Испытания новых и потенциальных источников кормового сырья (таких как кукурузный глютен, горчичные, клещевинные, арахисовые, конопляные жмыхи и шроты, крилевая, кальмаровая и перьевая мука, прадикон, белотин, биотрин, кливеролакт и др.) были вызваны необходимостью изыскания дополнительных ресурсов белка, т.к. стоимость наиболее ценного его источника — рыбной муки — постоянно возрастает, и она находится в дефиците.
Поэтому одна из главных задач аквакультуры — трансформация неполноценных в пищевом отношении источников протеина в качественные заменители рыбной муки. В аспекте решения этой задачи в настоящее время можно наблюдать очередной виток интереса к исследованиям по замене животного белка на различные источники растительного. Это касается не только объектов пресноводной аквакультуры, но и морских рыб, более требовательных к качеству белка. Ситуация обостряется тем, что производство наиболее питательных для рыб заменителей животного белка — продуктов микробиосинтеза (паприна, эприна, гаприна) полностью прекращено или резко сокращено по экономическим причинам. Новые белковые продукты на основе дрожжей — белотин и биотрин — показали в опытах на рыбах более или менее выраженное тормозящее рост действие и отрицательное влияние на обмен веществ.
Согласно ранним исследованиям Е. Гамыгина и А. Канидьева [ 1975], замена рыбной муки на растительные источники дает отрицательный результат для мальков и молоди форели. В то же время для товарных рыб отрицательный эффект менее выражен и замена экономически выгодна, несмотря на худшее использование протеина в организме рыб [Канидьев, Гамыгин, 1975]. Современные франкоиспанские эксперименты на радужной форели [Bertran et al., 2004] и морском леще [Sitja-Bobadilla et al., 2004] показали, что замещение в корме до 50% рыбной муки растительным протеином не оказывало влияния на обмен веществ и рост рыб. Однако по данным Е. Сантигозы [Santigosa et al., 2004], 100%-ная замена приводила к снижению активности протеаз и, как следствие, к ухудшению переваримости белков и корма в целом. Вероятнее всего это явилось одной из главных причин торможения роста рыб. В то же время, по мнению М. Франческо с соавторами [Francesco et al., 2004], введение в корм морского леща вместо 75% рыбной муки смеси растительных протеинов (пшеничного и кукурузного глютенов, рисовой муки, пшеничных зародышей, экструдированной пшеницы) не повлияло на рост и продолжительность жизни рыб, а также на такие важные показатели товарного качества рыбной продукции, как вкусовые, физические и химические свойства. Поэтому работы в данном направлении останутся актуальными длительное время, и представленная в главе характеристика доступности аминокислот и их скоров должна способствовать подбору таких комбинаций сырья, которые дают максимально возможную степень сбалансированности белка рационов. Восполнение потребностей рыб в других элементах питания (жирах, углеводах, витаминах) не столь сложно.
Изучение питательных свойств рыбной муки убедило нас в существовании их широкой вариабельности в зависимости от источника сырья и особенно способа изготовления. В целях выявления технологий высококачественной рыбной муки нами были испытаны семь различных вариантов. Наилучший биологический и физиологический эффект независимо от вида сырья и объекта испытаний был получен при использовании прессово-сушильной технологии (при условии обработки свежего сырья) с применением антиокислителей, а также по той же схеме с добавками неионогенных поверхностно-активных веществ (НПАВ), разработанных при участии ВНИРО.
В связи с использованием экструзии при выработке комбикормов с высоким содержанием рыбной муки, была поставлена серия специальных экспериментов. Удалось установить, что экструдирование муки приводит к ухудшению ее питательных свойств. Происходят нежелательные изменения в химическом составе, особенно в углеводистой части и полиненасыщенных жирных кислотах, разрушаются витамины, фосфор переходит в неусвояемую форму и т.д. Все это сопровождается общим снижением доступности ее питательных веществ для рыб. При кормлении рыб подобной мукой в монодиете отмечены резкое угнетение роста и значительное увеличение ее затрат на прирост массы рыб. Кроме того, было отмечено ухудшение продуктивных свойств комбикормов после экструзии даже при ограничении в корме рыбной муки до 16-9%.
