摘要：引文格式：卫凤君,赵志华,付倩,等.大蒜提取液生物合成纳米银颗粒及其对猕猴桃致病菌的抑菌能力[J].安徽农业科学,2025,53(15):118-125.

单位：1.西南科技大学生命科学与工程学院；2.西南科技大学生物质材料教育部工程研究中心

简介：卫凤君，女，四川成都人，硕士研究生，研究方向：纳米抑菌剂生物合成。*通信作者，教授，博士，从事区域环境治理与管理研究。

基金项目：西南科技大学博士基金（23zx7142）。

来源：《安徽农业科学》2025年15期

引文格式：卫凤君,赵志华,付倩,等.大蒜提取液生物合成纳米银颗粒及其对猕猴桃致病菌的抑菌能力[J].安徽农业科学,2025,53(15):118-125.

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猕猴桃溃疡病，由丁香假单胞菌猕猴桃致病变种浸染引起，以其作用迅速、扩散范围广、防治困难等特点，被列为全国森林植物检疫对象病害。对大别山猕猴桃种植区调查发现，4个乡镇的猕猴桃溃疡病平均病株率高达36%，其中“东红”品种的病株率达66.9%，严重影响了猕猴桃的产量和品质。四川作为全球第二大猕猴桃生产地，近年来，也面临猕猴桃溃疡病的严峻威胁，尤其是“红阳”品种，其感染率高达95%以上。该病害通过风雨、昆虫活动及农作活动等多种方式广泛传播，对植物健康构成严重威胁，而全球气候变化更加剧了这一风险，增加了全球粮食安全的不确定性。因此，探究猕猴桃溃疡病的绿色、可持续防治方法显得尤为重要。

猕猴桃溃疡病的防治主要包括农艺防控、化学方法防治和生物防治等。尽管化学防治，如使用氢氧化铜、噻霉酮、四环素等杀菌剂能有效抑制猕猴桃溃疡病菌的生长，其中复合剂型抑菌率在99.14%，但长期使用会对环境造成严重污染，对土壤产生不可逆损伤，与国家绿色可持续发展的目标相悖。农艺防控虽然能通过改善土壤性状、栽培条件、肥水管理等降低患病风险，却难从根本上解决问题。因此，生物防治作为高效、无污染、持续性的防治手段，近年来成为研究热点。目前，生物防治的研究日益增多，更多聚焦于植物提取液或精油对真菌和标志性细菌的抑菌效果。近年来，纳米级抑菌剂备受关注，纳米技术能提升生物农药的生物活性，增强药效，同时减少投入和降低生态毒性。

目的

利用大蒜提取液生物合成纳米银颗粒（AgNPs），并评估其对猕猴桃致病菌的抑菌能力。

方法

采用单因素筛选结合Box-Behnken试验设计，确定最佳制备工艺。通过优化制备条件，制备得到形貌特征良好、性能优异的AgNPs，并研究分析AgNPs对猕猴桃致病菌的抑菌能力。

结果

◆环境因素对AgNPs合成的影响

由图1A可知，不同浓度的大蒜提取液制备的纳米银溶液均在400~500nm波长范围内有明显的特征吸收峰。当大蒜提取液的浓度低于5%时，吸收峰逐渐增大，峰形逐渐变窄；在大蒜提取液浓度为5%时，达到最大值，且峰形最窄；大蒜提取液浓度为7%时吸光度有一定程度降低，且峰形变宽。根据Mie.G散色理论可知，吸光度越高，纳米银颗粒的产量越高；峰形越窄，生成的纳米银颗粒粒径越集中。因此，大蒜提取液浓度为5%时达到最佳条件。由图1B可知，随着温度的升高，纳米银颗粒的特征吸收峰逐渐变窄，吸光度逐渐增加。当温度达到90℃时，吸光度达到最大值，且峰形最窄，表明90℃时合成的纳米银颗粒产量最大，且颗粒度最好。因此，纳米银合成的最佳温度为90℃。由图1C可知，硝酸银浓度低于0.8mmol/L时，未形成纳米银颗粒；硝酸银浓度高于0.8mmol/L时，呈现出浓度越高，吸光度越高，峰形越窄的趋势。推测在此范围内硝酸银的含量大于消耗量，表现出浓度越高，合成量越高。因此，在此范围内硝酸银溶液的最佳浓度为1.4mmol/L。

图1 环境因素对AgNPs合成的影响

◆响应曲面优化大蒜提取液合成AgNPs

通过Design-Expert绘制三因素交互影响AgNPs合成过程的曲面图，由图2可知，硝酸银浓度和大蒜提取液浓度的相互作用对AgNPs的合成影响最大。根据软件预测结果，得到合成AgNPs的最佳条件为温度80℃、大蒜提取液浓度7%、硝酸银浓度1.4mmol/L。

图2 三因素交互作用对AgNPs合成影响的曲面图和等高线

◆AgNPs还原率

注：同列不同小写字母表示差异显著（P

◆AgNPs的理化性质表征

注：A.扫描电镜60.0k下观察AgNPs形貌、颗粒度；B.点扫能谱观察元素种类；C.红外观察基团；D.XRD扫描角度5°~90°，10°/min。

图3 AgNPs形貌特征及理化特性分析

◆AgNPs的性能评价

由图4可知，不同浓度的纳米银颗粒对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有抑制作用，且随着纳米银颗粒浓度的增加，抑菌圈直径显著增加。纳米银颗粒浓度为2.0mg/mL时，大肠杆菌抑菌圈直径达11.5 mm；纳米银浓度为10.0mg/mL时，金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径为10.67mm。经过纳米银颗粒处理后大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长曲线差异显著。与对照相比，所有处理组细菌的活性均显著低于对照组。对照组大肠杆菌在3h进入对数生长期，12h后逐渐减弱；而大肠杆菌所有处理组在6h后进入快速生长，9h达到最大值后逐渐减弱，表明纳米银颗粒处理减慢大肠杆菌的对数生长期，显著降低细菌活性。对照组金黄色葡萄球菌在6h后进入对数生长期，12h后逐渐减弱；金黄色葡萄球菌所有处理组也在6h后进入对数生长期，12h后明显降低，表明纳米银颗粒通过减弱对数生长期金黄色球菌的活性抑制金黄色葡萄球菌的生长，且12h后金黄色葡萄球菌更不易存活。

