Предисловие

Аквакультура на юге России в начале XXI века характеризуется прогрессирующим ростом. Это происходит на фоне резкого падения запасов естественных популяций рыб в связи с их сверхинтенсивным промышленным ловом новыми коммерческими предприятиями, разделом Каспия на отдельные территории суверенных государств и сопутствующими, возникшими проблемами сохранения биоресурсов Азовского, Черного, Каспийского морей и других рыбохозяйственных водоемов.

Недостаток рыбопродукции из естественных популяций осетровых, карповых, лососевых, сомовых и других рыб восполняется деятельностью аквакультурных предприятий по воспроизводству рыбных запасов, товарному и фермерскому рыбоводству, которые успешно развиваются. Для организации этих предприятий необходимо иметь материально-техническую базу, квалифицированных специалистов, а также эффективные современные технологии выращивания объектов аквакультуры и корма, за счет которых может производиться до 80 % биопродукции.

Настоящая книга содержит расширенную информацию о современных биотехнологиях культивирования осетровых рыб, в том числе веслоноса, канального сома, белорыбицы, форелей, буффало, креветок, карпа и других объектов. Ряд глав и разделов посвящены вопросам кормления, кормопроизводству, оценке состояния выращенной рыбы. Такая информация весьма удобна для рыбоводов – специалистов аквакультурных предприятий, поскольку в полной мере позволяет охватывать все проблемы организации технологического процесса.

Ряд технологий, размещенных в этом издании, разработаны с личным участием авторов, отдельные материалы использованы на основе широко известных опубликованных технологических руководств, инструкций и других работ, выполненных известными специалистами рыбного хозяйства: д.б.н., профессор Виноградов В.К., д.с.х/н, профессор Скляров В.Я. , д.б.н., профессор Рыжков Л.П., д.б.н., профессор Щербина М.А., д.б.н., профессор Канидьев А.Н., д.б.н., профессор Сальников Н.Е., д.б.н., Богатова И.Б., к.б.н. Шмакова З.И., к.б.н. Новоженин Н.П., к.б.н. Шестерин И.С., к.б.н. Головин П.В., д.б.н. Мельченков Е.А.

Всем ученым, рыбоводам, внесшим личный вклад в развитие биотехнологий культивирования рыбных и нерыбных объектов на юге России, авторы выносят благодарность.

1. ПРОБЛЕМЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ СОЗДАНИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ВЫРАЩИВАНИЯ ОБЪЕКТОВ АКВАКУЛЬТУРЫ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ЮГА РОССИИ И РЕЦЕПТОВ ПОЛНОЦЕННЫХ КОМБИКОРМОВ, НОВЫЕ ЗНАНИЯ И УСТАНОВЛЕННЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ

В условиях юга России возможно использование ценных теплолюбивых объектов аквакультуры, отличающихся быстрым ростом и созреванием, а также высоким качеством изготавливаемой из них продукции. Этому способствует и достаточно продолжительный теплый вегетационный период. Вместе с этим имеют место неблагоприятные условия, которые проявляются в период летних температур и прогрева воды в водоемах выше 27⁰С, при наличии выраженного антропогенного загрязнения, недостаточной технической оснащенности многих рыбоводных заводов. Вместе с тем учеными и рыбоводами системы Госкомрыболовства России к 2001 году созданы новые технологии выращивания ряда уникальных объектов пресноводной аквакультуры, внедрение которых на рыбоводных хозяйствах осуществляется весьма эффективно. Этому способствует организация их кормления сухими комбикормами отечественного производства. Многие годы отраслевые институты Госкомрыболовства России (ВНИИПРХ, КрасНИРХ, АзНИРХ, КаспНИРХ, АГТУ и др.) разрабатывали биотехнологии кормления рыб и других объектов аквакультуры, а также рецептуры полноценных стартовых, продукционных, экструдированных, специальных сухих комбикормов, влажных гранул. Это позволило создать основу современных прорывных технологий выращивания и кормления таких важных объектов, как осетровые, лососевые, растительноядные рыбы, канальный сом, пресноводные креветки и др.

