[发明专利]一种日本曲霉发酵液绿色制备纳米银的方法及应用

说明书

本发明公开以日本曲霉Aspergillus japonicus PJ01发酵液制备纳米银粒子的方法，属于纳米材料领域。本发明以固态发酵产出的粗酶液为还原剂和稳定剂，通过简易的磁力搅拌辅助合成纳米银，得到棕色液体。将液体通过高速离心、洗涤和烘干，得到粉末状银纳米粒子。在紫外光谱扫描下，溶液在400nm附近有最大吸收峰。制备出的银纳米粒子呈饱满球形且分散性良好。另外，本发明还提供酶液合成银纳米粒子在抑菌领域的应用。本发明生产工艺简单且绿色环保，在医药抑菌领域具有广阔前景。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及日本曲霉Aspergillus japonicus PJ01菌株固态发酵产粗酶液合成纳米银方法及其应用。

背景技术

由于细菌或病毒感染所导致的疾病和死亡显著增加，而传统抗生素和药物治疗的耐药性逐步增强，因此制备出无毒且耐药性强的抗菌药物已成为研究热点。纳米银具有广谱高效抗菌性能，效果持久无耐药性且环保无毒，比传统抗生素有更大的优势。纳米银的主要制备方法有化学法、物理法和生物法等，化学还原法最常用的有机溶剂和还原剂有水合肼和硼氢化钠等，但很多还原剂都有可能造成潜在的环境破坏和生物污染，也可能对人体有一定的危害。利用物理法合成纳米银制备出的纳米粒子具有形态均一且不受污染的特点，但成本较高，也不能作为一种绿色简易的制备方法。因而研究一种绿色无毒简易制备纳米银的方法也愈发重要。

生物法合成纳米颗粒不仅能减少对环境的污染，其制备成本也较低，因此，采用生物合成纳米粒子已成为当今的研究热点。利用微生物合成法的有两个途径。一是利用发酵产生的酶进行制备。微生物中最普遍的合成机制是利用微生物含有的硝酸还原酶，Ramanathan Vaidyanathan(2010)等人利用地衣芽孢杆菌在pH＝8时生产硝酸还原酶，生产的纳米银颗粒在10～80nm范围内，可应用于多种医药领域。Yan Zhang(2017)等人首次开发了一种简便的果胶酶保护金属纳米粒子的合成方法，所得的PE-AuNPs还可作为一种超灵敏、高选择性的比色法检测Mg²⁺。二是利用发酵过程中的菌液进行制备。Vahabi(2011)等人使用里氏木霉进行纳米银细胞外合成，将真菌菌丝暴露于硝酸银溶液中，利用胞外酶和真菌代谢物的催化作用使银离子被还原为纳米银。蒋静(2017)等人制备了蒙脱石－银/溶菌酶纳米复合材料，溶菌酶作为银离子的还原剂和捕获剂，蒙脱石减小了纳米银的团聚现象。

本发明采用的是以A.japonicas PJ01为发酵菌株进行固态发酵生产果胶酶粗酶液，利用粗酶液进行纳米银的制备合成。粗酶液中含有果胶酶、纤维素酶等植物细胞降解酶，另外还含有许多多糖、还原性糖及蛋白质等，这些物质都可以与硝酸银反应生成纳米银。通过加入氢氧化钠不仅能还原粗酶液中的一部分多糖，轻度的碱过剩还可以保证银离子的完全还原。

目前在使用绿色方法合成纳米银研究中，较多的是利用植物提取物、溶菌酶、淀粉酶等，利用霉菌粗酶液生成纳米银的报道还较少，因此本研究可为纳米银的制备方法提供另一种新思路。另外，对合成纳米银抗菌活性的研究亦可为纳米银在医药方面的应用提供科学依据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出绿色合成纳米银的一种新思路，且避免有毒还原剂的使用。提供一种绿色环保、成本低、产量高且易操作的银纳米粒子的制备方法及其应用。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

A.japonicus PJ01发酵粗酶液合成纳米银，包括以下步骤：

(1)按比例配制所需的固态发酵培养基，接入一定量的孢子在30℃下发酵3天。发酵结束后加入固液比为1:15蒸馏水，置于170r/min摇床中振荡45min，过滤收集滤液即为粗酶液。

(2)配制成0～0.8mol/L的硝酸银溶液和0～2.0mol/L的氢氧化钠溶液。