CC BY
94
УДК 546.215:639.33:338.439.54:658.286
10.18286/1816-4501-2016-2-96-100
ЭФФЕКТИВНЫЙ СПОСОБ ХРАНЕНИЯ ЖИВОЙ РЫБЫ В ВОДЕ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА
Акмаров Петр Борисович1, кандидат экономических наук, профессор, проректор Ураков Александр Ливиевич2, доктор медицинских наук, старший научный сотрудник Чернова Лейсан Вячеславовна3, аспирант
1ФГБОУ ВО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия» МСХ РФ,
426069, Ижевск, ул. Студенческая, 11; тел.: 83412592495, e-mail: [email protected]
2ФГБУН «Институт механики» Уральского отделения РАН (Ижевск) 426067,
г. Ижевск, ул. Т. Барамзиной, 34. Т. 83412508200, e-mail: [email protected]
3426067, г. Ижевск, ул. Т. Барамзиной, 34. Т. 83412508200, e-mail: [email protected]
Ключевые слова: рыбоводство, хранение, гипоксия, производственные затраты, себестоимость.
Изобретен способ сохранения живой рыбы в воде при отсутствии в ней растворенного кислорода. Для длительного хранения живой рыбы в отсутствии растворенного кислорода предложено вводить в воду водный раствор 6% перекиси водорода в разовой дозе 0,2 мл/кг рыбы. Продемонстрирован расчет экономического эффекта предложенного способа сохранения рыбы.
Введение
В настоящее время около 30% выращенной и выловленной рыбы погибает во время ее транспортировки к прилавкам и еще около 30% рыбы погибает при ее хранении перед продажей [1]. Гибель рыбы способствует ее порче, снижению качества, оптовой и розничной цены и покупательского спроса. Для продления срока сохранения живой рыбы в воде повсеместно применяется аэрация воды атмосферным воздухом. Однако эта технология не всегда эффективно предотвращает гипоксию.
Для предотвращения гибели рыбы в воде из-за недостатка в ней растворенного кислорода предложено использовать гипотермию и перекись водорода [2, 3]. Дело в том, что гипотермия является одним из са-
мых главных факторов защиты головного мозга от гипоксического повреждения, а рыбы относятся к холоднокровным животным, поэтому легко допускают существенное понижение температуры водной среды, в которой находятся во время гипоксии [1, 3, 4, 5]. С другой стороны, раствор перекиси водорода можно вводить в воду вместо кислорода, поскольку жабры рыб способны подвергать перекись водорода каталазной реакции, извлекать из нее молекулярный кислород и обеспечивать его всасывание в кровь [3]. Однако при этом отсутствуют расчеты экономической эффективности введения раствора перекиси водорода в воду для сохранения рыбы живой после ее вылова.
Объекты и методы исследований
В условиях вивария проведены лабо-
и
SS ESS »1
Si
р о ш IS Hi ■ i
00 и
раторные исследования динамики двигательной активности 150 взрослых здоровых рыбок породы гуппи обоего пола массой 300 - 320 мг и 150 взрослых здоровых рыбок породы голубые неоны обоего пола массой 290 - 310 мг. Моделирование острой гипоксии достигалось путем помещения каждой рыбки в пресную воду при температуре в диапазоне от +15 до +25°С, находящуюся внутри отдельной прозрачной герметичной емкости объемом 2,5 или 5 мл (в этой роли был использован пластиковый или стеклянный инъекционный шприц) [6,7]. Перекись водорода вводилась в воду с рыбками в виде раствора 6% перекиси водорода в диапазоне доз от 0,05 до 0,3 мл/кг рыбы через стандартную внутрикожную инъекционную иглу, соединенную со шприцем.
В процессе гипоксии регистрировалась динамика двигательной активности рыб, в частности частота дыхательных движений жаберных дуг, частота открывания рта, частота и амплитуда колебаний плавников, а также последовательность изменения цвета плавников. Мониторинг двигательной активности рыб был проведен на глаз и с помощью киносъемки в видимом диапазоне спектра излучения [7,8].
Статистическая обработка результатов проведена с помощью программы BIOSTAT по общепринятой методике.
