ESTIMATION OF EFFICIENCY OF FISH GROWING IN WATER WITH NEGATIVE OXIDATION-REDUCTION POTENTIAL
Authors:
1.
Astrakhan State Technical University
(Doctor of Agricultural Sciences, Assistant Professor; Head of the Department of Aquaculture and Fisheries )
2.
Astrakhan State Technical University
(Doctor of Agricultural Sciences, Assistant Professor; Professor of the Department of Aquaculture and Fisheries )
Russian Federation
Russian Federation
3.
Astrakhan State Technical University
(Candidate of Agricultural Sciences; Assistant Professor of the Department of Aquaculture and Fisheries )
, Russian Federation
, Russian Federation
4.
LLS “Aqualid”
(General Director )
, Russian Federation
, Russian Federation
5.
Astrakhan State Technical University
(Doctor of Sciences in Biology, Professor; Professor of the Department of Hydrobiology and General Ecology )
Russian Federation
Russian Federation
Type:
Article
Pages:
from 103
to 110
Status:
Published
Received:
14.09.2020
Accepted:
06.01.2023
Published:
15.09.2020
Subject area:
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
Language:
Russian
Keywords:
structured water, redox potential, growth rate, hematological parameters, young tilapia
Abstract (English):
The paper outlines the problems of fish rearing in the water with negative redox potential. Water is known to consist of supermolecules, the so-called clusters and cells, connected by a special molecular structure. This structure changes when exposed to water in different ways: chemical, electromagnetic, mechanical. Under these influences the water molecules rearrange forming the structured living water. The effectiveness of activated water is explained by the fact that in the process of electrolysis the dead water acquires a positive electric potential, and living water – a negative electrical potential. It becomes a weak electrolyte which quickly interacts with body fluids (gastric juice, blood, lymph, intercellular fluid, etc.). As a result of the studies carried out on juvenile tilapia, it has been found that the hydrochemical parameters in the experimental (growing in structured water) and control variants were within the standard values. Concentration of O2 made 7 mg/l, pH of the medium was 7.2, and nitrite concentration was 0.3 mg/l. It has been inferred that the redox potential (redox) of the blood of young tilapia has a negative value (–96 mV). It has been recorded that at a water temperature of 21°C that is sufficiently low for thermophilic tilapia and at a negative redox (–212 mV) there has been observed a high growth rate of fish. It was found that the use of redox water (–100 mV) is most effective, because the linear-weight gain of juveniles increases by 41% in comparison with the control. Negatively charged (cathode) water increases the efficiency of rearing tilapia fry and does not affect the physiological state of fish. Tilapia fry reared in the structured water have the highest hemoglobin content (62-64 g/l) and total protein (13.3-14.3 g/l).
The paper outlines the problems of fish rearing in the water with negative redox potential. Water is known to consist of supermolecules, the so-called clusters and cells, connected by a special molecular structure. This structure changes when exposed to water in different ways: chemical, electromagnetic, mechanical. Under these influences the water molecules rearrange forming the structured living water. The effectiveness of activated water is explained by the fact that in the process of electrolysis the dead water acquires a positive electric potential, and living water – a negative electrical potential. It becomes a weak electrolyte which quickly interacts with body fluids (gastric juice, blood, lymph, intercellular fluid, etc.). As a result of the studies carried out on juvenile tilapia, it has been found that the hydrochemical parameters in the experimental (growing in structured water) and control variants were within the standard values. Concentration of O2 made 7 mg/l, pH of the medium was 7.2, and nitrite concentration was 0.3 mg/l. It has been inferred that the redox potential (redox) of the blood of young tilapia has a negative value (–96 mV). It has been recorded that at a water temperature of 21°C that is sufficiently low for thermophilic tilapia and at a negative redox (–212 mV) there has been observed a high growth rate of fish. It was found that the use of redox water (–100 mV) is most effective, because the linear-weight gain of juveniles increases by 41% in comparison with the control. Negatively charged (cathode) water increases the efficiency of rearing tilapia fry and does not affect the physiological state of fish. Tilapia fry reared in the structured water have the highest hemoglobin content (62-64 g/l) and total protein (13.3-14.3 g/l).
