大豆蛋白与鱼类消化能力和肠道免疫的关系

1、大豆蛋白与鱼类消化能力和肠道免疫的关系目前的主要研究内容A、大豆蛋白代替鱼粉蛋白对鱼类生产性能的影响。B、大豆蛋白对鱼类消化能力的影响有一些研究。C、大豆蛋白对鱼类肠道免疫的关系有少量研究。一、大豆蛋白对鱼类生长的影响表1 大豆蛋白降低鲤鱼的生长试验一(SPI蛋白)SPI蛋白(%)0406080100增重(g/尾）24.6a16.6b12.8c10.7cd8.45d增重与SPI蛋白相关Y1=-0.163SPI+23.75 R2=0.9647 p0.01 r=-0.9892*试验二(DSBM蛋白)DSBM蛋白(%)0255075100增重(g/尾）22.8a21.2ab19.7b14.2c9.8

2、d增重与DSBM蛋白相关Y2=-0.127DSBM+23.77 R2=0.9108 p0.01 r=-0.9544* 资料来源：张锦秀和周小秋(2003)表2 去皮豆粕蛋白代替鱼粉蛋白对大西洋鲑鱼和虹鳟生长的影响0%DSBM37%DSBM变化(%) Refstie等(2000)大西洋鲑鱼278a193b-44.3虹鳟142a139a-2.15大西洋鲑鱼SBM蛋白(%)02537 Carter等(2000)增重(g)80.8a74.3b70.0c相关Y=-0.311X+81.05 r=-0.985*表3 豆粕对大口鲶和大菱鲆生长的影响大口鲶(SBM)SBM蛋白(%)1326395265艾庆辉等(

3、2002)增重(g)82.7a73.5b67.4c50.4d40.5e相关分析Y1=-82.7SBM+95.2 r=-0.9844*大菱鲆(SBM)SBM蛋白(%)025507587.5Eric等(2000)增重(g)2.6a2.21b2.08b1.69c1.35d相关分析Y2=-1.32SBM+2.6121 r=-0.9794*表4 大豆源蛋白代替鱼粉蛋白后引起生长下降效应值品种大豆蛋白源每代鱼粉蛋白10 %, 增重变化(%)资料来源幼建鲤SPI -4.60张锦秀,周小秋(2003)幼建鲤DSBM -5.58张锦秀,周小秋(2003)鲤鱼DSBM -5.57Kim等(1995)大口鲶SBM

4、-9.82艾庆辉等（2002）四须鲃SBM -5.00Adrian（2000）鲑鱼DSBM -4.05Carter(2000)大菱鲆SBM -14.28Eric等(2000)平均 -6.98小 结大豆蛋白等量蛋白替代鱼粉蛋白后引起鱼类生长速度下降。代替越多生长受阻越严重。代替后引起的效应值为：每代替10%，生长速度下降4.05-14.28%（平均6.98%)二、大豆蛋白引起鱼类生长下降与采食量下降有关表5 大豆蛋白引起鲤鱼采食量（FI）下降试验一(SPI蛋白)SPI蛋白(%)0406080100FI(g/尾）39.78a28.96b26.2c 24.7c21.6dFI与SPI蛋白相关Y1=-1

5、7.66SPI+38.97 R2=0.9438 p0.01 r=-0.9715*试验二(DSBM蛋白)DSBM蛋白(%)0255075100FI(g/尾）32.8a32.2a32.6a29.0b26.8cFI与DSBM蛋白相关Y2=-6.02DSBM+33.698 R2=0.807 p0.05 r=-0.8983* 资料来源：张锦秀和周小秋(2003)表6 豆粕对大口鲶和四须鲃采食量(FI)的影响大口鲶(SBM)SBM蛋白(%)1326395265艾庆辉等(2002)FI(g)63.7a61.1ab60.8b59.4b53.1c相关分析Y1=-18.4SBM+66.99 R2=0.8440*

6、r=-0.9187* p0.01四须鲃(SBM)SBM蛋白(%)0255075Eric等(2000)FI(g)7.75a7.52a7.58a6.49b相关分析Y2=-1.49SBM+7.983 R2=0.7157* r=-0.8401* p0.05表8 大豆蛋白代替鱼粉蛋白引起采食量下降的效应值品种大豆蛋白源每代鱼粉蛋白10 %, 采食量变化(%)资料来源幼建鲤SPI -4.57张锦秀,周小秋(2003)幼建鲤DSBM -1.81张锦秀,周小秋(2003)鲤鱼DSBM -2.15Kim等(1995)大口鲶SBM -3.27艾庆辉等（2002）四须鲃SBM -2.17Adrian（2000）鲑鱼

