臭常山內(nèi)生真菌綠色合成納米銀的優(yōu)化、表征及催化活性研究

茍琴,張振

1(貴州大學(xué) 釀酒與食品工程學(xué)院,貴州 貴陽,550000)2(貴州省分析測試研究院,貴州 貴陽,550000)

納米銀(silver nanopartcicles, AgNPs)是指尺寸在1～100 nm的粒子,由于AgNPs具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能,其在電子、光學(xué)、抗菌、催化等方面的應(yīng)用受到越來越多的關(guān)注[1]。AgNPs的制備方法有物理、化學(xué)、生物法3種[2],物理和化學(xué)合成法對(duì)環(huán)境會(huì)造成一定的污染,存在反應(yīng)的條件苛刻、生成的AgNPs不穩(wěn)定等問題[3], 近年來,利用內(nèi)生真菌生物合成AgNPs被廣泛關(guān)注,真菌可以分泌大量合成AgNPs相關(guān)的胞外酶、多肽類物質(zhì)及次級(jí)代謝產(chǎn)物等,在合成過程中,這些物質(zhì)可以充當(dāng)還原劑角色還原Ag+為AgNPs[4],傳統(tǒng)的物理和化學(xué)方法合成AgNPs,其能耗高且使用有毒的化學(xué)試劑,采用內(nèi)生真菌生物合成AgNPs具有綠色環(huán)保、有利于對(duì)合成條件的優(yōu)化、使用的設(shè)備簡單、花費(fèi)低等優(yōu)點(diǎn),表現(xiàn)出工業(yè)化的潛力[5-6]。

臭常山(OrixajaponicaThunb.)為蕓香科臭常山屬植物,在《貴州民間方藥集》《貴陽民間藥草》《貴州草藥》中稱為臭山羊、大山羊[7],其根、莖、葉入藥,主治風(fēng)熱感冒、瘧疾等病癥[8]。本研究以課題組前期從臭常山莖中分離得到的一株內(nèi)生真菌Diaportheorixaesp.nov.[9]為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行生物合成AgNPs的條件優(yōu)化,并對(duì)AgNPs的表征和催化作用進(jìn)行闡述和分析,為進(jìn)一步利用內(nèi)生真菌生物合成金屬納米材料提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 菌株

本實(shí)驗(yàn)所用菌株Diaportheorixaesp.nov.為本課題組前期從臭常山莖中分離得到[9],已鑒定(GenBank登錄號(hào):No.OK293041)并保存于中國科學(xué)院昆明植物研究所和貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院的植物標(biāo)本室。

1.2 主要試劑和儀器

AgNO3,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;KBH4,鄭州銀豐化驗(yàn)試劑有限公司;4-硝基苯酚(4-nitrophenol, 4-NP), 阿拉丁(上海)有限公司;甲基橙、亞甲基藍(lán),天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司,以上試劑均為分析純。

UV1901PC型紫外可見分光光度計(jì),上海奧析科學(xué)儀器有限公司;L550型離心機(jī),湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司;ZEISS sigma500型場發(fā)射掃描電鏡,德國蔡司公司;iS5型傅里葉變換紅外光譜(Fourier transform infrared,FT-IR),美國賽默飛公司;D8 Advanced型X射線多晶衍射儀(X-ray diffraction,XRD),德國布魯克公司;FD-1A-50型冷凍干燥機(jī),北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。

1.3 培養(yǎng)基

斜面培養(yǎng)用培養(yǎng)基(potato dextrose agar, PDA)(g/L):馬鈴薯300,葡萄糖20,瓊脂15,氯霉素0.1。

種子培養(yǎng)基(potato dextrose broth,PDB)(g/L):馬鈴薯300,葡萄糖20,pH 5.6±0.2。

發(fā)酵培養(yǎng)基(g/L):酵母提取粉3、可溶性淀粉20、KH2PO41、MgSO4·7H2O 0.5、維生素B10.1, pH 6.5。

以上培養(yǎng)基均在115 ℃高溫蒸汽滅菌15 min后使用。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 菌株的發(fā)酵培養(yǎng)

