P型分子筛抗菌剂的制备及其抗菌性能研究

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大肠杆菌等细菌会引起仔猪的腹泻病,给养殖户带来巨大的损失,利用沸石分子筛吸附接枝新型抗菌有机酸二甲酸钾有望解决此问题。天然辉沸石吸附能力弱、孔道不规则并且含有一定的杂质,不适合做抗菌剂的载体,但可以通过改性天然辉沸石达到要求。二甲酸钾能够抑制大肠杆菌等细菌在动物肠道中繁殖生长,而且细菌不会对其产生抗药性,但由于其在肠胃中分解速度较快,到肠道末端时无法发挥作用,利用沸石分子筛吸附接枝二甲酸钾,可以减缓二甲酸钾的分解速度,但由于沸石分子筛直接吸附接枝二甲酸钾的效果不是很好,考虑到壳聚糖和琼脂糖具有较高的表面活性,利用其表面活性的羟基和氨基等基团,制备过程形成“壳聚糖-二甲酸钾”配体和“琼脂糖-二甲酸钾”配体,可以达到实验要求。  本文通过酸化、碱溶等过程活化辉沸石,利用其活性SiO2制备P型分子筛,分别用壳聚糖和琼脂糖作为中间体,与二甲酸钾反应生成P型分子筛抗菌剂,达到二甲酸钾分解速度减缓的效果。利用材料表征手段分析了P型分子筛以壳聚糖(琼脂糖)为中间体,吸附接枝二甲酸钾的机理。实验结果表明如下:  (1)在酸化改性天然辉沸石的实验中,将50目的天然辉沸石与浓度15%HCl混合按固液比1∶3混合,反应温度为90℃磁力搅拌2h。酸化处理天然辉沸石破坏了其原有的结构,出现非晶型态结构,同时去除部分杂质。  (2)在碱溶处理酸化沸石前躯体的实验中,将酸化沸石前躯体与NaOH按质量比为5∶1在反应温度80℃的三口烧瓶中磁力搅拌15min,产物离心15min。碱溶处理前躯体可活化前躯体,有效提高前躯体中SiO2活性,剔除前驱体其他杂质。  (3)在制备P型分子筛的过程中,其最佳制备条件为:n(SiO2/Al2O3)=3,晶化温度为90℃,晶化时间为6.5h。由其SEM可知P型分子筛为四方晶系集合球状,粒径大小为1μm左右;红外特征峰为3459cm-1、1641cm-1、1008cm-1、746cm-1、682cm-1、607cm-1和443cm-1;P型分子筛的吸湿率为14.08%,明显大于天然辉沸石;由Zeta电位可得P型分子筛溶液越接近中性,其吸附接枝性能越好;P型分子筛的孔径大小不一,在4nm左右最集中。  (4)在以壳聚糖为中间体的P型分子筛抗菌剂的制备实验中,其最佳工艺条件为:P型分子筛与壳聚糖与二甲酸钾按质量比为3∶1∶2混合,在50℃的水热环境下反应3h,此条件下合成的P型分子筛抗菌剂的原子吸收分光光度计测得的抗菌剂吸附接枝的K+最多。以壳聚糖为中间体的P型分子筛抗菌剂呈集合球状,粒度较为均匀,平均粒径为1μm左右。P型分子筛吸附接枝后表面化学环境有了一定的变化,P型分子筛表面O整体有得电子的趋势;Si有失去电子的趋势;Al有失去电子的趋势。  (5)在以琼脂糖为中间体的P型分子筛抗菌剂的制备过程中,其最佳工艺条件为:P型分子筛与琼脂糖与二甲酸钾的质量比为3∶1∶2,在晶化温度为50℃的水热条件下反应3h,此条件下原子吸收分光光度计测得的抗菌剂吸附接枝的K+最多。抗菌剂表面凹凸不平,粒度较为均匀,平均粒径为1μm左右,50℃的抗菌剂表面有一层粘着物。P型分子筛吸附接枝后表面化学环境有了一定的变化,P型分子筛表面其相对含氧量、含硅量、含铝量都有所降低。  (6)由P型分子筛抗菌剂的抗菌性能分析,P型分子筛抗菌剂对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌均有抑菌效果,并且随着P型分子筛抗菌剂浓度越高,抑菌效果越明显。以壳聚糖为中间体的P型分子筛抗菌剂对金黄色葡萄球菌的抑制效果最好,抑菌率高达89%,大肠杆菌次之。以琼脂糖为中间体的P型分子筛抗菌剂对金黄色葡萄球菌的抑制效果最好,抑菌率达到60%,枯草芽孢杆菌次之。
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