CC BY
485
Ртоимлпст l\/loni_uш/гт научный сотрудник Института биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, с 1анислав тельников кандидат биологических наук
Елена Мананкина научный сотрудник Института биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси,
кандидат биологических наук
Использование хлореллы в кормлении сельскохозяйственных животных
УДК 636.086.783
В последнее время в сельском хозяйстве все чаще встает проблема необходимости внедрения ресурсосберегающих технологий содержания и кормления животных [1]. Одной из них является использование в качестве витаминно-кормовой добавки и профилактического средства против болезней биомассы хлореллы. Введение ее в виде суспензии в рацион скота и птицы позволяет в значительной мере заменить дорогостоящие витаминные и лекарственные препараты.
Относительно простая организация, большая скорость размножения, возможность культивирования в полностью контролируемых условиях, высокая пластичность метаболизма давно сделали хлореллу классическим объектом промышленного культивирования с целью создания на этой основе новой технологии получения препаратов для тонкой химии, медицины, парфюмерии, сельского хозяйства, а также ферментов и других биологически активных веществ для научных целей.
В последние десятилетия работы по массовому культивированию хлореллы в ряде стран активизировались, причем данные физиолого-биохимических исследований свидетельствуют о перспективности ее как продуцента ценных природных соединений. По сравнению с обычными сельскохозяйственными рас-
тениями хлорелла имеет более высокий КПд усвоения солнечной энергии, способна к миксотрофному (смешанному) типу питания и эффективной утилизации света низкой интенсивности.
Полагают, что производство биомассы хлореллы экономически более выгодно, нежели получение белка микробиологическим путем, причем затраты на минеральные соли, применяемые для приготовления питательных сред, можно сократить, используя обычные минеральные удобрения либо отходы различных промышленных производств.
Хлорелла — активный продуцент белков, углеводов, липидов, витаминов, с легко регулируемым соотношением этих соединений при изменении условий культивирования: если при выращивании на обычных минеральных средах в
ее сухой биомассе содержится 40—55% белка, 35% углеводов, 5—10% липидов и до 10% минеральных веществ, то при изменении концентрации компонентов среды можно получить биомассу следующего состава: 9—88% белка, 5—86% липидов, 6—38% углеводов [2]. хлорелла, растущая на среде, богатой азотом, накапливает преимущественно белок, при дефиците азота она синтезирует главным образом жиры и углеводы, добавление к среде глюкозы и ацетата приводит к повышению содержания каротиноидов и т.д. По качеству продуцируемых белка и витаминов хлорелла превосходит все известные кормовые и пищевые продукты — белок содержит все необходимые аминокислоты, в том числе незаменимые, а в 1 г массы сухого вещества водоросли содержится: каротина (провитамина А) — 1000—1600 мкг, витамина В1 — 2—18, В2 — 21—28, В6 — 9, В12 — 0,025—0,1, С — 1300—5000, провитамина D — 1000, К — 6, РР — 110—180, Е — 10—350, пантотеновой кислоты — 12—17, фолиевой кислоты — 485, биотина — 0,1, лейковорина — 22 мкг. В клетках хлореллы найдено в 1,5 раза больше, чем в дрожжах (богатый источник витаминов), инозита, биотина — в 2, пантотеновой кислоты — в 1,3, пара-
аминобензойной кислоты — в 2,9 раза. Витамина В12 (цианкобаламина) нет ни в дрожжах, ни у высших растений, а хлорелла его продуцирует. Если в рыбьем жире содержится 6 витаминов, то в хлорелле — не менее 14. Количество витаминов — как в клетках, так и в куль-туральной среде — заметно варьирует в зависимости от условий выращивания и фазы развития водоросли [3].
Среди внеклеточных продуктов метаболизма хлореллы обнаружены витамин В1 (тиамин), В2 (рибофлавин), В3 (пан-тотеновая кислота), В5 (никотиновая кислота), В6 (пиридоксин), В12 (цианко-баламин), Вс (фолиевая кислота и ее производные), пара-аминобензойная кислота, Н (биотин), инозит. Содержание этих витаминов в среде значительно превосходит их количество в клетках. Так, на 6-й день культивирования хлореллы количество витаминов в среде максимально и составляет: для панто-теновой и пара-аминобензойной кислоты и биотина 80%, для пиридоксина — 70, тиамина, инозита, никотиновой кислоты — 60% общего содержания в клетках и среде. Затем эти цифры снижаются, но и на 14-й день выращивания они составляют около половины общего количества. Поэтому при использовании биомассы в качестве кормовых добавок следует учитывать это обстоятельство и спаивать животным суспензию клеток, не теряя находящиеся в среде витамины и другие биологически активные вещества.