Keywords:
structured water, redox potential, growth rate, hematological parameters, young tilapia
structured water, redox potential, growth rate, hematological parameters, young tilapia
Введение
Одним из перспективных направлений улучшения качества воды является ее структури-рование. Известно, что вода, имеющая кластерную структуру, отличается улучшенным каче-ством с точки зрения как органолептических свойств, так и соотношения минеральных компо-нентов, что, несомненно, способствует поддержанию гомеостаза в организме [1]. Вода заполняет все пространство внутри клеток и между клетками. Будучи главной жидкостью в организме, она служит растворителем для питательных веществ, является средой для безопасного выведения токсинов и продуктов жизнедеятельности, определяет качество крови, влияет на окислительно-восстановительные процессы [2]. Вода, имеющая отрицательный окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), легко усваивается организмом и восполняет клеткам по-терянные отрицательные заряды и энергию [3]. Такая вода имеет ОВП, приближенный к ОВП внутренней среды организма, и обладает антиоксидантными свойствами. Технология активации воды, освоенная в недавнем прошлом, продолжает совершенствоваться в настоящее время. Ис-пользование активной воды в рыбоводстве может во многом улучшить качество товарной про-дукции и минимизировать сроки выращивания рыбы [4].
Цель исследования заключается в оценке эффективности выращивания рыб в воде с отри-цательным ОВП.
Материал и методы исследований
Экспериментальные работы проводились на базе Инновационного центра «Биоаквапарк-HТЦ аквакультуры» Астраханского государственного технического университета.
В качестве объектов исследований использовали молодь тиляпии разной массой. Выра-щивание рыбы осуществлялось в стеклопластиковых бассейнах с закругленными углами объе-мом 0,8 м3 с постоянной проточностью. Плотность посадки молоди тиляпии устанавливали
в зависимости от массы выращиваемой рыбы [5].
Исследуемые объекты были разделены на 2 группы: экспериментальную и контрольную. В экспериментальной группе молодь выращивали в структурированной воде, а в контрольной – при стандартном режиме. Для изменения ОВП водной среды использовали системы фильтров
и активации воды, разработанные компанией ООО «Аквалид» (рис.).
Система для электрохимической активации воды
В течение всего периода исследований проводили наблюдения за термическим и гидро-химическим режимами, водообменом, ростом и развитием рыб. Температуру, кислород
и pH измеряли три раза в сутки. Для этого использовали термооксиметр Сyber Scan DO 300
и pH-метр НАNNA. Ежедневно с помощью капельных тестов фирмы ТЕTRA проводились заме-ры концентраций нитратов и нитритов. Окислительно-восстановительный потенциал воды
и крови измеряли с помощью ОВП-метра, отражающего уровень активности электронов в про-цессах окисления и восстановления жидкости.
Для проведения гематологических исследований кровь у молоди тиляпии отбирали мето-дом отсечения хвостового стебля. Уровень гемоглобина определяли циангемоглобиновым ме-тодом, для чего в пробирки вносили по 5 мл трансформирующего раствора, затем добавляли 0,02 мл крови, тщательно перемешивали и инкубировали при комнатной температуре в течение 20 мин. После этого измеряли величину оптической плотности опытных проб против холостой пробы (трансформирующего раствора) при длине волны 540 нм в кювете с толщиной слоя, по-глощающего свет, 10 мм. Для определения уровня общего белка получили сыворотку, для этого отобранную кровь переливали в чистые сухие пробирки. После того как кровь свернулась, сгу-сток отделяли от стенок пробирки иглой путем обводки. Сыворотка шприцем отсасывалась
в чистые пробирки. Белок в сыворотке определяли с помощью рефрактометра ИРФ-454Б2М.
Кормление молоди тиляпии осуществляли ручным способом ежедневно 3 раза в сутки комбикормом Сорpens START PREMIUM [5]. Суточная норма кормления определялась в зависимости от массы тела рыб и температуры воды, в соответствии с общепринятой технологией выращивания [6]. Взвешивание и измерения проводили согласно рекомендациям И. Ф. Правдина [7].
