RU2817148C1 - Способ получения протеиновой кормовой добавки для лососевых рыб в аквакультуре - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области кормопроизводства, в частности к кормлению искусственно выращиваемых ценных пород рыб. Способ включает измельчение сырья в виде отходов от разделки краба, смешивание сырья с водой в равных соотношениях, проведение гидролиза. Гидролиз сырья проводят при 130-160°С в течение 1-2 часов, после чего удаляют твердую часть гидролизата, а жидкую часть гидролизата подвергают сублимационной сушке. Изобретение обеспечивает получение из отходов от разделки крабов кормовой протеиновой добавки, обладающей повышенной питательной ценностью. 1 табл.

Description

Изобретение относится к области кормопроизводства, в частности, к кормлению искусственно выращиваемых ценных пород рыб (лососевых) специально приготавливаемыми комбикормами. При этом решается одна из главных проблем индустриальной аквакультуры, связанная с качеством кормов в части их питательной ценности по содержанию усвояемых биологически активных веществ, а также актуальные задачи частичной замены дефицитной кормовой рыбной муки в комбикормах высокоценной кормовой добавкой крабового происхождения и переработки крабовых отходов.

Протеиновая кормовая добавка, получаемая из отходов от разделки крабов, предназначена для введения в состав комбикорма для выращиваемых в аквакуль-туре лососевых в качестве источника высоко усвояемых физиологически эффективных и биологически активных веществ - низкомолекулярных белков и пептидов, глюкозамина, кальция и фосфора.

Известен способ получения компонента комбикорма из отходов переработки сырья крабового промысла, заключающийся в получении из отходов кормовой крабовой муки путем варки измельченных отходов острым паром при температурах 100°С, последующем прессовании сваренной массы, удалении образовавшегося бульона, сушке влажной отпрессованной массы и ее измельчении (Отходы переработки сырья крабового промысла как перспективный компонент комбикормов. Шевченко Д.Г.ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт пресноводного рыбного хозяйства», Федеральное агентство по рыболовству, Министерство сельского хозяйства, А.А. Передня, кандидат биологических наук ЗАО "Рыболовецкий колхоз "Восток-1" https://akvarium-moskva.ru/science/mbbish.html

Недостатком способа является низкая питательная ценность добавки в связи с пониженным содержанием биологически активных веществ (БАВ) в крабовой муке, что связано с их удалением с выделившимся бульоном, который сливают в канализацию. Следствием этого является низкая усвояемость основных компонентов в полученной крабовой муке - хитина, высокомолекулярных белков, минеральных веществ. Причина этого - высокое содержание хитина в сырье, попавшего в сваренную массу из панцирей краба (4-5%), повышенное количество нераспавшихся коллагеновых белков (13-15%) и нерасщепленных высокоминерализованных кальциево-фосфорных комплексов (25-30%). Введение такой добавки вместо кормовой рыбной муки в состав комбикормов для форели ограничено по причине высокого содержания высокомолекулярных соединений. Установлено, что оптимальная дозировка такой добавки в комбикормах для лососевых - 5% от массы вместо рыбной муки. Дальнейшее повышение дозировки ухудшает морфофизиологические и ростовые показатели рыбы.

Известен способ приготовления белково-минерального продукта для птицы из отходов крабового производства, как кормовой добавки (RU 2560986, МПК А23К 1/175, опубл. 20.08.2015 г.), заключающийся в измельчении сырья, смешивании его с пресной водой и нагревании до температуры 40-50°С с последующим внесением ферментов и проведением ферментолиза, выдерживании ферментированных отходов до высоких температур 70-80°С для инактивации фермента с последующим охлаждением. Полученный белково-минеральный продукт применяют в питании сельскохозяйственных птиц.

Недостатком способа является неэффективность ферментативного гидролиза применительно к крабовым отходам, относительно направления их на корм лососевым. В данных отходах содержится много хитина, причем в высоко минерализованном состоянии, не поддающегося гидролизу протеолитическими ферментами, а также коллагено-оссеиновых высоко минерализованных комплексов, устойчивых к действию ферментов. Следствием предлагаемой обработки является малый выход из данного сырья прогидролизованных низкомолекулярных компонентов с биологически активными свойствами, в них преобладают не усвояемые структурные комплексы, в том числе высокомолекулярные структурные белки (коллаген, оссеин), не расщепленный аминополисахарид хитин в комплексе с кальцием и оссеином. Названные компоненты не будут перевариваться мальками лососевых рыб в аквакультуре, так как у них нет фермента хитиназы, а будут пригодными только для кормления птицы, нуждающейся в непереваривающихся твердых компонентах протеино-минеральной природы. Неэффективность данного способа связана с невысокой гидролизующей способностью ферментолиза, т.к. ферменты, катализирующие процесс распада полимеров, неспецифические для данного сырья, при этом они заканчиваются после расщепления 10-20% компонентов от их массы в сырье. Выход жидкой части гидролизата, содержащей БАВ, низкий и не превышает в сухом виде 5-7%.

