CC BY
0
Научная статья
УДК 606:639.3.043:595.77 DOI: 10.17217/2079-0333-2024-69-111-125
ИЗУЧЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛА ЛИЧИНКИ HERMETIA ILLUCENS И ЕЕ ГИДРОЛИЗАТОВ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В КАЧЕСТВЕ ИСТОЧНИКА БЕЛКА И ЖИРА В АКВАБИОТЕХНОЛОГИИ
Мезенова О.Я.1, Агафонова С.В.1, Романенко Н.Ю.1, Калинина Н.С.1, Волков В.В.1, Лихварь М.В.2
1 Калининградский государственный технический университет, г. Калининград, Советский проспект, 1.
2 ИП Лихварь, Калининградская область, г. Гурьевск, пер. Ясный, 4
Проблема качественного источника белка и жира актуальна для развития аквакультуры. Альтернативным заменителем животных компонентов становится личинка мухи черной львинки Hermetia illucens. Из-за наличия хитина компоненты личинки усваиваются рыбами не полностью. Целью исследования являлась оценка кормовой ценности белков и липидов личинки Hermetia illucens, подвергшейся высокотемпературному гидролизу. В результате из личинки были получены водорастворимая и водонерас-творимая протеинсодержащие добавки и жировая добавка. Установлен химический состав сырья и добавок, аминокислотный состав протеиновых добавок и их сбалансированность для лососевых; жирно-кислотный состав липидной добавки и соотношение основных групп жирных кислот. Показано повышенное содержание в водонерастворимой добавке кальция, фосфора, железа, магния, цинка, калия. Установлено уменьшение содержания хитина в протеинсодержащих добавках. Рекомендовано использовать получаемые из личинки добавки в составе комбикормов для рыб в аквакультуре.
Ключевые слова: аминокислотный состав, белки, гидролиз, жирнокислотный состав, жиры, личинка Hermetia illucens, минеральные вещества.
Original article
STUDYING THE POTENTIAL OF HERMETIA ILLUCENS LARVA AND ITS HYDROLYSATES FOR USE AS A SOURCE OF PROTEIN AND FAT IN AQUABIOTECHNOLOGY
Mezenova O.Ya.1, Agafonova S.V.1, Romanenko N.Yu.1, Kalinina N.S.1, Volkov V.V.1, Likhvar M.V.2
1 Kaliningrad State Technical University, Kaliningrad, Sovetsky Prospekt 1.
2 IE Likhvar, Kaliningrad region, Guryevsk, Pereulok Yasny 4.
The problem of a high-quality source of protein and fat is relevant for the development of aquaculture. An alternative substitute for animal components is the larva of the black soldier fly Hermetia illucens. Due to the presence of chitin, the components of the larvae are not completely absorbed by fish. The purpose of the study was to assess the nutritional value of proteins and lipids of the Hermetia illucens larva after high-temperature hydrolysis. As a result, water-soluble and water-insoluble protein supplements and a fat supplement were obtained from the larva. The chemical composition of raw materials and additives, the amino acid composition of protein additives and their balance for salmon as well as fatty acid composition of the
lipid supplement and the ratio of the main groups of fatty acids have been established. An increased content of calcium, phosphorus, iron, magnesium, zinc, and potassium in the water-insoluble additive is shown. A decrease in the chitin content in protein-containing supplements has been established. It is recommended to use additives obtained from the larvae in the composition of fish feed in aquaculture.
Key words: amino acid composition, proteins, hydrolysis, fatty acid composition, fats, Nermetia illucens larva, minerals.
ВВЕДЕНИЕ
Отечественное кормопроизводство не обеспечивает сегодня растущие потребности в кормах для животноводства, птицеводства, рыбоводства. Особенно остро чувствуется нехватка качественных кормов при выращивании ценных хищных пород рыб в индустриальной аквакультуре (лососевых, форелевых, сиговых) [Лагут-кина, 2017]. Одной из причин этого является нехватка кормовой рыбной муки -основного источника протеина и рыбного жира, получаемого при производстве рыбной муки из жирного сырья. В настоящее время в нашей стране рыбная мука и рыбный жир не производятся в достаточном количестве, а выпускаемая продукция имеет, как правило, пониженный уровень качества. Ключевыми проблемами для развития рыбомучного и жирового производства в России являются недостаток сырья, стареющий парк судов и производственного оборудования. По данным IFFO, за 2023 г. производство рыбной муки снизилось на 10% по сравнению с аналогичным периодом прошлого года, а рыбного жира -на 22% [https://fishnews.ru/news/47790]. В России объемы ежегодного производства рыбной муки составляют около 80 тыс. тонн при потребности более 250 тыс. тонн [https://teletype.in/@zytek/H1u7LTEoN].
В связи с этим остро стоит вопрос об альтернативных источниках животного протеина и жира, предназначенных для кормов ценных объектов аквакультуры.
Представляется перспективным для этого использовать насекомых, богатых белками и жирами, благотворно воздействующими на рост и развитие рыб [Henry et al., 2015; Zarantoniello et al., 2019]. Особенно популярными насекомыми в настоящее время являются личинки мухи черной львинки Hermetia illucens, отличающиеся быстрым ростом. В различных агрохозяйствах личинку в естественном и высушенном виде используют для изготовления комбикормов животных и птицы, что позволяет существенно сократить расходы на белковые компоненты [Lock et al., 2016; Belghit et al., 2018; Ушаков и др., 2018; 2020].
