Введение
Одним из определяющих факторов успешного развития аквакультуры является научно обоснованное и рентабельное кормопроизводство. При составлении рецептур кормов, помимо стоимости и технологии обработки кормового сырья, необходимо учитывать видовые, возрастные, сезонные и другие аспекты в питании рыб, особенно степень ассимиляции пищевых нутриентов. Изучение переваривания и усвояемости питательных веществ у объектов аквакультуры является первым шагом в выборе источников ингредиентов при производстве комбикормов. Экзогенные липиды, в том числе жирные кислоты, входящие в их состав, имеют важное значение в питании рыб. Жирные кислоты являются структурными компонентами почти всех форм липидов, играя ключевую роль в функционировании биологических мембран [1]. Жирные кислоты служат основным источником энергии для жизнедеятельности рыб, а поступление незаменимых жирных кислот в необходимых концентрациях имеет решающее значение для быстрого роста молоди [2]. Согласно многочисленным сообщениям, жирные кислоты участвуют в транспорте жирорастворимых витаминов, функционируют как предшественники эйкозаноидов и гормонов у рыб [3]. Доступность экзогенных жирных кислот в питании рыб влияет на такие процессы, как репродукция, осморегуляция и реакция на стресс [4]. Кроме того, липиды и жирные кислоты, поступающие с пищей, являются наиболее важными факторами иммунного ответа и устойчивости рыб к болезням [5]. В настоящее время активно изучаются механизмы переваривания и всасывания жирных кислот у лососевых рыб в аквакультуре [6], однако вопрос о степени усвояемости жирных кислот и их последующего распределения и накопления в тканях рыб до сих пор слабо исследован. Данная работа направлена на выявление особенностей ассимиляции экзогенных жирных кислот в тканях радужной форели Parasalmo mykiss (Walbaum, 1792), выращенной на кормах разного состава.
Материалы и методы
Проведено исследование радужной форели Parasalmo mykiss (Walbaum, 1792), выращенной в садках на оз. Ладожском в Республике Карелия (61º58´90´´ с.ш., 31º21´79´´ в.д.). В зимний период форель возраста 1+ содержалась на корме № 1, отличавшемся от корма № 2 количеством некоторых жирных кислот. После схода льда в начале мая рыбу поместили в два садка, расположенных рядом (группа № 1 и группа № 2). Группу рыб № 1 продолжили кормить кормом № 1, а форель из группы № 2 перевели на корм № 2. Отбор проб осуществляли в июне и сентябре. Описание основных характеристик объекта исследования и условий выращивания рыб представлено в табл. 1.
Таблица 1
Table 1
Характеристика условий выращивания и линейно-весовых параметров форели
Characteristics of trout growing conditions and linear-weight parameters
|
Показатель |
Месяц исследования |
|||
|
Июнь |
Сентябрь |
|||
|
Группа рыб |
№ 1 |
№ 2 |
№ 1 |
№ 2 |
|
Выборка рыб, n |
12 |
|||
|
Корм |
№ 1 |
№ 2 |
№ 1 |
№ 2 |
|
Количество кормлений в день |
2 |
|||
|
Температура воды, °С |
12,3 |
13,1 |
||
|
Длина рыб, см |
13,5 ± 1,7 |
14,6 ± 1,9 |
18,4 ± 2,61 |
24,4 ± 2,12,3 |
|
Масса рыб, г |
25,7 ± 2,5 |
27,7 ± 2,2 |
77,5 ± 5,41 |
121,4 ± 4,72,3 |
1 – различия между группами рыб № 1 в июне и сентябре, статистически значимые при p ≤ 0,05; 2 – различия между рыбами группы № 1 и 2 в июне и сентябре, статистически значимые при p ≤ 0,05; 3 – различия между группами рыб № 2 и различия между рыбами группы № 2 в июне и сентябре, статистически значимые при p ≤ 0,05.