Известен способ комплексной переработки отходов камчатского краба с получением белково-минерального комплекса, рекомендуемого к применению в качестве пищевой и кормовой добавки (Максимова С.Н., Полещук Д.В., Суровцева Е.В., Верещагина К.К., Милованов А.В. Потенциал вторичных ресурсов камчатского краба как технологически ценного сырья // Индустрия питания. - 2019. - Т. 4, №4. - С. 30-36). Способ заключается в автолитическом гидролизе крабовых отходов под действием собственных ферментов при 40°С, рН 4,5-5,0, в буферном растворе в качестве водной составляющей при соотношении буферный раствор: крабовое сырье, как 0,25:1 в течение 4 ч. Полученная автоферментированная масса может быть использована, как кормовая добавка с содержанием (в %) белка 13,37±0,05, жира 2,68±0,1, минеральных веществ 8,14±0,25, хитина 4,22±0,05.

Недостатками способа являются его длительность и гидролитическая неэффективность, поскольку собственные ферменты отходов краба обладают низкой активностью, при этом необходимо специально готовить буферный раствор. Степень расщепления высокомолекулярных веществ (белков коллагена и хитина, хитина), не перевариваемых лососевыми рыбами, на низкомолекулярные усваиваемые компоненты не превышает 10%. При этом готовая добавка имеет высокую влажность (74-75%) и невысокое содержание белка (13-14%), что не позволяет заменять ею рыбную муку в комбикормах для лососевых. Высокое содержание хитина также является недостатком, поскольку мальки лососевых его не переваривают из-за отсутствия фермента хитиназы.

Наиболее близким техническим решением является способ переработки отходов крабового производства с получением кормовой добавки (RU 2615476, МПК А23К 10/12, А23К 10/26, опубл. 04.04.2017 г.), включающий измельчение отходов от разделки краба, смешиванием их с водой в равных соотношениях, проведение гидролиза, при этом гидролиз проводят в нагретой до температуры 30-70° С водно-сырьевой массе, с последующим внесением фермента протеиназы в количестве 0,01-1,5% к массе смеси и проведением ферментолиза в течение 15-60 мин, затем ферментированные отходы нагревают до температуры 97-98° С и выдерживают в течение 15-20 мин, по окончании полуфабрикат охлаждают до 80±2° С, гомогенизируют при 1500-30000 об./мин. в течение 20-120 с, а полученную кормовую добавку фасуют и упаковывают.

Недостатком способа является неэффективность гидролиза по выходу и качеству гидролизата. Ферментолиз протеазой не приведет к расщеплению высокомолекулярного не усвояемого рыбами полимера аминополисахарида хитина до низкомолекулярных усвояемых гексозаминов, поэтому хитин полностью попадет в состав кормовой добавки и комбикорма, в котором будет балластным и даже вредным веществом для мальков лососевых, не имеющих фермента хитиназы. В качестве неперевариваемых в составе добавки также будут высокомолекулярные структурные белки коллагена и оссеина, степень расщепления которых ферментативным путем не превышает 15-20%. При этом по режимам способа совсем не гидролизуется высокомолекулярный углевод гликоген, содержащийся в абдомене краба. Кроме того, готовая добавка имеет повышенное содержание воды (70-80%), что показывает ее непригодность к применению взамен кормовой рыбной муки, в которой содержание воды не должно превышать 12%. Важным фактором неприемлемости данной добавки для рыбоводства является ее неспособность к гранулированию и низкая хранимоспособность, что также обусловлено повышенным содержанием воды. Серьезным недостатком использования получаемой добавки для комбикормов лососевых является ее низкая питательная ценность из-за пониженного содержания усвояемого белка, отсутствия усвояемых углеводов, повышенного количества не усвояемых минеральных веществ и хитина.

Изобретение решает задачу создания способа получения протеиновой кормовой добавки, позволяющего увеличить массовый выход добавки, повысить ее питательную ценность, усвояемость, а также удлинить срок хранения добавки, за счет подбора оптимальных параметров гидролиза, обеспечивающих эффективную деструкцию высокомолекулярных полимерных компонентов тканей до низкомолекулярных водорастворимых компонентов, которые переходят в жидкую часть гидролизата, и использование метода обезвоживания только жидкой части гидролизата без окисления и изменения свойств низкомолекулярных БАВ.