так как в белке хлореллы содержатся все незаменимые аминокислоты, его питательная ценность в 2 раза превосходит таковую для соевого белка. Если же сравнивать питательную ценность биомассы в целом, то окажется, что 1 кг ее равнозначен 4—5 кг сои. При добавлении 5—7 кг массы сухого вещества хлореллы к 1 т зерна его биологическая ценность увеличивается в 1,5 раза. По калорийности хлореллу можно приравнять к шоколаду, а ее белок равноценен белку сухого молока или мяса.
В Японии хлореллу добавляют в хлеб, кондитерские изделия, мороженое для обогащения их питательными веществами. А добавка к 10 частям муки 1 части смеси одноклеточных водорослей, в основном хлореллы, позволяет получать вареные и печеные продукты с улучшенными вкусовыми качествами и содержанием 22—29 г белка в 100 г продукта, что довольно много. На острове тайвань хлореллу выращивают уже более 20 лет, и ежегодный «урожай» массы сухого вещества водоросли составляет 1,5 тыс. т. В Малайзии и на Филиппинах на пищевые цели расходуется более 500 т хлореллы в год [2, 4].
Хлореллу весьма успешно применяют в сельскохозпроизводстве — скотоводстве, свиноводстве, звероводстве, птицеводстве, пчеловодстве — в качестве пищевых добавок к рациону животных, а также для улучшения плодородия почв, увеличения всхожести семян, при силосовании кормов и т.д.
Введение суспензии хлореллы в рацион сельскохозяйственных животных сокращает до минимума падеж молодняка, способствует лучшему усвоению корма, увеличивает сопротивляемость организма к заболеваниям, что особенно важно при стойловом содержании скота на откормочных пунктах и в зимний период, является профилактическим средством против авитаминозных заболеваний, повышает привесы свиней, крупного рогатого скота, кроликов, птиц, увеличивает яйценоскость кур. В рацион животных хлореллу можно добавлять в виде суспензии, пасты или сухой биомассы. Наиболее целесообразно использование суспензии, так как половина водорастворимых витаминов находится в среде. Вптицеводствеприменениехлореллыве-дет к возрастанию привесов от 5 до 30%, более ранней оперяемости, повышению яйценоскости на 9—13%, массы яиц — на 11,5—14% и содержания каротина в них — в 1,5—2 раза, к увеличению количества витаминов А и Е в печени, снижает гибель цыплят в 3—4 раза.
При использовании хлореллы в животноводстве наиболее целесообразно скармливать ее в виде суспензии с содержанием нескольких граммов сухого вещества в 1 л (табл. 1). Среднесуточные надои и привесы возрастают при этом на 15—20%.
В совхозе «Узденский» Минской области добавка суспензии хлореллы в количестве 3—3,5 л ежедневно к концентрат-ному и концентратно-картофельному рациону откармливаемых подсвинков способствовала увеличению привесов на 9—10%, при этом показатели качества мясопродукции улучшались, депонирование витамина А в печени выросло на 92%, а витамина С — на 63% [5]. В совхозе «Глыбочаны» Витебской области скармливание суспензии крупному рогатому скоту в количестве 5 л каждой корове увеличивало приросты и уменьшало заболеваемость скота.
Потребность животноводства в суспензии хлореллы очень велика, так как она с успехом используется в качестве вита-минно-кормовой добавки для всех видов животных: крупного рогатого скота, свиней, овец, коз, кроликов, птиц, рыб, насекомых, чернобурых лис, норок и т.д.