В Калининградской области имеются три специализированных хозяйства по выращиванию личинки Hermetia illucens, в которых они за несколько дней набирают массу, в сотни раз превышающую первоначальную. Личинки содержат, в зависимости от субстрата при питании, 36-45% протеина, 20-45% жира, 6-8% хитина, 3-14% углеводов, 1-4% минеральных веществ, в том числе кальций, фосфор, магний, калий и др. [Spranghers et al., 2017; Fairuz et al.; 2022]. По имеющимся данным, белки личинки содержат все незаменимые аминокислоты, а жир личинки богат жирными кислотами, используемыми в пищевой и кормовой промышленности [Тышко и др., 2021; Требух и др., 2024].
Проблемой использования данного сырья в кормах является наличие хитина в экзоскелете личинок, практически не перевариваемого пищеварительными органа-
ми рыб. Перевод компонентов данного сырья, в том числе высокомолекулярного хитина, в усвояемое состояние требует специальной технологии. Опубликованные сведения показывают, что полученные по различным технологиям из личинки кормовые добавки не усваиваются полностью рыбами, а причиной данного факта является наличие хитина, устойчивого к пищеварительным ферментам [Ушаков и др., 2018; 2020; Матросова и др., 2023]. Изучение биологической ценности и усвояемости белка личинок специалистами ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» в экспериментах на крысах поколения F2 и F1 показало снижение значений этих показателей из-за наличия хитина. Для повышения усвояемости белка Нвгшвй аШисет рекомендована предварительная модификация личинок, проводимая тем или иным способом [Садыкова и др., 2021; Тышко и др., 2021].
Рациональной модификацией химического состава личинки, прежде всего, его белковой и хитиновой составляющих, представляется высокотемпературная обработка, проводимая в водной среде под давлением по технологии Калининградского государственного технического университета [Мезенова, 2019; Мезенова и др., 2021]. Результаты экспериментов, проведенных в КГТУ, по глубокому термическому гидролизу различного сырья, в том числе хитинсодержащего (отходов от разделки крабов, креветок), показали перспективность такой модификации. Полученные биодобавки двух видов (водорастворимая и водонерастворимая) из головогруди камчатских крабов, содержащие соответственно 64 и 40% протеиновых компонентов, были успешно апробированы в биологических испытаниях в составе комбикормов молоди радужной форели, выращиваемой в условиях индустриальной аквакультуры [Мезенова и др., 2023; Shakhova et al., 2023].
Целью исследования являлась оценка кормового биопотенциала личинки Hermetia illucens, ее протеинсодержащих добавок и жировой фракции, полученных высокотемпературным гидролизом. Соответствующими задачами для достижения цели являлись: оценка химического состава и кормовой сбалансированности личинки и ее гидролизатов по аминокислотному и жирнокислотному составам; установление содержания минеральных компонентов; обоснование использования добавок в качестве альтернативных источников животного протеина и жира в составе комбикормов для хищных объектов аквакуль-туры (лососевых).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Экспериментальные исследования проводились на кафедре пищевой биотехнологии ФГБОУ ВО «Калининградский государственный технический университет» и в Научно-исследовательской лаборатории UBF (Альтландсберг, Германия).
Личинку получали в агрофирме ИП Лих-варь (Калининградская область).
Модификацию личинки проводили термогидролизом по технологии КГТУ [Мезенова, 2019; Мезенова и др., 2021]. При проведении термогидролиза сырье измельчали, смешивали с горячей водой при гидромодуле 1 : 1 и помещали в термореактор, в котором проводили обработку при 130°С в течение 60 минут под давлением 0,20 МПа. Гидролизованную суспензию разделяли центрифугированием на три фракции - жировую (верхнюю), водорастворимую (пептидно-протеиновую, среднюю) и водонерастворимую (белково-минераль-ную, осадочную). Обе протеинсодержащие фракции обезвоживали (сублимационно и конвекционно), измельчали и получали порошкообразные кормовые добавки.
Анализ биопотенциала сырья и его фракций, полученных при термогидролизе, проводили лабораторным путем по стандартным и общепринятым методикам. Оценку содержания влаги проводили по ГОСТ Р 54951, сырого протеина -по ГОСТ 13496.4, жира - по ГОСТ 13496.15, хитина - по ГОСТ 7635.
Содержание аминокислот в белках личинки оценивали по ФР. 1.31.2015.19761. «Корма, комбикорма и сырье для их производства. Методика измерений массовой доли аминокислот методом капиллярного электрофореза с использованием системы капиллярного электрофореза "Капель"». Содержание аминокислот в белках протеиновых добавок определяли по стандарту EU 152/2009 (F) в Научно-исследовательской лаборатории UBF (Германия) с идентификацией на АК-анализаторе с нин-гидрином в соответствии с ISO 13903-2005.
Жирнокислотный состав липидных фракций определяли по ГОСТ 31663-2012 «Масла растительные и жиры животные. Определение методом газовой хроматографии массовой доли метиловых эфиров жирных кислот».
Содержание минеральных веществ определяли в соответствии с методом DINENISO 11885-2009-09 с предварительной минерализацией сырья и количественной идентификацией методом молекулярной абсорбционной спектроскопии.
Статистическую обработку результатов проводили общепринятыми методами
математической статистики на 95%-ном доверительном уровне.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Химический состав личинки Hermetia illucens, использованной в эксперименте, а также полученных из нее в результате глубокого термогидролиза протеиновых добавок в порошкообразной форме приведен в таблице 1.
Кормовой потенциал полученных гидролизатов личинки Hermetia illucens и их пригодность для целей аквакультуры оценивали по сбалансированности аминокислотного состава, с учетом видовой специфичности выращиваемой рыбы. Для всех видов рыб незаменимыми являются 10 аминокислот: лизин, метионин, триптофан, аргинин, гистидин, фенилала-нин, треонин, валин, лейцин и изолейцин [[Щербина, Гамыгин, 2006]. Недостаток незаменимых аминокислот тормозит скорость роста рыбы, потребление и усвояемость кормов, негативно сказывается на выживаемости. Особенно востребованными для всех возрастов лососевых являются аргинин и гистидин, поскольку они способствуют росту рыб в течение всей жизни. Недостаток триптофана у тихоокеанских лососей (нерка, чавыча) приводит к искривлению позвоночника. Дефицит лизина оказывает негативное влияние на скорость роста у атлантического лосося [Лагуткина, 2017].
