Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
UDK 57 Биологические науки
GRNTI 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
OKSO 06.07.01 Биологические науки
BBK 472 Рыбное хозяйство
Application of enzymatic hydrolysis of macrophytes in the technology of feed for juvenile sea cucumber was justified. A basic recipe for compound feed based on fermented marine vegetable raw materials has been developed. Biological tests in the department for the reproduction of sea cucumber on the basis of the Pacific branch of the FSBSI VNIRO (TINRO) (Primorsky region, Popova island) confirmed the effectiveness of the use of fermented algae in the composition of feed. The average daily weight gains of sea cucumber individual increases, and the feed ratio decreases in comparison with feeds based on natural marine plants.
compound feed, macrophytes, fermentation, juvenile sea cucumber, growth, feed ratio
В новой отраслевой программе «Стратегия развития рыбохозяйственного комплекса РФ на 2030 год» приоритетным направлением является выращивание, восстановление и сохранение популяций наиболее ценных видов водных биологических ресурсов – двустворчатых моллюсков, трепанга, морского ежа. Новая стратегия развития рыбохозяйственного комплекса до 2030 г. предполагает трехкратный рост производства аквакультуры. В связи с этим одной из основных задач, стоящих перед рыбной отраслью РФ, является разработка технологий производства отечественных кормов для выращивания ценных гидробионтов, способных стимулировать рост и повышать их выживаемость.
Товарное выращивание трепанга впервые появилось в Китае, и в настоящее время составляет около 200 тыс. т в год. Продукция из него популярна в Китае и юго-восточной Азии. Он используется в традиционной медицине и относится к продуктам высшей ценовой категории [1: 2]. Индустриальное выращивание трепанга Apostiсhopus japonicus (Selenka) – это новое направление марикультуры на Дальнем Востоке, и считается наиболее сложным среди других технологий гидробионтов. Помимо выращивания трепанга в заводских условиях, на первом этапе требуется еще культивирование микроводорослей или бактериальной биомассы для кормления личинок. На втором этапе, после превращения личинок в молодь, используются корма на основе макроводорослей китайского производства. В связи с этим первоочередной задачей для успешного развития марикультуры трепанга является разработка технологии отечественных кормов для выращивания молоди в искусственных условиях. В природе трепанг обитает предпочтительно на участках с зарослями макроводорослей, насыщенных детритом. Их органическая составляющая обеспечивается растительными остатками. В странах АТР в корм для молоди трепанга обычно добавляют культивируемый саргассум, который относится к фукусовым водорослям. В нашей стране этот вид водорослей имеет небольшую биомассу и не добывается. Поэтому в качестве перспективных компонентов в корма были отобраны анфельция тобучинская Ahnfeltia tobuchiensis, сахарина японская Saccharina (Laminaria) japonica и зостера морская Zostera marina [3]. В качестве объектов исследований использовали также два потенциально промысловых вида фукусовых водорослей – стефаноцистис (цистозира) длинноногий Stephanocystis (Cystoseira) crassipes и саргассум бледный Sargassum pallidum.
Методология исследований включала в себя четыре основных этапа:
– обоснование использования компонентов в составе кормов по химическим показателям;
– разработка и оптимизация состава кормов;
– оценка органолептических, химических показателей, пищевой и энергетической ценности кормов;
– проведение биологических испытаний кормов.
В результате проведенных исследований были определены доли макрофитов в рецептурах, показано их влияние на химический состав корма и соотношение питательных веществ в нем [4]. Установлено, что прирост молоди зависит от вида и состава, используемого в корме, макрофита (рис. 1).
Рисунок 1. Биологическая оценка комбикормов на основе разных видов морского растительного сырья
Figure 1. Biological evaluation of compound feeds based on different types of marine plant raw materials
Максимальный прирост массы тела особей трепанга наблюдали при введении в комбикорм фукусовых водорослей, минимальный – при использовании сахарины. Проблема в ее использовании состоит в быстром выделении на поверхность большого количества полисахаридов, обладающих густой вязкой консистенцией [5]. Для решения этой проблемы использовали ферментирование водорослей [10; 11]. Известно, что корма с ферментированными растениями повышают физиологический обмен трепанга и эффективность его кормления [12; 13]. Также было показано [14; 15; 16], что введение ферментированных водорослевых добавок усиливает иммунитет животных.
