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综述:探索生物活性肽在水产养殖中的应用潜力
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月16日 来源:Animal Nutrition 6.1
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这篇综述全面探讨了生物活性肽(BAPs)在水产养殖中的应用潜力,重点总结了抗氧化肽(AOPs)、抗菌肽(AMPs)、抗病毒肽(AVPs)、抗炎肽(AIPs)和免疫调节肽(IDPs)等类型的功能机制及实际应用案例,同时提出未来研究方向应关注饲料源BAPs开发、生物信息学工具应用及跨学科合作。
水生生物对饲料蛋白质的需求显著高于畜禽,蛋白质在消化过程中水解为小肽和游离氨基酸(AAs)后被吸收。肽营养与氨基酸营养同等重要,其中二肽和三肽可通过肠道细胞膜上的肽转运蛋白(如PepT1和PepT2)直接吸收。生物活性肽(BAPs)通常由2-20个氨基酸组成,分为内源性和外源性两类,具有抗氧化、抗菌、抗病毒、抗炎和免疫调节等多种功能。
BAPs的制备方法包括DNA重组、化学合成、化学水解、微生物发酵和酶解技术。酶解法因反应可控、成本低且适合工业化生产成为主流。酶解过程依赖蛋白酶的特异性切割,如胰蛋白酶优先切割赖氨酸和精氨酸残基的C端。优化参数(温度、pH、底物比等)可提高效率,而膜反应器(EMR)技术能实现连续酶解与分离。
粗提液需通过超滤(UF)、纳滤(NF)或电渗析超滤膜(EDUF)等技术分离活性肽。EDUF可同时分离阴离子和阳离子肽,例如乳清蛋白水解产物中的ALPMHIR和IDALNENK。
除大豆、乳制品等传统蛋白源外,棉籽粕、菜籽蛋白、昆虫蛋白及鱼加工副产物等非粮源也富含BAPs。例如,菜籽蛋白衍生的抗氧化肽WDHHAPQLR和棉籽蛋白抗菌肽HHRRFSLY。
AOPs通过清除活性氧(ROS)、螯合金属离子或激活Keap1-Nrf2通路缓解氧化应激。谷胱甘肽(GSH)作为内源性三肽,能提升超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性,降低丙二醛(MDA)含量。研究表明,500 mg/kg GSH可提高鲤鱼增重率,而900 mg/kg剂量改善中华绒螯蟹肝胰腺脂肪酸组成。
AMPs通过破坏细菌膜(如桶状模型)或靶向细胞内组分发挥作用。Meta分析显示,600-800 mg/kg AMPs饲喂2个月可提高水产动物存活率并降低饲料系数。转基因技术将cecropin B基因导入斑点叉尾鮰后,其抗病性显著增强。
AVPs通过直接结合病毒颗粒或宿主细胞受体抑制感染。例如,来自大西洋鲑的NK-lysin肽可降低神经坏死病毒(NNV)对欧洲海鲈的致死率,而鳄鱼源cathelicidin 5能减少白斑综合征病毒(WSSV)对虾类的感染。
源自紫贻贝的肽GVSLLQQFFL可抑制巨噬细胞一氧化氮(NO)生成,而藻类衍生的PDVAA(2.5 mg/kg)通过下调肿瘤坏死因子-α(tnf-α)表达缓解鲫鱼肠炎。
二肽如蛋氨酸-蛋氨酸(Met-Met)和丙氨酰-谷氨酰胺(Ala-Gln)解决了游离氨基酸易流失或降解的问题。Met-Met在凡纳滨对虾饲料中添加0.24%可提高增重率,而1% Ala-Gln缓解氨胁迫对黄颡鱼的生长抑制。
未来需探索调控糖脂代谢、促摄食的新型BAPs,并加强饲料源肽的生物信息学预测(如BIOPEP-UWM数据库)。跨学科合作将加速BAPs从实验室研究向产业化应用转化,推动可持续水产养殖发展。
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