Таблица 1. Общий химический состав личинки Hermetia illucens (сушеное сырье) и полученных из нее обезвоженных протеинсодержащих фракций
Table 1. General chemical composition of Hermetia illucens larva (dried raw materials) and dehydrated protein-containing fractions obtained from it
Вид экспериментального образца Содержание, %
Влага Протеин Жир Минеральные вещества Углеводы
Личинка Hermetia illucens (сушеное сырье) 8,25 40,06 21,57 13,1 17,02, в т. ч. хитин 7,5
Окончание табл. 1 The end of the Table 1
Вид экспериментального образца Содержание, %
Влага Протеин Жир Минеральные вещества Углеводы
Водорастворимая добавка (сублимированная) 7,17 43,40 12,03 8,57 28,83, в т. ч. хитин 1,1
Водонерастворимая добавка (высушенная конвекционно) 8,21 47,80 5,79 24,79 13,41, в т. ч. хитин 1,8
В таблице 2 приведены экспериментально полученные и литературные данные по содержанию аминокислот в личинке Hermetia illucens, а также в полученных добавках - продуктах ее гидролиза. Для сравнения приведены аналогичные показатели в рыбной муке - основном источнике белка в кормовых технологиях для аквакультуры.
Из данных таблицы 2 видно, что аминокислотный состав личинки Hermetia illu-cens, ее протеиновых гидролизатов и рыбной муки сходен. Личинка и добавки содержат практически все незаменимые для рыб аминокислоты. Различия в составах аминокислот между добавками обусловлены, по-видимому, сложными физико-химическими изменениями, происходящими под действием высоких температур. В результате взаимопревращений и перераспределений аминокислот между водорастворимой и водонерастворимой фракциями, образующимися при гидролизе, наблюдается суммарный прирост содержания незаменимых аминокислот в обеих фракциях относительно сырья. По некоторым аминокислотам этот прирост существенный: в 2,1-2,4 раза (по гистидину); в 2,2-2,8 раза (по аланину); в 1,2-1,4 (по пролину), а триптофан вообще обнаружен только в водорастворимой добавке. Следует отметить, что суммарное содержание незаменимых аминокислот в водорастворимой добавке увеличилось относительно
их содержания в личинке (соответственно 18,18 и 17,69%).
Кормовую эффективность протеиновой биомодификации личинки оценивали с учетом аминокислотной сбалансированности протеиновых фракций в полученных добавках относительно «идеального» белка для лососевых. В таблице 3 приведены потребности незаменимых аминокислот для лососевых рыб, установленные по двум источникам [Щербина, Гамыгин, 2006], а также скоры аминокислот, рассчитанные по их содержанию в протеинсодержащих добавках -гидролизатах личинки Нвгтвйа Шисет.
Из данных таблицы 3 следует, что обе добавки, полученные глубоким термогидролизом личинки, являются высоко сбалансированными по аминокислотному составу. Значения скоров практически всех незаменимых аминокислот выше 100% для основных аминокислот, кроме метионина и фе-нилаланина. По качественно-количественному аминокислотному составу протеины полученных добавок и рыбной муки близки.
В связи с повышенной жирностью личинки НегтеЫа Шысет и получением при ее термогидролизе отдельной жировой фракции рационально было определить ее биологическую ценность с точки зрения целесообразности введения в корма аквакульту-ры. В таблице 4 приведены результаты определения состава жирных кислот в жире личинки и в ее жировой фракции, выделенной при высокотемпературном гидролизе.
Таблица 2. Аминокислотный состав рыбной муки, личинки Hermetia illucens и ее протеинсодержащих фракций, полученных в результате термического гидролиза сырья
Table 2. Amino acid composition of fish meal, Hermetia illucens larvae and its protein-containing fractions obtained as a result of thermal hydrolysis of raw materials
Аминокислота Содержание
В личинке, литературные данные [Некрасов и др., 2019], содержание белка 40% В личинке, экспериментальные данные, сушеное сырье, содержание белка 40,1% В продуктах гидролиза личинки В рыбной муке, содержание белка 60% [Некрасов и др., 2019]
водорастворимой фракции, содержание белка 43,4% водонерастворимой фракции, содержание белка 47,8%
г/100 г продукта г/100 г белка г/100 г продукта г/100 г белка г/100 г продукта г/100 г белка г/100 г продукта г/100 г белка г/100 г продукта г/100 г белка
Алании 2,78 6,95 2,76 6,88 8,51 19,6 7,28 15,23 4,02 6,70
Аргинин 1,92 4,5 3,34 8,33 2,93 6,76 2,59 5,42 3,89 6,48
Аспарагин - - 1,32 3,04 0,74 1,55 - -
Аспарагиновая кислота 3,76 9,4 5,52 13,77 0,90 2,07 2,6 5,44 6,10 10,17
Цистин 1,07 2,63 1,16 2,89 <0,1 <0,1 0,6 1,00
Глутамин - - <0,1 <0,1 - -
