Создание кормов на основе биомассы растительного и животного планктона прудовых экосистем для объектов тепловодной аквакультуры

Новизна предполагаемой к решению задачи определяется комплексным подходом к разработке корма на основе биомассы и предполагает решение нескольких взаимосвязанных более дробных задач:

• 1.    Разработку технологических приёмов получения и переработки биомассы растительного и животного планктона прудовых экосистем для получения кормовой добавки с использованием ресурсосберегающих, малозатратных методов.

• 2.    Установление пищевой ценности этой добавки, определение питательных свойств, химического состава, качественного состава и количественного соотношения жирных кислот общих липидов, аминокислотного состава, содержания нуклеиновых кислот.

• 3.    Определение перекисного числа жира, кислотного числа, а также общей токсичности после года хранения биомассы растительного и животного планктона прудовых экосистем.

• 4.    Исследование возможности кормления австралийских раков с использованием биомассы растительного и животного планктона прудовых экосистем как монодиету и в составе искусственных сухих кормов.

• 5.    Разработка и защита объектов интеллектуальной собственности (методов и способов).

• 6.    Апробация технологии использования корма в производственных условиях.

Материал и методы. Для отлова биомассы используется устройство, принцип работы которого состоит в следующем: на участке сбросного канала осетрового завода перед рекой находится диагональный мостик, на котором устанавливаются деревянные рамки с металлической сеткой с ячеей 4-6 мм. Рамки вставляются в пазы, которые закреплены на мостике в периферийной и центральной части. Этот мостик служит для того, чтобы сконцентрировать молодь осетровых рыб в специальном накопителе, откуда молодь сбрасывается непосредственно в реку. Молодь, скатываясь по сбросному каналу, проходит под обслуживающим мостиком в тех ячейках, где не установлены рамки, а прудовая биомасса, проходя через стальную сетку, накапливаются в мешках с газовым ситом. По мере их накопления рамка с газовым ситом поднимается на мостик обслуживания, газовое сито отстегивается и одевается новое, процесс повторяется снова.

Качественный и количественный состав остаточной, выловленной кормовой прудовой биомассы определяли при суточных станциях (через каждый час) и за определенные промежутки времени в течение всего периода спуска прудов. Для исключения возможности попадания молоди осетровых в уловитель использовали защитную решетку с ячеей 4х4 мм. Кутец для отлова гидробионтов был изготовлен из газа. Биомассу сырья за единицу времени измеряли весовым методом. Весь улов осматривали.

Качественный состав биомассы с прудов белужьих (А), севрюжьих (Б) и осетровых (В) изучали под бинокуляром в пробе массой 1 г. Для предварительной сушки отловленной биомассы, состоящей из водорослей, ракообразных, насекомых и их личинок, была разработана конструкция центробежной сушилки, а также опытный образец на основе центробежного вентилятора и термоподогрева.

Химический состав сухой прудовой биомассы, определение протеина, жира, золы, выполнялся общепринятым методам: содержание жира – при экстракции ацетоном; содержание золы – весовым методом; массу сухого вещества - весовым методом, также определяется количество белка и БЭВ. Фракционный состав общих липидов экспериментальных партий сухой прудовой биомассы выполнялся методом тонкослойной хроматографии по методике Rothenbuchleеr et al. [12]. Качественный состав и количественное соотношение жирных кислот общих липидов определялся методом газожидкостной хроматографии. Пробы фиксировались в смеси хлороформа с метанолом 2:1. Анализ аминокислотного состава кормовой прудовой биомассы проводился по прописи Т.Е. Пасхиной [10]. Выделение аминокислот из белков осуществляется путем 24-часового гидролиза кормов в 6Н НСL при температуре 110-1200 С. Разделение аминокислот проводилось на автоматическом анализаторе типа «Hevlett» – III поколения («Хромоспек», Великобритания). Содержание нуклеиновых кислот определялось методом Цанева-Маркова в модификации Бердышева (1973), [2]. Определение перекисного числа жира, кислотного числа, а также общей токсичности после года хранения биомассы растительного и животного планктона прудовых экосистем определяли общепринятыми экс-пресс-методами.

