al. Antimicrobial Properties of pyridine-2.6-Dithiocarboxylic Acid, a Metal Chelator Produced by Pseudomonas spp.[J]. Applied AND Environmental Microbiology, 2001, 67(9): 393
13、4 ~ 3942. </p><p> [9] Yanling Zhang, Eric Ballard, Shi-Long Zheng, et al. Design, synthesis, and evaluation of efflux substrate-metal chelator conjugates as potential antimicrobial agents[J]. Received in B
14、ioorganic & Medicinal Chemistry Letters 17 (2007) 707~711. </p><p> [10] 劉宏芳,黃玲,劉濤等.新型季鏻鹽抗菌劑的合成及其抗菌性能研究[J].腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù),2009,21(3):316-319.</p><p> [11] 張葵花,林松柏,譚紹早.有機(jī)抗菌劑研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].涂料工業(yè),200
15、5(5):45-50.</p><p> [12] 孫媛媛,陳躍,趙燕玲.二乙烯三胺五乙酸-2-脫氧葡萄糖影響己糖激酶磷酸化反應(yīng)的研究[J].中國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志,2009,19(2):53-257.</p><p><b> 畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述</b></p><p><b> 食品科學(xué)與工程</b></p>
16、<p> 有機(jī)抗菌劑的研究進(jìn)展</p><p> 摘要:受微生物危害的困擾,抗菌一直是人們關(guān)注的課題。因而抗菌劑的研究和發(fā)展越來越受到人們的關(guān)注。其中有機(jī)抗菌劑較無機(jī)抗菌劑和天然抗菌劑有著殺菌力強(qiáng)、即效好等特點(diǎn),具有廣闊的應(yīng)用前景。本文主要介紹有機(jī)抗菌劑的種類及特點(diǎn),并對其進(jìn)行展望。</p><p> 關(guān)鍵詞:抗菌;抗菌劑;有機(jī)抗菌劑;天然抗菌劑;無機(jī)抗菌劑 </
17、p><p><b> 0、前言 </b></p><p> 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和人們生活水平的提高,人們的健康意識(shí)逐漸增強(qiáng),對日常用品尤其是環(huán)境的清潔化和食品的健康化給予了更高的重視。然而在人們的日常生活環(huán)境中,有害細(xì)菌分布非常廣泛, 而且數(shù)量龐大,種類繁多,污染各種食品,導(dǎo)致食品安全事件頻頻發(fā)生,嚴(yán)重威脅著人類的健康[1]。為了防止細(xì)菌、霉菌和病毒等導(dǎo)致的微
18、生物危害,人們長期以來采用各種方法與各類微生物的危害進(jìn)行斗爭[2]。因而,抗菌劑的研究和發(fā)展越來越受到人們的關(guān)注。 </p><p> 1、抗菌劑概述及分類及特點(diǎn)</p><p> 抗菌劑的研究、開發(fā)始于20世紀(jì)80年代初[3]??咕鷦┲傅氖悄軌蛟谝欢〞r(shí)間內(nèi),使多種微生物如細(xì)菌、真菌、酵母菌、藻類及病毒等的繁殖或生長被抑制在必要水平以下的一些化學(xué)物質(zhì),具有刺激性小、使用濃度下毒性
19、較低、不會(huì)引起過敏反應(yīng)、作用溫和等特點(diǎn)[4]??捎米骺咕鷦┑奈镔|(zhì)為數(shù)不少, 大體上分為無機(jī)抗菌劑和有機(jī)抗菌劑這2類。</p><p> 無機(jī)抗菌劑是以無機(jī)材料為載體,通過不同的方法與具有抗菌能力的銀、銅、鋅等過渡族金屬離子,氧化物或TiO2 、ZrO2等光催化材料等復(fù)合而制得的一類具有抗菌能力的產(chǎn)品。具有無揮發(fā)、安全性高、耐熱性好以及不產(chǎn)生耐藥性和抗菌失效的特點(diǎn),但是因其價(jià)格比較昂貴,且抗菌效果較遲,從而使得無
20、機(jī)抗菌劑在使用上有很大的局限性。</p><p> 有機(jī)抗菌劑是一類通過化學(xué)反應(yīng)來破壞細(xì)胞膜,使微生物的蛋白質(zhì)變性、代謝受阻,從而起到殺菌、防腐及防霉等作用的物質(zhì)。常用的有機(jī)抗菌劑如抗生素類藥物,過氧乙酸、異噻唑和咪唑類,苯并咪唑類、雙胍類以及醋酸洗必泰、甲氧苯青霉素、福爾馬林以及季胺鹽類等[5],它們對痢疾桿菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌均有很好的殺滅能力。有機(jī)抗菌劑有著滅菌力強(qiáng)、來源豐富,且對霉菌的殺滅能力也
