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技术文章

抗菌剂的种类

 

一.无机类抗菌剂

利用银、铜、锌等金属的抗菌能力,通过物理吸附离子交换等方法,将银、铜、锌等金属(或其离子)固定在氟石、硅胶等多孔材料的表面制成抗菌剂,然后将其加入到相应的制品中即获得具有抗菌能力的材料。水银、镉、铅等金属也具有抗菌能力,但对人体有害;铜、镍、钻等离子带有颜色,将影响产品的美观,锌有一定的抗菌性,但其抗菌强度仅为银离子的1/1000 。因此,银离子抗菌剂在无机抗菌剂中占有主导地位。银离子类抗菌剂是最常用的抗菌剂,呈白色细粉末状,耐热温度可达1300℃以上。。银离子类抗菌剂的载体有玻璃、磷酸锆、沸石、陶瓷、活性炭等。有时为了提高协同作用,再添加一些铜离子、锌离子。此外还有氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂等无机抗菌剂。

抗菌剂作用原理
以银离子及其化合物的抗菌机理为例:接触反应抗菌机理:银离子接触反应,造成微生物共有成分破坏或产生功能障碍。当微量的银离子到达微生物细胞膜时,因后者带负电荷,依靠库仑引力,使两者牢固吸附,银离于穿透细胞壁进入胞内,并与SH基反应,使蛋白质凝固,破坏细胞合成酶的活性,细胞丧失分裂增殖能力而死亡。银离子还能破坏微生物电子传输系统、呼吸系统和物质传输系统。

 

二.有机类抗菌剂

有机抗菌剂的主要品种有香草醛或乙基香草醛类化合物,常用于聚乙烯类食品包装膜中,起抗菌作用。另外还有酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、季铵盐类、双呱类、酚类等。目前有机抗菌剂的安全性尚在研究中。一般来说有机抗菌剂耐热性差些,容易水解,有效期短。

一般认为有机抗菌剂的作用机理可归纳以下3个方面:

     1、是作用于细胞壁和细胞膜系统;

     2、是作用于生化反应酶或其他活性物质;

     3、是作用于遗传物质或遗传微粒结构

拿季铵盐类抗菌剂为例:季铵盐类可吸附带负电荷的细菌,引起胞壁结构损害,使内容物漏出。醇类杀菌机制是去除细菌胞膜中的脂类,并使菌体蛋白质变性,其中乙醇最常用,其浓度为70%~75%时杀菌力最强,浓度过高时能使菌体表面蛋白质迅速凝固,杀菌效力反而下降。双胍类杀菌剂常用的有氯已啶,其浓度低时破坏菌细胞膜,使胞质内容物漏出;浓度高时使菌体蛋白质凝固。此外,季铵盐也具有抑制细菌脱氢酶、氧化酶等作用。

 

三.天然抗菌剂

天然抗菌剂主要来自天然植物的提取,如甲壳素、芥末、蓖麻油、山葵等,使用简便,但抗菌作用有限,耐热性较差,杀菌率低,不能广谱长效使用且数量很少。

植物源天然抗菌剂及其抗菌机理:

目前,植物源抗菌剂是研究最多的一类天然抗菌剂。我国传统的中草药有着悠久的历史,这一类抗菌剂资源开发潜力巨大,如穿心莲、大蒜、金荞麦、苦木、黄连及黄连素、鱼腥草及鱼腥草素等,都是常用的抗菌药物。国外对植物抗菌剂的相关研究报道很多(见表1)。目前对植物天然抗菌剂的开发还刚刚起步,对其抗菌机理的研究有待深入。