將菌種Diaportheorixaesp.nov.從4 ℃冰箱中取出,解凍后,接種在PDA斜面上,27 ℃培養(yǎng)7 d,然后從PDA斜面上取4塊活化的菌塊(0.5 cm×0.5 cm)接入PDB培養(yǎng)基中(250 mL錐形瓶裝液量100 mL),27 ℃、140 r/min振蕩培養(yǎng)4 d,獲得菌株種子液。將菌株種子液按接種量7%(體積分?jǐn)?shù))接入裝液量40%(體積分?jǐn)?shù))的發(fā)酵培養(yǎng)基,將其置于27 ℃,140 r/min的振蕩培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)4 d。采用布氏漏斗分離菌絲體和發(fā)酵液,發(fā)酵液棄之,用無菌去離子水充分洗滌菌絲體 3次,獲得無培養(yǎng)基成分的菌體。

1.4.2 菌絲裂解液的制備

取4 g無培養(yǎng)基成分的菌體放入裝無菌去離子水中的錐形瓶中(100 mL/250 mL),27 ℃,140 r/min振蕩培養(yǎng)24 h。采用布氏漏斗收集菌絲體和發(fā)酵液,菌絲體棄之,留下的發(fā)酵液則為菌絲裂解液,將其置于4 ℃?zhèn)溆谩?/p>

1.4.3 AgNPs的生物合成及條件的優(yōu)化

將AgNO3與菌絲裂解液按照體積比為1∶9混合,室溫避光反應(yīng)。觀察反應(yīng)混合液的顏色變化,并使用紫外可見分光光度計(jì)對(duì)反應(yīng)混合液進(jìn)行全波長掃描,檢測范圍為300～600 nm[10]。

為了探究不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)AgNPs合成的影響,按照上述方法,在不同反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)(1、2、4、6、8、10、12、24 h)取出混合液進(jìn)行波長掃描;在最適反應(yīng)時(shí)間條件下,接種不同生物量(1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 g)的菌株獲得菌絲裂解液,按照上述方法合成AgNPs并進(jìn)行波長掃描;在最適反應(yīng)時(shí)間和菌株生物量條件下,按照上述方法,通過添加不同濃度(0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mmo1/L)的AgNO3溶液,對(duì)混合液進(jìn)行波長掃描;在最適反應(yīng)時(shí)間、菌株生物量和底物濃度的條件下,分別調(diào)節(jié)溶液pH值為5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0,按照上述方法合成AgNPs并進(jìn)行波長掃描;在最適反應(yīng)時(shí)間、菌株生物量、底物濃度和pH的條件下,將混合液分別置于15、25、35、45、55、65、75 ℃的條件下避光培養(yǎng)合成AgNPs并進(jìn)行波長掃描。

1.4.4 AgNPs的質(zhì)量表征

1.4.4.1 紫外可見分光光度計(jì)(ultraviolet-visible spectrophotometry,UV-vis)分析

取2 mL的AgNPs在300～600 nm下掃描,檢測AgNPs的特征吸收峰,以未加AgNO3溶液的空白菌絲裂解液作對(duì)比。

1.4.4.2 場發(fā)射掃描電鏡分析

將獲得的AgNPs經(jīng)干燥、研磨后,在超聲波的作用下,使得AgNPs均勻地分散在酒精中,然后取1滴納米銀酒精溶液滴銅網(wǎng),晾干后在場發(fā)射掃描電鏡下觀察AgNPs的粒徑和形貌。

1.4.4.3 FT-IR分析

取適量AgNPs溶液,離心后用超純水洗滌,棄上清液,重復(fù)3次,沉淀物經(jīng)冷凍干燥除去水分獲得AgNPs粉末。將AgNPs粉末與KBr粉末混合,于瑪瑙研缽中混合研磨進(jìn)行壓片,室溫下用FT-IR在500～4 000 cm-1掃描測定,掃描速度和間隔為5 kHz和2 nm。

1.4.4.4 XRD分析

取獲得的AgNPs研磨成細(xì)小粉末進(jìn)行壓片,然后進(jìn)行XRD測試。測試條件:入射光源采用Cu-Kα射線、射線管電流30 mA、電壓40 kV,掃描范圍5°～90°,掃描速度為8°/min,步長為0.02°。

1.4.5 AgNPs的催化活性

1.4.5.1 AgNPs對(duì)4-NP的催化還原

選擇4-NP為目標(biāo)底物,考察菌株D.orixae合成AgNPs的催化性能。在石英比色皿中,將濃度為0.5 mol/L的KBH4溶液取100 μL (現(xiàn)配現(xiàn)用)添加至2.5 mL濃度為0.2 mmol/L的4-NP溶液,二者混合均勻,隨后加入50 μL的AgNPs(0.1 mg/L),在室溫下,使用UV-vis連續(xù)全波掃描對(duì)反應(yīng)過程進(jìn)行監(jiān)測,通過400 nm左右處峰的吸光度變化來監(jiān)測4-NP濃度隨時(shí)間的變化,掃描范圍為300～600 nm,掃描間隔1 nm,以1 min的時(shí)間間隔記錄吸收光譜。

