抗菌脂肽是由枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、淀粉液化芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)以及纳豆菌(Bacillus natto)等为代表的芽孢杆菌产生的一系列脂肽类物质(通常有surfactin、iturin、fengycin subtilin和sublancin等)，其分子通常以环脂肽的结构存在。抗菌脂肽具有抗菌和生物表面活性剂特性，在农业和医药、化妆品及食品、石油开采和环境治理等领域有重要的开发和应用前景，已引起广泛的关注。液态发酵是抗菌脂肽目前发酵生产广泛采用的方式，但液态发酵存在诸多缺点，如发酵对设备的高要求，高成本，低产率，且提取纯化发酵液中的产物较难；与液态发酵相比固态发酵有很多优势，如发酵基质主要是工农业生产的的副产物或废弃物，可以降低生产成本；此外，降低了发酵设备要求，发酵效率和成本都大大降低；而且在生产中还可以避免出现液体发酵过程中难以解决的泡沫问题，且提取工艺大大简化，成本低廉。然而，关于抗菌脂肽固态发酵条件控制的研究鲜有报道，而固态发酵条件极大地影响抗菌脂肽的产量，因此研究固态发酵抗菌脂肽的工艺条件至关重要。此外，目前对抗菌脂肽固态发酵中的许多关键技术问题和参数还不清楚，更缺乏系统性地描述整个发酵过程中各个参数值的变化，从而影响了抗菌脂肽的整体发酵效率和发酵的工业化控制，最终将影响抗菌脂肽高效生产。因而，本研究对抗菌脂肽固体发酵发酵动力学进行研究，为系统性地描述整个发酵过程中各个参数值的变化，达到对工业化生产高效控制提供支撑。近些年来，随着凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)养殖的快发展，导致对虾养殖体系中水环境的持续恶化，致使对虾的发病率不断增加，目前水产病害防治的最主要措施之一是饲料中大量添加抗生素。抗生素的大量使用会导致其在对虾体中的残留量大大增加，不但降低了对虾的抗病能力，形成恶性循环，最后经直接威胁对虾产品的安全，对人体的健康也将造成巨大危害。同时对虾原料的带菌率严重，对食品的后续加工安全性造成威胁。因而，源头食品的安全性成为迫切解决的问题。因此，寻求绿色、环保、高效的添加剂来替代抗生素成为提高对虾抗病能力和改善对虾产品使用安全性研究的热点。在诸多的抗生素替代物中，作为一种新型的具有抗菌、免疫调节、促生长、无残留、无抗药性等特点的添加剂，抗菌肽在家禽、家畜和水产养殖方面均有一定的应用。然而，由于抗菌肽的成本高、来源有限，通过基因工程获得的抗菌肽活性不高等问题，因而找出更为合适的抗生素替代物尤为重要。纳豆菌NT-6菌株是本课题组近期分离出的抗菌脂肽高产菌株，通过固体发酵抗菌脂肽产量达到10g/(kg·发酵基质)且具有耐热性强、pH适应范围广、抗菌谱广、溶解性好和安全无毒等特性，因此将抗菌脂肽作为抗生素的替代品添加到饲料中对提高对虾抗病能力和食用安全性的研究将有广泛的应用前景。本论文的研究内容和结果如下：1.网袋固态发酵抗菌脂肽参数的优化通过单因素试验确定的最佳发酵条件为甘蔗渣含量15%、料水比5:5、温度30℃、发酵时间48h和20目(Φ10cm×40cm)。在此基础上，初步确定料水比、温度、接种量为3个主要影响因素。然后借助软件Design Expert8进行响应面实验设计，找出了影响网袋发酵抗菌脂肽产量的各主要影响因数的最佳水平和它们之间的交互情况，并建立了预测模型方程。