Для получения необходимого технического результата в способе получения протеиновой кормовой добавки для лососевых рыб в аквакультуре, включающем измельчение сырья в виде отходов от разделки краба, смешивание сырья с водой в равных соотношениях, проведение гидролиза, предлагается гидролиз сырья проводить при 130-160°С в течение 1-2 часов, после чего удалить твердую часть гидролизата, а жидкую часть гидролизата подвергнуть сублимационной сушке.

Заявляемое изобретение позволяет повысить эффективность гидролитического способа получения из отходов от разделки крабов кормовой протеиновой добавки для лососевых рыб в аквакультуре, обладающей повышенной питательной ценностью за счет повышенного содержания в ней высоко усвояемых низкомолекулярных БАВ (низкомолекулярных пептидов, глюкозы, глюкозамина), образующихся при предлагаемых режимах гидролиза. Повышенная эффективность способа обусловлена применением высокотемпературного метода гидролиза высокоминерализованных хитиносодержащих специфических отходов от разделки крабов в водной среде при температуре 130-160°С, что приводит к эффективной деструкции всех высокомолекулярных полимерных компонентов тканей, не усваиваемых лососевыми, до низкомолекулярных компонентов, хорошо усваиваемых лососевыми и играющими важную роль в их росте и развитии. При этом коллагеновые и эластиновые структурные белки соединительных тканей жабр, панциря, карапакса расщепляются до низкомолекулярных пептидов, гликоген абдомена расщепляется до глюкозы, а содержащийся в панцире хитин расщепляется до мономера глюкоза-мина. Все названные компоненты являются водорастворимыми, экстрагируются водой в жидкую часть гидролизата. В нерастворенном состоянии с переходом в осадок при данном методе гидролиза остается твердая часть гидролизата с минеральными комплексами. Последующая сублимационная сушка жидкой части гидролизата позволяет получить протеиновую добавку с высокой концентрацией не изменивших свою химическую природу ценных БАВ, необходимых для питания лососевых рыб, прежде всего, протеиновой природы. Повышенная усвояемость образующихся веществ в добавке обусловлена их очень низкой молекулярной массой (менее 100 Да), что достигается только при заданных параметрах гидролиза. Повышенная хранимоспособность добавки обусловлена пониженным содержанием в ней воды, достигаемым за счет обезвоживания сублимацией. При указанных параметрах и режимах способа степень выхода в жидкую часть гидролизата низкомолекулярных органических компонентов отходов от разделки крабов составляет 65-72%, что свидетельствует об очень высокой эффективности способа. Массовый выход добавки составляет 12-14% от массы сырья (против 5-7% в ферментативных способах, в том числе и в ближайшем аналоге).

Изобретение позволяет получить натуральную кормовую протеиновую добавку «морского» происхождения, соответствующую физиологическим потребностям лососевых рыб, выращиваемых в индустриальной аквакультуре, по питательности, определяемой наличием БАВ - водорастворимых протеинов (низкомолекулярных пептидов), углеводов (глюкозы и глюкозамина), при этом высокая усвояемость добавки гарантируется низкой молекулярной массой (ММ) образующихся компонентов (ММ менее 100 Да) и их водорастворимостью. Последнее обстоятельство положительно воздействует на всасываемость компонентов в желудках рыб, метаболический обмен, ростовые и гематологические показатели организма. Целевая протеиновая добавка, состоящая в основном из аминокислот и пептидов (75-86%), а также моноуглеводов (8-10%) обладает повышенной питательной ценностью и хранимоспособностью за счет применения на заключительном этапе сублимационной сушки водорастворимой части гидролизата, при которой не нарушается химическая природа компонентов, а вода из гидролизата практически полностью удаляется, что не позволяет развиваться микроорганизмам.

Способ осуществляют следующим образом.

Отходы от разделки крабов (абдомен, гепатопанкреас, панцирь, карапакс, жабры, гонады) измельчаются, смешиваются с водой в равных соотношениях, смесь помещается в устройство для проведения гидролиза высокотемпературным способом, в котором проводят гидролиз содержимого при 130-160°С в течение 1-2 часов, после чего из прогидролизованной системы путем фильтрования или другим способом удаляют твердую часть, а жидкую часть гидролизата обезвоживают сублимационной сушкой.

Высушенная водная часть гидролизата представляет собой целевую добавку. Это сыпучий материал с натуральным специфическим запахом сушеных морепродуктов и небольшим «грибным» оттенком, которая хранится 1,7-2,0 года без признаков порчи (против 1 месяца хранения кормовой добавки с ферментолизатом крабовых отходов в прототипе). При хранении протеиновая добавка не поражается патогенными бактериями, не претерпевает негативного окисления липидов. Данная протеиновая добавка предназначена для внесения в состав комбикормов лососевых взамен кормовой рыбной муки или вместе с ней, а также другими компонентам по рецептуре.

