USE OF VARIOUS ALGAE SPECIES IN THE FEED COMPOSITION FOR SEA CUCUMBER JUVENILS
Authors:
1.
Pacific Scientific Research Fishery Center
2.
Pacific Scientific Research Fishery Center
3.
Pacific Scientific Research Fishery Center
4.
Pacific Scientific Research Fishery Center
Type:
Article
Pages:
from 62
to 68
Status:
Published
Received:
05.12.2015
Accepted:
25.12.2015
Published:
25.12.2015
Subject area:
UDK 528.26.08639.4.043.2
GRNTI 34.39 Физиология человека и животных
GRNTI 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
GRNTI 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
GRNTI 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
GRNTI 69.31 Промышленное рыболовство
GRNTI 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
GRNTI 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
GRNTI 34.39 Физиология человека и животных
GRNTI 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
GRNTI 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
GRNTI 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
GRNTI 69.31 Промышленное рыболовство
GRNTI 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
GRNTI 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
Language:
Russian
Keywords:
sargassum, cystoseira, saccharina, ahnfeltia, feed, sea cucumber juveniles
Abstract (English):
Use of various algae species for replacement of the Sargassum in the sea cucumber juveniles feed is studied. Difference the Sargassum pallidum chemical composition from that of other red and brown algae species is shown . S. pallidum contains the maximum number of minerals (31.7 %), non-protein nitrogen (0.58 %), protein (11.8 %), readily hydrolysable polysaccharide (20.8 %) and minimum of alginic acid (12.5 %). Sargassum proteins have a high content of essential amino acids (26.9 % of the amount of amino acids). The high amount of glycine (10.4 g/100 g of protein), proline (92 g/100 g of protein), arginine (7.1 g/100 g of protein), leucine (5.8 g/100 g of protein), lysine (5.2 g/100 g of protein) was found in the Ahnfeltia tobushiensis proteins. Data on the chemical composition of the experimental feed and the results of their biological tests on the sea cucumber juveniles are presented. Chemical composition of feeds significantly different in the content of minerals, protein, polysaccharides depending on the introduced algae composition. Feed based on A. tobushiensis differs in the increased protein content (20.6), based on S. pallidum - in the increased content of minerals (28.9 %) and readily hydrolysable polysaccharides (30.3 %), Saccharina japonica - in the increased content of alginic acid (19.1 %). Assessment of the feed efficiency with various algae species by the criterion of the sea cucumber juveniles mass gain is given. The maximum gain of the sea cucumber juvenile body mass is provided by the feeds on Cystoseira crassipes basis and the minimum one - based on S. japonica. When using various algae species in feed recipes it is necessary to consider the differences in their chemical composition and to adjust the feed composition by the introduction of other components.
Use of various algae species for replacement of the Sargassum in the sea cucumber juveniles feed is studied. Difference the Sargassum pallidum chemical composition from that of other red and brown algae species is shown . S. pallidum contains the maximum number of minerals (31.7 %), non-protein nitrogen (0.58 %), protein (11.8 %), readily hydrolysable polysaccharide (20.8 %) and minimum of alginic acid (12.5 %). Sargassum proteins have a high content of essential amino acids (26.9 % of the amount of amino acids). The high amount of glycine (10.4 g/100 g of protein), proline (92 g/100 g of protein), arginine (7.1 g/100 g of protein), leucine (5.8 g/100 g of protein), lysine (5.2 g/100 g of protein) was found in the Ahnfeltia tobushiensis proteins. Data on the chemical composition of the experimental feed and the results of their biological tests on the sea cucumber juveniles are presented. Chemical composition of feeds significantly different in the content of minerals, protein, polysaccharides depending on the introduced algae composition. Feed based on A. tobushiensis differs in the increased protein content (20.6), based on S. pallidum - in the increased content of minerals (28.9 %) and readily hydrolysable polysaccharides (30.3 %), Saccharina japonica - in the increased content of alginic acid (19.1 %). Assessment of the feed efficiency with various algae species by the criterion of the sea cucumber juveniles mass gain is given. The maximum gain of the sea cucumber juvenile body mass is provided by the feeds on Cystoseira crassipes basis and the minimum one - based on S. japonica. When using various algae species in feed recipes it is necessary to consider the differences in their chemical composition and to adjust the feed composition by the introduction of other components.