7、DSBM -6.81Carter(2000)平均 -3.46表7 大豆蛋白使用后鱼类增重鱼采食量的关系实验水 生 动 物大豆蛋白源相 关 系 数资料来源增重与采食量1大 口 鲶豆粕+0.9223*艾庆辉等(2002)2四须鲃SPI+0.9911*Adrian(2000)3幼 建 鲤SPI+0.9750*周小秋等(2003)4幼 建 鲤去皮豆粕+0.9720*周小秋等(2003)结果说明：大豆蛋白引起鱼类生长下降，采食量下降是重要原因。大豆蛋白代替鱼粉蛋白后引起采食量下降的可能原因大豆蛋白中不含有鱼粉中某些诱食物质，引起采食量下降（可能是）除以上原因外，是否还有其它重要原因 ？表9 SPI对幼建

8、鲤饲料系数和净蛋白沉积率(PRR)的影响SPI蛋白(%)0406080100饲料系数1.62a1.76a2.04b2.30c2.56d饲料系数与SPI蛋白替代鱼粉蛋白水平相关Y2=0.96SPI+1.52 R2=0.9317* r=+0.9652*PRR(%)25.57a24.5a18.5b 11.3c14.1cPRR与SPI蛋白替代鱼粉蛋白水平相关Y1=-14.51SPI+26.92 R2=0.7934* r=-0.8907* 资料来源：张锦秀和周小秋(2003)DSBM蛋白(%)0255075100饲料系数1.48a1.52a1.66b2.05c2.74d饲料系数与DSBM蛋白替代鱼粉蛋白

9、水平相关Y1=1.22DSBM+1.28 R2=0.8411* r=+0.9171*PRR(%)28.2a26.1ab23.8b18.3c13.0dPRR与DSBM蛋白替代鱼粉蛋白水平相关Y2=-15.28DSBM+29.5 R2=0.9554* r=-0.9774* 资料来源：张锦秀和周小秋(2003)表10 DSBM对幼建鲤饲料系数和净蛋白沉积率(PRR)的影响表11 豆粕对大口鲶和中华鲟净蛋白利用率的影响大口鲶SBM蛋白(%)1326395265PRR(%)41.9a38.6ab35.8b 27.4c24.8cPRR与SBM蛋白相关Y1=-34.88SBM+43.31 R2=0.96*

10、r=-0.9798*中华鲟SBM蛋白(%)12.516.67255075PRR(%)27.7a24.5ab22.8b19.8c10.7ePRR与SBM蛋白相关Y2=-24.06SBM+29.7 R2=0.9483* r=-0.9738* 注：1、回归和相关是作者根据资料计算方法 2、 资料分别来源于：艾庆辉等(2002), 庄平等(2002)表12 大豆蛋白代替鱼粉蛋白引起饲料系数和PRR变化的效应值品种大豆蛋白源每代鱼粉蛋白10 %, 变化(%)资料来源饲料系数PRR 幼建鲤SPI+5.80-4.48 张锦秀,周小秋(2003)幼建鲤DSBM+8.51-5.39 张锦秀,周小秋(2003)中

11、华鲟SBM/-11.7 庄平等(1995)大口鲶SBM+13.40-7.84 艾庆辉等（2002）鲑鱼DSBM/-5.17 Refstie等（2000）平均+9.23-6.92注：作者根据数学模型计算表13 大豆蛋白代替鱼粉蛋白后采食量与营养物质利用率的相关水生动物大豆蛋白源采食量与指标之间相关系数资料来源饲料系数PERPRR大口鲶豆粕-0.9319*+0.9365*+0.9303*艾庆辉等(2002)四须鲃大豆分离蛋白-0.9821*Adrian(2000)幼建鲤大豆分离蛋白-0.8775*+0.9044*+0.8249*周小秋等(2003)幼建鲤去皮豆粕-0.9706*+0.9745*+0