參照文獻(xiàn)[11]的方法,4-NP的催化降解可通過偽一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,其模型參照公式(1):

(1)

式中:k,催化反應(yīng)速率常數(shù),min-1;t,反應(yīng)時(shí)間,min;Ct,4-NP在t時(shí)刻的濃度;C0,4-NP的初始濃度;At,不同反應(yīng)時(shí)間混合液的吸光度;A0,混合液的初始吸光度;用ln(At/A0)與反應(yīng)時(shí)間t作圖,其斜率即為催化反應(yīng)速率常數(shù)k。

1.4.5.2 AgNPs對(duì)有機(jī)染料的催化降解

考察菌株D.orixae合成的AgNPs對(duì)2種有機(jī)染料(甲基橙、亞甲基藍(lán))的催化脫色效果。在石英比色皿中,將濃度為0.06 mol/L的KBH4溶液吸取0.5 mL (現(xiàn)配現(xiàn)用)分別添加至2 mL濃度為0.1 mmol/L兩種有機(jī)染料的溶液,二者混合均勻,隨后加入50 μL的AgNPs(0.1 mg/L),在室溫下,使用UV-vis連續(xù)全波掃描對(duì)反應(yīng)過程進(jìn)行監(jiān)測。甲基橙檢測范圍為300～600 nm,掃描間隔1 nm,以1 min的時(shí)間間隔記錄吸收光譜的變化;亞甲基藍(lán)檢測范圍為400～800 nm,掃描間隔1 nm,以3 min的時(shí)間間隔記錄吸收光譜的變化。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010、Nano Measurer軟件處理數(shù)據(jù),通過SPSS 25.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,OriginPro 9.0軟件進(jìn)行繪圖,試驗(yàn)均重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 AgNPs合成條件優(yōu)化

如圖1-a所示,反應(yīng)體系從1 h時(shí)開始,在416 nm處開始出現(xiàn)明顯的特征吸收峰,證明開始形成AgNPs,隨著反應(yīng)時(shí)間的增加,反應(yīng)體系中吸收峰的強(qiáng)度也逐漸增大,且12 h時(shí)吸收峰的強(qiáng)度達(dá)到最大,從24 h之后,吸收峰強(qiáng)度開始降低,這表明體系中AgNPs的量從1～12 h逐漸遞增,24 h時(shí)又開始減少,12 h時(shí)反應(yīng)體系已基本完成,因此本實(shí)驗(yàn)選取12 h作為合成AgNPs的最佳時(shí)間。

a-反應(yīng)時(shí)間;b-菌株生物量;c-AgNO3 濃度;d-pH值;e-溫度

選擇接種不同菌株生物量(1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 g)獲得的菌絲裂解液對(duì)合成AgNPs的影響如圖1-b所示。隨著菌株生物量的增加,其紫外吸收光譜呈現(xiàn)出先增加后降低再增加又降低的趨勢,當(dāng)菌株生物量為5.0 g時(shí),峰的強(qiáng)度達(dá)到最大,由此可知在此生物量范圍內(nèi)合成的AgNPs的產(chǎn)量最多,因此,本實(shí)驗(yàn)選取菌株生物量為5.0 g的條件下,進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

楊婧等[3]研究表明,在AgNPs合成過程中會(huì)受到AgNO3初始濃度的影響,基于此,本實(shí)驗(yàn)探究不同AgNO3濃度對(duì)菌株D.orixae菌絲裂解液合成AgNPs的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1-c所示。當(dāng)AgNO3濃度由0.5 mmol/L逐步增加至2.0 mmol/L時(shí),其UV-Vis圖中特征吸收峰的峰值也逐漸增加,當(dāng)濃度為2.0 mmol/L時(shí),特征吸收峰峰值達(dá)到最大值。當(dāng)AgNO3濃度增加至3.0 mmol/L時(shí),特征吸收峰峰值開始降低,說明濃度為2.0 mmol/L時(shí)反應(yīng)已基本完成,并且隨著濃度的增加,特征吸收峰的位置發(fā)生藍(lán)移且峰寬也變小,表明AgNPs的粒徑尺寸在逐漸變小,其尺寸的分布更為均一。綜上,本實(shí)驗(yàn)選取AgNO3濃度為2.0 mmol/L為AgNPs合成的最佳濃度。