21、較強(qiáng),同時(shí)還有加工方便, 顏色穩(wěn)定等特點(diǎn),使用歷史長, 在某些領(lǐng)域中是有著不可替代的作用。因此,研究人員都致力于發(fā)展高效、長效、低毒、環(huán)境友好的有機(jī)抗菌劑。</p><p><b> 2、有機(jī)抗菌劑</b></p><p> 目前國內(nèi)外研制的有機(jī)抗菌劑可以分為天然和合成兩類。</p><p> 2.1 天然有機(jī)抗菌劑</p>
22、<p> 天然有機(jī)抗菌劑是人類最早使用的抗菌劑,它是一些從某些動(dòng)植物體內(nèi)如山崳、薄荷、檸檬葉中提取出來的具有抗菌活性的高分子有機(jī)物。其中,最常用的天然抗菌劑是殼聚糖,它是一種帶正電荷的活性物質(zhì)。早在1979年,Allan就指出,殼聚糖具有安全光譜的抗菌性能[6] 。為了更好的發(fā)揮殼聚糖的抗菌活性,研究人員開始對其進(jìn)行改性,制備殼聚糖衍生物。</p><p> 朱一凡[7] 等人將殼聚糖季銨化后,以
23、含季銨化了的殼聚糖200 mg/L的該抗菌劑溶液對懸液中大腸桿菌作用5 min,殺滅菌的對數(shù)值均>5.00;而對懸液中金黃色葡萄球菌作用2.5 min,殺滅菌的對數(shù)值也均>5.00。以含季銨化了的殼聚糖1000mg/L的該抗菌劑溶液對懸液中白色念珠菌作用5min,殺滅菌的對數(shù)值均>5.00。季銨化殼聚糖均顯示出了良好的殺菌效果。李秀麗[8] 等人自行研究合成了新型抗菌劑殼聚糖雙胍鹽酸鹽,并測試其抗菌性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn),殼聚
24、糖雙胍鹽酸鹽具有較好的水溶性,抗菌效果也好,且用量低,其抗菌性能在中性或堿性的環(huán)境中會(huì)增強(qiáng),屬于一種優(yōu)良的高分子抗菌劑。Huang R H等[9]通過化學(xué)方法的手段制備出殼聚糖硫酸鹽及其衍生物,這種抗菌劑對金黃色葡萄球菌等具有非常顯著的抑制效果。Chung Y C等[10]也制備了一系列殼聚糖螯合物,實(shí)驗(yàn)過程發(fā)現(xiàn),當(dāng)pH值小于6時(shí),殼聚糖螯合物具有很強(qiáng)的抑菌殺菌性能,而且其抗菌活性會(huì)隨著金屬離子強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)。同時(shí)還發(fā)現(xiàn),殼聚糖及其螯
25、合物在含有少量C原子的有機(jī)酸溶劑中的抗菌效果要好于在無機(jī)酸溶劑中的。</p><p> 根據(jù)現(xiàn)有的研究結(jié)果,殼聚糖及其衍生物能夠抑菌的原因在于它們對細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)膜起了一定的作用,破壞了細(xì)菌的正常生理功能[11] 。在電鏡下觀察可發(fā)現(xiàn),細(xì)菌受殼聚糖作用后,其形態(tài)會(huì)有明顯的變化。革蘭氏陽性菌如金黃色葡萄球菌的細(xì)胞壁會(huì)變薄甚至?xí)茡p,則它的復(fù)制作用受到了抑制;革蘭氏陰性菌如大腸桿菌的細(xì)胞質(zhì)會(huì)濃縮,質(zhì)壁之間的間隙因此而
26、明顯擴(kuò)大。由此可知,殼聚糖對細(xì)菌的細(xì)胞生長有明顯的抑制或破壞的作用[12]。</p><p> 至于殼聚糖季胺鹽抗菌活性的機(jī)理,有學(xué)者指出是因?yàn)槭杷缘拈L烷基鏈與細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)膜上的磷脂之間發(fā)生了疏水親和作用,破壞了細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)膜,從而產(chǎn)生了抗菌性[12]。</p><p> 雖然天然有機(jī)抗菌劑對人體無毒、無刺激,使用安全性較高,但天然有機(jī)抗菌劑的耐熱性差且藥效持續(xù)的時(shí)間很短,尤其是殼聚糖在
27、酸性領(lǐng)域內(nèi)才能顯示出抗菌活性,使得其的應(yīng)用范圍受到很大限制[11]。</p><p> 2.2 有機(jī)合成類抗菌劑</p><p> 2.2.1 低分子有機(jī)抗菌劑</p><p> 低分子有機(jī)抗菌劑包括季銨鹽、季膦鹽、有機(jī)金屬、鹵代胺和雙胍類等這些主要品種。其抗菌機(jī)理主要是結(jié)合細(xì)菌和霉菌的細(xì)胞膜表面的陰離子,或與微生物的細(xì)胞膜上的巰基反應(yīng),使蛋白質(zhì)變性,使細(xì)胞膜
28、受損,從而抑制細(xì)菌和霉菌的繁殖。</p><p> 2.2.1.1 季銨鹽類抗菌劑</p><p> 季銨鹽類抗菌劑具有價(jià)格低廉,殺菌速度快的特點(diǎn),因此被人們廣泛研究和使用。Kourai等[13]在1995年就報(bào)道了一些含有不飽和烷基季銨鹽抗菌劑,指明它們有高效、廣譜的抗菌性,并且認(rèn)為季銨鹽中引入不飽和烷基能大大提高抗菌活性。1980年Bodor等人[14] 提出軟抗菌劑的新概念并研制
29、出了一系列軟抗菌劑。這種軟抗菌劑指的是具有抗菌活性并容易在vivo和環(huán)境中生物降解為無毒、對環(huán)境友好的一種物質(zhì),因此各種各樣的軟抗菌劑后來得到了廣泛的發(fā)展[15,16] 。Torsteinn等人[17] 也制備了一系列軟抗菌劑,季銨鹽軟抗菌劑,并將其與一般的長鏈烷基季銨鹽的抗菌性能進(jìn)行對比。同時(shí)NagamuneH等人[18] 用—CONH—和—COO—、—S—聯(lián)接2個(gè)季氮離子的方式合成了一系列新的雙季銨鹽,因其1個(gè)分子中有2個(gè)季銨鹽離子
