Состава комбикормов для осетровых рыб с использованием гидролизата рыбного белка и пробиотиков
На правах рукописи
АЛАМДАРИ
Ходжатоллах
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СОСТАВА КОМБИКОРМОВ
ДЛЯ ОСЕТРОВЫХ РЫБ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИДРОЛИЗАТА РЫБНОГО БЕЛКА И ПРОБИОТИКОВ
06.02.08 – кормопроизводство, кормление сельскохозяйственных животных и технология кормов
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата
сельскохозяйственных наук
Кинель - 2013
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном
образовательном учреждении высшего профессионального образования
«Астраханский государственный технический университет»
| Научный руководитель: | -доктор биологических наук, профессор, заслуженный работник рыбного хозяйства РФ Пономарев Сергей Владимирович |
| Официальные оппоненты: | -Васильев Алексей Алексеевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ФГБОУ ВПО "Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова", заведующий кафедрой "Кормление, гигиена и аквакультура" |
| -Мирошникова Елена Петровна, доктор биологических наук, профессор кафедры технологии переработки молока и мяса Оренбургского государственного университета. | |
| Ведущая организация: | ГНУ Всероссийский научно - исследовательский институт ирригационного рыбоводства (ВНИИР) РАСХН. |
Защита состоится «26» ноября 2013 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета ДМ220.058.02 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Самарская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 446442, Самарская область, г.о. Кинель, п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Учебная 2.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке
ФГБОУ ВПО Самарская ГСХА
Автореферат разослан «_____» октября 2013 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Хакимов Исмагиль Насибуллович
I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Несмотря на непрерывную интенсификацию сельскохозяйственного производства, во всем мире наблюдается рост дефицита пищевого белка, особенно животного происхождения. С одной стороны, это связано с усугубляющейся тенденцией к опережению темпа роста населения над производством продуктов питания, с другой – с низким коэффициентом (в среднем 20 %) трансформации в организме домашних животных белка растительного в животный (Коробов, Васильев, 2005; Скляров, 2008). Положение осложняется еще и достаточно большими потерями белка при переработке и хранении пищевых продуктов. Именно поэтому проблема получения и рационального использования таких продуктов, как белок рыб, относится к числу наиболее важных стратегических проблем развития пищевой промышленности (Долганова и др., 2008).
В последние годы все большее значение приобретает получение посадочного материала ценных видов рыб для товарного рыбоводства с переходом на полное потребление сухих комбикормов. Однако осуществить это очень сложно, так как питательность сухих кормов для ранней молоди рыб по-прежнему остается недостаточно высокой (Пономарев и др., 2002).Повышение эффективности воспроизводства осетровых рыб в рыбоводных хозяйствах в значительной степени зависит от питательной ценности полнорационных комбикормов для молоди, технологии приготовления и их качества, а также наработки специальных сырьевых ресурсов для этой цели.
Другая серьёзная проблема заболевания, которые развиваются у рыб в ответ на присутствие в корме токсичных веществ или микроорганизмов. Эти заболевания в неблагоприятных условиях приводят к еще большим потерям. Подобные нарушения носят скрытый, часто обратимый характер, что свидетельствует о пограничности такого состояния и, следовательно, о возможности его коррекции при условии активизации деятельности собственных защитных сил организма рыб. Такая научная оценка, при минимальном внешнем воздействии, позволяет стимулировать адаптационные механизмы организма, предоставляя ему большие возможности для реализации роста и развития (Бурлаченко, 2008).
Поскольку в кормах для молоди рыб применяют частично разрушенный белок в виде гидролизатов (автолизатов), которые сами являются питательной средой для развития различных микроорганизмов, необходимо оценить эффективность применения пробиотиков, препятствующих росту этой нежелательной микрофлоры.
Цель и задачи исследований. Цель работы совершенствование состава рецепта комбикорма для молоди осетровых рыб с деструктурированным белковым компонентом и пробиотиками.
В ходе исследований необходимо было решить следующие задачи:
– разработать оптимальные технологические режимы получения белковых гидролизованных компонентов из каспийской анчоусовидной кильки для личиночного комбикорма осетровых рыб;
– изучить микробиологические и химические показатели гидролизатов из разделанной и неразделанной кильки, полученных разработанным способом;
– провести проверку эффективности полученных гидролизатов методом комбинированного гидролиза на ранней молоди русского осетра в составе стартового комбикорма ОСТ-7;
– определить влияние хитозана и ихтиожелатина в составе личиночного осетрового комбикорма для увеличения водостойкости и снижения вымываемости питательных веществ на тест-объекте – гуппи;
– изучить эффективность использования пробиотиков в кормах для молоди осетровых рыб, в том числе с использованием препарата «Бацелл» в составе токсичных просроченных комбикормов;
– определить влияние полнорационного корма с добавлением пробиотика «Бацелл» на рост осетровых рыб при температуре воды ниже оптимальной.
Научная новизна. Разработаны новые оптимальные режимы получения белковых гидролизованных компонентов из каспийской анчоусовидной кильки для личиночного осетрового комбикорма. Установлены новые микробиологические и химические показатели гидролизатов из разделанной и неразделанной кильки, полученные разработанным способом. Впервые проведена оценка эффективности пробиотиков при кормлении личинок осетровых рыб. Установлена эффективность использования пробиотика «Бацелл» в составе токсичных комбикормов. Изучено влияние личиночного комбикорма с белковым гидролизатом, закреплённым на ихтиожелатине, на выживаемость и конечную массу тест-объекта гуппи. Определено влияние капсулированного белкового гидролизата в хитозане на выживаемость и прирост массы личинок рыб. Впервые установлена эффективность пробиотика «Бацелл» в составе полнорационного комбикорма для осетровых рыб при температуре воды ниже оптимальной.
Практическая значимость. Производству предложен метод получения автолизата из каспийской кильки для использования в кормах для молоди осетровых рыб. Рекомендован для промышленного использования рецепт комбикорма с добавлением пробиотика и ихтиожелатина.
