一种杀菌剂及其应用

文档序号:665598 发布日期:2021-04-30 浏览:31次 >En<

阅读说明:本技术 一种杀菌剂及其应用 (Bactericide and application thereof ) 是由 张德宁 奥兰多 徐洪利 高祥友 于 2020-12-08 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种杀菌剂及其应用,涉及工业领域,由羊毛硫细菌素和螯合剂混合而成。本申请实施例通过创新性的设计抗菌肽组合物,使其具有显著的抗菌效果和独特的抗菌机制,从而拓宽这些肽的抗菌活性谱,并开发它们在添加剂食品方面新的前景。螯合剂葡萄糖酸钠可使革兰氏阴性菌外膜失稳,并在菌膜内形成孔洞,使组合物具有抗革兰氏阴性菌的活性。该组合物能够诱导细菌壁的不稳定性,并在使用前不需要预处理或纯化就能提供广泛的抗菌活性。(The invention discloses a bactericide and application thereof, relates to the industrial field, and is prepared by mixing lantibiotic and a chelating agent. The embodiment of the application has the advantages that the antibacterial peptide composition is designed innovatively, so that the antibacterial peptide composition has obvious antibacterial effect and a unique antibacterial mechanism, the antibacterial activity spectrum of the peptides is widened, and a new prospect of the peptides in the aspect of additive food is developed. The chelating agent sodium gluconate can destabilize the outer membrane of gram-negative bacteria and form pores in the membrane, so that the composition has the activity of resisting gram-negative bacteria. The composition is capable of inducing instability of the bacterial wall and provides broad antimicrobial activity without the need for pretreatment or purification prior to use.)

一种杀菌剂及其应用

技术领域

本发明涉及工业领域,尤其涉及一种杀菌剂及其应用。

背景技术

羊毛硫细菌素是由某些细菌核糖体合成的蛋白质类毒素,对其它类别细菌具有抗菌活性。乳酸链球菌素作为一种抗菌多肽,是一种应用广泛、作用明显和安全的食品添加剂,是欧盟(E234食品添加剂)和FDA批准使用的食品防腐剂。另外,有超过50个国家将Nisin应用于食品防腐和食品保鲜,有将近70 年的使用历史。由于细菌抗菌肽优越的稳定性和有效的机制,被认为可以用来设计新一代的天然来源抗菌素(Clardy et al.(2006)Nat.Biotechnol.24:1541- 1550)。

抗菌多肽的抑菌机制强烈依赖于与细菌膜的相互作用(Breukink et al.(1999)Science 286:2361-2364)。羊毛硫抗生素杀死细菌存在几种机制:它们绑定到脂质 II,影响细菌细胞壁合成和抑制细菌生长和/或引起细胞膜孔状结构的形成,从而导致细胞内容物的外漏,直接导致细胞死亡(Kramer et al.(2008)Microbiology 154: 1755-1762)。Nisin与脂质-II壁前体形成复合物,影响细胞壁合成过程,并将其作为对接分子,形成包含脂质-II分子的225纳米大小的孔,并可以在几秒钟内保持稳定(Hsu et al.(2004)Nat.Struct.Mol.Biol.11:963-967)。抗菌肽发挥其活性的复杂机制和双重作用模式,是其对耐抗生素物种起作用的主要原因(Kramer et al.(2008)Microbiology 154:1755-1762)。

抗菌肽(以Nisin为代表)在临床应用的主要障碍是其在血液中的半衰期短。此外,它们的抗菌活性也受到其抗菌谱狭窄的限制。然而,乳酸链球菌素对各种革兰氏阳性细菌具有强大的抗菌活性,包括金黄色葡萄球菌、肉毒梭状芽胞杆菌、单核增生李斯特氏菌、蜡样芽胞杆菌和其他革兰氏阳性菌。然而乳酸链球菌素不能杀灭革兰氏阴性细菌,因为革兰氏阴性细菌细胞质膜受到外部覆盖的脂多糖的保护(Asaduzzaman and Sonomoto(2009)J.Biosci.Bioeng.107:475- 87)。

对羊毛硫细菌素的抗菌活性谱进行了深入的研究。通过使用短时间、亚致死的热休克,渗透休克或螯合剂(EDTA,柠檬酸盐,乳铁蛋白等)处理的方法对细菌进行预处理,使其外膜不稳定。破坏外膜的稳定性后,革兰氏阴性菌的外膜被分解,细菌变得敏感(Martin-Visscher et al.(2011)FEMS Microbiol.Lett.317: 152-159)。另一种方法是通过去除盐离子、有机奶源残留物和调节pH值,因为观察到盐离子降低了外膜的渗透性,从而阻碍了抗革兰氏阴性细菌物质的活性 (Kuwano et al.(2005)Int J Antimicrob Agents 26:396-402)。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种杀菌剂及其应用。