Итоговое испытание корма на основе биомассы растительного и животного планктона прудовых экосистем проводили в качестве монокорма в первом варианте, во втором варианте в качестве корма с добавлением следующих компонентов (%): сухая биомасса – 70, пшеничная мука – 25; поливитаминный премикс – 1; (вариант 2), в качестве контроля использовали стартовый комбикорм ОСТ 5 следующего состава (%): мука рыбная – 43,5, мясокостная – 3,0 (рыбная), пшеничная – 5,0, кровяная (рыбная) – 5,0, шрот соевый – 10,0, сухой обрат – 3,0, дрожжи – 22,0, жир рыбий – 5,0, премикс ПФ-2В – 1,5. Норма кормления в дневные сутки составила 2% от массы тела. Эффективность определяли по рыбоводно-биологическим показателям: выживаемость, абсолютный и среднесуточный приросты.

Испытание проводили в емкостях объемом 400 литров оснащенных биофильтром, для укрытия раков были сооружены домики из керамики. При этом был создан хороший водообмен и аэрация воды, количество растворенного в ней кислорода составило 7 мг/л, температура среды 25-270С. Собранный материал подвергли статистической обработке.

Результаты исследований. Задачей первого этапа исследования являлось сбор, переработка и определение запасов остаточной кормовой базы прудов при выпуске молоди осетровых в естественный водоем. Общее количество этой биомассы, отлавливаемого в центральной части канала (10 секций), было равно 6,5 тонн. Через периферийные секции (22 секции) проходит около 4 тонн остаточной биомассы. Таким образом, общее количество биомассы растительного и животного планктона, которую можно отловить при сбросе прудов на осетровом заводе за весь период выпуска молоди составляет около 10 тонн, или около 2 тонн сухого вещества (20% от сырой массы).

В ходе следующего этапа эксперимента определили качественный состав собранной биомассы, где обнаружены практически все гидробионты, встречающиеся в планктоне прудов: циклопы, дафнии, стрептоцефалюсы, гаммариды, лептосте-рии, хирономиды, пиявки, водяные клопы, личинки стрекоз, жуков и молодь рыбы. В пробах также был гаммарус, отсутствующий в прудах, обитающий вероятно, в сбросном канале. Большая доля в пробах сырья в отдельное время принадлежала нитчатым водорослям. В незначительном количестве также встречалась ряска.

При анализе и оценке качества кормовых добавок были исследованы все образцы прудов (А, Б, В). В период спуска белужьих прудов доминирующее место принадлежало дафниям (18-64%) и лептостериям (20-45%). Количество нитчатых водорослей колебалось от 7,5% до 82%. Среди прочих организмов встречались личинки жуков и циклопы (до 5%). При сбросе осетровых прудов, содержание дафний варьировало в пределах от 4% до 92%. Количество лептостерий в пробах снизилось и составляло не более 17%. Отмечено попадание в уловитель стрептоцефалюса (7-15%). Среди прочих организмов встречались гаммариды, пиявки, клопы, личинки стрекоз и жуков (7-20%). Содержание нитчатых водорослей в пробе колебалось в пределах 5-95%.

В период спуска севрюжьих прудов видовой состав гидробионтов в целом имел аналогичное распределение. Содержание нитчатки было равно 10-98%, дафний – 2-84%, лептостерий – до 1%, гаммарид – до 5%, клопов, личинок стрекоз – 10-15%. Однако количество нитчатых водорослей в течение суток подвергалось резким изменениям. При спуске всех трех групп прудов биомасса нитчатки снижалась в ночные и утренние часы и увеличивалась днем.

Образец кормовой добавки из белужьих прудов состоял преимущественно из дафний (41%) и лептостерий (32,5%). Образец Б из осетровых прудов содержал и нитчатые водоросли (50%).

Образец В содержал нитчатку (54%) и дафний (43%).

В составе прудовой биомассы растительного и животного планктона из прудовых экосистем, где выращивали молодь осетровых, установлены следующие показатели общего химического состава (табл. 1).