Результаты исследований
Установлено, что гипоксия, создаваемая в лабораторных условиях помещением аквариумных рыб в пресную воду внутри прозрачных пластиковых шприцев при различных температурных режимах в диапазоне от +15 до +25°С, вызывает стадийные изменения двигательной активности рыб и цвета их плавников в процессе переживания ими гипоксии (адаптации к гипоксии) и в процессе их гибели. При этом смерть рыбок наступала при температуре воды 25°С через 25 - 27 минут гипоксии, а при температуре воды 15°С - через 65 - 69 минут. В частности, после помещения аквариумных рыбок в герметичную емкость с пресной водой в изученном нами диапазоне температуры воды рыбки в первые десятки минут остаются относительно спокойными. Так, в воде с
температурой 15°С этот период относительно неподвижного состояния у рыб длится 50 - 60 минут, а в воде с температурой 25°С этот период сокращается до 22 - 27 минут. В следующий период гипоксии у рыб происходит значительное усиление двигательной активности. В этот период острой гипоксии появляются активные движения жаберных дуг, плавников и туловища. Учащается частота открывания рта и пропускания воды через жабры, рыбы мечутся по емкости и как бы «пытаются найти выход из нее». Также наблюдаются стадийные изменения цвета плавников, которые при углублении гипоксии темнеют. Первые изменения цвета плавников происходят в грудных плавниках. Позднее всех темнеют брюшные плавники и хвостовой плавник. Замечено, что в этот период гипоксии высокая двигательная активность рыб периодически прерывается короткими периодами покоя, которые продолжаются 5 - 10 секунд.
Высокая двигательная активность рыб при острой гипоксии в воде при температуре 15 и 25°С длится 90-100 и 40-45 секунд (соответственно), после чего рыбы становятся вновь малоподвижными. При этом около 50% рыб опускается на дно емкости, переворачивается и всплывает вверх животом. Независимо от положения рыб в воде у них все еще остается открытым рот и сохраняется пропускание воды через жабры, но происходит это в несколько раз реже, чем до этого.
В заключительную стадию гипоксиче-ского повреждения рыбы находятся в состоянии вверх животом около 1 минуты. В этот период у них отмечаются редкие дыхательные движения рта и жаберных дуг, а также единичные подергивания плавниками. Затем все двигательная активность у рыб полностью и окончательно прекращаются и рыбы погибают.
Так, в опытах, проведенных в дни, когда атмосферное давление воздуха находилось в пределах 755 - 765 мм ртутного столба, смерть рыбок породы голубые неоны и гуппи наступала после прекращения доступа воздуха в закрытую емкость с водой объемом 5 мл при температуре воды + 25°С со-
ответственно через 25,3 ± 0,60 и 27,4 ± 0,55 минут (Р < 0,05, п = 100), а при температуре воды +15°С - через 65,4 ± 0,75 и 67,6 ± 0,80 (Р < 0,05, п = 100) минут (соответственно). Иными словами, понижение температуры воды с рыбками с 25 до 15°С удлиняет продолжительность жизни рыб без доступа воздуха в 2,2 - 2,3 раза.
Аналогичные же данные были получены при помещении рыбок в меньший объем воды, а именно - в 2,5 мл пресной воды. Показано, что после герметизации емкости с рыбками, находящимися в 2,5 мл воды при температуре 25°С, рыбки породы голубые неоны и гуппи оставались живыми соответственно 12,5 ± 0,64 и 13,7 ± 0,71 минут (Р < 0,05, п = 5), а в воде с температурой 15°С оставались живыми соответственно 32,1 ± 1,20 и 32,5 ± 1,85 минут (Р < 0,05, п = 5) .
Установлена закономерность изменения динамики двигательной активности рыб. Первыми симптомами усиления двигательной активности рыб является открытие рта во всю его ширину, усиление и учащение вентиляционных движений ротовой полости и жаберных дуг, а также ускорение пропускания воды через открытый рот и жабры. Вслед за этим очень скоро появляются усиленные колебательные движения боковых плавников, хвоста и всего тела. При этом рыбы начинают судорожно метаться по емкости, и как бы «пытаются найти выход» из нее. Одновременно с этим рыбы периодически испражняются. Общая продолжительность череды прерывающихся судорожных подергиваний рыбок породы гуппи при их острой гипоксии в воде при температуре +25°С длится 65,0 ± 0,9 (Р < 0,05, п = 100) секунд. Затем двигательная активность у рыб прекращается полностью и окончательно. Попытки оживить их введением кислорода в воду или раствора перекиси водорода не приводили к успеху. Аналогичные результаты получены также в опытах с рыбками голубые неоны.
