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基于全球無抗政策的推動，抗菌肽無殘留、無耐藥性、無配伍禁忌、無停藥期，無毒安全等優(yōu)勢，是現代醫(yī)學研究最熱點之一。目前抗菌肽的生產方式主要有三種：天然提取、化學合成和生物工程發(fā)酵。天然抗菌肽主要來自動植物，含量極低，提取過程甚為復雜;化學合成方法高昂，每公斤成本上千萬人民幣，不適合工業(yè)化生產，無法廣泛普及應用。生物工程發(fā)酵是利用發(fā)酵技術實現產業(yè)，具備質量穩(wěn)定、成本低等優(yōu)勢，是業(yè)界公認的規(guī)模化生產的最佳途徑。但商品化抗菌肽開發(fā)并非一蹴而就，有以下幾個難點。

目前學術界對抗菌肽的抗菌機制的認識主要有以下兩種觀點，其一是抗菌肽作用于細胞膜。抗菌肽物理作用于細菌的細胞膜上，使細胞膜穿孔并溢出細胞質，從而達到殺死細菌。抗菌肽具有疏水性和親水性的兩親性質，因此抗菌肽帶正電荷的分子和細胞膜磷脂分子上的負電荷形成靜電吸附結合到膜上，然后疏水端將分子插入膜中，從而使整個分子被吸入質膜，這就破壞了蛋白質和脂質在質膜上的原始排列，形成跨膜離子通道，大量離子丟失，細菌無法維持所需的胞內滲透壓而死亡。抗菌肽殺菌第二種觀點是與細菌胞內的靶點結合，從而達到抑制或殺滅細菌的作用。抗菌肽可以直接作用細胞內關鍵的生物合成過程，例如抑制DNA復制、RNA轉錄、蛋白質的合成，抑制細胞壁的合成，改變細胞質膜通透性，抑制合成酶的活性和激活菌體自溶等，如腸桿菌肽抑制細菌的RNA聚合酶。也有一些抗菌肽可以通過影響多個生物合成過程來起到多渠道殺滅細菌。

在篩選抗菌肽的前期研發(fā)，首先需要研究抗菌譜，即抗菌作用的面是否廣泛，是否和現有臨床疾病相對應，其次還需要研究抗菌強度，一般用最小抑菌濃度(MIC)來表示，例如一個抗菌肽對某一個病原菌有抗菌活性，但MIC值太高，即需要使用超大劑量才能達到有效性，這樣的產品也是沒有價值的。如腸桿菌肽對大腸桿菌的MIC<0.5ug/mL，對沙門氏菌MIC<0.1ug/mL，抗菌效果好的產品開發(fā)才會有市場價值。

抗菌肽產業(yè)化應用的另一個問題就是大部分抗菌肽穩(wěn)定還不夠理想，因為抗菌肽作為多肽類物質，耐高溫、耐酸堿性能不是特別強。

抗菌肽屬于生物活性多肽，在生物發(fā)酵過程中宿主菌大都會產生很多蛋白酶，這些蛋白酶對多肽有降解的活性，這樣就會造成生產出來的抗菌肽在發(fā)酵過程中就被降解損耗掉，失去生產價值。在生產過程中，抗菌肽物料還需要由液體經過加工變?yōu)楣腆w，這些過程都需要熱源，如果一個抗菌肽不耐熱，一樣失去生產價值。

同時我們開發(fā)抗菌肽的作用最重要的一個使用途徑是經口給藥，抗菌肽有可能被消化道內的胃蛋白酶、胰蛋白酶、膽汁酸等物質會降解，導致無法發(fā)揮其生物學活性。對于口服給藥的多肽類產品來說，難度是非常大的。

多肽物質，結構決定性質。如腸桿菌肽為鎖套肽，其中N端的8個氨基酸形成一個圓形的環(huán)狀結構，9-21個氨基酸形成尾巴，貫穿圓環(huán)，故其性質超級穩(wěn)定，對高溫、酸、堿、胃蛋白酶、胰蛋白酶有良好的抵抗力。枯草菌肽有兩個二硫鍵，這些空間結構決定了性質的穩(wěn)定性。當然有些抗菌肽本身不穩(wěn)定，科研工作者為了解決這個問題，提出很多方案以防止抗菌肽在體內被降解，如：分別對肽鏈的氨基端和羧基端進行乙酰化和酰胺化修飾、將線性肽鏈進行首尾環(huán)化處理以提高穩(wěn)定性、形成聚乙二醇肽增強抗水解酶能力、脂質體包裹抗菌肽使其緩慢釋放等方案。這些方案一定程度上緩解了抗菌肽的降低，但是帶來的副作用就是產量降低，影響活性、工藝更加復雜，大大提高了抗菌肽的生產成本。

抗菌肽具有廣闊的應用前景，但是在制藥、食品、畜牧業(yè)等行業(yè)中大規(guī)模應用的主要問題就是生產成本太高。抗菌肽大規(guī)模生產的主要限制條件之一就是成本問題，因此生產效率的高低直接決定是否可以大規(guī)模應用，特別是在農牧等對成本要求苛刻的領域。

前文分析，天然提取和化學合成都不適合抗菌肽的產業(yè)化，生物工程發(fā)酵時唯一可行方法，但也有很多難點。目前文獻報道的抗菌肽生產水平只有1-150mg /L ，如Chen等學者利用SUMo融合表達技術在枯草芽孢桿菌表達系統(tǒng)中成功表達了抗菌肽 Cecropin AD，搖瓶發(fā)酵液中產量為30.6mg/L；Bi等在大腸桿菌BL21中成功融合表達了雜合肽LfcinB-Melittin，通過檢測發(fā)酵液的含量為35mg/L;另有學者Cao使用畢赤酵母表達系統(tǒng)表達了雞的防御素Avian β-defensin6，發(fā)酵液中含量達到了114.9mg/L。我國科研人員在抗菌肽生產水平上實現了巨大突破，據報道農業(yè)農村部飼用抗生素替代技術重點實驗研究的抗菌肽發(fā)酵水平是文獻報道的100倍左右。

抗菌肽純品的獲取很難。抗菌肽的分離純化是獲取過程中的一項關鍵環(huán)節(jié)，不管是天然的抗菌肽，還是基因工程技術獲得的抗菌肽，抗菌肽在分離純化基質中的占比都很小，存在大量的雜蛋白及其他物質，對于成分未知或者結構復雜的抗菌肽就難度更大。所以，分離純化抗菌肽的關鍵在于不僅要得到單一的多肽，而且要保證獲取多肽的生物學活性，這是進行下一步科學研究的基礎。抗菌肽是一類小分子多肽，不同多肽的氨基酸序列及空間結構不同，導致其在物理、化學、生物學等性質上存在差異，利用待分離多肽與其它蛋白質性質上的差異，即可以設計出一套合理的多肽純化方案。在發(fā)酵液中，抗菌肽的占比不到1%，如果去掉99%的雜質，獲得純度大于99.6%的抗菌肽單體是一項艱巨的科研工程。