При создании эффективных технологий выращивания и полноценных комбикормов для объектов аквакультуры используют экологоморфологический метод, позволяющий рассматривать развитие организма как последовательность качественно различных этапов, каждый из которых характеризуется определенными взаимоотношениями со средой. Современное рыбоводство, особенно индустриальное, привело к созданию новых комбикормов, которым нет природных аналогов, и новой технологии производства, основанной на управлении условиями среды [13].

Новые объекты разведения требуют глубоких знаний закономерностей развития организма в раннем постэмбриогенезе. Разработанной и развивающейся теорией является теория этапности развития, обоснованная В.В. Васнецовым [15, 16]. Теория показывает, что все развитие рыб – это последовательный ряд этапов, каждый из которых отличается особенностями строения, физиологии и экологии. Группы этапов объединяются в периоды развития [58].

С.Г. Крыжановский (1948) показал, что на каждой стадии развития происходят количественные и качественные изменения. Рост неразрывно связан с развитием, он постепенен, но также скачкообразен, длительность этапов (периодов) развития зависит от среды, наличия необходямой пищи, абиотических и биотических факторов.

Создание полноценных стартовых комбикормов и биотехники выращивания объектов аквакультуры необходимо проводить на основе теории этапности развития, в периоды онтогенеза с учетом всех особенностей вида. Так, например, лососевые часто потребляют разную пищу (кормовые организмы), отличающуюся составом питательных веществ. Развитие органов и тканей у них происходит с различной интенсивностью. В большей мере пищеварительная ферментативная система развита у личинок и мальков форели, тихоокеанских и атлантических лососей, в меньшей - у сиговых, нельм, хариусовых. Это предполагает различную способность к использованию питательных веществ комбикормов. Весьма важное значение имеет температура водной среды. В естественных условиях развитие личинок и мальков сиговых, белорыбицы, хариуса, севанской форели протекает при температуре 8-12⁰С, ранней молоди кеты на рыбоводных заводах Сахалина при температуре от 1,5 до 5-6⁰С [30], что требует создания специализированных «низкотемпературных» комбикормов [51]. Способность молоди рыб различных видов к потреблению и усвоению питательных веществ комбикормов очевидно ограничена возможностью адаптации ферментной и пищеварительной системы рыб на определенных этапах развития и она различна у представителей разных групп. Поэтому наряду с созданием эффективных рецептов комбикормов для рыб необходимо исследовать состав и структуру питательных веществ естественных кормов, особенности развития пищеварительной и ферментативной систем, потребность в незаменимых питательных веществах определенного состава и структуры, а также влияние температуры на развитие и рост молоди. При решении этих задач, опираясь на теорию этапности развития рыб, необходимо выполнять аквакультурные комплексные исследования, принимая во внимание особенности личиночного и малькового периодов развития.

В производстве мировой рыбной продукции осетровые и лососевые занимают особое положение в связи с особенностью биологии и отличаются сложным жизненным циклом. Среди них привлекают внимание виды, интенсивно осваиваемые в рыбоводстве, с выращиванием жизнестойкой молоди.

Кормовая база водохранилищ, озер, рек и других водоемов имеет ограниченные возможности и недостаточна для широкомасштабных интенсивных методов производства. Организация вылова зоопланктона для кормления молоди рыб экономически неоправдывается, кроме того, при использовании зоопланктона нередко возникает заражение аргулезом, ихтиофтириозом и другими инвазионными заболеваниями.

Было отмечено, что при кормлении молоди рыб высушенным, замороженным или лиофилизованным зоопланктоном рост и выживаемость были недостаточно высокие. Хорошие результаты получены при кормлении личинок науплиусами и декапсулированными яйцами артемии салина [11]. Однако, трудности сбора яиц, сохранения их жизнеспособности и декапсуляция вызывают некоторые проблемы. Эта же причина сдерживает широкое культивирование кормовых организмов зоопланктона.

По современным представлениям, основным направлением развития технологии является выращивание молоди рыб в бассейнах и лотках на стартовом сухом комбикорме с обеспечением оптимальных условий водной среды.