Основные положения выносимые на защиту.
технологические параметры получения белковых гидролизатов из каспийской анчоусовидной кильки;
технологические режимы получения рыбного гидролизата наиболее рациональным способом гидролиза, которым в данном случае является ферментативно-кислотный;
результаты применения полученных рыбных гидролизатов в составе личиночных комбикормов для осетровых рыб;
результаты оценки эффективности пробиотиков в составе личиночных и полнорационных кормов для осетровых рыб.
Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы докладывались на: II и III Международной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов, студентов «Научные разработки молодежи в решении актуальных проблем производства и переработки сырья, стандартизации, безопасности продовольствия» (2012, 2013 гг., Киев, Украина), на Международной научно-технической конференции«Биотехнологические системы в производстве пищевого сырья и продуктов: инновационный потенциал и перспективы развития» (2011 г., Воронеж).
Публикации. Основные материалы и положения диссертации изложены в 8 печатных работах, в том числе 4 в изданиях, включенных в Перечень ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на ____ страницах машинописного текста. Состоит из введения, материалов и методов исследования, результатов исследования, выводов и предложения производству. Список использованной литературы включает ____ источников, из них _____ иностранных авторов. Работа иллюстрирована 16 рисунками и 28 таблицами.
II МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Экспериментальная часть работы выполнялась с 2010 по 2013 г.
в Астраханском государственном техническом университете на базе кафедр «Аквакультура и водные биоресурсы» и «Товароведение, технология и экспертиза товаров». Общая схема проведения исследований представлена на рис. 1.
Рис. 1. Общая схема исследований
2.1. Материалы, постановка эксперимента и методы исследования
при разработке технологии получения рыбного гидролизата
Технологический процесс был изучен нами применительно к двум видам сырья: разделанной и неразделанной каспийской анчоусовидной кильке (Clupeonella engrauliformis).
Для обоснования технологических режимов получения гидролизата было исследовано влияние различных факторов на процесс гидролиза. Технология получения гидролизатов состояла в следующем: мороженую кильку размораживали, мыли, разделывали, если это было необходимо, измельчали в мясорубке или в мясорубке и блендере, добавляли раствор NaCl 0,25; 0,5 и 1 % или дистиллированную воду (гидромодуль 1 : 2, 1 : 3 или 1 : 4), добавляли муравьиную кислоту сначала или после суток автолиза (массовая доля кислоты – 1,5; 3 или 6 %), нагревали в реакторе до температуры 45, 55 или 65°С и выдерживали при данной температуре в течение 24, 48, 72, 96 или 120 часов, затем нагревали до температуры 95–100°С и выдерживали 15 минут, нейтролизовывали гидролизат до pН = 6,5, центрифугировали при 6000 об/мин в течение 30 минут (с целью отделения жира), упаривали, а затем высушивали гидролизат при температуре 80 °С (Долганова и др., 2008).
При определении каждого из режимов, следующие характеристики оставались постоянными: температура – 55 °С, продолжительность гидролиза 72 часа, массовая доля NaCl 0,25 %, массовая доля муравьиной кислоты – 3 %, добавление кислоты после суток проведения автолиза, гидромодуль 1 : 3, измельчение рыбы в мясорубке с диаметром решётки 4,5 мм.
Для изготовления ихтиожелатина использовали замороженную чешую карася, которую предварительно размораживали, промывали, затем подвергали мацерации раствором соляной кислоты и деминерализации в специальных реакторах с мешалками, для набухания и гидролиза коллагена. Из подготовленной чешуи водой экстрагировали ихтиожелатин. Экстракт, полученный после прессования, очищали от примеси сопутствующих веществ. Сушку ихтиожелатина проводили конвекционным способом при температуре 60 °С в сушильном шкафу. Высушенные пластины ихтиожелатина дробили на дисковой дробилке (Якубова, 2006). Для изготовления смеси, гидролизата и ихтиожелатина 2 части сухого гидролизата растворяли в одной части жидкой фракции ихтиожелатина (на основе сухого вещества), настаивали с перемешиванием и вновь высушивали при температуре 60 °С в сушильном шкафу(Долганова и др., 2008).
Процесс получения микрокапсул методом ионного гелеобразования осуществляли следующим образом: хитозан растворяли в воде, содержащей 0,4 % уксусной кислоты в концентрации 1 мг/мл. Сухой гидролизат растворяли в растворе хитозана в концентрации 2 мг/мл. Триполифосфат натрия растворяли в дистиллированной воде в концентрации 1 мг/мл, потом 50 мл раствора триполифосфата натрия каплями через иглу вносили в 150 мл раствора хитозан гидролизат, непрерывно перемешивая, в течение 45 минут. Наночастицы хитозана были выделены путем центрифугирования (6000 об/мин в течение 45 минут), их сушили при температуре 60 °C в течение 24 часов в сушильном шкафу (Xu, Du, 2003).
Для определения состава белковых фракций полученного гидролизата
и определения соотношения высокомолекулярного белка, пептидов
и аминокислот использовался метод гельпроникающей хроматографии
(колонка объемом 62 см3, Sephadex G-15, 25, 50, 75, 100, 150, 250 (Чоупек
и др., 1978). Определение небелкового азота неосаждаемых 5 %-м раствором трихлоруксусной кислоты проводили минерализацией фильтрата, за которой следовала несслеризация. Содержание азота концевых аминогрупп определяли по Серенсену в модификации А. П. Черногорцева (1999). Общий химический анализ сырья, гидролизата и кормов выполняли по общепринятым методикам по ГОСТ 17681-72, ГОСТ 13496.15-97, ГОСТ 13496.4-93. Жирнокислотный состав липидов анализировали методом газожидкостной хроматографии (ГЖК) на приборе GC-17 «Shimadzu» (Ржавская, 1976). Исследовалось также соответствие гидролизатов и комбикормов микробиологическим показателям безопасности по ГОСТ 10444.15-94.