30、,且電荷密度高,因此與典型的單季銨鹽相比具有更強(qiáng)的抗細(xì)菌和抗霉菌活性,而且還不受pH值和溫度的影響。這些抗菌劑在環(huán)境中能降解成無毒的物質(zhì),所以這些可生物降解的抗菌劑都是理想的抗菌藥物和消毒劑。</p><p> 2.2.1.2 季鏻鹽抗菌劑</p><p> 1990年Gramham指出,季鏻鹽類抗菌劑是抗菌劑將來研究的方向之一。日本對季鏻鹽的研究較多,其中以Kamazawa A等人的
31、研究最具有代表性。KamazawaA等人[19] 于1993年就曾報(bào)導(dǎo)帶有一個(gè)長鏈的三丁基鏻的抗菌活性,當(dāng)這個(gè)長鏈烷基的碳數(shù)為12、14、16、18時(shí),均對E. Coli及S. Aureus菌有高效、快速的殺菌活性。而且烷基鏈越長,其抗菌性能越好。烷基相同的季鏻鹽和季銨鹽進(jìn)行抗菌性能相比,季鏻鹽的抗菌性能高出季銨鹽的兩個(gè)數(shù)量級。Kamazawa A等人[20]同年還報(bào)道了乙基芐基三烷基氯化鏻,并指出烷基為正辛基時(shí)的抗菌活性比烷基為乙基、
32、正丁基、苯基的還要好。第二年,Kamazawa A等人再次報(bào)道了新型抗菌劑,即單、雙長烷基鏈基、二甲基季鏻鹽抗菌劑。當(dāng)這三者的長烷基鏈的碳數(shù)分別為10、14、18時(shí),這類有機(jī)抗菌劑對供試的11種典型的微生物有很好的抗菌性能[21]。單長烷基三甲基季鏻鹽對S. Aureus及E. Coli菌的抗菌性能會(huì)隨著烷基鏈的增長而增強(qiáng),尤其是十八烷基三甲基季鏻鹽,其活性最佳,可在0.5 h內(nèi)于2.8 ~28μmol/L濃度范圍將所有的E. <
33、/p><p> 此外,劉宏芳等人[22] 通過以氯甲基苯乙烯為載體,經(jīng)過分子親核取代反應(yīng),也制備出小分子三苯基季鏻鹽殺菌劑,研究了三苯基季鏻鹽殺菌劑對硫酸鹽還原菌 (SRB) 和腐生菌 (TGB) 的抗菌性能。結(jié)果顯示,聚三苯基季鏻鹽對SRB的抗菌性能隨著加入藥劑的量增加而增加,當(dāng)藥劑濃度為2.3 g/L時(shí),抗菌率達(dá)到96.25%;當(dāng)濃度增加到3 g/L時(shí),抗菌率基本上達(dá)到了100%。該抗菌劑對TGB菌的抗菌性能要
34、高于對SRB菌的,在藥劑濃度為2 g/L時(shí)TGB菌液濃度為1.6×106個(gè)/mL,對TGB菌的抗菌效果達(dá)到98.13%。該抗菌劑對好氧菌群和革蘭氏陰性厭氧菌都具有較好的抗菌性能。</p><p> 2.2.2 高分子有機(jī)抗菌劑</p><p> 目前,普遍認(rèn)為陽離子抗菌劑的抗菌機(jī)理為[23]:陽離子抗菌劑吸附到菌體表面,然后穿透細(xì)胞壁而與細(xì)胞膜結(jié)合,破壞細(xì)胞表層結(jié)構(gòu),使細(xì)胞的
35、內(nèi)容物泄漏,致使菌體停止呼吸功能而死亡達(dá)到抗菌的目的。微生物細(xì)胞帶負(fù)電荷,且細(xì)胞膜內(nèi)含有的磷脂以及一些膜蛋白水解后也帶負(fù)電荷,而帶抗菌活性官能團(tuán)的單體經(jīng)高分子化后,相對分子質(zhì)量增大,電荷密度也提高。所以能更多的與微生物結(jié)合使菌體停止呼吸功能而死亡。因此,總的來說,相對分子質(zhì)量的增大,有助于抗菌劑更好地發(fā)揮其抗菌性能。此外,經(jīng)高分子化后的小分子抗菌劑的穩(wěn)定性得到大幅度提高。目前高分子抗菌劑的研究和使用主要集中在高分子季銨鹽和季磷鹽。高分子
36、抗菌劑的抗菌活性是通過聚合帶抗菌活性官能團(tuán)的單體或在高分子鏈上以接枝的方式引入抗菌官能團(tuán)而獲得的。但通過帶抗菌活性官能團(tuán)的單體聚合制備的抗菌劑比較少,主要是因?yàn)榇诉^程較為復(fù)雜而且不易選擇合成的原料。</p><p> 2.2.2 .1 季銨鹽高分子有機(jī)抗菌劑</p><p> 對于高分子有機(jī)抗菌劑,以季銨鹽作為抗菌基團(tuán)的抗菌劑研究較多。Ikeda 和Tazuke通過單體聚合合成聚陽離子
37、型季銨鹽抗菌劑。他們發(fā)現(xiàn)與相同結(jié)構(gòu)的單體小分子相比,高分子抗菌劑抗菌性能較好,且隨著烷基鏈的增長(最長為12個(gè)碳原子),抗菌活性也增加。Nudel 等[24]報(bào)道了以交聯(lián)聚苯乙烯的氯甲基或聚苯乙烯與含有長鏈烷基的不同叔胺進(jìn)行季銨化反應(yīng),制得水不溶性的季銨鹽或聚雙季銨鹽抗菌劑。Sauvet G 等[25]制得帶季銨鹽側(cè)基的硅氧烷,當(dāng)帶季銨鹽側(cè)基的硅氧烷接入硅樹脂網(wǎng)絡(luò)中時(shí),能有效抑制大腸桿菌。盧滇楠等[26]成功地在纖維素的纖維表面接枝季銨
38、鹽單體,使得纖維表面上菌體活性被明顯抑制。</p><p> 2.2.2 .2 季磷鹽高分子有機(jī)抗菌劑</p><p> 此外,Kanazawa 等[19]研究以季磷鹽為抗菌基團(tuán)的高分子抗菌劑,發(fā)現(xiàn),這類高分子抗菌劑與同等結(jié)構(gòu)的小分子抗菌劑相比其抗菌活性要高于小分子抗菌劑的。Adriana 等[27]把不同的季磷鹽接枝到不溶性的交聯(lián)的聚苯乙烯氯甲基化合物載體上,此抗菌材料可以重復(fù)使用,