Естественная пища молоди многих рыб – пресноводный зоопланктон, состоит из коловраток, кладоцер и копепод, протеин которых на 2/3 состоит из легкоусвояемых водорастворимых и относительно низкомолекулярных соединений, легко подвергающихся гидролизу пищеварительными ферментами личинок рыб. В естественной пище молоди рыб содержатся все жизненно необходимые для роста и развития вещества.

На рыбоводных заводах Сахалина в качестве корма для молоди кеты (наиболее массового вида среди тихоокеанских лососей) раньше использовали икру трески и минтая. Однако, с увеличением цен на эту продукцию, икра как кормовой компонент исчезла из сферы интересов рыбоводных заводов. В этой связи в последние годы для кормления молоди кеты, кижуча, нерки стали использовать стартовые комбикорма, в том числе и низкотемпературного оптимума действия [2, 52].

Живые кормовые организмы по составу и структуре питательных веществ наиболее соответствуют пищеварительной системе ранней молоди рыб, однако, они не реализуют потенциальные возможности роста, поскольку в естественных водоемах процветание вида нередко обеспечивается ценой гибели части популяции. Особи, обладающие высокой скоростью роста, не всегда обладают максимальной способностью к воспроизводству. На рыбоводных предприятиях стоит задача обеспечить максимальную скорость роста, поэтому оптимальный по составу комбикорм не может быть полным аналогом естественной пищи. При формировании полноценного комбикорма следует учитывать состав питательных веществ естественных кормовых организмов для подбора компонентов комбикорма [3].

В процессе обмена веществ в организме рыб главная роль принадлежит протеину, как основному веществу живой материи. Оптимальное количество протеина в рационах молоди лососевых рыб составляет 40-50%. Общими для всех белков являются 24 аминокислоты, из которых 10 незаменимы и должны содержаться в количестве, удовлетворяющем потребность рыб [2, 52]. Обеспечить состав комбикорма незаменимыми аминокислотами в соответствии с потребностью рыбы, за счет составляющих его компонентов, представляется довольно трудным.

В настоящее время весьма важными являются современные исследования в области автолиза протеина белковых продуктов для использования конечных продуктов в пищевой, медицинской, комбикормовой промышленности. Автолиз – процесс распада протеина на более простые составляющие за счет деятельности эндоферментов, интенсивность его зависит от температуры и катализаторов – индукторов. В процессе автолиза выделяются две стадии: в первой - идет перестройка надмолекулярных эндоструктур, в том числе липопротеиновых мембран, на второй стадии накапливаются конечные продукты ферментативных реакций во внеклеточном растворе: нуклеиновые компоненты, аминокислоты, пептиды, триацилглицериды, моно- и олигосахариды [4, 5, 8]. Определены индукторы, катализирующие и управляющие процессом автолиза с использованием этанола, этилацетата, смеси карбоновых кислот. По данным В.М. Беликова и др. [9], получают автолизат пекарских дрожжей, содержащий следующие компоненты (%): свободные аминокислоты – 50-70; нуклеиновые кислоты – 0,8 –1,0; сахара – 0,3-0,5; зола 0,8-1,0; пептиды – 25-30, что представляется перспективным для использования в составе стартовых комбикормов, особенно для рыб-планктофагов, когда пищеварительная система полностью не сформирована. Целесообразно отметить некоторое сходство питания рыб зоопланктоном и продуктами микробиосинтеза в связи со схожим составом питательных веществ, а также возможность естественного автолиза кормовых организмов в пищеварительном тракте рыб. Вероятность автолиза белка кормовых организмов в желудочно-кишечном тракте рыб особенно велика у личинок рыб, когда активность собственных ферментов еще низкая [6, 74].

Другим источником водорастворимого белка является автолизат рыбного фарша как побочный продукт переработки рыбы по прессово-сушильному способу, который содержит много пептидов – легко усваиваемых рыбой [65, 75]. Наличие в комбикорме для молоди рыб водорастворимого белка является важным условием качества, но высокий уровень его иногда приводит к необходимости создания защитной оболочки вокруг частиц – микрокапсулирования.