在不同pH值的反應(yīng)體系中,菌絲裂解液釋放次生代謝產(chǎn)物的穩(wěn)定性會(huì)受到影響,從而也會(huì)影響AgNPs的合成[12]。本實(shí)驗(yàn)設(shè)置6個(gè)不同的反應(yīng)體系pH梯度,以探究反應(yīng)在堿性、中性和酸性條件下對(duì)AgNPs合成的影響情況,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1-d所示。當(dāng)pH值為5.0～6.0時(shí),其UV-Vis圖表現(xiàn)出的特征吸收峰不明顯,說明了在強(qiáng)酸條件下不利于AgNPs的合成,當(dāng)pH=7.0時(shí),其UV-Vis圖開始出現(xiàn)特征吸收峰,表明在此條件下逐漸形成AgNPs,pH值增加至8.0時(shí),其特征吸收峰值達(dá)到最大,表明反應(yīng)體系中合成的AgNPs最多,但隨著pH逐漸增加,特征吸收峰值開始逐漸下降,當(dāng)pH值增加至10,峰值下降幅度較大,由此可以判斷,反應(yīng)體系處于較高的堿性條件也會(huì)不利用AgNPs的合成。有文獻(xiàn)研究表明,在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿條件下,AgNPs的合成可被抑制,而在中性或弱堿性條件下,AgNPs的合成可被促進(jìn)[13-14],這與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。綜上,pH=8.0為菌株D.orixae菌絲裂解液合成AgNPs的最適pH。

因發(fā)酵液中存在酶、蛋白質(zhì)和多糖等生物分子,在不同的溫度環(huán)境下可能抑制或促進(jìn)這些生物分子的活性,從而影響AgNPs的合成過程[15],因此探究溫度對(duì)AgNPs的影響具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,本實(shí)驗(yàn)將接種5.0 g菌株生物量獲得的菌絲裂解液與2.0 mmol/L的AgNO3溶液進(jìn)行反應(yīng),調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值為8.0,隨后將這7個(gè)相同的反應(yīng)體系放置不同的溫度條件下反應(yīng)12 h,結(jié)果如圖1-e所示。反應(yīng)體系在55 ℃和65 ℃條件下AgNPs的峰值較其他溫度高,但65 ℃開始出現(xiàn)峰值下降的變化,55 ℃特征吸收峰的峰值達(dá)到最大值,表明其到達(dá)反應(yīng)終點(diǎn),此時(shí)合成AgNPs的產(chǎn)量最高,由此可以推測升溫促進(jìn)了AgNPs的產(chǎn)率,但溫度不宜超過65 ℃;此外,UV-Vis圖中顯示隨著溫度的增加,吸收峰位置開始逐漸紅移,表明AgNPs的粒徑尺寸增大,結(jié)合實(shí)際應(yīng)用考慮,實(shí)驗(yàn)采用以AgNPs產(chǎn)量為主要優(yōu)化的指標(biāo)。因此,本實(shí)驗(yàn)選取55 ℃作為菌株D.orixae菌絲裂解液合成AgNPs的最佳溫度。

2.2 AgNPs的質(zhì)量表征

2.2.1 UV-vis結(jié)果分析

在得出最優(yōu)合成AgNPs條件后,將AgNO3溶液與菌株D.orixae菌絲裂解液混合避光反應(yīng)12 h后,混合液的顏色從無色變成淡黃色,結(jié)果如圖2所示。菌株D.orixae菌絲裂解液與AgNO3溶液反應(yīng)后,在410 nm處可以看到生成的復(fù)合物突顯出一個(gè)較強(qiáng)的吸收峰,說明納米銀顆粒存在于生成的復(fù)合物中。菌株D.orixae菌絲裂解液中含有蛋白質(zhì)、糖類、功能酶等生物分子,與AgNO3反應(yīng)后,將其中的無機(jī)物金屬銀離子還原制備成銀納米粒子,生成的AgNPs被賦予較大的紫外吸收波長,結(jié)果表明,菌株D.orixae菌絲裂解液可應(yīng)用于納米銀顆粒的綠色合成。