39、并對革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌都有很好的抗菌效果。Kamazawa等[19]對季磷鹽型抗菌聚合物的性能作了一系列的研究,并制備了氯化三丁基(4-乙烯基芐基)磷的均聚物及共聚物。</p><p> 相對于低分子抗菌劑,高分子抗菌劑的抗菌機(jī)理非常復(fù)雜,高分子的相對分子質(zhì)量、相對分子質(zhì)量分布以及高分子在溶液中的形態(tài)都可能對抗菌劑的抗菌性能產(chǎn)生影響。李鳳艷等[28]還考察了交聯(lián)結(jié)構(gòu)對高分子抗菌劑抗菌性能的影響,結(jié)果表明
40、,隨著高分子載體交聯(lián)度的升高,殺菌產(chǎn)品的殺菌率明顯降低。</p><p> 高分子抗菌劑具有性能穩(wěn)定,殺菌效果顯著,不揮發(fā),易于加工、貯存,不會(huì)滲入人或動(dòng)物表皮的優(yōu)點(diǎn)[29];雖然對它的研究還處于剛剛起步的階段,但具有非常廣闊的應(yīng)用前景,近年來受到越來越多研究人員的重視。</p><p> 最近,一些學(xué)者通過有機(jī)合成技術(shù),研究合成了幾種新型抗菌劑,并提出了一個(gè)新的抗菌理念——通過螯合作
41、用,螯合培養(yǎng)基中微生物生長所需的鐵離子來達(dá)到抗菌的目的。Eric等[30]人于2007年設(shè)計(jì)并合成了金屬螯合劑作為潛在的抗菌劑,實(shí)驗(yàn)研究表明,兩種合成的該化合物對革蘭氏陽性芽孢桿菌的MIC值為7.8µg/ml,有著十分顯著的抗菌作用。此外,2001年,J. L. SEBAT等[31]人指出由銅綠假單胞菌分泌的2,6-吡啶二硫代羧酸(PDTC)是一種抗菌劑,能螯合微生物生長所需的金屬,從而達(dá)到抗菌的目的。</p>
42、<p><b> 3、結(jié)束語</b></p><p> 綜上所訴,有機(jī)類抗菌劑具有速度快, 加工方便, 顏色穩(wěn)定性好, 抗菌譜明確, 部分有機(jī)抗菌劑對霉菌有特效等優(yōu)點(diǎn), 但低分子有機(jī)抗菌劑存在耐熱性差、使用過程中易析出、易揮發(fā)等缺點(diǎn), 因此高分子有機(jī)抗菌劑將會(huì)有很大的發(fā)展空間。特別是將具有抗菌功能的基團(tuán)通過化學(xué)反應(yīng)組裝到基體樹脂分子鏈上得到的抗菌材料, 這類抗菌材料克服了普通有
43、機(jī)抗菌劑不耐熱、與基體相容性差, 不耐浸泡洗滌、滲出物安全性等缺點(diǎn), 具有高效、廣譜、安全無毒、抗菌效果持久、優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、與樹脂良好的相容性、優(yōu)良的加工性、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。</p><p> 總之, 隨著人們生活水平和健康環(huán)境意識(shí)的提高, 長效、低毒、廣譜、易生物降解、環(huán)境友好的抗菌劑將會(huì)是今后國內(nèi)研究的熱點(diǎn)。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b><
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64、<p><b> 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b> ?。?0 屆)</b></p><p> 鐵螯合劑對微生物的抑制作用</p><p><b> 目 錄</b></p><p><b> 0引言15</b></
65、p><p><b> 1材料與方法16</b></p><p><b> 1.1 材料16</b></p><p> 1.1.1 菌種16</p><p> 1.1.2 試劑17</p><p> 1.1.3 培養(yǎng)基17</p><p>
66、; 1.1.4 主要儀器設(shè)備17</p><p><b> 1.2 方法17</b></p><p> 1.2.1 斜面保種17</p><p> 1.2.2 試劑配制17</p><p> 1.2.3 培養(yǎng)基配制17</p><p> 1.2.4 菌懸液的制備18<
67、/p><p> 1.2.5 鐵螯合劑對微生物的最低抑制濃度(MIC)測定18</p><p><b> 2結(jié)果與討論18</b></p><p> 2.1 鐵螯合劑對革蘭氏陰性菌的抗菌效果18</p><p> 2.2 鐵螯合劑對革蘭氏陽性菌的抗菌效果19</p><p> 2.3
68、鐵螯合劑對霉菌的抗菌效果20</p><p><b> 2.4 討論20</b></p><p><b> 3結(jié)論21</b></p><p> 致謝錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)23</b></p><p>
69、 摘 要:為了了解新型鐵螯合劑CP262、CP263、 LMS 0514a、LMS 0521a、LMS 0608a、LMS 0609a、LMS 0610c、LMS 0611、LMS 0612的體外抗菌活性,為人們在抗菌方面提供多一些選擇。通過液體試管法測定9種新型鐵螯合劑對微生物的最低抑制濃度(MIC),并與DTPA作對比研究。試驗(yàn)結(jié)果表明,新型鐵螯合劑CP262、CP263、 LMS 0514a、LMS 0521a、LMS 0608