Таблица 1. Общий химический состав биомассы

Проба прудовых экосистем	В сыром веществе, %			Сухое вещество, %
	протеин	жир	зола
А	64+0,08	5,2+0,6	11,7+0,1	28,6+0,3
Б	56+0,2	4,4+0,3	11,9+0,3	28,7+0,5
В	60+0,5	3,9+0,07	11,9+0,2	28,8+0,1

Из данных таблицы 1 заметно, что содержание протеина, жира и золы варьируют в пробах, что свидетельствует о неоднородности состава самой биомассы растительного и животного планктона (р<0,01). Увеличенная доля золы в пробах объясняется наличием хитиноподобных веществ. В настоящее время хитин (из отходов переработки ракообразных) вводится в корма для рыб и сельскохозяйственных животных для связки кормосмесей и в качестве биологически активных добавок (БАД). Экстрактивные безазотистые вещества (углеводы) представлены ценными простыми сахарами, также необходимыми для развития организма, образования структурных специальных элементов – гликолипидов и гликопротеидов, а также как источник энергии. Липиды биомассы растительного и животного планктона содержали все необходимые жирные кислоты.

Образцы прудов А и Б отличались высоким содержанием ненасыщенных жирных кислот линоленового ряда (8,2-19,8%), которые являются предшественниками регуляторов роста и отвечают за транспорт веществ через биомембраны клеток. Данные жирнокислотного состава общих липидов образца А показали, что на долю насыщенных кислот приходится 18% от общей суммы. Преобладают пальмитиновая и стеариновая (15,1% и 2,1%) жирные кислоты. Мононенасыщенных кислот содержится в 1,7 раза больше, чем насыщенных. Из полиненасыщенных, на долю которых приходится около 36,5%, наибольшее значение имеет докоза-пентаеновая (7,6%), затем эйкозапентоеновая (6,8%), докозагексаеновая (6,6%), линоленовая

(5,4%) и линолевая (4,3%) кислоты. Сумма содержания жирных кислот n6 и n3 прудовой биомассы образца А, соответственно, составляет 9,7% и 26,4%, особенно важно высокое содержание n3 кислот. В образцах биомассы общих липидов содержание n3 кислот достигает 22,4% , n6 –7,6%. В общих липидах биомассы в образце В уровень насыщенных кислот выше – до 20,8% по сравнению с образцами А и Б (18,1% и 15,1%) за счет эйкозановой и стеариновой кислот. Анализ содержания n3 и n6 кислот показывает, что уровень n3 выше в 3,2-2,7 раза, а содержание кислот n6 ниже в 3-3,7 раза. Общие липиды содержат много ценных триацилглицеринов (до 41%) и фосфолипидов (до 35%). Эти липидные фракции, в основном триа-цилглицерины, предохраняют органы от повреждений, осуществляют механическую и теплоизолирующую функции, и в свою очередь, представлены незаменимыми жирными кислотами линоленового ряда. Именно такой состав общих липидов может определять высокую жизнеспособность молоди рыб, потребляющую корм на основе биомассы растительного и животного планктона прудовых экосистем.

Особый интерес представляет собой состав незаменимых амино- и нуклеиновых кислот, которые определяют продуктивное действие кормовой биомассы. Белок биомассы растительного и животного планктона прудовых экосистем богат незаменимыми аминокислотами, в том числе такими ценными как лизин (9,0%), аргинин (5,2%), триптофан (0,9%), метионин (2,0) (табл. 2).

Таблица 2. Фракционный состав общих липидов биомассы растительного и животного планктона прудовых экосистем, %

Показатели	Пробы
	А	Б	В
триацилглицерины	41,2 + 0,4	40,0 + 0,3	32,6 + 0,4
фосфолипиды	31,0 + 0,3	28,4 + 0,3	34,6 + 0,3
холестирин	13,6 + 0,3	11,6 + 0,2	8,6 + 0,2
эфиры холестерина	4,2 + 0,3	3,2 + 0,2	3,8 + 0,2
диацилглицерины	3,0 + 0	2,4 + 0,3	4,0 + 0
неэстерифицированные ЖК	4,0 + 0	4,0 + 0	9,0 + 0

