螺旋藻肽组作为凡纳滨对虾幼体饲料添加剂的潜力：抗菌活性与免疫增强作用研究

本研究针对水产养殖中抗生素滥用引发的耐药性问题，以凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）为模型，通过胃蛋白酶消化螺旋藻 biomass 模拟肠道环境，采用 LC-MS/MS 肽组学分析和 SmartBioPep 人工智能平台鉴定抗菌肽（AMP）与免疫调节肽（IMP）。研究发现 MWC30K 肽组分使幼体存活率提升20%，发育周期缩短24小时，MWC3K 组分对副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus）的 MIC 低至32 ppm。该研究为开发替代抗生素的功能性饲料添加剂提供了新策略。

　　

随着全球水产养殖业的迅猛发展，凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）作为主要经济物种之一，其养殖过程中面临的病害问题日益凸显。其中，由副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus）引起的急性肝胰腺坏死病（Acute Hepatopancreatic Necrosis Disease, AHPND），又称早期死亡综合征（Early Mortality Syndrome, EMS），可在投放虾苗后30-35天内导致幼体或稚虾100%死亡率。为应对这一挑战，养殖户曾广泛使用氧四环素、磺胺嘧啶等抗生素，但抗生素滥用导致的耐药性及环境污染问题已引起严重关切。因此，开发安全高效的抗生素替代品成为水产养殖业可持续发展的迫切需求。

在这一背景下，螺旋藻（Spirulina）因其高蛋白含量和丰富的生物活性成分受到关注。既往研究表明，螺旋藻作为饲料添加剂可改善虾类生长性能、提高存活率并增强免疫反应，但其经胃蛋白酶消化后产生的肽类组分及其功能尚未系统研究。为此，研究团队在《Aquaculture Reports》发表论文，通过模拟对虾肠道消化环境，深入解析螺旋藻肽组的生物活性，并评估其作为饲料添加剂的应用潜力。

研究采用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）技术对胃蛋白酶消化的螺旋藻蛋白水解物及其分子量截留组分（MWC3K、MWC10K、MWC30K、MWC100K）进行肽组学分析，共鉴定出2127条肽序列。通过自主开发的智能生物肽平台（SmartBioPep）进行生物活性预测，该平台整合了生物信息学分析与机器学习模型，能够根据肽序列与已知活性肽数据库的匹配程度，将肽分为完全匹配（G1）、较短潜在活性肽（G2）、较长多功能域肽（G3）及未知功能肽四类。针对未知肽段，研究采用改进的Ensemble-AMPPred机器学习模型预测抗菌活性，并结合Macrel、AMPIR工具及理化性质（如电荷、疏水性、α-螺旋倾向性等）筛选高置信度抗菌肽（AMP）。生物验证实验包括对虾幼体饲养试验（监测存活率、发育阶段转换及弧菌污染）和微量肉汤稀释法测定最小抑菌浓度（MIC）。

3.1 肽组学与生物活性肽鉴定

通过SmartBioPep分析发现，所有肽组分中抗菌肽（AMP）占比59–66%，免疫调节肽（IMP）占比5–8%。MWC10K组分包含最多AMP（1623条）和IMP（128条）序列，而MWC30K组分在机器学习预测中显示出最高的AMP候选比例（15.63%）。关键活性域序列如"GKRGPGWI"（源自组蛋白衍生肽）和"LASFCQKSL"（与抗菌域匹配）被鉴定为潜在功能核心。

3.2 肽组分作为饲料添加剂对虾幼体培育的影响

3.2.1 对存活率的影响

投喂MWC30K组分的虾幼体存活率达75%，较对照组（60%）显著提升（p<0.05），hydrolysate组亦表现出类似效果。

3.2.2 对发育阶段转换的影响

MWC30K组分显著加速幼体发育进程，使从溞状幼体（Zoea）到糠虾（Mysis）及后期幼体（Postlarva）的转换时间缩短24小时。

3.2.3 养殖水体弧菌污染监测

实验结束时，MWC30K组水体中弧菌数量最低（1.17×10² CFU/mL），较对照组（4.38×10⁴ CFU/mL）降低两个数量级，表明其间接抑制病原菌增殖的效果显著。

3.2.4 最小抑菌浓度（MIC）测试

MWC3K组分对副溶血性弧菌的MIC值仅为32 ppm，显著优于其他组分（MWC10K: 64 ppm, MWC30K: 256 ppm），显示其强效直接抗菌活性。

研究结论表明，螺旋藻经胃蛋白酶消化后产生的肽类组分（尤其是MWC30K）兼具免疫增强和抗菌双重功能：一方面可能通过直接诱导幼体先天免疫应答发挥作用，另一方面可能作为益生元调节肠道菌群（如促进假交替单胞菌Pseudoalteromonas生长），间接增强宿主抗病力。MWC3K组分则展现出特异性的强抗菌活性，其低MIC值提示其作为靶向抑制副溶血性弧菌的潜力。该研究首次系统解析了螺旋藻肽组的功能谱系，为开发基于生物活性肽的无抗饲料提供了理论依据与实践方向。未来研究可进一步聚焦关键活性肽的分离纯化、作用机制解析及规模化生产工艺开发，推动水产养殖业的绿色转型。