70、a、LMS 0609a、LMS 0610c、LMS 0611、LMS 0612對細(xì)菌大腸桿菌、銅綠假單胞菌、金黃色葡萄球菌、蠟樣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌均有不同程度的抑制作用。其中,對革蘭氏陰性菌抑制效果最好的是LMS 0610c(MIC值為16µg/mL),抗菌效果好于DTPA(MIC值為40µg/mL);對革蘭氏陽性菌抑制效果較好的是DTPA、LMS 0514a、LMS 0521a、LMS 0609a和LMS 06
71、11 (MIC值均為40µg/mL)。 </p><p> 關(guān)鍵詞:微生物;鐵螯合劑;最低抑制濃度;抑制作用</p><p> Abstract: In order to study the antibacterial activity of new iron chelating agent of CP262, CP263, LMS 0514a, LMS 0521a, LMS
72、 0608a, LMS 0609a, LMS 0610c, LMS 0611, LMS 0612 against microbes, so that people have more choices in inhibiting microbial growth. MIC values of nine kinds of new iron chelating agent against microbes were determined wi
73、th liquid tube method and compared with those of DTPA. The tested results showed that the iron chelating agent of CP262, CP263, LMS 0514a, LMS 0521a, LMS 0</p><p> Keywords: Microbe; Iron chelating agent; T
74、he minimum inhibition concentrations; Inhibition</p><p><b> 0引言</b></p><p> 自然界有害細(xì)菌分布非常廣泛,而且數(shù)量龐大,種類繁多,它們不僅會(huì)引起各種材料的分解、變質(zhì)和腐敗,同時(shí)還嚴(yán)重威脅著人們的健康。每年因食物被微生物污染而導(dǎo)致的食物中毒事件,以及曾在世界范圍內(nèi)因細(xì)菌傳染而引起的霍亂、
75、瘧疾、結(jié)核病導(dǎo)致人類的死亡頻頻見報(bào)等使得人類不斷采取各種方法來抗菌。尤其是現(xiàn)在,隨著生活水平的提高和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,人們對生活環(huán)境的認(rèn)識(shí)和要求也在不斷的提高,特別是對健康的意識(shí)也在不斷增強(qiáng),使得人們對抗菌課題的關(guān)注也不斷提高,尤其是在一些致病菌對一些藥物等產(chǎn)生了耐藥性,傳統(tǒng)的一些抗菌劑失去效用后,開發(fā)、研究更多的新型抗菌劑就成為迫切的需要。因而抗菌劑的研究和發(fā)展成為人類一直關(guān)注的課題。</p><p> 抗
76、菌劑的研究、開發(fā)始于20世紀(jì)80年代初[1]。目前,已經(jīng)研制出來并在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的抗菌劑主要有:有機(jī)抗菌劑、無機(jī)抗菌劑和復(fù)合抗菌劑3 類。</p><p> 有機(jī)抗菌劑包括從一些動(dòng)物體內(nèi)提取出的具有抗菌活性的高分子有機(jī)物的天然抗菌劑和研究學(xué)者合成的合成型有機(jī)抗菌劑。目前普遍認(rèn)為有機(jī)抗菌劑的殺菌作用機(jī)理是[1]:帶有正電荷的有機(jī)分子鏈與細(xì)菌和霉菌的細(xì)胞膜表面陰離子結(jié)合或與巰基反應(yīng),從而破壞有害微生物細(xì)胞膜
77、的組成,使其細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)如: K+、DNA、RNA 等泄漏,最終導(dǎo)致菌體死亡,從而起到抑菌、殺菌的目的。最常見的天然有機(jī)抗菌劑是殼聚糖及其衍生物。于1979年,Allan指出,殼聚糖具有安全廣譜的抗菌性能[2],對自然界的細(xì)菌、酵母菌、真菌等微生物均有不同程度的抑制作用[3]。但殼聚糖只能在酸性領(lǐng)域內(nèi)顯示出抗菌活性[4],為了發(fā)揮殼聚糖的抗菌活性及擴(kuò)大其應(yīng)用范疇,研究人員紛紛對其進(jìn)行改性,研究出同樣具備很好的抗菌活性的殼聚糖衍生物。朱一凡
78、[5]等人將殼聚糖季銨化,用含季銨化的殼聚糖200 mg/L的抗菌劑溶液對大腸桿菌作用5 min,殺滅菌的對數(shù)值>5.00;對金黃色葡萄球菌作用2.5 min,殺滅菌的對數(shù)值>5.00。而以含季銨化殼聚糖1000 mg/L的該抗菌劑溶液白色念珠菌作用5 min,殺滅菌的對數(shù)值>5.00。季銨化殼聚糖均顯示出了良</p><p> 無機(jī)抗菌劑主要是利用一些具有抗菌能力的無機(jī)成分通過各種方法與載體
