《Aquaculture Science and Management》：Bioactive peptides in aquaculture: a peptidomics approach to food security
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这篇综述深入探讨了如何运用肽组学技术，系统地发现、鉴定和表征来自水产品、渔业加工副产物等来源的生物活性肽，并阐明其在水产养殖营养、健康管理和可持续发展中的多功能角色，为开发新型功能性饲料添加剂、减少抗生素依赖、保障全球粮食安全提供了创新的分子视角和切实可行的框架。
随着全球人口增长和粮食安全挑战加剧，水产养殖作为增长最快的食品生产领域，其作用日益凸显。为实现可持续发展，减少对抗生素的依赖，开发新型功能性饲料添加剂至关重要。其中，生物活性肽因其在促进生长、预防疾病、缓解应激和提升产品品质等方面的多重功效而备受关注。肽组学，作为一种利用先进分析技术大规模评估内源性与外源性肽的方法，正成为连接肽的分子发现与其在水产养殖中实际应用的桥梁。
研究空白与框架
尽管已有大量研究描述了生物活性肽及其在水产养殖中的作用，但多数集中于肽的分类、来源或孤立的生物功能描述。能将基础的肽检测与真实的养殖应用（如鱼饲料、疾病管理和可持续生产系统）明确联系起来的研宄有限。肽组学虽在质谱、生物信息学和肽数据库的助力下迅速发展，但其在水产养殖营养与健康中的实际应用仍显分散，未成体系。本综述旨在填补这一空白，将肽组学方法与功能评估及应用视角相结合，构建一个从分子检测到养殖实践的概念框架。
肽组学中的分析方法与工作流程
生物活性肽是隐藏在蛋白质结构中的短链氨基酸序列，需通过水解释放。其主要制备方法包括化学水解法、酶水解法及微生物发酵法。
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化学水解法：虽简单经济，但常因反应条件剧烈导致产物生物功能性降低。
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酶水解法：最常用且可控的方法，利用蛋白酶在特定条件下切割蛋白质，可产生具有预定分子量和氨基酸组成的肽。与肽组学结合，能更有针对性地生产已知功能的生物活性肽。
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微生物发酵法：利用微生物及其产生的酶来水解蛋白质，成本较低且易于放大生产。在肽组学信息指导下，可选择特定微生物以生产具有目标生物功能的肽。
标准的肽组学工作流程包括样品制备、液相色谱分离、MALDI-MS或MS/MS鉴定，以及利用肽数据库和生物信息学工具进行数据分析。不同于传统方法，肽组学能直接检测天然存在的肽，包括修饰肽和痕量功能性肽。BIOPEP、PepBank等生物信息学工具可帮助预测肽功能，加速具有抗菌、抗氧化或免疫支持潜力肽的筛选。
肽的分离、鉴定与分析技术
肽生产后，需经一系列分析技术进行分离与鉴定。
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样品制备与肽提取：涉及对鱼组织、血液、黏液或蛋白水解物等进行匀浆、离心、过滤或超滤，以富集小肽并去除干扰物。固相萃取和添加甲酸等步骤可进一步提高纯度并防止酶解，为后续质谱分析奠定基础。
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质谱(MS)：是肽鉴定的核心技术。基质辅助激光解吸/电离质谱及其串联质谱能够以高灵敏度直接分析生物样品，鉴定蛋白质、肽及其翻译后修饰。
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色谱方法：反相液相色谱根据疏水性分离肽，离子交换色谱则根据电荷进行分离，是纯化复杂肽混合物的关键手段。
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肽数据库与生物信息学资源：是解析质谱数据的关键。通过将检测到的序列与BIOPEP、PepBank等数据库比对，可实现肽的快速分类和生物学解读。这有助于将肽结构与影响生长、免疫和抗病性的生物功能相关联。
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计算机模拟与计算学方法：在实验室实验之外，用于筛选、预测和排序生物活性肽组分。分子对接可模拟肽与其生物靶点（如微生物膜、酶）之间的相互作用，从而在原子层面阐明其抗菌、抗氧化等作用的机制，并基于结合强度对肽进行虚拟筛选和排序。