Проведен количественный анализ жирных кислот и сумм отдельных групп – насыщенные, мононенасыщенные, полиненасыщенные кислоты, в том числе по семействам ω3 и ω6, в комбикормах, пищевом комке из прямой кишки, внутреннем жире и мышцах рыб. Фиксирование образцов для исследования осуществляли смесью хлороформа с метанолом, в соотношении по объему 2 : 1 (смесь Фолча). Пробоподготовка жирнокислотного анализа включала выделение общих липидов и их прямое метилирование [7]. Разделение метиловых эфиров жирных кислот проводили методом газо-жидкостной хроматографии на газовом хроматографе «Хроматэк-Кристалл 5 000». Идентификацию жирных кислот выполняли сопоставлением времени выхода пиков исследуемой пробы и маркеров, содержание жирных кислот оценивали при использовании компьютерной программы «Хроматэк Аналитик 3» (ЗАО СКБ «Хроматек», Йошкар-Ола). Данные обрабатывали статистически, сравнение двух выборок проводили с применением критерия Вилкоксона – Манна – Уитни
(p ≤ 0,05). Данная работа проведена на оборудовании Центра коллективного пользования Федерального исследовательского центра «Карельский научный центр Российской академии наук».
Результаты и обсуждение
В составе экзогенных липидов в организм рыб поступают насыщенные (НЖК), мононенасыщенные (МНЖК) и полиненасыщенные (ПНЖК) жирные кислоты. Среди насыщенных жирных кислот у рыб доминируют пальмитиновая (16 : 0) и стеариновая (18 : 0) кислоты. Основными представителями МНЖК являются пальмитолеиновая (16 : 1ω7) и олеиновая (18 : 1ω9) кислоты. Сумму ПНЖК преимущественно составляют жирные кислоты ω3 и ω6 семейств, где линоленовая (18 : 3ω3) и линолевая (18 : 2ω6) кислоты относятся к эссенциальным.
В данной работе был исследован жирнокислотный состав кормов от двух различных производителей (табл. 2).
Таблица 2
Table 2
Жирнокислотный состав корма и пищевого комка из прямой кишки форели, мг/г липида
Fatty acid composition of feed and food lump from trout rectum, mg/g lipid
|
Жирные кислоты |
Корм 1 |
Корм 2 |
Содержимое терминальной части кишечника |
|||
|
Июнь |
Сентябрь |
|||||
|
Группа 1 |
Группа 2 |
Группа 1 |
Группа 2 |
|||
|
14 : 0 |
9,3 ± 1,4 |
18,4 ± 2,21 |
7,4 ± 1,5 |
16,2 ± 2,32 |
7,2 ± 1,7 |
16,3 ± 2,22 |
|
16 : 0 |
112,5 ± 7,1 |
152,1 ± 9,61 |
96,8 ± 10,3 |
134,7 ± 11,22 |
97,4 ± 10,6 |
131,6 ± 11,62 |
|
18 : 0 |
76,2 ± 4,3 |
67,7 ± 4,11 |
70,9 ± 5,2 |
63,2 ± 4,6 |
69,8 ± 5,3 |
64,2 ± 4,9 |
|
Σ НЖК |
220,0 ± 16,4 |
261,7 ± 15,41 |
194,6 ± 19,1 |
235,3 ± 20,52 |
193,8 ± 18,7 |
234,6 ± 20,02 |
|
16 : 1ω7 |
38,2 ± 4,4 |
37,7 ± 3,6 |
20,2 ± 3,93 |
21,1 ± 4,13 |
19,9 ± 2,83 |
20,6 ± 3,03 |
|
18 : 1ω9 |
114,6 ± 10,7 |
89,7 ± 8,11 |
76,8 ± 9,73 |
53,1 ± 8,32,3 |
75,8 ± 9,43 |
54,3 ± 8,52,3 |
|
Σ МНЖК |
231,3 ± 22,1 |
176,4 ± 20,61 |
161,1 ± 19,63 |
112,7 ± 17,32,3 |
160,6 ± 20,63 |
111,7 ± 18,12,3 |
|
18 : 2ω6 |
36,16 ± 6,4 |
39,0 ± 5,1 |
17,8 ± 5,23 |
19,1 ± 4,73 |
18,2 ± 4,93 |
18,9 ± 5,03 |
|
20 : 4ω6 |
8,5 ± 0,7 |
9,3 ± 0,7 |
4,1 ± 1,23 |
4,8 ± 1,13 |
4,2 ± 1,33 |
4,5 ± 1,13 |
|
Σ ω6 ПНЖК |
63,9 ± 8,8 |
66,8 ± 7,8 |
32,4 ± 7,23 |
32,0 ± 6,73 |
