ALEKSANDRO STULGINSKIO UNIVERSITETAS

TVIRTINU helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

Prorektorius

Romualdas Zemeckis

2017 m helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipmėn hellipd

ŽEMĖS ŪKIO MAISTO ŪKIO

IR ŽUVININKYSTĖS MOKSLINIAI TYRIMAI IR TAIKOMOJI VEIKLA

MIKRODUMBLIŲ PANAUDOJIMAS AKVAKULTŪROJE AUGINAMŲ

ŽUVŲ PAŠARŲ GAMYBAI

2017 M GALUTINĖ ATASKAITA

Tyrimo vadovas

Alvydas Žibas

Akademija Kauno r

2017

2

VYKDYTOJŲ SĄRAŠAS

prof dr V Makarevičienė

doc dr M Gumbytė

ASU Akvakultūros centro vadovas A Žibas

3

TURINYS

1 ĮVADAS 4

2 TYRIMO OBJEKTAS IR METODAI 6

21 MEDŽIAGOS IR METODAI 6

211 MIKRODUMBLIŲ SKIRTŲ PAŠARŲ ŽUVIMS GAMYBAI AUGINIMO

TYRIMAI 6

212 MIKRODUMBLIŲ BIOMASĖS KONCENTRACIJOS BIOMASĖS IŠEIGOS IR

SANTYKINIO AUGIMO GREIČIO NUSTATYMAS 8

3 REZULTATAI 10

31 MIKRODUMBLIŲ SAVYBĖS IR AUGINIMO SĄLYGOS 10

32 MIKRODUMBLIŲ BIOMASĖS KONCENTRAVIMAS 17

33 MIKRODUMBLIŲ BIOMASĖS DŽIOVINIMAS 19

34 ŽUVŲ AUGINIMUI NAUDOJAMOS MIKRODUMBLIŲ RŪŠYS 19

35 MIKRODUMBLIŲ BIOMASĖS SUDĖTIS IR PANAUDOJIMO ŽUVŲ PAŠARŲ

GAMYBAI GALIMYBĖS 20

36 MIKRODUMBLIŲ TINKAMUMO ŽUVŲ MAILIAUS MAITINIMUI BANDYMAI 28

36 GYVŲ MIKRODUMBLIŲ PANAUDOJIMAS ŽUVŲ MAILIAUS ŠĖRIMUI 30

37 MIKRODUMBLIŲ PANAUDOJIMAS PLANKTONINIŲ VĖŽIAGYVIŲ

MAITINIMUI 31

38 LABORATORINIAI MIKRODUMBLIŲ AUGINIMO TYRIMAI IR OPTIMALIŲ

SĄLYGŲ NUSTATYMAS 33

39 PRINCIPINĖ MIKRODUMBLIŲ AUGINIMO IR PARUOŠIMO ŽUVŲ PAŠARŲ

GAMYBAI TECHNOLOGIJA 38

310 TECHNINIS EKONOMINIS MIKRODUMBLIŲ AUGINIMO IR PARUOŠIMO

PAŠARŲ GAMYBAI PAGRINDIMAS 40

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS 42

5 LITERATŪRA 44

4

1 ĮVADAS

Natūraliose sąlygose žuvų mailius minta planktonu t y smulkiais mikroorganizmais

(dumbliais pirmuonimis smulkiais gyvūnais) Auginant žuvis uždarose sistemose jų mailius

maitinamas zooplanktonu (artemijomis) ir kitais specialiais pašarais kurie labai brangiai

perkami iš užsienio kompanijų Šie pašarai Lietuvoje negaminami Bendraujant įvairių ASU

laboratorijų darbuotojams užsiimantiems mikrodumblių panaudojimo tyrimais bei

žuvininkystės technologijų tyrimais kilo mintis nagrinėti mikrodumblių panaudojimo žuvų

mailiaus maitinimui galimybes Pirmiausia numatyta apžvelgti įvairių šalių patirtį parinkti

optimalias dumblių rūšis ištirti jų auginimo galimybes įvertinti tinkamumą žuvų mailiui

maitinti detaliau apžvelgti mikrodumblių auginimo technologijas Jei pasiteisintų

mikrodumblius netolimoje ateityje galima būtų auginti Lietuvos įmonėse auginančiose žuvis

ar krevetes uždarose sistemose tai išspręstų žuvų mailiaus ar krevečių maisto problemą

Šios galimybių studijos tikslas ndash ištirti mikrodumblių panaudojimo žuvų mailiaus

pašarui galimybes

Vykdant projektą buvo numatyta spręsti tokius uždavinius

1) įvertinti mikrodumblių panaudojimo žuvų mailiaus pašarui galimybes

2) palyginti žuvų mailiaus augimo tempus šeriant juos dumbliais ir šeriant zooplanktonu

3) nustatyti optimalias mikrodumblių auginimo sąlygas

4) parengti mikrodumblių auginimo technologiją

5) atlikti techninį ekonominį mikrodumblių panaudojimo žuvų mailiaus pašarui

pagrindimą

Galimybių studija buvo atlikta ASU Aplinkos ir ekologijos institute Aplinkos

technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje Biologinių atliekų ir šalutinių

produktų panaudojimo laboratorijoje ASU Akvakultūros centre panaudojant šių padalinių

žmogiškuosius ir materialiuosius išteklius apjungiant šių padalinių darbuotojų patirtį

gebėjimus ir galimybes

Atlikus galimybių studiją apie mikrodumblių panaudojimą žuvų mailiaus šėrimui

stebint naujausius užsienio šalyse atliekamų tyrimų rezultatus (nemažai įvairių šios srities

tyrimų rezultatų buvo pateikta ką tik spalio 17-20 dienomis Dubrovnike Kroatijoje

vykusioje tarptautinėje konferencijoje ndash parodoje AQUACULTURE EUROPE 17) galima

teigti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai vis dar

nėra

5

Naujausios mokslinių tyrimų ir eksperimentinių bandymų tendencijos rodo kad

tikslinga į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

Ribojančiu veiksniu platesniam mikrodumblių taikymui žuvininkystėje yra

mikrodumblių kaina kuri ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų žaliavų todėl kol

kas mikrodumbliai plačiau naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai bet ne

baltyminių žaliavų pakaitalai Kitu reikšmingu veiksniu įtakojančiu mikrodumblių naudojimą

uždarose apytakinėse žuvų auginimo sistemose yra biosaugos reikalavimai siekiant

maksimaliai išvengti žuvų ligų pernašos su pašaru vandeniu pavojaus

6

2 TYRIMO OBJEKTAS IR METODAI

Tyrimo objektas ndash mikrodumbliai kaip žaliava žuvų mailiaus pašaro gamybai

21 MEDŽIAGOS IR METODAI

211 Mikrodumblių skirtų pašarų žuvims gamybai auginimo tyrimai

Pašarų žuvims gamybai iš mikrodumblių pasirinktos dvi žaliadumblių rūšys Chlorella

sp ir Scenedesmus sp (21 pav) Vienas iš požymių išskiriančių žaliadumblius iš kitų

dumblių yra žalia chloroplasto spalva Spalva priklauso nuo chlorofilo a ir b bei karotino

ksantofilų ir krakmolo (Jankavičiūtė 1996) Chlorella sp priklauso Chlorelinių šeimai

Chlorelės genčiai apimančiai apie 56 rūšis Minėtai genčiai priklausančių dumblių ląstelės

pavienės rutuliškos ar elipsės formos 2ndash10 microm dydžio Scenedesmus sp yra Scenedesminių

šeimos Scenedesmas genties atstovas Scenedesmas genčiai priklauso apie 200 rūšių

Scenedesmus sp ląstelės sudaro kolonijas iš 2 4ndash8 16 ar 32 ląstelių Ląstelės cilindro

elipsės ar verpstės formos sujungtos šonais išsidėsčiusios lygiagrečiai Minėtai genčiai

priklausančių dumblių ląstelės 2ndash10 microm pločio ir nuo 6 iki 40 microm ilgio Minėti žaliadumbliai

paplitę Lietuvos gėluosiuose vandenyse Gamtos tyrimų centro Botanikos instituto algologai

išskyrė juos iš Lietuvos paviršinių vandens telkinių Mikrodumbliai buvo auginami

autotrofinėmis ir miksotrofinėmis sąlygomis naudojant universalią mitybinę terpę BG11

Siekiant sumažinti savikainą universalioje terpėje esančios maisto medžiagos pakeistos

tinkamomis skystosiomis atliekomis Auginimo bandymai buvo atliekami dumblių auginimo

reaktoriuje 22 pav Mikrodumblių auginimo trukmė ndash 20ndash30 dienų

a b

21 pav Iš Lietuvos ežerų išskirti mikrodumbliai andashChlorella sp bndashScenedesmus sp

Dumbliai buvo auginami kambario temperatūroje esant 22 plusmn 2 degC apšviečiant juos

fluorescencinėmis lempomis sim250 μmolm2s balta šviesa vidutiniškai 10 val per parą

7

22 pav Laboratorinis dumblių auginimo reaktorius

Šviesos intensyvumas buvo matuojamas naudojant data logger (modelis LI-1400) LI-

190SA Quantum sensorių Siekiant išvengti užsistovėjimo ir nusėdimo mikrodumbliai buvo

maišomi į reaktorių tiekiant suspaustą orą Periodiškai į oro srautą buvo tiekiamas anglies

dvideginis palaikant auginimo terpės pH sim 7

Siekiant įvertinti dumblių auginimo atpiginimo galimybes dalis eksperimentų atlikta

įprastinėje maitinimo terpėje BG11 (21 lentelė) esančias chemines medžiagas pakeičiant

azoto ir fosforo turinčiomis atliekomis Tam buvo naudojama skystoji frakcija liekanti po

biodujų gamybos iš nuotekų dumblo

21 lentelė Universalios mitybinės terpės BG11 sudėtis

Medžiagos pavadinimas gamintojas Medžiagos kiekis mitybinėje

terpėje

Pagrindinės sudėtinės medžiagos mgl

Natrio nitratas NaNO3 (an gr Lach-Ner) 750

Dikalio hidrofosfato trihidratas K2HPO4 (an gr Girochem) 40

Magnio sulfato heptahidratas MgSO4middot7H2O (an gr

Chempur)

75

Kalcio chlorido dihidratas CaCl2middot2H2O (an gr Chempur) 36

Citrinos rūgštis 3

Amonio geležies (III) citratas (an gr Lach-Ner) 3

Dinatrio etilendiamintetraacto rūgšties druska (an gr

Chempur)

1

Natrio karbonatas Na2CO3 (an gr Lach-Ner) 20

Mikroelementai 1 mll mikroelementų

mišinio susidedančio iš gl

Boro rūgštis H3BO3 (an gr Chempur) 286

Mangano chlorido tetrahidratas MnCl2middot4H2O (an gr

Chempur)

181

Cinko sulfato heptahidratas ZnSO4middot7H2O (an gr Girochem) 0222

8

Natrio molibdato pentahidratas NaMoO4middot5H2O (an gr

Chempur)

039

Vario sulfato pentahidratas CuSO45H2O (an gr Girochem) 0079

Kobalto nitrato heksahidratas Co(NO3)2middot6H2O (an gr

Lach-Ner)

00494

Mikrodumbliai naudojant anaerobiškai perdirbtą nuotekų dumblą buvo auginami

taikant penkias skirtingas terpės kombinacijas

palyginamąją (kontrolinę) modifikuotą terpę BG11 (N konc 012 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 006 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 009 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 09 gl)

212 Mikrodumblių biomasės koncentracijos biomasės išeigos ir santykinio augimo

greičio nustatymas

Mikrodumblių augimas buvo stebimas taikant šviesos absorbcijos metodą Kas antrą ar

dvi dienas UVVIS spektrofotometru Lambda 25 buvo matuojamas mikrodumblių

suspensijos optinis tankis (OT) Prieš optinio tankio matavimus atliekama spektrofotometro

nulinė kalibracija vėliau išmatuojamas suspensijos optinis tankis esant 750 nm bangos ilgiui

Dumblių biomasės koncentracija nustatoma mėginį su dumblių biomase centrifuguojant 10

minučių (12000 aps min-1

) du kartus plaunant distiliuotu vandeniu ir džiovinant džiovinimo

spintoje esant 105 degC temperatūrai iki pastovios mėginio masės Sausos biomasės

koncentracija (SBK) (gl-1

) apskaičiuojama iš lygties (2)

SBK = S

S

V

m 1000 (1)

čia mS ndash sauso mėginio masė g VS ndash mėginio tūris ml

Nustačius eilės mėginių biomasės koncentraciją bei išmatavus optinį tankį sudaryta

kalibracinė kreivė Nustatyta tiesinė priklausomybė tarp OT750 ir SBK kiekvienai

mikrodumblių rūšiai aprašoma tokiomis lygtimis (2) ir (3)

Scenedesmus sp

R2=0974 (2)

9

Chlorella sp

R2=0972 (3)

Mikrodumblių biomasės išeiga (gl-1

p-1

) apskaičiuojama remiantis biomasės

koncentracijos (gl-1

) kitimu per laiko vienetą Biomasės išeiga (BI) apskaičiuojama pagal

formulę (4)

(4)

Mikrodumblių santykiniam augimo greičiui (biomasės prieaugiui per laiko vienetą (gg-

1p

-1 arba p

-1)) apskaičiuoti naudojama ši lygtis (5)

(5)

čia X1 ir X0 ndash biomasės koncentracija (gl-1

) paromis t1 ir t0

Pasibaigus auginimo periodui dumblių suspensija buvo centrifuguojama centrifuga

bdquoHeraeus Multifuge X3Rldquo esant 2000 min-1

sūkių dažniui 20 min Vandens kiekis suspensijoje

analizuotas svorio metodu mikrodumblius džiovinant iki pastovios masės 105 oC

temperatūroje džiovinimo krosnelėje bdquoBinderldquo (Vokietija) Dalis mikrodumblių suspensijos

buvo džiovinama šalčiu užšaldant šaldiklyje (minus 18 oC) kita dalis džiovinama

liofilizuojant 96 val esant -55 degC temperatūrai bdquoScanVac CoolSafeldquo įrangoje (Danija)

džiovinama esant 60 oC džiovinimo spintoje bdquoBinderldquo (Vokietija) Šaldymas pasirinktas tam

kad būtų suardomos mikrodumblių ląstelių membranos ir dumbliuose esančios maisto

medžiagos būtų lengviau prieinamos žuvims

Tokiu būdu ruošiant mėginius numatoma įvertinti įvairiai paruoštų mikrodumblių

(sausų sterilizuotos suspensijos išdžiovintų šalčiu mikrodumblių) panaudojimo žuvų mitybai

galimybes

10

3 REZULTATAI

31 Mikrodumblių savybės ir auginimo sąlygos

Gamtoje yra tūkstančiai dumblių rūšių nuo mikroskopinių iki 60 m ilgio Juos galima

suskirstyti į mikrodumblius ir makrodumblius Jie paplitę visame Žemės rutulyje net Arkties

sniege aptinkama mikrodumblių nors dauguma jų gyvena vandenyje Dumbliai yra tipiniai

autotrofai (organizmai gaminantys sudėtingus organinius junginius iš paprastų molekulių

naudojant šviesą ar neorganinių junginių cheminių reakcijų energiją)

Palyginus su aukštesniais augalais mikrodumbliai gali užauginti dešimt kartų didesnį

biomasės kiekį Tokia pagaminta biomasė po vandens pašalinimo žinomais būdais verčiama

biodyzelinu bioetanoliu ar biodujomis Vienaląsčiai ir daugialąsčiai dumbliai vykdo

fotosintezę ypatingai efektyviai Iki 347 fotosintezei aktyvių spindulių tai maždaug

atitinka saulės šviesos regimos šviesos spektrą fitoplanktonas naudoja biomasei gaminti Be

to kiekviena populiacijos ląstelė fotosintezę vykdo vienodai tuo tarpu pas aukštesniuosius

augalus tik žaliosios lapų ląstelės bet ne šaknų ar kamienų ląstelės Gaunamas dešimteriopai

didesnis dumblių biomasės prieaugis palyginus su aukštesniaisiais augalais Mikrodumblių

biomasės kiekis per parą palankiomis sąlygomis gali padvigubėti (Chisti 2007 Hu et al

2008) o esant pakankamai maisto medžiagų eksponentinio augimo metu dumblių ląstelės gali

dalintis net kas 35 val (Chisti 2007)

Mikrodumbliai gali būti įvairiausių rūšių skirtingos sudėties vienaląsčiai ir

daugialąsčiai Nors jų augimą galima kontroliuoti daug lengviau nei makrodumblių mažas jų

dydis komplikuoja derliaus nuėmimą Kad dumbliai augtų jiems reikalingos gana paprastos

sąlygos šviesa anglies šaltinis vanduo maistinės medžiagos ir atitinkama temperatūra

Pastaruoju metu buvo sukurta nemažai skirtingų sistemų kurios aukščiau minėtas sąlygas

išpildo vis dėlto tai padaryti yra gana sudėtinga Viena svarbiausių sąlygų norint dumblius

auginti komerciniais tikslais yra didelio masto sistemos Jos gali būti atviros esančios

sausumoje ir jūroje bei uždaros labiau kontroliuojamos bet brangesnės

Dėl savo sudėties ir gebėjimo kaupti įvairias naudingas medžiagas dumbliai šiuo metu

naudojami daugelyje sričių Viena jų pašarų gamyba nes mikrodumblių biomasėje gausu

įvairių baltymų angliavandenių riebalų mineralų vitaminų karotinoidų polinesočiųjų

riebalų rūgščių (omega-3) pigmentų natūralių antioksidantų (Lorenz and Cysewski 2000)

bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų (Spolaore et al 2006 Brennan and Owende

2010)

11

Pagrindiniai dumblių auginimo privalumai yra šie jų auginimui nereikalingi žemės ūkio

paskirties plotai todėl nekyla konkurencija su žemės ūkio produktais didelis masės prieaugis

ploto vienetui gali augti bet kur net dideliu atstumu nuo vandens CO2 emisijos iš elektrinių

ir kitų potencialių stacionarių aplinkos oro taršos šaltinių gali būti produktyviai naudojamos

dumblių todėl šių pagalba sumažinamas neigiamas minėtų dujų poveikis aplinkai

Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių (Saacutenchez Miroacuten et al 2003 Posten

2009) Ši dumblių savybė sunaudoti CO2 ir jį paversti biomase fotosintezės metu gali

pasitarnauti šalinant anglies dvideginį iš pramonės objektų išlakų ir tuo būdu mažinant

šiltnamio efektą sukeliančių dujų patenkančių į atmosferą iš stacionarių taršos šaltinių

koncentraciją Mikrodumbliai gali būti panaudojami ir šalinant anglies dvideginį iš biodujų

kuriose įprastai jo būna apie 30

Nustatyta kad naudojant mikrodumblius metano koncentraciją biodujose galima

padidinti nuo 70 iki 85ndash90 (Kao et al 2012a) Tačiau anglies dioksido šalinimo

efektyvumas ir mikrodumblių tolerancija anglies dioksidui yra skirtinga Nustatyta kad

didžiausia biomasės išeiga gaunama kai anglies dvideginio koncentracija dujose tiekiamose į

bioreaktorius nėra didelė (Kodama et al 1993 Hanagata et al 1992 Nakano et al 1996

Sakai et al 1995) Tai susiję su pH sumažėjimu dumblių auginimo terpėje dėl to sulėtėja kai

kurių dumblių rūšių augimas (Pires et al 2012) Dumbliai anglies dioksidą fiksuoja esant

šviesos šaltiniui Todėl auginant mikrodumblius uždarose sistemose būtinas dirbtinis

apšvietimas Nustatyta kad efektyviausiai fotosintezę veikia mėlyna (420ndash450 nm) ir raudona

(660ndash700 nm) šviesa kurios optimalus srautas 200ndash400 micromolm2s ribose Esant aukštesnei

temperatūrai dumbliai gali absorbuoti didesnį šviesos srautą (Carvalho et al 2010)

Mikrodumblių augimui ir dauginimuisi svarbi ir temperatūra Optimali temperatūra

dumbliams yra 20ndash30 degC ribose (Zebib 2008) Daugelis dumblių gali augti iki 15 degC

temperatūroje tačiau esant 2ndash4 degC temperatūrai dumbliai gali žūti (Mata et al 2010) Esant

aukštesnei kaip 30 degC temperatūrai dumblių dauginimosi greitis yra mažesnis

Pagrindinės maisto medžiagos mikrodumblių augimui kartu su anglimi yra azotas ir

fosforas Azotas sudaro 7ndash10 dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra amoniakinis

(NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas (Oliver and Ganf 2000) Azoto kiekis dumblių auginimo

terpėse siekia 007-04 gl Fosforo kiekis svyruoja 0002ndash03 gl ribose (Richmond 2004)

Atsižvelgiant į tai kad azoto ir fosforo yra gausu įvairiose nuotekose ir atliekose (nuotekų

dumble mėšle ir t t) siūloma jas naudoti mikrodumblių auginimui Tačiau azoto ir fosforo

12

kiekis auginimo terpėje neturi būti per didelis Didesnės amonio jonų koncentracijos

dumbliams yra nuodingos (Borowitzka 1998) Svarbu ir tai kad naudodami mikrodumblius

iš nuotekų galime šalinti ir sunkiuosius metalus (Vilchez et al 1997) bei kai kuriuos toksinius

organinius aromatinius junginius (Semple et al 1999)

Įvairių rūšių mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau daugiau nei kelis

dešimtmečius ir naudojami pašarų gamybai kosmetikai farmacijos pramonei ir kt

Paprasčiausios atviros sistemos dumblių auginimui yra negilūs stacionarūs baseinai su

įtaisytomis maišyklėmis arba be jų (Borowitzka 1999) kurių dydis siekia nuo kelių kv metrų

iki 250 ha (31 pav) Anglies šaltinis dumbliams yra CO2

31 pav Maži baseinai Spirulina kultūrai Azijoje (kairėje) baseinai Dunaliella salina kultūrai (Cognis

Western Australia ) (Algae-based biofuels 2009)

Anglies dvideginis į vandenį patenka iš oro tai riboja augimo tempą ir sąlygoja

palyginti mažesnį derlių iš 1 ha ploto Kitas neigiamas poveikis ndash lėtas maistinių medžiagų

pasiskirstymas bei gyvų ir negyvų dumblių plūduriavimas ir sedimentacija tai riboja saulės

šviesos prieigą (Algae-based biofuels 2009 Newman 2009) Minėtą poveikį galima

sumažinti arba panaikinti auginant dumblius kitokios formos baseinuose konkrečiai

apvaliuose su mechaniniu maišymu arba taip vadinamuose ldquoracewayrdquo kanalų pavidalo

baseinuose kuriuose irklaračio dėka sukuriama vandens cirkuliacija kanalais Maišymas

pagerina CO2 prieigą Anglies dvideginio šaltiniu gali būti oras suslėgtas anglies divideginis

arba CO2 turinčios išmetamos dujos 1 t dumblių biomasės reikia maždaug apie 18 t anglies

dvideginio Jei CO2 šaltiniu naudojamas oras kuriame anglies dvideginis sudaro tik 00383

tai 1 t dumblių užauginti reikės apie 37000 m3

oro (Algae-based biofuels 2009) Dumbliai

tokiose sistemose yra jautrūs dumblių plėšrūnams parazitams bei kitoms rūšims kurios

labiau prisitaikiusios gyventi esamomis sąlygomis Tik ribotas rūšių kiekis gali dominuoti ir

išlikti atvirose sistemose

13

Dumbliai tokiose sistemose auginami nepertraukiamu būdu reguliariai pašalinant iš

sistemos dalį užaugintos biomasės ir papildant sistemą naujomis maisto medžiagomis

(Demirbas 2010) Atvirų dumblių auginimo sistemų privalumas ndash jos yra paprastos lengvai

įrengiamos aptarnaujamos nedidelės energijos sąnaudos eksploatacijos metu (Singh and

Sharma 2012)

Tokias problemas kaip temperatūra dujų apykaita tarprūšinė konkurencija galima

eliminuoti dumblius auginant uždarose sistemose (Ugwu et al 2008) Nustatyta kad dumblių

biomasės išeiga uždarose sistemose viršija išeigą gautą atvirose sistemose apie 300 (Pulz

and Schreibenbogen 1998)

Pasaulyje yra gaminami įvairių konstrukcijų uždari fotobioreaktoriai Tai vertikalios

horizontalios bei spiralinės vamzdelinės plokštelinės cilindro kupolo ar piramidės formos

sistemos Populiariausi yra vamzdeliniai bei plokšteliniai bioreaktoriai (32 ir 33 pav)

Uždaros sistemos dažnai įrengiamos dengiant atviras sistemas permatoma skaidria medžiaga

ar sudarant oranžerijas tačiau tai yra brangu dideliems plotams Kitas paprastas bet

nebrangus pavyzdys būtų polietileno krepšių rankovių taikymas

32 pav Uždarų dumblių auginimo sistemų pavyzdžiai ldquoBig Bagrdquo dumblių kultūra (BEAM)

stulpelinis burbulų reaktorius (Tredici in Wijffels 2007) stulpelinių burbulų reaktorių laukas

(Wijffels 2007)

