Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
The purpose of this work was to establish the informative value of methods of structural analysis of biological fluids in determining the prospects of using atherina (Atherina boyeri caspia (Risso, 1810)) as a source of dietary protein in aquaculture. For the first time, solid-phase structures of atherina muscle homogenates were studied. It is known that the solid phase of biological fluids formed under conditions of wedge-shaped dehydration is a visualization of biochemical processes occurring in an organism or organ. The study of the morphological picture of a dried drop (facies) makes it possible to establish associative links between the features of the structuring of the studied liquid and its composition, as well as to determine the nature of the impact of environmental factors on a living system. The results of the study made it possible to establish the main type of homogenate facies and its morphological parameters, which indicate the consistency of biochemical processes and the presence of high-grade protein in the muscle tissue of the Caspian atherina, caught both in the spring and autumn seasons. The size and weight parameters of fish, the content of water-soluble protein in muscle tissue are characterized. For the first time, a comparative analysis of the level of water-soluble protein and solid-phase structures of muscle homogenates of Caspian atherina caught in different seasons in the coastal waters of Dagestan was carried out. Atherina is a food component for many fish living in the Caspian Sea. It was determined that in October, the content of muscle water-soluble protein in atherina tended to increase relative to March. During the feeding period, the accumulated part of the protein components turns into lipid components, which accumulate intensively, therefore, there are no significant seasonal differences in the content of water-soluble protein. It has been established that the biochemical processes occurring in muscle tissues are reflected in the solid-phase structures of biological fluids formed under conditions of wedge-shaped dehydration. The obtained results of the trend towards an increase in water-soluble muscle proteins in the body and an increase in the population in recent years indicate the importance of the use of Caspian atherina in the quality of live feed at fish farms.
Caspian atherina, wedge-shaped dehydration method, facies, muscle homogenate, water-soluble protein
Введение
На современном этапе развития аквакультуры поиск новых кормовых объектов для объектов рыбоводства, в том числе среди ихтиофауны Каспийского моря, является актуальной задачей. Атерина каспийская (Atherina boyeri caspia (Risso, 1810)) имеет большой ресурсный потенциал, не охваченный промыслом [1]. Ареал распространения атерины охватывает всю акваторию Каспийского моря, как распресненные участки, так и районы с повышенной соленостью вод. Атерина встречается в море до глубины 100 м, основные места дислокации расположены на глубинах 10–25 м. Нерест атерины порционный, происходит в прибрежной зоне моря
с мая по июнь [2].
Отмечается, что в настоящее время из-за невысокой промысловой ценности атерина представляет собой мало изученный объект. Вылавливается только в качестве прилова при килечном промысле с использованием ставных неводов. Уловы атерины c 2017 по 2021 г. варьировали от 34,4 до 70,7 т, составив в среднем 56,3 т [3], а в 2022 г. достигли 200 т [2]. Если ежегодно только в виде прилова при промышленной добыче килек возможно будет вылавливать до 200 т атерины, это приведет к значительному сокращению дефицита кормов в рыбоводных организациях [1, 2]. При росте предложений на качественные корма из атерины увеличится привлечение в рыбодобычу на Каспийском море организаций в целях наибольшего освоения ее промысловых запасов.
Перспективы промысла атерины большие, тем более что она рассматривается в качестве источника сырья для получения легкоусвояемого белка животного происхождения [4].
Все вышеизложенное обуславливает необходимость всестороннего изучения каспийской атерины как перспективного объекта рыбного промысла и использования данного вида рыбы в качестве сырого корма в прудовом хозяйстве.
Белки в организме рыб выполняют важнейшие физиологические функции. С процессом синтеза белков связаны рост, развитие рыб, созревание их гонад [5].
Известно, что твердая фаза биологических жидкостей, сформированная в условиях клиновидной дегидратации, представляет собой визуализацию биохимических процессов, протекающих в организме или органе. Изучение морфологической картины высушенной капли (фации) позволяет устанавливать ассоциативные связи между особенностями структурирования исследуемой жидкости и ее составом, а также определять характер воздействия факторов внешней среды на живую систему [6–8].
