Общий биохимический и аминокислотный составы тканей личинок и мальков муксуна Coregonus muksun Pallas, 1814 и чира Coregonus nasus Pallas, 1776 при подращивании на стартовых искусственных кормах, обогащенных бактериальной биомассой
Общий биохимический и аминокислотный составы тканей личинок и мальков муксуна Coregonus muksun Pallas, 1814 и чира Coregonus nasus Pallas, 1776 при подращивании на стартовых искусственных кормах, обогащенных бактериальной биомассой
Аннотация
Сухая инактивированная биомасса метанотрофных бактерий характеризуется высоким содержанием протеина, пептидов, свободных аминокислот, микроэлементов, которые необходимы для полноценного кормления личинок и мальков сиговых рыб. Проведенные экспериментальные работы по выращиванию молоди чира и муксуна в установке замкнутого водоснабжения в условиях Собского рыбоводного завода (п. Харп, ЯНАО) позволили изучить общий биохимический и аминокислотный составы тканей молоди муксуна и чира. Установлено, что накопление жира у молоди сиговых рыб начиналось при достижении массы более 1 г. Добавление 10% микробного белка вызвало увеличение у опытной молоди содержания сырого протеина. При этом также повысилось общее содержание аминокислот в тканях личинок и мальков чира и муксуна на 5,4% и 17,3% соответственно. В тканях молоди муксуна наибольшее содержание отмечено для глутаминовой кислоты с глутамином, аспарагиновой кислоты с аспарагином, глицина, лизина и аргинина. У молоди чира ведущую роль в аминокислотном составе играли глутаминовая кислота с глутамином, лизин, глицин, аспарагиновая кислота с аспарагином и аланин.
1. Введение
Для получения качественного посадочного материала рыб в аквакультуре необходимы полноценные стартовые искусственные корма. Их создание является ключевой проблемой в мировой аквакультуре, особенно для рыб с мелкой икрой, включая и сиговых рыб, личинки которых начинают питаться при незаконченном развитии пищеварительной системы .
На первых этапах развития у личинок сиговых рыб отсутствует полноценное переваривание в полости кишечника, что обуславливает специфические требования личинок к составу корма, и прежде всего, к белковым компонентам. Как отмечает И.Н. Остроумова , в составе стартового корма для личинок сиговых рыб должно присутствовать большое количество растворимого белка и низкомолекулярных соединений белковой природы, которые легко усваиваются личинками и являются источником для синтеза собственных белков, а также получения энергии в этот период. Такие соединения присутствуют в белковых продуктах микробиосинтеза, например, в сухой инактивированной биомассе метанотрофных бактерий (МБ), которая характеризуется высоким содержанием белка, пептидов, свободных аминокислот , а также микроэлементов .
Целью исследований являлось изучение общего биохимического и аминокислотного составов тканей личинок и мальков муксуна и чира при их кормлении стартовыми искусственными кормами, обогащенными бактериальной биомассой метанотрофных бактерий (Methylococcus capsulatus).
2. Методы и принципы исследования
Объектами исследования являлись личинки и молодь муксуна Coregonus muksun Pallas, 1814 и чира Coregonus nasus Pallas, 1776. Экспериментальные работы проводили в установке замкнутого водоснабжения на ООО «НПО «Собский рыбоводный завод» (п. Харп, Ямало-Ненецкий автономный округ, Российская Федерация).
Выращивание молоди муксуна осуществляли в 6 бассейнах (3 опытных и 3 контрольных). Площадь одного бассейна – 7,98 м2, полезный объем – 9,58 м3. Начальная плотность посадки составляла 13500 экз./м3.
Выращивание молоди чира осуществляли в 6 бассейнах (3 опытных и 3 контрольных). Площадь одного бассейна – 2,78 м2, полезный объем – 0,7 м3. Начальная плотность посадки составляла 11000 экз./м3.
В первые дни эксперимента опытную и контрольную молодь муксуна кормили науплиусами артемии. Инкубации артемии проводили по стандартной методике , .