Tokia sistema yra pakankamai jautri išorės poveikiui ir neilgaamžė todėl tai daro ją

netinkama naudoti lauko sąlygomis Šiek tiek pažangesnės sistemos su ilgesnio tarnavimo

laiko danga stiklu polietilenu ar polikarbonatu Tokie reaktoriai veikia nepertraukiamai

gerai kontroliuojami gaunama didesnė biomasės koncentracija be ypatingų sąlygų ir didesnių

išlaidų tonai derliaus Tokio tipo reaktoriaus pavyzdys ndash vertikalus vamzdelinis arba

vertikalus stulpelinis (koloninis) reaktorius

14

33 pav Vamzdelinių reaktorių sistema (Algae production)

Vamzdeliniai reaktoriai yra tinkami naudoti turint didelį apšviečiamą paviršių Jei

naudotume minėto tipo reaktorių sistemą t y vamzdelinius vertikalius reaktorius sustatytume

vieną šalia kito šie kaimyninius užstotų (mestų šešėlį) taip sumažindami saulės spinduliuotės

prieigą (32 pav stulpelinių burbulų reaktorių laukas) Ši problema eliminuojama naudojant

horizontalius vamzdelinius reaktorius (33 pav) Tačiau pašalinti šią problemą ne taip

paprasta kaip iš pirmo žvilgsnio atrodo Problemos sprendimas abiem atvejais yra jų atstumų

funkcija Pagrindinis vamzdelinių reaktorių trūkumas ndash prastas masės pernešimas Masės

pernešimo problema didėja (deguonies kiekis didėja augimo sąlygos toliau išilgai vamzdelio

prastėja) didėjant vamzdeliniam bioreaktoriui (Ugwu et al 2008)

34 pav Alveolinis plokštelinis fotobioreaktorius (Tredici and Materassi 1992)

15

Siekiant optimaliau išnaudoti saulės energiją buvo sukurti plokšti taip vadinami flat-

plate fotobioreaktoriai (34 ir 35 pav) Šiuose reaktoriuose ištirpusio deguonies susikaupimas

yra pakankamai žemas palyginti su horizontaliais vamzdeliniais reaktoriais Skelbiama kad

plokšti reaktoriai gali pasiekti gana aukštą fotosintetinį efektyvumą Minėti įrenginiai yra

labai tinkami dumblių auginimui tačiau ir jie turi keletą trūkumų Įvairių sistemų dumbliams

auginti privalumai ir trūkumai yra išdėstyti žemiau pateiktoje 31 lentelėje

35 pav Flat-Plate-Airlift fotobioreaktorius reaktoriaus sudėtinė dalis ir biomasės srautai

reaktoriuje (Subitec)

31 lentelė Sistemų dumblių auginimui palyginimas (Ugwu et al 2008)

Sistemos

dumbliams

auginti

Privalumai Trūkumai

Atviri baseinai Palyginti ekonomiški lengva valyti

po auginimo tinka masiniam

dumblių auginimui

Sunkiau kontroliuoti kultūrų sąlygas

sunkumai auginant dumblius ilgesnį

periodą nedidelis produktyvumas

užima daug vietos limituotos dumblių

rūšys kultūras lengva užkrėsti

Vertikalūs

stulpeliniai

reaktoriai

Didelis masės pernešimas geras

susimaišymas su nedideliu šlyties

įtempiu nedideli energijos poreikiai

geras potencialas įvairiam masteliui

Nedidelis apšvietimo paviršiaus plotas

jų konstrukcijos reikalauja reiklesnių

medžiagų šlyties įtempiai dumblių

16

lengva sterilizuoti gerai tinka

dumblių imobilizavimui sumažinta

fotoinhibicija ir fotooksidacija

kultūroms mažėja apšvietimo plotas

didėjant masteliui

Plokštiniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšviečiamo paviršiaus

plotas tinkami lauko kultūroms geri

dumblių imobilizacijai geras

biomasės produktyvumas palyginti

pigūs lengva valyti nedideli

deguonies kiekiai

Didesniems įrenginiams reikia daugiau

sekcijų ir atraminių medžiagų sunki

temperatūrinė kontrolė galimybė

atsirasti hidrodinaminiam stresui kai

kurioms dumblių rūšims atsiranda

apnašų ant sienų

Vamzdeliniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšvietimo paviršiaus plotas

tinkami lauko kultūroms

pakankamai geras biomasės

produktyvumas palyginti pigūs

pH gradientas ištirpęs deguonis ir

anglies dvideginis išilgai vamzdelio

atsiranda apnašų ant sienų reikia

nemažų plotų auginimui

Fotosintezei vykdyti gali būti naudojama ne tik natūrali bet ir dirbtinė šviesa Žemiau

pateiktame 36 pav pavaizduotas fotobioreaktorius apšviečiamas dirbtine šviesa ndash

fluorescencine lempa

36 pav Tipinis fotobioreaktorius su dirbtiniu apšvietimu (Ugwu et al 2008 Newman

2009)

Įrenginys sumontuotas su rotoriumi ir sparnuotės įrenginiu kultūrų sumaišymui Šio

tipo reaktorių galima modifikuoti apšvietimui naudojant tiek dirbtinę tiek natūralią šviesą

Taigi šis įrenginys veikia naudojant dirbtinę šviesą tuomet kai natūralios šviesos

intensyvumas sumažėja ndash kuomet stipriai debesuota ar nakties periodu Yra duomenų kad

galima sukaupti optines skaidulas padalyti saulės šviesą cilindrinio reaktoriaus viduje

Pagrindinis viduje apšviečiamo reaktoriaus privalumas būtų tai kad šilumos ir slėgio dėka

minimizuojamas užkrėtimas Be to apšvietimas būtų nepertraukiamas (tiek šviesiu tiek

Reaktoriaus siena

Fluorescencinė lempa

Rotorius Anga aeracijai

Sparnuotė

17

tamsiu paros metu) Vis dėlto dumblių auginimas lauko sąlygomis naudojant minėto tipo

reaktorius reikalautų šiek tiek techninių pastangų

32 Mikrodumblių biomasės koncentravimas

Užaugintos mikrodumblių biomasės paruošimas apima kelis etapus biomasės

sukoncentravimą apdorojimą aliejaus ekstrakciją Biomasę sukoncentruoti galima įvairiais

metodais įskaitant mechaninius cheminius bei biologinius būdus sedimentaciją

centrifugavimą filtraciją (įskaitant ultrafiltraciją) flokuliaciją bei flotaciją ultragarsinę bei

magnetinę separaciją (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010 Carlsson et al 2007

Chen et al 2011 Wu et al 2012 Bilad et al 2012 Xu et al 2008) bei elektroforezę

(Christenson and Sims 2011) Universalaus metodo minėtam tikslui pasiekti nėra paprastai iš

daugelio jis pasirenkamas priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jų dydžio (mikrodumblių

dydis 3ndash30 microm) ląstelių tankio taip pat atsižvelgiant į metodo ekonomiškumą Sąlyginai

nedidelė dumblių koncentracija (05ndash5 kg m-3

auginimo terpės (Greenwell et al 2010 Grima

et al 2003)) ir jų dydis apsunkina ir pabrangina (sukoncentravimas sudaro apie 20ndash30 visų

biomasės apdorojimo išlaidų sumos (Grima et al 2003)) biomasės sukoncentravimo procesą

Techniškai pats paprasčiausias ir pigiausias mechaninis būdas sukoncentruoti

dumblius yra jų biomasės nusodinimas Pramoniniais tikslais auginami dumbliai nusodinami

nusodinimo baseinuose taip jų masė sukoncentruojama 85ndash95 (sausų medžiagų masė

sudaro apie 3 ) nusodinimo baseinų dugne Šis būdas gana pigus tačiau nepatrauklus tuo

kad reikalingas papildomas plotas nusodinimo baseinui įrengti Be to pats nusodinimo

procesas vyksta gana lėtai todėl jo metu esant aukštesnei aplinkos temperatūrai nusodinama

biomasė gali pradėti gesti (Greenwell et al 2010) Nusodinimo ir filtracijos procesus

paspartinti gali flokuliantų ar koaguliantų naudojimas susidarant dumblių ląstelių

aglomeratams Atlikta eilė tyrimų siekiant surasti optimalius flokuliantus ir koaguliantus

Dažniausiai tam tikslui naudojamos neorganinės geležies ar aliuminio druskos FeCl3

Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 (Grima et al 2003) Elektrolitų efektyvumą sužadinti koaguliaciją

nusako kritinė koagulianto koncentracija arba kitaip tariant koagulianto koncentracija

reikalinga greitai sukelti koaguliaciją Metalo jonų koaguliacinis efektyvumas didėja didėjant

jono krūviui Poligeležies sulfatas Fe2(OH)n(SO4)3-n2]m yra bene efektyviausias lyginant šį su

tradiciniais nepolimerizuotais metalo druskų flokuliantais (Grima et al 2003) Flokulėms

sudaryti yra naudojami ir polimerai Ignacio de Godos ir bendratyrėjai nustatė kad naudojant

flokuliantus Drewfloc 447 Flocudex CS5000 Flocusol CM78 Chemifloc CV300 ir

18

chitozaną keletui dumblių rūšių biomasės sukoncentravimo efektyvumas 66ndash98

pasiekiamas su 5ndash6 kartus mažesne koncentracija nei naudojant FeCl3 ir Fe2(SO4)3 (De Godos

et al 2011) Be to tų pačių atliktų tyrimų duomenimis vienaląsčių ir kolonijinių dumblių

biomasės sukoncentravimo efektyvumai labai panašūs

Paprastas ir greitas būdas sukoncentruoti dumblių ląsteles yra magnetinė separacija

naudojant Fe3O4 nanomagnetines daleles Minėtos magnetinės dalelės buvo pritaikytos

mikrodumblių Botryococcus braunii ir Chlorella ellipsoidea sukoncentravimui Pridėjus

Fe3O4 į dumblių suspensiją dumblių ląstelės jas adsorbuoja o dumblių sukoncentravimas

vyksta dėl veikiančio išorinio magnetinio lauko Pasak tyrėjų taikant šį metodą pasiekiamas

didesnis nei 98 sukoncentravimo efektyvumas Be to tai laiką ir energiją tausojantis

dumblių biomasės sukoncentravimo būdas (Xu et al 2011)

Siekiant nenaudoti jokių cheminių medžiagų kiti galimi dumblių biomasės

sukoncentravimo būdai yra flotacija centrifugavimas filtracija bei elektroforezė Flotacija

atliekama naudojant suspaustą orą tiksliau disperguotus arba ištirpusio oro mikroburbuliukus

nukreipiamus į auginimo terpės dugną prie kurių prilipusios dumblių ląstelės susikaupia

flotuojamos terpės paviršiuje Siekiant suintensyvinti flotacijos procesą kartu su disperguotu

oru gali būti naudojami ir flokuliantai (Chen et al 2011) Kai kurios dumblių rūšys sugeba

natūraliai floatuoti terpės paviršiuje Šis procesas vyksta dėl fotosintezės metu gaminamo

deguonies kuris burbuliukų pavidalu kyla į terpės paviršių (Bruton et al 2009) Kitas būdas

dumblių biomasei sukoncentruoti yra filtracija Galima slėginė vakuuminė ir rotacinė

filtracija Ji labiau tinkama dumblių rūšims kurios pasižymi didesnėmis dumblių ląstelėmis

(gt70 microm) tokioms kaip Coelastrum ir Spirulina ir netinkamas Scenedesmus Dunaliella

Chlorella (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010) Minėtus dumblius galima

sukoncentruoti naudojant membraninę mikrofiltraciją bei ultrafiltraciją (Mata et al 2010)

Esminis filtracijos trūkumas yra tai kad ant filtro nusėdanti dumblių biomasė laikui bėgant

užkemša filtro poras tai apsunkina ir sulėtina patį procesą tuo pačiu padidinamos ir

energijos sąnaudos Be to membranų keitimas ir siurblių darbas ženkliai didina

eksploatacines išlaidas todėl šis metodas labiau taikytinas nedideliems tūriams filtruoti (lt 2

m3p

-1) didesniems tūriams labiau tiktų centrifugavimas (Grima et al 2003)

Centrifugavimas ndash tai gana dažnai naudojamas greitas gana efektyvus būdas

(sukoncentruojama gt95 ) sukoncentruoti biomasę Centrifugavimas yra pripažintas bene

geriausiu metodu sukoncentruoti smulkių vos kelių mikrometrų dydžio dumblių biomasę

(Grima et al 2003) Gaunama geros konsistencijos (tiršta) sukoncentruota biomasė tačiau šis

19

būdas reikalauja nemažai energetinių išlaidų ir techninės priežiūros dėl judančių detalių

(Brennan and Owende 2010 Grima et al 2003 Sim et al 1988)

33 Mikrodumblių biomasės džiovinimas

Sukoncentruota dumblių biomasė kurioje yra nuo 5 iki 20 ir daugiau sausų

medžiagų prieš atliekant ekstrahavimą turi būti džiovinama (iki 92 ir daugiau SM) nes

lipidų ekstrakcija iš sausos biomasės yra žymiai efektyvesnė už ekstrakciją iš drėgnos

medžiagos (Grima et al 2003 Zhu et al 2002) Džiovinimo procesas neturėtų būti atidėtas

ilgesniam laikui ypatingai karšto klimato šalyse (Brennan and Owende 2010 Grima et al

2003) Džiovinimas gali būti vykdomas įvairiais būdais (įskaitant ir džiovinimą saulėje) ir

gana plačiame temperatūrų diapazone Džiovinimas saulėje nors yra paprastas bei pigus deja

turi nemažai trūkumų jis ganėtinai ilgas tokiam biomasės džiovinimui reikalingi nemaži

plotai klimatinės sąlygos ir t t Kiti būdai apima žemo slėgio pakopinį džiovinimą (Prakash

et al 1997) išpurškiamąjį džiovinimą (Grima et al 2003 Prakash et al 1997) (džiovinama

medžiaga išpurškiama ir džiovinama karštomis dujomis tai labai plačiai naudojamas bet

vienas brangiausių džiovinimo metodų (Bruton et al 2009) būgninį džiovinimą (Grima et

al 2003 Prakash et al 1997) džiovinimą žemoje temperatūroje ndash šaltyje (taikant

liofilizaciją kuomet drėgmė pašalinama sublimacijos metu) (Grima et al 2003) ir tt

Liofilizacija yra gana brangus medžiagos džiovinimo būdas ypač jei medžiaga džiovinama

dideliais kiekiais tačiau nepaisant to didelis šio metodo privalumas yra tai kad iš

liofilizuotos medžiagos žymiai lengviau išekstrahuojami lipidai (Grima et al 2003) Visi

džiovinimo metodai išskyrus džiovinimą saulėje reikalauja nemažai energijos sąnaudų Šis

dumblių biomasės paruošimo etapas biodegalams gaminti gali sudaryti net iki 70 visų

žaliavos ruošimo išlaidų (Bruton et al 2009)

34 Žuvų auginimui naudojamos mikrodumblių rūšys

Nors sutinkama nepaprastai daug mikrodumblių rūšių tik nedidelis jų skaičius

auginamas dirbtinai akvakultūrų inkubatoriuose Tai lemia tam tikrų mikrodumblių rūšių

prieinamumas kultivavimo sudėtingumas fizinės ląstelių savybės jų sudėtis virškinamumas

toksinų ir dirgiklių buvimas biomasėje (Muller-Feuga et al 2003 (a) Muller-Feuga et al

2003 (b)) 32 lentelėje pateiktas nevisiškai išsamus paprastai akvakultūrose naudojamų

mikrodumblių rūšių sąrašas ir panaudojimo galimybės

20

32 lentelė Pagrindinių akvakultūrose naudojamų mikrodumblių grupės gentys ir rūšys bei

panaudojimo sritys

Grupė Gentis Rūšis Panaudojimo sritis

Cianobakterijos Arthrospira platensis Kombinuotų pašarų ingredientas

Chlorofita Tetraselmis suecica chui Dvigeldžiams moliuskams

Chlorella sp vulgaris

minutissima

virginica grossii

Plėšriųjų žuvų šėrimui

kombinuotų pašarų ingredientas

Dunaliella sp tertiolecta salina Kombinuotų pašarų ingredientas

Haematococcus pluvialis Kombinuotų pašarų ingredientas

Eustigmatophyceae

(Phyklum

Heterokontophyta)

Nanochloropsis sp oculata Plėšriųjų žuvų šėrimui bdquoŽaliasis

vanduoldquo (suspensija) pelėkinių

žuvų mailiui

Labyrinthulea

(Phyklum

Heterokonta)

Schizochytrium sp Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Ulkenia sp Gyvas maistas plėšriosioms žuvims

Bacillariophyta

(diatoms)

Chaetoceros calcitrans gracilis Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Skeletonema costatum Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Thalassiosira pseudonana Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Nitszchia sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Navicula sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Amphora sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Haptophyta Pavlova lutheri Dvigeldžiams moliuskams

Isochrysis galbana add galbana

bdquoTahitildquo

Dvigeldžiams moliuskams

bdquoŽaliasis vanduoldquo (suspensija)

pelėkinių žuvų mailiui

Dinophyta

(dinoflagellates)

Crypthecodinium cohnii Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Yra žinoma šių mikrodumblių rūšių biomasės sudėtis kuri gali būti keičiama

modifikuojant mikroorganizmus Paprastai žuvų pašaruose vyrauja ne viena kažkuri

mikrodumblių rūšis tačiau atitinkamai subalansuotos jų kompozicijos

35 Mikrodumblių biomasės sudėtis ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai galimybės

Mikrodumbliai savo sudėtyje turi vitaminų mineralų pigmentų nepakeičiamų riebalų

rūgščių todėl gali būti naudojami žuvų šėrimui Tyrinėjamos galimybės juos naudoti grynus

ar koncentratą taip pat analizuojamos galimybės mikrodumblius įterpti į pašarus žuvims

21

Pašarų pramoniniu būdu auginamoms žuvims sudėtis lyginant su kitų gyvūnų pašarų

sudėtimis pateikta 33 lentelėje

33 lentelė Tipinė pašarų sudėtis įvairių rūšių gyvūnams (Algae fos aquaculture and animal feeds)

Baltymai Riebalai Angliavandeniai

Apykaitinė

energija

Pašarų

sąnaudos

kgkg

priesvorio

Paukščiai 210 50 60 130 22

Kiaulės 160 50 60 125 30

Galvijai 120 40 65 101 58

Lašišos 370 320 15 210 10

Jūros karšiai 450 200 20 191 16

Tilapija 350 60 40 135 15

Krevetės 350 60 40 135 20

Iš pateiktų duomenų matyti kad užsienyje auginamų žuvų receptūroje lyginant su

paukščių kiaulių ir galvijų pašarais yra žymiai daugiau baltymų tačiau mažiau

angliavandenių Be to šių pašarų apykaitinė energija yra šiek tiek didesnė o pašarų kiekis

užauginti 1 kg prieaugio yra mažesnis

Lietuvoje platinamų pašarų žuvims sudėtis priklauso nuo gamintojo yra gana

skirtinga ir priklauso nuo maitinamų žuvų rūšies Iš užsienio vežami pašarai savo sudėtyje turi

daugiau baltymų vietos gamybos pašarai pasižymi mažesniu baltymų kiekiu (34 lentelė)

34 lentelė Šalyje platinamų pašarų žuvims sudėtis

35 lentelė Tipinė pramoninių baltyminių žaliavų sudėtis

Žaliava Baltymai Riebalai Angliavandeniai Pelenai

Žuvų miltai 630 110 - 158

Kukurūzų

gliutenas

620 50 183 48

Sojų miltai 440 22 390 61

Pašarų kokybė ir sudėtis priklauso nuo juos sudarančių komponentų Atsižvelgiant į

tai kad pašarų žuvims vienas pagrindinių komponentų yra baltymai pašarų gamybai

naudojami įvairūs baltymų šaltiniai (35 lentelė)

Pašarai Proteinai Riebalai Ląsteliena

Upėtakiams 42-48 20-22 09-38

Šamams 43-54 12-15 02-40

Karpinėms žuvims 48-56 12-15 03-07

Eršketams 47-55 9-18 09-1

Karpinėms žuvims 2301 323 742

Karpinėms vienmetėms 25-26 90

Karpinėms dvimetėms 22-23 100

22

Pastaruoju metu kaip baltyminė žaliava žuvų pašarų gamyboje plačiai naudojami žuvų

miltai ir augalinės kilmės produktai (grūdai ir aliejingosios sėklos) pastarieji pasižymi

mažesne kaina todėl jais pakeičiama dalis žuvų miltų žuvų racione Nors augalinių produktų

naudojimas pašarų gamyboje užtikrina pakankamą žuvų prieaugį jie gali sukelti žymius žuvų

maistinės vertės pokyčius Todėl pastaruoju metu nagrinėjamos galimybės į žuvų mitybos

racioną įtraukti mikrodumblius Jie galėtų būti alternatyva žuvų miltams nes mikrodumbliai

yra bazinis akvakultūros mitybinės grandinės elementas ir yra maisto atsarga kurią žuvys

prisitaikiusios naudoti Tačiau yra daugybė mikrodumblių rūšių pasižyminčių skirtingomis

savybėmis ir maistine verte todėl jų vertė turi būti analizuojama ir vertinama juos naudojant

pašarų žuvims gamybai Apibendrinta įvairių rūšių mikrodumblių cheminė sudėtis pateikta

36 lentelėje Kaip matyti baltymų kiekis žaliadumbliuose ir melsvadumbliuose yra gana

didelis ir siekia 60-71 Lipidų kiekis šiuose dumbliuose varijuoja nuo 2 iki 7 Pelenų

kiekis žaliadumbliuose siekia 3-11 Pigmentų (chlorofilo ir karotinoidų) kiekis dumbliuose

siekia iki 5 (s m) Mikrodumblių ląstelių virškinamumas yra mažas dėl storų sienelių šios

problemos sprendžiamos juos džiovinant ar suardant kitais metodais (ultragarsu) tuo būdu

pasiekiamas apie 90 virškinamumas

36 lentelė Cheminė mikrodumblių sudėtis ( sausos medžiagos)

Mikrodumbliai Proteinai Lipidai Angliavandeniai

Spirulina platensis 46 ndash 50 4 ndash 9 8 ndash 14

Spirulina maxima 60 ndash 71 6 ndash 7 13 ndash 16

Chlorella vulgaris 51 ndash 58 14 ndash 22 12 ndash 17

Chlorella pyrenoidosa 57 2 26

Scenedesmus obliquus 50 ndash 56 12 ndash 14 10 ndash 17

Scenedesmus quadricauda 47 2

Dunaliella salina 57 6 32

Synechococcus 63 11 15

Euglena gracilis 39 ndash 61 14 ndash 20 14 ndash 18

Hormidium 41 38

Ulothrix 45 1

Pašarų gamybai plačiai naudojamuose žuvų miltuose yra gausus svarbių aukštos

kokybės baltymų kiekis Skirtingai nei žuvų miltuose augalinės kilmės žaliavose kuriomis

keičiami žuvų miltai yra mažiau tokių svarbių amino rūgščių kaip lizinas metioninas

triptofanas (Li et al 2008) Tuo tarpu daugumoje mikrodumblių rūšių randamos šios

svarbiausios amino rūgštys Išanalizavus net 40 mikrodumblių rūšių biomasės sudėtį

nustatyta kad jos pasižymėjo panašia amino rūgščių sudėtimi (Brown et al 1997)

Viena svarbesnių maisto medžiagų yra neproteininė sulforūgštis ndash taurinas kuris yra

lygiavertis aminorūgštims Jis svarbus žuvų mityboje tačiau nerandamas augalinėje žaliavoje

23

Nors taurinas mažiau tyrinėtas tačiau mikrodumblių biomasėje rasti ženklūs jo kiekiai

(Dawczynski et al 2007 Murata and Nakazoe 2001)

Labai svarbus komponentas žuvų dietoje yra riebalai kurių randama ir mikrodumblių

ląstelėse Jų kiekis svyruoja priklausomai nuo dumblių rūšies ir auginimo būdo Pastaruoju

metu net nagrinėjamos galimybės mikrodumblių aliejų panaudoti degalų gamybai

Be didelio aukštos kokybės baltymų kiekio žuvų pašarai turi turėti riebalų kurių

sudėtyje būtų polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 Šios rūgštys randamos žuvų

taukuose ir saugo žmogaus organizmą nuo širdies ir kraujagyslių ligų Mikrodumblių sudėtyje

yra šių svarbių riebalų rūgščių kurios per maisto grandinę patenka į žuvų organizmą todėl

dumbliai yra svarbus elementas žuvų mityboje Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA) Dėl šių rūgščių buvimo

mikrodumblių ląstelėse jie laikomi nepamainomu maisto elementu akvakultūrose ypač

auginant zooplanktoną naudojamą žuvų mailiaus maitinimui Pastaruoju metu domimasi ir

sterolių sudėtimi žuvų pašaruose nes augalų fitosteroliai (fitohormonai) gali sukelti

neigiamus endokrininius efektus žuvų organizme

Atlikus tyrimus šeriant žuvis mikrodumbliais nustatyta kad pakeitus žuvų taukus

pašaruose mikrodumblių aliejumi padidėjo nepakeičiamų riebalų rūgščių (omega-3 ir omega-

6) kiekis upėtakių organizmuose (Carrillo et al 2008) Labai svarbi sudėtinė mikrodumblių

biomasės dalis yra pigmentai Mikrodumbliuose sintetinami karotinoidai kurie būtini

auginant kai kurių rūšių žuvis Lašišinių žuvų dietoje turi būti astaksantino kuris nudažo žuvų

mėsą rausva spalva Tuo tikslu pramoniniame žuvų auginime dažniausiai naudojami

sintetiniai karotinoidai tačiau ir dumblių karotinoidai skatina žuvų mėsos nuspalvinimą