Результаты исследований
Известно, что на темп роста рыб значительное влияние оказывают условия выращивания: газовый и термический режимы, освещенность, качество и доступность кормов, их сбалансиро-ванность [8].
При выращивании молоди тиляпии установлено, что увеличение прироста массы воз-можно не только при использовании качественных кормов, но и путем изменения структуры воды. Природная вода имеет положительный ОВП, тогда как внутренняя среда организма – отрицательный ОВП.
Проведенные исследования по изучению ОВП крови молоди тиляпии показали, что она имеет отрицательный потенциал –96 мВ. В связи с этим были проведены дополнительные экспериментальные работы по определению влияния уровня ОВП водной среды на рост молоди.
В период эксперимента температура воды, а также содержание растворенного в воде кислорода и другие показатели, которые влияли на рост молоди тиляпии, измерялись ежедневно (табл. 1).
Таблица 1
Гидрохимические показатели при выращивании молоди тиляпии
в период проведения экспериментальных работ*
Показатель Группа
Опытная Контрольная
pH 7,5 ± 0,07 7,3 ± 0,05
No2, мг/л 0,3 ± 0,06 0,5 ± 0,08
No3, мг/л 2,5 ± 0,8 2,5 ± 1,0
t, °C 21,0 ± 0,24 21,0 ± 0,24
ОВП, мВ –212 +155
O2, мг/л 7,5 ± 0,13 7,0 ± 0,08
* Представлены усредненные значения.
На протяжении всех экспериментальных работ температура воды составляла 21 °С, что ниже оптимальных для роста тиляпии показателей. Содержание нитритов было меньше в опыт-ной группе и составило 0,3 мг/л, тогда как в контроле данный показатель составил 0,5 мг/л, что, вероятно, связано с качеством поступающей воды, проходящей через систему фильтров и элек-трохимических реакторов и приобретающей в результате этого отрицательный ОВП. Активная реакция среды была слабощелочная и поддерживала здоровую среду организма молоди тиляпии. Нитраты составили 2,5 мг/л, что соответствует нормам ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая. Ги-гиенические требования и контроль за качеством».
Выращивание рыб, как правило, происходит в воде, активность электронов которой выше, чем во внутренней среде организма. В связи с этим часть энергии тратится на выравнивание ОВП, что снижает эффективность выращивания. В ходе эксперимента установлено, что даже при достаточно низкой для теплолюбивой тиляпии температуре воды – 21 °С (оптимальная 25–27 °C) –
и при отрицательном ОВП (–212 мВ) наблюдается высокий темп роста рыб (табл. 2).
Таблица 2
Рыбоводно-биологические показатели выращивания молоди тиляпии
Показатель Группа
Опытная Контрольная
Масса начальная, г 3,2 ± 0,6 2,9 ± 0,5
Масса конечная, г 8,56 ± 1,6 7,03 ± 1,5
Прирост, г 5,36 4,13
Коэффициент упитанности 1,15 0,7
Прирост среднесуточный, г 0,18 0,14
Относительный прирост, % 91,2 83,2
Выживаемость, % 98 98
Кормовой коэффициент, ед. 0,8 0,9
Период эксперимента, сут 30 30
Молодь тиляпии, выращиваемая в структурированной воде, обладала более высокими по-казателями интенсивности роста. Прирост рыб в этом варианте был несколько выше и составил 5,36 г, тогда как в контрольной группе данный показатель был ниже на 8 %. Коэффициент упи-танности молоди при выращивании в биологически активной воде был в 1,6 раз выше, чем
в контрольном варианте.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что структурированная вода способствует быстрому перевариванию пищи, а также более эффективному усвоению питательных веществ. Затраты корма на прирост массы рыбы в опытном варианте был на 0,1 ед. ниже, чем в контроль-ном.
Следующее экспериментальное выращивание провели в оптимальном для роста тиляпии температурном режиме 25–27 °C, при этом ОВП приблизили к уровню внутренней среды орга-низма (–96 мВ). В контрольном варианте вода подавалась из системы УЗВ, в опытных дополни-тельно проходила через систему активации воды. Гидрохимические показатели среды представ-лены в табл. 3.