79、結(jié)合而制得的。根據(jù)殺菌機(jī)理的不同可分為金屬離子型和光催化型兩種無機(jī)抗菌劑。金屬離子型無機(jī)抗菌劑的主要品種包括以沸石、硅膠、磷鹽等多孔材料或?qū)訝罹w材料為載體的銀、銅、鋅等金屬離子無機(jī)抗菌劑。徐光亮等人[8],利用干濕循環(huán)法以天然礦物斜發(fā)沸石為載體,制備出一種含鋅量很高的無機(jī)抗菌劑;當(dāng)鋅含量為 10.32 %時(shí),對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均有很大的抗菌活性,殺菌率均大于99.9 %。而光催化型無機(jī)抗菌劑的品種主要包括銳鈦型TiO2、ZnO
80、、SiO2等。其中,納米TiO2具有活性高、耐熱性好及熱穩(wěn)定性、持續(xù)性長、安全性高、即效性好等優(yōu)點(diǎn),因而是最受關(guān)注的無機(jī)抗菌劑之一。徐瑞芬等[9]將納米TiO2添加到苯丙乳液中,由此制得的抗菌涂料對大腸桿菌、枯草芽孢和金黃色葡萄球菌的殺菌率均達(dá)到了99%以上,且殺菌徹底、抗菌長效。許秋穎等人[10]制備出納米TiO2苯丙聚合物乳液,該納米TiO2復(fù)合抗菌涂膜經(jīng)自然光照射24h后,對大腸桿菌的抗菌活性也不錯(cuò),殺菌率達(dá)84%。</p&
81、gt;<p> 復(fù)合抗菌劑是通過不同的方式將不同類型的抗菌劑化合,以合理利用這些抗菌劑的優(yōu)點(diǎn),使這些參與化合的抗菌劑相互作用,取長補(bǔ)短,達(dá)到提高抗菌性能和擴(kuò)大使用范圍的效果。張欣等人[11]研究合成了?;吝蜻cCu2+、Co2+、Zn2+、Ni+的配合物,實(shí)驗(yàn)表明配體和配合物對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌都有一定的抑制作用,但配合物的抑菌活性比配體的高,說明配合物形成后,過渡金屬離子對配體的抑菌活性起到了增強(qiáng)的效應(yīng)。&l
82、t;/p><p> 最近,一些學(xué)者通過有機(jī)合成技術(shù),研究合成了幾種新型抗菌劑,并提出了一個(gè)新的抗菌理念——通過螯合作用,螯合培養(yǎng)基中微生物生長所必需的鐵離子來達(dá)到抗菌的目的。</p><p> 鐵元素是地殼中含量最豐富的元素之一。鐵幾乎是所有生物體進(jìn)行生命活動(dòng)所必需的元素,對于微生物也不例外,是微生物生長所必需的營養(yǎng)之一。鐵在微生物生長過程中的作用主要有:①構(gòu)成有機(jī)化合物,合成菌體組分;②
83、調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透壓;③作為酶的組成成分,維持酶的活性;④參與能量的儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)運(yùn);⑤與微生物生長繁殖和致病作用密切相關(guān)[12]。在微生物的生長過程中,鐵的最低濃度約為10-7~10-5M[13]。因此,通過螯合作用螯合微生物生長環(huán)境中的鐵離子,使鐵離子的濃度低于其生長所必需的濃度,從而抑制微生物的生長,即可達(dá)到抗菌的效果。鐵離子螯合劑就是根據(jù)這一原理被開發(fā)研究出來的,是一種新型的抗菌劑,并在醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。Adriaan[1
84、4]等人于93年合成具有螯合三價(jià)鐵功能的HMP,實(shí)驗(yàn)證明,該鐵螯合劑能有效抑制供試菌株大腸桿菌和李斯特氏菌的生長。鐵離子螯合劑二乙烯三胺五乙酸(Dietlylene triamine-penta acetic acid, DTPA)已在醫(yī)療領(lǐng)域上得應(yīng)用 [15]。M. A., M. D., D. C. H. Robert McDonald[16]用去鐵胺與DT</p><p> 由于鐵螯合劑的有效抑菌作用,最近
85、,人們開發(fā)了幾種新型的鐵螯合劑,基于螯合劑螯合培養(yǎng)基中微生物生長所需的鐵離子來達(dá)到抗菌的目的的這樣一個(gè)理念,我們將對它們進(jìn)行抗菌效果的檢驗(yàn)。并且將它們的抗菌性能與DTPA的抗菌性能進(jìn)行比較,為人們在抗菌方面有更多的選擇。</p><p><b> 1材料與方法</b></p><p><b> 1.1 材料</b></p>&l
86、t;p><b> 1.1.1 菌種</b></p><p> 革蘭氏陰性細(xì)菌(G-菌):大腸桿菌(Escherichia coli)、銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)</p><p> 革蘭氏陽性細(xì)菌(G+菌):金黃色葡萄球菌(Staphyloccocus aureus)、蠟樣芽胞桿菌(Bacillus cereus)、枯草芽孢
87、桿菌(Bacillus subtilis)</p><p> 真菌:指狀青霉(Penicillium digitatum)</p><p> 上述菌株均由實(shí)驗(yàn)室分離得到。</p><p><b> 1.1.2 試劑</b></p><p> 鐵螯合劑:CP262、CP263和LMS系列的0514a、0521a、0
88、608a、0609a、0610c、0611、0612以及DTPA。</p><p><b> 1.1.3 培養(yǎng)基</b></p><p> ?腦心浸液瓊脂 (Brain Heart Infusion Agar, 蘇州興化市聯(lián)發(fā)化工試劑有限公司)</p><p> ?腦心浸液培養(yǎng)基(Brain Heart Infusion Medium,