(Soler-Vila et al 2009)

Mikrodumbliuose esantys pigmentai naudojami ir kai kurių kitų rūšių žuvų ar krevečių

odos nuspalvinimui siekiant suteikti komerciškai patrauklesnį vaizdą Pvz Chlorella sp ir

Spirulina paprastai įkorporuojami į dekoratyvinių žuvelių kurioms komerciškai labai svarbi

spalva ir sveikas įvaizdis maistą (Zatkova et al 2011 Sergejevova et al 2011) Keletas

mikrodumblių rūšių naudojamos kaip pigmentai žuvų pašarų gamyboje Pvz Haematococcus

naudojamas astaksantino gamyboje kuris suteikia raudoną spalvą lašišoms Tai lėmė

mikrodumblio Haematococcus pluvialis auginimo pramoninę plėtrą Izraelyje ir Japonijoje

kur šie mikrodumbliai auginami vamzdeliniuose ir plokšteliniuose bioreaktoriuose

Havajuose Islandijoje ir Kinijoje Haematococcus auginamas atvirose sistemose (Pulz and

Gross 2004) Spirulina naudojama kaip karotinoidų šaltinis kuriuos kai kurios žuvys

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

2

VYKDYTOJŲ SĄRAŠAS

prof dr V Makarevičienė

doc dr M Gumbytė

ASU Akvakultūros centro vadovas A Žibas

3

TURINYS

1 ĮVADAS 4

2 TYRIMO OBJEKTAS IR METODAI 6

21 MEDŽIAGOS IR METODAI 6

211 MIKRODUMBLIŲ SKIRTŲ PAŠARŲ ŽUVIMS GAMYBAI AUGINIMO

TYRIMAI 6

212 MIKRODUMBLIŲ BIOMASĖS KONCENTRACIJOS BIOMASĖS IŠEIGOS IR

SANTYKINIO AUGIMO GREIČIO NUSTATYMAS 8

3 REZULTATAI 10

31 MIKRODUMBLIŲ SAVYBĖS IR AUGINIMO SĄLYGOS 10

32 MIKRODUMBLIŲ BIOMASĖS KONCENTRAVIMAS 17

33 MIKRODUMBLIŲ BIOMASĖS DŽIOVINIMAS 19

34 ŽUVŲ AUGINIMUI NAUDOJAMOS MIKRODUMBLIŲ RŪŠYS 19

35 MIKRODUMBLIŲ BIOMASĖS SUDĖTIS IR PANAUDOJIMO ŽUVŲ PAŠARŲ

GAMYBAI GALIMYBĖS 20

36 MIKRODUMBLIŲ TINKAMUMO ŽUVŲ MAILIAUS MAITINIMUI BANDYMAI 28

36 GYVŲ MIKRODUMBLIŲ PANAUDOJIMAS ŽUVŲ MAILIAUS ŠĖRIMUI 30

37 MIKRODUMBLIŲ PANAUDOJIMAS PLANKTONINIŲ VĖŽIAGYVIŲ

MAITINIMUI 31

38 LABORATORINIAI MIKRODUMBLIŲ AUGINIMO TYRIMAI IR OPTIMALIŲ

SĄLYGŲ NUSTATYMAS 33

39 PRINCIPINĖ MIKRODUMBLIŲ AUGINIMO IR PARUOŠIMO ŽUVŲ PAŠARŲ

GAMYBAI TECHNOLOGIJA 38

310 TECHNINIS EKONOMINIS MIKRODUMBLIŲ AUGINIMO IR PARUOŠIMO

PAŠARŲ GAMYBAI PAGRINDIMAS 40

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS 42

5 LITERATŪRA 44

4

1 ĮVADAS

Natūraliose sąlygose žuvų mailius minta planktonu t y smulkiais mikroorganizmais

(dumbliais pirmuonimis smulkiais gyvūnais) Auginant žuvis uždarose sistemose jų mailius

maitinamas zooplanktonu (artemijomis) ir kitais specialiais pašarais kurie labai brangiai

perkami iš užsienio kompanijų Šie pašarai Lietuvoje negaminami Bendraujant įvairių ASU

laboratorijų darbuotojams užsiimantiems mikrodumblių panaudojimo tyrimais bei

žuvininkystės technologijų tyrimais kilo mintis nagrinėti mikrodumblių panaudojimo žuvų

mailiaus maitinimui galimybes Pirmiausia numatyta apžvelgti įvairių šalių patirtį parinkti

optimalias dumblių rūšis ištirti jų auginimo galimybes įvertinti tinkamumą žuvų mailiui

maitinti detaliau apžvelgti mikrodumblių auginimo technologijas Jei pasiteisintų

mikrodumblius netolimoje ateityje galima būtų auginti Lietuvos įmonėse auginančiose žuvis

ar krevetes uždarose sistemose tai išspręstų žuvų mailiaus ar krevečių maisto problemą

Šios galimybių studijos tikslas ndash ištirti mikrodumblių panaudojimo žuvų mailiaus

pašarui galimybes

Vykdant projektą buvo numatyta spręsti tokius uždavinius

1) įvertinti mikrodumblių panaudojimo žuvų mailiaus pašarui galimybes

2) palyginti žuvų mailiaus augimo tempus šeriant juos dumbliais ir šeriant zooplanktonu

3) nustatyti optimalias mikrodumblių auginimo sąlygas

4) parengti mikrodumblių auginimo technologiją

5) atlikti techninį ekonominį mikrodumblių panaudojimo žuvų mailiaus pašarui

pagrindimą

Galimybių studija buvo atlikta ASU Aplinkos ir ekologijos institute Aplinkos

technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje Biologinių atliekų ir šalutinių

produktų panaudojimo laboratorijoje ASU Akvakultūros centre panaudojant šių padalinių

žmogiškuosius ir materialiuosius išteklius apjungiant šių padalinių darbuotojų patirtį

gebėjimus ir galimybes

Atlikus galimybių studiją apie mikrodumblių panaudojimą žuvų mailiaus šėrimui

stebint naujausius užsienio šalyse atliekamų tyrimų rezultatus (nemažai įvairių šios srities

tyrimų rezultatų buvo pateikta ką tik spalio 17-20 dienomis Dubrovnike Kroatijoje

vykusioje tarptautinėje konferencijoje ndash parodoje AQUACULTURE EUROPE 17) galima

teigti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai vis dar

nėra

5

Naujausios mokslinių tyrimų ir eksperimentinių bandymų tendencijos rodo kad

tikslinga į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

Ribojančiu veiksniu platesniam mikrodumblių taikymui žuvininkystėje yra

mikrodumblių kaina kuri ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų žaliavų todėl kol

kas mikrodumbliai plačiau naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai bet ne

baltyminių žaliavų pakaitalai Kitu reikšmingu veiksniu įtakojančiu mikrodumblių naudojimą

uždarose apytakinėse žuvų auginimo sistemose yra biosaugos reikalavimai siekiant

maksimaliai išvengti žuvų ligų pernašos su pašaru vandeniu pavojaus

6

2 TYRIMO OBJEKTAS IR METODAI

Tyrimo objektas ndash mikrodumbliai kaip žaliava žuvų mailiaus pašaro gamybai

21 MEDŽIAGOS IR METODAI

211 Mikrodumblių skirtų pašarų žuvims gamybai auginimo tyrimai

Pašarų žuvims gamybai iš mikrodumblių pasirinktos dvi žaliadumblių rūšys Chlorella

sp ir Scenedesmus sp (21 pav) Vienas iš požymių išskiriančių žaliadumblius iš kitų

dumblių yra žalia chloroplasto spalva Spalva priklauso nuo chlorofilo a ir b bei karotino

ksantofilų ir krakmolo (Jankavičiūtė 1996) Chlorella sp priklauso Chlorelinių šeimai

Chlorelės genčiai apimančiai apie 56 rūšis Minėtai genčiai priklausančių dumblių ląstelės

pavienės rutuliškos ar elipsės formos 2ndash10 microm dydžio Scenedesmus sp yra Scenedesminių

šeimos Scenedesmas genties atstovas Scenedesmas genčiai priklauso apie 200 rūšių

Scenedesmus sp ląstelės sudaro kolonijas iš 2 4ndash8 16 ar 32 ląstelių Ląstelės cilindro

elipsės ar verpstės formos sujungtos šonais išsidėsčiusios lygiagrečiai Minėtai genčiai

priklausančių dumblių ląstelės 2ndash10 microm pločio ir nuo 6 iki 40 microm ilgio Minėti žaliadumbliai

paplitę Lietuvos gėluosiuose vandenyse Gamtos tyrimų centro Botanikos instituto algologai

išskyrė juos iš Lietuvos paviršinių vandens telkinių Mikrodumbliai buvo auginami

autotrofinėmis ir miksotrofinėmis sąlygomis naudojant universalią mitybinę terpę BG11

Siekiant sumažinti savikainą universalioje terpėje esančios maisto medžiagos pakeistos

tinkamomis skystosiomis atliekomis Auginimo bandymai buvo atliekami dumblių auginimo

reaktoriuje 22 pav Mikrodumblių auginimo trukmė ndash 20ndash30 dienų

a b

21 pav Iš Lietuvos ežerų išskirti mikrodumbliai andashChlorella sp bndashScenedesmus sp

Dumbliai buvo auginami kambario temperatūroje esant 22 plusmn 2 degC apšviečiant juos

fluorescencinėmis lempomis sim250 μmolm2s balta šviesa vidutiniškai 10 val per parą

7

22 pav Laboratorinis dumblių auginimo reaktorius

Šviesos intensyvumas buvo matuojamas naudojant data logger (modelis LI-1400) LI-

190SA Quantum sensorių Siekiant išvengti užsistovėjimo ir nusėdimo mikrodumbliai buvo

maišomi į reaktorių tiekiant suspaustą orą Periodiškai į oro srautą buvo tiekiamas anglies

dvideginis palaikant auginimo terpės pH sim 7

Siekiant įvertinti dumblių auginimo atpiginimo galimybes dalis eksperimentų atlikta

įprastinėje maitinimo terpėje BG11 (21 lentelė) esančias chemines medžiagas pakeičiant

azoto ir fosforo turinčiomis atliekomis Tam buvo naudojama skystoji frakcija liekanti po

biodujų gamybos iš nuotekų dumblo

21 lentelė Universalios mitybinės terpės BG11 sudėtis

Medžiagos pavadinimas gamintojas Medžiagos kiekis mitybinėje

terpėje

Pagrindinės sudėtinės medžiagos mgl

Natrio nitratas NaNO3 (an gr Lach-Ner) 750

Dikalio hidrofosfato trihidratas K2HPO4 (an gr Girochem) 40

Magnio sulfato heptahidratas MgSO4middot7H2O (an gr

Chempur)

75

Kalcio chlorido dihidratas CaCl2middot2H2O (an gr Chempur) 36

Citrinos rūgštis 3

Amonio geležies (III) citratas (an gr Lach-Ner) 3

Dinatrio etilendiamintetraacto rūgšties druska (an gr

Chempur)

1

Natrio karbonatas Na2CO3 (an gr Lach-Ner) 20

Mikroelementai 1 mll mikroelementų

mišinio susidedančio iš gl

Boro rūgštis H3BO3 (an gr Chempur) 286

Mangano chlorido tetrahidratas MnCl2middot4H2O (an gr

Chempur)

181

Cinko sulfato heptahidratas ZnSO4middot7H2O (an gr Girochem) 0222

8

Natrio molibdato pentahidratas NaMoO4middot5H2O (an gr

Chempur)

039

Vario sulfato pentahidratas CuSO45H2O (an gr Girochem) 0079

Kobalto nitrato heksahidratas Co(NO3)2middot6H2O (an gr

Lach-Ner)

00494

Mikrodumbliai naudojant anaerobiškai perdirbtą nuotekų dumblą buvo auginami

taikant penkias skirtingas terpės kombinacijas

palyginamąją (kontrolinę) modifikuotą terpę BG11 (N konc 012 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 006 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 009 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 09 gl)

212 Mikrodumblių biomasės koncentracijos biomasės išeigos ir santykinio augimo

greičio nustatymas

Mikrodumblių augimas buvo stebimas taikant šviesos absorbcijos metodą Kas antrą ar

dvi dienas UVVIS spektrofotometru Lambda 25 buvo matuojamas mikrodumblių

suspensijos optinis tankis (OT) Prieš optinio tankio matavimus atliekama spektrofotometro

nulinė kalibracija vėliau išmatuojamas suspensijos optinis tankis esant 750 nm bangos ilgiui

Dumblių biomasės koncentracija nustatoma mėginį su dumblių biomase centrifuguojant 10

minučių (12000 aps min-1

) du kartus plaunant distiliuotu vandeniu ir džiovinant džiovinimo

spintoje esant 105 degC temperatūrai iki pastovios mėginio masės Sausos biomasės

koncentracija (SBK) (gl-1

) apskaičiuojama iš lygties (2)

SBK = S

S

V

m 1000 (1)

čia mS ndash sauso mėginio masė g VS ndash mėginio tūris ml

Nustačius eilės mėginių biomasės koncentraciją bei išmatavus optinį tankį sudaryta

kalibracinė kreivė Nustatyta tiesinė priklausomybė tarp OT750 ir SBK kiekvienai

mikrodumblių rūšiai aprašoma tokiomis lygtimis (2) ir (3)

Scenedesmus sp

R2=0974 (2)

9

Chlorella sp

R2=0972 (3)

Mikrodumblių biomasės išeiga (gl-1

p-1

) apskaičiuojama remiantis biomasės

koncentracijos (gl-1

) kitimu per laiko vienetą Biomasės išeiga (BI) apskaičiuojama pagal

formulę (4)

(4)

Mikrodumblių santykiniam augimo greičiui (biomasės prieaugiui per laiko vienetą (gg-

1p

-1 arba p

-1)) apskaičiuoti naudojama ši lygtis (5)

(5)

čia X1 ir X0 ndash biomasės koncentracija (gl-1

) paromis t1 ir t0

Pasibaigus auginimo periodui dumblių suspensija buvo centrifuguojama centrifuga

bdquoHeraeus Multifuge X3Rldquo esant 2000 min-1

sūkių dažniui 20 min Vandens kiekis suspensijoje

analizuotas svorio metodu mikrodumblius džiovinant iki pastovios masės 105 oC

temperatūroje džiovinimo krosnelėje bdquoBinderldquo (Vokietija) Dalis mikrodumblių suspensijos

buvo džiovinama šalčiu užšaldant šaldiklyje (minus 18 oC) kita dalis džiovinama

liofilizuojant 96 val esant -55 degC temperatūrai bdquoScanVac CoolSafeldquo įrangoje (Danija)

džiovinama esant 60 oC džiovinimo spintoje bdquoBinderldquo (Vokietija) Šaldymas pasirinktas tam

kad būtų suardomos mikrodumblių ląstelių membranos ir dumbliuose esančios maisto

medžiagos būtų lengviau prieinamos žuvims

Tokiu būdu ruošiant mėginius numatoma įvertinti įvairiai paruoštų mikrodumblių

(sausų sterilizuotos suspensijos išdžiovintų šalčiu mikrodumblių) panaudojimo žuvų mitybai

galimybes

10

3 REZULTATAI

31 Mikrodumblių savybės ir auginimo sąlygos

Gamtoje yra tūkstančiai dumblių rūšių nuo mikroskopinių iki 60 m ilgio Juos galima

suskirstyti į mikrodumblius ir makrodumblius Jie paplitę visame Žemės rutulyje net Arkties

sniege aptinkama mikrodumblių nors dauguma jų gyvena vandenyje Dumbliai yra tipiniai

autotrofai (organizmai gaminantys sudėtingus organinius junginius iš paprastų molekulių

naudojant šviesą ar neorganinių junginių cheminių reakcijų energiją)

Palyginus su aukštesniais augalais mikrodumbliai gali užauginti dešimt kartų didesnį

biomasės kiekį Tokia pagaminta biomasė po vandens pašalinimo žinomais būdais verčiama

biodyzelinu bioetanoliu ar biodujomis Vienaląsčiai ir daugialąsčiai dumbliai vykdo

fotosintezę ypatingai efektyviai Iki 347 fotosintezei aktyvių spindulių tai maždaug

atitinka saulės šviesos regimos šviesos spektrą fitoplanktonas naudoja biomasei gaminti Be

to kiekviena populiacijos ląstelė fotosintezę vykdo vienodai tuo tarpu pas aukštesniuosius

augalus tik žaliosios lapų ląstelės bet ne šaknų ar kamienų ląstelės Gaunamas dešimteriopai

didesnis dumblių biomasės prieaugis palyginus su aukštesniaisiais augalais Mikrodumblių

biomasės kiekis per parą palankiomis sąlygomis gali padvigubėti (Chisti 2007 Hu et al

2008) o esant pakankamai maisto medžiagų eksponentinio augimo metu dumblių ląstelės gali

dalintis net kas 35 val (Chisti 2007)

Mikrodumbliai gali būti įvairiausių rūšių skirtingos sudėties vienaląsčiai ir

daugialąsčiai Nors jų augimą galima kontroliuoti daug lengviau nei makrodumblių mažas jų

dydis komplikuoja derliaus nuėmimą Kad dumbliai augtų jiems reikalingos gana paprastos

sąlygos šviesa anglies šaltinis vanduo maistinės medžiagos ir atitinkama temperatūra

Pastaruoju metu buvo sukurta nemažai skirtingų sistemų kurios aukščiau minėtas sąlygas

išpildo vis dėlto tai padaryti yra gana sudėtinga Viena svarbiausių sąlygų norint dumblius

auginti komerciniais tikslais yra didelio masto sistemos Jos gali būti atviros esančios

sausumoje ir jūroje bei uždaros labiau kontroliuojamos bet brangesnės

Dėl savo sudėties ir gebėjimo kaupti įvairias naudingas medžiagas dumbliai šiuo metu

naudojami daugelyje sričių Viena jų pašarų gamyba nes mikrodumblių biomasėje gausu

įvairių baltymų angliavandenių riebalų mineralų vitaminų karotinoidų polinesočiųjų

riebalų rūgščių (omega-3) pigmentų natūralių antioksidantų (Lorenz and Cysewski 2000)

bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų (Spolaore et al 2006 Brennan and Owende

2010)

11

Pagrindiniai dumblių auginimo privalumai yra šie jų auginimui nereikalingi žemės ūkio

paskirties plotai todėl nekyla konkurencija su žemės ūkio produktais didelis masės prieaugis

ploto vienetui gali augti bet kur net dideliu atstumu nuo vandens CO2 emisijos iš elektrinių

ir kitų potencialių stacionarių aplinkos oro taršos šaltinių gali būti produktyviai naudojamos

dumblių todėl šių pagalba sumažinamas neigiamas minėtų dujų poveikis aplinkai

Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių (Saacutenchez Miroacuten et al 2003 Posten

2009) Ši dumblių savybė sunaudoti CO2 ir jį paversti biomase fotosintezės metu gali

pasitarnauti šalinant anglies dvideginį iš pramonės objektų išlakų ir tuo būdu mažinant

šiltnamio efektą sukeliančių dujų patenkančių į atmosferą iš stacionarių taršos šaltinių

koncentraciją Mikrodumbliai gali būti panaudojami ir šalinant anglies dvideginį iš biodujų

kuriose įprastai jo būna apie 30

Nustatyta kad naudojant mikrodumblius metano koncentraciją biodujose galima

padidinti nuo 70 iki 85ndash90 (Kao et al 2012a) Tačiau anglies dioksido šalinimo

efektyvumas ir mikrodumblių tolerancija anglies dioksidui yra skirtinga Nustatyta kad

didžiausia biomasės išeiga gaunama kai anglies dvideginio koncentracija dujose tiekiamose į

bioreaktorius nėra didelė (Kodama et al 1993 Hanagata et al 1992 Nakano et al 1996

Sakai et al 1995) Tai susiję su pH sumažėjimu dumblių auginimo terpėje dėl to sulėtėja kai

kurių dumblių rūšių augimas (Pires et al 2012) Dumbliai anglies dioksidą fiksuoja esant

šviesos šaltiniui Todėl auginant mikrodumblius uždarose sistemose būtinas dirbtinis

apšvietimas Nustatyta kad efektyviausiai fotosintezę veikia mėlyna (420ndash450 nm) ir raudona

(660ndash700 nm) šviesa kurios optimalus srautas 200ndash400 micromolm2s ribose Esant aukštesnei

temperatūrai dumbliai gali absorbuoti didesnį šviesos srautą (Carvalho et al 2010)

Mikrodumblių augimui ir dauginimuisi svarbi ir temperatūra Optimali temperatūra

dumbliams yra 20ndash30 degC ribose (Zebib 2008) Daugelis dumblių gali augti iki 15 degC

temperatūroje tačiau esant 2ndash4 degC temperatūrai dumbliai gali žūti (Mata et al 2010) Esant

aukštesnei kaip 30 degC temperatūrai dumblių dauginimosi greitis yra mažesnis

Pagrindinės maisto medžiagos mikrodumblių augimui kartu su anglimi yra azotas ir

fosforas Azotas sudaro 7ndash10 dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra amoniakinis

(NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas (Oliver and Ganf 2000) Azoto kiekis dumblių auginimo

terpėse siekia 007-04 gl Fosforo kiekis svyruoja 0002ndash03 gl ribose (Richmond 2004)

Atsižvelgiant į tai kad azoto ir fosforo yra gausu įvairiose nuotekose ir atliekose (nuotekų

dumble mėšle ir t t) siūloma jas naudoti mikrodumblių auginimui Tačiau azoto ir fosforo

12

kiekis auginimo terpėje neturi būti per didelis Didesnės amonio jonų koncentracijos

dumbliams yra nuodingos (Borowitzka 1998) Svarbu ir tai kad naudodami mikrodumblius

iš nuotekų galime šalinti ir sunkiuosius metalus (Vilchez et al 1997) bei kai kuriuos toksinius

organinius aromatinius junginius (Semple et al 1999)

Įvairių rūšių mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau daugiau nei kelis

dešimtmečius ir naudojami pašarų gamybai kosmetikai farmacijos pramonei ir kt

Paprasčiausios atviros sistemos dumblių auginimui yra negilūs stacionarūs baseinai su

įtaisytomis maišyklėmis arba be jų (Borowitzka 1999) kurių dydis siekia nuo kelių kv metrų

iki 250 ha (31 pav) Anglies šaltinis dumbliams yra CO2

31 pav Maži baseinai Spirulina kultūrai Azijoje (kairėje) baseinai Dunaliella salina kultūrai (Cognis

Western Australia ) (Algae-based biofuels 2009)

Anglies dvideginis į vandenį patenka iš oro tai riboja augimo tempą ir sąlygoja

palyginti mažesnį derlių iš 1 ha ploto Kitas neigiamas poveikis ndash lėtas maistinių medžiagų

pasiskirstymas bei gyvų ir negyvų dumblių plūduriavimas ir sedimentacija tai riboja saulės

šviesos prieigą (Algae-based biofuels 2009 Newman 2009) Minėtą poveikį galima

sumažinti arba panaikinti auginant dumblius kitokios formos baseinuose konkrečiai

apvaliuose su mechaniniu maišymu arba taip vadinamuose ldquoracewayrdquo kanalų pavidalo

baseinuose kuriuose irklaračio dėka sukuriama vandens cirkuliacija kanalais Maišymas

pagerina CO2 prieigą Anglies dvideginio šaltiniu gali būti oras suslėgtas anglies divideginis

arba CO2 turinčios išmetamos dujos 1 t dumblių biomasės reikia maždaug apie 18 t anglies

dvideginio Jei CO2 šaltiniu naudojamas oras kuriame anglies dvideginis sudaro tik 00383

tai 1 t dumblių užauginti reikės apie 37000 m3

oro (Algae-based biofuels 2009) Dumbliai

tokiose sistemose yra jautrūs dumblių plėšrūnams parazitams bei kitoms rūšims kurios

labiau prisitaikiusios gyventi esamomis sąlygomis Tik ribotas rūšių kiekis gali dominuoti ir

išlikti atvirose sistemose

13

Dumbliai tokiose sistemose auginami nepertraukiamu būdu reguliariai pašalinant iš

sistemos dalį užaugintos biomasės ir papildant sistemą naujomis maisto medžiagomis

(Demirbas 2010) Atvirų dumblių auginimo sistemų privalumas ndash jos yra paprastos lengvai

įrengiamos aptarnaujamos nedidelės energijos sąnaudos eksploatacijos metu (Singh and

Sharma 2012)

Tokias problemas kaip temperatūra dujų apykaita tarprūšinė konkurencija galima

eliminuoti dumblius auginant uždarose sistemose (Ugwu et al 2008) Nustatyta kad dumblių

biomasės išeiga uždarose sistemose viršija išeigą gautą atvirose sistemose apie 300 (Pulz

and Schreibenbogen 1998)

Pasaulyje yra gaminami įvairių konstrukcijų uždari fotobioreaktoriai Tai vertikalios

horizontalios bei spiralinės vamzdelinės plokštelinės cilindro kupolo ar piramidės formos

sistemos Populiariausi yra vamzdeliniai bei plokšteliniai bioreaktoriai (32 ir 33 pav)