Эффективным современным промышленным способом получения гидролизатов и ферментолизатов является использование иммобилизованных промышленных ферментов, например, протосубтилина, пектофоетидина с целью получения смеси L-аминокислот и неполных белковых гидролизатов – смеси полипептидов. В промышленных реакторах получали растворы пептидов, из которых затем изготавливали сухие кормовые препараты для энтерального зондового питания.

Перспективным способом получения гидролизатов из продуктов животного происхождения с благоприятным составом белковых соединений является гидролиз и автопротеолиз морских рыб и беспозвоночных. Для этого используют кислотный, щелочной и ферментный гидролиз. Самым эффективным является ферментативный гидролиз, технологически простой, так как протекает в водных средах при температуре выше 40⁰С. Микробиологические ферменты, особенно продуцируемые Bacterium subtilis, гидролизуют белковые субстраты глубже, чем ферменты животного происхождения.

В процессе переработки рыбы в муку на жиро-мучных судах рыбной промышленности образуются подпрессовые бульоны, которые перерабатываются в кормовой рыбный белок (КРБ), перспективный для использования в составе комбикормов, в частности для молоди сиговых рыб [50]. КРБ содержит до 80% гидролизированного протеина в результате автолиза и варки, а также ненасыщенные жирные кислоты. Однако, высокое содержание поваренной соли (до 15%) ограничивает (до 10-15%) введение КРБ в рецепты комбикормов.

До настоящего времени наиболее перспективным направлением при создании полноценных стартовых комбикормов для рыб было применение продуктов микробного синтеза – дрожжей и бактериальной массы, выращенных на различных субстратах [12, 25, 47]. Для рыбных кормов наиболее ценными являлись кормовые дрожжи гиприн, выращенные на отходах целлюлозной промышленности, синтетическом этиловом спирте (эприн), которые содержат 55-59% легкоусвояемого белка, 7-15% нуклеиновых кислот. Меприн - дрожжи, выращенные на метаноле, по эффективности близки к эприну [23]. Биомасса, выращенная на природном газе (гаприн), содержит 70-72% протеина и 7-9% жира, причем жир содержит много жирных кислот нечетного ряда, что ограничивает его использование в комбикормах для личинок рыб.

Весьма ценным компонентом следует считать микробную биомассу, являющуюся побочным продуктом при получении БВК, она содержит 50-52% протеина. При переработке микроорганизмов получают кормовые концентраты лизина, фенил-аланина, метионина, а также при обработке микроорганизмами свекольных отходов – липрин - концентрат лизина и бетаина. Однако с 1995 г производство многих видов дрожжей и микробной биомассы в России приостановлено.

Пищевая ценность для рыб кормовых компонентов определяется не только наличием питательных веществ в достаточном количестве, но и доступностью этих веществ для пищеварительной системы, то есть возможностью их переваривания и всасывания. Поэтому необходимы данные о составе питательных веществ микробных продуктов. Анализ общего химического состава продуктов микробиосинтеза (табл. 1) показывает, что протеином наиболее богаты дрожжи гаприн (70,2%); высокое содержание белка имеют БВК-паприн (63,4%), эприн (61,4%), в то время как новые дрожжевые компоненты биокорн, белотин и биотрин – близки по этому показателю к гидролизным дрожжам (около 40% протеина) [54].

Дрожжи гаприн лидируют также и по содержанию растворимого белка – 37% (табл.2). Дрожжи, выращенные на этаноле имеют около 36,5% растворимого протеина, БВК-35% и дрожжи на метиловом спирте – 33,2%. Одновременно установлено, что новые продукты микробного происхождения содержат столько же растворимого белка, как и рыбная мука (15,7%): белотин – 16,2%, биотрин – 17,4%, биокорн –18,3%. Свободных аминокислот в образцах белотина, биотрина и биокорна обнаружить не удалось; в их составе доминирует фракция полипептидов П-2 и фракция низкомолекулярного растворимого белка, как и в традиционных дрожжевых продуктах, но при меньших значениях.

Важно иметь ввиду, что протеин одноклеточных микроорганизмов может быть структурно близок к протоплазматическим белкам мелкого зоопланктона, содержащего также высокий уровень нуклеиновых кислот.

Таблица 1