微生物源天然抗菌剂及其抗菌机理

微生物自身也可用作抗菌剂。其抑菌机制有如下几种: 一是分泌抗菌素。Y.Ouhdouch等报道了从在摩洛哥分离出的几种放线菌的菌株中提取的非聚 烯抗生素,对酵母、霉菌和细菌有很强的抑制作用。G.M.Thorne等通过研究发现链霉菌roseosporus的发酵产物daptomycin为脂肽类抗生素,几乎能够抑制所有的革兰阳性病原菌,不会产生交叉抗药 性[40];M.Morita等淀粉芽孢杆菌胞内溶素的抗革兰 氏阴性菌活性与结构关系,实验证实这种内溶素 分子链的C2端和N2端都与抗菌活性有关。H. Tsubery等研究了多菌粘素B(PMB)的脱酰氨基衍 生物(PMBN)的抗菌性,虽然PMBN的抗菌性比 PMB的抗菌性弱,但它可以渗透过革兰氏阴性菌的 外膜而中和脂多糖(LPS) 毒性。 二是参与营养和生存空间的竞争。通过占有生存空间、消耗氧气等削弱以至消除同一生存环境中的某些病原物。三是诱导寄主产生抗病性。微生物可以诱导寄主产生防御反应或对病原菌直接寄生而抑制病原菌。四是对病原菌直接作用。L.L.Wilson等发现木霉和酵母能寄生在病原菌上,并分泌一种能破坏真菌细胞壁的酶。因此,对微生物抗菌作用的研究为开发新的天然高分子抗菌剂提供了重要的理论基础和实践指导。

动物源天然抗菌剂及其抗菌机理

此类抗菌剂大多作用于细菌的细胞壁而达到抗菌抑菌效果。此处拿最具代表性的壳聚糖类抗菌剂来做讲解。壳聚糖是甲壳质的脱乙酰产物,可以溶解在许多稀酸中。壳聚糖相对分子质量越小、脱乙酰度越大,溶解度越 大。壳聚糖具有较强的抗菌活性,其对大肠杆菌、枯草杆菌和金黄色葡萄球菌的MIC值达到(250~500)×10-6。此外,壳聚糖对植物病原菌也有抑制 作用,如1%壳聚糖对尖镰菌(F.Solani)和腐皮镰菌(F.oxysporumcepae)有完全抑制的作用。壳聚糖的 抗菌作用,认为有以下2种机理:一种是壳聚糖分子中的-NH3+带正电性,吸附在细胞表面,一方面可能形成一层高分子膜,阻止营养物质向细胞内运输,另一方面使细胞壁和细胞膜上的负电荷分布不均,破坏细胞壁的合成与溶解平衡,溶解细胞壁,从而起到抑菌杀菌作用;另一种是通过渗透进入细胞内,吸附细胞体内带有阴离子的物质,扰乱细胞正常的生理活动,从而杀灭细菌。对于细胞壁结构不同的革 兰氏阳性与革兰氏阴性细菌,壳聚糖的作用机理不 同。革兰氏阳性细菌,有较厚的细胞壁结构,壳聚糖主要作用于其细胞表面,因此前一种机理是杀灭此类细菌的主导作用;革兰氏阴性细菌,细胞壁较薄,小分子的壳聚糖可以进入其细胞内作用,因此后一种机理起主导作用。研究结果表明,随着脱乙酰度和浓度的提高,壳聚糖的抗菌活性增强。而对于相对分子质量的影响,目前还未有一致的结论,其原因一方面是对壳聚糖相对分子质量在生产过程中不能很好控制,另一方面是因为不同相对分子质量的壳聚 糖对于不同的菌种有不同的作用效果。一般认为,随着壳聚糖相对分子质量的降低,对大肠杆菌抑制性增强,而对金黄色葡萄球菌的抑制性减弱。 此外,一些生物碱也可用作抗菌剂,如Y.R.Torres等发现从一种海绵无脊椎动物提取的生物碱 对革兰氏阴性和革兰氏阳性菌都有很强的抗菌效果。

 

作为一种理想的抗菌剂,应该具有即效、广谱、长效、稳定及安全的抗菌效果。然而,现有的抗菌剂,无论是无机的、有机的,还是天然生物的,都没有达到理想的要求。现有的各类抗菌剂,都具有特有的抗菌机理,只有在抗菌机理上作出全面、深层次的研究,综合各类抗菌剂的特点,才能进一步改善抗菌剂的有效性。

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点击次数:  更新时间:2014-06-16  【打印此页】  【关闭