Uždaros sistemos dažnai įrengiamos dengiant atviras sistemas permatoma skaidria medžiaga

ar sudarant oranžerijas tačiau tai yra brangu dideliems plotams Kitas paprastas bet

nebrangus pavyzdys būtų polietileno krepšių rankovių taikymas

32 pav Uždarų dumblių auginimo sistemų pavyzdžiai ldquoBig Bagrdquo dumblių kultūra (BEAM)

stulpelinis burbulų reaktorius (Tredici in Wijffels 2007) stulpelinių burbulų reaktorių laukas

(Wijffels 2007)

Tokia sistema yra pakankamai jautri išorės poveikiui ir neilgaamžė todėl tai daro ją

netinkama naudoti lauko sąlygomis Šiek tiek pažangesnės sistemos su ilgesnio tarnavimo

laiko danga stiklu polietilenu ar polikarbonatu Tokie reaktoriai veikia nepertraukiamai

gerai kontroliuojami gaunama didesnė biomasės koncentracija be ypatingų sąlygų ir didesnių

išlaidų tonai derliaus Tokio tipo reaktoriaus pavyzdys ndash vertikalus vamzdelinis arba

vertikalus stulpelinis (koloninis) reaktorius

14

33 pav Vamzdelinių reaktorių sistema (Algae production)

Vamzdeliniai reaktoriai yra tinkami naudoti turint didelį apšviečiamą paviršių Jei

naudotume minėto tipo reaktorių sistemą t y vamzdelinius vertikalius reaktorius sustatytume

vieną šalia kito šie kaimyninius užstotų (mestų šešėlį) taip sumažindami saulės spinduliuotės

prieigą (32 pav stulpelinių burbulų reaktorių laukas) Ši problema eliminuojama naudojant

horizontalius vamzdelinius reaktorius (33 pav) Tačiau pašalinti šią problemą ne taip

paprasta kaip iš pirmo žvilgsnio atrodo Problemos sprendimas abiem atvejais yra jų atstumų

funkcija Pagrindinis vamzdelinių reaktorių trūkumas ndash prastas masės pernešimas Masės

pernešimo problema didėja (deguonies kiekis didėja augimo sąlygos toliau išilgai vamzdelio

prastėja) didėjant vamzdeliniam bioreaktoriui (Ugwu et al 2008)

34 pav Alveolinis plokštelinis fotobioreaktorius (Tredici and Materassi 1992)

15

Siekiant optimaliau išnaudoti saulės energiją buvo sukurti plokšti taip vadinami flat-

plate fotobioreaktoriai (34 ir 35 pav) Šiuose reaktoriuose ištirpusio deguonies susikaupimas

yra pakankamai žemas palyginti su horizontaliais vamzdeliniais reaktoriais Skelbiama kad

plokšti reaktoriai gali pasiekti gana aukštą fotosintetinį efektyvumą Minėti įrenginiai yra

labai tinkami dumblių auginimui tačiau ir jie turi keletą trūkumų Įvairių sistemų dumbliams

auginti privalumai ir trūkumai yra išdėstyti žemiau pateiktoje 31 lentelėje

35 pav Flat-Plate-Airlift fotobioreaktorius reaktoriaus sudėtinė dalis ir biomasės srautai

reaktoriuje (Subitec)

31 lentelė Sistemų dumblių auginimui palyginimas (Ugwu et al 2008)

Sistemos

dumbliams

auginti

Privalumai Trūkumai

Atviri baseinai Palyginti ekonomiški lengva valyti

po auginimo tinka masiniam

dumblių auginimui

Sunkiau kontroliuoti kultūrų sąlygas

sunkumai auginant dumblius ilgesnį

periodą nedidelis produktyvumas

užima daug vietos limituotos dumblių

rūšys kultūras lengva užkrėsti

Vertikalūs

stulpeliniai

reaktoriai

Didelis masės pernešimas geras

susimaišymas su nedideliu šlyties

įtempiu nedideli energijos poreikiai

geras potencialas įvairiam masteliui

Nedidelis apšvietimo paviršiaus plotas

jų konstrukcijos reikalauja reiklesnių

medžiagų šlyties įtempiai dumblių

16

lengva sterilizuoti gerai tinka

dumblių imobilizavimui sumažinta

fotoinhibicija ir fotooksidacija

kultūroms mažėja apšvietimo plotas

didėjant masteliui

Plokštiniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšviečiamo paviršiaus

plotas tinkami lauko kultūroms geri

dumblių imobilizacijai geras

biomasės produktyvumas palyginti

pigūs lengva valyti nedideli

deguonies kiekiai

Didesniems įrenginiams reikia daugiau

sekcijų ir atraminių medžiagų sunki

temperatūrinė kontrolė galimybė

atsirasti hidrodinaminiam stresui kai

kurioms dumblių rūšims atsiranda

apnašų ant sienų

Vamzdeliniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšvietimo paviršiaus plotas

tinkami lauko kultūroms

pakankamai geras biomasės

produktyvumas palyginti pigūs

pH gradientas ištirpęs deguonis ir

anglies dvideginis išilgai vamzdelio

atsiranda apnašų ant sienų reikia

nemažų plotų auginimui

Fotosintezei vykdyti gali būti naudojama ne tik natūrali bet ir dirbtinė šviesa Žemiau

pateiktame 36 pav pavaizduotas fotobioreaktorius apšviečiamas dirbtine šviesa ndash

fluorescencine lempa

36 pav Tipinis fotobioreaktorius su dirbtiniu apšvietimu (Ugwu et al 2008 Newman

2009)

Įrenginys sumontuotas su rotoriumi ir sparnuotės įrenginiu kultūrų sumaišymui Šio

tipo reaktorių galima modifikuoti apšvietimui naudojant tiek dirbtinę tiek natūralią šviesą

Taigi šis įrenginys veikia naudojant dirbtinę šviesą tuomet kai natūralios šviesos

intensyvumas sumažėja ndash kuomet stipriai debesuota ar nakties periodu Yra duomenų kad

galima sukaupti optines skaidulas padalyti saulės šviesą cilindrinio reaktoriaus viduje

Pagrindinis viduje apšviečiamo reaktoriaus privalumas būtų tai kad šilumos ir slėgio dėka

minimizuojamas užkrėtimas Be to apšvietimas būtų nepertraukiamas (tiek šviesiu tiek

Reaktoriaus siena

Fluorescencinė lempa

Rotorius Anga aeracijai

Sparnuotė

17

tamsiu paros metu) Vis dėlto dumblių auginimas lauko sąlygomis naudojant minėto tipo

reaktorius reikalautų šiek tiek techninių pastangų

32 Mikrodumblių biomasės koncentravimas

Užaugintos mikrodumblių biomasės paruošimas apima kelis etapus biomasės

sukoncentravimą apdorojimą aliejaus ekstrakciją Biomasę sukoncentruoti galima įvairiais

metodais įskaitant mechaninius cheminius bei biologinius būdus sedimentaciją

centrifugavimą filtraciją (įskaitant ultrafiltraciją) flokuliaciją bei flotaciją ultragarsinę bei

magnetinę separaciją (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010 Carlsson et al 2007

Chen et al 2011 Wu et al 2012 Bilad et al 2012 Xu et al 2008) bei elektroforezę

(Christenson and Sims 2011) Universalaus metodo minėtam tikslui pasiekti nėra paprastai iš

daugelio jis pasirenkamas priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jų dydžio (mikrodumblių

dydis 3ndash30 microm) ląstelių tankio taip pat atsižvelgiant į metodo ekonomiškumą Sąlyginai

nedidelė dumblių koncentracija (05ndash5 kg m-3

auginimo terpės (Greenwell et al 2010 Grima

et al 2003)) ir jų dydis apsunkina ir pabrangina (sukoncentravimas sudaro apie 20ndash30 visų

biomasės apdorojimo išlaidų sumos (Grima et al 2003)) biomasės sukoncentravimo procesą

Techniškai pats paprasčiausias ir pigiausias mechaninis būdas sukoncentruoti

dumblius yra jų biomasės nusodinimas Pramoniniais tikslais auginami dumbliai nusodinami

nusodinimo baseinuose taip jų masė sukoncentruojama 85ndash95 (sausų medžiagų masė

sudaro apie 3 ) nusodinimo baseinų dugne Šis būdas gana pigus tačiau nepatrauklus tuo

kad reikalingas papildomas plotas nusodinimo baseinui įrengti Be to pats nusodinimo

procesas vyksta gana lėtai todėl jo metu esant aukštesnei aplinkos temperatūrai nusodinama

biomasė gali pradėti gesti (Greenwell et al 2010) Nusodinimo ir filtracijos procesus

paspartinti gali flokuliantų ar koaguliantų naudojimas susidarant dumblių ląstelių

aglomeratams Atlikta eilė tyrimų siekiant surasti optimalius flokuliantus ir koaguliantus

Dažniausiai tam tikslui naudojamos neorganinės geležies ar aliuminio druskos FeCl3

Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 (Grima et al 2003) Elektrolitų efektyvumą sužadinti koaguliaciją

nusako kritinė koagulianto koncentracija arba kitaip tariant koagulianto koncentracija

reikalinga greitai sukelti koaguliaciją Metalo jonų koaguliacinis efektyvumas didėja didėjant

jono krūviui Poligeležies sulfatas Fe2(OH)n(SO4)3-n2]m yra bene efektyviausias lyginant šį su

tradiciniais nepolimerizuotais metalo druskų flokuliantais (Grima et al 2003) Flokulėms

sudaryti yra naudojami ir polimerai Ignacio de Godos ir bendratyrėjai nustatė kad naudojant

flokuliantus Drewfloc 447 Flocudex CS5000 Flocusol CM78 Chemifloc CV300 ir

18

chitozaną keletui dumblių rūšių biomasės sukoncentravimo efektyvumas 66ndash98

pasiekiamas su 5ndash6 kartus mažesne koncentracija nei naudojant FeCl3 ir Fe2(SO4)3 (De Godos

et al 2011) Be to tų pačių atliktų tyrimų duomenimis vienaląsčių ir kolonijinių dumblių

biomasės sukoncentravimo efektyvumai labai panašūs

Paprastas ir greitas būdas sukoncentruoti dumblių ląsteles yra magnetinė separacija

naudojant Fe3O4 nanomagnetines daleles Minėtos magnetinės dalelės buvo pritaikytos

mikrodumblių Botryococcus braunii ir Chlorella ellipsoidea sukoncentravimui Pridėjus

Fe3O4 į dumblių suspensiją dumblių ląstelės jas adsorbuoja o dumblių sukoncentravimas

vyksta dėl veikiančio išorinio magnetinio lauko Pasak tyrėjų taikant šį metodą pasiekiamas

didesnis nei 98 sukoncentravimo efektyvumas Be to tai laiką ir energiją tausojantis

dumblių biomasės sukoncentravimo būdas (Xu et al 2011)

Siekiant nenaudoti jokių cheminių medžiagų kiti galimi dumblių biomasės

sukoncentravimo būdai yra flotacija centrifugavimas filtracija bei elektroforezė Flotacija

atliekama naudojant suspaustą orą tiksliau disperguotus arba ištirpusio oro mikroburbuliukus

nukreipiamus į auginimo terpės dugną prie kurių prilipusios dumblių ląstelės susikaupia

flotuojamos terpės paviršiuje Siekiant suintensyvinti flotacijos procesą kartu su disperguotu

oru gali būti naudojami ir flokuliantai (Chen et al 2011) Kai kurios dumblių rūšys sugeba

natūraliai floatuoti terpės paviršiuje Šis procesas vyksta dėl fotosintezės metu gaminamo

deguonies kuris burbuliukų pavidalu kyla į terpės paviršių (Bruton et al 2009) Kitas būdas

dumblių biomasei sukoncentruoti yra filtracija Galima slėginė vakuuminė ir rotacinė

filtracija Ji labiau tinkama dumblių rūšims kurios pasižymi didesnėmis dumblių ląstelėmis

(gt70 microm) tokioms kaip Coelastrum ir Spirulina ir netinkamas Scenedesmus Dunaliella

Chlorella (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010) Minėtus dumblius galima

sukoncentruoti naudojant membraninę mikrofiltraciją bei ultrafiltraciją (Mata et al 2010)

Esminis filtracijos trūkumas yra tai kad ant filtro nusėdanti dumblių biomasė laikui bėgant

užkemša filtro poras tai apsunkina ir sulėtina patį procesą tuo pačiu padidinamos ir

energijos sąnaudos Be to membranų keitimas ir siurblių darbas ženkliai didina

eksploatacines išlaidas todėl šis metodas labiau taikytinas nedideliems tūriams filtruoti (lt 2

m3p

-1) didesniems tūriams labiau tiktų centrifugavimas (Grima et al 2003)

Centrifugavimas ndash tai gana dažnai naudojamas greitas gana efektyvus būdas

(sukoncentruojama gt95 ) sukoncentruoti biomasę Centrifugavimas yra pripažintas bene

geriausiu metodu sukoncentruoti smulkių vos kelių mikrometrų dydžio dumblių biomasę

(Grima et al 2003) Gaunama geros konsistencijos (tiršta) sukoncentruota biomasė tačiau šis

19

būdas reikalauja nemažai energetinių išlaidų ir techninės priežiūros dėl judančių detalių

(Brennan and Owende 2010 Grima et al 2003 Sim et al 1988)

33 Mikrodumblių biomasės džiovinimas

Sukoncentruota dumblių biomasė kurioje yra nuo 5 iki 20 ir daugiau sausų

medžiagų prieš atliekant ekstrahavimą turi būti džiovinama (iki 92 ir daugiau SM) nes

lipidų ekstrakcija iš sausos biomasės yra žymiai efektyvesnė už ekstrakciją iš drėgnos

medžiagos (Grima et al 2003 Zhu et al 2002) Džiovinimo procesas neturėtų būti atidėtas

ilgesniam laikui ypatingai karšto klimato šalyse (Brennan and Owende 2010 Grima et al

2003) Džiovinimas gali būti vykdomas įvairiais būdais (įskaitant ir džiovinimą saulėje) ir

gana plačiame temperatūrų diapazone Džiovinimas saulėje nors yra paprastas bei pigus deja

turi nemažai trūkumų jis ganėtinai ilgas tokiam biomasės džiovinimui reikalingi nemaži

plotai klimatinės sąlygos ir t t Kiti būdai apima žemo slėgio pakopinį džiovinimą (Prakash

et al 1997) išpurškiamąjį džiovinimą (Grima et al 2003 Prakash et al 1997) (džiovinama

medžiaga išpurškiama ir džiovinama karštomis dujomis tai labai plačiai naudojamas bet

vienas brangiausių džiovinimo metodų (Bruton et al 2009) būgninį džiovinimą (Grima et

al 2003 Prakash et al 1997) džiovinimą žemoje temperatūroje ndash šaltyje (taikant

liofilizaciją kuomet drėgmė pašalinama sublimacijos metu) (Grima et al 2003) ir tt

Liofilizacija yra gana brangus medžiagos džiovinimo būdas ypač jei medžiaga džiovinama

dideliais kiekiais tačiau nepaisant to didelis šio metodo privalumas yra tai kad iš

liofilizuotos medžiagos žymiai lengviau išekstrahuojami lipidai (Grima et al 2003) Visi

džiovinimo metodai išskyrus džiovinimą saulėje reikalauja nemažai energijos sąnaudų Šis

dumblių biomasės paruošimo etapas biodegalams gaminti gali sudaryti net iki 70 visų

žaliavos ruošimo išlaidų (Bruton et al 2009)

34 Žuvų auginimui naudojamos mikrodumblių rūšys

Nors sutinkama nepaprastai daug mikrodumblių rūšių tik nedidelis jų skaičius

auginamas dirbtinai akvakultūrų inkubatoriuose Tai lemia tam tikrų mikrodumblių rūšių

prieinamumas kultivavimo sudėtingumas fizinės ląstelių savybės jų sudėtis virškinamumas

toksinų ir dirgiklių buvimas biomasėje (Muller-Feuga et al 2003 (a) Muller-Feuga et al

2003 (b)) 32 lentelėje pateiktas nevisiškai išsamus paprastai akvakultūrose naudojamų

mikrodumblių rūšių sąrašas ir panaudojimo galimybės

20

32 lentelė Pagrindinių akvakultūrose naudojamų mikrodumblių grupės gentys ir rūšys bei

panaudojimo sritys

Grupė Gentis Rūšis Panaudojimo sritis

Cianobakterijos Arthrospira platensis Kombinuotų pašarų ingredientas

Chlorofita Tetraselmis suecica chui Dvigeldžiams moliuskams

Chlorella sp vulgaris

minutissima

virginica grossii

Plėšriųjų žuvų šėrimui

kombinuotų pašarų ingredientas

Dunaliella sp tertiolecta salina Kombinuotų pašarų ingredientas

Haematococcus pluvialis Kombinuotų pašarų ingredientas

Eustigmatophyceae

(Phyklum

Heterokontophyta)

Nanochloropsis sp oculata Plėšriųjų žuvų šėrimui bdquoŽaliasis

vanduoldquo (suspensija) pelėkinių

žuvų mailiui

Labyrinthulea

(Phyklum

Heterokonta)

Schizochytrium sp Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Ulkenia sp Gyvas maistas plėšriosioms žuvims

Bacillariophyta

(diatoms)

Chaetoceros calcitrans gracilis Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Skeletonema costatum Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Thalassiosira pseudonana Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Nitszchia sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Navicula sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Amphora sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Haptophyta Pavlova lutheri Dvigeldžiams moliuskams

Isochrysis galbana add galbana

bdquoTahitildquo

Dvigeldžiams moliuskams

bdquoŽaliasis vanduoldquo (suspensija)

pelėkinių žuvų mailiui

Dinophyta

(dinoflagellates)

Crypthecodinium cohnii Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Yra žinoma šių mikrodumblių rūšių biomasės sudėtis kuri gali būti keičiama

modifikuojant mikroorganizmus Paprastai žuvų pašaruose vyrauja ne viena kažkuri

mikrodumblių rūšis tačiau atitinkamai subalansuotos jų kompozicijos

35 Mikrodumblių biomasės sudėtis ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai galimybės

Mikrodumbliai savo sudėtyje turi vitaminų mineralų pigmentų nepakeičiamų riebalų

rūgščių todėl gali būti naudojami žuvų šėrimui Tyrinėjamos galimybės juos naudoti grynus

ar koncentratą taip pat analizuojamos galimybės mikrodumblius įterpti į pašarus žuvims

21

Pašarų pramoniniu būdu auginamoms žuvims sudėtis lyginant su kitų gyvūnų pašarų

sudėtimis pateikta 33 lentelėje

33 lentelė Tipinė pašarų sudėtis įvairių rūšių gyvūnams (Algae fos aquaculture and animal feeds)

Baltymai Riebalai Angliavandeniai

Apykaitinė

energija

Pašarų

sąnaudos

kgkg

priesvorio

Paukščiai 210 50 60 130 22

Kiaulės 160 50 60 125 30

Galvijai 120 40 65 101 58

Lašišos 370 320 15 210 10

Jūros karšiai 450 200 20 191 16

Tilapija 350 60 40 135 15

Krevetės 350 60 40 135 20

Iš pateiktų duomenų matyti kad užsienyje auginamų žuvų receptūroje lyginant su

paukščių kiaulių ir galvijų pašarais yra žymiai daugiau baltymų tačiau mažiau

angliavandenių Be to šių pašarų apykaitinė energija yra šiek tiek didesnė o pašarų kiekis

užauginti 1 kg prieaugio yra mažesnis

Lietuvoje platinamų pašarų žuvims sudėtis priklauso nuo gamintojo yra gana

skirtinga ir priklauso nuo maitinamų žuvų rūšies Iš užsienio vežami pašarai savo sudėtyje turi

daugiau baltymų vietos gamybos pašarai pasižymi mažesniu baltymų kiekiu (34 lentelė)

34 lentelė Šalyje platinamų pašarų žuvims sudėtis

35 lentelė Tipinė pramoninių baltyminių žaliavų sudėtis

Žaliava Baltymai Riebalai Angliavandeniai Pelenai

Žuvų miltai 630 110 - 158

Kukurūzų

gliutenas

620 50 183 48

Sojų miltai 440 22 390 61

Pašarų kokybė ir sudėtis priklauso nuo juos sudarančių komponentų Atsižvelgiant į

tai kad pašarų žuvims vienas pagrindinių komponentų yra baltymai pašarų gamybai

naudojami įvairūs baltymų šaltiniai (35 lentelė)

Pašarai Proteinai Riebalai Ląsteliena

Upėtakiams 42-48 20-22 09-38

Šamams 43-54 12-15 02-40

Karpinėms žuvims 48-56 12-15 03-07

Eršketams 47-55 9-18 09-1

Karpinėms žuvims 2301 323 742

Karpinėms vienmetėms 25-26 90

Karpinėms dvimetėms 22-23 100

22

Pastaruoju metu kaip baltyminė žaliava žuvų pašarų gamyboje plačiai naudojami žuvų

miltai ir augalinės kilmės produktai (grūdai ir aliejingosios sėklos) pastarieji pasižymi

mažesne kaina todėl jais pakeičiama dalis žuvų miltų žuvų racione Nors augalinių produktų

naudojimas pašarų gamyboje užtikrina pakankamą žuvų prieaugį jie gali sukelti žymius žuvų

maistinės vertės pokyčius Todėl pastaruoju metu nagrinėjamos galimybės į žuvų mitybos

racioną įtraukti mikrodumblius Jie galėtų būti alternatyva žuvų miltams nes mikrodumbliai

yra bazinis akvakultūros mitybinės grandinės elementas ir yra maisto atsarga kurią žuvys

prisitaikiusios naudoti Tačiau yra daugybė mikrodumblių rūšių pasižyminčių skirtingomis

savybėmis ir maistine verte todėl jų vertė turi būti analizuojama ir vertinama juos naudojant

pašarų žuvims gamybai Apibendrinta įvairių rūšių mikrodumblių cheminė sudėtis pateikta

36 lentelėje Kaip matyti baltymų kiekis žaliadumbliuose ir melsvadumbliuose yra gana

didelis ir siekia 60-71 Lipidų kiekis šiuose dumbliuose varijuoja nuo 2 iki 7 Pelenų

kiekis žaliadumbliuose siekia 3-11 Pigmentų (chlorofilo ir karotinoidų) kiekis dumbliuose

siekia iki 5 (s m) Mikrodumblių ląstelių virškinamumas yra mažas dėl storų sienelių šios

problemos sprendžiamos juos džiovinant ar suardant kitais metodais (ultragarsu) tuo būdu

pasiekiamas apie 90 virškinamumas

36 lentelė Cheminė mikrodumblių sudėtis ( sausos medžiagos)

Mikrodumbliai Proteinai Lipidai Angliavandeniai

Spirulina platensis 46 ndash 50 4 ndash 9 8 ndash 14

Spirulina maxima 60 ndash 71 6 ndash 7 13 ndash 16

Chlorella vulgaris 51 ndash 58 14 ndash 22 12 ndash 17

Chlorella pyrenoidosa 57 2 26

Scenedesmus obliquus 50 ndash 56 12 ndash 14 10 ndash 17

Scenedesmus quadricauda 47 2

Dunaliella salina 57 6 32

Synechococcus 63 11 15

Euglena gracilis 39 ndash 61 14 ndash 20 14 ndash 18

Hormidium 41 38

Ulothrix 45 1

Pašarų gamybai plačiai naudojamuose žuvų miltuose yra gausus svarbių aukštos

kokybės baltymų kiekis Skirtingai nei žuvų miltuose augalinės kilmės žaliavose kuriomis

keičiami žuvų miltai yra mažiau tokių svarbių amino rūgščių kaip lizinas metioninas

triptofanas (Li et al 2008) Tuo tarpu daugumoje mikrodumblių rūšių randamos šios

svarbiausios amino rūgštys Išanalizavus net 40 mikrodumblių rūšių biomasės sudėtį

nustatyta kad jos pasižymėjo panašia amino rūgščių sudėtimi (Brown et al 1997)

Viena svarbesnių maisto medžiagų yra neproteininė sulforūgštis ndash taurinas kuris yra

lygiavertis aminorūgštims Jis svarbus žuvų mityboje tačiau nerandamas augalinėje žaliavoje

23

Nors taurinas mažiau tyrinėtas tačiau mikrodumblių biomasėje rasti ženklūs jo kiekiai

(Dawczynski et al 2007 Murata and Nakazoe 2001)

Labai svarbus komponentas žuvų dietoje yra riebalai kurių randama ir mikrodumblių

ląstelėse Jų kiekis svyruoja priklausomai nuo dumblių rūšies ir auginimo būdo Pastaruoju

metu net nagrinėjamos galimybės mikrodumblių aliejų panaudoti degalų gamybai

Be didelio aukštos kokybės baltymų kiekio žuvų pašarai turi turėti riebalų kurių

sudėtyje būtų polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 Šios rūgštys randamos žuvų

taukuose ir saugo žmogaus organizmą nuo širdies ir kraujagyslių ligų Mikrodumblių sudėtyje

yra šių svarbių riebalų rūgščių kurios per maisto grandinę patenka į žuvų organizmą todėl

dumbliai yra svarbus elementas žuvų mityboje Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA) Dėl šių rūgščių buvimo

mikrodumblių ląstelėse jie laikomi nepamainomu maisto elementu akvakultūrose ypač

auginant zooplanktoną naudojamą žuvų mailiaus maitinimui Pastaruoju metu domimasi ir

sterolių sudėtimi žuvų pašaruose nes augalų fitosteroliai (fitohormonai) gali sukelti

neigiamus endokrininius efektus žuvų organizme

Atlikus tyrimus šeriant žuvis mikrodumbliais nustatyta kad pakeitus žuvų taukus

pašaruose mikrodumblių aliejumi padidėjo nepakeičiamų riebalų rūgščių (omega-3 ir omega-

