仔猪在断奶期间，由于饮食改变，易出现腹泻或炎症等应激反应[1]。添加抗生素可以减轻仔猪断奶后的应激反应，但抗生素会产生耐药性，在杀灭有害菌的同时也会杀灭仔猪体内原有的益生菌，而且会在仔猪体内残留[2]。我国已经禁止抗生素在饲料端中使用。抗菌脂肽一般是革兰氏阳性芽孢杆菌的天然代谢产物，可以杀灭动物体内的有害菌，具有无毒副作用、无耐药性和稳定安全等特点，可有效替代抗生素[3]。表面活性素（Surfactin）是一种重要的抗菌脂肽[4]。Surfactin由1个肽环和1个脂肪酸侧链组成，其肽环是由手性序列为L-Glu1-L-Leu2-D-Leu3-L-Val4-L-Asp5-D-Leu6-L-Leu7的7个氨基酸构成[5]。肽环的氨基酸数目越少，其活性越强。脂肪酸侧链是含13~15个碳原子的β-羟基脂肪酸[6]。Surfactin环链骨架与2个酸性氨基酸残基（L-Glu1和L-Asp5）构成亲水基团[7]，可以在水溶液中形成一个微小的极性结构域，在折叠的肽环骨架中呈“马鞍”状拓扑结构[8]。肽链上的L-Leu2、D-Leu3、L-Val4、D-Leu6、L-Leu7和长脂肪酸链构成亲油基团[9]。Surfactin能够抵抗高温、强酸、强碱、胃蛋白酶、胰蛋白酶和紫外线照射，还能够在复杂的动物体内外环境中保持活性[10]。Surfactin的上述特点和杀菌机理与其在替代抗生素中的应用息息相关。本文总结Surfactin的杀菌机理，综述其在断奶仔猪中应用的相关研究进展，为促进Surfactin相关替抗产品的研发和应用及其在动物生产中的进一步应用提供相关参考。1Surfactin的杀菌机理Surfactin具有广谱抗菌性，可杀灭多种动物中常见的细菌、真菌，甚至可以杀灭病毒[11]、原虫和支原体[12]。Surfactin的带负电的肽环可以伸入水相中，而其强疏水性的脂肪酸侧链可以直接嵌入病菌的细胞膜中[13]，通过与生物膜的磷脂双分子层相互作用形成离子通道，破坏脂膜结构，造成细胞膜穿孔，使细胞内容物释放，或通过电荷相互排斥，造成膜不稳定，产生膜崩解，导致有害菌死亡[14]。此杀伤作用属于物理性杀伤，无耐药性的成因[15]。脂肪酸侧链的长度越长则疏水性越好，杀菌能力也越强[16]。Surfactin可以结合在细菌细胞膜上，干扰细菌细胞膜对氨基酸的转运，从而阻碍细胞壁肽聚糖的生物合成，也可以激活细胞壁中的自溶素（autolysis），导致细胞裂解而死亡[17]。Surfactin还可以抑制DNA的复制、转录和表达功能，对RNA和蛋白质的合成也会产生抑制作用，从而导致细菌细胞快速失去活性[18]。Surfactin可以抑制细菌内的琥珀酸脱氢酶和苹果酸脱氢酶活性，阻碍细菌的代谢，进而抑制细菌的活性[19]。Surfactin还可以与病毒的糖蛋白直接作用，破坏病毒的囊膜结构，直接杀灭病毒，并能够扰乱病毒基因复制，阻断病毒合成的途径，抑制病毒增殖。Surfactin能够杀灭的部分细菌、真菌、病毒、寄生虫和支原体见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.01.032.T001表1Surfactin能够杀灭的部分细菌、真菌、病毒、寄生虫和支原体项目种类细菌大肠杆菌、铜绿假单胞菌、肺炎链球菌、肠杆菌、金黄色葡萄球菌、哈威式弧菌、鳗弧菌、溶藻弧菌、核盘菌、嗜水气单胞菌、产气单胞菌、绿脓杆菌、李斯特菌、沙门氏菌、变形杆菌真菌稻瘟病菌、纹枯病菌、灰霉病菌、莴苣盘梗霉菌、尖镰孢菌、绿霉菌病毒疱疹病毒、传染性法氏囊病毒、新城疫病毒、猪细小病毒、伪狂犬病毒、塞姆利基森林病毒、烟草花叶病毒寄生虫柔嫩艾美耳球虫、根结线虫、果蝇、地中海粉螟支原体微浆菌2Surfactin在断奶仔猪生产中的应用Surfactin具有很好的稳定性[20]，在饲料中和畜禽体内均能够保持良好的活性，无毒副作用，不会在体内残留，也不会产生耐药性，并对动物体内常见的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等有害菌有强烈的杀灭作用，在断奶仔猪中具有极高的应用价值。