2.2 Материалы, постановка эксперимента и организация процесса выращивания рыб
Эксперименты по выращиванию рыб приводили в шесть этапов. На первом этапе эксперимента объектом исследований служили личинки русского осетра (Acipenser gueldenstaedtii Brandt et Ratzeburg, 1833) в возрасте трех суток. Для изучения эффективности частичной замены рыбной муки на новый гидролизат были составлены 3 варианта кормосмесей, включающих 0; 15и 30 % изучаемого компонента. Выращивание личинок осетровых рыб в лабораторных условиях осуществляли в пластиковых проточных прямоугольных бассейнах в течение 24 суток при плотности посадки 70 экземпляров в каждом бассейне и по два бассейна в каждом варианте.
На втором этапе эксперимента в качестве объекта исследований использовали личинок тест-объекта гуппи (Poecilia reticulata) в возрасте одни сутки. Для изучения эффективности частичной замены рыбной муки на новый гидролизат и влияния ихтиожелатина были разработаны 4 варианта кормосмесей, с включением 0; 4,6 или 7 % гидролизата и 0; 2,4 или 7 % ихтиожелатина. Выращивание личинок рыб в лабораторных условиях проводили в пластиковых непроточных круговых бассейнах в течение 28 суток при плотности посадки 70 экземпляров в каждом бассейне и по два бассейна в каждом варианте.
На третьем этапе эксперимента объектом исследований также были личинки тест-объекта гупп, возраст которых составлял одни сутки. Для изучения капсулированного гидролизата были разработаны 3 варианта кормосмесей, с включением 0 или 0,5 % капсулированного гидролизата в хитозане, 0 или 0,5 % хитозана. Выращивание личинок рыб в лабораторных условиях проводили в непроточных круговых бассейнах в течение 28 суток при плотности посадки 70 экземпляров в каждом бассейне и по два бассейна в каждом варианте.
В качестве объекта исследований на четвёртом этапе эксперимента использовали личинок русского осетра в возрасте трех суток. Для изучения эффективности пробиотика были разработаны варианта кормосмесей, с включением 15 % гидролизата, 0 или 3 % карбамида, 0 или 100 мг пробиотика «Бацелл»/1 кг корма. Препарат «Бацелл» состоит из микробной массы спорообразующих бактерий Bacillus subtilis 945 (В-5225), ацидофильных бактерий Lactobacillus acidophilus L917 (В-4625) и Ruminococcus albus 37 (B-4292). В 1 г пробиотической добавки содержится бактерий каждого вида не менее 1 108 КОЕ. Выращивание личинок осетровых рыб в лабораторных условиях проводили в проточных прямоугольных бассейнах в течение 24 суток при плотности посадки 70 экземпляров в каждом бассейне и по два бассейна в каждом варианте.
На пятом этапе эксперимента в корм ОТ-7 для товарной рыбы вводили пробиотическую добавку «Бацелл» по рекомендациям производителя 0,2 % от массы сухого комбикорма. Изготавливали два опытных варианта полнорационного комбикорма ОТ-7 (с добавкой пробиотика или без пробиотика). В качестве объекта исследований использовали двухлеток русско-ленского осетра (Acipenser gueldenstaedtii Acipenser baerii), которых выращивали в течение 34 суток. Эксперимент проводили в двух бассейнах в условиях системы замкнутого цикла при температуре воды от 13,6 до 17,5°С при плотности посадки 13 экземпляров в каждом бассейне. Для анализа показателей, кровь у рыб брали из хвостовой артерии с помощью медицинского шприца, показатели определяли с использованием общепринятых методик (Пономарев и др., 2002).
Для полной оценки действия пробиотиков в ходе шестого этапа эксперимента использовали пробиотическую добавку «Бацелл». Изготавливали два опытных варианта комбикорма (с добавкой пробиотика или без пробиотика). Опыты проводили в двух бассейнах при температуре воды 26°С в течение 30 суток выращивания при плотности посадки 13 экземпляров в каждом бассейне. В качестве базовой рецептуры в ходе экспериментальных работ использовали стартовый комбикорм ОСТ-7 (корм № 1) и продукционный комбикорм ОТ-7 (корм № 11). Обосновали 12 вариантов кормов (табл. 1).
Таблица 1 - Состав кормовых компонентов опытных рецептов комбикормов, %
| Кормовой компонент | Варианты кормов | |||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | |
| Рыбная мука | 71 | 56 | 41 | 64 | 64 | 64 | 70,5 | 70,5 | 53 | 53 | 39 | 39 |
| Соевый шрот | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 10 | 10 |
| Сухой обрат | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | - | - |
| Дрожжи кормовые | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| Витазар | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 20 | 20 |
| Пшеничная мука | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,49 | 3 | 2,8 |
| Глютен кукурузный | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 15 | 15 |
| Жир рыбий | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 7 | 7 |
| Премикс | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1 | 1 |
| Рыбный гидролизат | - | 15 | 30 | 7 | 4,6 | - | - | - | 15 | 15 | - | - |
| Ихтиожелатин | - | - | - | - | 2,4 | 7 | - | - | - | - | - | - |
| Капсулирован-ный гидролизат | - | - | - | - | - | - | 0,5 | - | - | - | - | - |
| Хитозан | - | - | - | - | - | - | - | 0,5 | - | - | - | - |
| Карбамид | - | - | - | - | - | - | 3 | 3 | - | - | ||
| Пробиотик «Бацелл» | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,01 | - | 0,2 |
Изготовление опытных партий сухих комбикормов осуществляли в лабораторных условиях методом влажного прессования (Пономарев и др., 2002). Взвешивание и измерение рыбы проводили согласно рекомендациям И. Ф. Правдина (1966). Оценку интенсивности роста проводили по таким показателям, как конечная масса рыб, абсолютный и среднесуточный прирост, определяли также выживаемость и коэффициент упитанности по Фультону (Пономарев и др., 2002). Статистическую обработку данных проводили по Г. Ф. Лакину (1990) с применением персонального компьютера, используя элементы статистического анализа с определением ошибки средней арифметической. Основные данные обрабатывали статистически, используя программы Excel, Statistica 5.5, с нахождением средней арифметической, ошибки средней и стандартного отклонения.
III РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Технологические особенности получения рыбного гидролизата
Анализ экспериментальных данных показал, что выход общего азота (ОА) в гидролизате из неразделанной кильки, измельченной на мясорубке, незначительно меньше, чем из кильки, измельчённой сначала на мясорубке, а затем ещё и в блендере (46,2 – 48,6 %). Однако выход ОА в гидролизате из разделанной кильки, измельченной на мясорубке, значительно (8 %) выше, чем в гидролизате из кильки, измельчённой и на мясорубке, и в блендере (39 – 31 %). Массовая доля небелкового азота (НБА) в гидролизате из кильки, измельченной на мясорубке, выше, чем в гидролизате из кильки, измельчённой не только на мясорубке, но ещё и в блендере (рис. 2, 3). Очевидно, что в тонком измельчении фарша кильки нет никакой необходимости, так как при этом, вероятно, происходит механическое повреждение ферментов, и эффективность гидролиза снижается по сравнению с эффективностью гидролиза фарша, измельченного на мясорубке. Оптимальной для гидролиза оказалась температура 55°С. При температуре 55°С выход ОА в гидролизате из неразделанной и разделанной кильки значительно выше, чем при температуре 45 и 65°С. Массовая доля НБА при температуре 55°С, в свою очередь, составила 82 %, что примерно соответствует исходным требованиям к гидролизату.
Оптимальная продолжительность гидролиза составила 72 часа. При продолжении процесса гидролиза свыше 72 часов массовая доля гидролизованных веществ оставалась практически постоянной. При сравнении результатов экспериментов по определению оптимального соотношения гидромодуля фарш : вода был установлен оптимальный гидромодуль гидролиза цельной кильки 1 : 3. При гидромодуле 1 : 3 и 1 : 4 выход ОА на 7 % выше, чем при гидромодуле 1 : 2. Однако, содержание НБА в водорастворимом гидролизате при гидромодуле 1 : 3, которое составляет 84 %, соответствует требованиям к исходному составу гидролизата.
В полученную смесь фарша рыб вносили консервант раствор муравьиной кислоты. Эксперименты показали, что оптимальная массовая доля муравьиной кислоты составляет 3 %. Выход ОА при гидролизе неразделанной кильки максимален именно при данной концентрации. Он на 3,6 % выше, чем при дозе кислоты 6 % (56,7 – 60,3 %) и на 9,9 % выше, чем при дозе кислоты 1,5 % (50,3 – 60,5 %). Выход ОА при гидролизе разделанной кильки практически одинаков 44,2 % с добавлением 1,5 % кислоты и 44,8 % с добавлением 6 % кислоты. Содержание НБА в гидролизате из целой кильки при добавлении 3 % муравьиной кислоты несколько ниже, чем при добавлении 6 %, но в последнем случае практически весь водорастворимый белок гидролизуется, что снижает кормовую ценность гидролизата.
Было установлено, что оптимальная массовая доля хлорида натрия в гидролизате составляет 0,25 %. В варианте без хлорида натрия выход ОА значительно меньше, чем в опытных вариантах, содержащих NaCl, но при превышении массовой доли хлорида натрия значения 0,25 %, выход ОА не изменяется. На величину массовой доли НБА в водорастворимой фракции массовая доля хлорида натрия практически не влияет. В соответствиис требованиями к качеству и безопасности содержание хлорида натрия в комбикорме должно составлять не более 5 %, и поэтому оптимальной массовой долей NaCl является 0,25 %.
Сравнительный анализ накопления продуктов гидролиза белков при проведении комбинированного и кислотного гидролиза (рис. 2, 3), показал, что комбинированный гидролиз в данном случае значительно эффективнее кислотного.
Рис. 2. Влияние кислотного и комбинированного гидролиза
на выход ОА, %: 1 – кислотный гидролиз; 2 – комбинированный гидролиз
Рис. 3. Влияние кислотного и комбинированного гидролиза на массовую долю НБА в водорастворимой фракции, %: 1 – кислотный гидролиз;
2 – комбинированный гидролиз
В процессе получения гидролизатов для стартовых кормов осетровых рыб из каспийской кильки было установлено, что наиболее рациональным способом гидролиза в данном случае является ферментативно-кислотный при предварительном измельчении сырья на мясорубке с диаметром решётки 4,5 мм. Были определены следующие оптимальные параметры процесса: температура – 55 °С; продолжительность гидролиза – 3 суток при гидромодуле 1 : 3; доза муравьиной кислоты – 3 %, доза хлорида натрия – 0,25 %. Таким образом, как показало сравнение результатов всех проведённых экспериментов, получение гидролизата из неразделанной кильки значительно более эффективно, чем из разделанной. Отметим, что оптимальные режимы как в первом, так и во втором случае практически не различаются. Окончательный вывод о виде используемого сырья можно будет сделать после сравнения качественных характеристик гидролизатов из разделанной и неразделанной кильки.
3.2 Сравнительный анализ качественных показателей разделанной и неразделанной каспийской анчоусовидной кильки и полученных из них гидролизатов
Микробиологические исследования полученных гидролизатов показали, что микробиологический пейзаж (КМАФАнМ) соответствует допустимым нормам (не более 5·105 КОЕ/г) (ГОСТ ИСО 7218-2008), так как гидролиз проходил при температуре 55°С, что не способствует развитию вегетативных форм микроорганизмов, в том числе спорогенных (мезофильных) микроорганизмов. КМАФАнМ в гидролизате из неразделанной кильки составляет -3·105 КОЕ/г, а в гидролизате из разделанной кильки составляет - 2·103 КОЕ/г.
Анализ химического состава полученных сухих гидролизатов позволил установить, что в гидролизате из неразделанной кильки содержание жира составляет в среднем 10 %, тогда как в гидролизате из разделанной кильки его на 3 % меньше. Оба этих показателя соответствует требованиям ТУ 9296-003-13250589-2002, 2003.