6) kiekis upėtakių organizmuose (Carrillo et al 2008) Labai svarbi sudėtinė mikrodumblių

biomasės dalis yra pigmentai Mikrodumbliuose sintetinami karotinoidai kurie būtini

auginant kai kurių rūšių žuvis Lašišinių žuvų dietoje turi būti astaksantino kuris nudažo žuvų

mėsą rausva spalva Tuo tikslu pramoniniame žuvų auginime dažniausiai naudojami

sintetiniai karotinoidai tačiau ir dumblių karotinoidai skatina žuvų mėsos nuspalvinimą

(Soler-Vila et al 2009)

Mikrodumbliuose esantys pigmentai naudojami ir kai kurių kitų rūšių žuvų ar krevečių

odos nuspalvinimui siekiant suteikti komerciškai patrauklesnį vaizdą Pvz Chlorella sp ir

Spirulina paprastai įkorporuojami į dekoratyvinių žuvelių kurioms komerciškai labai svarbi

spalva ir sveikas įvaizdis maistą (Zatkova et al 2011 Sergejevova et al 2011) Keletas

mikrodumblių rūšių naudojamos kaip pigmentai žuvų pašarų gamyboje Pvz Haematococcus

naudojamas astaksantino gamyboje kuris suteikia raudoną spalvą lašišoms Tai lėmė

mikrodumblio Haematococcus pluvialis auginimo pramoninę plėtrą Izraelyje ir Japonijoje

kur šie mikrodumbliai auginami vamzdeliniuose ir plokšteliniuose bioreaktoriuose

Havajuose Islandijoje ir Kinijoje Haematococcus auginamas atvirose sistemose (Pulz and

Gross 2004) Spirulina naudojama kaip karotinoidų šaltinis kuriuos kai kurios žuvys

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

3

TURINYS

1 ĮVADAS 4

2 TYRIMO OBJEKTAS IR METODAI 6

21 MEDŽIAGOS IR METODAI 6

211 MIKRODUMBLIŲ SKIRTŲ PAŠARŲ ŽUVIMS GAMYBAI AUGINIMO

TYRIMAI 6

212 MIKRODUMBLIŲ BIOMASĖS KONCENTRACIJOS BIOMASĖS IŠEIGOS IR

SANTYKINIO AUGIMO GREIČIO NUSTATYMAS 8

3 REZULTATAI 10

31 MIKRODUMBLIŲ SAVYBĖS IR AUGINIMO SĄLYGOS 10

32 MIKRODUMBLIŲ BIOMASĖS KONCENTRAVIMAS 17

33 MIKRODUMBLIŲ BIOMASĖS DŽIOVINIMAS 19

34 ŽUVŲ AUGINIMUI NAUDOJAMOS MIKRODUMBLIŲ RŪŠYS 19

35 MIKRODUMBLIŲ BIOMASĖS SUDĖTIS IR PANAUDOJIMO ŽUVŲ PAŠARŲ

GAMYBAI GALIMYBĖS 20

36 MIKRODUMBLIŲ TINKAMUMO ŽUVŲ MAILIAUS MAITINIMUI BANDYMAI 28

36 GYVŲ MIKRODUMBLIŲ PANAUDOJIMAS ŽUVŲ MAILIAUS ŠĖRIMUI 30

37 MIKRODUMBLIŲ PANAUDOJIMAS PLANKTONINIŲ VĖŽIAGYVIŲ

MAITINIMUI 31

38 LABORATORINIAI MIKRODUMBLIŲ AUGINIMO TYRIMAI IR OPTIMALIŲ

SĄLYGŲ NUSTATYMAS 33

39 PRINCIPINĖ MIKRODUMBLIŲ AUGINIMO IR PARUOŠIMO ŽUVŲ PAŠARŲ

GAMYBAI TECHNOLOGIJA 38

310 TECHNINIS EKONOMINIS MIKRODUMBLIŲ AUGINIMO IR PARUOŠIMO

PAŠARŲ GAMYBAI PAGRINDIMAS 40

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS 42

5 LITERATŪRA 44

4

1 ĮVADAS

Natūraliose sąlygose žuvų mailius minta planktonu t y smulkiais mikroorganizmais

(dumbliais pirmuonimis smulkiais gyvūnais) Auginant žuvis uždarose sistemose jų mailius

maitinamas zooplanktonu (artemijomis) ir kitais specialiais pašarais kurie labai brangiai

perkami iš užsienio kompanijų Šie pašarai Lietuvoje negaminami Bendraujant įvairių ASU

laboratorijų darbuotojams užsiimantiems mikrodumblių panaudojimo tyrimais bei

žuvininkystės technologijų tyrimais kilo mintis nagrinėti mikrodumblių panaudojimo žuvų

mailiaus maitinimui galimybes Pirmiausia numatyta apžvelgti įvairių šalių patirtį parinkti

optimalias dumblių rūšis ištirti jų auginimo galimybes įvertinti tinkamumą žuvų mailiui

maitinti detaliau apžvelgti mikrodumblių auginimo technologijas Jei pasiteisintų

mikrodumblius netolimoje ateityje galima būtų auginti Lietuvos įmonėse auginančiose žuvis

ar krevetes uždarose sistemose tai išspręstų žuvų mailiaus ar krevečių maisto problemą

Šios galimybių studijos tikslas ndash ištirti mikrodumblių panaudojimo žuvų mailiaus

pašarui galimybes

Vykdant projektą buvo numatyta spręsti tokius uždavinius

1) įvertinti mikrodumblių panaudojimo žuvų mailiaus pašarui galimybes

2) palyginti žuvų mailiaus augimo tempus šeriant juos dumbliais ir šeriant zooplanktonu

3) nustatyti optimalias mikrodumblių auginimo sąlygas

4) parengti mikrodumblių auginimo technologiją

5) atlikti techninį ekonominį mikrodumblių panaudojimo žuvų mailiaus pašarui

pagrindimą

Galimybių studija buvo atlikta ASU Aplinkos ir ekologijos institute Aplinkos

technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje Biologinių atliekų ir šalutinių

produktų panaudojimo laboratorijoje ASU Akvakultūros centre panaudojant šių padalinių

žmogiškuosius ir materialiuosius išteklius apjungiant šių padalinių darbuotojų patirtį

gebėjimus ir galimybes

Atlikus galimybių studiją apie mikrodumblių panaudojimą žuvų mailiaus šėrimui

stebint naujausius užsienio šalyse atliekamų tyrimų rezultatus (nemažai įvairių šios srities

tyrimų rezultatų buvo pateikta ką tik spalio 17-20 dienomis Dubrovnike Kroatijoje

vykusioje tarptautinėje konferencijoje ndash parodoje AQUACULTURE EUROPE 17) galima

teigti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai vis dar

nėra

5

Naujausios mokslinių tyrimų ir eksperimentinių bandymų tendencijos rodo kad

tikslinga į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

Ribojančiu veiksniu platesniam mikrodumblių taikymui žuvininkystėje yra

mikrodumblių kaina kuri ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų žaliavų todėl kol

kas mikrodumbliai plačiau naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai bet ne

baltyminių žaliavų pakaitalai Kitu reikšmingu veiksniu įtakojančiu mikrodumblių naudojimą

uždarose apytakinėse žuvų auginimo sistemose yra biosaugos reikalavimai siekiant

maksimaliai išvengti žuvų ligų pernašos su pašaru vandeniu pavojaus

6

2 TYRIMO OBJEKTAS IR METODAI

Tyrimo objektas ndash mikrodumbliai kaip žaliava žuvų mailiaus pašaro gamybai

21 MEDŽIAGOS IR METODAI

211 Mikrodumblių skirtų pašarų žuvims gamybai auginimo tyrimai

Pašarų žuvims gamybai iš mikrodumblių pasirinktos dvi žaliadumblių rūšys Chlorella

sp ir Scenedesmus sp (21 pav) Vienas iš požymių išskiriančių žaliadumblius iš kitų

dumblių yra žalia chloroplasto spalva Spalva priklauso nuo chlorofilo a ir b bei karotino

ksantofilų ir krakmolo (Jankavičiūtė 1996) Chlorella sp priklauso Chlorelinių šeimai

Chlorelės genčiai apimančiai apie 56 rūšis Minėtai genčiai priklausančių dumblių ląstelės

pavienės rutuliškos ar elipsės formos 2ndash10 microm dydžio Scenedesmus sp yra Scenedesminių

šeimos Scenedesmas genties atstovas Scenedesmas genčiai priklauso apie 200 rūšių

Scenedesmus sp ląstelės sudaro kolonijas iš 2 4ndash8 16 ar 32 ląstelių Ląstelės cilindro

elipsės ar verpstės formos sujungtos šonais išsidėsčiusios lygiagrečiai Minėtai genčiai

priklausančių dumblių ląstelės 2ndash10 microm pločio ir nuo 6 iki 40 microm ilgio Minėti žaliadumbliai

paplitę Lietuvos gėluosiuose vandenyse Gamtos tyrimų centro Botanikos instituto algologai

išskyrė juos iš Lietuvos paviršinių vandens telkinių Mikrodumbliai buvo auginami

autotrofinėmis ir miksotrofinėmis sąlygomis naudojant universalią mitybinę terpę BG11

Siekiant sumažinti savikainą universalioje terpėje esančios maisto medžiagos pakeistos

tinkamomis skystosiomis atliekomis Auginimo bandymai buvo atliekami dumblių auginimo

reaktoriuje 22 pav Mikrodumblių auginimo trukmė ndash 20ndash30 dienų

a b

21 pav Iš Lietuvos ežerų išskirti mikrodumbliai andashChlorella sp bndashScenedesmus sp

Dumbliai buvo auginami kambario temperatūroje esant 22 plusmn 2 degC apšviečiant juos

fluorescencinėmis lempomis sim250 μmolm2s balta šviesa vidutiniškai 10 val per parą

7

22 pav Laboratorinis dumblių auginimo reaktorius

Šviesos intensyvumas buvo matuojamas naudojant data logger (modelis LI-1400) LI-

190SA Quantum sensorių Siekiant išvengti užsistovėjimo ir nusėdimo mikrodumbliai buvo

maišomi į reaktorių tiekiant suspaustą orą Periodiškai į oro srautą buvo tiekiamas anglies

dvideginis palaikant auginimo terpės pH sim 7

Siekiant įvertinti dumblių auginimo atpiginimo galimybes dalis eksperimentų atlikta

įprastinėje maitinimo terpėje BG11 (21 lentelė) esančias chemines medžiagas pakeičiant

azoto ir fosforo turinčiomis atliekomis Tam buvo naudojama skystoji frakcija liekanti po

biodujų gamybos iš nuotekų dumblo

21 lentelė Universalios mitybinės terpės BG11 sudėtis

Medžiagos pavadinimas gamintojas Medžiagos kiekis mitybinėje

terpėje

Pagrindinės sudėtinės medžiagos mgl

Natrio nitratas NaNO3 (an gr Lach-Ner) 750

Dikalio hidrofosfato trihidratas K2HPO4 (an gr Girochem) 40

Magnio sulfato heptahidratas MgSO4middot7H2O (an gr

Chempur)

75

Kalcio chlorido dihidratas CaCl2middot2H2O (an gr Chempur) 36

Citrinos rūgštis 3

Amonio geležies (III) citratas (an gr Lach-Ner) 3

Dinatrio etilendiamintetraacto rūgšties druska (an gr

Chempur)

1

Natrio karbonatas Na2CO3 (an gr Lach-Ner) 20

Mikroelementai 1 mll mikroelementų

mišinio susidedančio iš gl

Boro rūgštis H3BO3 (an gr Chempur) 286

Mangano chlorido tetrahidratas MnCl2middot4H2O (an gr

Chempur)

181

Cinko sulfato heptahidratas ZnSO4middot7H2O (an gr Girochem) 0222

8

Natrio molibdato pentahidratas NaMoO4middot5H2O (an gr

Chempur)

039

Vario sulfato pentahidratas CuSO45H2O (an gr Girochem) 0079

Kobalto nitrato heksahidratas Co(NO3)2middot6H2O (an gr

Lach-Ner)

00494

Mikrodumbliai naudojant anaerobiškai perdirbtą nuotekų dumblą buvo auginami

taikant penkias skirtingas terpės kombinacijas

palyginamąją (kontrolinę) modifikuotą terpę BG11 (N konc 012 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 006 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 009 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 09 gl)

212 Mikrodumblių biomasės koncentracijos biomasės išeigos ir santykinio augimo

greičio nustatymas

Mikrodumblių augimas buvo stebimas taikant šviesos absorbcijos metodą Kas antrą ar

dvi dienas UVVIS spektrofotometru Lambda 25 buvo matuojamas mikrodumblių

suspensijos optinis tankis (OT) Prieš optinio tankio matavimus atliekama spektrofotometro

nulinė kalibracija vėliau išmatuojamas suspensijos optinis tankis esant 750 nm bangos ilgiui

Dumblių biomasės koncentracija nustatoma mėginį su dumblių biomase centrifuguojant 10

minučių (12000 aps min-1

) du kartus plaunant distiliuotu vandeniu ir džiovinant džiovinimo

spintoje esant 105 degC temperatūrai iki pastovios mėginio masės Sausos biomasės

koncentracija (SBK) (gl-1

) apskaičiuojama iš lygties (2)

SBK = S

S

V

m 1000 (1)

čia mS ndash sauso mėginio masė g VS ndash mėginio tūris ml

Nustačius eilės mėginių biomasės koncentraciją bei išmatavus optinį tankį sudaryta

kalibracinė kreivė Nustatyta tiesinė priklausomybė tarp OT750 ir SBK kiekvienai

mikrodumblių rūšiai aprašoma tokiomis lygtimis (2) ir (3)

Scenedesmus sp

R2=0974 (2)

9

Chlorella sp

R2=0972 (3)

Mikrodumblių biomasės išeiga (gl-1

p-1

) apskaičiuojama remiantis biomasės

koncentracijos (gl-1

) kitimu per laiko vienetą Biomasės išeiga (BI) apskaičiuojama pagal

formulę (4)

(4)

Mikrodumblių santykiniam augimo greičiui (biomasės prieaugiui per laiko vienetą (gg-

1p

-1 arba p

-1)) apskaičiuoti naudojama ši lygtis (5)

(5)

čia X1 ir X0 ndash biomasės koncentracija (gl-1

) paromis t1 ir t0

Pasibaigus auginimo periodui dumblių suspensija buvo centrifuguojama centrifuga

bdquoHeraeus Multifuge X3Rldquo esant 2000 min-1

sūkių dažniui 20 min Vandens kiekis suspensijoje

analizuotas svorio metodu mikrodumblius džiovinant iki pastovios masės 105 oC

temperatūroje džiovinimo krosnelėje bdquoBinderldquo (Vokietija) Dalis mikrodumblių suspensijos

buvo džiovinama šalčiu užšaldant šaldiklyje (minus 18 oC) kita dalis džiovinama

liofilizuojant 96 val esant -55 degC temperatūrai bdquoScanVac CoolSafeldquo įrangoje (Danija)

džiovinama esant 60 oC džiovinimo spintoje bdquoBinderldquo (Vokietija) Šaldymas pasirinktas tam

kad būtų suardomos mikrodumblių ląstelių membranos ir dumbliuose esančios maisto

medžiagos būtų lengviau prieinamos žuvims

Tokiu būdu ruošiant mėginius numatoma įvertinti įvairiai paruoštų mikrodumblių

(sausų sterilizuotos suspensijos išdžiovintų šalčiu mikrodumblių) panaudojimo žuvų mitybai

galimybes

10

3 REZULTATAI

31 Mikrodumblių savybės ir auginimo sąlygos

Gamtoje yra tūkstančiai dumblių rūšių nuo mikroskopinių iki 60 m ilgio Juos galima

suskirstyti į mikrodumblius ir makrodumblius Jie paplitę visame Žemės rutulyje net Arkties

sniege aptinkama mikrodumblių nors dauguma jų gyvena vandenyje Dumbliai yra tipiniai

autotrofai (organizmai gaminantys sudėtingus organinius junginius iš paprastų molekulių

naudojant šviesą ar neorganinių junginių cheminių reakcijų energiją)

Palyginus su aukštesniais augalais mikrodumbliai gali užauginti dešimt kartų didesnį

biomasės kiekį Tokia pagaminta biomasė po vandens pašalinimo žinomais būdais verčiama

biodyzelinu bioetanoliu ar biodujomis Vienaląsčiai ir daugialąsčiai dumbliai vykdo

fotosintezę ypatingai efektyviai Iki 347 fotosintezei aktyvių spindulių tai maždaug

atitinka saulės šviesos regimos šviesos spektrą fitoplanktonas naudoja biomasei gaminti Be

to kiekviena populiacijos ląstelė fotosintezę vykdo vienodai tuo tarpu pas aukštesniuosius

augalus tik žaliosios lapų ląstelės bet ne šaknų ar kamienų ląstelės Gaunamas dešimteriopai

didesnis dumblių biomasės prieaugis palyginus su aukštesniaisiais augalais Mikrodumblių

biomasės kiekis per parą palankiomis sąlygomis gali padvigubėti (Chisti 2007 Hu et al

2008) o esant pakankamai maisto medžiagų eksponentinio augimo metu dumblių ląstelės gali

dalintis net kas 35 val (Chisti 2007)

Mikrodumbliai gali būti įvairiausių rūšių skirtingos sudėties vienaląsčiai ir

daugialąsčiai Nors jų augimą galima kontroliuoti daug lengviau nei makrodumblių mažas jų

dydis komplikuoja derliaus nuėmimą Kad dumbliai augtų jiems reikalingos gana paprastos

sąlygos šviesa anglies šaltinis vanduo maistinės medžiagos ir atitinkama temperatūra

Pastaruoju metu buvo sukurta nemažai skirtingų sistemų kurios aukščiau minėtas sąlygas

išpildo vis dėlto tai padaryti yra gana sudėtinga Viena svarbiausių sąlygų norint dumblius

auginti komerciniais tikslais yra didelio masto sistemos Jos gali būti atviros esančios

sausumoje ir jūroje bei uždaros labiau kontroliuojamos bet brangesnės

Dėl savo sudėties ir gebėjimo kaupti įvairias naudingas medžiagas dumbliai šiuo metu

naudojami daugelyje sričių Viena jų pašarų gamyba nes mikrodumblių biomasėje gausu

įvairių baltymų angliavandenių riebalų mineralų vitaminų karotinoidų polinesočiųjų

riebalų rūgščių (omega-3) pigmentų natūralių antioksidantų (Lorenz and Cysewski 2000)

bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų (Spolaore et al 2006 Brennan and Owende

2010)

11

Pagrindiniai dumblių auginimo privalumai yra šie jų auginimui nereikalingi žemės ūkio

paskirties plotai todėl nekyla konkurencija su žemės ūkio produktais didelis masės prieaugis

ploto vienetui gali augti bet kur net dideliu atstumu nuo vandens CO2 emisijos iš elektrinių

ir kitų potencialių stacionarių aplinkos oro taršos šaltinių gali būti produktyviai naudojamos

dumblių todėl šių pagalba sumažinamas neigiamas minėtų dujų poveikis aplinkai

Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių (Saacutenchez Miroacuten et al 2003 Posten

2009) Ši dumblių savybė sunaudoti CO2 ir jį paversti biomase fotosintezės metu gali

pasitarnauti šalinant anglies dvideginį iš pramonės objektų išlakų ir tuo būdu mažinant

šiltnamio efektą sukeliančių dujų patenkančių į atmosferą iš stacionarių taršos šaltinių

koncentraciją Mikrodumbliai gali būti panaudojami ir šalinant anglies dvideginį iš biodujų

kuriose įprastai jo būna apie 30

Nustatyta kad naudojant mikrodumblius metano koncentraciją biodujose galima

padidinti nuo 70 iki 85ndash90 (Kao et al 2012a) Tačiau anglies dioksido šalinimo

efektyvumas ir mikrodumblių tolerancija anglies dioksidui yra skirtinga Nustatyta kad

didžiausia biomasės išeiga gaunama kai anglies dvideginio koncentracija dujose tiekiamose į

bioreaktorius nėra didelė (Kodama et al 1993 Hanagata et al 1992 Nakano et al 1996

Sakai et al 1995) Tai susiję su pH sumažėjimu dumblių auginimo terpėje dėl to sulėtėja kai

kurių dumblių rūšių augimas (Pires et al 2012) Dumbliai anglies dioksidą fiksuoja esant

šviesos šaltiniui Todėl auginant mikrodumblius uždarose sistemose būtinas dirbtinis

apšvietimas Nustatyta kad efektyviausiai fotosintezę veikia mėlyna (420ndash450 nm) ir raudona

(660ndash700 nm) šviesa kurios optimalus srautas 200ndash400 micromolm2s ribose Esant aukštesnei

temperatūrai dumbliai gali absorbuoti didesnį šviesos srautą (Carvalho et al 2010)

Mikrodumblių augimui ir dauginimuisi svarbi ir temperatūra Optimali temperatūra

dumbliams yra 20ndash30 degC ribose (Zebib 2008) Daugelis dumblių gali augti iki 15 degC

temperatūroje tačiau esant 2ndash4 degC temperatūrai dumbliai gali žūti (Mata et al 2010) Esant

aukštesnei kaip 30 degC temperatūrai dumblių dauginimosi greitis yra mažesnis

Pagrindinės maisto medžiagos mikrodumblių augimui kartu su anglimi yra azotas ir

fosforas Azotas sudaro 7ndash10 dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra amoniakinis

(NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas (Oliver and Ganf 2000) Azoto kiekis dumblių auginimo

terpėse siekia 007-04 gl Fosforo kiekis svyruoja 0002ndash03 gl ribose (Richmond 2004)

Atsižvelgiant į tai kad azoto ir fosforo yra gausu įvairiose nuotekose ir atliekose (nuotekų

dumble mėšle ir t t) siūloma jas naudoti mikrodumblių auginimui Tačiau azoto ir fosforo

12

kiekis auginimo terpėje neturi būti per didelis Didesnės amonio jonų koncentracijos

dumbliams yra nuodingos (Borowitzka 1998) Svarbu ir tai kad naudodami mikrodumblius

iš nuotekų galime šalinti ir sunkiuosius metalus (Vilchez et al 1997) bei kai kuriuos toksinius

organinius aromatinius junginius (Semple et al 1999)

Įvairių rūšių mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau daugiau nei kelis

dešimtmečius ir naudojami pašarų gamybai kosmetikai farmacijos pramonei ir kt

Paprasčiausios atviros sistemos dumblių auginimui yra negilūs stacionarūs baseinai su

įtaisytomis maišyklėmis arba be jų (Borowitzka 1999) kurių dydis siekia nuo kelių kv metrų

iki 250 ha (31 pav) Anglies šaltinis dumbliams yra CO2

31 pav Maži baseinai Spirulina kultūrai Azijoje (kairėje) baseinai Dunaliella salina kultūrai (Cognis

Western Australia ) (Algae-based biofuels 2009)

Anglies dvideginis į vandenį patenka iš oro tai riboja augimo tempą ir sąlygoja

palyginti mažesnį derlių iš 1 ha ploto Kitas neigiamas poveikis ndash lėtas maistinių medžiagų

pasiskirstymas bei gyvų ir negyvų dumblių plūduriavimas ir sedimentacija tai riboja saulės

šviesos prieigą (Algae-based biofuels 2009 Newman 2009) Minėtą poveikį galima

sumažinti arba panaikinti auginant dumblius kitokios formos baseinuose konkrečiai

apvaliuose su mechaniniu maišymu arba taip vadinamuose ldquoracewayrdquo kanalų pavidalo

baseinuose kuriuose irklaračio dėka sukuriama vandens cirkuliacija kanalais Maišymas

pagerina CO2 prieigą Anglies dvideginio šaltiniu gali būti oras suslėgtas anglies divideginis

arba CO2 turinčios išmetamos dujos 1 t dumblių biomasės reikia maždaug apie 18 t anglies

dvideginio Jei CO2 šaltiniu naudojamas oras kuriame anglies dvideginis sudaro tik 00383

tai 1 t dumblių užauginti reikės apie 37000 m3

oro (Algae-based biofuels 2009) Dumbliai

tokiose sistemose yra jautrūs dumblių plėšrūnams parazitams bei kitoms rūšims kurios

labiau prisitaikiusios gyventi esamomis sąlygomis Tik ribotas rūšių kiekis gali dominuoti ir

išlikti atvirose sistemose

13

Dumbliai tokiose sistemose auginami nepertraukiamu būdu reguliariai pašalinant iš

sistemos dalį užaugintos biomasės ir papildant sistemą naujomis maisto medžiagomis

(Demirbas 2010) Atvirų dumblių auginimo sistemų privalumas ndash jos yra paprastos lengvai

įrengiamos aptarnaujamos nedidelės energijos sąnaudos eksploatacijos metu (Singh and

Sharma 2012)