Поставленная цель достигается осуществлением способа получения протеиновой кормовой добавки из отходов от разделки крабов, предназначенной для лососевых рыб, только при заданных условиях.

Отходы от разделки крабов включают панцирь, карапакс, абдомен, гепатопанкреас, жабры, гонады. Усредненный химический состав данных отходов, в зависимости от вида краба и его возраста, составляет (%): вода 70-72; белки 12-14; жир 1,5-2,7; минеральные вещества 7-9; углеводы (гликоген) 1,2-1,7; аминополисахарид (хитин) 3-5.

Крабовые отходы первоначально тонко измельчаются, смешиваются с водой в равных массовых соотношениях 1:1, смесь помещается в термогидролизер для проведения гидролиза высокотемпературным способом. В данном устройстве при температуре 130-160°С при постоянном перемешивании осуществляется термическое разложение содержимого в течение 1-2 часов, в зависимости от температуры. При этом под действием высоких тепловых нагрузок и повышенного давления на молекулярном уровне происходит разрушение всех тканевых комплексов крабовых отходов, деградирует соединительная ткань, полимеры распадаются до мономеров, разрушаются белково-минеральные, нуклеопротеидные, хитино-протеино-минеральные и другие сложные и очень прочные ассоциации данного сырья.

По окончании термогидролиза содержимое в термогидролизере охлаждается и разделяется на фракции одним из традиционных способов (фильтрование, отстаивание, центрифугирование). При этом отделенная непрогидролизованная осадочная часть гидролизата, представленная выделившимися нерастворимыми минеральными композициями, в дальнейшем не используется (она может быть использована в качестве кормовой добавки для птицы или минерального удобрения). Последующей обработке подвергается только жидкая часть гидролизата, содержащая низкомолекулярные водорастворимые компоненты, образовавшиеся при термогидролизе и экстрагированные водой системы. Водная часть гидролизата с растворенными компонентами направляется на сублимационную сушку в специальную установку, при которой раствор сначала замораживается до минус 50-55 С, а потом сушится под вакуумом, при этом вода из замороженного гидролизата практически полностью испаряется, а химическая природа его органических компонентов не повреждается. Высушенная часть гидролизата представляет собой протеиновую добавку для лососевых, которая является концентратом ценных для питания лососевых биологически активных веществ, среди которых главную питательную роль играют низкомолекулярные продукты гидролиза белка (пептиды). Содержание низкомолекулярных водорастворимых протеинов (пептидов), моноуглеводов (глюкозы и глюкозамина), минеральных веществ и жира (как сопутствующих веществ), а также оставшейся воды (химически связанная влага) в добавке соответственно составляет 75-86%, 8-10%, 0,4-0,7%, 1-2%, 4-5%. Молекулярная масса (ММ) образующихся пептидов не превышает 100 Да, что свидетельствует об их высокой усвояемости, питательности, физиологической эффективности и биологической активности.

Наиболее ценными биологически активными веществами, образующимися в данном способе и содержащимися в готовой добавке, являются низкомолекулярные пептиды. Их отличительной особенностью является высокая физиологическая активность, существование собственной системы транспорта через стенку кишечника в кровь. Важной функцией коротких пептидов является способность ускорять всасывание в кишечнике и усиливать утилизацию в организме нежелательных белков, жиров, углеводов и других балластных и токсичных веществ. Данные пептиды также способны транспортироваться из просвета кишечника в кровь и лимфу, оказывая влияние на все органы и системы организма. Они используются организмом рыб в качестве пластического строительного материала как поставщики аминокислот, в качестве самостоятельных пищевых субстанций и комплексообразователей с другими питательными веществами (протеинами, жирами, углеводами, минералами и витаминами). Пептиды и аминокислоты, образующиеся при термогидролизе, могут встраиваться в различные клеточные образования, ферментные системы, способствуя поддержанию структуры и функции всех органов и тканей. Кроме того, они участвуют в передаче информации от одной клетки к другой, что обеспечивает поддержание гомеостаза и сохранение межклеточного баланса. Низкомолекулярные пептиды являются регуляторными молекулами, которые восстанавливают нормальное течение обменных процессов в случае их отклонения от обычных параметров, стимулируют синтез новых белков, что в особенности важно для растущих организмов молоди рыб.