为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:

一种杀菌剂,由羊毛硫细菌素和螯合剂混合而成。

进一步地,所述螯合剂为葡萄糖酸钠。

进一步地,所述羊毛硫细菌素包括乳酸链球菌素、枯草素、表皮素、肉桂素、耐久霉素、血管紧张肽转化酶抑制肽。

进一步地,所述羊毛硫细菌素和螯合剂的浓度比例为1:1—8:1。

有益之处:本申请实施例的有益效果是:本申请实施例通过创新性的设计抗菌肽组合物,使其具有显著的抗菌效果和独特的抗菌机制,从而拓宽这些肽的抗菌活性谱,并开发它们在添加剂食品方面新的前景。螯合剂葡萄糖酸钠可使革兰氏阴性菌外膜失稳,并在菌膜内形成孔洞,使组合物具有抗革兰氏阴性菌的活性。该组合物能够诱导细菌壁的不稳定性,并在使用前不需要预处理或纯化就能提供广泛的抗菌活性。

附图说明

图1本发明中的乳酸链球菌素与螯合剂葡萄糖酸钠对大肠杆菌的杀菌效果。

图2本发明中的乳酸链球菌素和螯合剂葡萄糖酸钠对肺炎克雷伯菌的杀菌效果。

图3本发明中的乳酸链球菌素和螯合剂葡萄糖酸钠对鼠伤寒沙门氏菌的杀菌效果。

图4本发明中的乳酸链球菌素和螯合剂葡萄糖酸钠对表皮葡萄球菌的杀菌效果。

图5本发明中的乳酸链球菌素和螯合剂葡萄糖酸钠对金黄色葡萄球菌的杀菌效果。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

Nisin与螯合剂葡萄糖酸钠联合使用,比单独使用Nisin可增强对革兰氏阴性菌的广泛杀菌活性,也可增强对革兰氏阳性菌的广泛杀菌活性。

本发明提供了Nisin或其他羊毛硫类细菌素与螯合剂葡萄糖酸钠结合的组合物。本发明还提供了在适当的载体中溶解或悬浮组合物,以增强杀菌剂的应用范围。本发明已经发现1:1和4:1的乳酸链球菌肽和葡萄糖酸钠的组合物能够很好的抑制革兰氏阴性细菌,如大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、肺炎克雷伯菌、表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌等,也可以拓展应用于革兰氏阳性菌,以增强Nisin的抑菌效果。螯合剂葡萄糖酸钠对Nisin活性的增强作用与葡萄糖酸钠浓度有关。

由于革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌在食品中几乎总是同时存在,因此, Nisin组合物对革兰氏阴性菌如大肠埃希氏菌、伤寒沙门氏菌、肺炎克雷伯菌以及其他革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的杀灭作用非常重要。该杀菌剂特别适用于抑制原料、加工食品和饮料受细菌性病原体和其他微生物污染。与食品相关的潜在用途包括肉类的处理,特别是家禽、鸡蛋、奶酪和鱼,以及食品包装和设备处理。进一步的用途包括作为食品防腐剂,如用于加工奶酪、奶油、牛奶、乳制品以及清洗家禽、鱼类、肉类、蔬菜、乳制品和食品加工设备。

Nisin组合物的使用不只是局限于与食品有关的用途,Nisin组合物应适用于存在革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌污染的的任何情况。所述组合物可溶解在适当的载体中,例如水溶剂或缓冲液,或悬浮在适宜的液体、胶体或聚合物基质中,以生产杀菌剂。所述组合物或杀菌剂可用于药膏或药用涂层,如治疗感染、伤口敷料或外科医疗产品,也可用于皮肤或口腔冲洗、消毒,或者作为擦布和洗液的消毒剂。该杀菌剂可用于医疗器械清洗、手术前消毒等。杀菌剂在需要进行环境消毒的情况下具有很好的用途,特别是在由于存在腐蚀或其他有害残留物的风险而不能使用化学杀菌剂的情况下。本发明也可以作为杀菌剂应用于存在有机物如牛奶或血清的情况下。

Nisin属于含羊毛硫氨酸的肽类细菌素。羊毛硫细菌素还包括由不同的微生物产生的枯草素、表皮素、肉桂素、耐久霉素、血管紧张肽转化酶抑制肽和 Pep 5。因此,我们认为,由于分子上的相似性,其他羊毛硫细菌素与葡萄糖酸钠联合使用,也能够同时抑制革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌。