Tokias problemas kaip temperatūra dujų apykaita tarprūšinė konkurencija galima

eliminuoti dumblius auginant uždarose sistemose (Ugwu et al 2008) Nustatyta kad dumblių

biomasės išeiga uždarose sistemose viršija išeigą gautą atvirose sistemose apie 300 (Pulz

and Schreibenbogen 1998)

Pasaulyje yra gaminami įvairių konstrukcijų uždari fotobioreaktoriai Tai vertikalios

horizontalios bei spiralinės vamzdelinės plokštelinės cilindro kupolo ar piramidės formos

sistemos Populiariausi yra vamzdeliniai bei plokšteliniai bioreaktoriai (32 ir 33 pav)

Uždaros sistemos dažnai įrengiamos dengiant atviras sistemas permatoma skaidria medžiaga

ar sudarant oranžerijas tačiau tai yra brangu dideliems plotams Kitas paprastas bet

nebrangus pavyzdys būtų polietileno krepšių rankovių taikymas

32 pav Uždarų dumblių auginimo sistemų pavyzdžiai ldquoBig Bagrdquo dumblių kultūra (BEAM)

stulpelinis burbulų reaktorius (Tredici in Wijffels 2007) stulpelinių burbulų reaktorių laukas

(Wijffels 2007)

Tokia sistema yra pakankamai jautri išorės poveikiui ir neilgaamžė todėl tai daro ją

netinkama naudoti lauko sąlygomis Šiek tiek pažangesnės sistemos su ilgesnio tarnavimo

laiko danga stiklu polietilenu ar polikarbonatu Tokie reaktoriai veikia nepertraukiamai

gerai kontroliuojami gaunama didesnė biomasės koncentracija be ypatingų sąlygų ir didesnių

išlaidų tonai derliaus Tokio tipo reaktoriaus pavyzdys ndash vertikalus vamzdelinis arba

vertikalus stulpelinis (koloninis) reaktorius

14

33 pav Vamzdelinių reaktorių sistema (Algae production)

Vamzdeliniai reaktoriai yra tinkami naudoti turint didelį apšviečiamą paviršių Jei

naudotume minėto tipo reaktorių sistemą t y vamzdelinius vertikalius reaktorius sustatytume

vieną šalia kito šie kaimyninius užstotų (mestų šešėlį) taip sumažindami saulės spinduliuotės

prieigą (32 pav stulpelinių burbulų reaktorių laukas) Ši problema eliminuojama naudojant

horizontalius vamzdelinius reaktorius (33 pav) Tačiau pašalinti šią problemą ne taip

paprasta kaip iš pirmo žvilgsnio atrodo Problemos sprendimas abiem atvejais yra jų atstumų

funkcija Pagrindinis vamzdelinių reaktorių trūkumas ndash prastas masės pernešimas Masės

pernešimo problema didėja (deguonies kiekis didėja augimo sąlygos toliau išilgai vamzdelio

prastėja) didėjant vamzdeliniam bioreaktoriui (Ugwu et al 2008)

34 pav Alveolinis plokštelinis fotobioreaktorius (Tredici and Materassi 1992)

15

Siekiant optimaliau išnaudoti saulės energiją buvo sukurti plokšti taip vadinami flat-

plate fotobioreaktoriai (34 ir 35 pav) Šiuose reaktoriuose ištirpusio deguonies susikaupimas

yra pakankamai žemas palyginti su horizontaliais vamzdeliniais reaktoriais Skelbiama kad

plokšti reaktoriai gali pasiekti gana aukštą fotosintetinį efektyvumą Minėti įrenginiai yra

labai tinkami dumblių auginimui tačiau ir jie turi keletą trūkumų Įvairių sistemų dumbliams

auginti privalumai ir trūkumai yra išdėstyti žemiau pateiktoje 31 lentelėje

35 pav Flat-Plate-Airlift fotobioreaktorius reaktoriaus sudėtinė dalis ir biomasės srautai

reaktoriuje (Subitec)

31 lentelė Sistemų dumblių auginimui palyginimas (Ugwu et al 2008)

Sistemos

dumbliams

auginti

Privalumai Trūkumai

Atviri baseinai Palyginti ekonomiški lengva valyti

po auginimo tinka masiniam

dumblių auginimui

Sunkiau kontroliuoti kultūrų sąlygas

sunkumai auginant dumblius ilgesnį

periodą nedidelis produktyvumas

užima daug vietos limituotos dumblių

rūšys kultūras lengva užkrėsti

Vertikalūs

stulpeliniai

reaktoriai

Didelis masės pernešimas geras

susimaišymas su nedideliu šlyties

įtempiu nedideli energijos poreikiai

geras potencialas įvairiam masteliui

Nedidelis apšvietimo paviršiaus plotas

jų konstrukcijos reikalauja reiklesnių

medžiagų šlyties įtempiai dumblių

16

lengva sterilizuoti gerai tinka

dumblių imobilizavimui sumažinta

fotoinhibicija ir fotooksidacija

kultūroms mažėja apšvietimo plotas

didėjant masteliui

Plokštiniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšviečiamo paviršiaus

plotas tinkami lauko kultūroms geri

dumblių imobilizacijai geras

biomasės produktyvumas palyginti

pigūs lengva valyti nedideli

deguonies kiekiai

Didesniems įrenginiams reikia daugiau

sekcijų ir atraminių medžiagų sunki

temperatūrinė kontrolė galimybė

atsirasti hidrodinaminiam stresui kai

kurioms dumblių rūšims atsiranda

apnašų ant sienų

Vamzdeliniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšvietimo paviršiaus plotas

tinkami lauko kultūroms

pakankamai geras biomasės

produktyvumas palyginti pigūs

pH gradientas ištirpęs deguonis ir

anglies dvideginis išilgai vamzdelio

atsiranda apnašų ant sienų reikia

nemažų plotų auginimui

Fotosintezei vykdyti gali būti naudojama ne tik natūrali bet ir dirbtinė šviesa Žemiau

pateiktame 36 pav pavaizduotas fotobioreaktorius apšviečiamas dirbtine šviesa ndash

fluorescencine lempa

36 pav Tipinis fotobioreaktorius su dirbtiniu apšvietimu (Ugwu et al 2008 Newman

2009)

Įrenginys sumontuotas su rotoriumi ir sparnuotės įrenginiu kultūrų sumaišymui Šio

tipo reaktorių galima modifikuoti apšvietimui naudojant tiek dirbtinę tiek natūralią šviesą

Taigi šis įrenginys veikia naudojant dirbtinę šviesą tuomet kai natūralios šviesos

intensyvumas sumažėja ndash kuomet stipriai debesuota ar nakties periodu Yra duomenų kad

galima sukaupti optines skaidulas padalyti saulės šviesą cilindrinio reaktoriaus viduje

Pagrindinis viduje apšviečiamo reaktoriaus privalumas būtų tai kad šilumos ir slėgio dėka

minimizuojamas užkrėtimas Be to apšvietimas būtų nepertraukiamas (tiek šviesiu tiek

Reaktoriaus siena

Fluorescencinė lempa

Rotorius Anga aeracijai

Sparnuotė

17

tamsiu paros metu) Vis dėlto dumblių auginimas lauko sąlygomis naudojant minėto tipo

reaktorius reikalautų šiek tiek techninių pastangų

32 Mikrodumblių biomasės koncentravimas

Užaugintos mikrodumblių biomasės paruošimas apima kelis etapus biomasės

sukoncentravimą apdorojimą aliejaus ekstrakciją Biomasę sukoncentruoti galima įvairiais

metodais įskaitant mechaninius cheminius bei biologinius būdus sedimentaciją

centrifugavimą filtraciją (įskaitant ultrafiltraciją) flokuliaciją bei flotaciją ultragarsinę bei

magnetinę separaciją (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010 Carlsson et al 2007

Chen et al 2011 Wu et al 2012 Bilad et al 2012 Xu et al 2008) bei elektroforezę

(Christenson and Sims 2011) Universalaus metodo minėtam tikslui pasiekti nėra paprastai iš

daugelio jis pasirenkamas priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jų dydžio (mikrodumblių

dydis 3ndash30 microm) ląstelių tankio taip pat atsižvelgiant į metodo ekonomiškumą Sąlyginai

nedidelė dumblių koncentracija (05ndash5 kg m-3

auginimo terpės (Greenwell et al 2010 Grima

et al 2003)) ir jų dydis apsunkina ir pabrangina (sukoncentravimas sudaro apie 20ndash30 visų

biomasės apdorojimo išlaidų sumos (Grima et al 2003)) biomasės sukoncentravimo procesą

Techniškai pats paprasčiausias ir pigiausias mechaninis būdas sukoncentruoti

dumblius yra jų biomasės nusodinimas Pramoniniais tikslais auginami dumbliai nusodinami

nusodinimo baseinuose taip jų masė sukoncentruojama 85ndash95 (sausų medžiagų masė

sudaro apie 3 ) nusodinimo baseinų dugne Šis būdas gana pigus tačiau nepatrauklus tuo

kad reikalingas papildomas plotas nusodinimo baseinui įrengti Be to pats nusodinimo

procesas vyksta gana lėtai todėl jo metu esant aukštesnei aplinkos temperatūrai nusodinama

biomasė gali pradėti gesti (Greenwell et al 2010) Nusodinimo ir filtracijos procesus

paspartinti gali flokuliantų ar koaguliantų naudojimas susidarant dumblių ląstelių

aglomeratams Atlikta eilė tyrimų siekiant surasti optimalius flokuliantus ir koaguliantus

Dažniausiai tam tikslui naudojamos neorganinės geležies ar aliuminio druskos FeCl3

Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 (Grima et al 2003) Elektrolitų efektyvumą sužadinti koaguliaciją

nusako kritinė koagulianto koncentracija arba kitaip tariant koagulianto koncentracija

reikalinga greitai sukelti koaguliaciją Metalo jonų koaguliacinis efektyvumas didėja didėjant

jono krūviui Poligeležies sulfatas Fe2(OH)n(SO4)3-n2]m yra bene efektyviausias lyginant šį su

tradiciniais nepolimerizuotais metalo druskų flokuliantais (Grima et al 2003) Flokulėms

sudaryti yra naudojami ir polimerai Ignacio de Godos ir bendratyrėjai nustatė kad naudojant

flokuliantus Drewfloc 447 Flocudex CS5000 Flocusol CM78 Chemifloc CV300 ir

18

chitozaną keletui dumblių rūšių biomasės sukoncentravimo efektyvumas 66ndash98

pasiekiamas su 5ndash6 kartus mažesne koncentracija nei naudojant FeCl3 ir Fe2(SO4)3 (De Godos

et al 2011) Be to tų pačių atliktų tyrimų duomenimis vienaląsčių ir kolonijinių dumblių

biomasės sukoncentravimo efektyvumai labai panašūs

Paprastas ir greitas būdas sukoncentruoti dumblių ląsteles yra magnetinė separacija

naudojant Fe3O4 nanomagnetines daleles Minėtos magnetinės dalelės buvo pritaikytos

mikrodumblių Botryococcus braunii ir Chlorella ellipsoidea sukoncentravimui Pridėjus

Fe3O4 į dumblių suspensiją dumblių ląstelės jas adsorbuoja o dumblių sukoncentravimas

vyksta dėl veikiančio išorinio magnetinio lauko Pasak tyrėjų taikant šį metodą pasiekiamas

didesnis nei 98 sukoncentravimo efektyvumas Be to tai laiką ir energiją tausojantis

dumblių biomasės sukoncentravimo būdas (Xu et al 2011)

Siekiant nenaudoti jokių cheminių medžiagų kiti galimi dumblių biomasės

sukoncentravimo būdai yra flotacija centrifugavimas filtracija bei elektroforezė Flotacija

atliekama naudojant suspaustą orą tiksliau disperguotus arba ištirpusio oro mikroburbuliukus

nukreipiamus į auginimo terpės dugną prie kurių prilipusios dumblių ląstelės susikaupia

flotuojamos terpės paviršiuje Siekiant suintensyvinti flotacijos procesą kartu su disperguotu

oru gali būti naudojami ir flokuliantai (Chen et al 2011) Kai kurios dumblių rūšys sugeba

natūraliai floatuoti terpės paviršiuje Šis procesas vyksta dėl fotosintezės metu gaminamo

deguonies kuris burbuliukų pavidalu kyla į terpės paviršių (Bruton et al 2009) Kitas būdas

dumblių biomasei sukoncentruoti yra filtracija Galima slėginė vakuuminė ir rotacinė

filtracija Ji labiau tinkama dumblių rūšims kurios pasižymi didesnėmis dumblių ląstelėmis

(gt70 microm) tokioms kaip Coelastrum ir Spirulina ir netinkamas Scenedesmus Dunaliella

Chlorella (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010) Minėtus dumblius galima

sukoncentruoti naudojant membraninę mikrofiltraciją bei ultrafiltraciją (Mata et al 2010)

Esminis filtracijos trūkumas yra tai kad ant filtro nusėdanti dumblių biomasė laikui bėgant

užkemša filtro poras tai apsunkina ir sulėtina patį procesą tuo pačiu padidinamos ir

energijos sąnaudos Be to membranų keitimas ir siurblių darbas ženkliai didina

eksploatacines išlaidas todėl šis metodas labiau taikytinas nedideliems tūriams filtruoti (lt 2

m3p

-1) didesniems tūriams labiau tiktų centrifugavimas (Grima et al 2003)

Centrifugavimas ndash tai gana dažnai naudojamas greitas gana efektyvus būdas

(sukoncentruojama gt95 ) sukoncentruoti biomasę Centrifugavimas yra pripažintas bene

geriausiu metodu sukoncentruoti smulkių vos kelių mikrometrų dydžio dumblių biomasę

(Grima et al 2003) Gaunama geros konsistencijos (tiršta) sukoncentruota biomasė tačiau šis

19

būdas reikalauja nemažai energetinių išlaidų ir techninės priežiūros dėl judančių detalių

(Brennan and Owende 2010 Grima et al 2003 Sim et al 1988)

33 Mikrodumblių biomasės džiovinimas

Sukoncentruota dumblių biomasė kurioje yra nuo 5 iki 20 ir daugiau sausų

medžiagų prieš atliekant ekstrahavimą turi būti džiovinama (iki 92 ir daugiau SM) nes

lipidų ekstrakcija iš sausos biomasės yra žymiai efektyvesnė už ekstrakciją iš drėgnos

medžiagos (Grima et al 2003 Zhu et al 2002) Džiovinimo procesas neturėtų būti atidėtas

ilgesniam laikui ypatingai karšto klimato šalyse (Brennan and Owende 2010 Grima et al

2003) Džiovinimas gali būti vykdomas įvairiais būdais (įskaitant ir džiovinimą saulėje) ir

gana plačiame temperatūrų diapazone Džiovinimas saulėje nors yra paprastas bei pigus deja

turi nemažai trūkumų jis ganėtinai ilgas tokiam biomasės džiovinimui reikalingi nemaži

plotai klimatinės sąlygos ir t t Kiti būdai apima žemo slėgio pakopinį džiovinimą (Prakash

et al 1997) išpurškiamąjį džiovinimą (Grima et al 2003 Prakash et al 1997) (džiovinama

medžiaga išpurškiama ir džiovinama karštomis dujomis tai labai plačiai naudojamas bet

vienas brangiausių džiovinimo metodų (Bruton et al 2009) būgninį džiovinimą (Grima et

al 2003 Prakash et al 1997) džiovinimą žemoje temperatūroje ndash šaltyje (taikant

liofilizaciją kuomet drėgmė pašalinama sublimacijos metu) (Grima et al 2003) ir tt

Liofilizacija yra gana brangus medžiagos džiovinimo būdas ypač jei medžiaga džiovinama

dideliais kiekiais tačiau nepaisant to didelis šio metodo privalumas yra tai kad iš

liofilizuotos medžiagos žymiai lengviau išekstrahuojami lipidai (Grima et al 2003) Visi

džiovinimo metodai išskyrus džiovinimą saulėje reikalauja nemažai energijos sąnaudų Šis

dumblių biomasės paruošimo etapas biodegalams gaminti gali sudaryti net iki 70 visų

žaliavos ruošimo išlaidų (Bruton et al 2009)

34 Žuvų auginimui naudojamos mikrodumblių rūšys

Nors sutinkama nepaprastai daug mikrodumblių rūšių tik nedidelis jų skaičius

auginamas dirbtinai akvakultūrų inkubatoriuose Tai lemia tam tikrų mikrodumblių rūšių

prieinamumas kultivavimo sudėtingumas fizinės ląstelių savybės jų sudėtis virškinamumas

toksinų ir dirgiklių buvimas biomasėje (Muller-Feuga et al 2003 (a) Muller-Feuga et al

2003 (b)) 32 lentelėje pateiktas nevisiškai išsamus paprastai akvakultūrose naudojamų

mikrodumblių rūšių sąrašas ir panaudojimo galimybės

20

32 lentelė Pagrindinių akvakultūrose naudojamų mikrodumblių grupės gentys ir rūšys bei

panaudojimo sritys

Grupė Gentis Rūšis Panaudojimo sritis

Cianobakterijos Arthrospira platensis Kombinuotų pašarų ingredientas

Chlorofita Tetraselmis suecica chui Dvigeldžiams moliuskams

Chlorella sp vulgaris

minutissima

virginica grossii

Plėšriųjų žuvų šėrimui

kombinuotų pašarų ingredientas

Dunaliella sp tertiolecta salina Kombinuotų pašarų ingredientas

Haematococcus pluvialis Kombinuotų pašarų ingredientas

Eustigmatophyceae

(Phyklum

Heterokontophyta)

Nanochloropsis sp oculata Plėšriųjų žuvų šėrimui bdquoŽaliasis

vanduoldquo (suspensija) pelėkinių

žuvų mailiui

Labyrinthulea

(Phyklum

Heterokonta)

Schizochytrium sp Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Ulkenia sp Gyvas maistas plėšriosioms žuvims

Bacillariophyta

(diatoms)

Chaetoceros calcitrans gracilis Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Skeletonema costatum Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Thalassiosira pseudonana Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Nitszchia sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Navicula sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Amphora sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Haptophyta Pavlova lutheri Dvigeldžiams moliuskams

Isochrysis galbana add galbana

bdquoTahitildquo

Dvigeldžiams moliuskams

bdquoŽaliasis vanduoldquo (suspensija)

pelėkinių žuvų mailiui

Dinophyta

(dinoflagellates)

Crypthecodinium cohnii Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Yra žinoma šių mikrodumblių rūšių biomasės sudėtis kuri gali būti keičiama

modifikuojant mikroorganizmus Paprastai žuvų pašaruose vyrauja ne viena kažkuri

mikrodumblių rūšis tačiau atitinkamai subalansuotos jų kompozicijos

35 Mikrodumblių biomasės sudėtis ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai galimybės

Mikrodumbliai savo sudėtyje turi vitaminų mineralų pigmentų nepakeičiamų riebalų

rūgščių todėl gali būti naudojami žuvų šėrimui Tyrinėjamos galimybės juos naudoti grynus

ar koncentratą taip pat analizuojamos galimybės mikrodumblius įterpti į pašarus žuvims

21

Pašarų pramoniniu būdu auginamoms žuvims sudėtis lyginant su kitų gyvūnų pašarų

sudėtimis pateikta 33 lentelėje

33 lentelė Tipinė pašarų sudėtis įvairių rūšių gyvūnams (Algae fos aquaculture and animal feeds)

Baltymai Riebalai Angliavandeniai

Apykaitinė

energija

Pašarų

sąnaudos

kgkg

priesvorio

Paukščiai 210 50 60 130 22

Kiaulės 160 50 60 125 30

Galvijai 120 40 65 101 58

Lašišos 370 320 15 210 10

Jūros karšiai 450 200 20 191 16

Tilapija 350 60 40 135 15

Krevetės 350 60 40 135 20

Iš pateiktų duomenų matyti kad užsienyje auginamų žuvų receptūroje lyginant su

paukščių kiaulių ir galvijų pašarais yra žymiai daugiau baltymų tačiau mažiau

angliavandenių Be to šių pašarų apykaitinė energija yra šiek tiek didesnė o pašarų kiekis

užauginti 1 kg prieaugio yra mažesnis

Lietuvoje platinamų pašarų žuvims sudėtis priklauso nuo gamintojo yra gana

skirtinga ir priklauso nuo maitinamų žuvų rūšies Iš užsienio vežami pašarai savo sudėtyje turi

daugiau baltymų vietos gamybos pašarai pasižymi mažesniu baltymų kiekiu (34 lentelė)

34 lentelė Šalyje platinamų pašarų žuvims sudėtis

35 lentelė Tipinė pramoninių baltyminių žaliavų sudėtis

Žaliava Baltymai Riebalai Angliavandeniai Pelenai

Žuvų miltai 630 110 - 158

Kukurūzų

gliutenas

620 50 183 48

Sojų miltai 440 22 390 61

Pašarų kokybė ir sudėtis priklauso nuo juos sudarančių komponentų Atsižvelgiant į

tai kad pašarų žuvims vienas pagrindinių komponentų yra baltymai pašarų gamybai

naudojami įvairūs baltymų šaltiniai (35 lentelė)

Pašarai Proteinai Riebalai Ląsteliena

Upėtakiams 42-48 20-22 09-38

Šamams 43-54 12-15 02-40

Karpinėms žuvims 48-56 12-15 03-07

Eršketams 47-55 9-18 09-1

Karpinėms žuvims 2301 323 742

Karpinėms vienmetėms 25-26 90

Karpinėms dvimetėms 22-23 100

22

Pastaruoju metu kaip baltyminė žaliava žuvų pašarų gamyboje plačiai naudojami žuvų

miltai ir augalinės kilmės produktai (grūdai ir aliejingosios sėklos) pastarieji pasižymi

mažesne kaina todėl jais pakeičiama dalis žuvų miltų žuvų racione Nors augalinių produktų

naudojimas pašarų gamyboje užtikrina pakankamą žuvų prieaugį jie gali sukelti žymius žuvų

maistinės vertės pokyčius Todėl pastaruoju metu nagrinėjamos galimybės į žuvų mitybos

racioną įtraukti mikrodumblius Jie galėtų būti alternatyva žuvų miltams nes mikrodumbliai

yra bazinis akvakultūros mitybinės grandinės elementas ir yra maisto atsarga kurią žuvys

prisitaikiusios naudoti Tačiau yra daugybė mikrodumblių rūšių pasižyminčių skirtingomis

savybėmis ir maistine verte todėl jų vertė turi būti analizuojama ir vertinama juos naudojant

pašarų žuvims gamybai Apibendrinta įvairių rūšių mikrodumblių cheminė sudėtis pateikta

36 lentelėje Kaip matyti baltymų kiekis žaliadumbliuose ir melsvadumbliuose yra gana

didelis ir siekia 60-71 Lipidų kiekis šiuose dumbliuose varijuoja nuo 2 iki 7 Pelenų

kiekis žaliadumbliuose siekia 3-11 Pigmentų (chlorofilo ir karotinoidų) kiekis dumbliuose

siekia iki 5 (s m) Mikrodumblių ląstelių virškinamumas yra mažas dėl storų sienelių šios

problemos sprendžiamos juos džiovinant ar suardant kitais metodais (ultragarsu) tuo būdu

pasiekiamas apie 90 virškinamumas

36 lentelė Cheminė mikrodumblių sudėtis ( sausos medžiagos)

Mikrodumbliai Proteinai Lipidai Angliavandeniai

Spirulina platensis 46 ndash 50 4 ndash 9 8 ndash 14

Spirulina maxima 60 ndash 71 6 ndash 7 13 ndash 16

Chlorella vulgaris 51 ndash 58 14 ndash 22 12 ndash 17

Chlorella pyrenoidosa 57 2 26

Scenedesmus obliquus 50 ndash 56 12 ndash 14 10 ndash 17

Scenedesmus quadricauda 47 2

Dunaliella salina 57 6 32

Synechococcus 63 11 15

Euglena gracilis 39 ndash 61 14 ndash 20 14 ndash 18

Hormidium 41 38

Ulothrix 45 1

Pašarų gamybai plačiai naudojamuose žuvų miltuose yra gausus svarbių aukštos

kokybės baltymų kiekis Skirtingai nei žuvų miltuose augalinės kilmės žaliavose kuriomis

keičiami žuvų miltai yra mažiau tokių svarbių amino rūgščių kaip lizinas metioninas

triptofanas (Li et al 2008) Tuo tarpu daugumoje mikrodumblių rūšių randamos šios

svarbiausios amino rūgštys Išanalizavus net 40 mikrodumblių rūšių biomasės sudėtį

nustatyta kad jos pasižymėjo panašia amino rūgščių sudėtimi (Brown et al 1997)

Viena svarbesnių maisto medžiagų yra neproteininė sulforūgštis ndash taurinas kuris yra

lygiavertis aminorūgštims Jis svarbus žuvų mityboje tačiau nerandamas augalinėje žaliavoje

23

Nors taurinas mažiau tyrinėtas tačiau mikrodumblių biomasėje rasti ženklūs jo kiekiai

(Dawczynski et al 2007 Murata and Nakazoe 2001)