Данные о качественной характеристике продуктов гидролиза позволяют заключить, что накопление свободных жирных кислот идёт более интенсивно в гидролизатах из неразделанной кильки. Количество перекисей, наоборот, снижается, вероятно вследствие того, что оно уже превысило свой максимум и процесс окисления липидов перешёл в следующую стадию (табл. 2).
Таблица 2 - Показатели окисления липидов разделанной и неразделанной
кильки и гидролизатов из них
| Показатель | Норматив рыбной муки | Неразделанная килька | Разделанная килька | ||
| Сырье | Гидролизат | Сырье | Гидролизат | ||
| Кислотное число, мг КОН/г | От 20,1 до 55 | 12,6 | 28,8 | 9,6 | 15,4 |
| Перекисное число, % | 1,4 | 0,08 | 0,3 | 0,1 | 0,8 |
Анализ состава жирных кислот разделанной и неразделанной каспийской анчоусовидной кильки и сухих гидролизатов из них показал, что незначительная разница между ними не влияет на пищевую ценность готового корма. Таким образом, микробиологическими и химическими исследованиями было установлено, что уровень определяемых показателей не превышает значений, регламентируемых нормативными документами. Это означает, что исследуемый опытный гидролизат из неразделанной кильки можно вводить в состав стартовых кормов рыб и в разделке кильки нет никакой необходимости.
В дополнительной серии опытов нами был исследован аминокислотный состав гидролизата из неразделанной кильки. Полученный белковый продукт богат лейцином, аргинином и, особенно, лизином, что характерно для белка животного происхождения. Одновременно в белке гидролизата был отмечен дефицит таких незаменимых аминокислот, как фенилаланин и триптофан. Вероятная причина разрушение некоторых аминокислот в процессе гидролиза при повышенной температуре.
При анализе молекулярно-массового распределения водорастворимых веществ гидролизатов методом гельхроматографии было установлено, что в гидролизате из неразделанной кильки они на 90 % состоят из веществ с молекулярной массой до 250 Да и только на 10 % с молекулярной массой более 1000 Да. В гидролизате из разделанной кильки этому распределению соответствовали 82 и 18 %, что практически не влияет на кормовую ценность полученного продукта. Наличие легкогидролизуемых полипептидов с М. м до 1000 Да обусловливает быструю адаптацию эндопротеаз ранней молоди к белку с такой структурой. Таким образом, незначительное содержание в гидролизате свободных аминокислот и олигопептидов и повышенный уровень легкоусвояемых полипептидов, вероятно, будут благоприятно влиять на рост личинок и стимулировать дальнейшее развитие их ферментной системы.
3.3 Корректировка состава рецепта комбикорма для личинок русского осетра на основе использования килечного белкового гидролизата
В результате испытания опытных вариантов личиночного комбикорма в течение 24 суток в лотках и анализа экспериментальных данных установлено, что лучший результат по выживаемости личинок русского осетра (44 %) был получен при введении в состав комбикорма 15 % гидролизата (табл. 3). Выживаемость личинок, питавшихся комбикормом без гидролизата, была равна 41 %, но в варианте с количеством гидролизата 30 % она значительно снизилась до 30 %. Таким образом, в ходе этих экспериментов было показано, что превышение массовой доли гидролизата в кормосмеси комбикорма ОСТ-7 выше порога в 15 % приводит к увеличению смертности личинок. Сравнительный анализ конечной массы тела, абсолютного прироста, среднесуточного прироста и коэффициента упитанности в процессе эксперимента позволил выявить, что введение в состав личиночного комбикорма 30 % данного белкового гидролизата вызывает значительное (P < 0,05) уменьшение роста рыб (табл. 3). Конечная масса рыб при введении гидролизата в количестве 15 % снижалась незначительно (P > 0,05). Таким образом, было установлено, что в дальнейшем необходимо тестировать комбикорм с содержанием гидролизата менее 15%.
Таблица 3 - Рыбоводно-биологические показатели выращивания ранних
мальков русского осетра на личиночном комбикорме ОСТ-7 с добавкой
рыбного гидролизата
| Показатель | Комбикорм | ||
| без гидролизата | с 15% гидролизата | с 30% гидролизата | |
| Масса тела, конечная, мг, (M ± m) | 181,3±15,9 | 140,5±15,0 | 86,9±5,7* |
| Абсолютный прирост,мг | 160,0 | 119,1 | 65,5 |
| Среднесуточный прирост, мг/сут | 6,7 | 5,0 | 2,7 |
| Выживаемость(%) | 41 | 44 | 30 |
| Коэффициент упитанности по Фультону | 5,7 | 5,9 | 4,9 |
| Период выращивания, сут | 24,0 | 24,0 | 24,0 |
* Различия достоверны при P < 0,05.
3.4 Оценка эффективности комбикорма для личинок осетровых рыб при использовании рыбного белкового гидролизата и ихтиожелатина как связующего вещества
В результате этой серии опытов было установлено, что добавление гидролизата в состав комбикорма ОСТ-7 приводит к увеличению выживаемости личинок на 9 %, а в варианте с гидролизатом, зафиксированным на ихтиожелатине, – ещё на 2 %. При использовании варианта корма с 7 % ихтиожелатина, но без гидролизата, отмечено увеличение выживаемости личинок только на 7 % по сравнению с контролем (табл. 4).