12、.9671*周小秋等(2003)结果说明：大豆蛋白引起鱼类营养营养物质利用效率下降是采食量下降最主要的原因表14 大豆蛋白代替鱼粉蛋白后增重和饲料系数的相关水 生 动 物大豆蛋白源增重与饲料系数之间相关系数资料来源大 口 鲶豆粕-0.9911*艾庆辉等(2002)四须鲃SPI-0.9983*Adrian(2000)幼 建 鲤SPI-0.8775*周小秋等(2003)幼 建 鲤去皮豆粕-0.9901*周小秋等(2003)鲤鱼全脂大豆-0.9304*Kim等(1995)小 结A、大豆蛋白等蛋白代替鱼粉蛋白后引起鱼类采食量和营养物质的利用率下降。B、大豆蛋白等蛋白代替鱼粉蛋白后引起增重下降与鱼类采食

13、量下降和营养物质率下降呈显著相关。 因此，大豆蛋白等蛋白代替鱼粉蛋白后引起鱼类营养物质利用率下降可能是核心问题。大豆蛋白替代鱼粉蛋白引起营养物质利用下降的原因分析A、鱼类对大豆蛋白源可消化性差全脂大豆碳水化合物含量寡糖(棉籽三糖、水苏四糖等)10%左右可消化低多糖30%左右。B、降低了鱼类的消化力C、氨基酸平衡差对鱼类而言，蛋氨酸是大豆制品的第一限制性氨基酸三、大豆蛋白与鱼类消化力的关系（一）大豆蛋白引起鱼类蛋白消化酶分泌能力下降胰脏是主要消化蛋白酶的分泌器官胰脏生长和结构正常与否影响其分泌能力表15 SPI和DSBM对幼建鲤肝胰脏绝对生长影响SPI蛋白代替鱼粉蛋白SPI蛋白替代比(%)040

14、6080100肝胰重(g)1.67a1.37b1.18bc0.98c0.94d肝胰重与SPI蛋白替代比回归Y1=-0.77SPI+1.6618 R2=0.9798*r=-0.9808*DSBM蛋白代替鱼粉蛋白DSBM蛋白替代比(%）0255075100肝胰重(g)1.99a1.76b1.39bc1.1c0.84d肝胰重与SPI蛋白替代比回归Y1=-1.1DSBM+2.01 R2=0.9955*r=-0.9977*资料来源：姜光丽 周小秋(2003)可见：大豆蛋白后引起鱼类肝胰脏生长受阻引起鱼肝胰脏生长下降的抗营养因子胰蛋白酶抑制因子（TIA）-？大豆球蛋白 ？其它抗营养因子？目前对鱼类的研究报

15、道认为： TIA是最主要的影响因子SPI蛋白代替鱼粉蛋白TIA(mg/g)0.000.981.461.942.41肝胰重(g)1.67a1.37b1.18bc0.98c0.94d肝胰重与TIA回归Y1=-0.23TIA+1.6656 R2=0.9811*r=-0.9905*DSBM蛋白代替鱼粉蛋白TIA(mg/g)0.000.190.380.570.75肝胰重(g)1.99a1.76b1.39bc1.1c0.84d肝胰重与TIA回归Y1=-1.5846TIA+2.1113 R2=0.9952*r=-0.9976*资料来源：姜光丽 周小秋(2003)表16 TIA对幼建鲤肝胰脏绝对生长影响可见：

16、TIA确是引起肝胰脏生长的主要抗营养因子罗非鱼(Carrratore等1997）眼斑石首鱼(Hellan等2002）TIA对胰脏生长的作用方式组织结构病变-？Cartore等(1997)报道：全脂大豆引起肉芽和肝胰细胞空泡增多代尝性增生-？SPI蛋白代替鱼粉蛋白TIA(mg/g)0.000.981.461.942.41肝胰重/体重(%)4.12ab3.93a4.61b4.57b5.08c肝胰重/体重与TIA回归Y1=0.41TIA+3.911 R2=0.6917*r=+0.8313*DSBM蛋白代替鱼粉蛋白TIA(mg/g)0.000.190.380.570.75肝胰重/体重(%)4.30a4