В предлагаемых условиях термогидролиза крабовых отходов из гликогена ге-патопанкреаса образуется глюкоза - важное в питании лососевых рыб биологически активное вещество. Гликоген называется животным крахмалом, который отличается от растительного крахмала более разветвленной и компактной структурой, трудно поддающейся гидролизу. Гликоген образует энергетический резерв в организме в виде источника глюкозы, образующейся при гидролизе, называемом гликогенолизом, который может осуществляться только под действием амилаз - специфических ферментов щелочного спектра действия. В тканях гепатопанкреаса краба содержится гликоген, который расщепляется исключительно альфа-1,4-амилазой и амило-1,6-глюкозидазой при участии фермента гликогенфосфорилазы. При ферментативном способе гидролиза протеиназами расщепления данного углеводного полимера до мономера глюкозы не происходит. При воздействии высоких температур 130-160°С гликозидные связи (альфа-1,4 и альфа-1,6) разрываются и гликоген распадается до глюкозы. Глюкоза в составе корма лососевых обеспечивает клетки растущего организма рыб энергией, участвует в основных обменных процессах, помогает усваивать белок для строительства мышц, откладывается в печени и мышцах в виде собственного гликогена, который составляет своеобразный неприкосновенный запас организма на случай голода. Особенно необходима глюкоза для функционирования мозга. Во время и после еды глюкоза поступает из пищеварительной системы в кровоток, разносится по всем клеткам и активно участвует в метаболизме организма.

Особенно важным эффектом, который обеспечивается в данном способе и не возможен в аналогах и прототипе, является распад очень прочного полимера аминоуглеводной природы - хитина, содержание которого в крабовых отходах достигает 4-5% массы. Хитин представляет собой биополимер группы азотсодержащих полисахаридов, состоящий из остатков N-ацетилглюкозамина, связанных между собой β-(1→4)-гликозидными связями. Химические названия хитина: поли-N-ацетил-В-глюкозо-2-амин или поли-(N-ацетил-1,4-β-DD-глюкопиранозамин. Это высокомолекулярный полимер с молекулярной массой 2-2.5⋅10⁶ Да (степень полимеризации 10-14⋅10³). Хитин является основным компонентом панциря ракообразных, он там находится в ассоциированном состоянии с протеинами и минеральными веществами. Длинные цепи хитина крабов формируют высокоупорядоченную структуру, обладающую признаками кристаллического фазового состояния полимера. Такая структура обеспечивает выполнение важной биологической функции армирования содержащих хитин тканей панциря. Это так называемая «животная целлюлоза повышенной прочности», которая не расщепляется никакими протеолитическими ферментами, ни традиционными растворами щелочей и кислот. Хитин не растворим даже в полярных органических растворителях (этаноле, ди-этиловом эфире, ацетоне). Известен только один способ получения из него продукта распада - биологически активного глюкозамина - кипячением в концентрированных кислотах (соляной или серной), но данный способ химически опасен, финансово затратен и экологически не благополучен. Предлагаемый способ гидролиза хитина до глюкозамина под действием высоких температур обеспечивает бесхимический и экологически безопасный распад до глюкозамина, который имеет ожидаемый эффект только при указанных параметрах. При этом из хитина безотходно образуется биологически активный глюкозамин в форме N-ацетилглюкозамина, выполняет важные биологические функции. Попадая в организм с питанием, глюкозамин участвует в синтезе хрящевой ткани рыб, как часть хондроитина и суставной жидкости, являющихся важнейшими частями опорно-двигательной системы млекопитающих и костистых рыб.

Таким образом, при проведении гидролиза методом высокотемпературного воздействия при указанных параметрах в водную часть гидролизата и, соответственно, кормовую добавку переходят образующиеся в данных условиях важные в питании лососевых биологически активные вещества - низкомолекулярные пептиды, глюкоза, глюкозамин, Сопутствующими веществами, высвобождающимися из тканей крабовых отходов при термогидролизе и содержащимися в незначительных количествах, являются жировые компоненты и минеральные вещества, также полезные для питания лососевых. Содержание в добавке соответственно водорастворимых протеинов (пептидов), углеводов (глюкозы и глюкозамина), минеральных веществ, жира и воды, в зависимости от конкретных условий, составляет 68-73%, 18-22%, 3-5%, 1-2%, 5-7%.

Минимальное содержание воды в добавке, обусловленное сублимационной сушкой, обеспечивает повышенную хранимоспособность целевого продукта, а также сохранение химической природы биологически активных веществ без признаков порчи при обычных условиях до 2-х лет. Следует заметить, что рыбная мука хранится в данных условиях не более 0,5 года, а кормовая добавка из крабовых отходов, описанная в прототипе, не более 1 месяца.

Цель изобретения достигается, т.к. массовый выход целевого продукта составляет 12-14% от массы сырья, степень выхода органических веществ в виде низкомолекулярных биологически активных компонентов в жидкую часть гидролизата составляет 70-80% от их содержания в отходах, что обеспечивает после удаления твердой части гидролизата и сублимационной сушки жидкой части гидролизата получение добавки с высокой концентрацией БАВ на уровне 93-95%, а также обусловливает ее высокие питательные свойства.