Таблица 4 - Рыбоводно-биологические показатели выращивания ранних
мальков тест-объекта гуппи на личиночном комбикорме ОСТ-7 с добавкой рыбного гидролизата и ихтиожелатина
| Показатель | Комбикорм | |||
| без гидролизата и ихтиожелатина | с гидролизатом | с гидролизатом и ихтиожелатином | с ихтиоже-латином | |
| Масса тела, конечная, мг,(M ± m) | 19,4±1,1 | 17,7±0,8 | 16,2±0,9* | 17,7±1,0 |
| Абсолютный прирост, мг | 12,3 | 10,5 | 9,1 | 10,6 |
| Среднесуточный прирост, мг/сут | 0,4 | 0,4 | 0,3 | 0,4 |
| Выживаемость(%) | 77 | 86 | 88 | 84 |
| Коэффициент упитанности по Фультону | 11,6 | 12 | 11,9 | 11,6 |
| Период выращивания, сут | 28,0 | 28,0 | 28,0 | 28,0 |
* Различия достоверны при P < 0,05.
Одновременно с увеличением выживаемости личинок отмечено некоторое уменьшение их средней массы (табл. 4), что, по-видимому, связано с меньшей доступностью питательных веществ корма для переваривания из-за добавки ихтиожелатина. Однако это уменьшение во втором и четвёртом вариантах не является значительным (P > 0,05), и его следует считать оправданным, вследствие более высокой выживаемости молоди.
Полученные результаты позволяют предположить, что схема кормления личинок комбикормом может быть изменена по сравнению с существующей. На первом этапе, для поддержания более высокой выживаемости, может быть использован предлагаемый корм с ихтиожелатином для защиты от вымывания питательных веществ. Затем, в следующий период, через 30 суток, можно применять корм без ихтиожелатина, что позволит увеличить скорость роста массы рыб. Таким образом, следует считать, что основной эффект, вызванный примененением ихтиожелатина это защита питательных веществ личиночного комбикорма на основе гидролизата рыбного белка и поддержание их высокой выживаемости в раннем постэмбриогенезе.
3.5 Микрокапсулирование рыбного белкового гидролизата
в процессе изготовления личиночого комбикорма рыб с хитозаном
В этих опытах по поиску веществ, связывающих кормосмесь, показано, что добавление в состав комбикорма ОСТ-7 хитозана оказало негативное влияние на выживаемость личинок. Выживаемость личинок при кормлении кормом без хитозана составляла 77 %, в случае использования хитозана без гидролизата – 50 %, с гидролизатом – 77 %. Эти результаты показали, что применение в кормах капсул с хитозаном значительно (P < 0,05) уменьшало прирост массы личинок (табл. 5).
Таблица 5 - Рыбоводно-биологические показатели выращивания ранних
мальков тест-объкта гуппи на личиночном комбикорме ОСТ-7 с добавкой
капсулированного гидролизата в хитозане и хитозана
| Показатель | Комбикорм | ||
| без хитозана | с капсулированным гидролизатом в хитозане | с хитозаном | |
| Масса тела, конечная, мг,(M ± m) | 19,4±1,1* | 16,2±1,0 | 16,4±1,0 |
| Абсолютный прирост,мг | 12,3 | 9,1 | 9,3 |
| Среднесуточный прирост, мг/сут | 0,4 | 0,3 | 0,3 |
| Выживаемость(%) | 77 | 77 | 50 |
| Коэффициент упитанности по Фультону | 11,2 | 12,2 | 12,3 |
| Период выращивания, сут | 28,0 | 28,0 | 28,0 |
* Различия достоверны при P < 0,05.
Литературные данные об эффективности добавления хитозана в рыбные корма весьма противоречивы. Установлено, что кормовые добавки хитозана ускоряют рост карпа (Cyprinus сarpio). Было также показано, что использование кормов с оболочкой из хитозана приводило к ускорению роста оливковой камбалы (Paralichthys olivaceus ). Тем не менее оказалось, что наличие хитозана в кормах не оказывало значительного влияния на рост красного морского леща, японского угря и желтохвоста, а рост тиляпии - угнетался. Было сделано предположение, что угнетение роста тиляпии может быть связано с вмешательством хитозана в процесс поглощения питательных веществ. Хитозан сорбирует жир в желудке, прежде чем он переваривается, и тем самым препятствует его поглощению в пищеварительном тракте. Жир, отсорбированный волокном хитозана, образует массу, которую организм не может усваивать, и она выводится из организма. Волокно хитозана отличается от других волокон тем, что оно обладает положительным ионным зарядом, который позволяет ему соединяться с отрицательными заряженными липидами, жирами и желчными кислотами. Объяснения тому, как хитозан может способствовать увеличению темпа роста животных при добавке к комбикормам, в настоящее время нет (Lin et al., 2012).
Микрокапсулирование личиночных кормов для рыб открывает перспективу для использования ряда адгезивных кормовых продуктов. Полученные экспериментальные данные позволяют констатировать, что хитозан для капсулирования белкового гидролизата в кормах для личинок рыб рекомендовать не следует.
3.6 Лечебно-профилактическое действие пробиотиков
в составе личиночного комбикорма для осетровых рыб
Рыбная мука в настоящее время является наиболее дорогим
и дефицитным продуктом на рынке кормов. Снижение содержания протеина в рыбной муке даже на 2–3 % уменьшает ее стоимость. В связи с этим, продавцы рыбной муки стремятся повысить уровень протеина за счет ввода азотосодержащих соединений (карбамида и др.). При добавлении такой муки в корма, карбамид и его дериваты оказывают на рыб общетоксическое действие. Это приводит к необходимости проведения исследований, направленных на разработку лечебно-профилактических добавок к корму, используемых при лечении подобных отравлений.
В качестве сравнительного негативного фактора использовали корма,
в которых часть комбикорма была заменена карбамидом. Анализ экспериментальных данных показал, что добавление в корм препарата «Бацелл» оказывает значительное положительное влияние на выживаемость личинок. Выживаемость личинок при кормлении кормом без добавок составляет 44 %. В случаях использования карбамида, выживаемостью личинок без пробиотика составляет 14 %, а с пробиотиком 34 % (табл. 6).