Контрольных особей кормили стартовыми искусственными кормами фирмы Coppens, а опытных – кормами фирмы Coppens, обогащенными 10 % МБ (Methylococcus capsulatus, штамм ГБС-15) и комплексом жирных кислот (льняным маслом, препаратом-премиксом «Арфит»).
МБ представляет собой порошкообразный тонкодисперсный продукт серокоричневого цвета без примесей и запаха, полученный на основе Methylococcus capsulatus штамм ГБС-15. МБ поставляла компания ООО «ГИПРОБИОСИНТЕЗ» (г. Москва) под маркой «ДРИМФИДТМ» (см. табл. 1).
Таблица 1 - Физико-химические свойства микробного белка, полученного на основе Methylococcus capsulatus штамм ГБС-15
Показатель | Значение, % |
Влажность | не более 10 |
Зольность | не более 10 |
Содержание сырого протеина | не менее 70 |
Содержание белка по Барнштейну | не менее 65 |
Содержание нуклеиновых компонентов | не более 12 |
Содержание липидов | не более 14 |
Общее содержание аминокислот | не менее 54 |
Цистеин, цистин | 0,3-0,6 |
Аспарагиновая кислота | 5,32-5,81 |
Метионин | 1,36-1,73 |
Треонин | 2,43-3,08 |
Серин | 1,20-2,33 |
Глутаминовая кислота | 6,88-7,80 |
Пролин | 2,36-3,10 |
Глицин | 3,08-3,80 |
Аланин | 4,29-4,80 |
Валин | 4,11-4,25 |
Изолейцин | 2,67-3,08 |
Лейцин | 4,56-4,90 |
Тирозин | 1,69-2,15 |
Фенилаланин | 2,36-2,90 |
Гистидин | 1,77-2,59 |
Лизин | 4,14-5,40 |
Аргинин | 2,33-3,71 |
Триптофан | 1,40-1,65 |
Примечание: по данным ООО «ГИПРОБИОСИНТЕЗ»
Содержание аминокислот в микробном белке имеет близкие значения с рыбной мукой, которая является основным компонентом в кормах для рыб .
«Арфит» представляет собой иммуномодулирующий, лечебно-профилактический препарат-премикс. Применяется в качестве обогатительной добавки для кормления личинок, молоди рыб и ракообразных. В его состав входит фитокомплекс и концентрат из цист артемии, содержит незаменимые высоконенасыщенные жирные кислоты (ВНЖК) – омега-3 и омега-6. В совокупности со льняным маслом позволит восполнить недостающие в МБ ВНЖК. Количество кормлений составляло 18 раз в сутки. Нормы внесения корма рассчитывали по таблицам производителя кормов в соответствии со средней массой молоди и температурой воды.
Пробы на биохимический анализ были отобраны у личинок муксуна средней массой 20-22 мг и 52-85 мг, у молоди чира – средней массой 369-374 мг и 1,28-1,50 г.
Биохимические анализы были проведены в специализированной лаборатории. Массовую долю белка определяли методом минерализации по Кьельдалю. Содержание жира определяли путем его отгонки на аппарате Сокслета, далее применяли гравиметрический метод. Сырую клетчатку определяли методом экстракции . Определение свободных аминокислот было проведено согласно методике с использованием капиллярного электрофореза «Капель» – 105М».
Для статистического анализа использовались программы Statistica 13.3 и Microsoft Excel 2019 для Windows. Данные представлены в виде средних значений (М); стандартная ошибка среднего (m) коэффициент вариации (Cv, %). Уровень значимости и различия между вариантами оценивали по критерию Стьюдента (tst) при p <0,05.
3. Основные результаты
Содержание сырого жира в тканях личинок муксуна средней массой 20-22 мг в начале опытов составляло 3,45±0,12% и 3,47±0,01% (см. табл. 2). В тканях личинок муксуна средней массой 85 мг в опытных бассейнах оно снизилось до 2,50±0,31% и было значительно ниже в контрольных бассейнах при средней массе 52 мг – 1,62±0,18%.