Keywords:
sargassum, cystoseira, saccharina, ahnfeltia, feed, sea cucumber juveniles
sargassum, cystoseira, saccharina, ahnfeltia, feed, sea cucumber juveniles
Введение В Приморском крае важным направлением марикультуры стало разведение трепанга. В настоящее время предприятия, занимающиеся искусственным воспроизводством трепанга, используют для молоди корма китайского производства. С дальнейшим развитием промышленного разведения этого ценного объекта появляется потребность в кормах отечественного производства. Морские водоросли - основной компонент в питании трепанга с момента оседания личинок до получения жизнестойкой молоди [1]. В странах Юго-Восточной Азии, где интенсивно развивается марикультура, в составе кормов для молоди трепанга чаще всего используют саргассум [2], который относится к фукусовым водорослям. Однако в Приморском крае саргассум не имеет массового распространения и относится к потенциально промысловым водорослям. Для промышленного производства кормов необходимо использовать водоросли, запасы которых оцениваются как промысловые [3]. Наибольший интерес для замены саргассума в составе корма представляют бурые водоросли - сахарина (ламинария) японская, цистозира толстоногая и красная водоросль - анфельция тобучинская [4]. Целью исследования являлось изучение возможности замены саргассума в составе кормов для молоди трепанга на другие виды водорослей. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: - изучение химического состава водорослей; - исследование влияния разных видов водорослей на химический состав кормов; - проведение биологических испытаний кормов с использованием разных видов водорослей. Материалы и методы исследований Объектами исследований служили 4 вида водорослей - анфельция тобучинская Ahnfeltia tobuchiensis, сахарина (ламинария) японская Saccharina (Laminaria) japonica, цистозира толстоногая Cystoseira crassipes, саргассум бледный Sargassum pallidum, а также корма для молоди трепанга на основе исследуемых водорослей. В образцах водорослей и кормов на их основе определяли содержание воды, минеральных веществ по ГОСТ 26185-84 [5]. Общее содержание азотистых веществ в водорослях и кормах определяли по методу Кьельдаля на приборе «Kjeltec auto» 10 SO Analyzer (Tecator, Япония). Для оценки биологической ценности белков водорослей и кормов определяли содержание аминокислот, в том числе незаменимых. Подготовку проб для анализа аминокислотного состава белка осуществляли методом кислотного гидролиза водорослей 6 N НСl [6, 7]. Аминокислотный состав водорослей определяли на автоматическом аминокислотном анализаторе L-8800 (Hitachi, Япония). Небелковый азот определяли после экстракции водорослей и кормов 20 %-м раствором трихлоруксусной кислоты и последующим определением азота в экстракте методом Кьельдаля на приборе «Kjeltec auto» 10 SO Analyzer (Tecator, Япония). Общее содержание липидов определяли по методу Блайя - Дайера [8]. Содержание альгиновой кислоты определяли титрометрическим методом согласно методическим рекомендациям [9]. Количество фукозы в водорослях определяли спектрофотометрически по цветной реакции фукозы с L-цистеином и серной кислотой [10, 11]. Для определения фукоидана в биомассе водоросли количество фукозы умножают на 2, исходя из условного среднего содержания фукозы в фукоидане, равного 50 % [11]. Содержание клетчатки определяли методом Кюршнера и Ганака после гидролиза смесью концентрированной азотной и 80 %-й уксусной кислот в соотношении 1 : 10 [12]. Содержание легкогидролизуемых полисахаридов (ЛГП) в водорослях и кормах определяли антроновым методом [13, 14]. При проведении биологических испытаний кормов в качестве объектов исследований использовали пигментированную молодь трепанга (возраст 2 мес.). Для экспериментов были отобраны образцы молоди в количестве 10 экз. Молодь взвешивали, помещали в сосуды емкостью 1 л, кормили в течение 30 дней. Новую порцию корма давали при условии его 70 %-го поедания, что происходило через 24 часа с момента его подачи. При замене корма новой порцией остатки корма от предыдущего кормления полностью удаляли из сосуда и одновременно с этим проводили смену воды в сосуде. Результаты исследований и их обсуждение Основным компонентом водорослей являются углеводы, представленные главным образом полисахаридами - альгиновой кислотой в бурых водорослях и агаром в красных водорослях. Сравнительный