Таблица 3
Гидрохимические показатели воды с измененным ОВП
Показатель Группа
Опытная 1 (ОВП –100 мВ) Опытная 2 (ОВП –160 мВ) Контрольная
pH 7,5 ± 0,03 7,5 ± 0,04 7,0 ± 0,03
No2, мг/л 0,2 ± 0,05 0,2 ± 0,05 0,5 ± 0,02
No3, мг/л 2,5 ± 0,2 2,5 ± 0,2 2,5 ± 0,3
t, °C 26,0 ± 0,24 26,0 ± 0,25 26,0 ± 0,27
ОВП, мВ –100 –160 +440
O2, мг/л 7,5 ± 0,13 7,2 ± 0,14 6,9 ± 0,08
В период проведения исследований средняя температура воды составляла 26 °С, с крат-ковременными перепадами до 27 °С, при оптимуме для тиляпии – 25–30 °С. Для оптимального развития и роста тиляпии необходимо соблюдение кислотно-щелочного равновесия, и среда должна быть либо слабокислой, либо слабощелочной в пределах 6,0–8,0 [9]. В опытных вариан-тах данный показатель находился в пределах нормы и его значение составляло 7–7,5. Концен-трация растворенного в воде кислорода в период опыта была стабильной и колебалась в незна-чительных пределах. В среднем в опытных и контрольном вариантах этот показатель соответ-ствовал 7 мг/л.
По полученным гидрохимическим данным видно, что катодная вода имеет ряд преиму-ществ и оказывает положительное влияние на состояние водной среды, а также на темп роста рыб, и позволяет уменьшить затраты кормов на единицу прироста (табл. 4).
Таблица 4
Результаты выращивания молоди тиляпии в воде с измененным ОВП и контроле
Показатель Группа
Опытная 1 (ОВП –100мВ) Опытная 2 (ОВП –160 мВ) Контрольная (ОВП +440 мВ)
Масса начальная, г 18,4 ± 8,1 18,6 ± 9,3 18,9 ± 9,5
Масса конечная, г 40,4 ± 10,5 29,5 ± 10,0 28,0 ± 9,8
Прирост, г 22,0 10,9 9,1
Коэффициент упитанности 1,5 1,2 0,8
Прирост среднесуточный, г 0,73 0,36 0,30
Прирост, % 74,8 45,3 38,8
Выживаемость, % 100 100 100
Кормовой коэффициент, ед. 0,7 0,7 0,8
Период эксперимента, сут 30 30 30
Результаты эксперимента позволили установить преимущество использования воды с ОВП –100 мB. Прирост массы рыб в этом варианте составил 22 г, что на 36 % больше, чем в контроле. Темп роста молоди тиляпии в опытных вариантах был более интенсивным.
Кормовой коэффициент в варианте 1 был ниже, чем в контрольном, и составил 0,7 ед. Выживаемость во всех вариантах составила 100 %. Коэффициент упитанности в первой опытной группе был сравнительно выше, чем во второй и контроле, что может свидетельствовать
о большем количестве энергии в организме рыб, которая тратится на внутренние процессы.
Результаты эксперимента по выращиванию тиляпии при различных температурах и ОВП показали, что даже при незначительном изменении электрохимического потенциала среды обитания рыб достигается высокий темп роста и увеличивается эффективность выращивания.
Условия обитания оказывают влияние на гематологические показатели рыб и вызывают их изменения в зависимости от температуры, содержания кислорода, растворенного в воде, солености, рН, состава и количества поедаемых кормов. Кровь, как наиболее лабильная ткань, быстро реагирует на действие различных факторов и приводит к восстановлению равновесия между организмом и средой [10]. У молоди тиляпии, выращиваемой в структурированной воде, отмечалось большее содержание гемоглобина (62–64 г/л) и белка (13,3–14,3 г/л) (табл. 5).
Таблица 5
Гематологические показатели молоди тиляпии
Показатель Группа
Опытная 1 (ОВП –100 мВ) Опытная 2 (ОВП –160 мВ) Контрольная
Hb, г/л 64 ± 0,20 62 ± 0,32 60 ± 0,34
ОСБ, г/л 14,3 ± 0,8 13,3 ± 0,03 11,5 ± 0,08
Более высокое содержание указанных показателей у рыб опытных вариантов свидетель-ствует об их хорошем физиологическом состоянии. В контрольном варианте эти показатели бы-ли несколько ниже.