Глутаминовая кислота 4,72 11,8 5,79 14,44 5,43 12,51 7,94 16,61 8,61 14,35
Глицин 2,24 5,6 2,26 5,64 2,17 5,0 2,03 4,25 4,0 6,67
Гистидин 1,35 3,38 1,33 3,32 3,46 7,97 3,35 7,01 1,9 3,17
Гидроксипролин - - <0,1 <0,1 - -
Изолейцин 1,43 3,58 4,12 10,27 1,32 3,04 1,34 2,80 2,63 4,38
Лейцин 2,60 6,5 1,78 4,10 1,37 2,87 4,75 7,92
Лизин 2,37 6,83 2,52 6,28 2,34 5,39 2,54 5,31 5,22 8,70
Метионин 0,68 1,7 0,87 2,17 0,48 1,11 <0,1 1,88 3,13
Орнитин - - 0,63 1,45 <0,1 -
Фенилаланин 1,54 3,85 1,63 4,06 0,82 1,89 1,38 2,89 2,56 4,27
Фосфоэтаноламин - - 1,27 2,93 3,32 6,95 - -
Пролин 2,76 6,9 2,37 5,91 3,55 8,18 3,35 7,01 2,84 4,73
Серин 1,72 4,3 2,17 5,41 1,23 2,83 2,08 4,35 2,61 4,35
Треонин 1,70 4,25 1,83 4,56 1,37 3,16 2,07 4,33 2,74 4,57
Триптофан <0,1 <0,1 1,36 3,13 <0,1 - -
Тирозин 2,44 6,1 2,57 6,41 1,93 4,45 2,66 5,56 2,19 3,65
Валин 1,92 4,8 2,05 5,11 2,32 5,35 2,05 4,29 3,19 5,32
Таблица 3. Незаменимые аминокислоты и их потребности для лососевых рыб, расчетные скоры для аминокислот в гидролизатах личинки Негтейа Шисет и рыбной муке
Table 3. Essential amino acids and their requirements for salmon fish, calculated rates for amino acids in hydrolysates of Hermetia illucens larvae and fish meal
Установленная Установленная Скоры аминокислот, %, в гидролизатах личинки Hermetia illucens и рыбной муке
Незаменимая потребность потребность Водорастворимая добавка Водонерастворимая добавка Рыбная мука
лососевых рыб лососевых рыб
аминокислота для рыб (по Mertz), г/100 г белка [Щербина, Гамыгин, 2006] (по Kaushik, Cuzon), г/100 г белка [Щербина, Гамыгин, 2006] по Mertz по Kaushik, Cuzon по Mertz по Kaushik, Cuzon по Mertz
Аргинин 6 4,4 112,7 153,6 90,3 123,2 108,0
Гистидин 1,8 1,6 442,8 498,1 389,4 438,1 176,1
Изолейцин 2,3 2 132,2 152,0 121,7 140 190,4
Лейцин 4 3,6 102,5 113,9 71,8 79,7 198,0
Лизин 5 4,8 107,8 112,3 106,2 110,6 174,0
Метионин 4 3,2 27,8 34,7 - - 76,3
Фенилаланин 4,3 5,3 44,0 35,7 67,2 54,5 99,3
Треонин 2,3 2 154,1 177,2 188,3 216,5 198,7
Триптофан 0,5 0,6 626 521,7 - - -
Валин 3,3 5,3 162,1 100,9 130 80,9 161,2
Таблица 4. Жирнокислотный состав жира личинки Hermetia illucens и ее липидной фракции, полученной в результате термогидролиза
Table 4. Fatty acid composition of the fat of the Hermetia illucens larva and its lipid fraction obtained as a result of thermal hydrolysis
Жирная кислота (ЖК) Содержание, % суммы жирных кислот
Обозначение Наименование В жире личинки В жире гидролизата личинки По литературным данным, в жире личинки [Садыкова и др., 2021]
10:0 Каприновая 0,99 1,3 1,16
12:0 Лауриновая 46,4 47,9 39,92
14:0 Миристиновая 11,4 10,5 11,03
14:1 Миристолеиновая 0,64 - 0,19
15:0 Изо-пентадекановая 0,39 0,2 0,57
15:1 Пентадеценовая 0,64 - 0,14
16:0 Пальмитиновая 17,1 14,4 18,41
16:1 n7 Гексадеценовая 3,1 3,0 0,29
17:0 Маргариновая 0,39 0,3 0,37
17:1 Гептадеценовая 0,37 0,2 0,30
18:0 Стеариновая 2,42 2,7 2,55
eis 18:1 n9 tr Элаидиновая - 0,3 0,67
eis 18:1 n9 Олеиновая 10,2 8,9 12,89
eis 18:2 пб Линолевая 4,26 8,4 5,49
eis 18:3 пб Альфа-линолевая - 0,2 0,79
eis 20:0 Арахиновая 0,06 од 0,05
eis 18:3 n3 Альфа-линоленовая 0,2 0,7 0,79
eis 20:1 n9 Гондоиновая 1,34 од 0,23
eis 20:2 пб Эйкозадиеновая - од -
21:0 Генэйкоциловая кислота 0,15 - -
eis 24:1 n9 Нервоновая кислота - 0,5 -
eis 22:5 пЗ Докозапентаеновая - 0,2 -
Сумма НЖК 79,3 77,4 74,06
Сумма МНЖК 16,29 12,6 14,71
Сумма ПНЖК 4,46 9,7 7,07
Сумма со-3 ЖК 0,2 0,9 0,79
Из данных таблицы 4 следует, что жир личинки и ее отдельной жировой фракции близки по количественному и качественному составам жирных кислот. Они содержат в основном насыщенные жирные кислоты (соответственно 79,3 и 77,4%), при этом основными насыщенными ЖК являются лауриновая, миристиновая, пальмитиновая, что согласуется с литературными данными [Садыкова и др., 2021]. Из мононенасыщенных жирных кислот преобладает линолевая (4,26 и 8,4%) при невысоком суммарном содержании МНЖК 16,29% (сырье) и 12,6% (жировая добавка). При этом в полученной жировой добавке почти в 2,17 раза выше содержание полиненасыщенных жирных кислот относительно сырья (соответственно 9,7 и 4,46%), что свидетельствует о хорошей переносимости линолевой кислоты (основной ПНЖК) высоких температур, сопровождающих термогидролиз. Полученные данные свидетельствуют о возможности частичного введения жировой добавки личинки в состав жировой фракции комбикормов для рыб, представленной традиционным источником - рыбным жиром, богатым ПНЖК [Щербина, Гамыгин, 2006]. Вопрос о рациональной дозировке жира личинки в составе комбикорма для аквакультуры требует специального изучения.