2.1降低腹泻率断奶仔猪消化系统不健全，胃底腺欠发达，导致盐酸分泌量不足，从而使得胃蛋白酶活性较低，不能很好地消化食物中的蛋白质，容易产生断奶应激反应。大肠杆菌、沙门氏菌、伪狂犬病毒、猪细小病毒和寄生虫等也会引起断奶仔猪腹泻[21]。Surfactin可以通过破坏甚至去除病原体的生物膜实现杀菌的功能，还能够降低病原体在机体细胞上的黏附作用。适当浓度的Surfactin在与病原菌直接接触时可以迅速破坏其生物膜从而杀灭病原菌[22]。Surfactin对大肠杆菌抑制作用强于黄霉素[23]。日粮中添加Surfactin可以抑制仔猪断奶应激造成的腹泻，杀灭断奶仔猪肠道中的有害微生物，减少多种病原菌数量，降低动物肠道疾病的发生率，显著提高增重率，提高仔猪生长性能[24]。研究发现，Surfactin可以促进断奶仔猪肠道中有益菌的生长繁殖，增加乳酸菌等益生菌的数量，抑制有害菌的增殖，改善肠道微生态环境，显著减少有害菌造成的腹泻[25]。在使用Surfactin代替抗生素饲喂断奶仔猪的试验中发现，添加300 mg/kg抗菌脂肽的试验组仔猪的腹泻率比对照组降低了64.64%，采食量和日增重也有明显提高，有效提高了断奶仔猪的生长性能[26]。2.2促进营养物质吸收Surfactin可以提高肠道脂肪酶和蛋白酶的活性，促进脂肪和蛋白质的代谢，提高机体对脂类的利用能力和蛋白质的沉积能力[25]。研究发现，以150 mg/kg抗菌脂肽替代75 mg/kg金霉素可明显提高饲料转化率[27]。Surfactin可以通过促进断奶仔猪体内的益生菌增殖，间接产生多种酶类，将大分子的糖类、蛋白质、脂肪等分解成仔猪容易利用的小分子营养物质，合成仔猪本身不能合成但是必需的维生素、氨基酸和短链脂肪酸等，还能够促进磷、铁、钙等元素的吸收。2.3促进生长Surfactin可以提高断奶仔猪体内胰岛素水平。胰岛素是机体内唯一降低血糖的激素，能够促进生长因子（IGF-1）的分泌，帮助细胞摄取更多的营养物质，促进蛋白质、脂肪和糖类的合成与沉积，从而促进动物生长。研究发现，使用抗菌脂肽替代金霉素的断奶仔猪平均日增重显著提高[27]。日粮中添加4 000 U/kg抗菌脂肽能够显著提高仔猪体增重，日粮中添加2 000 U/kg抗菌脂肽饲喂的仔猪料重比最低[2]。2.4提高机体免疫力断奶仔猪的免疫系统尚未发育完善，机体处于免疫缺陷状态，尤其是T细胞和B细胞介导的细胞免疫能力微弱，不能自行为机体获得足够的免疫保护[28]。研究发现，日粮中添加Surfactin可以调节和促进畜禽的生长发育和免疫机能，提高断奶仔猪的细胞因子水平和血液中免疫球蛋白的含量，改善相关血液生化指标，从而提高断奶仔猪的生长性能[29]。Surfactin与枯草芽孢杆菌联用可以促进断奶仔猪体内有益菌的增殖，调节肠道微生态平衡，提高仔猪的免疫应答反应和抗病力，进而提高生长性能[30]。2.5提高抗氧化能力断奶后，饲料会对仔猪肠上皮细胞造成氧化损伤，影响仔猪的生长性能。Surfactin对动物肠道抗氧化能力具有改善作用。日粮中添加Surfactin可以提高抗氧化能力，减少器官损伤[31]。Surfactin中含有的Leu和Val两种疏水性氨基酸可以消耗过氧化物，减轻过氧化反应对细胞的伤害，从而保护生物膜的完整性，降低机体的氧化损伤[32]。2.6抗炎和抗肿瘤断奶仔猪肠炎频发能够极大地影响其生产性能。Surfactin可以通过改变细胞膜表面脂肪酸组成，抑制细胞表面受体TLR4表达，最终达到抑制炎症因子（LPS）与促炎因子白细胞介素-8（IL-8）的表达。白细胞三烯和花生四烯酸是炎症介质，与仔猪肠道炎症的发生密切相关。Surfactin能够选择性抑制生物膜钙离子载体A23187诱导的肾上皮细胞胞浆型磷脂酶A2活性，进而抑制白细胞三烯和花生四烯酸的生成，达到消炎效果[33]。