89、蘇州興化市聯(lián)發(fā)化工試劑有限公司)</p><p> ?孟加拉紅培養(yǎng)基(Rose Bengal Medium, 杭州微生物試劑有限公司)</p><p> ?馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基(PDA培養(yǎng)基)</p><p> 1.1.4 主要儀器設(shè)備</p><p> 培養(yǎng)皿、15×75mm玻璃試管、移液槍(50µL、1000
90、µL、5000µL)、槍頭、移液管、吸耳球、酒精燈、試劑瓶、錐形瓶、量筒、燒杯、玻璃棒、鑷子、牛津杯、記號(hào)筆、廢物缸等。</p><p> 快速蒸汽滅菌鍋(天津超拓制造);生化培養(yǎng)箱(上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司);無菌操作臺(tái)(上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司);新型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(寧波江南儀器廠);密封式恒溫可調(diào)電爐(嘉興市欣欣儀器設(shè)備有限公司);電子天平(余姚市金諾天平儀器有限公司)。</
91、p><p><b> 1.2 方法</b></p><p> 1.2.1 斜面保種</p><p> 細(xì)菌短期保藏:普通營養(yǎng)瓊脂斜面劃線,37℃下培養(yǎng)24小時(shí)后,用報(bào)紙包扎置于冰箱中冷藏保藏。一般15~30天轉(zhuǎn)管一次。</p><p> 細(xì)菌長期保藏:普通營養(yǎng)瓊脂斜面劃線,37℃下培養(yǎng)24小時(shí)后,往長好的斜面菌試管中
92、加入已滅菌的石蠟油至高出斜面頂部約1cm(故斜面不宜過長),用報(bào)紙包扎置于冰箱中冷藏保存。</p><p> 霉菌:PDA培養(yǎng)基斜面劃線,28℃下培養(yǎng)48小時(shí)后,用報(bào)紙和塑料袋包扎置于冰箱中冷藏保藏。</p><p> 1.2.2 試劑配制</p><p> 鐵螯合劑:分別稱取30mg抗菌劑(CP262、CP263和LMS系列的0514a、0521a、0608
93、a、0609a、0610c、0611、0612以及DTPA)粉末,溶于5mL的雙蒸水中,待全部溶解后,轉(zhuǎn)移到10mL的容量瓶中,定容到10mL,作為這些抗菌劑的母液(3000ppm)。水溶性不是很好的抗菌劑,配制時(shí)可適當(dāng)加熱和超聲。然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求,適當(dāng)稀釋抗菌劑母液,配制成實(shí)驗(yàn)所需的一系列不同濃度(200、300、500、1000、1500、2000、2500ppm等)的抗菌劑試劑。</p><p> 1.2
94、.3 培養(yǎng)基配制</p><p> ?腦心浸液瓊脂:在洗凈晾干的300mL錐形瓶中稱取10g腦心浸液瓊脂培養(yǎng)基(BHI),然后加入200mL蒸餾水混合,在電爐上加熱攪拌至完全混合、溶解。在溫度121℃下高壓滅菌20分鐘。允許瓊脂在室溫下凝固,但如果培養(yǎng)基想儲(chǔ)存一段時(shí)間,必須在24小時(shí)內(nèi)包裝在無菌裝置中。它們可以保存在冷藏中直到使用。</p><p> ?腦心浸液培養(yǎng)基:稱取3.7g腦心
95、浸液培養(yǎng)基和100mL蒸餾水加入250mL的錐形瓶中,加熱并攪拌至完全溶解,然后在溫度121℃下高壓滅菌20分鐘。</p><p> ?孟加拉紅培養(yǎng)基:稱取7.2g孟加拉紅培養(yǎng)基(虎紅瓊脂)溶于200mL蒸餾水中,加熱并攪拌至完全溶解,然后在溫度121℃下高壓滅菌20分鐘。</p><p> ?馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基(PDA培養(yǎng)基):稱取200g馬鈴薯,洗凈去皮切成小塊,加水煮爛(煮沸
96、20~30分鐘,能被玻璃棒戳破即可),用四層紗布過濾,再據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)需要加葡萄糖和瓊脂,繼續(xù)加熱攪拌混勻,稍冷卻后再補(bǔ)足水分至1000毫升,分裝試管,加塞、包扎,(121℃)滅菌20分鐘左右后取出試管擺斜面,冷卻后貯存?zhèn)溆谩?lt;/p><p> 1.2.4 菌懸液的制備</p><p> 細(xì)菌:分別從斜面菌種上通過無菌操作的方法挑取一環(huán)接種到已編號(hào)的腦心浸液瓊脂斜面上,置于37℃恒溫培養(yǎng)箱
97、中培養(yǎng)24小時(shí),活化菌株。然后再從已活化的菌種中分別挑取一環(huán)接種到5mL的腦心浸液培養(yǎng)基上,置于37℃恒溫培養(yǎng)箱中再培養(yǎng)24小時(shí)。接著,用移液器吸取50μL轉(zhuǎn)移一支新的的腦心浸液培養(yǎng)基上,置于37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng),直到其終濃度達(dá)到107 cfu/mL,大約需要18~ 20小時(shí)。</p><p> 霉菌:通過無菌操作的方法用接種環(huán)挑取少許菌體于裝無菌水的試管中,震蕩混勻,用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù),調(diào)整菌懸液的濃度,使其
