БИОЛОГИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЫБНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Традиционными источниками белка в кормах для аквакультуры являются рыбная мука и соя, но доступность этих компонентов становится ограниченной из-за постепенного истощения запасов Мирового океана. С этой точки зрения насекомые могут быть ценным источником протеина как альтернативный белок для аквакультуры. В России личинок тропической мухи Hermetia illucens L. чаще используют для получения биогумуса после переработки пищевых отходов, но в последние годы становится популярным направление культивирования личинок для изготовления рыбных комбикормов. В связи с этим, настоящее исследование было направлено на оценку влияния замены части рыбной муки личинками черной львинки в рационе годовиков радужной форели (Oncorhynchus mykiss). По результатам изучения показателей эффективности роста радужной форели, выращенной на продукционных кормах с добавлением личинок черной львинки в виде подготовленного кормового субстрата из замороженных насекомых и пшеничного глютена через экструдер, описано влияние экспериментальной диеты с положительным рыбоводно-биологическим эффектом. Специально для проведения эксперимента было разработано два рецепта комбикормов (для опытной и контрольной групп), в одном из которых часть рыбной муки заменили на личинку H. illucens. Эксперимент проводился на генетически однородных группах рыб в условиях содержания в системе замкнутого водоснабжения в течение 77 суток. Для индивидуального контроля биометрических и морфологических параметров каждой рыбе был введен микрочип в область спинного плавника. Оценка показателей абсолютного и относительного приростов в контрольной и опытной группах рыб позволила выявить, что наличие личинки в составе кормов способствовало наибольшей активности ростовых процессов у форели. Величина относительного прироста массы рыб в опытной группе выше на 13 %, чем в контрольной. Различия между средними арифметическими становятся очевидными на 50-е сутки с начала эксперимента и достигают максимума к его окончанию.
Формирование качества воды в водоеме и водотоках бассейна пруда Верхнего обусловлено сложными процессами и находится под воздействием многочисленных природных и антропогенных факторов. Скорость метаболизма и короткое время генерации микроорганизмов дают им возможность гораздо быстрее, чем другим компонентам биоты, реагировать на меняющиеся условия среды. В результате анализа структуры микробного сообщества пруда Верхнего выявлена гетерогенность микробных популяций. В составе бактериофлоры воды обнаружены грамотрицательные бактерии семейств Enterobacteriaceaе, Pseudomonadaceae, Vibrionaceae. Грамположительная микрофлора включала микроорганизмы родов Bacillus, Micrococcus, Staphylococcus. Широкое распространение в микробных популяциях получили грамотрицательные палочковидные бактерии рода Pseudomonas, входящие в группу 4 «Грамотрицательные, аэробные/микроаэрофильные палочки и кокки», подгруппа 4А. Отмечались существенные преобразования сообществ микроорганизмов (увеличение доли грамотрицательных бактерий). Количество палочковидных бактерий рода Aeromonas достигло максимального значения в мае 2023 года (74,94 % от всех выделенных штаммов бактерий). Изменение структуры микробных сообществ в сторону увеличения доли грамотрицательных бактерий свидетельствует о выраженном антропогенном прессинге. Численность гетеротрофных бактерий, утилизирующих легкодоступное органическое вещество в воде, изменялась в пределах от 1,2х103 до 4,2х104 КОЕ/мл. Максимальные показатели отмечались вблизи приустьевой части ручья Ботанического, что указывало на высокое содержание в воде органических веществ. Увеличение численности гетеротрофного бактериопланктона может выступать косвенным показателем неполной деструкции, незавершенности трансформации поступающего в водоток органического вещества, в том числе антропогенного происхождения. В микрофлоре воды пруда Верхнего выявлено присутствие санитарно-значимых бактерий фекальной группы, которые относятся к индикаторам санитарного неблагополучия водной среды.