Для обработки сахарины использовали внутренности морских иглокожих: кукумарии японской (Cucumaria japonica) и морского ежа (Strongilocentrotus intermedius), ферменты которых обладают альгиназной активностью и осуществляют деструкцию полисахаридов бурых водорослей [6; 7]. В результате было установлено, что при ферментолизе происходит снижение количества альгиновой кислоты, клетчатки и увеличивается содержание в водоросли легкогидролизуемых полисахаридов [8]. При этом суточный прирост молоди трепанга, при питании кормом на основе обработанной сахарины, приближался по эффективности к корму на основе саргассума (рис. 2).
Рисунок 2. Биологическая оценка комбикормов на основе сахарины
Figure 2. Biological evaluation of compound feeds based on Saccharina japonica
Полученные данные подтверждают эффективность использования ферментированных водорослей в составе кормов, в сравнении с натуральными [9]. При разработке технологии ферментированных водорослей использовали промышленно выпускаемые ферменты для растительного сырья. В результате были установлены рациональные параметры гидролитического расщепления водорослей 5 препаратами (Целлолюкс F, Вискофло MG, Оллзайм BG, Оллзайм РТ и Оллзайм ВегПро). В их составе присутствуют ферменты, специфичные для гидролиза растительных полисахаридов: целлюлаза, глюконаза, ксиланаза, гемицеллюлаза, целлобиаза, пентозаназа.
Базовый рецепт комбикорма разрабатывали с учетом информации, имеющейся в научных публикациях, и результатов собственных исследований. В его составе до 40 % составляют морские растения, в качестве белковых добавок использовали рыбную муку, соевый шрот, отходы мягких тканей моллюсков, дрожжи, в качестве минеральных веществ – природный детрит, отходы твердых тканей моллюсков. Биологические испытания комбикорма, на основе ферментированных морских растений, проводили на базе Тихоокеанского филиала ФГБНУ ВНИРО («ТИНРО») (Приморский край, о. Попова) (рис. 3).
Рисунок 3. Научно-производственный центр аквакультуры на острове Попова
Figure 3. Research and Production Center of Aquaculture on Popova Island
Установлено, что комбикорма с ферментированным морским сырьем повышают среднесуточный прирост массы тела особи трепанга в 1,8-2,2 раза (рис.4), по сравнению с комбикормами на основе натурального сырья.
Рисунок 4. Прирост молоди трепанга и кормовой коэффициент комбикормов в зависимости от вида используемого сырья
1. Сахарина натуральная - (Н); 2. Сахарина ферментированная - (Ф); 3. Анфельция - Н; 4. Анфельция - Ф; 5. Зостера - Н; 6. Зостера - Ф; 7. Стефаноцистис - Н; 8. Стефаноцистис - Ф; 9. Саргассум - Н; 10. Саргассум - Ф; 11. Китайский корм
Figure 4. The growth of juveniles sea cucumber and the feed ratio of compound feeds, depending on the type of raw materials used
1. Natural saccharin (N); 2. Fermented saccharin (F); 3. Anfeltia-N; 4. Anfeltia-F; 5. Zostera-N; 6. Zostera-F; 7. Stephanocystis-N; 8. Stephanocystis-F; 9. Sargassum-N; 10. Sargassum-F; 11. Chinese food
Кормовой коэффициент, при переходе на комбикорм с ферментированными растениями, уменьшался (рис. 4).
В настоящее время в «ТИНРО» проводится отработка технологии приготовления комбикорма в промышленных условиях для наработки опытной партии и проведения производственной проверки в цехе по воспроизводству трепанга на базе Обособленного подразделения марикультуры «ТИНРО» на о. Попова (рис.5).
Рисунок 5. Цех по воспроизводству трепанга
Figure 5. Department for the reproduction of sea cucumber
1. Akulin V.N. Mariculture in China/ V. N. Akulin [and other] / V.N. Akulin, G.S. Gavrilov, S.L. Ivanov // Fisheries. - 2005. - No. 4. - Pp. 42-43.