Проведенные опытные испытания показали, что внесение полученной по заявленному способу протеиновой добавки из крабовых отходов в количестве 10% от массы комбикорма и выше (до 40-60%) способствует существенному повышению его питательной ценности и физиологической эффективности, подтверждаемой ростом усвояемости компонентов и морфобиологических показателей в организме лососевых. При этом, в зависимости от вносимого количества, уменьшается кормовой коэффициент на 1,7-4,3%, возрастают скорость роста (на 12-26%) и выживаемость рыб в искусственных условиях (на 17-23%).

Целевые характеристики способа достигаются при проведении способа при указанных параметрах и режимах. В случае осуществления способа при других параметрах, отличных от указанных в формуле, цель изобретения не достигается.

При получении гидролизата из отходов от разделки крабов в течение менее 1 часа при температуре менее 130°С образующаяся композиция пептидов будет иметь молекулярную массу более 100 кДа, что затруднит их всасывание в кишечнике рыб, понизит усвояемость аминокислот протеиновой добавки. При этом гликоген абдомена распадется не до глюкозы, а с образованием высокомолекулярных декстринов, не обладающих биологической активностью. Кроме этого, декстрины не растворяются, а только набухают в воде, способствуя образованию коллоидной формы всей водной части гидролизата, что затруднит фильтрование прогидролизованной системы, отделение твердой водонерастворившейся части гидролизата, а также заключительную сушку. Пониженная температура гидролиза не будет способствовать образованию глюкозамина из хитина панциря крабов, в этих условиях хитин не деградирует, не перейдет в растворенное состояние и будет удален вместе с твердой частью гидролизата. Цель изобретения не достигается, т.к. выход сухого гидролизата составляет менее 5% от массы сырья, степень выхода органических веществ в виде низкомолекулярных биологически активных компонентов в жидкую часть гидролизата составляет менее 60% от их содержания в отходах, а содержание в сухих веществах добавки мономеров с биологически активными свойствами составляет менее 60% сухой массы.

При термогидролизе отходов от разделки крабов в течение более 2 часов при температуре более 160° С образующаяся протеиновая часть добавки будет представлена не пептидами, а свободными аминокислотами и продуктами их распада -биогенными аминами, аммиаком, моно-, ди-, триметиламинами, которые обладают токсичным действием. Питательная ценность протеиновой добавки и корма в целом существенно уменьшается, при этом он становится потенциально токсичным. При данных высокотемпературных параметрах гидролиза образующаяся из гликогена абдомена глюкоза вовлекается в процесс окислительного распада, при котором из глюкозы образуются пировиноградная кислота, которая взаимодействует с появившимися в системе аминами и аммиаком, а также глюкозамином, образовавшимся из хитина. Новые продукты реакции вещества приближены по своей химической природе к аминокислотам, но не выполняют их функции в организме, они являются антиаминокислотами, обладающими балластными, токсичными и даже мутагенными свойствами. Цель изобретения не достигается, т.к. полученная добавка не содержит заданных биологически активных веществ, не обладает питательной ценностью и даже опасная для здоровья лососевых рыб.

В случае, если не удалять твердую часть гидролизата после термогидролиза крабовых отходов, а направлять на сушку для использования в составе целевой добавки потенциал всей гидролизованной системы (жидкая и твердая части гидролизата), питательная ценность продукта будет падать за счет повышенного содержания минеральных веществ (от 30% и выше), а также оставшихся не до конца распавшимися хитина и гликогена (10-20%). Содержание низкомолекулярных биологически активных БАВ, усваиваемых рыбами, в целевой добавке будет менее 50%, а ее введение в состав комбикормов не может быть более 5%, при этом не будет достигнут достоверный рост морфобиологических показателей рыб и их выживаемости.

При обезвоживании водной части гидролизата не методом сублимационной сушки, а традиционной конвекционной сушкой при положительных температурах сушильного агента (воздуха) вместо биологически активных пептидов, глюкозы и глюкозамина в кормовой протеиновой добавке будут образовываться их окисленные формы, меняющие не только их химическую природу, но и биологические свойства. Этот процесс связан с активным контактом в процессе сушки с кислородом воздуха и катализируется положительными температурами. Кроме этого, находящийся в небольших количествах в водной части гидролизата жир будет интенсивно окисляться с образованием перекисей, гидроперекисей, альдегидов, кетонов, низкомолекулярных органических кислот и других токсичных продуктов окисления. Этот нежелательный процесс, обусловленный как условиями сушки, так и содержанием в крабовых жирах повышенного количества высоконенасыщенных полиеновых жирных кислот, приведет к наличию в добавке дурно пахнущих и опасных для здоровья рыб веществ. Цель изобретения не достигается.