анализ химического состава водорослей показал, что содержание углеводов изменяется от 44,3 % в саргассуме до 59,2 % в цистозире (табл. 1). Таблица 1 Химический состав исследуемых водорослей Водоросль Содержание, % сухого вещества Минеральные вещества Белок (белковый азот × 6,25) Небелковый азот ЛГП Альгиновая кислота/агар Фукоидан Липиды Клетчатка Саргассум 31,7 11,8 0,58 20,8 12,5 2,0 1,1 9,0 Цистозира 24,9 3,7 0,332 11,0 30,5 9,0 0,6 8,7 Сахарина 24,3 5,5 0,300 8,6 38,3 1,9 1,2 9,5 Анфельция 18,0 19,8 0,292 22,9 12,0 - 0,5 12,0 Содержание альгиновой кислоты максимально в сахарине - 38,3 %, минимально в саргассуме - 12,5 %, в цистозире ее количество составляет 30,5 %. Максимальное количество фукоидана характерно для цистозиры - 9,0 %, минимальное - для сахарины - 1,9 %. Количество клетчатки в исследуемых водорослях находится приблизительно на одном уровне - 8,7-9,5 %. Половина общего содержания углеводов в саргассуме приходится на ЛГП - 20,8 %, в сахарине их количество минимально - 8,6 %, в цистозире - 11,6 %. В анфельции также установлено высокое содержание ЛГП - 22,9 %, т. е. выше, чем в саргассуме. Половину от общего количества углеводов в анфельции составляют агар - 12,0 % и клетчатка - 12,0 %. Анфельция характеризуется высоким содержанием азотистых веществ: 19,8 % приходится на белок и 0,29 % на небелковый азот. На втором месте по количеству азотистых веществ находится саргассум: 11,8 % составляет белок и 0,58 % небелковый азот. В ламинарии содержание азотистых веществ невелико и составляет 8,4 %, в том числе белок - 5,5 %. Среди исследуемых водорослей меньше всего белка содержит цистозира - 3,7 %, небелковый азот составляет в среднем 0,33 %. Известно, что биологическая ценность белка зависит от баланса его аминокислотного состава. В табл. 2 приведены данные по аминокислотному составу белков исследуемых морских водорослей. Самое высокое содержание аминокислот в водорослях при пересчете на 100 г белка было обнаружено в анфельции - 93,9 %. У бурых водорослей их количество изменяется от 71,8 % (цистозира) до 89 % (сахарина), у саргассума количество аминокислот составляет 77,9 %. Сравнительный анализ показал, что все исследуемые водоросли содержат примерно равное количество треонина, аланина, валина, изолейцина, тирозина и значительно отличаются по содержанию таких аминокислот, как аспарагиновая кислота, цистин, серин, аргинин. Среди бурых водорослей максимальное количество серина, гистидина обнаружено в цистозире - в 2 раза больше, чем в саргассуме. Таблица 2 Аминокислотный состав белков водорослей Водоросль Аминокислота, г на 100 г белка Анфельция Саргассум Цистозира Сахарина Asp 11,9 9,3 6,3 15,7 Thr 3,9 3,9 4,2 3,4 Ser 6,0 7,2 15,4 8,4 Glu 13,1 13,3 6,5 26,6 Gly 10,4 6,2 7,6 5,46 Ala 6,5 6,5 6,8 6,6 Cys 1,1 0,8 0,4 0,65 Val 3,1 3,6 3,1 2,7 Met 0.4 - - - Ile 2,0 2,26 1,75 1,58 Leu 5,8 4,9 3,0 3,36 Tyr 3,9 3,5 3,3 2,6 Phe 3,3 2,6 1,9 1,98 Lys 5,2 3,7 2,5 2,6 His 1,0 1,2 2,5 1,28 Arg 7,1 3,6 1,4 1,8 Pro 9,2 5,3 5,2 4,3 Сумма аминокислот 93,9 77,9 71,8 89,0 Сумма незаменимых аминокислот 23,7 (25,2 %)* 20,9 (26,9 %)* 16,4 (22,9 %)* 15,6 (17,5 %)* * % суммы незаменимых аминокислот от суммы аминокислот. Саргассум содержит больше аспарагиновой и глутаминовой кислоты, цистина по сравнению с цистозирой. В отличие от других исследуемых водорослей сахарина характеризуется самым высоким количеством моноаминодикарбоновых кислот, которые имеют большое значение в обмене веществ живых организмов. В белках анфельции обнаружено самое высокое количество глицина, пролина, аргинина, лейцина, лизина. В саргассуме преобладают минеральные вещества - 31,7 %, в цистозире их 24,9 %, сахарине 24,5 %, анфельция содержит минимальное количество - 18 %. В исследуемых образцах водорослей обнаружено 0,5-1,2 % липидов, что сопоставимо с данными по этому показателю для других видов водорослей залива Петра Великого [15]. Больше всего их обнаружено в саргассуме и сахарине. Таким образом, среди бурых водорослей максимальным содержанием минеральных веществ, небелкового азота, белка и ЛГП и минимальным количеством альгиновой кислоты отличается саргассум. Самое высокое содержание белка, ЛГП, клетчатки и минимальное содержание минеральных веществ обнаружено в анфельции. Сахарину, цистозиру и анфельцию вводили взамен саргассума в рецептуру корма (табл. 3). Было составлено 4 варианта кормов, которые отличались