Сказанное следует принять как призыв к осторожности при применении экструзии для изготовления рыбных комбикормов и как указание на целесообразность раздельной обработки углеводистых и белковых компонентов.
Из других источников животного белка следует отметить высокое качество мясокостной муки, которое проявляется, однако, только после экструзии. Обработка способствует множественным разрывам твердых клеточных оболочек и изменяет физико-химические свойства углеводов, делая их более доступными для организма рыб. Помимо этого, она уничтожает микрофлору и если не полностью, то частично разрушает ее токсины, а также другие антипитательные факторы.
Крилевую муку, несмотря на достаточно высокое содержание хорошо сбалансированного белка, нельзя признать высокопитательным компонентом для безжелудочного карпа из-за перегруженности ее плохо переваримым хитином. Это обстоятельство снижает общую переваримость муки до 40% и способствует снижению доступности азотсодержащей части (63%).
Напротив, у форели, которая имеет фермент хитиназу и способна питаться жесткокрылыми насекомыми, переваримость углеводов и всех питательных веществ очень высока и близка к биологическому пределу. Более того, в муке присутствует много каротиноидов, играющих важную роль в процессах метаболизма рыб и активизирующих их рост. С этих позиций крилевую муку наиболее целесообразно использовать в комбикормах для лососевых рыб, которые эволюционно приспособлены к пище такого типа. Они обладают способностью достаточно полно извлекать из нее все питательные вещества, а также накапливать в мышцах и других тканях каротиноиды, необходимые для формирования иммунитета и репродуктивной функции, а также нормального развития потомства.
Кальмаровая мука — это перспективный источник сырья животного происхождения. Ее белки не имеют лимитирующих аминокислот. Она для форели характеризуется хорошей переваримостью всех питательных веществ и энергии. В случае с карпом исключение представляют углеводы. Их переваримость, как и углеводов крилевой муки, в 2 раза ниже, чем у форели. Очень ценно, что жиры богаты физиологически важными жирными кислотами — эйкозапентаеновой и докозагексаеновой. Отрицательные свойства — наличие ряда антипитательных факторов, в частности гистамина, который может вызывать различные патологии, ухудшающие физиологическое состояние рыб, а также способствовать быстрому развитию перекисного окисления липидов еще в процессе изготовления пищевого продукта (филе). При наличии в комбикормах этой муки в количестве от 10 до 20% положительные свойства перекрывают отрицательные.
Кровяная мука. Обладая очень высоким содержанием белка (до 83% и более) и доступностью на рынке сырья, но не может быть основным источником животного белка в комбикормах для рыб. Основной недостаток - избыточное содержание гистидина, входящего в состав гемоглобина (скор 185%), что вызывает резкий дисбаланс всех аминокислот и лимиты изолейцина (25%) с метионином (38%). Все это приводит к сильному снижению продуктивных свойств белка кровяной муки в целом. Кроме того, из-за избытка гистидина возможны высокий уровень образования сильно токсичного гистамина, а также быстрое обсеменение продукта патогенной микрофлорой. В совокупности все отрицательные свойства вызывают серьезные нарушения в обмене веществ у радужной форели даже при условии наличия кровяной муки в составе кормосмеси в количестве 10%.
Перьевая мука. Несмотря на предельно высокое содержание сырого протеина (до 97%) и длительную историю попыток ее использования в кормовых целях, в настоящее время не может быть отнесена к ценным источникам белкового сырья. Испытанный образец, изготовленный методом экструзии в современной модификации, характеризовался очень низкой питательностью. Недостатки: плохая переваримость протеина (45%), низкие содержание и доступность гистидина, лизина, метионина, что создает их резкий лимит (скоры 11, 14 и 28%); патологические нарушения обмена веществ при депрессии роста рыб. Безболезненно может вводиться в комбикорма в количестве не более 4-5%.
Прадикон. Это продукт переработки отходов кожевенного производства (мездры) способом экструдирования. Относится к нетрадиционным видам белкового сырья. Богатство протеином и жиром (58 и 15%) и их высокая переваримость сопровождаются недостаточностью лизина, метионина, гистидина, что наряду с присутствием аптипитательных факторов, вызывающих нарушение метаболизма и депрессию роста, свидетельствует о его невысокой питательности. В настоящее время его можно отнести к нежелательным источникам животного белка.