2. About the situation on the market of sea cucumber in China //https://fishretail.ru/news/o-situatsii-na-rinke-trepanga-v-knr-389235.
3. The state of fisheries resources. Forecast of the total catch of hydrobionts in the Far Eastern fisheries basin for 2018 (short version). - Vladivostok: TINRO-Center, 2019 - 434 p.
4. Kadnikova I.A. Application of different types of algae in the composition of feed for trepang juveniles / I.A. Kadnikova, N.M. Aminina, N.D. Mokretsova // Bulletin of ASTU. - 2015. - No. 4. - Pp. 62-68.
5. Kadnikova I.A. The use of kelp (Sacharina) Japanese in the composition of the feed for juveniles of the sea cucumber, obtained in vitro /I.A. Kadnikova, N.M. Aminin, N.D. Mokretsova // Fish and fisheries. - 2014. - No. 9. - Pp. 41-48.
6. Rasskazov V.A. Ferments from marine organisms. Basic properties and prospects of their use / V.A. Rasskazov, T.N. Zvyagintseva, V.V. Sova // Vestnik DVORAN. - 1999. - No. 4. - Pp. 56-66.
7. Strongylocentrotus intermedius Laminaria japonica. Abstract of the dissertation for the degree of Candidate of Biological Sciences / V.V. Agarkova // Vladivostok. - 2007. - 20 p.
8. Rogov A.M. The effect of enzyme processing on the chemical composition of Japanese saccharin / A.M. Rogov, I.A. Kadnikova, N.M. Aminina // Bulletin of Kamchatka State Technical University. - 2016. - No. 38. - p. 44-50. DOI:https://doi.org/10.17217/2079-0333-2016-38-44-50.
9. Rogov A.M. Investigation of the effect of fermentation of Japanese saccharin on the chemical composition of compound feeds for trepang juveniles / A.M. Rogov // Izvestiya TINRO-2017. - Vol. 190. - No. 4. - Pp. 196-203.
10. Uchida M/, Murata M. Enzymatic preparation of unicellular detritus from marine algae Undaria pinnatifida, suitable as a substitute for the incubation diet for unicellular algae/ M. Uchida, M. Murata // Aquaculture. - 2002. - Vol. 202. - p. 345-357.
11. Uchida M., Miyoshi T. Fermentation of algae-A seed for the new fermentation industry of food products and related products. Uchida, T. Miyoshi // Japan Agricultural Research Quarterly. - 2013. - Vol. 47. - No. 1. - Pp. 53-63.
12. Nakagawa H., Kasahara S. The effect of Ulva-meal supplements to the diet on the lipid metabolism of Red Sea bream / H. Nakagawa, S. Kasahara // Byul. Yapon.Social Sciences. - 1986. - Vol. 52. - Pp. 1887-1893.
13. Yuan X., Yang H., Zhou Yu. et al. Effect of diets containing dried bivalve feces and / or powdered algae on the growth and energy distribution of the sea cucumber Apostichopus japonicus (Selenka) (Echinodermata: Holothuroidea) / X. Yuan et al. //Aquaculture. - 2006. - Vol. 256. - Pp. 457-467.
14. Yi Y-H., Chang Y.-J. Physiological effects of sea mustard supplementation to the diet jn growth and body composition of young rock fish Sebastes schlegeli / Y.-H. Yi, Y.-J. Chang / / Bull. Kor. Fish. Soc. - 1994. - Vol. 27. - Pp. 69-82.
15. Ashida T., E. Okimasu E. Immunostimulating effect of the fermented plant product on the nonspecific immunity of the Japanese flounder Paralichthys olivaceus / T. Ashida, E. Okimasu / / Fish Sciences-2005. - Vol. 71. - Pp. 257-262.
16. Ashida T., Takei Yu., Takagaki M. et al. Dietary effect of a fermented plant product on the activity of glutathione peroxidase and lipid peroxidation of Japanese flounder Paralichthys olivaceus / T. Ashida et al. / / Fish. Sci. - 2006. - Vol. 72. - Pp. 179-184.
