1．1从微生物分泌产物中获得的抗菌肽在1928年，美国Roger等人首次发现了乳酸链球菌的代谢产物能抑制保加利亚乳杆菌，后来Matick将乳酸链球菌产生的乳酸链球菌素命名为“Nisin”。现在，乳酸链球菌素已成为一种天然防腐剂在生产实际中被广泛应用。乳酸菌素对很多革兰氏阳性菌均具有拮抗作用，能够抑制葡萄球菌属、链球菌属、梭状芽孢杆菌属和芽孢杆菌属等细菌的生长。随着对抗菌物质来源的拓展研究，不断从从细菌、真菌的分泌产物中获得了抗菌新肽，如陈海英等则从多粘类芽孢杆菌的分泌产物中分离出新的抗菌肽，该肽具有抑杀革兰氏阳性菌和阴性菌的活性，抗菌谱广。
1．2利用基因工程获得的抗菌肽若直接从生物体内提取抗菌肽，由于工艺要求高，成本重，很多抗菌肽都难以规模化生产，尤其是来源于某些高等生物的抗菌肽，更加困难。所以，通过基因工程的技术方法进行抗菌肽的生产，是一条获取抗菌肽的经济、科学途径，如徐飞利用基因工程的技术合成了柞蚕抗菌肽D基因，并由此通过转基因而获得抗菌肽。但利用基因工程获得的抗菌肽，由于涉及到转基因的安全性等技术问题，需要作生物安全性评估。
1．3化学合成的抗菌肽为克服天然抗菌肽存在的提取成本高、获得率低的问题，人们便根据天然抗菌肽的序列，用人工合成的技术合成目的多肽，现已成为获取抗菌肽的新途经，有些人工合成的多肽其抗菌活性是很高的，但有些人工合成的多肽，抗菌活性却很低，抗菌谱较窄，这与可能与天然抗菌肽的构效关系存在差异有关，还需要深入研究加以解决，才能更好地达到目标要求。
2抗菌肽的杀菌机理
科学家从发现抗菌肽至今已走过了几十年的历程，对抗菌肽的生物活性和作用机理进行了大量而又深入的研究，但从不同生物中所分离得到的抗菌肽杀菌机制存在差异，因此，抗菌肽的杀菌机理一直在深入探索中前行。抗菌肽对细菌的杀菌机理：多数学者研究发现，抗菌肽首先与细菌的细胞膜作用，形成离子通道破坏膜的结构，引起胞内水溶性物质大量渗出而导致细菌死亡。Fink等认为，抗菌肽依C端的疏水螺旋插入膜中，而N端的双亲螺旋则结合在膜表面。抗菌作用的第一步可能是抗菌肽的阳离子与膜上磷脂基团的阴离子之间相互作用，再与膜上碳氢化合物相互作用，然后肽分子的疏水螺旋插入膜上，聚合形成孔道，让细菌的细胞内容物外泄而死亡。Park和Chrestensen等的研究认为，离子通道的形成过程是：抗菌肽分子首先通过静电作用被吸附到膜表面；然后，抗菌肽分子的疏水尾巴插入细胞膜；进而抗菌肽分子的两性分子螺旋插入膜内，多个抗菌肽分子共同作用形成离子通道。窦非等认为，C端的作用并不是以插入为主，而是通过它携带的大量正电荷与细胞相互吸引，其较强的疏水性造成脂质膜结构改变，并进一步引发离子通道，继而N端的插入导致细胞膜破裂和内容物泄出。此外，抗菌肽还可以穿过膜后与DNA、RNA结合、通过抑制细胞呼吸、抑制细胞外膜蛋白的合成或抑制细胞壁的形成等机制来杀死细菌。抗菌肽对真菌的杀菌机理：Lee等观察到真菌受抗菌肽作用后，细胞膜上有孔洞形成，推测其与抑杀细菌的机理相似，Cavallarin发现位于Ceropins衍生物N末端α螺旋区域的11个氨基酸顺序与抗真菌活力有关，抗菌肽对真菌作用后，会使菌体细胞内磷的外泄，并影响细胞呼吸速率和NADH氧化酶活力，从而抑制其生长。