17、.35a3.78bc3.83abc3.66c肝胰重/体重与TIA回归Y1=-0.9977TIA+4.3518 R2=0.8082*r=-0.8992*资料来源：姜光丽 周小秋(2003)表18 TIA对幼建鲤肝胰脏相对生长影响可知：高水平TIA作用下，肝胰脏出现代偿性生长，代偿性增生后引起胰腺蛋白消化酶分泌能力下降。在低水平下则相反。SPI可能主要含Kunitz-TIA, 含量高达6.35mg/gDSBM可能主要含Kuntitz-TIA和Bowman-Birk-TIA, 含量仅为1.09mg/g表17 TIA对幼建鲤肝胰脏绝对生长影响表18 SPI中的TIA对幼建鲤胰脏中蛋白消化酶活力的影响T

18、IA(mg/g)0.000.981.461.942.41胰蛋白酶比活力(A/g.min) 1333.61122.9964.5589.2341.57胰凝乳蛋白酶比活力(A/g.min)2.041.821.431.280.58胰蛋白酶与TIA回归Y1=-416.8TIA+1436 R2=0.9251* r=-0.9686*TIA每增加1mg，活力下降416.08凝乳蛋白酶与TIA回归Y2=-0.57TIA+2.2055 R2=0.8768* r=-0.9364*TIA每增加1mg，活力下降0.57资料来源：姜光丽和周小秋(2003)TIA(mg/g)0.000.190.380.570.75胰蛋白酶

19、比活力(A/g.min) 1456.871192.521172.87799.43630.48胰凝乳蛋白酶比活力(A/g.min)2.282.181.831.531.31胰蛋白酶与TIA回归Y1=-1092TIA+1469 R2=0.9510* r=-0.9752*TIA每增加1mg，活力下降1092凝乳蛋白酶与TIA回归Y2=-1.38TIA+2.3469 R2=0.9780* r=-0.9889*TIA每增加1mg，活力下降1.38资料来源：姜光丽和周小秋(2003)表19 DSBM中的TIA对幼建鲤胰脏中蛋白消化酶活力的影响胰蛋白酶原胰蛋白酶 TIA与肠中蛋白消化酶结合肠促胰酶肽分泌胰腺酶

20、原分泌胰腺肥大增生TIA引起胰腺肥大可能机制（二）、大豆蛋白中引起消化道酶活力下降表20 SPI对幼建鲤肠中蛋白消化酶活力的影响SPI(%)0406080100胰蛋白酶比活力(A/g.min) 1306.81086.65664.42627.85457.99凝乳蛋白酶比活力(A/g.min)2.662.322.091.180.78胰蛋白酶与SPI蛋白回归Y1=-8.9SPI+1327.2 R2=0.9382* r=-0.9686*凝乳蛋白酶与SPI蛋白回归Y2=-0.0194SPI+2.89 R2=0.8882* r=-0.9424*资料来源：姜光丽和周小秋(2003)DSBM(%)025507

21、5100胰蛋白酶比活力(A/g.min) 1516.4312871255.19801.03756.63胰凝乳蛋白酶比活力(A/g.min)3.092.71.921.651.27胰蛋白酶与SPI蛋白回归Y1=-8.02DSBM+1524 R2=0.9204* r=-0.9593*凝乳蛋白酶与SPI蛋白回归Y2=-0.0188DSBM+3.04 R2=0.9738* r=-0.9868*资料来源：姜光丽和周小秋(2003)表21 DSBM对幼建鲤肠中蛋白消化酶活力的影响引起鱼肠道中消化酶下降的因子胰蛋白酶抑制因子（TIA）-？大豆球蛋白 ？其它抗营养因子？目前对鱼类的研究报道认为： TIA是最主要

22、的影响因子表22 胰蛋白酶抑制因子对鲑鱼和虹鳟肠道蛋白消化酶的影响鲑鱼虹鳟资料来源TIA(m)0505Dimes 1994 蛋白消化酶相对活力(%)10050.1610067.6TIA (m)0.001.5-2.85Dimes1995胰蛋白酶活力100500表23 SPI中TIA对幼建鲤肠中蛋白消化酶活力的影响TIA(mg/g)0.000.981.461.942.41胰蛋白酶比活力(A/g.min) 1306.81086.65664.42627.85457.99凝乳蛋白酶比活力(A/g.min)2.662.322.091.180.78胰蛋白酶与TIA回归Y1=-3.86TIA+1330.3 R