В питании рыб необходимыми элементами являются минеральные вещества. Ограниченное или избыточное поступление минеральных веществ в организм рыб, обусловленное особенностями организма рыб и составом комбикормов, может привести к снижению аппетита, возникновению патологических изменений (особенно на ранних стадиях развития), торможению роста. Например, при недостаточности в рационе фосфора, магния, марганца, цинка в совокупности или хотя бы одного из этих элементов развивается остеодистро-фия, которая проявляется в искривлении
позвоночника и ребер, деформации лобных и челюстных костей, ротового аппарата, редукции жаберных крышек, искривлениях ребер и в ряде других патологий. Все эти изменения тормозят рост рыб и снижают их продуктивность [Лагуткина, 2017].
Основными минеральными веществами для рыб являются кальций и фосфор, формирующие опорно-двигательный аппарат. Их источником обычно является рыбная кормовая мука, содержащая эти элементы в костных частицах в форме гидроксиапатитов костной ткани, что затрудняет их доступность и усвоение в организме рыб [Щербина, Гамыгин, 2006].
При глубоком гидролизе личинки основная масса минеральных веществ переходит в водонерастворимую фракцию (см. табл. 1, 24,79%), что обусловливает актуальность исследования ее минерального состава и оценку рациональности введения в составе комбикормов для рыб.
В таблице 5 приведены результаты определения содержания основных минеральных веществ в водонерастворимой (белко-во-минеральной) добавке, образующейся при термогидролизе личинки, а также опубликованные данные по минеральному составу целой личинки.
Таблица 5. Содержание минеральных веществ в водонерастворимой фракции (осадке) гидроли-зата личинки Hermetia illucens, мг/100 г
Table 5. Content of mineral substances in the water-insoluble fraction (sediment) of the hydrolyzate of the Hermetia illucens larva, mg/100 g
Минеральный компонент Содержание В личинке [Садыкова и др., 2021]
Кальций 518,5 197
Фосфор 654,8 714,9
Железо 24,7 53,1
Медь 2,1 1,17
Цинк 10,5 8,1
Хром 0,1 0,19
Натрий 18,4 110,9
Калий 919,6 10,4
Магний 326,2 290,1
Из данных таблицы 5 видно, что водо-нерастворимый гидролизат личинки богат ценными минеральными веществами. Основными минеральными веществами в нем являются (в мг/100 г): калий (919,6), фосфор (654,8), кальций (518,5), магний (326,2), что согласуется с литературными данными [Садыкова и др., 2021]. Перечисленные макро- и микроэлементы жизненно необходимы рыбам, они играют важную роль в жизнеобеспечении, особенно при выращивании в искусственных условиях, для чего вносятся в корма рыб в виде специальных премиксов [Щербина, Гамыгин, 2006].
Кальций является главным элементом минерального вещества кости и обеспечивает ее прочность. Большое влияние на усвоение кальция и рост рыб оказывает соотношение поступающих в организм кальция и фосфора. Для большинства видов рыб оно рекомендуется 1 : 2. Вместе они участвуют в процессах переваривания и всасывания питательных веществ, биологического окисления, гормональной регуляции, обеспечивают буферные свойства крови. Магний входит в состав тела рыб приблизительно в количестве 0,3%. Более половины магния сосредоточено в костной ткани, где он в совокупности с кальцием и фосфором (в виде фосфорнокислого магния) образует минеральный остов скелета, и его присутствие повышает прочность костной ткани. Железо рыбы получают в основном с пищей, оно играет важную роль в процессах дыхания и биологического окисления, принимает участие в переносе электронов, кроветворении. Без него в организме рыб развивается анемия. Натрий вместе с калием тесно участвуют в метаболическом обмене и осмотических процессах [Щербина, Гамыгин, 2006].
В связи с установлением ценного состава минеральных веществ в водонерас-
творимой добавке, полученной высокотемпературным гидролизом, представляется рациональным вводить эту добавку в состав комбикормов лососевых и других ценных видов рыб не только как источник протеина, но и как источник жизненно необходимых для развития рыб минеральных веществ.
Анализ всех полученных результатов исследования позволяет сделать вывод, что кормовой потенциал личинки НегтеЫа Шысет по содержанию основных органических веществ достаточно высокий. Но для его использования в качестве альтернативного источника белка и жира в кормовых технологиях аквакультуры рационально личинку предварительно подвергать высокотемпературной модификации. При этом из личинки можно получить две протеиновые добавки, представляющие собой привлекательные источники гидролизованных водорастворимых низкомолекулярных белков и водонераствори-мых высокомолекулярных белков (пищевых волокон животного происхождения) -источников незаменимых аминокислот и ценных минеральных веществ. Отдельной добавкой в гидролизной технологии является жировая фракция - источник усвояемых энергетически ценных жирных кислот. Рекомендуется использовать все добавки в составе комбикормов для хищных ценных рыб в аквакультуре (лососевых, сиговых, форелевых) в дополнение к рыбной муке и рыбному жиру в качестве альтернативного источника. Полученные результаты и сделанные рекомендации согласуются с литературными данными [Ве^к et э1., 2018; Zarantoшello et al., 2018; Ушаков и др., 2020; Тышко и др., 2021; Садыкова и др., 2021]. Однако это требует экспериментальных подтверждений в специальных биологических испытаниях.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенное исследование показывает целесообразность гидролизной модификации личинки Ивгшвиа Шысвт с получением двух видов протеиновых добавок в порошкообразной форме, обладающих повышенным содержанием белка и пониженным содержанием хитина, а также отдельной жировой фракции.