Описание конкретного примера осуществления способа.

Пример 1

Для изготовления кормовой добавки для лососевых в аквакультуре используют 50 кг отходов от разделки камчатских крабов, состоящих из панцирей и карапакса (39,5%), жабр (4,2%) и внутренностей (абдомен, гепатопанкреас, гонады) - (56,3%). Крабовые отходы тонко измельчают и после перемешивания определяют химический состав (%): вода - 71,3; белки - 13,7; жир - 1,9: минеральные вещества - 8,1; гликоген - 2,5; хитин - 2,5.

К измельченным отходам добавляют при постоянном перемешивании 50 л воды, добиваясь равного массового соотношения 1:1. Смесь помещают в термогидролизер, в котором при температуре 145°С при постоянном перемешивании осуществляется термическое разложение содержимого в течение 1,5 часа. По окончании термогидролиза содержимое охлаждают до 50°С и разделяют на фракции центрифугированием. При этом жидкая часть гидролизованной системы составляет 65% (с учетом потерь 63 кг), а твердая осадочная часть 35% (33 кг). Твердую часть направляют на производство минеральной добавки для птиц, а жидкую часть используют для получения протеиновой добавки для корма лососевых рыб. Жидкая часть гидролизата, содержащая низкомолекулярные водорастворимые компоненты, образовавшиеся при термогидролизе и экстрагированные водой системы, направляется на сублимационную сушку в специальную установку, в которой раствор сначала замораживается до минус 55°С, а потом сушится под вакуумом 0,7 мбар. Высушенная масса представляет собой целевую протеиновую добавку, ее вес равен 6,5 кг, т.е. массовый выход сублимированного гидролизата составляет 13% от массы сырья (против 8,5% выхода при ферментативном протеолизе в прототипе). При этом процент выхода в гидролизат протеиновой составляющей в форме пептидов составляет 73% (против 37% в прототипе), углеводов из гликогена в форме глюкозы - 84,5% (против 3,5% в прототипе), углеводов из хитина в форме глюкозамина - 49% (против 0% в прототипе). Добавка представляет собой темно-коричневую рыхлую массу со специфическим морским запахом с грибным оттенком. Содержание низкомолекулярных водорастворимых пептидов (П), углеводов (глюкозы + глюкозамина) (У), минеральных веществ (MB), жира (Ж) и воды (В) в добавке соответственно составляет 70,5%; 20,1%, 3,7%; 1,2%; 4,5% Средняя молекулярная масса (ММ) образующихся пептидов составляет 55,3 кДа, что свидетельствует об их высокой усвояемости, питательности и биологической активности.

При сравнительном кормлении мальков лососевых комбикормом, в состав которого введено 10% полученной протеиновой добавки (против корма с кормовой рыбной мукой), продолжавшемся в течение 56 суток, были получены следующие результаты: кормовой коэффициент (КК - отношение количества корма, съеденного рыбами, к приросту единицы массы рыб) достоверно понизился (в экспериментальной партии рыб КК составил 3,5 против 3,8 в партии с контрольным кормом), что свидетельствует о повышении усвояемости корма. При этом достоверно увеличились морфобиологические показатели мальков лососевых: выживаемость (В) мальков выросла на 8,3%, прирост массы тела (ПМТ) - на 12,1%, удельная скорость роста (УСР) - на 13,95 г/см.

Целевые параметры достигаются, способ по данным параметрам рекомендуется.

Другие примеры осуществления способа с возможными вариантами сочетания параметров приведены в таблице 1.

Способ предусматривает получение высоко питательной протеиновой кормовой добавки из отходов от разделки крабов для введения в состав комбикормов при выращивании в индустриальной аквакультуре лососевых рыб в качестве источника низкомолекулярных и биологически активных пептидов, глюкозы, глюкозаминов, обладающих повышенной всасываемостью и физиологической эффективностью.

Эффективность способа обусловлена получением из крабовых отходов, практически не используемых для переработки (примерно не более 1% в виде гепато-панкреаса идет для получения ферментов, в основном в научных целях). Крабовые отходы сегодня утилизируются закапыванием или сжиганием, хотя в предлагаемом способе они могут быть источником высоко усвояемых низкомолекулярных пептидных композиций, ценных глюкозы и глюкозаминов, обладающих за счет особенностей химической природы уникальными эффектами, востребованными в кормопроизводстве для рыбоводства.