响应面实验结果表明，抗菌脂肽预测值的最大产量8.74g/kg时对应的三个主要因素取值分别为:水料比1.18、温度29.78℃、接种量5.17%。为了测试该模型的精确性，验证实验在最优条件下进行，抗菌脂肽的产量为8.77g/kg，和预测值非常接近。2.薄层固态发酵抗菌脂肽参数的优化以相对湿度、通气量、厚度为3个主要影响因素，借助软件Design Expert8进行响应面实验设计，找出了影响薄层发酵抗菌脂肽产量的各主要影响因素的最佳水平和它们之间的交互情况，并建立了预测模型方程。实验结果表明，抗菌脂肽预测值的最高产量达到10.7552g/kg，三个主因素取值分别为:相对湿度87.68%、通气量12.48m3/min、厚度3.11cm。3.薄层固态发酵抗菌脂肽的动力学研究在抗菌脂肽薄层固态发酵过程中，定时测定发酵体系中生物量、抗菌脂肽的产量和还原糖含量等相关指标，通过Origin软件对数据的处理得到相应的发酵参数和模型方程。得到最佳发酵时间为48h，最小生物量Cx.0=9.56×106cfu/g,最大生物量Cx.max=3.20×108cfu/g,最大比生长速率μm=0.16593h-1，最小抗菌脂肽产量Cp.0=0.61275g/kg,最大抗菌脂肽产量Cp.max=10.42448g/kg,最大比生长速率πm=0.14697h-1,，最初还原糖量Cs.0=10.41958，b=0.46058。得到的3个动力学方程皆有高度的拟合度，说明通过它们得到参数具有可靠性，同时为工业化的大规模生产提供了理论支持。4.抗菌脂肽对凡纳滨对虾促生长及非特异性免疫指标的影响通过将抗菌脂肽分别按0mg/(kg·feed)(A0对照组)、50mg/(kg·feed)(A1组)、100mg/(kg·feed)(A2组)、150mg/(kg·feed)(A3组)、200mg/(kg·feed)(A4组)的添加量添加到饲料中对对虾进行喂养试验。实验结果表明，抗菌脂肽能显著促进对虾的生长和提高对虾血清和肝胰腺中POD、AKP、LZM、T-SOD和T-AOC活性，从而提高对虾的非特异性免疫能力，最终提高了对虾的抗病能力，最终确定抗菌脂肽的最佳工作浓度为100mg/(kg·feed)。抗菌脂肽作为水产饲料添加剂的开发应用，为突破对虾养殖产业的病害防控等制约产业可持续发展的瓶颈问题，为促进水产饲料抗病添加剂的更新换代，实现对虾养殖的绿色化，在源头上保障对虾产品的质量安全。5. NT-6抗菌脂肽对凡纳滨对虾养殖源头弧菌数的影响通过将抗菌脂肽分别按0mg/(kg·feed)(A0对照组)、50mg/(kg·feed)(A1组)、100mg/(kg·feed)(A2组)、200mg/(kg·feed)(A3组)添加到饲料中对对虾进行喂养试验，在对虾自然养殖环境和染菌后分别对水体和虾体中弧菌数的检测以及检测对虾在染菌后的存活率。实验结果显示，在对虾自然养殖环境中实验组水体和虾体中的副溶、溶藻弧菌数均比对照组低且都低于对虾致病的弧菌数阈值；在染溶藻弧菌后各个实验组的水体和虾体中的溶藻弧菌数均在弧菌致病数阈值之上，但各个剂量组中的弧菌数明显低于对照组，说明抗菌脂肽可以有效抑制水体、虾体中的弧菌数。芽孢杆菌抗菌脂肽具有高效广谱的抗菌活性、无毒副作用、无残留、无致细菌耐药性等特点具有促进对虾生长及预防和治疗对虾相关疾病的功效，应用潜力巨大。加快抗菌脂肽水产饲料添加剂的开发和应用，推动传统养殖模式向现代模式的转型升级，不仅可在源头上保障对虾的食品安全性，还可促进水产饲料添加剂的更新换代，实现抗菌饲料添加剂的绿色化，为食品安全提供源头保障。