Примечание: различия показателей достоверны при Р < 0,01

Таблица 3. Содержание незаменимых аминокислот в пробах образцов А, Б, В, мг%

Аминокислоты	Содержание	Аминокислоты	Содержание
лизин	9,04±0,2	пролин	4,0±0,1
гистидин	7,1±0,7	глицин	4,2±0,6
аргинин	5,2±0,3	аланин	7,9±4
аспарагиновая к-та	5,9±0,5	метионин	2,0±0,3
треонин	5,1±0,5	изолейцин	2,3±0,2
глутаминовая к-та	3,7±0,5	тирозин	1,7±0,1
триптофан	0,9±0,5	фенилаланин	3,8±0,2
валин	2,0±0,5	лейцин	3,0±0,2

Весьма показательными являются данные состава нуклеиновых кислот биомассы зоопланктона прудовых экосистем (табл. 4), что также определяет её питательность. Как показывает данные, биомасса богата нуклеиновыми кислотами, что крайне важно для формирования молодого организма. Больше нуклеиновых кислот в мелком зоопланктоне, который представлен коловратками и молодью кладоцер, копепод. Крупный зоопланктон состоял из дафний, лептостерий и стрептоце-фалюса.

Таблица 4. Содержание нуклеиновых кислот в биомассе крупного зоопланктона прудовых экосистем, в 100 г абсолютно сухой пробы

Компоненты НК	Содержание биомассы крупного зоопланктона прудовых экосистем, г	Содержание биомассы мелкого зоопланктона прудовых экосистем, г
общий азот	7,4 ± 0,5	7,8 ± 0,6
КФ	0,51 ± 0,05	0,61 ± 0,04
РНК	1,8 ± 0,2	1,9 ± 0,3
ДНК	0,24 ± 0,02	0,44 ± 0,06
КФ и НК	2,55 ± 0,3	3,95 ± 0,4

Примачание: НК – нуклеиновые кислоты, КФ – кислорастворимые фракции, РНК – рибонуклеиновые кислоты, ДНК – дезорибонуклеиновые кислоты

По своему составу питательных веществ корм на основе биомассы растительного и животного планктона прудовых экосистем довольно близок к ценным компонентам сухих гранулированных кормов, например рыбной муке. Ему она уступает по содержанию протеина (на 22-28%), хотя значительно превосходит рыбную муку по наличию ценного жира и БЭВ. Вместе с этим следует добавить, что высокое содержание легкоус-ваемого белка делает эту кормовую добавку (КД) альтернативой для замены в рецептах низкомолекулярного белка. Заготовка такой биомассы производится в летнее время, и в случае необходимости 1 года хранения было важно оценить качество. После хранения кормовой биомассы (1 год) на основании требований ТУ-15-1034-89 на комбикорма для индустриального рыбоводства установили показатели её качества: перекисное число жира, кислотное число, а также общую токсичность (табл. 5 и 6). Данные таблиц 6 и 7 показывают, что перекисное и кислотное числа образцов КД не превышают нормы по ТУ-15-1034-89, поэтому следует считать, что данное сырье имеет достаточно высокое качество.

Таблица 5. Показатели перекисного и кислотного чисел образцов биомассы (А, Б, В) в конце срока хранения (1 год)

Показатели	Образцы
	А	Б	В
перекисное число, % йода	0,18	0,16	0,19
кислотное число, мг КОН	25	22	16

Таблица 6. Общая токсичность кормовой добавки в конце хранения за 1 год

Образцы	Выживаемость инфузорий стилонихий в % от посадки через 1 час опыта	Оценка образца по ТУ-15-1034-89
А	97	нетоксичный
Б	96	нетоксичный
В	95	нетоксичный

При анализе КД в конце хранения за 1 год было установлено, что образцы не токсичны и могут быть использованы в составе комбикорма. Возможность длительного хранения КД очевидно определяется наличием естественного антиоксиданта перекисного окисления жира – витамина Е (α-токоферола). Это было подтверждено в следующих опытах. При анализе содержания витамина

Е в пробах КД через год хранения установлено его содержание – до 25 мг в 1кг сырья. За время год хранения КД содержание витамина Е снизилось более чем на 50%, что, видимо, связано с его расходом на антиоксидантное протекторное действие. Это подтверждает высокое качество и возможность хранения КД на период около 1 года.