Например, в России только в Тихоокеанском бассейне сегодня фактический вылов камчатского краба за 1 год составляет 17660 тонн [Комплексная переработка камчатского краба при производстве пищевой продукции и биологически активных веществ // А.В. Подкорытова, Н.Г. Строкова, Н.В. Семикова.- Труды ВНИРО, 2018, Том 172, С. 198-212]. Данное сырье в основном (на 99%) идет на выработку мороженой продукции конечностей. У выловленного живого краба отделяют конечности от карапакса с абдоменом по сочленениям и максимально быстро проводят глубокую заморозку продуктов разделки краба в воздушных скороморозильных аппаратах типа АМВ при температуре минус 30°С в течение 30 мин с дальнейшим хранением в течение 30 сут (срок для их транспортировки до места назначения) при температуре не выше минус 18°С.

Отходы, образующиеся при производстве основного продукта, составляющие около 50% массы сырья (это примерно 8830 тонн), выбрасываются в море или утилизируются другим запрещенным способом. Если принять, что предполагаемое количество отходов, направляемых на переработку предлагаемым способом, составит всего 50% от их общего количества (4415 тонн), то при переработке их предлагаемым способом можно было бы получить (при среднем выходе 13% от массы сырья) 574 тонны протеиновой кормовой добавки, ценной для аквакультуры. В данном случае при стоимости 1 кг добавки около 100 рублей выручка от реализации продукции за 1 год составила бы 57,4 млн руб.

С другой стороны, Россия сегодня активно развивает рыбоводство лососевых рыб в искусственных условиях, для чего требуются специализированные корма. Наиболее перспективными объектами индустриальной аквакультуры являются форель, сиговые, кижуч, нерка, обладающие высокими вкусовыми достоинствами. Эти виды рыб относятся к хищным, являются плотоядными, для их выращивания в кормах необходим животный белок, источником которого традиционно является рыбная мука, содержащая 50-60% белков. К сожалению, до недавнего времени в России использовались в основном импортные корма для этих видов рыб, что было обусловлено как дефицитом рыбной муки в России, так и ее недостаточным качеством, нестабильностью химического состава. С другой стороны, у производителей крабовой продукции накапливается большое количество отходов, из которых по предлагаемому способу можно получать высоко белковые композиции стабильного химического состава, заменяющие и дополняющие рыбную муку, улучшающие показатели роста рыб по усвояемости и питательности. Названные факты обусловливают эффективность применения данного изобретения в промышленной аквакультуре России.

Предлагаемое изобретение легко реализуется в части переработки отходов с получением высоко питательной кормовой добавки. Для этого используется термогидролизер, в котором возможно достигать температур 130-160°С, рациональных для деструкции органических компонентов данного сырья с выделением биологически активных веществ в виде пептидов с молекулярной массой менее 100 кДа, углеводов в виде глюкозы и глюкозаминов с минимальным содержанием сопутствующих минеральных веществ и жира. Такая, обработка эффективнее по глубине гидролиза, чем ферментативный гидролиз данного сырья, и экономически рентабельнее. Для ферментолиза требуются дорогостоящие ферменты, специальные устройства - управляемые ферментеры - для реализации процесса. При этом гидролиз идет по затухающей траектории, распад гликогена и хитина под действием протеаз не происходит, а выход биологически активных веществ в гидролизат составляет всего 10-20% массы сырья. К сожалению, остальной органический потенциал отходов не используется в питании рыб, является балластным и даже токсичным.

Технологические эксперименты по хранимоспособности предлагаемой кормовой добавки свидетельствуют о ее повышенной стойкости хранения, а биологические испытания в составе комбикормов для мальков лососевых показали ее высокую физиологическую эффективность по усвояемости.

Способ экономически эффективен, рентабелен и прибылен, позволяет изготавливать востребованный и полезный кормовой продукт из утилизируемого сырья, доступный многим рыбоводным хозяйствам. Внедрение способа позволит развивать в рыбной отрасли высокотехнологичные секторы аквакультуры, сделать крабопереработку безотходным производством, создать новые рабочие места, заменить импортные рыбные добавки в комбикормах отечественными, обеспечить кормами многие рыбоводные хозяйства, а выращиваемую рыбу сделать доступной социальным слоям населения, в том числе пенсионерам, инвалидам, подросткам, многодетным семьям.

Claims (1)

1. Способ получения протеиновой кормовой добавки для лососевых рыб в аквакультуре, включающий измельчение сырья в виде отходов от разделки краба, смешивание сырья с водой в равных соотношениях, проведение гидролиза, отличающийся тем, что гидролиз сырья проводят при 130-160°С в течение 1-2 часов, после чего удаляют твердую часть гидролизата, а жидкую часть гидролизата подвергают сублимационной сушке.