Цель настоящего исследования – на основе структурных особенностей и некоторых биохимических показателей дать оценку качества атерины как предполагаемого источника сырья для изготовления кормов, используемых в аквакультуре.
Материал и методы
Объект исследования – атерина (Atherina boyeri caspia (Risso, 1810)) – эндемичный трансграничный вид, который обитает повсеместно в Каспийском море. Рыба пелагическая, стайная. Отбор проб осуществлялся на акватории Кизлярского залива и прилегающего района между Брянской и Суюткиной косами, на Крайновском побережье от Суюткиной косы на юге до северной оконечности о. Чечень. Отбор проб атерины осуществлялся весной и осенью 2023 г. в соответствии с общепринятыми инструкциями [9]. Массу, длину устанавливали по общепринятой методике [10]. Изготовление гомогенатов мышц (ГМ) осуществлялось по методике, предложенной нами ранее в работе [6]. Полученный ГМ центрифугировали при 3 000 оборотах в течение 10 мин. Для выявления твердофазных структур ГМ образовавшуюся надосадочную жидкость изучали методом клиновидной дегидратации [7, 8].
Определение концентрации водорастворимого белка в мышечной ткани рыб осуществляли с помощью спектрофотометрического метода Варбурга и Христиана [11, 12]. Результаты полученных данных представлены в виде средних значений и их ошибок (М ± m). Сравнительный анализ показателей проводили по t-критерию Стьюдента [13].
Результаты и обсуждение
Размерно-весовые характеристики атерины, выловленной в разные сезоны 2023 г. в районе Среднего Каспия, представлены в таблице.
Размерно-весовые показатели и концентрация водорастворимого белка мышц атерины,
выловленной в разные периоды года
Size and weight indicators and concentration of water-soluble protein of atherina muscles caught
in different periods of the year
|
Длина, см |
Масса, г |
Водорастворимый белок, мг/г |
|
Весна |
||
|
8,5 ± 0,4 |
5,9 ± 0,6 |
76,52 ± 5,23 |
|
Осень |
||
|
7,5 ± 0,5 |
4,5 ± 0,3 |
83,52 ± 4,81 |
Полученные результаты свидетельствуют о том, что размерно-весовые характеристики атерины (8,5 см и 5,9 г весной и 7,5 см и 4,5 г осенью) не имели достоверных отличий, что согласуется с результатами многолетних исследований, проведенных учеными Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии [2, 3, 14].
Водорастворимый белок является одним из основных биохимическим субстратов в тканях животных, характеризующим пластический и энергетический обмены организма [15]. В марте и октябре 2023 г. средние значения количества мышечного белка атерины были в 1,3 и 1,8 раза выше соответственно показателей аналогичных периодов в 2022 г. [2]. Анализ мышечной ткани атерины в марте 2023 г. выявил диапазон значений 59,62–92,48 мг/г, составляя в среднем 76,52 мг/г (см. табл.).
Исследуемый период для атерины является преднерестовым и характеризуется затратами энергии организма на формирование и созревание гонад. В осенний период количество водорастворимого белка варьировало в пределах 70,23–96,72 мг/г при среднем показателе 83,52 мг/г. Статистический анализ не выявил достоверного увеличения (p ≤ 0,05) биохимического субстрата в мышцах атерины в октябре относительно марта.
Схожая картина в динамике исследуемого биохимического субстрата зарегистрирована в проведенных нами ранее исследованиях (2022 г.) [2]. В октябре отмечена тенденция к увеличению количества водорастворимого белка по сравнению с весной. В нагульный период наблюдается положительный энергетический баланс в организме атерины, что связано с интенсивным потреблением пищи. Как правило, в этот период у особей накопленная часть белка превращается в липиды, которые усиленно аккумулируются, поэтому достоверных различий в увеличении концентраций водорастворимого белка не наблюдалось.
В результате дегидратации капли надосадочной жидкости, образовавшейся после центрифугирования ГМ атерины, формировалась сухая структурированная пленка – фация, предназначенная для дальнейшего изучения с помощью оптической микроскопии (рис. 1).