Обсуждаются изменения неспецифической резистентности иммунитета у 25 человек до и после воздействия на их кровь in vitro низкоконцентрированных праймирующих растворов (НПР), полученных из водных экстрактов камчатских ламинариевых водорослей Аrthrothamnus bifidus и Laminaria repens. Пробы их крови активировали HПР дважды: в начале эксперимента и после тридцатидневного ежедневного употребления per os водорослевого геля, полученного из
Hedophyllum bongardianum. Иммуномодулирующий эффект оценивали по фагоцитарной активности нейтрофилов, фагоцитарному числу, абсолютному фагоцитарному показателю и сумме фагоцитоза. Показано, что вещества, содержащиеся в альгогеле в доступной форме, способны проникать из желудочно-кишечного тракта в кровеносное русло, где под их влиянием нормализуется лейкоцитарный профиль крови. Концентрация НПР 0,25 % неэффективна, но при 5 % и выше наблюдалась супрессия фагоцитоза. НПР 0,5; 1 и 2 %, особенно из двухлетних образцов А. bifidus и L. repens, оказали на нейтрофилы наибольшее праймирующее воздействие и дополнительно инактивировали бактерии во внеклеточной среде. НПР из L. repens индуцировали процессы внеклеточной дегрануляции, а из А. bifidus – вели к формированию нейтрофильных внеклеточных ловушек. Результаты исследования показали, что изученные виды могут служить сырьем для получения БАДов с иммуномодулирующим действием.
Целью настоящего исследования являлась оценка экологического состояния водоема карьерного происхождения по результатам комплексных наблюдений в период повышенной рекреационной нагрузки.
В ходе полевых выездов было отобрано 33 пробы воды на трех береговых станциях пруда Шенфлиз. По результатам проведенных гидрохимических, микробиологических и альгологических анализов сделаны выводы об экологическом состоянии исследованного водоема. По гидрохимическим показателям обнаружено несоответствие содержания кислорода нормативным значениям с выраженным различием между станциями. Биогенных элементов в воде растворено
немного, в границах соответствующих рыбохозяйственных предельно допустимых концентраций (ПДК). По санитарно-микробиологическим анализам обсемененность воды была низкой. Состав микрофлоры воды пруда Шенфлиз на протяжении всего периода наблюдения формировался за счет аэробных и факультативно-анаэробных палочковидных (62 %) и кокковых бактерий (38 %). Наибольшее число видов бактерий отмечали в летний и осенний сезоны года. Основу комплекса альгофлоры пруда составляли 75 видов и таксонов до рода. Средняя численность фитопланктона за время наблюдения варьировала в пределах 0,3–3,7 млн кл./л, биомасса – в пределах 0,5–4 мг/л. Пик развития водорослей наблюдали в сентябре. Согласно результатам проведенных комплексных исследований воды пруда Шенфлиз относятся к категории чистых. Результаты проведенного гидрохимического мониторинга по большинству параметров совпадают с установленными диапазонами значений для мезотрофных водоемов (по классу сапробности – олигосапробные воды). Полученные результаты позволяют предположить, что рекреационная нагрузка даже в условиях отсутствия проточности не является определяющим фактором в изменении экологического состояния пруда в летний период.
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ
Отходы переработки рыбного сырья богаты белком соединительной ткани коллагеном, который при извлечении в виде гидролизата имеет высокий потенциал для использования в пищевой продукции. Одним из возможных направлений его применения является замена животного жира и частично мясного сырья. В статье рассматривается вопрос извлечения и использования коллагена для получения пищевого наполнителя твердой структуры, устойчивого к термическому воздействию. Из голов карпа обыкновенного получен гидролизат коллагена, жидкий при 20 °С. При добавлении к нему многофункциональной смеси разработаны образцы белкового наполнителя гелеобразной структуры. Определена термостабильность, органолептические и прочностные характеристики образцов в зависимости от содержания смеси. Подтверждена термостабильность наполнителя при доведении до кулинарной готовности (72 ± 2 °C) в образцах, содержащих 4 и более процента многофункциональной смеси. Показано, что при внесении смеси в гидролизат жидкой структуры (17 ± 2 °C) прочность выше, чем при добавлении в охлажденный (структуры жидкого студня с температурой 4 ± 2 °C). Зафиксировано, что хранение гидролизата в замороженном виде (минус 18 °C) в течение 30 суток с последующей дефростацией снижает прочность наполнителя на 13,5 %. Исследовано влияние сухого молока и пищевого красителя на цветовые характеристики белкового наполнителя. Показано, что внесение сухого молока делает структуру однородней и светлее. Предложено использование красителя в составе наполнителя для получения компонента пищевой промышленности, имитирующего мясную часть изделия. Таким образом, по результатам работы обоснованы технологические параметры получения белкового наполнителя из отходов переработки карпа.