相比较于市面上现有的Nisin产品,Nisin和葡萄糖酸钠组合物作为杀菌剂对革兰氏阴性菌的效果是非常明显的。此外,Nisin和葡萄糖酸钠组合物的抑菌效果,满足了食品保藏科学长期以来的迫切需求。食品保藏科学一直缺乏一种可接受的、天然的、无毒的、能有效对抗多种细菌的药剂。为了证明含有 Nisin和葡萄糖酸钠的组合物对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均有非常明显的抑制效果,对该组合物进行了多项实验。这些实验只是作为例证,但本专利并不仅限于这些例证。

实施例1:

乳酸链球菌素和螯合剂葡萄糖酸钠对革兰氏阴性菌大肠杆菌的杀菌效果如图1所示。

在37℃、pH 6.0的条件下,设置对照进行试验,初始大肠杆菌活菌数为 105CFU/ml。以24小时后细菌存活率为指标,测定杀菌剂的效果。在未添加葡萄糖酸钠的对照组中,乳酸链球菌素对大肠杆菌的杀灭作用不明显。然而,添加葡萄糖酸钠的处理组,对大肠杆菌表现出很强的活性。随着乳酸链球菌素浓度的增加,活性增强。乳酸链球菌素与葡萄糖酸钠的结合作为一种杀菌剂,显示了提高对杀灭大肠杆菌的有效性。因此,可以认为含Nisin和螯合剂葡萄糖酸钠的杀菌剂是一种对各种革兰氏阴性菌有效的食品防腐剂。

实施例2:

乳酸链球菌素和螯合剂葡萄糖酸钠对革兰氏阴性菌肺炎克雷伯菌(Klebsiellapneumoniae)的杀菌效果

在37℃、pH 6.0的条件下,初始菌浓105CFU/ml,对含有Nisin和葡萄糖酸钠的组合物和单独使用Nisin对革兰氏阴性细菌肺炎克雷伯菌杀灭作用评估 (图2)。在没有葡萄糖酸钠的情况下,Nisin对肺炎克雷伯菌没有明显的杀菌作用。然而,在添加葡萄糖酸钠的情况下,杀菌剂对肺炎克雷伯菌表现出显著的活性。随着乳酸链球菌素浓度的增加,杀菌活性增强。

实施例3:

乳酸链球菌素和螯合剂葡萄糖酸钠对革兰氏阴性菌鼠伤寒沙门氏菌(S.typhimurium)的杀菌效果

Nisin和葡萄糖酸钠对革兰氏阴性菌鼠伤寒沙门氏菌的灭杀活性如图3所示。未填加葡萄糖酸钠的Nisin对照组对鼠伤寒无明显活性。然而,当Nisin 与葡萄糖酸钠配合使用时,杀菌剂对鼠伤寒杆菌表现出显著的活性。葡萄糖酸钠对乳酸链球菌素的增强作用呈浓度依赖性。

实施例4:

乳酸链球菌素和螯合剂葡萄糖酸钠对革兰氏阳性菌表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermis)的杀菌效果

图4显示了含有链球菌素和葡萄糖酸钠的杀菌剂对表皮葡萄球菌的影响。葡萄糖酸钠与链球菌素联合使用的杀菌剂,可显著提高链球菌素对表皮葡萄球菌的杀菌活性。Nisin和葡萄糖酸钠的复合使用是的确有效的。

实施例5:

乳酸链球菌素和螯合剂葡萄糖酸钠对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的杀菌效果

图5中的数据显示,Nisin和葡萄糖酸钠对金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)的杀菌效果比单独使用Nisin更强。螯合剂葡萄糖酸钠配合Nisin杀菌需要在一定的浓度范围内。

实施例6:

一种杀菌剂,由羊毛硫细菌素和螯合剂混合而成。所述螯合剂为葡萄糖酸钠。所述羊毛硫细菌素包括乳酸链球菌素、枯草素、表皮素、肉桂素、耐久霉素、血管紧张肽转化酶抑制肽。所述羊毛硫细菌素和螯合剂的浓度比例为1: 1。

实施例7:

一种杀菌剂,由羊毛硫细菌素和螯合剂混合而成。所述螯合剂为葡萄糖酸钠。所述羊毛硫细菌素包括乳酸链球菌素、枯草素、表皮素、肉桂素、耐久霉素、血管紧张肽转化酶抑制肽。所述羊毛硫细菌素和螯合剂的浓度比例为8: 1。

实施例8:

一种杀菌剂,由羊毛硫细菌素和螯合剂混合而成。所述螯合剂为葡萄糖酸钠。所述羊毛硫细菌素包括乳酸链球菌素、枯草素、表皮素、肉桂素、耐久霉素、血管紧张肽转化酶抑制肽。所述羊毛硫细菌素和螯合剂的浓度比例为4: 1。

实施例9:

一种基于实施例8的杀菌剂的应用,应用于食品防腐剂。

以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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