注：A、B.不同浓度纳米银颗粒对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效果图；C、D.不同浓度纳米银颗粒对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈大小；E、F.不同浓度纳米银颗粒对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌生长的影响。不同小写字母表示差异显著（P

图4 不同浓度纳米银颗粒对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制效果

利用双倍稀释法培养24h后，观察AgNPs对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌情况，结果见表2。由表2可知，AgNPs对大肠杆菌的最小抑菌浓度为7.813μg/mL，AgNPs对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为15.625μg/mL。培养48h后涂布平板可得AgNPs对大肠杆菌的最小杀菌浓度为125.000μg/mL，AgNPs对金黄色葡萄球菌的最小杀菌浓度为500.000μg/mL。

注：-表示24h后阴性；+表示24h后阳性。

综上所述，大蒜提取液制备的纳米银颗粒具有显著的抑菌效果，具有作为抑菌剂在生产生活中运用的潜力。

◆AgNPs在猕猴桃溃疡病中的应用

由图5A和5B可知，与对照相比，不同浓度的纳米银颗粒对猕猴桃致病菌有抑制作用，且随着纳米银颗粒浓度的增加，抑菌圈的直径显著增加。纳米银浓度为3mg/mL时，猕猴桃致病菌抑菌圈直径达30.8mm。由图5C可知，与对照相比，经过纳米银颗粒处理后的猕猴桃致病菌的生长差异显著。对照组细菌的活性高于所有处理组细菌的活性，表明纳米银颗粒主要通过降低猕猴桃致病菌的活性达到抑制病菌的效果。利用双倍稀释法培养24h后，观察AgNPs对猕猴桃致病菌的抑菌情况，结果见表3。由表3可知，AgNPs对猕猴桃溃疡病菌的最小抑菌浓度为0.039mg/mL，培养48h后涂布平板可得AgNPs对猕猴桃致病菌的最小杀菌浓度为1.250mg/mL。

注：A.不同浓度纳米银颗粒对猕猴桃致病菌的抑菌效果图；B.不同浓度纳米银颗粒对猕猴桃致病菌的抑菌圈大小；C.不同浓度纳米银颗粒对猕猴桃致病菌生长的影响。不同小写字母表示差异显著（P

图5 不同浓度纳米银颗粒对猕猴桃致病菌的抑制效果

◆AgNPs对猕猴桃致病菌的抑菌效果

由图6可知，对照组和处理组的电导率差异显著，且随着时间的增加整体呈上升趋势，AgNPs浓度越高，电导率越高。表明不同浓度AgNPs处理后，猕猴桃致病菌细胞受到不同程度的损害，损害程度随浓度的增加而增加。在6h时，2MIC处理组的电导率为11.41μS/cm，比对照组高4.01%。12h时，MIC处理组的电导率值为11.35μS/cm，比对照组高1.07%。由图7可知，与对照组相比，所有处理组可溶性蛋白含量呈下降趋势，推测经AgNPs处理后猕猴桃致病菌细胞受损，可溶性蛋白含量下降。在24h时，2MIC处理组可溶性蛋白含量达到最低为0.125mg/mL，降低了10.71%；MIC处理组可溶性蛋白含量为0.126mg/mL，降低了10.00%。由图8可知，与对照组相比，所有处理组可溶性糖含量显著上升，且AgNPs处理浓度越高，可溶性蛋白含量越高。推测经AgNPs处理后猕猴桃致病菌细胞膜破裂，内容物流出，可溶性糖含量上升。在24h时，2MIC处理组可溶性糖含量达到最高为196.84μg/mL，升高了3.27倍。6h时，MIC处理组可溶性糖含量达82.15μg/mL，升高了2.18倍。且随着时间的增加，与对照组相比，MIC处理组可溶性糖含量基本维持在高于对照组2倍左右。综上所述，AgNPs可能通过破坏猕猴桃致病菌细胞膜的完整性，导致内容物流出，进而抑制猕猴桃致病菌的生长。

图6 不同浓度AgNPs对猕猴桃溃疡病菌电导率的影响

注：不同小写字母表示差异显著（P

图7 不同浓度AgNPs对猕猴桃溃疡病菌可溶性蛋白含量的影响

图8 不同浓度AgNPs对猕猴桃溃疡病菌可溶性糖含量的影响

结论

该研究成功利用大蒜提取液制备出约50nm、高结晶度的纳米银颗粒。通过单因素及Box-Behnken设计优化，确定了最佳合成条件：大蒜提取液7%，温度80℃，硝酸银1.4mmol/L。所制备的纳米银颗粒通过破坏细胞膜通透性，显著增加菌液电导率，降低可溶性蛋白并提升可溶性糖含量，有效抑制猕猴桃致病菌生长。该研究为开发天然基纳米抗菌材料提供了新策略。

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来源：安徽农业科学