Таблица 6 - Рыбоводно-биологические показатели выращивания ранних
мальков русского осетра на личиночном комбикорме ОСТ-7 с добавкой
пробиотика и карбамида
| Показатель | Комбикорм | ||
| без карбамида и пробиотика | с карбамидом и без пробиотика | с карбамидом и пробиотиком | |
| Масса тела, конечная, мг,(M ± m) | 140,5±15,0* | 90,1±11,0 | 90,8±6,8 |
| Абсолютный прирост,мг | 119,1 | 68,7 | 69,5 |
| Среднесуточный прирост, мг/сут | 5,0 | 2,9 | 2,9 |
| Выживаемость(%) | 44 | 14 | 34 |
| Коэффициент упитанности по Фультону | 5,9 | 4,9 | 5,0 |
| Период выращивания, сут | 24,0 | 24,0 | 24,0 |
* Различия достоверны при P < 0,05.
Объясняется это прежде всего тем, что пробиотики способны удалять токсичные органические вещества, используя различные механизмы. К их числу относится прямой захват растворенных органических веществ, выделяемых, например, токсичными бактериями. Некоторые штаммы лактобацилл и бифидобактерий гидролизуют мочевину до безопасных веществ. Однако, когда речь идет о приросте личинок, можно констатировать, что карбамид значительно его уменьшает, а добавление пробиотика улучшает его лишь незначительно (табл. 6). Это объясняется, прежде всего тем, что, несмотря на удаление токсичных веществ, в полной мере устранить вредное воздействие карбамида на молодь осетровых не представляется возможным. Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что введение пробиотиков в лечебно-профилактический корм для личинок рыб позволяет снизить негативное воздействие токсичных веществ, например в наших опытах карбамида.
3.7. Испытание пробиотического препарата
при кормлении взрослых осетровых рыб
Пробиотики для сельскохозяйственных животных, разработанные на основе Bacillus subtilis, получены положительные результаты применения на рыбах и креветках. В первой серии опытов данные о массе и длине рыб, как и другие показатели, оказались статистически недостоверными (табл. 7).
Таблица 7 - Рыбоводно-биологические и гематологические показатели двухлеток русско-ленского осетра, выращиваемых на продукционном комбикорме ОТ-7 с добавкой пробиотика «Бацелл»
| Показатель | Комбикорм | |||
| с пробиотиком | без пробиотика | |||
| Начальная | Конечная | Начальная | Конечная | |
| Масса, г,(M ± m) | 573,9 ± 35,4 | 610,4 ± 39,3 | 568,1 ± 25,5 | 611,1 ± 20,0 |
| Длина, см,(M ± m) | 54,3 ± 0,8 | 55,4 ± 1,0 | 54,6 ± 0,9 | 55,2 ± 0,8 |
| Абсолютный прирост, г | 39,4 | 40,1 | ||
| Среднесуточный прирост, г/сут | 1,2 | 1,2 | ||
| Гемоглобин, г/л | 82,4 ± 4,2 | 79,7 ± 2,9 | 69,4 ± 3,1 | 73,5 ± 5,4 |
| СОЭ, мм/ч | 2,1 ± 0,3 | 2,5 ± 0,3 | 2,3 ± 0,2 | 2,1 ± 0,3 |
| Общий белок, г/л | 33,1 ± 1,9 | 26,0 ± 1,6 | 32,0 ± 2,2 | 30,1 ± 1,3 |
| Холестерин, ммоль/л | 3,2 ± 0,2 | 1,4 ± 0,2 | 2,6 ± 0,1 | 1,2 ± 0,2 |
| Общие липиды, г/л | 2,6 ± 0,2 | 3,3 ± 0,2 * | 3,2 ± 0,3 | 2,4 ± 0,2 |
| Период выращивания, сут | 34,0 | 34,0 | ||
* Различия достоверны при P < 0,05.
Это обусловлено тем, что во время проведения опытов температура воды
(от 13,6 до 17,5 °С) не являлась оптимальной для бактерий, входящих
в состав пробиотического препарата. К сожалению, на практике этот очень важный момент не учитывается. Согласно данным табл. 7, достоверно выше было значение по сывороточному липиду в варианте опыта с пробиотиком (P < 0,05). Кишечная микрофлора, как известно, играет важную роль в регуляции системного метаболизма липидов. Глобальный мониторинг сыворотки крови и органных липидных профилей у безмикробных и мышей с пробиотиками, позволил предположить еще более широкое и глубокое влияние кишечной микрофлоры на липидный обмен в организме, в частности на триглицериды и фосфатидилхолины. Общее содержание липидов в сыворотке крови человека является композитом метаболической активности хозяина и микроба, а кишечные бактерии участвуют в метаболизме различных видов липидов, поэтому человеческое тело использует их для формирования мембран, хранения энергии и сигнальных реакций. Однако молекулярные механизмы этих сложных взаимодействий между хозяином и микробом еще недостаточно изучены (Lahti et al., 2013).
У осетровых рыб, находящихся в естественной среде, нормой принято считать следующие значения физиологических показателей: гемоглобин – 50–80 г/л, сывороточный белок – 28–40 г/л, сывороточные липиды – 3–4 г/л, холестерин – 1–2,8 ммоль/л, СОЭ – 2–4 мм/ч. Исходя из данных табл. 7 можно сделать вывод, что без пробиотика может иметь место отклонение от нормы для сывороточных липидов.Показано, что если температура воды ниже оптимальной, использовать пробиотики в кормах для осетровых рыб нецелесообразно.
Пробиотики, использующиеся в настоящее время в кормах для одножелудочных и жвачных, являются в основном бактериями или дрожжами. Для их развития в кишечнике животных требуется достаточно теплая среда, но рыбы являются пойкилотермными животными, и в условиях рыбоводных хозяйств температура воды может быть низкой. Влияние температуры на развитие пробиотиков в среде должно быть изучено на рыбах как пойкилотермных животных. Необходимо установить эффективность пробиотиков в кормах в связи с сезонной низкой температурой воды (Ibrahim et al., 2004). При проведении второго этапа эксперимента в тёплой воде, при температуре 26 °С, нами были получены результаты, подтверждающие эффективность пробиотика «Бацелл» (табл. 8). Положительный эффект действия Bacillus suptilis, Lactobacillus acidophilus и Ruminococcus albus был подтвержден при исследованиях на лине и карпе (Miscevic et al., 2012).