Пептиды относятся к числу важных биологически активных веществ. За последние десятилетия предприняты большие усилия ученых по разработке и получению коротких (низкомолекулярных) пептидов, которые проявляют более высокие фармакологические свойства, чем их прототипы. Источником природных пептидов с высокой биологической активностью может служить вторичное рыбное сырье – отходы, получающиеся при разделке рыбы. На рыбоперерабатывающих предприятиях Калининградской области скапливается большое количество рыбных коллагенсодержащих отходов. В статье описывается возможность получения низкомолекулярных пептидов из вторичного коллагенсодержащего рыбного сырья способами комбинированного гидролиза, сочетающими ферментативную и термическую обработку. Исследовано и использовано вторичное рыбное сырье – чешуя сардины, головы судака, хребты речного окуня и кожа лосося. Изучены процессы расщепления белка сырья под действием трех типов гидролиза в водной среде – ферментативно-термического, термическо-ферментативного и термическо-ферментативно-термического. В экспериментах использованы ферментный препарат микробиологического синтеза Alcalase® 2,4L от компании Novozymes (Дания) и экспериментальный ферментный препарат из пищеварительных органов леща, изготовленный на базе ООО «Биотех». Выявлено, что при комбинированных двух- и трехступенчатых способах гидролиза обеспечивается максимальный выход протеиновых гидролизатов с низкомолекулярными пептидами. Изучены молекулярные массы пептидов, их аминокислотный состав, установлена высокая биологическая ценность полученных протеиновых гидролизатов с низкомолекулярными пептидами. Определено наличие в гидролизатах всех незаменимых аминокислот, а также повышенное содержание пролина, глицина, аланина, глутаминовой и аспарагиновой кислот, которые необходимы для укрепления иммунитета, эргодинамики организма и работы опорно-двигательного аппарата человека.
СУДОСТРОЕНИЕ, МАШИНОСТРОЕНИЕ И ЭНЕРГЕТИКА
Показано, что использование в судовых энергетических установках энергосберегающих частотно-регулируемых асинхронных электроприводов вместо традиционных (контактор-асинхронный двигатель) позволяет снизить потребление электроэнергии в долевых режимах в разы, значительно расширить функциональные возможности оборудования. Однако при работе частотно-регулируемого электропривода имеет место эмиссия в питающую сеть высших гармоник тока, а к асинхронному электродвигателю наряду с основной гармоникой подаются гармоники напряжения. Гармоники тока, распространяясь по системе электроснабжения, приводят к снижению эффективности работы элементов судовых энергетических установок, в состав которых они входят. Установлено, что во всех режимах работы электропривода имеют место высокие значения потребляемой реактивной мощности. При большом числе частотно-регулируемых асинхронных электроприводов на судне будет невозможна полная загрузка дизель-генераторов по активной мощности. При работе частотно-регулируемого электропривода эмиссируются в питающую сеть гармоники тока, кратные трем. Эти гармоники являются токами нулевой последовательности. Так как судовая сеть не имеет нулевого провода, то ток третьей гармоники от одной фазы замыкается по проводам двух других фаз. Этот ток создает в электрических машинах поле нулевой последовательности с вытекающими последствиями. Наибольший интерес вызывают результаты экспериментальных исследований спектра вибраций при 10 %-й нагрузке на валу асинхронного двигателя: на частоте, близкой к 20 Гц, что может свидетельствовать о несимметрии полюсов исследуемого асинхронного двигателя; на частоте 300 Гц от взаимодействия моментов пятой (обратной последовательности) и седьмой (прямой последовательности) гармоник; на частоте 50 Гц, обусловленной воздействием основной гармоники.