23、2=0.9382* r=-0.9686*TIA每增加1mg，活力下降386凝乳蛋白酶与TIA回归Y2=-0.008TIA+2.89 R2=0.8831* r=-0.9397*TIA每增加1mg，活力下降0.80资料来源：姜光丽和周小秋(2003)表24 DSBM中TIA对幼建鲤肠中蛋白消化酶活力的影响TIA（mg/g)0.000.190.380.570.75胰蛋白酶比活力(A/g.min) 1516.4312871255.19801.03756.63胰凝乳蛋白酶比活力(A/g.min)3.092.71.921.651.27胰蛋白酶与TIA回归Y1=-10.70TIA+1526.8 R2=0.9

24、201* r=-0.9592*TIA每增加1mg，活力下降1071凝乳蛋白酶与TIA回归Y2=-0.025TIA+3.59 R2=0.9743* r=-0.9871*TIA每增加1mg，活力下降2.51资料来源：姜光丽和周小秋(2003)TIA种类作用存在特异性Kunitz-TIA和Bowman-Birt-TIA是已经分离研究较深入的两种大豆蛋白TIAKuntiz-TIA 对黄带魳和东方鲀胰蛋白酶抑制作用强，而对凝乳蛋白酶抑制作用较弱。Bowman-Birt-TIA对两种蛋白酶抑制作用较强。（三）大豆蛋白引起鱼类肠道生长受阻（目前这方面研究非常少）表25 SPI对肠道生长的影响SPI04060

25、80100肠重(g)1.36a1.31a0.87b0.6c0.63c肠长(mm)158.3ab171.5a144.5c132.1cd129.5d肠重与SPI相关 r1=-0.9207(p0.05)肠长与SPI相关 r2=-0.7907(p0.10)PRR与肠重相关 r3=+0.9864(p0.01) PRR与肠长相关 r4=+0.9243(P0.05) 资料来源：张锦秀和周小秋(2003)表26 DSBM对肠道生长的影响DSBM（%）0255075100肠重(g)1.63a1.51ab1.38b0.95c0.75c肠长(mm)182.6a180.6a175.5a145.8b132.8c肠重与D

26、SBM相关 r1=-0.9689(p0.01)肠长与DSBM相关 r2=-0.9365(p0.05)PRR与肠重相关 r3=+0.9820(p0.01) PRR与肠长相关 r4=+0.9826(p0.01) 资料来源：张锦秀和周小秋(2003)（四）大豆蛋白引起鱼类对肠道结构和肠细胞结构异常1、大豆蛋白引起肠道皱襞高度下降图2 SBM对鲑鱼后肠皱襞高度的影响表27 SPI对幼建鲤肠皱襞高度的关系SPI（%）0406080100前肠(m)663.93a610.2a467.5b470.8b366.7c后肠(m)468.3a440.5a327.1b279.7bc315.6b皱襞高度与SPI相关前肠

27、y1=-297.99SPI+682.68 R2=0.915* r1=-0.9565(p0.01)后肠y2=-191.96SPI+437.7 R2=0.7931* r1=-0.8905(p0.05)PRR与皱襞高度相关前肠 r3=+0.8603(p0.05) 后肠 r4=+0.8889(P0.05) 资料来源：张锦秀和周小秋(2003)表28 DSBM对幼建鲤肠皱襞高度的关系DSBM（%）0255075100前肠(m)607.1a646.1a509.8b601.3a401.2c后肠(m)382.4a298.6a266.5b229.1c245.03c皱襞高度与DSBM相关前肠 y1=-182.9D

28、SBM+644.65 R2=0.5365 r1=-0.7324后肠y2=-94.17SPI+320.7 R2=0.8665* r1=-0.9309(p0.05)PRR与皱襞高度相关前肠 r3=+0.7500(p0.10) 后肠 r4=+0.8577(P0.05) 资料来源：张锦秀和周小秋(2003)2、大豆蛋白引起鱼类肠道结构的破坏鱼类肠道结构也由粘膜层、粘膜下层、肌肉下层和浆膜层组成肠道结构完整性的破坏和结构异常，引起营养物质吸收下降Fig.3 SPI引起前肠结构变化（张锦秀和周小秋，2003）全鱼粉蛋白组，正常 SPI 100%替代鱼粉蛋白，幼建鲤前肠道表现, 上皮细胞脱落，固有层变宽。全