Сведения о результатах применения суспензии хлореллы в производственных условиях хозяйств ряда областей Российской Федерации [6] не могут не представлять интерес в контексте рассматриваемой проблемы. Исследования на молодняке крупного рогатого скота проводили в трех хозяйствах Пензенской области (СПК «Северное», тВ «рост-Агро» и СПК «знамя труда»). Было сформировано по две группы телят — контрольная и опытная черно-пестрой породы в возрасте 6,5 и 3 месяца. телятам опытной группы ежедневно спаивали по 300 мл суспензии хлореллы. Взвешивание молодняка проводили в начале и в конце эксперимента, который продолжался в течение месяца. результаты представлены в табл. 2. Примене-
Таблица 1. Нормы и сроки скармливания (выпойки) суспензии хлореллы
Вид животных Норма суспензии на 1 голову в день, мл Количество дней выпойки
Коровы: перед случкой период стельности период лактации 1000 1000 1000 12 30 30
Бычки на откорме 500—800 30
Телята: молочный период 200—300 30
после перехода на грубые корма 300—500 30
Свиноматки: перед случкой супоросный период период лактации 1000 1000 1000 10 30 30
Боровки на откорме 5000 30
Поросята: молочный период после перехода на обычные корма 100—200 200—300 21 21
Овцы: взрослые животные молодняк 300—500 100—200 30 20
Кролики 30—40 20
Птица: куры цыплята цыплята-бройлеры 30 5—20 5—30 Постоянно Постоянно Постоянно
Насекомые: пчелы 1000/семья Однократно
тутовый шелкопряд 1—3 30
Прудовые рыбы 20 000/пруд 100
Источник: [6]
Таблица 2. Прирост живой массы телят, кг
Хозяйство СПК «Знамя труда» ТВ «Рост-Агро» Группа Прирост, % 25
контрольная 10,5 ± 1,42 опытная 13,1 ± 1,13
10,4 ± 1,80 14,0 ± 1,14 34
СПК «Северное» 6,15 ± 0,97 8,73 ± 1,06 42
Р > 0,05
Источник: [6]
ние суспензии хлореллы на протяжении 50 дней в рационах кормления удойных коров УСПМО племзавода «Луч» Волгоградской области позволило увеличить надои на 12,6%, а жирность молока на 4,6%. Прибавка молока в одной опытной группе составила в сутки 2,49 кг, в другой — 2,71 кг.
Основные затраты в свиноводстве (от 50 до 80%) — это затраты на корма. Использование суспензии хлореллы существенно повышает среднесуточные привесы молодняка и свиней на откорме без дополнительных затрат кормов, а также предотвращает падеж животных
(составляющий до 10% от общего поголовья), что позволяет довести их сохранность до 99%. именно такой показатель был получен на свинокомплексе «панкратовский» пензенской области после включения суспензии хлореллы в кормовой рацион животных без использования ветеринарных препаратов.
На свинокомплексах Волгоградской, пензенской и воронежской областей изучали влияние хлореллы на продуктивную способность свиноматок и сохранность поросят. применение лекарственных препаратов и витаминов во всех группах было исключено. В табл. 3
приведены результаты опытов, проведенных в ЗАО «Вергина» Михайловского района Волгоградской области. Суспензия хлореллы в количестве 1 л ежедневно спаивалась свиноматкам за 30 и 42 дня до опороса. Следует отметить, что их плодовитость в среднем была выше на 8,76%, как и вес поросят — на 350 г при рождении и на 2,45 кг на 30-й день жизни.
На свинокомплексе «Калачеевский» Воронежской области суспензию хлореллы спаивали опытной партии поросят (133 головы). Исходный вес животных в контрольной (176 голов) и опытной группах составил 11,76 кг. Поросятам опытной группы скармливали 0,3 л суспензии хлореллы в течение 21 дня. Результаты эксперимента, приведенные в табл. 4, доказывают, что суспензия водоросли оказала положительное воздействие на получение дополнительных привесов и сохранность молодняка.
В 2006 г. в Екатеринбурге (РФ) было издано учебное пособие для студентов «Использование кормовых добавок в животноводстве», глава 5 которого называется «Использование хлореллы в кормлении поросят» [7]. В этой главе приведены многочисленные результаты опытов по скармливанию суспензии хлореллы поросятам. Делается вывод, что: «...использование суспензии хлореллы в рационе поросят экономически выгодно, так как увеличивается процент сохранности, среднесуточный прирост живой массы, валовый прирост, возрастает доход и значительно увеличивается рентабельность» (по мнению авторов, на 33,6%). даже если допустить, что эта цифра завышена, видимо, не вызывает сомнения сам факт полезности спаивания поросятам суспензии хлореллы.
В 2008 г. нами совместно с ООО «Флок-тус» была проведена производственная проверка использования концентрата суспензии хлореллы в качестве вита-минно-кормовой добавки к рационам
Таблица 3. Показатели продуктивной способности свиноматок и сохранности поросят
—1 "О у Количество свиноматок, голов Родилось поросят всего (на 1 свинью), голов Средний вес 1 головы, кг при рож- на 30-й дении день Средняя молочность 1 свиньи, кг Сохранность поросят на 30-й день, % Прирост массы тела, г Экономия на рубль затрат (руб.)