根据众多学者的研究报道，抗菌肽抑菌杀菌的作用靶标有主要以下几种：（1）影响细胞膜的功能，如多粘菌素，分子内含有极性和非极性基团，极性基团与膜中磷脂作用，非极性部分则插入膜的疏水区，在静电作用下使膜结构解体，菌体内的氨基酸、核苷酸和磷钾离子等外泄而致细菌细胞死亡；（2）抑制细胞壁的合成，如杆菌肽，环丝氨酸可抑制细胞壁肽聚糖合成；（3）干扰蛋白质合成，能干扰蛋白质合成的抗菌肽种类较多，但抑制机制各不相同，有的作用于核糖体30S亚基，有的则作用于核糖体50S亚基，阻碍核酸的合成等；（4）影响细胞呼吸速率和氧化酶活力。
3抗菌肽的应用
3．1在农业中的应用
（1）抗菌肽在植物抗病育种中的利用。根据抗菌肽的抗菌特点，利用基因工程的技术方法，分离和克隆与抗性有关的抗菌肽基因并导入植物体中，改造和提高作物的抗病抗虫性能。张满朝等将人防御素－1导入烟草，转基因植株对TMV具有明显抗性。李丹青等用合成的柞蚕CecD基因与穿梭质粒DCO24重组后导入根癌农杆菌，以此感染桑树，获取抗性植株。刘庆忠等采用农杆菌介导法将抗菌肽MB39基因导入苹果中，获得了抗病力增强的转基因株系。赵世民等通过研究获得的转兔防御素－1基因毛白杨，其组织提取物有抑制枯草杆菌、农杆菌的作用。傅荣昭等将兔防御素－NP1基因导入菊花品种中，获得了Km抗性植株。（2）抗菌肽在饲料科学中的应用。在饲料生产中，抗生素作为抗菌添加剂，经过长时间且大量使用后，已出现了影响产品质量的问题，尤其是随着环保和食品质量安全性要求越来越高的今天，迫切需要更有利于人畜健康，提高养殖效益的新型抗菌制剂来替换传统的抗生素。为此，科技工作者开展了抗菌肽在饲料科学中的应用研究。温刘发等用抗菌肽制剂代替抗生素在断奶仔猪饲粮中应用，结果表明有减轻仔猪腹泻和促进仔猪生长发育的作用。用蚕抗菌肽制剂进行肉鸡饲喂，有促进生长和提高免疫力的作用；养鸭有提高全期只平均日增重、只平均日采食量的效果。可见，在饲料中加入抗菌肽，对提高畜禽的免疫力是有促进作用的，且对保障畜禽产品的生产效率是有帮助的。
3．2在食品工业中的应用
食品的防腐保鲜，通常用物理的方法或化学保鲜剂进行处理，但不管是腌渍、熏制、干燥的物理手段或是使用化学防腐剂，都会在一定程度上导致食品风味的改变，或发生品质变性的问题。为此，开发具有抗菌性强、安全无毒、热稳定性好的天然防腐剂，是国内外关注和研究的热点。而抗菌肽所具有的安全无毒、抗菌效果好等特性，与当今食品防腐剂的要求相契合。其中，经联合国粮农业组织／世界卫生组织（FAO／WHO）食品添加剂联合专家委员会确认的食品防腐剂－－乳酸链球菌素（Nisin），已被数十个国家和地区批准作为一种纯天然食品防腐剂、保鲜剂，在奶制品、肉制品和蔬菜水果罐头等食品的防腐保鲜中广泛应用。
3．2．1乳酸链球菌素的应用乳酸链球菌素（Nisin）是1947年由Mattick等从乳酸链球菌发酵液中制备得到。研究表明，Nisin具有很强的杀菌活性，能抑制葡萄球菌属、乳酸感球菌属、链球菌属、芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属的多种细菌生长繁殖，特别是对金黄色葡萄球菌、肉毒杆菌、溶血链球菌的作用效果显著。还可与茶多酚、山梨酸钾、双乙酸钠、抗坏血酸等保鲜剂联合使用，是一种高效、无毒的天然防腐剂。在人体消化道中能很快地被胰凝乳蛋白酶酶解而不会引起抗药性，同时也不会改变人体肠道内的正常菌群而影响人体的消化健康而被利用。