圖2 菌株D.orixae菌絲裂解液合成AgNPs的紫外吸收波長

2.2.2 合成AgNPs形貌及粒徑分布

利用掃描電鏡考察了菌株D.orixae菌絲裂解液合成AgNPs的形貌及尺寸,結(jié)果如圖3-a所示,合成的AgNPs為球狀的顆粒,粒徑尺寸均一,分散性好,無明顯團(tuán)聚現(xiàn)象,從圖中隨機(jī)選取不同區(qū)域的近100顆AgNPs粒子進(jìn)行粒徑分析,結(jié)果如圖3-b所示,合成的AgNPs粒徑在9～36 nm,主要分布在17～20 nm,平均粒徑為20 nm。

a-掃描電鏡圖;b-粒徑分布圖

2.2.3 FT-IR結(jié)果分析

圖4 菌株D.orixae菌絲裂解液合成AgNPs的紅外光譜圖

2.2.4 XRD結(jié)果分析

圖5出現(xiàn)了5個(gè)明顯的特征衍射峰,其對(duì)應(yīng)的2θ值分別為38.10°、44.41°、64.51°、77.48°和81.70°,依次與標(biāo)準(zhǔn)銀晶態(tài)的(111)、(200)、(220)、(311)和(222)的晶面相對(duì)應(yīng)(參照J(rèn)CPDS No.04—0873),說明菌株D.orixae菌絲裂解液合成的AgNPs結(jié)構(gòu)其晶相為面心立方結(jié)構(gòu)。整個(gè)衍射圖譜峰寬較寬,晶粒尺寸較小,有雜峰,其原因可能是在合成AgNPs過程中操作不當(dāng),引入雜質(zhì)。

圖5 菌株D. orixae菌絲裂解液合成AgNPs的XRD光譜圖

2.3 AgNPs的催化活性

2.3.1 AgNPs對(duì)4-NP的催化還原

4-NP作為一種廣泛應(yīng)用的硝基芳香化合物,主要被用來生產(chǎn)合成染料、醫(yī)藥、炸藥、工業(yè)溶劑以及有機(jī)磷農(nóng)藥[21],因其具有高溶解度、穩(wěn)定性強(qiáng)、毒性大等特性,土壤和水體被4-NP污染后會(huì)嚴(yán)重威脅人類及其他動(dòng)植物的正常發(fā)育,美國環(huán)保局已將其列入優(yōu)先控制的污染物名單中[22]。以4-NP為模型化合物對(duì)合成的AgNPs的催化性能進(jìn)行研究,在4-NP的還原過程中,KBH4作為還原劑,AgNPs作為催化劑進(jìn)行催化反應(yīng),在此還原反應(yīng)中,加入了過量的KBH4作為一個(gè)確定的因素,以排除其在不同催化反應(yīng)中的不同作用。4-NP常溫下為淡黃色溶液,其紫外特征吸收峰在 320 nm處,將其加入KBH4后,混合液顏色由淡黃色變?yōu)榱咙S色,且在UV-vis圖410 nm處出現(xiàn)特征吸收峰, 主要原因是由于在堿性環(huán)境下4-NP會(huì)生成大量的對(duì)硝基苯酚離子所導(dǎo)致。在本實(shí)驗(yàn)中,向混合液加入少量AgNPs后,410 nm處的特征吸收峰強(qiáng)度逐漸減弱,在360 nm處出現(xiàn)了新的吸收峰(4-氨基苯酚),表明4-NP逐漸被還原,并且會(huì)產(chǎn)生(4-氨基苯酚)。反應(yīng)7 min后,410 nm處的特征吸收峰基本消失,去除效率達(dá)92.87%,反應(yīng)溶液顏色由亮黃色逐漸變?yōu)闊o色,證明反應(yīng)完全(圖6)。根據(jù)公式(1)計(jì)算可得AgNPs催化4-NP降解的反應(yīng)速率常數(shù)k為0.348 min-1。

