纳米载铜硅酸盐对水产病原菌的吸附、杀菌活性及其在罗非鱼上的应用效果与机理研究

论文题目: 纳米载铜硅酸盐对水产病原菌的吸附、杀菌活性及其在罗非鱼上的应用效果与机理研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 动物营养与饲料科学

作者: 胡彩虹

导师: 许梓荣

关键词: 纳米载铜硅酸盐,纳米硅酸盐,吸附,杀菌,黏附,鱼上皮细胞,尼罗罗非鱼,生长,消化,微生态,免疫,水质

文献来源: 浙江大学

发表年度: 2005

论文摘要: 长期使用抗生素和抗菌药物,造成诸如细菌抗药性、耐药基因转移、水产品中药物残留等不良后果,直接或间接威胁人类健康,而且由于长期滥用抗生素引起水环境污染,导致养殖环境恶化,生态平衡失调。因此,开创新的科研途径,研发安全无公害的新型抗菌材料已迫在眉睫。 采用纳米无机材料为载体,担持抗菌金属离子而制成的金属系纳米无机抗菌材料,具有稳定性好、不易使细菌产生耐药性、作用持久,使用安全等优点。层状硅酸盐材料MMT的结构、化学键、类质同像代替、层间域与层电荷、阳离子交换等本质属性决定了MMT的纳米属性。MMT纳米属性是纳米化处理与加工的基础。本课题以MMT为材料构建纳米硅酸盐(Layer silicate Nanoparticle,LSN);从水产病原菌电性、疏水性和细胞膜的特异性着手,对纳米硅酸盐进行改性以提高其对水产病原菌的吸附选择性;在此基础上,在硅酸盐纳米材料上负载具有抑菌作用的铜,构建了纳米载铜硅酸盐(Cu-loaded silicate Nanocomposite,CSN),并在以下几个方面开展研究:(1) 以LSN为对照,研究CSN的结构;CSN的吸附、杀菌活性和机理;CSN对嗜水气单胞菌粘附罗非鱼上皮细胞的阻断作用及其对嗜水气单胞菌粘附引起鱼上皮细胞膜损伤的影响;(2) 以LSN、硫酸铜和黄霉素为对照,研究CSN对罗非鱼的应用效果和机理;(3) 通过罗非鱼养殖15天不换水试验,研究CSN对养殖水体水质和菌群的影响。 主要研究结果如下: 1.CSN的平均粒径为41nm。CSN所载铜主要是以水合或复合阳离子的形式,以离子交换的方式进入硅酸盐晶格层间,还有少量铜以化学吸附的形式进入Si-O四面体和Al-O八面体的微孔中,所载铜可降低硅酸盐所带负电荷的密度,这有助于CSN与细菌间的静电吸附作用。与LSN相比,CSN的外比表面积、孔体积和孔径增大,而总比表面积、微孔比表面积、微孔体积则减小。 2.CSN的Zeta电位随pH升高(pH值2～10)而增大,当pH=4.8时,Zeta电位从负值转变为正值;LSN、嗜水气单胞菌、副溶血弧菌、荧光假单胞菌的Zeta电位随pH升高而降低。当pH=6时,材料和细菌的Zeta电位均随离子强度的增大而增大。

论文目录:

中文摘要

英文摘要

引言

第一章 文献综述

第一节 鱼类肠道菌群的研究概况

1 鱼类肠道菌群的研究意义

2 鱼类肠道菌群的形成

3 鱼类肠道菌群的数量和组成

4. 鱼类肠道菌群的作用

4.1 辅助消化作用

4.2 肠道菌群的变化及其免疫机能的相关性

4.3 对外来菌群和寄生虫的作用

4.4 提供营养物质

第二节 抗生素在水产养殖中的应用及面临的挑战

1 鱼类细菌性疾病

2 抗生素在水产养殖业中的积极作用

3 抗生素在水产养殖业中的负面作用

3.1 病原菌耐药性问题

3.2 引起内源性感染、外源性感染和二重感染

3.3 引起水产动物体内菌群失调

3.4 对免疫系统有抑制作用

3.5 水产品中的药物残留问题

第三节 金属系无机抗菌剂和纳米无机抗菌剂的研究进展

1 无机抗菌剂的分类

2 金属系无机抗菌剂的抗菌机理

3 金属系无机抗菌剂的分类

3.1 磷酸盐系

3.2 硅酸盐系

3.3 其它

4 无机抗菌剂的制备方法

4.1 根据制备环境

4.2 根据导入到抗菌剂结构中的方式

5 无机抗菌剂的发展方向—纳米无机抗菌剂

5.1 纳米材料及其基本特性

5.2 纳米无机抗菌剂

第四节 层状硅酸盐材料MMT的纳米属性及其应用

1 天然纳米—亚微米矿物堆积体

2 层状硅酸盐材料MMT的纳米属性

2.1 MMT结构的纳米属性

2.2 MMT形态与表面性质的纳米属性

2.3 MMT水化性能的纳米属性

2.4 依据 MMT纳米属性的纳米化加工与应用

第二章 CSN对水产病原菌的吸附性能及其机理研究

1 材料与方法

1.1 材料的制备和表征

1.2 细菌处理程序

1.3 LSN和CSN处理程序

1.4 LSN、CSN和水产病原菌Zeta电位的测定

1.5 细菌—矿物吸附率的测定方法

1.6 LSN和CSN对细菌的吸附动力学

1.7 pH和离子强度对细菌吸附率的影响

2 结果与讨论

2.1 LSN和CSN表征

2.2 LSN、CSN和水产病原菌Zeta电位的测定

2.3 LSN和CSN对细菌的吸附动力学

2.4 pH和离子强度对细菌吸附率的影响

3 本章小结

第三章 CSN的抗菌活性及其机理研究

1 材料与方法

1.1 材料

1.2 细菌培养

1.3 MIC和MBC

1.4 杀菌曲线

1.5 CSN在TSB肉汤中铜的释放

1.6 CSN对细菌胞内酶活性的影响

1.7 CSN对细菌呼吸代谢的影响

1.8 原子力显微镜动态观察CSN作用下细菌形态的变化

2 结果

2.1 MIC和MBC

2.2 CSN杀菌曲线

2.3 CSN在TSB肉汤中铜的释放

2.4 CSN对细菌胞内酶活性的影响

2.5 CSN对细菌呼吸代谢的影响

2.6 原子力显微镜动态观察CSN作用下嗜水气单胞菌形态的变化

3 讨论

4 本章小结

第四章 CSN对嗜水气单胞菌粘附罗非鱼上皮细胞的影响

1 材料与方法

1.1 材料

1.2 细菌培养

1.3 尼罗罗非鱼上皮细胞分离和原代培养

1.4 细菌粘附试验和阻断试验

1.5 细胞胞浆游离Ca~(2+)和磷脂酶A_2活性

1.6 细胞膜流动性测定

1.7 细胞膜通透性测定

1.8 统计学处理

2 结果

2.1 CSN对细菌粘附率的影响

2.2 细胞胞浆游离Ca~(2+)和磷脂酶A_2活性

2.3 细胞膜流动性

2.4 细胞膜通透性

3 讨论

4 本章小结

第五章 CSN对尼罗罗非鱼生长、微生态、消化和免疫的影响

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.2 饲养试验

1.3 解剖试验

1.4 样品收集

1.5 消化试验

1.6 皮肤、鳃和肠道菌群分析

1.7 肝胰脏和肠组织消化酶测定

1.8 肠组织切片的制作

1.9 免疫指标的测定

1.10 鳃组织样品中Na~+、K~+-ATP酶活性的测定

1.11 数据统计

2 结果与分析

2.1 尼罗罗非鱼生长性能

2.2 尼罗罗非鱼皮肤、鳃和肠道菌群

2.3 饲料养分表观消化率

2.4 肝胰脏和肠组织消化酶活性

2.5 肠组织形态

2.6 罗非鱼免疫机能

2.7 鳃组织中Na~+、K~+-ATP酶活性

3 讨论

3.1 生长性能

3.2 皮肤、鳃和肠道菌群的数量和组成

3.3 消化酶活性和饲料养分表观消化率

3.4 肠组织形态

3.5 免疫机能

3.6 鳃组织 Na~+，K~+-ATP酶活性

4本章小结

第六章 CSN对尼罗罗非鱼养殖水体水质和菌群的影响

1 材料与方法

1.1 材料

1.2 饲养试验

1.3 水化学指标检测

1.4 水体细菌数量及类群检测

1.5 统计学处理

2 结果

2.1 罗非鱼生长性能

2.2 水化学指标

2.3 养殖水体菌群数量和组成

3 讨论

3.1 CSN对养殖水体水化学指标和尼罗罗非鱼生长的影响

3.2 CSN对养殖水体菌群数量和组成的影响

4 本章小结

第七章 小结、创新点和后续研究展望

小结

创新点

后续研究展望

参考文献

发表或录用的与学位论文相关的论文及授权或申请的专利

致谢

发布时间: 2005-07-27

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