только видом водорослей. Таблица 3 Рецептура корма на основе водорослей Ингредиенты Количество, г на 100 г смеси Водоросли 50 Минеральная добавка 5,0 Белковые добавки 20,0 Биологически активные добавки 20,0 Ил природный 5,0 Исследования показали, что корма значительно отличаются содержанием минеральных веществ, белка, полисахаридов в соответствии с составом введенных водорослей (табл. 4). Корм на основе анфельции отличается повышенным содержанием белка, на основе саргассума - минеральных веществ и ЛГП, на основе сахарины - содержанием альгиновой кислоты. Таблица 4 Химический состав кормов на основе водорослей Основа корма Cодержание, % сухого вещества Минеральные вещества Белок (белковый азот × 6,25) Небелковый азот Липиды ЛГП Альгиновая кислота/агар Анфельция 13,2 20,6 0,516 1,7 21,9 12,0 Сахарина 20,7 14,3 0,460 3,0 21,2 19,1 Цистозира 20,5 13,6 0.465 2,7 14,4 15,2 Саргассум 28,9 11,8 0,524 2,6 30,3 10,0 Белки корма на основе анфельции содержат максимальное количество незаменимых аминокислот, на основе саргассума - минимальное (табл. 5). Корма на основе сахарины и цистозиры по сумме незаменимых аминокислот занимают промежуточное положение. Таблица 5 Аминокислотный состав кормов на основе исследуемых водорослей Водоросль Аминокислота, г/100 г корма Анфельция Цистозира Сахарина Саргассум Asp 2,4 1,6 1,7 1,2-1,4 Thr 0,8 0,6 0,6 0,4-0,5 Ser 1,2 0,8 0,8 0,6 Glu 2,7 2,2 2,1 1,8-1,9 Gly 2,1 1,4 1,5 1,1-1,3 Ala 1,3 0,8 1,0 0,7 Cys 0,2 0,06 0,1 0,14-0,1 Val 0,6 0,4 0,4 0,3-0,5 Met 0,8 0,02 0,02 0,02 Ile 0,4 0,2 0,3 0,2-0,3 Leu 1,1 0,8 0,88 0,6-0,75 Tyr 0,96 0,5 0,48 0,4-0,46 Phe 0,7 0,5 0,5 0,4 Lys 1,0 0,7 0,7 0,57-0,63 His 0,2 0,2 0,2 0,14-0,16 Arg 1,5 0,7 0,8 0,6-0,64 Pro 1,9 1,0 1,1 0,8-0,9 Cумма аминокислот 19,1 12,5 13,2 10,5-10,7 Сумма незаменимых аминокислот 5,4 (24,5%)* 3,2 (25,7 %)* 3,4 (25,7 %)* 2,5 (24,0%)* * % суммы незаменимых аминокислот от суммы аминокислот. С учетом результатов анализа химического состава водорослей было сделано предположение, что для роста и развития молоди трепанга корма на основе сахарины и саргассума должны быть сопоставимы по их эффективности, а корма из цистозиры и анфельции могут отличаться по этому признаку, причем в сторону снижения эффективности. Биологические испытания для оценки кормовой эффективности продолжительностью до 30 дней проходили в сентябре 2014 г. на базе ОАО «ДальСТАМ» (о. Русский). Эффективность использования разных видов водорослей в составе кормов оценивали по изменению массы тела молоди трепанга в течение 30 суток (рис.). Максимальный прирост массы тела трепанга наблюдался при кормлении кормом на основе цистозиры - в среднем 67,0 мг, при использовании саргассума - 64,0 мг. Корма с анфельцией давали прирост чуть ниже - 60,5 мг. Самый низкий прирост показал корм на основе сахарины - 42,0 мг. Эффективность использования разных видов водорослей в составе кормов В ходе исследований было установлено, что из корма с сахариной в морской воде выделяются вязкие вещества, предположительно высокомолекулярные полисахариды, препятствующие потреблению корма молодью трепанга. Вероятно, это является причиной пониженной эффективности корма с сахариной. Следовательно, в корма для молоди трепанга предпочтительнее добавлять фукусовые водоросли. Заключение Химический состав исследованных видов водорослей (анфельция, саргассум, цистозира, сахарина) значительно отличается по содержанию минеральных веществ, белка, углеводов. Среди бурых водорослей максимальное количество минеральных веществ, небелкового азота, белка, ЛГП и минимальное количество альгиновой кислоты содержит саргассум. Для анфельции характерно самое высокое содержание белка, ЛГП и минимальное содержание минеральных веществ. Состав кормов меняется в зависимости от используемого вида водоросли. Добавление анфельции увеличивает в кормах содержание белка, но уменьшает количество минеральных веществ. Саргассум повышает содержание минеральных веществ и ЛГП, но снижает содержание белка. С учетом этого при составлении рецептур кормов рекомендуется учитывать отличия в химическом составе водорослей и корректировать их состав за счет введения других компонентов. Анализ биологических показателей выращенной молоди трепанга позволил оценить эффективность использования разных видов водорослей в составе продукционного корма. Прирост молоди зависит от вида водоросли, используемой в корме.