В кормлении карповых рыб традиционно в России в качестве источника белка еще с начала XX века использовались жмыхи и шроты - дешевые и доступные продукты переработки масличных культур. Однако для рыб по большей части питательные свойства этих концентратов растительного белка не коррелируют с относительным содержанием сырого протеина.
Наиболее богаты по валовому содержанию и доступным аминокислотам соевые, рапсовые, конопляные жмыхи и шроты. В то же время ни один из них не имеет столь сбалансированного состава аминокислот белка, как рыбная, крилевая, кальмаровая или экструдированная мясокостная мука. Их белки, как и всей группы в целом, характеризуются резким лимитом доступных форм лизина и метионина либо по отдельности, либо вместе. Другое отрицательное свойство — низкая переваримость углеводов, что создает дисбаланс в соотношении переваримого протеина и переваримой энергии, являющийся предпосылкой малой эффективности использования белка в организме рыб. Кроме того, почти в каждом представителе этой группы содержатся в большем или меньшем числе и количестве токсически действующие вещества естественного происхождения. Они являются серьезным препятствием для использования жмыхов и шротов в кормлении как животных, так и рыб, особенно видов с высокой потребностью в белке. Наиболее яркий пример — соевый шрот, который обладает большим количеством белка с высоким содержанием лизина, но имеет несколько десятков антипитательных факторов, негативно действующих на многие стороны метаболизма и воспроизводительную функцию рыб. Поэтому на протяжении последних 50 лет велись изыскания способов устранения негативных свойств соевых продуктов. Они завершились созданием таких высокоэффективных технологических приемов обработки, как экструдирование и экспандирование. Их воздействие частично или полностью разрушает антипитательные вещества, а также изменяя физико-химическую структуру углеводов, способствует повышению доступности питательных веществ жмыхов и шротов для рыб.
В целях снижения лимита доступных аминокислот при разработке рецептур комбикормов, содержащих жмыхи и шроты, применяются их комбинации между собой или с другими сырьевыми источниками. Другой путь сбалансированности белка — введение препаратов синтетических аминокислот, в частности лизина и метионина дрожжевого и химического происхождения, однако практика показала сложность последнего решения. Это связано, с одной стороны, с быстрой экстракцией из корма препаратов аминокислот в воде, а с другой - трудностями, возникающими в организме рыб при всасывании свободных аминокислот в пищеварительном тракте и включении их в процессы обмена. Объяснение этому явлению дает современная теория «питательного гомеостаза» [Гальперин, Лазарев, 1986]. Дело в том, что свободные аминокислоты, включаемые в комбикорма, очень быстро всасываются уже в передних отделах пищеварительного тракта. Происходит их залповое поступление во внутреннюю среду организма, что вызывает критическое повышение концентраций аминокислот в крови и других тканевых жидкостях. В случаях отрицательного эффекта применения препаратов синтетических аминокислот скорость пополнения ими внутренней среды организма превышает предельную возможность механизмов депонирования той их части, которая не расходуется в метаболических процессах. На этом основании можно предположить, что наиболее эффективными концентратами аминокислот будут служить препараты, в которых лизин и метионин включены в белки и высвобождение этих аминокислот из белков будет происходить постепенно. Наиболее вероятный путь их получения — микробиосинтез. Следует отметить, что работы в этом направлении активно ведутся во всем мире.
Экономия животного белка при создании комбикормов для рыб возможна и путем использования концентратов белка зерновых культур, таких как кукурузный глютен, пшеничные зародышевые хлопья и витазар.
Кукурузный глютен. Имеет пределы в содержании сырого протеина 50-70%. Однако по сравнению с потребностями форели и карпа он резко дефицитен по лизину и аргинину (соответственно скоры 36 и 27% и 64 и 55%). При этом наблюдается избыток остальных незаменимых аминокислот (особенно лейцина, скор которого достигает 370%), а также всех заменимых аминокислот. Белок глютена у лососевых и сомовых рыб, имеющих желудок и последовательное пищеварение в соляно-кислой и щелочной среде, переваривается достаточно полно (до 80-96%). При комбинации с рыбной мукой или другим сырьем, не допускающей дефицита лизина, его можно включать в количестве 15-20%. Дефицит аргинина устраняется любыми злаковыми (кроме сорго).