Таблица 2 - Содержание сырого жира и сырого протеина в тканях личинок и молоди муксуна и чира в период исследований в опыте и контроле
Период | Вариант эксперимента | Масса, г | Сырой жир, % от сырой массы | Сырой протеин, % от сырой массы |
Муксун | ||||
Начало экспериментальных работ | Опыт | 0,022±0,005 | 3,45±0,12 | 11,51±0,87 |
Контроль | 0,020±0,005 | 3,47±0,01 | 10,81±0,91 | |
Конец экспериментальных работ | Опыт | 0,085±0,031 | 2,50±0,31 | 12,22±0,80* |
Контроль | 0,052±0,019 | 1,62±0,18 | 10,90±0,53 | |
Чир | ||||
Начало экспериментальных работ | Опыт | 0,369±0,020 | 3,30±0,13 | 12,55±0,41 |
Контроль | 0,374±0,022 | 3,30±0,10 | 11,77±0,23 | |
Конец экспериментальных работ | Опыт | 1,50±0,06 | 5,63±0,67* | 13,09±0,36 |
Контроль | 1,28±0,06 | 5,01±0,53* | 12,71±0,08 | |
Примечание: * статистически достоверные различия при p ≤ 0,05
Содержание сырого жира у молоди чира средней массой 369-374 мг в начале опытов составляло 3,30% в опыте и контроле. В конце экспериментальных работ у мальков чира содержание сырого жира повысилось до 5,63±0,67% в опыте и до 5,01±0,53% в контроле. Таким образом, накопление жира отмечено только у молоди чира средней массой 1,28-1,50 г, причем это увеличение было достоверно значимым по критерию Стьюдента при уровне значимости p ≤ 0,05 как в опыте, так и в контроле.
Содержание сырого протеина увеличивалось при проведении экспериментальных работ в тканях молоди муксуна в опыте с 11,51±0,87% до 12,22±0,80%, в контроле этот показатель имел близкие значения – 10,81±0,91% и 10,90±0,53%.
В тканях молоди чира содержание сырого протеина повысилось с 12,55±0,41% до 13,09±0,36% в опыте и с 11,77±0,23% до 12,71±0,08% в контроле.
Статистический анализ достоверности различий по критерию Стьюдента по сырому протеину показал, что в опыте содержание белков в тканях молоди муксуна было достоверно выше, чем в контроле при уровне значимости p ≤ 0,05. Такой результат вполне объясним наличием в МБ легкоусвояемых для личинок сиговых рыб низкомолекулярных соединений – мелких пептидов и свободных аминокислот .
Содержание сырой клетчатки в тканях личинок и мальков муксуна и чира было невысоким и составляло менее 2%.
Как в опыте, так и в контроле наблюдалось увеличение сырого жира и протеина к концу опыта, причем у чира для жира увеличение было достоверно значимым по критерию Стьюдента при уровне значимости p≤ 0,05 как в опыте, так и в контроле.
Из анализа содержания аминокислот в тканях личинок и молоди муксуна исключены показатели по гистидину и триптофану, содержание которых имело низкое значение (см. табл. 3).