34,1 ± 6,93 |
31,4 ± 7,23 |
|
18 : 3ω3 |
12,1 ± 2,1 |
19,9 ± 1,91 |
4,2 ± 0,73 |
8,6 ± 1,22,3 |
4,8 ± 0,93 |
8,3 ± 1,52,3 |
|
20 : 5ω3 |
31,1 ± 3,7 |
43,4 ± 6,11 |
12,4 ± 2,23 |
18,1 ± 2,92,3 |
11,7 ± 2,03 |
17,4 ± 2,52,3 |
|
22 : 6ω3 |
74,7 ± 7,1 |
100,4 ± 10,81 |
28,8 ± 4,33 |
44,8 ± 5,62,3 |
29,0 ± 4,63 |
43,7 ± 5,42,3 |
|
Σ ω3 ПНЖК |
164,0 ± 13,5 |
208,7 ± 15,41 |
55,1 ± 9,13 |
87,4 ± 10,12,3 |
54,8 ± 9,43 |
86,0 ± 9,92,3 |
|
Σ ПНЖК |
240,7 ± 17,4 |
291,2 ± 20,61 |
92,6 ± 9,73 |
121,2 ± 12,62,3 |
93,2 ± 11,43 |
123,7 ± 11,12,3 |
1 – различия между комбикормами № 1 и 2, статистически значимые при p ≤ 0,05; 2 – различия между группами рыб № 1 и 2, статистически значимые при p ≤ 0,05; 3 – различия между показателями в корме и пищевом комке, статистически значимые при p ≤ 0,05.
При сравнительном анализе состава жирных кислот кормов № 1 и 2 были выявлены различия в содержании НЖК, которое было выше в корме № 2. Напротив, МНЖК преобладали в корме № 1. Уровень ПНЖК превалировал в корме № 2, поскольку в данном корме w3 ПНЖК значительно преобладали (см. табл. 2).
Количество w6 ПНЖК в исследуемых кормах было одинаковым. Сложные липиды пищи, содержащие жирные кислоты, в желудочно-кишечном тракте рыб гидролизуются липазами до более простых веществ, которые у радужной форели обладают разной степенью усвояемости. Пищеварительные липазы у рыб характеризуются несколькими вариантами специфичности [8], причем, в отличие от млекопитающих, у которых переваривание происходит главным образом в передней части кишечника, некоторые костистые рыбы могут секретировать липазу слизистой оболочкой кишечника, которая функционирует в любом его отделе [9]. Таким образом, всасывание продуктов гидролиза пищевых липидов, в том числе и жирных кислот, у форели возможно на протяжении всего кишечного тракта. Уровень ассимиляции жирных кислот у рыб можно выявить различными способами, одним из которых является оценка изменения концентрации жирных кислот до и после переваривания пищи, что и было проведено в данном исследовании. Установлены более низкие значения содержания всех исследованных жирных кислот в пищевом комке из прямой кишки рыб по сравнению с кормом, за исключением НЖК (см. табл. 2). Насыщенные жирные кислоты активно синтезируются в организме рыб [1], с чем, возможно, и связана крайне низкая степень их ассимиляции. Обнаружено снижение концентрации МНЖК в содержимом терминальной части кишечника по сравнению с кормом (см. табл. 2). Также показан высокий уровень ассимиляции для ПНЖК, где для разных семейств ПНЖК установлено уменьшение данных ЖК в 2–3 раза (см. табл. 2). В основном ПНЖК в организме рыб имеют экзогенное происхождение. Однако у пресноводных рыб, к которым относится и объект данного исследования, возможна трансформация (элонгация и десатурация) эссенциальных линоленовой и линолевой кислот до длинноцепочечных жирных кислот с 4–6 двойными связями [2]. Собственный синтез физиологически значимых длинноцепочечных ПНЖК – эйкозапентаеновой (20 : 5ω3) (ЭПК), докозагексаеновой (22 : 6ω3) (ДГК) и арахидоновой (20 : 4ω6) кислот – зачастую недостаточен для нормальной жизнедеятельности рыб и должен восполняться поступлением этих жирных кислот в составе пищи [10], что, вероятно, и обуславливает высокую степень их ассимиляции у форели. Полученные нами данные согласуются с ранее проведенными исследованиями, где было показано, что у рыб при переваривании липидов ПНЖК более эффективно усваиваются, чем НЖК и МНЖК [8]. Следует отметить, что снижение содержания жирных кислот при переваривании было одинаковым для 1-й и 2-й групп рыб, несмотря на разницу концентраций жирных кислот в кормах. Также не было показано различий в степени усвояемости жирных кислот в зависимости от месяца исследования. После всасывания экзогенные жирные кислоты преимущественно поступают в печень рыб, где активно метаболизируются и затем уже реализуются в пластическом и энергетическом обменах или распределяются в депонирующих органах [1]. Мышцы и внутренний жир являются основными тканями для запасания липидов у лососевых рыб [2], чем и был обусловлен выбор объекта исследования в данной работе. В организме животных, в том числе и рыб, ПНЖК в основном входят в состав фосфолипидов, которые формируют биологические мембраны, а НЖК и МНЖК – в состав триацилглицеринов (ТАГ), используемых в качестве источников энергии. Мононенасыщенные жирные кислоты в мышцах и внутреннем жире форели преобладали по сравнению с другими жирными кислотами (за исключением мышц у форели группы № 2 в сентябре) (табл. 3, 4), что указывало на высокий уровень ТАГ в данных тканях.
Таблица 3
Table 3
Жирнокислотный состав мышц форели, мг/г липида
Fatty acid composition of trout muscles, mg/g lipid
|
Жирные кислоты |
Июнь |
Сентябрь |
||
|
Группа 1 |
Группа 2 |
Группа 1 |
Группа 2 |
|
|
14 : 0 |
9,8 ± 2,9 |
8,9 ± 2,3 |
11,2 ± 2,4 |
10,1 ± 3,0 |
|
16 : 0 |
77,0 ± 7,6 |
79,0 ± 8,9 |
80,6 ± 8,1 |
82,4 ± 10,8 |
|
18 : 0 |
57,8 ± 5,7 |
59,1 ± 6,1 |
66,8 ± 4,7 |
67,4 ± 7,1 |
|
Σ НЖК |
161,0 ± 10,6 |
163,7 ± 9,8 |
176,6 ± 7,3 |
179,2 ± 9,4 |
|
16 : 1ω7 |
36,2 ± 4,5 |
35,8 ± 4,5 |
45,4 ± 4,12 |
44,8 ± 4,23 |
|
18 : 1ω9 |
128,2 ± 8,0 |
122,2 ± 6,9 |
151,2 ± 6,22 |
137,4 ± 7,31, 3 |
|
Σ МНЖК |
222,1 ± 16,7 |
204,6 ± 13,7 |
282,0 ± 13,72 |
232,4 ± 13,01, 3 |
|
18 : 2ω6 |
43,3 ± 2,5 |
40,2 ± 2,4 |
54,7 ± 3,72 |
53,8 ± 3,63 |
|
20 : 4ω6 |
6,4 ± 1,2 |
5,9 ± 1,2 |
18,7 ± 1,62 |
16,2 ± 1,23 |
|
Σ ω6 ПНЖК |
52,8 ± 6,7 |
49,7 ± 5,3 |
74,6 ± 7,52 |
73,4 ± 9,03 |
|
18 : 3ω3 |
8,4 ± 1,2 |
15,7 ± 1,21 |
11,9 ± 1,92 |
22,4 ± 5,41, 3 |
|
20 : 5ω3 |
39,7 ± 2,4 |
46,3 ± 2,71 |
49,3 ± 3,72 |
69,6 ± 7,21, 3 |
|
22 : 6ω3 |
54,0 ± 3,5 |
63,9 ± 4,91 |
72,2 ± 6,22 |
93,6 ± 8,61, 3 |
|
Σ ω3 ПНЖК |
124,5 ± 7,4 |
143,9 ± 8,91 |
165,1 ± 8,72 |
215,6 ± 14,41, 3 |
|
Σ ПНЖК |
183,3 ± 7,9 |
200,7 ± 8,61 |
247,8 ± 7,52 |
292,4 ± 13,81, 3 |
1 – различия между группами рыб № 1 и 2, статистически значимые при p ≤ 0,05; 2 – различия между рыбами группы № 1 в июне и сентябре, статистически значимые при p ≤ 0,05; 3 – различия между рыбами группы № 2 в июне и сентябре, статистически значимые при p ≤ 0,05.