В щелочной среде кишечника безжелудочного карпа извлекается только половина белка и сухого вещества. В продукционных карповых кормах замена 9% рыбной муки на эквивалентное количество глютена дает отрицательный результат: отмечаются резкое торможение роста рыб и патологические изменения в обмене веществ. Положительные свойства глютена могут проявляться при сочетании с соевым шротом или замещении им не более 15% других жмыхов или шротов и в случае обязательного присутствия животного сырья, исключающего дефицит лизина.
Пшеничные зародышевые хлопья. В среднем имеют 36% белка (29-41%), богатого водорастворимыми фракциями с благоприятным составом незаменимых аминокислот, которые легко усваиваются рыбами. Значительное количество высокопитательных липидов и углеводов, а также биологически активных веществ делают их желательными компонентами в кормах для лососевых рыб, где возможно замещение ими 30-40% рыбной муки.
Наивысшую питательную ценность показали обезжиренные хлопья — витазар. В стандартных продукционных комбикормах для форели и осетровых им можно заменять от 20 до 50% рыбной муки и доводить его количество до 75% общего содержания компонентов без снижения продуктивного действия и физиологического эффекта.
В кормлении карпов витазар также является высокопродуктивным кормовым средством. Его можно включать в комбикорма без ограничения содержания. В эквивалентных количествах (10-18%) может служить хорошим заменителем эприна и других кормовых дрожжей.
Наиболее эффективными заменителями рыбной муки и животного белка до последних 10—15 лет были продукты микробиосинтеза. Они относились к высокопитательным и относительно дешевым компонентам с высоким содержанием белка (36-75%), которые обладали хорошей доступностью аминокислот. По набору и соотношению большинства незаменимых аминокислот их белки способны удовлетворять потребности основных культивируемых рыб. Главное достоинство — высокое содержание лизина, в отдельных случаях превышающее потребности рыб, что позволяло при комбинации с растительным сырьем достигать хорошей сбалансированности аминокислотного состава. К большим преимуществам их белков также относится наличие значительных количеств растворимых фракций, которые имеют в своем составе промежуточные продукты белкового синтеза, свойственные естественной пище личинок рыб — мелким формам беспозвоночных. Это послужило основанием для разработки на основе дрожжевых продуктов высокопитательных стартовых кормов для личинок многих видов рыб.
Однако по экономическим причинам производство наиболее ценных из них (БВК — паприна, эприна, гаприна, выпускавшихся в больших объемах), в настоящее время практически прекращено. Отсутствие этих продуктов резко увеличило потребность в рыбной муке и привело к удорожанию комбикормов. Помимо этого, аквакультура лишилась высокоэффективных стартовых кормов для карповых, сиговых и ряда других видов рыб. В то же время ведется выработка значительно менее питательных кормовых дрожжей (гиприна). Кроме того, на рынке сырья присутствуют белотин и биотрин. Приведенные выше характеристики о крайне низкой питательности этих дрожжевых продуктов и негативном их воздействии на метаболизм и рост рыб должны служить предупреждением и призывать к осторожности в использовании широко рекламируемых новых продуктов без предварительных испытаний.
Представленные данные о высокой питательности для рыб паприна, эприна и гаприна и широкой возможности их применения для создания разнообразных видов кормов для всех объектов аквакультуры могут послужить новым основанием для возобновления промышленного производства этих продуктов микробиосинтеза.
Подводя итог вышеизложенному, следует отметить, что описанные компоненты не исчерпывают перечня отечественного сырья. Нами исследованы в основном наиболее употребительные кормовые средства и периодически поступавшие нетрадиционные источники. Нет сомнения, что с развитием пищевой промышленности и сельского хозяйства будут появляться новые продукты переработки их отходов, которые можно будет использовать в кормлении рыб.