Labai svarbus komponentas žuvų dietoje yra riebalai kurių randama ir mikrodumblių

ląstelėse Jų kiekis svyruoja priklausomai nuo dumblių rūšies ir auginimo būdo Pastaruoju

metu net nagrinėjamos galimybės mikrodumblių aliejų panaudoti degalų gamybai

Be didelio aukštos kokybės baltymų kiekio žuvų pašarai turi turėti riebalų kurių

sudėtyje būtų polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 Šios rūgštys randamos žuvų

taukuose ir saugo žmogaus organizmą nuo širdies ir kraujagyslių ligų Mikrodumblių sudėtyje

yra šių svarbių riebalų rūgščių kurios per maisto grandinę patenka į žuvų organizmą todėl

dumbliai yra svarbus elementas žuvų mityboje Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA) Dėl šių rūgščių buvimo

mikrodumblių ląstelėse jie laikomi nepamainomu maisto elementu akvakultūrose ypač

auginant zooplanktoną naudojamą žuvų mailiaus maitinimui Pastaruoju metu domimasi ir

sterolių sudėtimi žuvų pašaruose nes augalų fitosteroliai (fitohormonai) gali sukelti

neigiamus endokrininius efektus žuvų organizme

Atlikus tyrimus šeriant žuvis mikrodumbliais nustatyta kad pakeitus žuvų taukus

pašaruose mikrodumblių aliejumi padidėjo nepakeičiamų riebalų rūgščių (omega-3 ir omega-

6) kiekis upėtakių organizmuose (Carrillo et al 2008) Labai svarbi sudėtinė mikrodumblių

biomasės dalis yra pigmentai Mikrodumbliuose sintetinami karotinoidai kurie būtini

auginant kai kurių rūšių žuvis Lašišinių žuvų dietoje turi būti astaksantino kuris nudažo žuvų

mėsą rausva spalva Tuo tikslu pramoniniame žuvų auginime dažniausiai naudojami

sintetiniai karotinoidai tačiau ir dumblių karotinoidai skatina žuvų mėsos nuspalvinimą

(Soler-Vila et al 2009)

Mikrodumbliuose esantys pigmentai naudojami ir kai kurių kitų rūšių žuvų ar krevečių

odos nuspalvinimui siekiant suteikti komerciškai patrauklesnį vaizdą Pvz Chlorella sp ir

Spirulina paprastai įkorporuojami į dekoratyvinių žuvelių kurioms komerciškai labai svarbi

spalva ir sveikas įvaizdis maistą (Zatkova et al 2011 Sergejevova et al 2011) Keletas

mikrodumblių rūšių naudojamos kaip pigmentai žuvų pašarų gamyboje Pvz Haematococcus

naudojamas astaksantino gamyboje kuris suteikia raudoną spalvą lašišoms Tai lėmė

mikrodumblio Haematococcus pluvialis auginimo pramoninę plėtrą Izraelyje ir Japonijoje

kur šie mikrodumbliai auginami vamzdeliniuose ir plokšteliniuose bioreaktoriuose

Havajuose Islandijoje ir Kinijoje Haematococcus auginamas atvirose sistemose (Pulz and

Gross 2004) Spirulina naudojama kaip karotinoidų šaltinis kuriuos kai kurios žuvys

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

4

1 ĮVADAS

Natūraliose sąlygose žuvų mailius minta planktonu t y smulkiais mikroorganizmais

(dumbliais pirmuonimis smulkiais gyvūnais) Auginant žuvis uždarose sistemose jų mailius

maitinamas zooplanktonu (artemijomis) ir kitais specialiais pašarais kurie labai brangiai

perkami iš užsienio kompanijų Šie pašarai Lietuvoje negaminami Bendraujant įvairių ASU

laboratorijų darbuotojams užsiimantiems mikrodumblių panaudojimo tyrimais bei

žuvininkystės technologijų tyrimais kilo mintis nagrinėti mikrodumblių panaudojimo žuvų

mailiaus maitinimui galimybes Pirmiausia numatyta apžvelgti įvairių šalių patirtį parinkti

optimalias dumblių rūšis ištirti jų auginimo galimybes įvertinti tinkamumą žuvų mailiui

maitinti detaliau apžvelgti mikrodumblių auginimo technologijas Jei pasiteisintų

mikrodumblius netolimoje ateityje galima būtų auginti Lietuvos įmonėse auginančiose žuvis

ar krevetes uždarose sistemose tai išspręstų žuvų mailiaus ar krevečių maisto problemą

Šios galimybių studijos tikslas ndash ištirti mikrodumblių panaudojimo žuvų mailiaus

pašarui galimybes

Vykdant projektą buvo numatyta spręsti tokius uždavinius

1) įvertinti mikrodumblių panaudojimo žuvų mailiaus pašarui galimybes

2) palyginti žuvų mailiaus augimo tempus šeriant juos dumbliais ir šeriant zooplanktonu

3) nustatyti optimalias mikrodumblių auginimo sąlygas

4) parengti mikrodumblių auginimo technologiją

5) atlikti techninį ekonominį mikrodumblių panaudojimo žuvų mailiaus pašarui

pagrindimą

Galimybių studija buvo atlikta ASU Aplinkos ir ekologijos institute Aplinkos

technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje Biologinių atliekų ir šalutinių

produktų panaudojimo laboratorijoje ASU Akvakultūros centre panaudojant šių padalinių

žmogiškuosius ir materialiuosius išteklius apjungiant šių padalinių darbuotojų patirtį

gebėjimus ir galimybes

Atlikus galimybių studiją apie mikrodumblių panaudojimą žuvų mailiaus šėrimui

stebint naujausius užsienio šalyse atliekamų tyrimų rezultatus (nemažai įvairių šios srities

tyrimų rezultatų buvo pateikta ką tik spalio 17-20 dienomis Dubrovnike Kroatijoje

vykusioje tarptautinėje konferencijoje ndash parodoje AQUACULTURE EUROPE 17) galima

teigti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai vis dar

nėra

5

Naujausios mokslinių tyrimų ir eksperimentinių bandymų tendencijos rodo kad

tikslinga į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

Ribojančiu veiksniu platesniam mikrodumblių taikymui žuvininkystėje yra

mikrodumblių kaina kuri ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų žaliavų todėl kol

kas mikrodumbliai plačiau naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai bet ne

baltyminių žaliavų pakaitalai Kitu reikšmingu veiksniu įtakojančiu mikrodumblių naudojimą

uždarose apytakinėse žuvų auginimo sistemose yra biosaugos reikalavimai siekiant

maksimaliai išvengti žuvų ligų pernašos su pašaru vandeniu pavojaus

6

2 TYRIMO OBJEKTAS IR METODAI

Tyrimo objektas ndash mikrodumbliai kaip žaliava žuvų mailiaus pašaro gamybai

21 MEDŽIAGOS IR METODAI

211 Mikrodumblių skirtų pašarų žuvims gamybai auginimo tyrimai

Pašarų žuvims gamybai iš mikrodumblių pasirinktos dvi žaliadumblių rūšys Chlorella

sp ir Scenedesmus sp (21 pav) Vienas iš požymių išskiriančių žaliadumblius iš kitų

dumblių yra žalia chloroplasto spalva Spalva priklauso nuo chlorofilo a ir b bei karotino

ksantofilų ir krakmolo (Jankavičiūtė 1996) Chlorella sp priklauso Chlorelinių šeimai

Chlorelės genčiai apimančiai apie 56 rūšis Minėtai genčiai priklausančių dumblių ląstelės

pavienės rutuliškos ar elipsės formos 2ndash10 microm dydžio Scenedesmus sp yra Scenedesminių

šeimos Scenedesmas genties atstovas Scenedesmas genčiai priklauso apie 200 rūšių

Scenedesmus sp ląstelės sudaro kolonijas iš 2 4ndash8 16 ar 32 ląstelių Ląstelės cilindro

elipsės ar verpstės formos sujungtos šonais išsidėsčiusios lygiagrečiai Minėtai genčiai

priklausančių dumblių ląstelės 2ndash10 microm pločio ir nuo 6 iki 40 microm ilgio Minėti žaliadumbliai

paplitę Lietuvos gėluosiuose vandenyse Gamtos tyrimų centro Botanikos instituto algologai

išskyrė juos iš Lietuvos paviršinių vandens telkinių Mikrodumbliai buvo auginami

autotrofinėmis ir miksotrofinėmis sąlygomis naudojant universalią mitybinę terpę BG11

Siekiant sumažinti savikainą universalioje terpėje esančios maisto medžiagos pakeistos

tinkamomis skystosiomis atliekomis Auginimo bandymai buvo atliekami dumblių auginimo

reaktoriuje 22 pav Mikrodumblių auginimo trukmė ndash 20ndash30 dienų

a b

21 pav Iš Lietuvos ežerų išskirti mikrodumbliai andashChlorella sp bndashScenedesmus sp

Dumbliai buvo auginami kambario temperatūroje esant 22 plusmn 2 degC apšviečiant juos

fluorescencinėmis lempomis sim250 μmolm2s balta šviesa vidutiniškai 10 val per parą

7

22 pav Laboratorinis dumblių auginimo reaktorius

Šviesos intensyvumas buvo matuojamas naudojant data logger (modelis LI-1400) LI-

190SA Quantum sensorių Siekiant išvengti užsistovėjimo ir nusėdimo mikrodumbliai buvo

maišomi į reaktorių tiekiant suspaustą orą Periodiškai į oro srautą buvo tiekiamas anglies

dvideginis palaikant auginimo terpės pH sim 7

Siekiant įvertinti dumblių auginimo atpiginimo galimybes dalis eksperimentų atlikta

įprastinėje maitinimo terpėje BG11 (21 lentelė) esančias chemines medžiagas pakeičiant

azoto ir fosforo turinčiomis atliekomis Tam buvo naudojama skystoji frakcija liekanti po

biodujų gamybos iš nuotekų dumblo

21 lentelė Universalios mitybinės terpės BG11 sudėtis

Medžiagos pavadinimas gamintojas Medžiagos kiekis mitybinėje

terpėje

Pagrindinės sudėtinės medžiagos mgl

Natrio nitratas NaNO3 (an gr Lach-Ner) 750

Dikalio hidrofosfato trihidratas K2HPO4 (an gr Girochem) 40

Magnio sulfato heptahidratas MgSO4middot7H2O (an gr

Chempur)

75

Kalcio chlorido dihidratas CaCl2middot2H2O (an gr Chempur) 36

Citrinos rūgštis 3

Amonio geležies (III) citratas (an gr Lach-Ner) 3

Dinatrio etilendiamintetraacto rūgšties druska (an gr

Chempur)

1

Natrio karbonatas Na2CO3 (an gr Lach-Ner) 20

Mikroelementai 1 mll mikroelementų

mišinio susidedančio iš gl

Boro rūgštis H3BO3 (an gr Chempur) 286

Mangano chlorido tetrahidratas MnCl2middot4H2O (an gr

Chempur)

181

Cinko sulfato heptahidratas ZnSO4middot7H2O (an gr Girochem) 0222

8

Natrio molibdato pentahidratas NaMoO4middot5H2O (an gr

Chempur)

039

Vario sulfato pentahidratas CuSO45H2O (an gr Girochem) 0079

Kobalto nitrato heksahidratas Co(NO3)2middot6H2O (an gr

Lach-Ner)

00494

Mikrodumbliai naudojant anaerobiškai perdirbtą nuotekų dumblą buvo auginami

taikant penkias skirtingas terpės kombinacijas

palyginamąją (kontrolinę) modifikuotą terpę BG11 (N konc 012 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 006 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 009 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 09 gl)

212 Mikrodumblių biomasės koncentracijos biomasės išeigos ir santykinio augimo

greičio nustatymas

Mikrodumblių augimas buvo stebimas taikant šviesos absorbcijos metodą Kas antrą ar

dvi dienas UVVIS spektrofotometru Lambda 25 buvo matuojamas mikrodumblių

suspensijos optinis tankis (OT) Prieš optinio tankio matavimus atliekama spektrofotometro

nulinė kalibracija vėliau išmatuojamas suspensijos optinis tankis esant 750 nm bangos ilgiui

Dumblių biomasės koncentracija nustatoma mėginį su dumblių biomase centrifuguojant 10

minučių (12000 aps min-1

) du kartus plaunant distiliuotu vandeniu ir džiovinant džiovinimo

spintoje esant 105 degC temperatūrai iki pastovios mėginio masės Sausos biomasės

koncentracija (SBK) (gl-1

) apskaičiuojama iš lygties (2)

SBK = S

S

V

m 1000 (1)

čia mS ndash sauso mėginio masė g VS ndash mėginio tūris ml

Nustačius eilės mėginių biomasės koncentraciją bei išmatavus optinį tankį sudaryta

kalibracinė kreivė Nustatyta tiesinė priklausomybė tarp OT750 ir SBK kiekvienai

mikrodumblių rūšiai aprašoma tokiomis lygtimis (2) ir (3)

Scenedesmus sp

R2=0974 (2)

9

Chlorella sp

R2=0972 (3)

Mikrodumblių biomasės išeiga (gl-1

p-1

) apskaičiuojama remiantis biomasės

koncentracijos (gl-1

) kitimu per laiko vienetą Biomasės išeiga (BI) apskaičiuojama pagal

formulę (4)

(4)

Mikrodumblių santykiniam augimo greičiui (biomasės prieaugiui per laiko vienetą (gg-

1p

-1 arba p

-1)) apskaičiuoti naudojama ši lygtis (5)

(5)

čia X1 ir X0 ndash biomasės koncentracija (gl-1

) paromis t1 ir t0

Pasibaigus auginimo periodui dumblių suspensija buvo centrifuguojama centrifuga

bdquoHeraeus Multifuge X3Rldquo esant 2000 min-1

sūkių dažniui 20 min Vandens kiekis suspensijoje

analizuotas svorio metodu mikrodumblius džiovinant iki pastovios masės 105 oC

temperatūroje džiovinimo krosnelėje bdquoBinderldquo (Vokietija) Dalis mikrodumblių suspensijos

buvo džiovinama šalčiu užšaldant šaldiklyje (minus 18 oC) kita dalis džiovinama

liofilizuojant 96 val esant -55 degC temperatūrai bdquoScanVac CoolSafeldquo įrangoje (Danija)

džiovinama esant 60 oC džiovinimo spintoje bdquoBinderldquo (Vokietija) Šaldymas pasirinktas tam

kad būtų suardomos mikrodumblių ląstelių membranos ir dumbliuose esančios maisto

medžiagos būtų lengviau prieinamos žuvims

Tokiu būdu ruošiant mėginius numatoma įvertinti įvairiai paruoštų mikrodumblių

(sausų sterilizuotos suspensijos išdžiovintų šalčiu mikrodumblių) panaudojimo žuvų mitybai

galimybes

10

3 REZULTATAI

31 Mikrodumblių savybės ir auginimo sąlygos

Gamtoje yra tūkstančiai dumblių rūšių nuo mikroskopinių iki 60 m ilgio Juos galima

suskirstyti į mikrodumblius ir makrodumblius Jie paplitę visame Žemės rutulyje net Arkties

sniege aptinkama mikrodumblių nors dauguma jų gyvena vandenyje Dumbliai yra tipiniai

autotrofai (organizmai gaminantys sudėtingus organinius junginius iš paprastų molekulių

naudojant šviesą ar neorganinių junginių cheminių reakcijų energiją)

Palyginus su aukštesniais augalais mikrodumbliai gali užauginti dešimt kartų didesnį

biomasės kiekį Tokia pagaminta biomasė po vandens pašalinimo žinomais būdais verčiama

biodyzelinu bioetanoliu ar biodujomis Vienaląsčiai ir daugialąsčiai dumbliai vykdo

fotosintezę ypatingai efektyviai Iki 347 fotosintezei aktyvių spindulių tai maždaug

atitinka saulės šviesos regimos šviesos spektrą fitoplanktonas naudoja biomasei gaminti Be

to kiekviena populiacijos ląstelė fotosintezę vykdo vienodai tuo tarpu pas aukštesniuosius

augalus tik žaliosios lapų ląstelės bet ne šaknų ar kamienų ląstelės Gaunamas dešimteriopai

didesnis dumblių biomasės prieaugis palyginus su aukštesniaisiais augalais Mikrodumblių

biomasės kiekis per parą palankiomis sąlygomis gali padvigubėti (Chisti 2007 Hu et al

2008) o esant pakankamai maisto medžiagų eksponentinio augimo metu dumblių ląstelės gali

dalintis net kas 35 val (Chisti 2007)

Mikrodumbliai gali būti įvairiausių rūšių skirtingos sudėties vienaląsčiai ir

daugialąsčiai Nors jų augimą galima kontroliuoti daug lengviau nei makrodumblių mažas jų

dydis komplikuoja derliaus nuėmimą Kad dumbliai augtų jiems reikalingos gana paprastos

sąlygos šviesa anglies šaltinis vanduo maistinės medžiagos ir atitinkama temperatūra

Pastaruoju metu buvo sukurta nemažai skirtingų sistemų kurios aukščiau minėtas sąlygas

išpildo vis dėlto tai padaryti yra gana sudėtinga Viena svarbiausių sąlygų norint dumblius

auginti komerciniais tikslais yra didelio masto sistemos Jos gali būti atviros esančios

sausumoje ir jūroje bei uždaros labiau kontroliuojamos bet brangesnės

Dėl savo sudėties ir gebėjimo kaupti įvairias naudingas medžiagas dumbliai šiuo metu

naudojami daugelyje sričių Viena jų pašarų gamyba nes mikrodumblių biomasėje gausu

įvairių baltymų angliavandenių riebalų mineralų vitaminų karotinoidų polinesočiųjų

riebalų rūgščių (omega-3) pigmentų natūralių antioksidantų (Lorenz and Cysewski 2000)

bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų (Spolaore et al 2006 Brennan and Owende

2010)

11

Pagrindiniai dumblių auginimo privalumai yra šie jų auginimui nereikalingi žemės ūkio

paskirties plotai todėl nekyla konkurencija su žemės ūkio produktais didelis masės prieaugis

ploto vienetui gali augti bet kur net dideliu atstumu nuo vandens CO2 emisijos iš elektrinių

ir kitų potencialių stacionarių aplinkos oro taršos šaltinių gali būti produktyviai naudojamos

dumblių todėl šių pagalba sumažinamas neigiamas minėtų dujų poveikis aplinkai

Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių (Saacutenchez Miroacuten et al 2003 Posten

2009) Ši dumblių savybė sunaudoti CO2 ir jį paversti biomase fotosintezės metu gali

pasitarnauti šalinant anglies dvideginį iš pramonės objektų išlakų ir tuo būdu mažinant

šiltnamio efektą sukeliančių dujų patenkančių į atmosferą iš stacionarių taršos šaltinių

koncentraciją Mikrodumbliai gali būti panaudojami ir šalinant anglies dvideginį iš biodujų

kuriose įprastai jo būna apie 30

Nustatyta kad naudojant mikrodumblius metano koncentraciją biodujose galima

padidinti nuo 70 iki 85ndash90 (Kao et al 2012a) Tačiau anglies dioksido šalinimo

efektyvumas ir mikrodumblių tolerancija anglies dioksidui yra skirtinga Nustatyta kad

didžiausia biomasės išeiga gaunama kai anglies dvideginio koncentracija dujose tiekiamose į

bioreaktorius nėra didelė (Kodama et al 1993 Hanagata et al 1992 Nakano et al 1996

Sakai et al 1995) Tai susiję su pH sumažėjimu dumblių auginimo terpėje dėl to sulėtėja kai

kurių dumblių rūšių augimas (Pires et al 2012) Dumbliai anglies dioksidą fiksuoja esant

šviesos šaltiniui Todėl auginant mikrodumblius uždarose sistemose būtinas dirbtinis

apšvietimas Nustatyta kad efektyviausiai fotosintezę veikia mėlyna (420ndash450 nm) ir raudona

(660ndash700 nm) šviesa kurios optimalus srautas 200ndash400 micromolm2s ribose Esant aukštesnei

temperatūrai dumbliai gali absorbuoti didesnį šviesos srautą (Carvalho et al 2010)

Mikrodumblių augimui ir dauginimuisi svarbi ir temperatūra Optimali temperatūra

dumbliams yra 20ndash30 degC ribose (Zebib 2008) Daugelis dumblių gali augti iki 15 degC

temperatūroje tačiau esant 2ndash4 degC temperatūrai dumbliai gali žūti (Mata et al 2010) Esant

aukštesnei kaip 30 degC temperatūrai dumblių dauginimosi greitis yra mažesnis

Pagrindinės maisto medžiagos mikrodumblių augimui kartu su anglimi yra azotas ir

fosforas Azotas sudaro 7ndash10 dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra amoniakinis

(NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas (Oliver and Ganf 2000) Azoto kiekis dumblių auginimo

terpėse siekia 007-04 gl Fosforo kiekis svyruoja 0002ndash03 gl ribose (Richmond 2004)

Atsižvelgiant į tai kad azoto ir fosforo yra gausu įvairiose nuotekose ir atliekose (nuotekų

dumble mėšle ir t t) siūloma jas naudoti mikrodumblių auginimui Tačiau azoto ir fosforo

12

kiekis auginimo terpėje neturi būti per didelis Didesnės amonio jonų koncentracijos

dumbliams yra nuodingos (Borowitzka 1998) Svarbu ir tai kad naudodami mikrodumblius

iš nuotekų galime šalinti ir sunkiuosius metalus (Vilchez et al 1997) bei kai kuriuos toksinius

organinius aromatinius junginius (Semple et al 1999)

Įvairių rūšių mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau daugiau nei kelis

dešimtmečius ir naudojami pašarų gamybai kosmetikai farmacijos pramonei ir kt

Paprasčiausios atviros sistemos dumblių auginimui yra negilūs stacionarūs baseinai su

įtaisytomis maišyklėmis arba be jų (Borowitzka 1999) kurių dydis siekia nuo kelių kv metrų

iki 250 ha (31 pav) Anglies šaltinis dumbliams yra CO2

31 pav Maži baseinai Spirulina kultūrai Azijoje (kairėje) baseinai Dunaliella salina kultūrai (Cognis

Western Australia ) (Algae-based biofuels 2009)

Anglies dvideginis į vandenį patenka iš oro tai riboja augimo tempą ir sąlygoja

palyginti mažesnį derlių iš 1 ha ploto Kitas neigiamas poveikis ndash lėtas maistinių medžiagų

pasiskirstymas bei gyvų ir negyvų dumblių plūduriavimas ir sedimentacija tai riboja saulės

šviesos prieigą (Algae-based biofuels 2009 Newman 2009) Minėtą poveikį galima

sumažinti arba panaikinti auginant dumblius kitokios formos baseinuose konkrečiai

apvaliuose su mechaniniu maišymu arba taip vadinamuose ldquoracewayrdquo kanalų pavidalo

baseinuose kuriuose irklaračio dėka sukuriama vandens cirkuliacija kanalais Maišymas

pagerina CO2 prieigą Anglies dvideginio šaltiniu gali būti oras suslėgtas anglies divideginis

arba CO2 turinčios išmetamos dujos 1 t dumblių biomasės reikia maždaug apie 18 t anglies

dvideginio Jei CO2 šaltiniu naudojamas oras kuriame anglies dvideginis sudaro tik 00383

tai 1 t dumblių užauginti reikės apie 37000 m3

oro (Algae-based biofuels 2009) Dumbliai

tokiose sistemose yra jautrūs dumblių plėšrūnams parazitams bei kitoms rūšims kurios

labiau prisitaikiusios gyventi esamomis sąlygomis Tik ribotas rūšių kiekis gali dominuoti ir

išlikti atvirose sistemose

13

Dumbliai tokiose sistemose auginami nepertraukiamu būdu reguliariai pašalinant iš

sistemos dalį užaugintos biomasės ir papildant sistemą naujomis maisto medžiagomis

(Demirbas 2010) Atvirų dumblių auginimo sistemų privalumas ndash jos yra paprastos lengvai

įrengiamos aptarnaujamos nedidelės energijos sąnaudos eksploatacijos metu (Singh and

Sharma 2012)

Tokias problemas kaip temperatūra dujų apykaita tarprūšinė konkurencija galima

eliminuoti dumblius auginant uždarose sistemose (Ugwu et al 2008) Nustatyta kad dumblių

biomasės išeiga uždarose sistemose viršija išeigą gautą atvirose sistemose apie 300 (Pulz

and Schreibenbogen 1998)

Pasaulyje yra gaminami įvairių konstrukcijų uždari fotobioreaktoriai Tai vertikalios

horizontalios bei spiralinės vamzdelinės plokštelinės cilindro kupolo ar piramidės formos

sistemos Populiariausi yra vamzdeliniai bei plokšteliniai bioreaktoriai (32 ir 33 pav)

Uždaros sistemos dažnai įrengiamos dengiant atviras sistemas permatoma skaidria medžiaga

ar sudarant oranžerijas tačiau tai yra brangu dideliems plotams Kitas paprastas bet

nebrangus pavyzdys būtų polietileno krepšių rankovių taikymas

32 pav Uždarų dumblių auginimo sistemų pavyzdžiai ldquoBig Bagrdquo dumblių kultūra (BEAM)

stulpelinis burbulų reaktorius (Tredici in Wijffels 2007) stulpelinių burbulų reaktorių laukas

(Wijffels 2007)

Tokia sistema yra pakankamai jautri išorės poveikiui ir neilgaamžė todėl tai daro ją

netinkama naudoti lauko sąlygomis Šiek tiek pažangesnės sistemos su ilgesnio tarnavimo

laiko danga stiklu polietilenu ar polikarbonatu Tokie reaktoriai veikia nepertraukiamai

gerai kontroliuojami gaunama didesnė biomasės koncentracija be ypatingų sąlygų ir didesnių

išlaidų tonai derliaus Tokio tipo reaktoriaus pavyzdys ndash vertikalus vamzdelinis arba

vertikalus stulpelinis (koloninis) reaktorius

14

33 pav Vamzdelinių reaktorių sistema (Algae production)