Таким образом, взрослые здоровые аквариумные рыбки породы гуппи и голубые неоны реагируют на острую гипоксию изменением своей двигательной активности в следующей последовательности: в на-
чальный период гипоксии рыбки как будто бы замирают и принимают малоподвижное состояние, в котором находятся столько времени, сколько позволяют им имеющиеся резервы адаптации к гипоксии, затем в начале исчерпания резервов адаптации к гипоксии рыбки возбуждаются, широко открывают рот, активно и часто прогоняют жабрами воду через рот и жаберные дуги, усиливают до максимальных значений колебательные движения боковых плавников, хвоста и тела, мечутся в воде в беспорядочных подергиваниях всего тела, продолжающихся по 5 - 10 секунд и прерывающихся 2 - 3 раза периодами покоя также длительностью по 5 - 10 секунд, периодически испражняются, а после полного исчерпания всех резервов адаптации к гипоксии успокаиваются и как бы засыпают, тонут в воде, опускаясь на дно емкости, тут же переворачиваются кверху брюхом и всплывают в верхние слои воды, где остаются в неподвижном и бессознательном состоянии еще какое-то время, совершая при этом все более и более редкие и слабые дыхательные движения жабрами вплоть до окончательного их прекращения.
Следовательно, беспорядочное малоактивное или неподвижное состояние живых рыб при острой гипоксии может служить диагностическим симптомом их благополучия и достаточности у них резервов адаптации к дефициту кислорода. С другой стороны, появление активных дыхательных движений жаберных дуг и рта у рыбок в сочетании с беспорядочными судорожными подергиваниями всего тела, может служить диагностическим симптомом начала исчерпания резервов адаптации к гипоксии.
Опираясь на полученные результаты, можно заключить, что снижение температуры воды с 25 до 15°С удлиняет жизнь аквариумных рыбок в условиях острой гипоксии в 2,2 - 2,3 раза. Следовательно, применение холодной пресной воды в контейнерах с живой рыбой может быть использовано для эффективного продления сохранности рыб при их транспортировке и хранении, то есть может удлинить путь и время транспортировки живых рыбок. Последнее обстоятельство может быть использовано для повы-
шения оптовых и розничных цен на рыбок в магазинах.
Для выяснения возможности продления жизни рыбок в воде при отсутствии в ней растворенного кислорода проведены опыты с перекисью водорода. Дело в том, что перекись водорода является, по сути дела, химическим аккумулятором кислорода, из которого может образовываться с помощью каталазы молекулярный кислород. Расчеты показывают, что 100 мл раствора 6%-ной перекиси водорода может выделить 1,97 л 02 (молекулярного кислорода) массой 2,816 г. Результаты исследований показали, что при введении в пресную воду с рыбами раствора 6%-ной перекиси водорода в разовой дозе 0,2 мл/кг рыбы уровень растворенного в воде кислорода остается неизмененным, но в воде появляется связанный кислород, количество которого аналогично количеству растворенного в воде кислорода. Поэтому введение перекиси водорода в указанной дозе увеличивает в 2 раза продолжительность жизни рыб в воде при полном отсутствии поступления в нее атмосферного воздуха и кислорода.
Установлено, что для своевременного обеспечения рыбок кислородом и для достижения эффективного антигипоксическо-го действия перекись водорода следует вводить в воду либо до помещения в нее рыб (то есть перед прекращением поступления воздуха в воду), либо после помещения рыб в воду и после начала прекращения доступа в нее воздуха, но не позднее 40 секунд после появления беспорядочной (судорожной) двигательной активности у рыб, которая свидетельствует об исчерпании резервов адаптации рыб к острой гипоксии.
В опытах с рыбками породы голубые неоны показано, что в условиях нормального атмосферного давления и температуры воды в пределах +15 - +16°С введение раствора 6%-ной перекиси водорода в дозе 0,2 мл/кг рыбы в воду с рыбками перед началом прекращения поступления в нее атмосферного воздуха удлиняет период сохранения рыбок живыми с 49,73 ± 2,10 до 99,10 ± 4,70 минут. Иными словами, предварительное введение раствора 6%-ной перекиси во-
дорода в дозе 0,2 мл/кг рыбы обеспечивает удлинение практически в 2 раза продолжительности жизни рыб в воде после прекращения поступления в нее атмосферного воздуха.
Подобные же данные получены нами в опытах с рыбками породы гуппи и голубые неоны при гипоксии в условиях нормального атмосферного давления при температуре воды +25 - +26°С. Показано, что в этих условиях введение раствора 6%-ной перекиси водорода в дозе 0,2 мл/кг рыбы также удлиняет период сохранения живых рыб. Так, рыбки породы голубые неоны и гуппи в контроле погибают соответственно через с 25,3 ± 1,31 и 27,4 ± 1,32 минут (Р < 0,05, п = 5), а после предварительного ведения раствора перекиси водорода - через 52,43 ± 2,43 и 57,11 ± 2,45 минут (Р < 0,05, п = 5) (соответственно).