Nisin在乳制品抗菌保鲜中的应用：Nisin具有良好的生物学特性，对热稳定，耐酸、耐低温贮藏，是一种用量少、使用方便、防腐效果好的乳制品防腐保鲜剂。在牛奶、肉汤中加进Nisin，可以延长保藏期。在原料乳中添加Nisin后，细菌数明显减少，延长了原料乳的保质期；在罐装浓缩牛奶、硬质干酪、乳制甜点等制品中加入Nisin，能对常见的丁酸菌、酪丁酸梭菌、生孢梭菌起到抑杀作用，而且能够阻止梭菌的生长与毒素形成，使得产品的货架寿命大幅度延长。Nisin在肉类食品抗菌保鲜中的应用：肉类及其制品在存放过程中，若受到微生物、酶、氧等因素的影响，容易发生变质变性，从而降低其食用价值和商品价值，因此，通常会采用保鲜的技术方法来防范。在猪肉制品的保鲜中，应用Nisin复合防腐剂可延长保质期。在牛肉冷藏保鲜中，加入Nisin同样有显著的抑菌作用并延长保鲜期限。有学者比较了Nisin、壳聚糖、茶多酚、溶菌酶等在羊肉冷藏中的复合保鲜保鲜效果，结果Nisin的抑菌效果最优。在禽肉制品中，李清秀等研究了Nisin对鸡肉的防腐保鲜作用，认为以质量浓度为0．04g／kgNisin和500mg／L纳他霉素的保鲜效果更佳。HudaaNeetoo等通过用Nisin与有机酸控制了李斯特菌对烟熏大马哈鱼的危害，既保持风味又延长了保质期。此外，Nisin还被应用于罐装火腿、熏猪肉、咸猪肉、香肠的防腐保鲜中。
3．2．2溶菌酶在食品保鲜中的应用溶菌酶是一种蛋白质，对人体无害，在胃肠内有助消化和吸收，对革兰氏阳性菌、谷草杆菌、地衣型芽孢杆菌等有抑杀作用，也是一种正在开发利用的天然食品防腐剂。在食品中利用溶菌酶进行防腐保鲜，可避免用高温杀菌而影响食品的风味，尤其对热敏感的物质更加理想，现已用于饮料、奶油、香肠、乳制品中。对于象奶油、蛋糕类的食品，因其极易腐败变质，在糕点中加入一定量的溶菌酶，不但可以防止微生物的繁殖，还会有助消化吸收。已有试验表明，将溶菌酶、氯化钠和亚硝酸盐混合处理肉制品，中可延长其保质期。一些新鲜的海产品和水产品，经溶菌酶处理后也可适当延长贮藏期。
3．2．3防御素在食品保鲜中的应用防御素是近年来发现的广泛存在于植物体内的一类阳离子抗菌活性肽，多数由28－54个氨基酸残基组成，研究表明，防御素具有广谱、高效的杀菌活性，能有效地杀死革兰阳性菌、革兰阴性菌及某些真菌，作为食品防腐保鲜剂，防御素已成为研究开发的热点。
4抗菌肽作为食品防腐剂的应用前景
随着科技的进步，社会的发展，人们对健康日益关注，对食品的质量及其安全性能提出了更高的要求。对食品而言，不但要求防腐保鲜后的食品安全无毒、无副作用，而且尽可能要保持其原有的品质和风味。因此，对天然防腐剂的需求会越来越多，也越来越迫切。为此，具有安全无毒、无副作用的抗菌肽类防腐剂，正符合这种需求，必将受到欢迎。虽然目前天然防腐剂抗菌肽的使用还存在不少问题，比如人工提取和制造工艺较复杂，使用成本比化学防腐剂高，而且有些抗菌肽的杀菌效果还不够理想，全面推广使用还有很多问题需要解决。因此，如能从提高抗菌活性、降低成本等方面不断取得突破，抗菌肽自身所具备的符合现代新型防腐保鲜剂所要求的优良特性，将逐步取代化学合成抗菌剂和抗生素使用，成为食品防腐保鲜领域的新宠，具有巨大的开发潜力和应用前景。
作者：林碧敏 曹庸 单位：华南农业大学