Таблица 8 - Рыбоводно-биологические показатели выращивания русского осетра на продукционном комбикорме ОТ-7 с добавкой пробиотика «Бацелл»
| Показатель | Опыт с пробиотиком | Контроль без пробиотика |
| Масса тела, начальная, г,(M ± m) | 1301,2 ± 21,5 | 1350,6 ± 25,4 |
| Масса тела, конечная, г,(M ± m) | 1525,7 ± 24,3* | 1454,8 ± 22,6 |
| Абсолютный прирост, г | 224,5 | 104,2 |
| Среднесуточный прирост, г/сут | 7,5 | 3,5 |
| Период выращивания, сут | 30,0 | 30,0 |
* Различия достоверны при P < 0,05.
ВЫВОДЫ
- В процессе получения белковых гидролизатов для личиночных кормов осетровых рыб из каспийской анчоусовидной кильки было установлено, что наиболее рациональным способом гидролиза является ферментативно-кислотный при предварительном измельчении сырья на мясорубке с диаметром решётки 4,5 мм. Оптимальными параметрами процесса являются: температура – 55 °С; продолжительность гидролиза – 3 суток при гидромодуле 1 : 3; доза муравьиной кислоты – 3 %; доза хлорида натрия – 0,25 %. Сравнение результатов всех проведённых экспериментов показало, что получение гидролизата из неразделанной кильки более эффективно, чем из разделанной.
- В результате микробиологических и химических исследований показана возможность использования гидролизата в составе личиночного комбикорма для осетровых рыб.
- Использование личиночного комбикорма с гидролизатом в количестве 7 % приводит к увеличению выживаемости ранней молоди рыб на 9 %, а с гидролизатом, закреплённым на ихтиожелатине – на 11 %.
- Применение хитозана для капсулирования белкового гидролизата в кормах для личинок рыб приводит к снижению прироста их массы. При этом масса личинок в среднем уменьшается на 3,2 мг (на 16,5%), а продуктивность на 0,1 мг/сут (на 25,0%).
- Использование пробиотика «Бацелл» в составе токсичных комбикормов увеличивает выживаемость ранней молоди русского осетра на 20%.
- Добавка пробиотиков в кормосмесь при использовании полнорационных кормов на взрослой рыбе позволяет улучшать рыбоводно-биологические показатели. В условиях, когда температура воды ниже оптимальной для пробиотических бактерий (от 13,6 до 17,5°С), применять пробиотики в кормах для осетровых рыб нецелесообразно.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
- Для получения белкового гидролизата следует использовать неразделанную кильку. Полученные гидролизаты целесообразно применять в составе личиночных комбикормов.
- Пробиотик «Бацелл» рекомендуется использовать в составе комбикормов для молоди осетровых рыб при норме ввода в кормосмесь в количестве 0,01 %.
- Рекомендуется использовать пробиотики в составе кормов для осетровых рыб при температуре не ниже 18 °С.
По теме диссертации опубликованы следующие работы:
Работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК:
1. Аламдари Х. Лечебно-профилактическое действие пробиотиков в составе стартерного комбикорма для осетровых рыб / Х. Аламдари, Н.В. Долганова, С.В. Пономарев // Зоотехния,- №5, - 2013, -С. 17-18.
2. Аламдари Х. Оптимальные режимы получения белковых гидролизованных компонентов из кильки для стартовых кормов осетровых рыб / Х. Аламдари, Н.В. Долганова, С.В. Пономарев // ВестникАГТУ, -№1, -2013, -С. 173-179.
3. Аламдари Х. Результаты микрокапсулирования рыбного белкового гидролизата в процессе изготовления стартового комбикорма рыб с хитозаном / Х.Аламдари, С.В. Пономарев, Н.В. Долганова // Электронный журнал «Вестник МГОУ»,- №2,- 2013, -С. 1-7.
4. Аламдари Х. Результаты разработки стартового комбикорма для личинок осетровых рыб на основе использования килечного белкового гидролизата и пробиотика «Бифитрилак» / Х. Аламдари, Н.В. Долганова, С.В. Пономарев, А. С. Виннов // ВестникАГТУ, -№2,- 2013, -С. 172-177.
Работы, опубликованные в других изданиях:
5. Аламдари Х. Изыскание режимов получения белковых гидролизатов из кильки для стартовых кормов осетровых рыб // Научные разработки молодежи в решении актуальных проблем производства и переработки сырья, стандартизации, безопасности продовольствия: Материалы II Международной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов, студентов. – Киев: Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины, Изд-во ТОВ «Аграр Медиа Групп», -2012, – С. 139.
6. Аламдари Х. Личиночный корм для рыб на основе использования килечного гидролизата, микрокапсулированного с хитозаном // Научные разработки молодежи в решении актуальных проблем производства и переработки сырья, стандартизации, безопасности продовольствия: Материалы III Международной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов, студентов. – Киев: Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины, Изд-во ТОВ «Аграр Медиа Групп», -2013, – С. 144-145.
7. Аламдари Х. Особенности применения личиночного комбикорма на основе белкового гидролизата и ихтиожелатина / Х. Аламдари, Н. Долганова, С. Пономарев, О. Якубова // Тваринництво УкраЇни,- №5, -2013, -С. 32-36.
8. Аламдари Х. Совершенствование технологии получения гидролизатов для стартовых кормов осетровых рыб / Х. Аламдари, Н.В. Долганова, С.В. Пономарев // Материалы Международной научно-технической конференции «Биотехнологические системы в производстве пищевого сырья и продуктов: инновационный потенциал и перспективы развития», Воронеж, -2011,- С. 240-241.
Типография Самарская ГСХА, 446442,
г.о. Кинель, п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Учебная 2, первый учебный корпус
Тираж 100 экз. Заказ № _____
Подписано в печать «___» ___________ 2013 г.