Таблица 4
Table 4
Жирнокислотный состав внутреннего жира форели, мг/г липида
Fatty acid composition of trout internal fat, mg/g lipid
|
Жирные кислоты |
Июнь |
Сентябрь |
||
|
Группа 1 |
Группа 2 |
Группа 1 |
Группа 2 |
|
|
14 : 0 |
13,9 ± 4,9 |
15,6 ± 5,8 |
16,9 ± 6,6 |
18,7 ± 4,2, |
|
16 : 0 |
116,0 ± 9,8 |
122,6 ± 8,3 |
135,4 ± 16,5 |
144,1 ± 9,53 |
|
18 : 0 |
62,7 ± 6,3 |
65,8 ± 6,7 |
76,1 ± 7,1 |
85,4 ± 8,93 |
|
Σ НЖК |
218,1 ± 17,2 |
228,0 ± 10,6 |
251,3 ± 19,6 |
276,6 ± 13,23 |
|
16 : 1ω7 |
52,0 ± 6,0 |
47,8 ± 5,7 |
72,3 ± 9,9 |
65,3 ± 7,5 |
|
18 : 1ω9 |
183,0 ± 10,3 |
152,0 ± 9,11 |
268,8 ± 18,12 |
206,6 ± 11,71, 3 |
|
Σ МНЖК |
310,8 ± 10,8 |
273,4 ± 12,31 |
450,3 ± 20,72 |
377,6 ± 15,81, 3 |
|
18 : 2ω6 |
48,2 ± 3,3 |
50,2 ± 3,3 |
55,2 ± 4,1 |
56,8 ± 5,0 |
|
20 : 4ω6 |
7,5 ± 1,6 |
7,7 ± 1,6 |
8,3 ± 0,8 |
8,5 ± 1,7 |
|
Σ ω6 ПНЖК |
58,0 ± 7,4 |
59,8 ± 9,1 |
65,2 ± 8,3 |
66,5 ± 10,0 |
|
18 : 3ω3 |
14,8 ± 3,3 |
16,2 ± 4,1 |
18,3 ± 2,5 |
24,8 ± 2,51, 3 |
|
20 : 5ω3 |
49,8 ± 7,4 |
55,7 ± 8,2 |
64,3 ± 5,82 |
79,8 ± 7,31, 3 |
|
22 : 6ω3 |
65,6 ± 6,5 |
72,1 ± 9,1 |
88,7 ± 5,82 |
105,3 ± 9,81, 3 |
|
Σ ω3 ПНЖК |
149,5 ± 11,6 |
168,1 ± 12,3 |
195,8 ± 10,72 |
239,1 ± 15,81, 3 |
|
Σ ПНЖК |
217,3 ± 11,6 |
239,6 ± 11,5 |
279,6 ± 11,92 |
324,9 ± 13,01, 3 |
1 – различия между группами рыб № 1 и 2, статистически значимые при p ≤ 0,05; 2 – различия между рыбами группы № 1 в июне и сентябре, статистически значимые при p ≤ 0,05; 3 – различия между рыбами группы № 2 в июне и сентябре, статистически значимые при p ≤ 0,05.