Surfactin也可以抑制白细胞介素-1（IL-1）、白细胞介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子（TNF-α）和一氧化氮酶的合成，从而减轻脂多糖引起的炎症反应[34]。Surfactin在抗癌方面也具有显著的效果，对肝癌、乳腺癌、子宫癌和黑色素瘤均具有一定的治疗效果[35]。Surfactin可以抑制肿瘤细胞生长周期中关键蛋白的表达，使肿瘤细胞周期停止在G1期或G2/M期，并能够抑制细胞生存调节信号通路，抑制细胞内波形蛋白的表达，改变α-微管蛋白的排列方式和细胞骨架系统，进而抑制癌细胞的增殖，导致肿瘤细胞凋亡[34]。3Surfactin在断奶仔猪中应用的新方向3.1饲料防腐目前，对Surfactin的研究大多集中于畜禽疾病防治方面，有关饲料防腐方面的研究较少。饲料霉变会损耗饲料，对畜禽的健康造成很大的负面影响。Surfactin对饲料中的霉菌等具有很强的抑制作用，能够使饲料不容易腐败，延长饲料的保质期[36]。因此，Surfactin可以充当防霉剂或脱霉剂的作用[37]。Surfactin对其他常见的饲料腐败细菌和部分真菌均具有强效杀灭作用，使其在饲料防腐中具有巨大的应用潜力。Surfactin能够破坏病菌细胞膜，使病菌的黏附能力下降，从而防止病菌对饲料的破坏。Surfactin还可以使周围环境变为弱碱性，防止营养物质被氧化[38]。3.2乳化剂独特的水脂双溶性使Surfactin对油脂具有良好的乳化能力，可以提高饲料中油脂的利用率[39]。Surfactin本质上是一种生物表面活性剂，可以改变不同构象之间的表面张力，具有良好的起泡、增溶、润湿、去垢和乳化能力[40]。Surfactin遇到饲料中的油脂时，可以使油脂变为稳定的微液滴乳化体，使油脂均匀分布在饲料中，帮助动物消化吸收，提高饲料中油脂的利用率[41]。4Surfactin的合成目前，抗菌脂肽产生菌产Surfactin的能力普遍较低，一般在100~1 000 mg/L之间[42]。提高Surfactin的应用效果需要提高Surfactin的表达量[43]，传统的方法是通过诱变筛选菌种和发酵条件优化的方式提高Surfactin的表达量，但是具有很大随机性，效果不很理想[44]。随着对Surfactin的合成机制认识的不断提高，发现可以通过基因层面提高Surfactin的表达量[45]。利用分子标记辅助选择技术，理论上可将与优势性状相关的基因集合到同一个菌株中，并加快菌种筛选效率。研究发现，Surfactin的表达受到若干基因的影响，包括但不限于Surfactin的合成基因（srfAA、srfAB、srfAC和srfAD）和调控基因（sfp、lpa-14和comA）[46]。Surfactin本质上是通过合成基因和调控基因表达的几种酶共同作用下合成[47]。目前，通过改造以上合成基因和调控基因可使Surfactin的产量提高12.8 g/L[48]。Surfactin的研发方向应从基因组学和蛋白组学上深入挖掘更多、更关键的基因和酶，将其应用于提高Surfactin的表达量和活性，并利用充分的试验数据和养殖数据挖掘Surfactin在提高仔猪生产性能中的应用[49]。Surfactin具有抗肿瘤以及治疗肝病、糖尿病等功效，未来可以继续开发Surfactin的药用价值，为提高畜禽生产性能发挥作用[50]。5结论Surfactin通过物理性杀菌机理可以广谱杀灭有害细菌、真菌、病毒、寄生虫和衣原体，无毒副作用，无耐药性成因，安全稳定，已成为抗生素的替代品。Surfactin具有显著改善断奶仔猪腹泻、促进营养物质吸收、抗炎、提高免疫力和促进生长等多重有益功效，在饲料防腐和提高油脂利用率等方面具有很大的潜在应用价值。随着生物科技水平不断提高，Surfactin的功效将进一步增强和拓宽，在畜禽养殖生产中具有广阔的应用前景。