圖6 AgNPs對(duì)4-硝基苯酚催化還原的UV-Vis光譜圖

2.3.2 AgNPs對(duì)有機(jī)染料的催化降解

水污染一直是現(xiàn)代社會(huì)所關(guān)注的民生問題,特別是紡織工業(yè)的廢水對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。紡織工業(yè)將未經(jīng)處理的染料廢水排放到水體中,影響了水生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)作,從而導(dǎo)致嚴(yán)重的疾病,如人類的肝臟和腎臟受損。染料廢水(如甲基橙、亞甲基藍(lán))具有成分復(fù)雜、色度高、生物毒性高等特點(diǎn)[23],是公認(rèn)的難處理有機(jī)廢水,因此,尋求高效、簡單的染料廢水處理技術(shù)對(duì)于環(huán)境的治理具有重要的意義。目前關(guān)于生物合成AgNPs用于對(duì)有機(jī)染料催化降解中的應(yīng)用研究仍然較少,本實(shí)驗(yàn)利用菌株Diaportheorixaesp.nov.菌絲裂解液合成的AgNPs對(duì)2種有機(jī)染料進(jìn)行催化脫色,結(jié)果見圖7,在還原劑KBH4的條件下,加入AgNPs后,2種有機(jī)染料的脫色速率加快,甲基橙在反應(yīng)6 min后,465 nm處的特征吸收峰就基本消失,根據(jù)吸光度值變化計(jì)算出脫色率為85.41%,反應(yīng)溶液顏色也由橙色逐漸變?yōu)闊o色,證明反應(yīng)完全(圖7-a);亞甲基藍(lán)在反應(yīng)21 min后,665 nm處的特征吸收峰基本消失,脫色率為93.83%,溶液顏色由藍(lán)色逐漸變?yōu)闊o色,證明該反應(yīng)結(jié)束(圖7-b)。反應(yīng)體系中染料的濃度遠(yuǎn)低于KBH4溶液的濃度,整個(gè)反應(yīng)過程中KBH4的量保持不變,符合偽一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,根據(jù)公式(1)計(jì)算出AgNPs的催化反應(yīng)速率常數(shù)k分別為:0.243 min-1(甲基橙)、0.138 min-1(亞甲基藍(lán))。

a-甲基橙;b-亞甲基藍(lán)

3 結(jié)論與討論

本研究選用菌株D.orixae菌絲裂解液合成AgNPs,對(duì)其合成條件進(jìn)行優(yōu)化,利用掃描電鏡、FT-IR、XRD對(duì)合成的AgNPs進(jìn)行質(zhì)量表征,最后利用4-NP和甲基橙、亞甲基藍(lán)對(duì)合成AgNPs的催化活性進(jìn)行考察,結(jié)果如下:

a)菌株D.orixae可應(yīng)用于AgNPs的綠色合成,且反應(yīng)時(shí)間、菌株生物量、AgNO3濃度、pH及溫度對(duì)AgNPs的合成均會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

b)合成的AgNPs為球狀的顆粒,顆粒尺寸均一且分散性好,平均粒徑為20 nm;XRD光譜圖顯示合成的AgNPs晶相結(jié)構(gòu)為面心立方結(jié)構(gòu);通過FT-IR分析可得羥基、羰基、酰胺鍵等官能團(tuán)可能有助于AgNPs的形成和穩(wěn)定。

c)本實(shí)驗(yàn)合成的AgNPs對(duì)4-NP和甲基橙、亞甲基藍(lán)都有較好的催化活性,其催化反應(yīng)速率常數(shù)k分別為:0.348 min-1(4-NP), 0.243 min-1(甲基橙)、0.138 min-1(亞甲基藍(lán))。

d)內(nèi)生真菌可以產(chǎn)生大量的蛋白質(zhì)和其他生物分子等,這些生物分子與合成過程中AgNPs的聚集和穩(wěn)定有關(guān)[24],本研究選用的菌株D.orixae菌絲裂解液其細(xì)胞能夠分泌蛋白或酶等,以及自身含有多種還原性官能團(tuán)(如羥基、羰基),能將Ag+還原為AgNPs。利用內(nèi)生真菌生物合成AgNPs具有方式簡單、環(huán)保、易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢,對(duì)于進(jìn)一步解析臭常山內(nèi)生真菌發(fā)酵產(chǎn)物合成穩(wěn)定AgNPs的機(jī)制具有重要的指導(dǎo)作用。目前,真菌生物合成AgNPs機(jī)理的分析主要依靠FT-IR等常規(guī)方法,在未來的研究中,可以利用基因工程等技術(shù)改造相關(guān)菌株,結(jié)合基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)等組學(xué)方法,更詳細(xì)地分析影響真菌生物合成納AgNPs的關(guān)鍵基因、蛋白質(zhì)和調(diào)控系統(tǒng),為今后真菌生物合成AgNPs的工業(yè)化生產(chǎn)提供參考與理論支撐。