Поскольку глобальный спрос на продукты питания растет, аквакультура играет ключевую роль как самый быстрорастущий сектор животного белка. Однако существующие корма для аквакультуры содержат белковые ингредиенты, например, рыбную муку, которые не являются устойчивыми и удорожают производство товарной аквакультуры. В поисках решения исследователи оценили использование одноклеточного белка (SCP) микробного сообщества, полученного из сточных вод переработки соевых бобов, в качестве частичного заменителя белка рыбной муки для молоди азиатского морского окуня, или азиатского сибаса (Lates Calcarifer).
Ученые из Наньянского технологического университета в Сингапуре (NTU Singapore) и Политехнического института Temasek (Temasek Polytechnic) успешно заменили половину белка рыбной муки в рационе выращиваемого азиатского морского окуня «одноклеточным белком», выращенным из микробов в сточных водах переработки соевых бобов, прокладывая путь к более устойчивой и прибыльной аквакультуре. Результаты опубликованы в журнале Scientific Reports.
Белок можно производить путем культивирования различных микробов, этот продукт обычно называют микробным белком или одноклеточным белком (SCP). Он представляет собой многообещающую альтернативу рыбной муке в качестве источника белка в аквакультуре, поскольку он не конкурирует с продуктами питания для человека.
Однако, традиционно производство SCP предполагает использование отдельных штаммов в специфических культурах, что влечет за собой высокие начальные и эксплуатационные затраты. Например, в недавнем исследовании использовались чистые и обогащенные культуры пурпурных бактерий в качестве белкового ингредиента (5–11% заменитель белка) в корме для выращивания белоногих креветок.
Многообещающей альтернативой мог бы стать подход к производству SCP с участием всего сообщества, используя микроорганизмы, уже присутствующие – в данном случае - в сточных водах заводов по переработке соевых бобов. Это снижает потребность в дорогостоящих специфических питательных средах, а также общий расход энергии, необходимый для производства SCP, и фактически превращает так называемые «органические отходы» пищевой промышленности в ценный и устойчивый ингредиент корма для животных.
Кроме того, использование микробного сообщества может привести к получению более разнообразного и питательного SCP, поскольку различные микроорганизмы вносят в конечный продукт разные аминокислоты, витамины и другие необходимые питательные вещества.
«В частности, сточные воды от переработки соевых бобов содержат организмы с пробиотическим потенциалом, которые необходимы для здорового роста рыб. В данном исследовании, в микробном составе SCP преобладали роды Acidipropionibacterium и Propioniclava, обладающие потенциалом пробиотиков и продуцентов ценных метаболитов. Сточные воды после переработки соевых бобов не содержат болезнетворных микроорганизмов и других загрязнений, что делает их пригодными для выращивания микробов», - сказал соруководящий автор исследования, доктор Эсекьель Сантильян, старший научный сотрудник Сингапурского центра инженерных наук об окружающей среде и жизни (SCELSE), возглавляющего усилия NTU в исследовании, и Инновационного центра аквакультуры (AIC) Политехнического института Temasek.
Чтобы продемонстрировать свой подход, команда добавила сточные воды переработки соевых бобов пищевой компании в Сингапуре в биореакторы — контролируемую среду для биологических и химических реакций — для культивирования одноклеточного белка.
Биореакторы лабораторного масштаба работали в повторяющихся циклах с контролируемой подачей питательных веществ и низкой подачей воздуха (микроаэробные условия) в течение более четырех месяцев при температуре 30°C. Эти условия позволяют предположить, что метод команды можно легко воспроизвести при температуре окружающей среды в тропических регионах, таких как Сингапур, что еще больше снижает воздействие производства рыбной муки на окружающую среду.
После получения одноклеточного белка исследовательская группа кормила две группы молодых азиатских морских окуней в течение 24 дней. Одна группа получала обычную рыбную муку, а другая группа - диету, наполовину состоящую из обычной рыбной муки и наполовину из одноклеточного белка. Оба рациона обеспечивали молодую рыбу одинаковым количеством питательных веществ.
В конце эксперимента оценивали рост рыб, в обеих группах рыбы выросли на одинаковую величину. Интересно, что группа рыб на новом рационе показала более стабильный и менее изменчивый рост, чем группа рыб на традиционном рационе.
Профессор NTU Стефан Вюрц из Школы гражданского и экологического строительства и заместитель директора центра SCELSE сказал: «Результаты показывают, что диеты, включающие одноклеточный белок, могут помочь рыбам расти более равномерно, и изучение того, как эта диета влияет на рыбу на более глубоком уровне, может быть интересным для будущих исследований. Что еще более важно, наше исследование успешно продемонстрировало потенциал преобразования сточных вод от переработки сои в ценный ресурс для корма для аквакультуры, способствуя переходу к замкнутой биоэкономике. Технология может поддерживать рост микробов в биореакторах, из которых клетки можно извлекать и сушить, что приводит к получению продуктов, пригодных для использования в качестве ингредиентов корма для животных, одновременно избегая затрат на очистку таких сточных вод, и, следовательно, представляет собой важный шаг на пути к замкнутой биоэкономике».
В качестве следующих шагов исследовательская группа проведет испытания в течение более длительных периодов роста с более высокими уровнями замены рыбной муки. Исследователи также расширят исследование, включив в него дополнительные виды аквакультуры и различные типы сточных вод пищевой промышленности.
Источник и фото: Nanyang Technological University.
В состав исследовательской группы NTU-TP входят (задний ряд, слева направо): профессор NTU Стефан Вюрц, факультет гражданской и экологической инженерии и заместитель директора центра SCELSE; д-р Лу По Леонг, научный сотрудник SCELSE; д-р Эсекьель Сантильян, старший научный сотрудник SCELSE (первый ряд, слева направо) д-р Ву Йиссуэ, научный сотрудник SCELSE; д-р Диана Чан, руководитель AIC в Temasek Polytechnic. Фото: Наньянский технологический университет.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.