Для морфологической картины фаций всех полученных образцов было характерно наличие трех зон: центральной, промежуточной и периферической.
Центральная зона высушенных капель ГМ в основном была занята кристаллами хлористого натрия. В периферической и краевой зонах регистрировались трещины, представляющие собой разрывы белковой матрицы фации.
Рис. 1. Фация гомогената мышц атерины.
Увеличение 10
Fig. 1. Facies of atherina muscle homogenate. Magnification10
Для краевой зоны характерным являлось наличие радиальных и поперечных трещин, а также округлых образований – конкреций (рис. 2).
Рис. 2. Фрагмент фации гомогената мышц атерины:
1 – радиальные трещины; 2 – конкреции; 3 – многолучевые трещины. Увеличение 40
Fig. 2. Fragment of the atherina muscle homogenate facies:
1 – radial cracks; 2 – nodules; 3 – multi-beam cracks. Magnification 40
В промежуточной зоне локализовались мелкие многолучевые трещины (см. рис. 2).
Проведенное исследование не выявило существенных отличий в морфологической картине высушенных капель ГМ атерины, выловленной в различные сезоны года: весной и осенью. Фации всех изученных образцов имели упорядоченный тип, характеризующийся наличием отчетливой тенденции к радиально симметричному и равномерному расположению наблюдаемых структурных элементов.
Согласно литературным данным, фации сыворотки крови радиального и частично радиального типа с округлыми конкрециями относятся к категории базовой структурной нормы. Экстраполируя полученные данные на известные результаты изучения сывороток крови методом клиновидной дегидратации, можно предположить, что установленный тип фаций ГМ является показателем гармоничности биохимических процессов и энергетической полноценности белка в исследуемой ткани атерины каспийской, выловленной как в весенний, так и осенний сезоны года [8].
Заключение
В результате исследований получены размерно-весовые характеристики, определен количественный состав водорастворимого мышечного белка, а также впервые изучена информативность методов структурного анализа биологических жидкостей каспийской атерины. Установлено, что содержание водорастворимого белка, характеризующего пластический и энергетический обмен организма атерины в осенний период, имеет тенденцию к увеличению и составляет 83,52 мг/г по сравнению с весной того же года – 76,52 мг/г. В нагульный период наблюдался положительный энергетический баланс в организме атерины, что, видимо, связано с интенсивным потреблением пищи. Как правило, у особей часть белка в этот период превращается в жиры, поэтому не наблюдалось достоверных различий увеличения концентраций водорастворимого белка.
Согласно данным, полученным с помощью метода клиновидной дегидратации, морфологическая картина фаций гомогенатов атерины каспийской имеет трехзональное построение, закономерное при кристаллизации любой биологической жидкости [7]. Установленный тип фаций ГМ с радиальной симметрией может являться маркером согласованного метаболизма в исследованной ткани.
Таким образом, полученные показатели характеризуют атерину как перспективный объект для использования ее в рыбоводных хозяйствах в качестве сырого корма или в целях получения рыбной муки [1, 2].
1. Taibov P. S., Kanieva N. A., Barabanov V. V. Sov-remennoe sostoianie biologii, zapasov i promysla ateriny (Atherina boyeri caspia (Eichwald)) v zapadnoi chasti Sred-nego i Severnogo Kaspiia [The current state of biology, stocks and fisheries of Atherina (Atherina boyeri caspia (Eichwald)) in the western part of the Middle and Northern Caspian Sea]. Vestnik Astrakhanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriia: Rybnoe khoziaistvo, 2023, no. 1, pp. 7-17.
2. Taibov P. S., Kanieva N. A., Barabanov V. V., Kozlo-va N. V. Morfofiziologicheskie i biokhimicheskie issledovani-ia kaspiiskoi ateriny (Atherina boyeri caspia (Risso, 1810)) [Morphophysiological and biochemical studies of the Caspian atherina (Atherina boyeri caspia (Risso, 1810))]. Vestnik As-trakhanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriia: Rybnoe khoziaistvo, 2023, no. 3, pp. 82-89.
3. Ivanov V. P., Pal'tsev V. N., Shipulin S. V. Rybnye resursy Kaspiiskogo moria [Fish resources of the Caspian Sea]. Moscow, Izd-vo VNIRO, 2023. 560 p.