По причине растущей тенденции устаревания флота, обслуживающего паромные переправы, имеется большая необходимость в проектировании новых судов данного типа или модернизации существующих проектов. Так, согласно анализу Регистровой книги Федерального автономного учреждения «Российского классификационного общества» (РКО), за минувшие 10 лет было спущено на воду всего 3 парома на 115 паромных переправ внутренних водных путей Российской Федерации (ВВП РФ). В связи с этим статья посвящена обоснованию модернизации среднемагистрального автомобиле-пассажирского парома для ВВП РФ, а также ее влиянию на мореходные качества. Рассматриваемая модернизация проводится на базе новейшего среднемагистрального автомобильно-пассажирского парома, строящегося на территории Российской Федерации для нужд паромной переправы «Балтийск–Балтийская коса». Выбранный прототип имеет характерные для данного типа судов обводы, достаточную грузовместимость и другие особенности. Вместе с тем данный проект имеет и ряд отрицательных факторов, влияющих на мореходные качества. На основании описанных отрицательных качеств судна-прототипа спроектирован теоретический чертеж модернизированного судна. Влияние модернизации теоретического чертежа на мореходные качества определялось путем испытания физических моделей судна-прототипа и модернизированного судна в опытовом бассейне Научно-исследовательского центра судостроения Калининградского государственного технического университета (НИЦС КГТУ). Исследования проводились на тихой воде, на скоростях, эквивалентных эксплуатационным скоростям натурного судна. Вместе с тем во время модельных испытаний были осуществлены заезды на встречном регулярном волнении с характеристиками волн, определяемыми Российским классификационным обществом. По результатам описанных заездов определен ряд преимуществ модернизированного судна в сравнении с его прототипом.
В процессе эксплуатации судового моторного масла происходит его старение, основными факторами которого являются окислительная высокотемпературная деградация и загрязнение сажей, металлами износа, топливом, водой и охлаждающей жидкостью. В работе методом релаксационной диэлектрической спектроскопии исследован ряд отработанных судовых масел для определения их характеристик, связанных с деградацией смазочного материала и износом двигателя. Для судовых масел Total Disola M4015, Shell Rimula, Mobil 5W40, Mobil 10W40, Navigo TPEO 12/40 экспериментально получены зависимости относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь от частоты. Диэлектрическая проницаемость судовых моторных масел находится в пределах от 2,1 до 2,4 и зависит от вязкости, плотности масла, содержания в нем парафиновых, нафтеновых и ароматических соединений и пакета присадок. Увеличение содержания присадок повышает диэлектрическую проницаемость масла. Авторами исследована связь времен дипольной релаксации свежих и отработанных масел с кинематической вязкостью, с содержанием присадок и продуктов износа. Искомый массив распределения времен релаксации рассчитывался посредством регуляризации и метода наименьших квадратов с помощью алгоритма CONTIN. Вычисления проводились в программе RILT, работающей в среде MatLab. Показано, что поляризация и последующая дипольная релаксация вызываются молекулами присадок, которые срабатывают в процессе эксплуатации двигателя. Различия во временах релаксации могут быть вызваны также образованием ассоциаций, включающих дипольные молекулы. Данные, полученные в работе, могут быть использованы в дальнейшем для построения экспертной системы диагностики двигателя и определения параметров неизвестных масел.
ЕСТЕСТВЕННЫЕ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
Вислинский залив – второй по величине мелководный бассейн лагунного типа Балтийского моря, расположенный в его юго-восточной части. Это трансграничный водный объект общей площадью 838 км2, северо-восточная часть которого (510 км2) находится под юрисдикцией России и именуется Калининградским заливом, а юго-западная (328 км2) – под юрисдикцией Польши. От моря он отделяется устойчивым песчаным барьером, водообмен с морем осуществляется через судоходный Балтийский пролив. Калининградский залив – объект множественного хозяйственного использования, который испытывает большую антропогенную нагрузку. В работе сопоставлены результаты гранулометрических параметров донных осадков, отобранных в Калининградском заливе с поверхностного слоя (0–7 см) на одних и тех же точках с промежутком в 29 лет. Исследования показали, что донные отложения залива в 1993 г. были представлены песками, песками илистыми, илами песчанистыми, илами и глинистыми илами. К настоящему времени произошли изменения в составе фракций, но типы осадков на контрольных точках не изменились. В 1993 г. доля песчаных частиц в песчаных отложениях составляла в среднем 72 %, а в 2021 г. – 78 %. В илах содержание песка увеличилось с 17 до 23 %, а в глинистых илах – с 3 до 7 %. Что касается илистых частиц, то их доля в песчаной фракции за 29 лет снизилась в среднем на 6 %, в илах – на 2 %, а в глинистых илах – на 4 %. Величина изменений, произошедших в составе осадков за указанный период, неодинакова и зависит от типов осадков. Особенность современного осадконакопления в заливе – регулярное взмучивание верхнего слоя донных отложений, сопровождающееся переотложением осадочных компонентов и транспортировкой мелких частиц во взвешенном состоянии в акваторию моря.