В сравнительных экспериментах установлен аминокислотный состав личинки и водорастворимой и водонерастворимой добавок, рассчитаны скоры 10 незаменимых аминокислот относительно их установленной потребности для лососевых, показавшие близость протеиновых добавок по аминокислотной сбалансированности протеинам рыбной муки - основному источнику животного белка в кормах для аквакультуры.
Проведен анализ содержания жирных кислот в липидной фракции личинки и жировой добавке, показавший приоритетное содержание насыщенных жирных кислот, наличие ценных мононенасыщенных и полиненасыщенных жирных кислот.
Установлено повышенное содержание в водонерастворимой добавке ценных минеральных веществ, играющих важную роль в жизнеобеспечении рыб (кальций, фосфор, магний, цинк, железо, калий), что свидетельствует о целесообразности ее кормового использования.
По результатам исследования рекомендовано для введения в корма рыб личинки Ивгшвйа Шысвт проводить ее предварительный термогидролиз, что потенциально повысит усвояемость ее компонентов в составе комбикормов для лососевых.
ФИНАНСИРОВАНИЕ
Исследования выполнены в рамках государственного задания Федерального агент-
ства по рыболовству по теме: «Получение биологически активных веществ из побочных и недовостребованных водных биологических ресурсов для рыбоводных и технических целей» (Рег. № 122030900082-3).
БЛАГОДАРНОСТИ
Благодарим директора консультационно-исследовательской лаборатории ИБР (Германия), доктора Томаса Мерзеля за помощь с аналитическими исследованиями.
ЛИТЕРАТУРА
Лагуткина Л.Ю. 2017. Перспективное развитие мирового производства кормов для аквакультуры: альтернативные источники сырья. Вестник АГТУ. Серия: Рыбное хозяйство. № 1. С. 67-78. Матросова С.В., Лябзина С.Н., Горбач В.В., Ильмаст Ю.Н. 2023. Оценка эффективности кормления радужной форели (ОпсогИупсИив шуШвв) диетой на основе личинки черной львинки. Известия КГТУ. № 71. С. 11-23. Мезенова О.Я. 2019. Биотехнологические способы получения протеиновых и бел-ково-минеральных добавок из вторичного рыбного сырья коптильных производств. Известия вузов. Пищевая технология. № 2-3. С. 68-71. Мезенова О.Я., Тишлер Д., Агафонова С.В. и др. 2021. Исследование и рациональное применение пептидных и липид-ных композиций, получаемых при гидролизной переработке коллагенсо-держащих тканей. Вестник Международной академии холода. № 1. С. 46-58. Мезенова О.Я. Максимова С.Н., Агафонова С.В. и др. 2023. Оценка биопотенциала вторичного крабового сырья и продуктов его гидролиза для использования в аквабиотехнологии. Вестник
Международной академии холода. № 3. С. 44-53. DOI: 10.17586/1606-43132023-22-3-44-52.
Некрасов Р.В., Чабаев М.Г., Зеленченко-ва А.А. и др. 2019. Питательные свойства личинок Hermetia illucens L. - нового кормового продукта для молодняка свиней (Sus scrofa domesticus Erxleben). Сельскохозяйственная биология. Т. 54. № 2. С. 316-325.
Садыкова Э.О., Шумакова А.А., Шестако-ва С.И., Тышко Н.В. 2021. Пищевая и биологическая ценность биомассы личинок Hermetia illucens. Вопросы питания. Т. 90. № 2. С. 73-82. DOI: https://doi.org/ 10.33029/0042-8833-2021-90-2-73-82.
Требух М.Д., Тышко Н.В., Садыкова Э.О. и др. 2024. Изучение влияния биомассы личинок черной львинки (Hermetia illucens) на иммунный статус крыс. Вопросы питания. Т. 93. № 2. С. 41-51. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2024-93-2-41-51.
Тышко Н.В., Жминченко В.М., Никитин Н.С. и др. 2021. Комплексные исследования биологической ценности белка личинки Hermetia illucens. Вопросы питания. Т 90. № 5. С. 49-58. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2021-90-5-49-58.
Ушакова Н.А., Пономарев С.В., Федоровых Ю.В., Бастраков А.И. 2018. Использование протеин-хитинового концентрата личинок черной львинки (Hermetia illucens) в рационе всеядных рыб на примере красной тиляпии. Известия Уфимского научного центра РАН. № 3. С. 57-62.
Ушакова Н.А., Пономарев С.В., Федоровых Ю.В. и др. 2020. Физиологические основы питательной ценности концентрата личинок Hermetia illucens в рационе рыб. Известия РАН. Серия биологическая. № 3 С. 293-300.
Щербина М.А., Гамыгин Е.А. 2006. Кормление рыб в пресноводной аквакульту-ре. Москва: Изд-во ВНИРО. 360 с.
Belghit I., Liland N., Gjesdal P. et al. 2018. Black soldier fly larvae meal can replace fish meal in diets of sea-water phase Atlantic salmon (Salmo salar). Aquaculture. Vol. 503. P. 609-619. DOI:10.1016/ j.aquaculture.2018.12.032.