Контроль 100 970/9,7 1,0 9,8 60,2 ± 2,2 87,8 328 —
1 опытн. 100 1090/10,9 1,4 12,5 68,2 ± 2,3 98,4 417 4,5
2 опытн. 100 1020/10,2 1,3 12,0 66,1 ± 2,1 98,3 400 3
Источник: [6]
цыплят-бройлеров в филиале «Околица» Минской птицефабрики им. Н.К. Крупской. Применение суспензии хлореллы во 2-м периоде выращивания цыплят кросса ROS 380 (с 20-го по 42-й день) при напольном содержании птицы в двух опытах (партия в 53 240 голов) привело к увеличению рентабельности производства в среднем в 6,6 раза. В одном из опытов (23 000 голов) среднесуточный привес цыплят составил 54,9 г, а в контроле—лишь 38,1 г. Заметно сократился падеж птицы (в 4 раза). Получено дополнительно продукции на сумму 29,5 млн. руб. Было использовано в качестве витаминно-кормовой добавки 440 л концентрата суспензии хлореллы
Таблица 4. Прирост живой массы и смертность
поросят
в о с, е
л го с, нь е д с, е в ив р п SP 0s
а п п ^ тс с о р ве -О -й см ри п й ы = ть с о
i_ о п е а н с н ль те рт е
ло с Кон е в о т ит н о
и и р с олн
а п
1=1
Опытн. 176 16,99 5,23 249 32,4 2,8
Контр. 133 15,71 3,93 188 0 15,0
Источник: [6]
на сумму 9,68 млн руб. Чистая прибыль за 22 дня составила 19,82 млн руб., значит, в течение года она будет равна 303,16 млн руб. (365 : 22 х 19,82).
Необходимое количество суспензии хлореллы можно получать каждые 22 дня в биореакторе или бассейне объемом 2 м3. Такая установка не является технически сложным сооружением, для водоросли достаточна температура 20—22°С и освещенность 4—5 клк, создаваемая экономичными люминесцентными лампами нового поколения фирмы «Филипс» или дуговыми натриевыми или ртутными лампами. В течение года для работы такой установки потребуется всего около 100—150 кг солей и минеральных удобрений, 1200 кВт/ч электроэнергии, 50 м3 воды и 1 работник для обслуживания.
Питательная среда для хлореллы может иметь следующий состав (мг/л): мочевина (карбамид) — 300; аммофос — 150; сульфат калия или калимаг — 150; ацетат натрия — 100 и микроэлементы. снабжение культуры углекислотой и ее перемешивание следует проводить путем периодического включения компрессора. Для освещения суспензии в такой установке целесообразно использовать 6 люминесцентных ламп 35 W/54765. При освещении в течение 12 часов в сутки затраты на освещение за год составят 0,036 х 6 х 12 х 365 х 321 руб. =
946 тыс. руб., а расходы на приобретение солей и минеральных удобрений — около 400 тыс. руб.
Учитывая совокупность приведенных выше данных о положительном влиянии подкормки суспензией хлореллы на показатели продуктивности различных животных, следует признать целесообразным строительство хотя бы небольшой установки (биореактора) для выращивания хлореллы на каждом животноводческом комплексе и птицефабрике для введения в рационы кормления животных жизненно необходимых веществ, содержащихся в биомассе данной водоросли. Это позволит сократить расходы на ветеринарные препараты, увеличит выживаемость поголовья и суточные привесы, будет способствовать получению дополнительной прибыли.
Литература
1. А.А. Попков. Неотложные проблемы агропромышленного комплекса Республики // Весц НАН Беларусь Сер. аграрных навук. №3, 2007. С. 5—15.
2. A.M. Музафаров, Т.Т. Таубаев. Хлорелла (Методы массового культивирования и применения). — Ташкент, 1974.
3. Н.П. Арутюнян. Культивирование одноклеточных зеленых водорослей. — Ереван, 1966.
4. С.С. Мельников, Е.Е. Мананкина. Хлорелла: физиологически активные вещества и их использование. — Мн., 1991.
5. Н.К. Капустин. Культивирование хлореллы и использование ее при откорме свиней в условиях БССР. Автореф. канд. дисс. — Тарту, 1984.
6. Н.И. Богданов. Суспензия хлореллы в рационе сельскохозяйственных животных. — Пенза, 2006.
7. Е.В. Шацких, Ш.С. Гафаров, Г.Г. Бояринцева, С.Л. Сафронов. Использование кормовых добавок в животноводстве. — Екатеринбург, 2006.
Summary
In the review the data on use Chlorella in diets feeding of agricultural animals are given.