1. Sudong Xia. Feeding preferences of the sea cucumber Apostichopus japonicus (Selenka) on various seaweed diets / Xia Sudong, Zhao Peng, Chen Kang, Li Yong, Liu Shilin, Zhang Libin, Yang Hongsheng // Aquaculture. 2012. Vol. 344-349. P. 205-209.
2. Joo-Young Seo. Availability of Dietary Ingredient for juveline sea cucumber Stiphopus japonicas / Seo Joo-Young. A dissertation for the degree of Doctor of Philosophy. Marine Biotechnology, Graduate School, Kangnung National University, 2009. 106 p.
3. Sostoyanie promyslovyh resursov. Prognoz obschego vylova gidrobiontov po Dal'nevostochnomu rybohozyaystvennomu basseynu na 2014 g. (kratkaya versiya). Vladivostok: TINRO-centr, 2014. 354 s.
4. Suhoveeva M. S. Promyslovye vodorosli i travy morey Dal'nego Vostoka: biologiya, rasprostranenie, zapasy, tehnologiya pererabotki: monogr. / M. S. Suhoveeva, A. V. Podkorytova. Vladivostok: TINRO-centr, 2006. 243 s.
5. GOST 26185-84. Vodorosli morskie, travy morskie i produkty ih pererabotki. Metody analiza. M.: Standart, 1984. 53 s.
6. Baratova L. A. Opredelenie aminokislotnogo sostava belkov. Metody biohimicheskogo eksperimenta / L. A. Baratova, L. P. Belyakova. M.: MGU, 1974. S. 1-36.
7. Osterman L. A. Hromatografiya belkov i nukleinovyh kislot / L. A. Osterman. M.: Nauka, 1985. 536 s.
8. Blight E. G. A rapid method of total lipid extraction / E. G. Blight, W. J. Dayer // Canad. J. Biochem. Phisiol. 1959. 37 (8). R. 911-917.
9. Aminina N. M. Metody opredeleniya soderzhaniya al'ginovoy kisloty i sootnosheniya v ney uronovyh kislot. Metodicheskie rekomendacii / N. M. Aminina. Vladivostok: TINRO, 1991. 16 s.
10. Dische Z. A specific color reaction of methylpentoses and a spectrophotometric micromethod for their determination / Z. Dische, L. B. Shettles // J. Biol. Chem. 1948. Vol. 175. P. 595-603.
11. Usov A. I. Polisaharidnyy sostav nekotoryh buryh vodorosley Kamchatki / A. I. Usov, G. P. Smirnova, N. G. Klochkova // Bioorganicheskaya himiya. 2001. T. 27, № 6. S. 444-448.
12. Burshteyn A. I. Metody issledovaniya pischevyh produktov: monogr. / A. I. Burshteyn. Kiev: Gosmedizdat, 1963. 643 s.
13. Krylova N. N. Fiziko-himicheskie metody issledovaniya produktov zhivotnogo proishozhdeniya / N. N. Krylova, Yu. N. Lyaskovskaya. M.: Pisch. prom-st', 1965. S. 34-38.
14. GOST 26176-91. Korma, kombikorma. Metody opredeleniya rastvorimyh i legkogidrolizuemyh uglevodov. M.: Standartinform, 1991. 10 s.
15. Hotimchenko S. V. Krasnye vodorosli zaliva Petra Velikogo kak istochnik arahidonovoy i eykozapentaenovoy kislot / S. V. Hotimchenko, E. S. Gusarova // Biologiya morya. 2004. T. 30, № 3. S. 215-218.