Таблица 7. Рыбоводно-биологические показатели выращивания австралийских раков

Показатели	Варианты опыта
	1	2	3
	Австралийские раки
Масса, г: начальная конечная	48,2±0,6 *128, ±410,3	48,2±0,6 135,2±14,1	48,2±0,6 138,4±10,6
Прирост абсолютный, г	80,2	87	90,2
Выживаемость, %	100	100	100
Период выращивания, мес.	4	4	4

Примечание: * р<0,001 (высшая степень достоверности различий показателей). 1 – монодиета на основе биомассы прудовых экосистем; 2 – корм на основе сухой биомассы, пшеничной муки и поливитаминного премикса; 3 – комбикорм ОСТ-5 (контроль)

На последнем этапе эксперимента установили эффективность выращивания австралийских раков, рыбоводно-биологические показатели (табл. 7). На основе собственных наблюдений при выращивании австралийских раков установлено возможность использование биомассы как монодиеты. Так австралийские раки охотно потребляли корм без остатка, однако отличались несколько медленным ростом в 1- 1,1 раз по сравнению с вариантом 2 и 3. Выживаемость во всех вариантах составила 100%, что подтверждает удовлетворительное состояние организма.

Выводы: на сегодняшний день кормление раков производят дорогостоящими кормами для креветок, поэтому острой проблемой является разработка полноценного корма и поиск источника доступного белка для создания на этой основе корма для австралийских раков. В результате проведенных экспериментов было доказано, что существует возможность сбора и переработки биомассы растительного и животного планктона прудовых экосистем приготовления адекватного корма с высоким продуктивным действием:

• 1.    Предложен и апробирован способ отлова биомассы растительного и животного планктона прудовых экосистем при спуске осетровых прудов в естественные водоемы с помощью рамок – уловителей с газовым ситом, установленных в сбросном канале. Общее количество биомассы растительного и животного планктона отловленное за период выпуска молоди составляет около 10 тонн, или около 2 тонн сухого вещества (20% от сырой массы). Собранная биомасса, высушенная в воздушно-центробежной сушилке в дальнейшем используется в виде кормовой добавки.

• 2.    Установлено, что наиболее перспективной и экологически адекватной кормовой добавкой естественного происхождения является корм на основе биомассы растительного и животного планктона,

• 3.    Установлено, что после хранения в течение 1 года корм сохраняет продуктивные свойства без проявления токсических свойств.

• 4.    В результате выполненного комплекса рыбоводно- биологических исследований корм с введением биомассы растительного и животного планктона прудовых экосистем определяет эффективность выращивания австралийских раков. Выживаемость составила 100 %, темп роста составил 80,2 г. абсолютного прироста – за 4 месяца содержания, при использовании монокорма и 87-90,2 г при введении основных кормовых компонентов используемых в кормопроизводстве.

• 5.    Дальнейшие исследования будут направлены на повышение эффективности кормов за счет введения интенсифицирующих рост кормовых добавок, что позволит повысить его конкурентные свойства и использовать в индустриальных условиях в рамках интенсивных технологий производства объектов тепловодной аквакультуры.

выловленной при сбросе воды из вырастных прудов осетровых рыбоводных заводов с последующей переработкой. Биомасса растительного и животного планктона прудовых экосистем содержит 56-64% протеина, 4,4-5,2% жира, 11,7-11,9% минеральных веществ, 8,2-19,6% эссенциальных жирных кислот (n 3) линоленового ряда в общих липидах, до 35% фосфолипидов, высокий уровень незаменимых аминокислот – лизина (9,0%), аргинина (5,2%), триптофана (0,9%) и метионина (2,0%), высокое количество витамина Е (60-90 мг/кг), что так же определяет пищевую ценность кормовой добавки. Наличие беспозвоночных животных в составе сухой кормовой добавки на основе растительного и животного планктона прудовых экосистем позволяет использовать ее как источник протеина и других ценных питательных веществ в корме.