Таблица 3 - Средние показатели аминокислот в исследованных пробах муксуна
Аминокислота | Начало экспериментальных работ, % от сырой массы | Конец экспериментальных работ, % от сырой массы | CV, % | |
опыт | контроль | |||
Аланин | 0,59±0,036 | 0,57±0,025 | 0,50±0,029 | 8,5 |
Аргинин | 0,62±0,065 | 0,60±0,074 | 0,51±0,020 | 10,2 |
Валин | 0,50±0,008 | 0,49±0,018 | 0,48±0,006 | 2,1 |
Глицин | 0,68±0,033 | 0,71±0,050 | 0,61±0,027 | 7,4 |
Лейцин и изолейцин | 0,61±0,028 | 0,56±0,029 | 0,52±0,015 | 8,3 |
Лизин | 0,52±0,025 | 0,64±0,045 | 0,54±0,038 | 11,5 |
Цистин | 0,16±0,095 | 0,15±0,003 | 0,13±0,012 | 12,0 |
Метионин | 0,24±0,004 | 0,25±0,003 | 0,24±0,006 | 1,6 |
Пролин | 0,48±0,015 | 0,48±0,019 | 0,44±0,042 | 5,2 |
Серин | 0,52±0,059 | 0,44±0,018 | 0,39±0,023 | 15,0 |
Треонин | 0,53±0,029 | 0,52±0,027 | 0,49±0,008 | 4,3 |
Фенилаланин | 0,43±0,017 | 0,41±0,021 | 0,36±0,019 | 9,5 |
Аспарагин и аспарагиновая кислота | 0,90±0,049 | 0,78±0,053 | 0,63±0,038 | 17,8 |
Глутамин и глутаминовая кислота | 1,30±0,032 | 1,22±0,066 | 0,83±0,006 | 22,5 |
Наибольшая концентрация аминокислот в тканях опытных рыб в конце экспериментальных работ отмечена для глутаминовой кислоты и глутамина (1,22%) и аспарагиновой кислоты и аспарагина (0,78%); на третьем месте по содержанию в пробах рыб – глицин (0,71%). Содержание остальных аминокислот расположилось в следующей последовательности: лизин (0,64%) > аргинин (0,60%) > лейцин и изолейцин (0,56%) > треонин (0,52%) > аланин (0,50%) > валин (0,49%) > пролин (0,48%) > серин (0,44%) > фенилаланин (0,41%) > метионин (0,25%) > цистин (0,15%).
Анализ вариабельности полученных данных по аминокислотам, находящихся в пределах 2,1-22,5%, свидетельствует о низком и среднем уровне изменчивости.
Сравнение показателей аминокислот в опыте и контроле в целом за весь период исследования показывает существенное преобладание в опытных образцах рыб таких аминокислот, как глицин, пролин, глутамин и глутаминовая кислота, которые в значительном количестве имеются в МБ (см. рис. 1). Несколько более низкие показатели цистина в пробах муксуна в опытных образцах, вероятно, объясняются низким содержанием этой аминокислоты в МБ. Этим же объясняются и низкие показатели таких аминокислот, как метионин, триптофан, гистидин .
Рисунок 1 - Средние показатели содержания аминокислот в тканях личинок и молоди муксуна в опытных и контрольных бассейнах
Из анализа содержания аминокислот в тканях личинок и молоди чира исключены показатели по гистидину и триптофану, содержание которых было низким (см. табл. 4).
Таблица 4 - Средние показатели аминокислот в исследованных пробах чира
Аминокислота | Начало экспериментальных работ, % от сырой массы | Конец экспериментальных работ, % от сырой массы | CV, % | |
опыт | контроль | |||
Аланин | 0,64±0,052 | 0,76±0,031 | 0,73±0,042 | 8,6 |
Аргинин | 0,61±0,034 | 0,69±0,100 | 0,65±0,045 | 11,0 |
Валин | 0,53±0,025 | 0,58±0,009 | 0,56±0,025 | 5,4 |
Глицин | 0,75±0,039 | 0,84±0,009 | 0,78±0,039 | 8,3 |
Лейцин и изолейцин | 0,63±0,064 | 0,76±0,009 | 0,74±0,047 | 10,5 |
Лизин | 0,69±0,064 | 0,87±0,022 | 0,91±0,062 | 17,1 |
Цистин | 0,15±0,022 | 0,14±0,006 | 0,14±0,008 | 15,5 |
Метионин | 0,24±0,002 | 0,29±0,010 | 0,26±0,012 | 8,9 |
Пролин | 0,55±0,029 | 0,62±0,017 | 0,56±0,026 | 6,2 |
Серин | 0,57±0,044 | 0,57±0,062 | 0,55±0,030 | 15,5 |
Треонин | 0,56±0,025 | 0,63±0,030 | 0,62±0,030 | 7,0 |
Фенилаланин | 0,45±0,046 | 0,48±0,029 | 0,50±0,070 | 7,5 |
Аспарагин и аспарагиновая кислота | 0,80±0,089 | 0,70±0,046 | 0,88±0,135 | 13,4 |
Глутамин и глутаминовая кислота | 1,15±0,098 | 1,81±0,205 | 1,36±0,095 | 25,3 |
В опыте наибольшая концентрация отмечена для глутаминовой кислоты и глутамина (1,81±0,205%), лизина (0,87±0,022%); на третьем месте по содержанию в тканях чира был глицин (0,84±0,009%). Содержание остальных аминокислот расположилось в следующей последовательности: аланин (0,76%) и лейцин и изолейцин (0,76 %) > аспарагин и аспарагиновая кислота (0,70%) > аргинин (0,69%) > треонин (0,63%) > пролин (0,62%) > валин (0,58%) > серин (0,57%) > фенилаланин (0,48%) > метионин (0,29 %) > цистин (0,14%).
