文献综述
- 背景介绍
生物表面活性剂（Biosurfactant）是由细菌或真菌分泌的具有表面活性的化学物质，其结构包含一个或多个极性亲水头部和非极性疏水尾部，亲水基团一般为酯、肽、醇、磷脂或者糖基等；疏水基团一般是饱和或非饱和脂肪醇及脂肪酸链等[1]。根据基团和化学结构的不同，生物表面活性剂主要分为五大类：糖脂类、脂肽类、脂肪酸类、脂蛋白类和磷脂类生物表面活性剂[2]。其中，脂肽（surfactin）研究报道较多，表面活性最为优异，也是最具潜力的生物表面活性剂之一。
Surfactin（~1.0 kDa）是一种两亲性环状脂肽生物表面活性剂，既包含疏水基团又包含亲水基团。它是由 7 个氨基酸Glu-Leu-Leu-Val-Asp-Leu-Leu（ELLVDLL）组成的肽环与 12个碳到16个碳的beta;-羟基脂肪酸链以酯键进行连接，表现出卓越的表/界面活性[3]。Surfactin最初被用作纤维蛋白凝集抑制剂，后发现其溶血活性较好能溶解红细胞且可以显著降低水的表面张力，除了具有抗纤维蛋白生成特性外，surfactin还具有良好的生物活性，例如：抗炎，抗支原体，抗菌，抗病毒，抗肿瘤以及抗真菌特性[4]–[8]，更为重要的是，surfactin低毒，可生物降解并能在高温，高盐度和苛刻pH 等极端条件下保持活性，使其成为化学表面活性剂良好的替代品，可广泛应用于包括农业，食品，石油开采和水不溶性污染物的生物修复等领域[9]。
- 脂肽抑菌应用的研究现状：
支原体是真核细胞中最小的自由生物和寄生生物，是人类和动物疾病的严重病原体，例如急性呼吸道炎症（包括肺炎），泌尿生殖道感染和艾滋病。Surfactin具有良好的生物活性，表现出良好的抗支原体活性。这主要是由于surfactin与脂质膜双层之间存在特异性的物理化学相互作用，可改变支原体细胞膜的通透性，并且在较高浓度下可导致支原体膜系统的崩解，从而表现出良好的活性。
Surfactin对多种病毒也具有良好的抑制活性，例如Semliki森林病毒、单纯疱疹病毒（HSV-1和HSV 2）、猿猴免疫缺陷病毒、水泡性口炎病毒、猫杯状病毒和鼠脑心肌炎病毒等。这与其卓越的表/界面活性有关，因此Surfactin脂肽中的碳链长度会影响其病毒灭活能力[10]。Surfactins还被证明是微生物粘附和生物膜形成的良好抑制剂。例如，枯草芽孢杆菌中的Surfactin对乙烯基尿道导管进行预涂会导致形成的生物膜数量减少[11]。
也有报道认为surfactin对癌细胞具有潜在的杀灭活性，但其中的抗癌机制仍不清楚。已有结果表明，surfactin通过活性氧/c-Jun N-末端激酶（ROS / JNK）介导的途径诱导凋亡[12]。正常细胞相比，surfactin 对癌细胞的毒性更大，且该活性是剂量的依赖性，即浓度越高，抑制活性越高。鉴于其仅对癌细胞具有高效的毒性（活性）而对其他体细胞要安全的多，surfactin被认为具有抗癌的潜在应用。
真菌，细菌和酵母等植物病原菌对农作物影响巨大，会带来严重的经济损失。植物病害对全球粮食安全构成了新的威胁。当前许多可用于农业的抗微生物剂都是剧毒且不可生物降解的，因此会造成严重的二次环境污染。此外，越来越多的植物病原体已发展出对抗菌剂的抗性。研究表明：芽孢杆菌属的微生物被认为是可产生生物表面活性剂，这些产物是植物病原体菌的潜在抑制剂。而脂肽就是产自枯草芽孢杆菌的一类生物表面活性剂，可用于抑制多种植物病原菌的生长。这可能是因为，脂肽的N末端脂肪酸尾部通过静电相互作用与病原菌的细胞膜成分脂多糖（LPS）结合，从而抑制外膜的合成而表现出良好的杀菌作用[13]。但相关的研究尚未见报道。虽然surfactin具有良好的抗霉菌活性，但针对真菌而言，抑制活性较弱[14]。此外，surfactin对寻常变形杆菌，铜绿假单胞菌，大肠杆菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌等耐药菌株也表现出良好的抑菌活性，具有低于常规抗生素的抑菌和最低杀菌浓度[15]，还包括对弗氏链球菌，金黄色葡萄球菌，鼠伤寒沙门氏菌，假单胞菌，肺炎克雷伯氏菌和伤寒沙门氏菌也有抑菌活性。
- 课题的相关研究思路：
病原微生物是新世纪农业、食品、健康等领域中面临的重大问题，近年来也受到广泛关注。目前，普遍采用的抑菌剂大多通过化学合成而来，具有良好的抑菌和杀菌活性，但对人体和环境也会带来一定的毒性。而来源于天然产物和微生物的抑菌剂的开发越来越受到关注。生物表面活性剂脂肽具有良好的表/界面活性，可改变微生物的膜通透性，使细胞膜的磷脂分子层重排甚至发生破裂，在抑菌方面具有潜在的应用前景。因此，本课题拟评价脂肽在植物病害菌上的抑菌活性，并对抑菌操作参数进行优化，以促进其实际应用。
- 拟采用的解决方案：
1. surfactin的制备