4. Belogurova R. E., Karpova E. P., Abliazov E. R. Dinamika populiatsionnykh kharakteristik chernomorskoi ateriny (Atherina boyeri (Risso, 1810)) Karkinitskogo zaliva i perspektivy ee khoziaistvennogo ispol'zovaniia [Dynamics of population characteristics of the Black Sea atherina (Atherina boyeri (Risso, 1810)) of the Karkinit Bay and prospects for its economic use]. Sevastopol', FITs InBIuM, 2021. Pp. 577-579.
5. Shul'man G. E. Fiziologo-biokhimicheskie osobennosti godovykh tsiklov ryb: monografiia [Physiological and bio-chemical features of annual cycles of fish: monograph]. Moscow, Pishchevaia promyshlennost' Publ., 1972. 368 p.
6. Kanieva N. A., Aiupova A. K. Sposob otsenki toksicheskogo deistviia khimicheskikh veshchestv na organy i tkani ryb [A method for assessing the toxic effect of chemicals on fish organs and tissues]. Patent na izobretenie RU № 2258926; zareg. 20.08.2025.
7. Shabalin V. N., Shatokhina S. N. Morfologiia biolog-icheskikh zhidkostei cheloveka [Morphology of human bio-logical fluids]. Moscow, Khrizostom Publ., 2001. 304 p.
8. Shatokhina S. N., Shabalin V. N. Atlas struktur nekletochnykh tkanei cheloveka v norme i patologii: v 3 tomakh [Atlas of structures of non-cellular human tissues in norm and pathology: in 3 volumes]. Moscow, Tver', Triada Publ., 2013. Vol. II. Morfologicheskie struktury syvorotki krovi. 240 p.
9. Instruktsii po sboru i pervichnoi obrabotke materialov vodnykh bioresursov Kaspiiskogo basseina i sredy ikh obitaniia [Instructions for the collection and primary pro-cessing of materials of aquatic biological resources of the Caspian basin and their habitat]. Pod redaktsiei G. A. Sudakova. Astrakhan', Izd-vo KaspNIRKh, 2011. 193 p.
10. Pravdin I. F. Rukovodstvo po izucheniiu ryb [A guide to the study of fish]. Moscow, Pishchevaia promyshlennost' Publ., 1966. 374 p.
11. Prakticheskaia khimiia belka [Practical Protein Chemistry]. Pod redaktsiei A. Darbre. Moscow, Mir Publ., 1989. 621 p.
12. Metody biologii razvitiia. Eksperimental'no-embriolo-gicheskie, molekuliarno-biologicheskie i tsitologicheskie [Methods of developmental biology. Experimental embryo-logical, molecular biological and cytological]. Pod redaktsiei T. A. Detlaf. Moscow, Nauka Publ., 1974. 619 p.
13. Bavrina A. P. Sovremennye pravila primeneniia par-ametricheskikh i neparametricheskikh kriteriev v statistich-eskom analize mediko-biologicheskikh dannykh korreliatsion-nogo analiza [Modern rules for the application of parametric and nonparametric criteria in the statistical analysis of biomed-ical data of correlation analysis]. V pomoshch' issledovateliu, 2021, no. 1 (66), pp. 64-73.
14. Taibov P. S., Kanieva N. A., Barabanov V. V., Ma-gomedova K. M. Promyslovo-biologicheskaia kharakteristika obyknovennoi kil'ki (Clupeonella cultriventris caspia) i ateriny (Atherina mochon caspia) v Tersko-Kaspiiskom ry-bokhoziaistvennom podraione (Respublika Dagestan) v 2021 g. [Commercial and biological characteristics of common sprat (Clupeonella cultriventris caspia) and atherina (Atherina mochon caspia) in the Tersk-Caspian fisheries subdistrict (Republic of Dagestan) in 2021]. Biologicheskoe raznoobra-zie: izuchenie, sokhranenie, vosstanovlenie, ratsional'noe ispol'zovanie: materialy III Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii. Kerch', 2022. Pp. 238-243.