Кроме этого, показано, что введение в воду с рыбками раствора 6%-ной перекиси водорода в дозе 0,8 мл/кг рыбы (то есть в дозе, превышающей в 4 раза дозу, оказывающую антигипоксическое и краниопро-текторное действие) после исчерпания резервов адаптации рыбок к гипоксии и при наступлении у них периода чрезмерно высокой двигательной активности, приводит к гибели 100% рыбок. При этом токсическая доза перекиси водорода вызывает гибель рыбок через 5 - 12 минут после введения препарата.
Полученные результаты позволили нам разработать оригинальный способ сохранения живой рыбы в воде без введения в нее атмосферного воздуха и кислорода. Для этого предложено осуществлять с помощью датчиков движения и видеокамер слежения двигательную активность рыб непрерывно и каждый раз не позже 40 секунд после момента появления высокой беспорядочной двигательной активности рыб вводить в воду с рыбками водный раствор 6% перекиси водорода в разовой дозе 0,2 мл/кг рыбы.
Нами проведен расчет экономического эффекта такого способа сохранения рыбы на примере прудового карпа.
В структуре себестоимости товарной рыбы затраты на хранение и транспортиров-
1!
га еа »1
р и ш М
00 и
ку составляют до 30%. Применение предложенной технологии позволяет снизить эти затраты до 20% в зависимости от видов рыбы и объемов хранения и транспортировки. Так, например, в одном из наиболее крупных рыбхозов северной зоны нашей страны - в рыбхозе «Пихтовка» (Удмуртская Республика) производится ежегодно до 900 тонн товарного карпа. Эта рыба доставляется в различные регионы, включая Санкт-Петербург, Москву и другие крупные города. По нашим расчетам, каждый час хранения живой рыбы при транспортировке по традиционной технологии увеличивает себестоимость в среднем на 4,35 рубля в пересчете на килограмм массы. Применение перекиси водорода позволит снизить эти затраты до 2,28 рубля, то есть почти в 2 раза. В целом экономия при транспортировке 100 тонн рыбы из рыбхоза в течение 20 часов превысит 4 млн. рублей.
Библиографический список
1. Чернова, Л.В. Влияние температуры на динамику цвета плавников и двигательной активности взрослых аквариумных рыбок при острой гипоксии / Л.В.Чернова // Международный научно-исследовательский журнал. - 2014. - № 3.-4 (22). - С.117-118.
2. Пат.2563151 Российская Федерация. Способ сохранения живой рыбы при транспортировке и хранении / А.Л. Ураков, Н.А. Уракова, Р.К. Агарвал, А.П. Решетников. Бюл. №26.
3. Ураков, А.Л. Влияние температуры, атмосферного давления, антигипоксантов и химического «аккумулятора кислорода» на жизнеспособность рыб в воде без доступа воздуха / А.Л.Ураков, Н.А.Уракова, Л.В.Чернова // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2014. - № 8 - 2. - С.48 - 52.
4. Ураков, А.Л. Способ скрининга антигипоксантов / А.Л.Ураков, Н.А.Уракова, Л.В.Чернова // Успехи современного естествознания. - 2014. - № 9 - 1. - С. 24 - 27.
5. Ураков, А.Л. История формирования термофармакологии в России / А.Л. Ураков // Успехи современного естествознания. -2014. - № 12. - С.29 - 39.
6. Ураков, А.Л. Аналогии поведения рыбок в воде и плодов в утробе беременных женщин при острой гипоксии / А.Л. Ураков, Н.А. Уракова, Л.В.Чернова // Международный журнал экспериментального образования. - 2014. - № 1-2. - С.83 - 86.
7. Диагностические симптомы гипоксии у плодов в утробе матери и у рыбок в воде / А.Л. Ураков, Н.А. Уракова, М.Ю. Га-ускнехт, Л.В. Чернова // Международный научно-исследовательский журнал. - 2013. - Ч.3,№ 11 (18). - С.53 - 54.
8. Чернова, Л.В. Динамика двигательной активности аквариумных рыбок при их гипоксии / Л.В.Чернова // Журнал научных статей Здоровье и образование в XXI веке. -2014. - Том 16, № 3. - С.9-11.