水产养殖中生物活性肽的来源
生物活性肽可从多种水产资源中获取，这不仅有助于提升动物健康与营养，也通过将废弃生物质转化为高价值功能性成分促进了资源的可持续利用。
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海洋来源：海洋鱼类蛋白质因其高营养价值和平衡的氨基酸组成而被广泛研究。来自鱼肉、结缔组织的肽具有抗氧化、抗菌、抗高血压和免疫调节等功能。此外，鱼皮、鱼鳞、鱼骨和内脏等加工副产物富含胶原蛋白，是开发生物活性肽的宝贵资源，符合循环生物经济理念。
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淡水来源：内陆水产养殖的主要品种是生物活性肽的重要来源。从淡水鱼组织和加工副产品中开发活性肽，有助于制定适合本地的可持续水产饲料解决方案。
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水产养殖副产物与加工废弃物：鱼头、鱼骨、鱼皮、内脏和甲壳等加工残余物蛋白质丰富，常被废弃。通过可控水解和肽组学筛选，这些废弃物可转化为低成本、可持续的生物活性肽来源，提高资源利用效率，减少对传统蛋白质原料的依赖。
生物活性肽在水产养殖中的功能作用
通过肽组学鉴定的生物活性肽，在水产养殖营养、健康管理和整体生产力方面扮演着多重角色。
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抗氧化与应激相关功能：抗氧化肽通过清除活性氧、螯合金属离子、阻止脂质过氧化和激活抗氧化防御系统，保护水产动物免受氧化损伤。在水产养殖系统中，氧化应激是降低生长、削弱免疫力和存活率的主要限制因素，因此抗氧化肽是维持生理平衡、提升养殖性能的有前途的功能性饲料成分。
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抗菌肽：是水产养殖中研究最广泛的生物活性肽，可作为抗生素的有效替代品。其作用机制主要包括破坏微生物细胞膜以及抑制细胞内功能（如蛋白质合成、核酸合成）。鱼类产生的AMPs主要分为几类：β-防御素、cathelicidins、hepcidins、组蛋白衍生肽和鱼类特有的piscidins。它们不仅具有直接的抗菌、抗病毒、抗寄生虫活性，还能调节免疫相关基因的表达。
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免疫调节肽：这类肽通过抑制有害微生物和调节先天免疫功能来支持宿主的防御系统。在水产养殖中，它们是替代或补充传统化学治疗剂的宝贵天然选择。一些抗菌肽和抗氧化肽除了直接对抗感染外，还能增强宿主的免疫反应。例如，来自弹涂鱼的NK-lysin衍生肽BpNKLP40能够上调促炎细胞因子、下调抗炎细胞因子，显示其免疫调节活性。这些肽还有望作为疫苗佐剂使用。
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生长性能与营养功能：许多生物活性肽可通过增强营养吸收、维持肠道健康和调节代谢过程来促进生长。在饲料中添加这些肽，可以提高饲料效率，促进更可持续的生产。例如，补充丙氨酰-谷氨酰胺二肽可以改善斑马鱼的生长性能，并减轻氨胁迫对黄颡鱼幼鱼的不利影响。肽组学有助于识别这些功能肽，使饲料配方从关注总蛋白含量转向更注重功能性的营养策略。
在功能性饲料中的应用与健康管理未来展望
目前，生物活性肽在人类健康领域已鉴定出60多种生物活性，但在水产养殖的实际应用中，主要集中于抗氧化肽、抗菌肽和免疫调节肽这一小部分。将肽组学与水产养殖研究相结合，为将分子水平的发现转化为实际应用提供了结构化路径。通过肽鉴定、生物信息学功能预测和有目标的实验验证相结合，肽组学支持从水生和陆生蛋白质来源开发功能性饲料和健康促进添加剂。这些方法通过促进副产品的高效利用、改善动物健康，并借助更具生产力和韧性的水产养殖系统加强粮食安全，从而推动可持续发展。
未来，除了现有重点，也应关注生物活性肽在调控鱼类糖脂代谢方面的潜力。随着饲料中淀粉或脂质含量的增加，鱼类代谢紊乱风险上升。从针对人类肥胖和代谢疾病的研究中汲取灵感，寻找能够调节水产动物碳水化合物和脂质代谢的活性肽，将成为解决养殖业关键挑战的新方向。总之，肽组学与功能测试、饲料配方的协同，使得生物活性肽的发现能够系统性地转化为水产养殖的实际应用。