29、鱼粉蛋白组，正常 SPI 100%替代鱼粉蛋白，幼建鲤后肠道表现, 上皮细胞脱落，固有层变宽。Fig.4 SPI引起后肠结构变化（张锦秀和周小秋，2003） 表29 大豆蛋白引起鱼类肠细胞结构的破坏鱼大豆蛋白源 表 现资料来源幼建鲤SPI，DSBM上皮细胞脱落，顶端溶解。上皮细胞核排列比较混乱，后肠上皮细胞核顶部吸收小泡明显减少张锦秀和周小秋(2003)鲑鱼SBM30%杯状细胞数量增加，吸收小泡减少和消失Ingh等(1991)虹鳟SBM同上Buttle等(2001)亚洲尖吻鲈Boonyaratpalin等(1998)表30 豆粕鲑鱼对肠道酶活的影响出理上皮刷状缘上皮细胞内核苷酸酶Mg2+ATP

30、酶碱性磷酸酶Leu氨酞酶碱性磷酸酶酸性磷酸酶非特异性脂酶丙氨酸氨肽酶全鱼粉正常正常正常正常正常正常正常正常豆粕组下降下降下降下降下降下降下降下降资料来源：Bakke-Mckellep等(2000)以上这些酶可以反应细胞分化的能力。大豆蛋白可以引起肠细胞分化能力下降大豆蛋白引起鱼类肠道结构破坏诱因大豆凝结素 ？大豆抗原蛋白 ？其它抗营养因子 ？目前对鱼类研究普遍认为：大豆凝结素和大豆抗原蛋白是最主要的诱因表31 大豆凝结素对鲑鱼肠道结构的影响处鲤组 后肠道结构变化正常组 正常正常组+3.5%大豆凝集素后肠皱襞破例，粘膜上皮细胞脱落，进入肠腔。资料来源：Burrells（2001）大豆凝结素作用机

31、理A、在鲑鱼肠刷状缘膜发现了结合点（Hendrik等1990)，对膜上碳水化合物N-乙酰D-半乳糖有特异性。B、大豆凝结素主要作用皱襞顶端细胞，因顶端细胞敏感。C、主要作用的后肠细胞。D、使刷状缘细胞代谢受阻，引起结构破坏。表32 SPI和DBSM中大豆凝结素和大豆抗原蛋白含量原料凝结素效价大豆抗原蛋白肠道损伤鱼粉 -SPI未检出+DSBM未检出+资料来源：张锦秀和周小秋(2003)表33 大豆抗营养因子对虹鳟肠道的影响 抗营养因子 肠道损伤TIA凝结素大豆球蛋白(mg/g)大豆伴球蛋白(mg/g)前肠后肠 58.834.8上皮脱落溶解，细胞结构异常上皮严重脱落溶解，细胞结构异常 0.0014

32、0.0153 _ _资料来源：Rumsey等(1994)说明：大豆制品中大豆抗原蛋白也是引起的肠道结构破坏的抗营养因子。大豆球蛋白对肠道的作用大豆抗原蛋白包括大豆球蛋白和大豆伴球蛋白大豆抗原蛋白主要是通过敏反应引起肠道上皮损伤。五、大豆蛋白源与鱼类肠道免疫鱼的肠免疫系统包括：肠道粘液肠上皮细胞相关淋巴细胞溶菌酶和抗体主要参与肠道免疫的体液因子（一）大豆蛋白与鱼类肠道物理屏障肠道结构完整是保证鱼类肠道病源微生物浸入的重要物理屏障大豆蛋白中的抗营养因子TIA和免疫球蛋白会引起鱼类肠道结构完整性破坏，及物理屏障受到破坏。（前面已述）（二）大豆蛋白与鱼类肠道非特异性免疫的关系*肠道中相关淋巴组织（包括淋巴细胞、浆细胞、巨噬细胞和多种粒细胞）是真骨鱼类免疫应答的主要组织之一（Robert 等1986）*淋巴组织可以阻止抗原性物质进入通过肠道进入机体。*鱼类肠淋巴细胞、浆细胞、巨噬细胞和多种粒细胞增多表明鱼肠非特异性炎性反应开始。 DSBM鱼类后肠道免疫细胞数量关系