98、含孢子量約為107個(gè)/mL。</p><p> 1.2.5 鐵螯合劑對微生物的最低抑制濃度(MIC)測定</p><p> 最低抑制濃度(MIC)測定是指測定抗菌劑抑制微生物生長的最低濃度[17]。</p><p> 對于細(xì)菌,在試管中加入一定量的菌液和一系列不同濃度的抗菌劑,待螯合作用結(jié)束后,在溫度37℃下培養(yǎng)24小時(shí),用肉眼觀察試管菌液的渾濁度。具體方法如
99、下:</p><p> 所有的試樣將在15×75mm的試管中進(jìn)行,培養(yǎng)基為腦心浸液培養(yǎng)基,無菌操作。取無菌試管排成排,用移液槍往試管里加入抗菌劑和菌懸液。所有的試管中包含80µL抗菌劑和20µL菌懸液。對照管中只包含80μL無菌水和20μL菌懸液。抗菌劑和菌懸液加入結(jié)束后,用已滅菌烘干的試管塞將試管塞好,拿到37℃恒溫培養(yǎng)箱箱中,靜置2小時(shí),進(jìn)行螯合作用。接著用培養(yǎng)基將所有試管總體
100、積補(bǔ)足1000μL,置于37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24小時(shí)。每一種抗菌劑的各個(gè)濃度對供試菌株的螯合作用實(shí)驗(yàn)設(shè)3個(gè)試管平行。用肉眼觀察試管菌液的渾濁度,以肉眼可見渾濁度最小的最低抗菌劑濃度為測定抗菌劑對檢測菌的最低抑菌濃度(MIC)。</p><p> 對于霉菌,在牛津杯測試培養(yǎng)法的基礎(chǔ)上[16]進(jìn)行改良。具體方法如下:</p><p> 取200µL抗菌劑和5mL滅菌孟加拉紅培養(yǎng)
101、基混合均勻后加入平板培養(yǎng)皿中,同時(shí)200µL無菌水+5mL滅菌孟加拉紅培養(yǎng)基做空白對照,待培養(yǎng)基凝固后,在平皿中央放入滅菌牛津杯,并注入10µL的霉菌孢子懸液。靜置待懸液緩慢擴(kuò)散進(jìn)入瓊脂中,在28℃,相對濕度75%條件下培養(yǎng),待空白樣霉菌長滿整個(gè)平板時(shí),以長霉菌數(shù)最小的最低抗菌劑濃度為最低抑制濃度,每個(gè)濃度2平行。</p><p><b> 2結(jié)果與討論</b><
102、/p><p> 2.1 鐵螯合劑對革蘭氏陰性菌的抗菌效果</p><p> 鐵螯合劑對革蘭氏陰性菌的最低抑制濃度(MIC)見表1。</p><p> 表1 鐵螯合劑對革蘭氏陰性菌的最低抑制濃度(MIC)測定結(jié)果</p><p> Tab.1 The MIC results of iron chelating agents against
103、Gram-negative bacterium</p><p> 由上表可知,鐵螯合劑CP262、CP263和LMS系列的0514a、0521a、0608a、0609a、0610c、0611、0612以及DTPA對革蘭氏陰性菌大腸桿菌、銅綠假單胞菌均有抑制作用,對大腸桿菌的最低抑制濃度分別為:40µg/mL、40µg/mL、24µg/mL、24µg/mL、120µ
104、;g/mL、240µg/mL、16µg/mL、40µg/mL、40µg/mL、40µg/mL;對銅綠假單胞菌的最低抑制濃度分別為:40µg/mL、40µg/mL、16µg/mL、24µg/mL、240µg/mL、240µg/mL、16µg/mL、40µg/mL、40µg/mL、40µg/m
105、L。其中,LMS 0610c(MIC值為16µg/mL)有著最好的抑制效果。其余幾個(gè)新型抗菌劑的抑制效果大小順序?yàn)椋?LMS 0514a>LMS 0521a>LMS 0611、CP262、CP263、LMS 0612>LMS 0608a>LMS 0609a。</p><p> 2.2 鐵螯合劑對革蘭氏陽性菌的抗菌效果</p><p> 鐵螯合劑對革蘭氏陽性菌的最低抑制濃度(M
106、IC)見表2。</p><p> 表2 鐵螯合劑對革蘭氏陽性菌的最低抑制濃度(MIC)測定結(jié)果</p><p> Tab.2 The MIC results of iron chelating agents against Gram-positive bacterium</p><p> 由上表可看出,鐵螯合劑CP262、CP263和LMS系列的0514a、0
107、521a、0608a、0609a、0610c、0611、0612以及DTPA對革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌、蠟樣芽胞桿菌和枯草芽孢桿菌也有抑制作用,對金黃色葡萄球菌的MIC分別為:80µg/mL、80µg/mL、40µg/mL、40µg/mL、80µg/mL、40µg/mL、80µg/mL、40µg/mL、80µg/mL、40µg/mL;對
108、蠟樣芽胞桿菌的MIC分別為:40µg/mL、80µg/mL、40µg/mL、40µg/mL、80µg/mL、40µg/mL、40µg/mL、40µg/mL、80µg/mL、40µg/mL;對枯草芽孢桿菌的MIC分別為:40µg/mL、240µg/mL、40µg/mL、40µg/mL、80µ
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