В контроле наибольшая концентрация отмечена для глутаминовой кислоты и глутамина (1,36±0,095 %), лизина (0,91±0,062%), а также аспарагина и аспарагиновой кислоты (0,88±0,135%). Содержание остальных аминокислот расположилось в следующей последовательности: глицин (0,78%) > лейцин и изолейцин (0,74%) > аланин (0,73%) > аргинин (0,65%) > треонин (0,62%) > пролин (0,56%) и валин (0,56%) > серин (0,55%) > фенилаланин (0,50%) > метионин (0,26%) > цистин (0,14%).
Коэффициент вариации (Cv, %) полученных данных по содержанию аминокислот в тканях личинок и молоди чира, находящийся в пределах 5,4-25,3%, свидетельствует о низком уровне изменчивости таких аминокислот, как валин, пролин, треонин и фенилаланин, а также о высоком уровне изменчивости у глутаминовой кислоты с глутамином и лизина. Остальные аминокислоты имеют средний уровень изменчивости.
Сравнение содержания аминокислот в тканях личинок и молоди чира в опыте и контроле в целом за весь период исследования свидетельствует о том, что к концу экспериментальных работ лизин, фенилаланин, аспарагин и аспарагиновая кислота в опытных образцах рыб имели значения ниже, чем в контроле (см. рис. 2). Содержание остальных аминокислот в тканях личинок и молоди чира было выше, чем в контрольных. Максимальные отличия отмечены по глутамину и глутаминовой кислоте.
Рисунок 2 - Средние показатели содержания аминокислот в тканях личинок и молоди чира в опытных и контрольных бассейнах
Сравнение аминокислотного состава тканей муксуна и чира показало их высокий уровень сходства, что, вероятно, характерно для сиговых рыб. Об этом также свидетельствует сравнение наших данных с данными по аминокислотному составу сиговых рыб товарной массы из рек Якутии. В тканях сиговых рыб из рек Якутии содержание пяти наиболее значимых аминокислот по мере их убывания располагается в следующей последовательности для муксуна, нельмы и ряпушки – глутаминовая кислота > аспарагиновая кислота > лейцин > аланин > лизин. Для чира, сига-пыжьяна и пеляди эта последовательность выглядит следующим образом – глутаминовая кислота > аспарагиновая кислота > лейцин > лизин > аланин , что указывает на высокий уровень сходства аминокислотного состава сиговых рыб на разных стадиях онтогенеза, несмотря на различный тип их питания.
Исключение составило более высокое содержание лизина в тканях молоди чира из опытных и контрольных групп.
4. Заключение
Изучение общего биохимического состава тканей муксуна и чира показало, что накопление жира у них начинается после достижения молодью массы свыше 1 г, причем оно было выше у опытных рыб. Содержание сырого протеина в конце экспериментальных работ в тканях опытных рыб также имело более высокие значения, чем в контроле.
Обогащение стартовых искусственных кормов МБ позволило повысить общее содержание аминокислот в тканях личинок и мальков муксуна и чира на 17,3% и 5,4% по сравнению с контролем соответственно.
Установлено наиболее высокое содержание в тканях опытной молоди муксуна следующих аминокислот – глутаминовая кислота и глутамин > аспарагиновая кислота и аспарагин > глицин > лизин > аргинин. Для тканей опытной молоди чира этот ряд выглядит следующим образом – глутаминовая кислота и глутамин > лизин > глицин > аспарагиновая кислота и аспарагин = аланин.