Fairuz Liyana Mohd Rasdi, Ahmad Razali Ishak, Pui Wee Hua et al. 2022. Growth and development of black soldier fly (Hermetia illucens (L.), Diptera: Stratio-myidae) larvae grown on carbohydrate, protein, and fruit-based waste substrates. Malaysian Applied Biology. Vol. 51 (6). P. 57-64. DOI: 10.55230/mabjournal. v51i6.2386.
Henry M., Gasco L., Piccolo G., Fountoulaki E. 2015. Review on the use of insects in the diet of farmed fish: Past and future. Animal Feed Science and Technology. Vol. 203. P. 1-22.
Lock E.R., Arsiwalla T., Waagb0 R. 2016. Insect larvae meal as an alternative source of nutrients in the diet of A tlantic salmon (Salmo salar) postsmolt. Aquaculture nutrition. Vol. 22 (6). P. 1202-1213.
Shakhova E., Mezenova O., Romanenko N. et al. 2023. Effect of inclusion of fish protein hydrolysate in diet for european whitefish (coregonus lavaretus linnaeus, 1758) juveniles on their hematological parameters. BIO Web of Conferences 64, 01010. Agro-Bio-Technologies. Vol. 64. DOI: https://doi.org/10.1051/bioconf/ 20236401010.
Spranghers T., Ottoboni M., Klootwijk C. et al. 2017. Nutritional composition of black soldier fly (Hermetia illucens) prepupae reared on different organic waste substrates. Journal of the Science of Food and Agriculture. Vol. 97. P. 2594-2600. DOI: 10.1002/jsfa.8081.
Zarantoniello M., Randazzo B., Truzzi C. et al. 2019. A six-months study on black soldier fly (Hermetia illucens) based diets in zebrafish. Scientific Reports. 9. Art. № 8598. DOI: 10.1038/s41598-019-45172-5.
REFERENCES
Lagutkina L.Yu. 2017. Prospective development of world production of feed for aquaculture: alternative sources of raw materials. Vestnik Astrakhanskogo gosu-darstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriya: Rybnoye khozyaystvo (Vestnik of the Astrakhan State Technical University. Series: Fishing Industry). № 1. P. 67-78 (in Russian).
Matrosova S.V., Lyabzina S.N., Gorbach V.V., Ilmast Yu.N. 2023. Evaluation of the effectiveness of feeding rainbow trout (On-corhynchus mykiss) with a diet based on black soldier fly larvae. Izvestiya KGTU (KSTUNews). № 71. P. 11-23 (in Russian).
Mezenova O.Ya. 2019. Biotechnological methods for obtaining protein and protein-mineral additives from secondary fish raw materials of smoking plants. Izvestiya vu-zov. Pishchevaya tekhnologiya (News of Institution of higher education "Food Technology"). № 2-3. P. 68-71 (in Russian).
Mezenova O.Ya., Tishler D., Agafonova S.V. et al. 2021. Research and rational use of peptide and lipid compositions, obtained during hydrolysis processing of collagen-containing tissues. Vestnik Mezhdunarod-noy akademii kholoda (Journal International Academy of Refrigeration). № 1. P. 46-58 (in Russian).
Mezenova O.Ya., Maksimova S.N., Agafonova S.V. et al. 2023. Assessment of the biopotential of secondary crab raw materials and products of its hydrolysis for use in aquabiotechnology. Vestnik Mezhduna-rodnoy akademii kholoda (Journal Inter-
national Academy of Refrigeration). № 3. P. 44-53. DOI: 10.17586/1606-43132023-22-3-44-52 (in Russian).
Nekrasov R.V., Chabaev M.G., Zelenchenko-va A.A. et al. 2019. Nutritional properties of Hermetia illucens larvae, a new feed product for young pigs (Sus scrofa domesticus Erxleben). Sel'skokhozyayst-vennaya biologiya (Agricultural Biology). Vol. 54. № 2. P. 316-325 (in Russian).
Sadykova E.O., Shumakova A.A., Shestako-va S., Tyshko N.V. 2021. Nutritional and biological value of Hermetia illucens larvae biomass. Voprosy pitaniya (Problems of Nutrition). Vol. 90. № 2. P. 73-82. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2021-90-2-73-82 (in Russian).
Trebukh M.D., Tyshko N.V., Sadykova E.O. et al. 2024. Impact of black soldier fly (Hermetia illucens) larvae biomass on the immune status of rats. Voprosy pitaniia (Problems of Nutrition). Vol. 93. № 2. P. 41-51. DOI: https://doi.org/10.33029/ 0042-8833-2024-93-2-41-51 (in Russian).
Tyshko N.V., Zhminchenko V.M., Nikitin N.S. et al. 2021. Comprehensive studies of the biological value of the protein of the larva of Hermetia illucens. Voprosy pitaniya-(Problems of Nutrition). Vol. 90. № 5. P. 49-58. DOI: https://doi.org/10.33029/ 0042-8833-2021-90-5-49-58 (in Russian).
Ushakova N.A., Ponomarev S.V., Fedoro-vykh Yu.V., Bastrakov A.I. 2018. The use of protein-chitin concentrate of black soldier fly larvae (Hermetia illucens) in the diet of omnivorous fish using the example of red tilapia. Izvestiya Ufimskogo nauchnogo tsentra RAN (Proceedings of the RAS Ufa Scientific Center). № 3. P. 57-62 (in Russian).
Ushakova N.A., Ponomarev S.V., Fedoro-vykh Yu.V. et al. 2020. Physiological basis of the nutritional value of Hermetia illucens larvae concentrate in the fish
diet. Izvestiya RAN. Seriya biologicheskaya (News of RAS. Biological series). № 3. P. 293-300 (in Russian).
Shcherbina M.A., Gamygin E.A. 2006. Feeding fish in freshwater aquaculture. Moscow: VNIRO Publ. 360 p. (in Russian).