Достаточное накопление ТАГ в мышечной ткани лососевых рыб в аквакультуре во многом определяет органолептические характеристики конечного продукта [11].
Как нами было показано в ранее проведенном исследовании [12], жирнокислотный состав тканей радужной форели меняется уже на 20-й день после смены корма. В июне, через месяц после перевода форели группы № 2 на другой корм и начала активного кормления, установлены различия в концентрации некоторых жирных кислот в тканях рыб 2-х изученных групп (см. табл. 3, 4), причем в мышцах форели группы № 2 увеличивалось количество w3 ПНЖК, а концентрация МНЖК во внутреннем жире возрастала у рыб группы № 1, что соответствовало преобладанию данных классов жирных кислот в кормах, которым питались рыбы (см. табл. 2–4). В результате проведенного исследования не установлено различий в содержании НЖК в тканях у 2-х групп рыб за весь экспериментальный период (см. табл. 3, 4). Исключение составило накопление НЖК во внутреннем жире форели группы № 2 к сентябрю (см. табл. 4), что, возможно, объясняется более активным синтезом данных жирных кислот у этой группы радужной форели. К окончанию эксперимента в тканях 2-х групп рыб возрастала концентрация МНЖК и ПНЖК. Мононенасыщенные жирные кислоты преимущественно запасались во внутреннем жире форели, причем наиболее значительно у рыб группы № 1 (см. табл. 4). Сезонные изменения содержания ω3 ПНЖК и ω6 ПНЖК в тканях рыб не совпадали (см. табл. 3, 4). Во внутреннем жире накопление ω6 ПНЖК не обнаружено, и содержание данных жирных кислот у рыб 2-х групп не различалось (см. табл. 4). В мышечной ткани, напротив, уровень ω6 ПНЖК возрастал к сентябрю, причем одинаково у рыб групп № 1 и 2. Селективное накопление ПНЖК в мышцах рыб по сравнению с другими жирными кислотами было показано в ранее проведенных исследованиях [13]. Установлено увеличение количества ω3 ПНЖК в тканях форели в сентябре, однако накопление проходило более интенсивно у группы № 2 (см. табл. 3, 4). В составе ω3 ПНЖК присутствуют физиологически значимые ЭПК и ДГК кислоты, достаточное количество в корме и высокий уровень ассимиляции которых крайне важен для организма рыб. Эйкозапентаеновая и ДГК необходимы для функционирования мозга, зрения и нервной системы, а также для устойчивости к стрессу и болезням, поскольку являются предшественниками эйкозаноидов [1]. Кроме того, ЭПК и ДГК играют важную роль в обеспечении ростовых процессов форели, во многом определяя ее нормальное развитие [9].
В нашем исследовании более высокая концентрация данных жирных кислот в тканях рыб группы № 2 (см. табл. 3, 4), возможно, способствовала лучшему темпу их роста по сравнению с форелью группы № 1, что было отражено при оценке линейно-весовых параметров рыб в табл. 1.
Заключение
Таким образом, у двух изученных групп радужной форели обнаружена одинаковая степень усвояемости насыщенных, моно- и полиненасыщенных жирных кислот, вне зависимости от различий в жирнокислотном составе использованных кормов и месяца исследования. Установлен низкий уровень ассимиляции мононенасыщенных жирных кислот, депонирование которых осуществлялось в основном во внутреннем жире радужной форели. Лучше всего усваивались полиненасыщенные жирные кислоты, которые преимущественно накапливались в мышечной ткани рыб. Полученные в нашей работе результаты могут быть использованы в поиске сбалансированных рецептур комбикормов для лососевых рыб и быть основой для практических рекомендаций при составлении научного обоснования повышения качества производимых кормов.