Таким образом, по результатам проведенных исследований установлено, что выращивание молоди тиляпии в воде с ОВП способствует повышению эффективности выращивания
и улучшению физиологического состояния рыб.
Заключение
В ходе проведенных исследований установлено, что применение структурированной воды при выращивании молоди тиляпии способствует повышению темпа роста рыб. Использование воды с ОВП –100 мВ является наиболее эффективным, т. к. данный показатель приближен
к ОВП внутренней среды организма. Анализ гематологических показателей молоди тиляпии
не выявил негативного воздействия структурированной воды на рыб.
1. Bad'in V. I., Drobyshevskii Iu. V. Razrabotka preparata i sposoba ego polucheniia dlia stimuliatsii zhiznedeiatel'nosti organizma: otchet o NIR [“Development of preparation and method for its production to stimulate body's vital functions”: Research report]. Moscow, Med-Chernobyl' Publ., 2005. 54 p.
2. Voeikov V. L. Voda s aktivnym kislorodom – voda zhizni [Active oxygen saturated water is water of life]. Leningrad, Delfis Publ., 2005. 22 p.
3. Prilutskii V. I., Bakhir V. M. Elektrokhimicheski aktivirovannaia voda: anomal'nye svoistva, mekhanizm biologicheskogo deistviia [Electrochemically activated water: abnormal properties, mechanism of biological action]. Moscow, Dashkov i K Publ., 1997. 151 p.
4. Golovko G. V., Kovtun M. V., Getmanchik I. N., Morozova M. A., Radchenko Iu. I. Vliianie strukturirovannoi vody na razvitie karpovykh ryb v rannem ontogeneze [Influence of structured water on development of cyprinids in early ontogenesis]. Aktual'nye problemy akvakul'tury v sovremennyi period: sbornik materialov Mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii. Rostov-na-Donu, Izd-vo AZNIIRKh, 2013. Pp. 49-53.
5. Alltech Coppens. Katalog kombikormov firmy «Sorrens» [Coppens compound feed catalog]. Available at: https://www.alltechcoppens.com/ru/%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B4%D1%83%D0%BA%D1%82%D1%8B/start-premium (accessed: 10.05.2020).
6. Ponomarev S. V., Grozesku Iu. N., Bakhareva A. A. Industrial'noe rybovodstvo: uchebnik [Industrial fish farming: textbook]. Saint-Petersburg, Lan' Publ., 2013. 420 p.
7. Pravdin I. F. Rukovodstvo po izucheniiu ryb (preimushchestvenno presnovodnykh) [Fish research guide (mainly freshwater fish)]. Moscow, Pishchevaia promyshlennost' Publ., 1996. 112 p.
8. Lavrent'eva N. M. Biologicheskie osobennosti i khoziaistvenno-poleznye kachestva goluboi tiliapii (Oreoshromis aureus) pri vyrashchivanii v sisteme s zamknutym tsiklom vodosnabzheniia. Avtoreferat dis. … kand. biol. nauk [Biological features and economically useful qualities of blue tilapia (Oreochromis aureus) grown in recirculated aquatic system. Diss.Abstr. … Cand.Biol.Sci.]. Moscow, Izd-vo RGAZU, 2009. 6 p.
9. Chmilevskii D. A., Rudenko I. V. Vliianie ponizhennoi temperatury na razvitie gonad tiliapii (Tilapia mossambica Peters) [Effect of low temperature on development of tilapia gonads (Tilapia mossambica Peters)]. Materialy Vsesoiuznoi konferentsii po rannemu ontogenezu ryb. Kiev, 1998. 123 p.
10. Golovina N. A. Morfofunktsional'naia kharakteristika krovi ryb-ob"ektov akvakul'tury [Morphological and functional characteristics of blood of fish-objects of aquaculture]. Tezisy dokladov po izucheniiu krovi ryb. Moscow, Nauka i tekhnika Publ., 1977. 72 p.