Belghit I., Liland N., Gjesdal P. et al. 2018. Black soldier fly larvae meal can replace fish meal in diets of sea-water phase Atlantic salmon (Salmo salar). Aquaculture. Vol. 503. P. 609-619. DOI: 10.1016/ j.aquaculture.2018.12.032.
Fairuz Liyana Mohd Rasdi, Ahmad Razali Ishak, Pui Wee Hua et al. 2022. Growth and development of black soldier fly (Hermetia illucens (L.), Diptera: Stratio-myidae) larvae grown on carbohydrate, protein, and fruit-based waste substrates. Malaysian Applied Biology. Vol. 51 (6). P. 57-64. DOI: 10.55230/mabjournal. v51i6.2386.
Henry M., Gasco L., Piccolo G., Fountou-laki E. 2015. Review on the use of insects in the diet of farmed fish: Past and future. Animal Feed Science and Technology. Vol. 203. P. 1-22.
Lock E.R., Arsiwalla T., Waagb0 R. 2016. Insect larvae meal as an alternative source of nutrients in the diet of Atlantic salmon (Salmo salar) postsmolt. Aquaculture nutrition. Vol. 22 (6). P. 1202-1213.
Shakhova E., Mezenova O., Romanenko N. et al. 2023. Effect of inclusion of fish protein hydrolysate in diet for european whitefish (coregonus lavaretus linnaeus, 1758) juveniles on their hematological parameters. BIO Web of Conferences 64, 01010. Agro-Bio-Technologies. Vol. 64. DOI: https://doi.org/10.1051/bioconf/ 20236401010.
Spranghers T., Ottoboni M., Klootwijk C. et al. 2017. Nutritional composition of black soldier fly (Hermetia illucens) prepupae reared on different organic waste substrates. Journal of the Science of Food and Agriculture. Vol. 97. P. 2594-2600. DOI: 10.1002/jsfa.8081.
Zarantoniello M., Randazzo B., Truzzi C. et al. 2019. A six-months study on black soldier fly (Hermetia illucens) based diets in zebrafish. Scientific Reports. 9. Art. № 8598. DOI: 10.1038/s41598-019-45172-5.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Мезенова Ольга Яковлевна - Калининградский государственный технический университет; 236022, Россия, Калининград; доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой «Пищевая биотехнология», профессор кафедры «Пищевая биотехнология»; mezenova@klgtu.ru. SPIN-код: 7569-2010, Author ID: 381475; Scopus ID: 18935886800.
Mezenova Olga Jakovlevna - Kaliningrad State Technical University; 236022, Russia, Kaliningrad; Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Food Biotechnology Chair, Professor of the Food Biotechnology Chair; mezenova@klgtu.ru. SPIN-code: 7569-2019, Author ID: 381475; Scopus ID: 18935886800.
Агафонова Светлана Викторовна - Калининградский государственный технический университет; 236022, Россия, Калининград; кандидат технических наук, доцент кафедры «Пищевая биотехнология»; svetlana.agafonova@klgtu.ru. SPIN-код: 2505-4522, Author ID: 846706; Scopus ID: 57222610902.
Agafonova Svetlana Viktorovna - Kaliningrad State Technical University; 236022, Russia, Kaliningrad; Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Food Biotechnology Chair; svetlana.agafonova@klgtu.ru. SPIN-code: 2505-4522, Author ID: 846706; Scopus ID: 57222610902.
Романенко Наталья Юрьевна - Калининградский государственный технический университет; 236022, Россия, Калининград; кандидат технических наук, доцент кафедры «Пищевая биотехнология»; nataliya.mezenova@klgtu.ru. SPIN-код: 3463-3364, Author ID: 847056; Scopus ID: 57222615181.
Romanenko Natalya Yuryevna - Kaliningrad State Technical University; 236022, Russia, Kaliningrad; Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Food Biotechnology Chair; nataliya.mezenova@klgtu.ru. SPIN-code: 3463-3364, Author ID: 847056; Scopus ID: 57222615181.
Калинина Наталья Сергеевна - Калининградский государственный технический университет; 236022, Россия, Калининград; заведующая лабораторией кафедры «Пищевая биотехнология»; natalya.kalinina@klgtu.ru. SPIN-код: 8045-9518, Author ID: 1180671.
Kalinina Natalya Sergeevna - Kaliningrad State Technical University; 236022, Russia, Kaliningrad; Head of the Laboratory of the Food Biotechnology Chair; natalya.kalinina@klgtu.ru. SPIN-code: 8045-9518, Author ID: 1180671.
Волков Владимир Владимирович - Калининградский государственный технический университет; 236022, Россия, Калининград; директор Центра белка кафедры «Пищевая биотехнология»; vladimir.volkov@klgtu.ru. SPIN-код: 3963-1831, Author ID: 1005933; Scopus ID: 57221223494.
Volkov Vladimir Vladimirovich - Kaliningrad State Technical University; 236022, Russia, Kaliningrad; Director of the Protein Center of the Food Biotechnology Chair; vladimir.volkov@klgtu.ru. SPIN-code: 3963-1831, Author ID: 1005933; Scopus ID: 57221223494.
Лихварь Маргарита Владимировна - ИП Лихварь; 236038, Россия, Калининград; управляющий производством; kislinskayamv@gmail.com.
Likhvar Margarita Vladimirovna - IE Likhvar; 236038, Russia, Kaliningrad; Production Manager; kislinskayamv@gmail.com.
Статья поступила в редакцию 22.03.2024; одобрена после рецензирования 20.05.2024; статья принята к публикации: 10.09.2024.
The article was submitted 22.03.2024; approved after reviewing 20.05.2024; accepted for publication 10.09.2024.