Vamzdeliniai reaktoriai yra tinkami naudoti turint didelį apšviečiamą paviršių Jei

naudotume minėto tipo reaktorių sistemą t y vamzdelinius vertikalius reaktorius sustatytume

vieną šalia kito šie kaimyninius užstotų (mestų šešėlį) taip sumažindami saulės spinduliuotės

prieigą (32 pav stulpelinių burbulų reaktorių laukas) Ši problema eliminuojama naudojant

horizontalius vamzdelinius reaktorius (33 pav) Tačiau pašalinti šią problemą ne taip

paprasta kaip iš pirmo žvilgsnio atrodo Problemos sprendimas abiem atvejais yra jų atstumų

funkcija Pagrindinis vamzdelinių reaktorių trūkumas ndash prastas masės pernešimas Masės

pernešimo problema didėja (deguonies kiekis didėja augimo sąlygos toliau išilgai vamzdelio

prastėja) didėjant vamzdeliniam bioreaktoriui (Ugwu et al 2008)

34 pav Alveolinis plokštelinis fotobioreaktorius (Tredici and Materassi 1992)

15

Siekiant optimaliau išnaudoti saulės energiją buvo sukurti plokšti taip vadinami flat-

plate fotobioreaktoriai (34 ir 35 pav) Šiuose reaktoriuose ištirpusio deguonies susikaupimas

yra pakankamai žemas palyginti su horizontaliais vamzdeliniais reaktoriais Skelbiama kad

plokšti reaktoriai gali pasiekti gana aukštą fotosintetinį efektyvumą Minėti įrenginiai yra

labai tinkami dumblių auginimui tačiau ir jie turi keletą trūkumų Įvairių sistemų dumbliams

auginti privalumai ir trūkumai yra išdėstyti žemiau pateiktoje 31 lentelėje

35 pav Flat-Plate-Airlift fotobioreaktorius reaktoriaus sudėtinė dalis ir biomasės srautai

reaktoriuje (Subitec)

31 lentelė Sistemų dumblių auginimui palyginimas (Ugwu et al 2008)

Sistemos

dumbliams

auginti

Privalumai Trūkumai

Atviri baseinai Palyginti ekonomiški lengva valyti

po auginimo tinka masiniam

dumblių auginimui

Sunkiau kontroliuoti kultūrų sąlygas

sunkumai auginant dumblius ilgesnį

periodą nedidelis produktyvumas

užima daug vietos limituotos dumblių

rūšys kultūras lengva užkrėsti

Vertikalūs

stulpeliniai

reaktoriai

Didelis masės pernešimas geras

susimaišymas su nedideliu šlyties

įtempiu nedideli energijos poreikiai

geras potencialas įvairiam masteliui

Nedidelis apšvietimo paviršiaus plotas

jų konstrukcijos reikalauja reiklesnių

medžiagų šlyties įtempiai dumblių

16

lengva sterilizuoti gerai tinka

dumblių imobilizavimui sumažinta

fotoinhibicija ir fotooksidacija

kultūroms mažėja apšvietimo plotas

didėjant masteliui

Plokštiniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšviečiamo paviršiaus

plotas tinkami lauko kultūroms geri

dumblių imobilizacijai geras

biomasės produktyvumas palyginti

pigūs lengva valyti nedideli

deguonies kiekiai

Didesniems įrenginiams reikia daugiau

sekcijų ir atraminių medžiagų sunki

temperatūrinė kontrolė galimybė

atsirasti hidrodinaminiam stresui kai

kurioms dumblių rūšims atsiranda

apnašų ant sienų

Vamzdeliniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšvietimo paviršiaus plotas

tinkami lauko kultūroms

pakankamai geras biomasės

produktyvumas palyginti pigūs

pH gradientas ištirpęs deguonis ir

anglies dvideginis išilgai vamzdelio

atsiranda apnašų ant sienų reikia

nemažų plotų auginimui

Fotosintezei vykdyti gali būti naudojama ne tik natūrali bet ir dirbtinė šviesa Žemiau

pateiktame 36 pav pavaizduotas fotobioreaktorius apšviečiamas dirbtine šviesa ndash

fluorescencine lempa

36 pav Tipinis fotobioreaktorius su dirbtiniu apšvietimu (Ugwu et al 2008 Newman

2009)

Įrenginys sumontuotas su rotoriumi ir sparnuotės įrenginiu kultūrų sumaišymui Šio

tipo reaktorių galima modifikuoti apšvietimui naudojant tiek dirbtinę tiek natūralią šviesą

Taigi šis įrenginys veikia naudojant dirbtinę šviesą tuomet kai natūralios šviesos

intensyvumas sumažėja ndash kuomet stipriai debesuota ar nakties periodu Yra duomenų kad

galima sukaupti optines skaidulas padalyti saulės šviesą cilindrinio reaktoriaus viduje

Pagrindinis viduje apšviečiamo reaktoriaus privalumas būtų tai kad šilumos ir slėgio dėka

minimizuojamas užkrėtimas Be to apšvietimas būtų nepertraukiamas (tiek šviesiu tiek

Reaktoriaus siena

Fluorescencinė lempa

Rotorius Anga aeracijai

Sparnuotė

17

tamsiu paros metu) Vis dėlto dumblių auginimas lauko sąlygomis naudojant minėto tipo

reaktorius reikalautų šiek tiek techninių pastangų

32 Mikrodumblių biomasės koncentravimas

Užaugintos mikrodumblių biomasės paruošimas apima kelis etapus biomasės

sukoncentravimą apdorojimą aliejaus ekstrakciją Biomasę sukoncentruoti galima įvairiais

metodais įskaitant mechaninius cheminius bei biologinius būdus sedimentaciją

centrifugavimą filtraciją (įskaitant ultrafiltraciją) flokuliaciją bei flotaciją ultragarsinę bei

magnetinę separaciją (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010 Carlsson et al 2007

Chen et al 2011 Wu et al 2012 Bilad et al 2012 Xu et al 2008) bei elektroforezę

(Christenson and Sims 2011) Universalaus metodo minėtam tikslui pasiekti nėra paprastai iš

daugelio jis pasirenkamas priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jų dydžio (mikrodumblių

dydis 3ndash30 microm) ląstelių tankio taip pat atsižvelgiant į metodo ekonomiškumą Sąlyginai

nedidelė dumblių koncentracija (05ndash5 kg m-3

auginimo terpės (Greenwell et al 2010 Grima

et al 2003)) ir jų dydis apsunkina ir pabrangina (sukoncentravimas sudaro apie 20ndash30 visų

biomasės apdorojimo išlaidų sumos (Grima et al 2003)) biomasės sukoncentravimo procesą

Techniškai pats paprasčiausias ir pigiausias mechaninis būdas sukoncentruoti

dumblius yra jų biomasės nusodinimas Pramoniniais tikslais auginami dumbliai nusodinami

nusodinimo baseinuose taip jų masė sukoncentruojama 85ndash95 (sausų medžiagų masė

sudaro apie 3 ) nusodinimo baseinų dugne Šis būdas gana pigus tačiau nepatrauklus tuo

kad reikalingas papildomas plotas nusodinimo baseinui įrengti Be to pats nusodinimo

procesas vyksta gana lėtai todėl jo metu esant aukštesnei aplinkos temperatūrai nusodinama

biomasė gali pradėti gesti (Greenwell et al 2010) Nusodinimo ir filtracijos procesus

paspartinti gali flokuliantų ar koaguliantų naudojimas susidarant dumblių ląstelių

aglomeratams Atlikta eilė tyrimų siekiant surasti optimalius flokuliantus ir koaguliantus

Dažniausiai tam tikslui naudojamos neorganinės geležies ar aliuminio druskos FeCl3

Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 (Grima et al 2003) Elektrolitų efektyvumą sužadinti koaguliaciją

nusako kritinė koagulianto koncentracija arba kitaip tariant koagulianto koncentracija

reikalinga greitai sukelti koaguliaciją Metalo jonų koaguliacinis efektyvumas didėja didėjant

jono krūviui Poligeležies sulfatas Fe2(OH)n(SO4)3-n2]m yra bene efektyviausias lyginant šį su

tradiciniais nepolimerizuotais metalo druskų flokuliantais (Grima et al 2003) Flokulėms

sudaryti yra naudojami ir polimerai Ignacio de Godos ir bendratyrėjai nustatė kad naudojant

flokuliantus Drewfloc 447 Flocudex CS5000 Flocusol CM78 Chemifloc CV300 ir

18

chitozaną keletui dumblių rūšių biomasės sukoncentravimo efektyvumas 66ndash98

pasiekiamas su 5ndash6 kartus mažesne koncentracija nei naudojant FeCl3 ir Fe2(SO4)3 (De Godos

et al 2011) Be to tų pačių atliktų tyrimų duomenimis vienaląsčių ir kolonijinių dumblių

biomasės sukoncentravimo efektyvumai labai panašūs

Paprastas ir greitas būdas sukoncentruoti dumblių ląsteles yra magnetinė separacija

naudojant Fe3O4 nanomagnetines daleles Minėtos magnetinės dalelės buvo pritaikytos

mikrodumblių Botryococcus braunii ir Chlorella ellipsoidea sukoncentravimui Pridėjus

Fe3O4 į dumblių suspensiją dumblių ląstelės jas adsorbuoja o dumblių sukoncentravimas

vyksta dėl veikiančio išorinio magnetinio lauko Pasak tyrėjų taikant šį metodą pasiekiamas

didesnis nei 98 sukoncentravimo efektyvumas Be to tai laiką ir energiją tausojantis

dumblių biomasės sukoncentravimo būdas (Xu et al 2011)

Siekiant nenaudoti jokių cheminių medžiagų kiti galimi dumblių biomasės

sukoncentravimo būdai yra flotacija centrifugavimas filtracija bei elektroforezė Flotacija

atliekama naudojant suspaustą orą tiksliau disperguotus arba ištirpusio oro mikroburbuliukus

nukreipiamus į auginimo terpės dugną prie kurių prilipusios dumblių ląstelės susikaupia

flotuojamos terpės paviršiuje Siekiant suintensyvinti flotacijos procesą kartu su disperguotu

oru gali būti naudojami ir flokuliantai (Chen et al 2011) Kai kurios dumblių rūšys sugeba

natūraliai floatuoti terpės paviršiuje Šis procesas vyksta dėl fotosintezės metu gaminamo

deguonies kuris burbuliukų pavidalu kyla į terpės paviršių (Bruton et al 2009) Kitas būdas

dumblių biomasei sukoncentruoti yra filtracija Galima slėginė vakuuminė ir rotacinė

filtracija Ji labiau tinkama dumblių rūšims kurios pasižymi didesnėmis dumblių ląstelėmis

(gt70 microm) tokioms kaip Coelastrum ir Spirulina ir netinkamas Scenedesmus Dunaliella

Chlorella (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010) Minėtus dumblius galima

sukoncentruoti naudojant membraninę mikrofiltraciją bei ultrafiltraciją (Mata et al 2010)

Esminis filtracijos trūkumas yra tai kad ant filtro nusėdanti dumblių biomasė laikui bėgant

užkemša filtro poras tai apsunkina ir sulėtina patį procesą tuo pačiu padidinamos ir

energijos sąnaudos Be to membranų keitimas ir siurblių darbas ženkliai didina

eksploatacines išlaidas todėl šis metodas labiau taikytinas nedideliems tūriams filtruoti (lt 2

m3p

-1) didesniems tūriams labiau tiktų centrifugavimas (Grima et al 2003)

Centrifugavimas ndash tai gana dažnai naudojamas greitas gana efektyvus būdas

(sukoncentruojama gt95 ) sukoncentruoti biomasę Centrifugavimas yra pripažintas bene

geriausiu metodu sukoncentruoti smulkių vos kelių mikrometrų dydžio dumblių biomasę

(Grima et al 2003) Gaunama geros konsistencijos (tiršta) sukoncentruota biomasė tačiau šis

19

būdas reikalauja nemažai energetinių išlaidų ir techninės priežiūros dėl judančių detalių

(Brennan and Owende 2010 Grima et al 2003 Sim et al 1988)

33 Mikrodumblių biomasės džiovinimas

Sukoncentruota dumblių biomasė kurioje yra nuo 5 iki 20 ir daugiau sausų

medžiagų prieš atliekant ekstrahavimą turi būti džiovinama (iki 92 ir daugiau SM) nes

lipidų ekstrakcija iš sausos biomasės yra žymiai efektyvesnė už ekstrakciją iš drėgnos

medžiagos (Grima et al 2003 Zhu et al 2002) Džiovinimo procesas neturėtų būti atidėtas

ilgesniam laikui ypatingai karšto klimato šalyse (Brennan and Owende 2010 Grima et al

2003) Džiovinimas gali būti vykdomas įvairiais būdais (įskaitant ir džiovinimą saulėje) ir

gana plačiame temperatūrų diapazone Džiovinimas saulėje nors yra paprastas bei pigus deja

turi nemažai trūkumų jis ganėtinai ilgas tokiam biomasės džiovinimui reikalingi nemaži

plotai klimatinės sąlygos ir t t Kiti būdai apima žemo slėgio pakopinį džiovinimą (Prakash

et al 1997) išpurškiamąjį džiovinimą (Grima et al 2003 Prakash et al 1997) (džiovinama

medžiaga išpurškiama ir džiovinama karštomis dujomis tai labai plačiai naudojamas bet

vienas brangiausių džiovinimo metodų (Bruton et al 2009) būgninį džiovinimą (Grima et

al 2003 Prakash et al 1997) džiovinimą žemoje temperatūroje ndash šaltyje (taikant

liofilizaciją kuomet drėgmė pašalinama sublimacijos metu) (Grima et al 2003) ir tt

Liofilizacija yra gana brangus medžiagos džiovinimo būdas ypač jei medžiaga džiovinama

dideliais kiekiais tačiau nepaisant to didelis šio metodo privalumas yra tai kad iš

liofilizuotos medžiagos žymiai lengviau išekstrahuojami lipidai (Grima et al 2003) Visi

džiovinimo metodai išskyrus džiovinimą saulėje reikalauja nemažai energijos sąnaudų Šis

dumblių biomasės paruošimo etapas biodegalams gaminti gali sudaryti net iki 70 visų

žaliavos ruošimo išlaidų (Bruton et al 2009)

34 Žuvų auginimui naudojamos mikrodumblių rūšys

Nors sutinkama nepaprastai daug mikrodumblių rūšių tik nedidelis jų skaičius

auginamas dirbtinai akvakultūrų inkubatoriuose Tai lemia tam tikrų mikrodumblių rūšių

prieinamumas kultivavimo sudėtingumas fizinės ląstelių savybės jų sudėtis virškinamumas

toksinų ir dirgiklių buvimas biomasėje (Muller-Feuga et al 2003 (a) Muller-Feuga et al

2003 (b)) 32 lentelėje pateiktas nevisiškai išsamus paprastai akvakultūrose naudojamų

mikrodumblių rūšių sąrašas ir panaudojimo galimybės

20

32 lentelė Pagrindinių akvakultūrose naudojamų mikrodumblių grupės gentys ir rūšys bei

panaudojimo sritys

Grupė Gentis Rūšis Panaudojimo sritis

Cianobakterijos Arthrospira platensis Kombinuotų pašarų ingredientas

Chlorofita Tetraselmis suecica chui Dvigeldžiams moliuskams

Chlorella sp vulgaris

minutissima

virginica grossii

Plėšriųjų žuvų šėrimui

kombinuotų pašarų ingredientas

Dunaliella sp tertiolecta salina Kombinuotų pašarų ingredientas

Haematococcus pluvialis Kombinuotų pašarų ingredientas

Eustigmatophyceae

(Phyklum

Heterokontophyta)

Nanochloropsis sp oculata Plėšriųjų žuvų šėrimui bdquoŽaliasis

vanduoldquo (suspensija) pelėkinių

žuvų mailiui

Labyrinthulea

(Phyklum

Heterokonta)

Schizochytrium sp Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Ulkenia sp Gyvas maistas plėšriosioms žuvims

Bacillariophyta

(diatoms)

Chaetoceros calcitrans gracilis Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Skeletonema costatum Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Thalassiosira pseudonana Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Nitszchia sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Navicula sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Amphora sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Haptophyta Pavlova lutheri Dvigeldžiams moliuskams

Isochrysis galbana add galbana

bdquoTahitildquo

Dvigeldžiams moliuskams

bdquoŽaliasis vanduoldquo (suspensija)

pelėkinių žuvų mailiui

Dinophyta

(dinoflagellates)

Crypthecodinium cohnii Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Yra žinoma šių mikrodumblių rūšių biomasės sudėtis kuri gali būti keičiama

modifikuojant mikroorganizmus Paprastai žuvų pašaruose vyrauja ne viena kažkuri

mikrodumblių rūšis tačiau atitinkamai subalansuotos jų kompozicijos

35 Mikrodumblių biomasės sudėtis ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai galimybės

Mikrodumbliai savo sudėtyje turi vitaminų mineralų pigmentų nepakeičiamų riebalų

rūgščių todėl gali būti naudojami žuvų šėrimui Tyrinėjamos galimybės juos naudoti grynus

ar koncentratą taip pat analizuojamos galimybės mikrodumblius įterpti į pašarus žuvims

21

Pašarų pramoniniu būdu auginamoms žuvims sudėtis lyginant su kitų gyvūnų pašarų

sudėtimis pateikta 33 lentelėje

33 lentelė Tipinė pašarų sudėtis įvairių rūšių gyvūnams (Algae fos aquaculture and animal feeds)

Baltymai Riebalai Angliavandeniai

Apykaitinė

energija

Pašarų

sąnaudos

kgkg

priesvorio

Paukščiai 210 50 60 130 22

Kiaulės 160 50 60 125 30

Galvijai 120 40 65 101 58

Lašišos 370 320 15 210 10

Jūros karšiai 450 200 20 191 16

Tilapija 350 60 40 135 15

Krevetės 350 60 40 135 20

Iš pateiktų duomenų matyti kad užsienyje auginamų žuvų receptūroje lyginant su

paukščių kiaulių ir galvijų pašarais yra žymiai daugiau baltymų tačiau mažiau

angliavandenių Be to šių pašarų apykaitinė energija yra šiek tiek didesnė o pašarų kiekis

užauginti 1 kg prieaugio yra mažesnis

Lietuvoje platinamų pašarų žuvims sudėtis priklauso nuo gamintojo yra gana

skirtinga ir priklauso nuo maitinamų žuvų rūšies Iš užsienio vežami pašarai savo sudėtyje turi

daugiau baltymų vietos gamybos pašarai pasižymi mažesniu baltymų kiekiu (34 lentelė)

34 lentelė Šalyje platinamų pašarų žuvims sudėtis

35 lentelė Tipinė pramoninių baltyminių žaliavų sudėtis

Žaliava Baltymai Riebalai Angliavandeniai Pelenai

Žuvų miltai 630 110 - 158

Kukurūzų

gliutenas

620 50 183 48

Sojų miltai 440 22 390 61

Pašarų kokybė ir sudėtis priklauso nuo juos sudarančių komponentų Atsižvelgiant į

tai kad pašarų žuvims vienas pagrindinių komponentų yra baltymai pašarų gamybai

naudojami įvairūs baltymų šaltiniai (35 lentelė)

Pašarai Proteinai Riebalai Ląsteliena

Upėtakiams 42-48 20-22 09-38

Šamams 43-54 12-15 02-40

Karpinėms žuvims 48-56 12-15 03-07

Eršketams 47-55 9-18 09-1

Karpinėms žuvims 2301 323 742

Karpinėms vienmetėms 25-26 90

Karpinėms dvimetėms 22-23 100

22

Pastaruoju metu kaip baltyminė žaliava žuvų pašarų gamyboje plačiai naudojami žuvų

miltai ir augalinės kilmės produktai (grūdai ir aliejingosios sėklos) pastarieji pasižymi

mažesne kaina todėl jais pakeičiama dalis žuvų miltų žuvų racione Nors augalinių produktų

naudojimas pašarų gamyboje užtikrina pakankamą žuvų prieaugį jie gali sukelti žymius žuvų

maistinės vertės pokyčius Todėl pastaruoju metu nagrinėjamos galimybės į žuvų mitybos

racioną įtraukti mikrodumblius Jie galėtų būti alternatyva žuvų miltams nes mikrodumbliai

yra bazinis akvakultūros mitybinės grandinės elementas ir yra maisto atsarga kurią žuvys

prisitaikiusios naudoti Tačiau yra daugybė mikrodumblių rūšių pasižyminčių skirtingomis

savybėmis ir maistine verte todėl jų vertė turi būti analizuojama ir vertinama juos naudojant

pašarų žuvims gamybai Apibendrinta įvairių rūšių mikrodumblių cheminė sudėtis pateikta

36 lentelėje Kaip matyti baltymų kiekis žaliadumbliuose ir melsvadumbliuose yra gana

didelis ir siekia 60-71 Lipidų kiekis šiuose dumbliuose varijuoja nuo 2 iki 7 Pelenų

kiekis žaliadumbliuose siekia 3-11 Pigmentų (chlorofilo ir karotinoidų) kiekis dumbliuose

siekia iki 5 (s m) Mikrodumblių ląstelių virškinamumas yra mažas dėl storų sienelių šios

problemos sprendžiamos juos džiovinant ar suardant kitais metodais (ultragarsu) tuo būdu

pasiekiamas apie 90 virškinamumas

36 lentelė Cheminė mikrodumblių sudėtis ( sausos medžiagos)

Mikrodumbliai Proteinai Lipidai Angliavandeniai

Spirulina platensis 46 ndash 50 4 ndash 9 8 ndash 14

Spirulina maxima 60 ndash 71 6 ndash 7 13 ndash 16

Chlorella vulgaris 51 ndash 58 14 ndash 22 12 ndash 17

Chlorella pyrenoidosa 57 2 26

Scenedesmus obliquus 50 ndash 56 12 ndash 14 10 ndash 17

Scenedesmus quadricauda 47 2

Dunaliella salina 57 6 32

Synechococcus 63 11 15

Euglena gracilis 39 ndash 61 14 ndash 20 14 ndash 18

Hormidium 41 38

Ulothrix 45 1

Pašarų gamybai plačiai naudojamuose žuvų miltuose yra gausus svarbių aukštos

kokybės baltymų kiekis Skirtingai nei žuvų miltuose augalinės kilmės žaliavose kuriomis

keičiami žuvų miltai yra mažiau tokių svarbių amino rūgščių kaip lizinas metioninas

triptofanas (Li et al 2008) Tuo tarpu daugumoje mikrodumblių rūšių randamos šios

svarbiausios amino rūgštys Išanalizavus net 40 mikrodumblių rūšių biomasės sudėtį

nustatyta kad jos pasižymėjo panašia amino rūgščių sudėtimi (Brown et al 1997)

Viena svarbesnių maisto medžiagų yra neproteininė sulforūgštis ndash taurinas kuris yra

lygiavertis aminorūgštims Jis svarbus žuvų mityboje tačiau nerandamas augalinėje žaliavoje

23

Nors taurinas mažiau tyrinėtas tačiau mikrodumblių biomasėje rasti ženklūs jo kiekiai

(Dawczynski et al 2007 Murata and Nakazoe 2001)

Labai svarbus komponentas žuvų dietoje yra riebalai kurių randama ir mikrodumblių

ląstelėse Jų kiekis svyruoja priklausomai nuo dumblių rūšies ir auginimo būdo Pastaruoju

metu net nagrinėjamos galimybės mikrodumblių aliejų panaudoti degalų gamybai

Be didelio aukštos kokybės baltymų kiekio žuvų pašarai turi turėti riebalų kurių

sudėtyje būtų polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 Šios rūgštys randamos žuvų

taukuose ir saugo žmogaus organizmą nuo širdies ir kraujagyslių ligų Mikrodumblių sudėtyje

yra šių svarbių riebalų rūgščių kurios per maisto grandinę patenka į žuvų organizmą todėl

dumbliai yra svarbus elementas žuvų mityboje Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA) Dėl šių rūgščių buvimo

mikrodumblių ląstelėse jie laikomi nepamainomu maisto elementu akvakultūrose ypač

auginant zooplanktoną naudojamą žuvų mailiaus maitinimui Pastaruoju metu domimasi ir

sterolių sudėtimi žuvų pašaruose nes augalų fitosteroliai (fitohormonai) gali sukelti

neigiamus endokrininius efektus žuvų organizme

Atlikus tyrimus šeriant žuvis mikrodumbliais nustatyta kad pakeitus žuvų taukus

pašaruose mikrodumblių aliejumi padidėjo nepakeičiamų riebalų rūgščių (omega-3 ir omega-

6) kiekis upėtakių organizmuose (Carrillo et al 2008) Labai svarbi sudėtinė mikrodumblių

biomasės dalis yra pigmentai Mikrodumbliuose sintetinami karotinoidai kurie būtini

auginant kai kurių rūšių žuvis Lašišinių žuvų dietoje turi būti astaksantino kuris nudažo žuvų

mėsą rausva spalva Tuo tikslu pramoniniame žuvų auginime dažniausiai naudojami

sintetiniai karotinoidai tačiau ir dumblių karotinoidai skatina žuvų mėsos nuspalvinimą

(Soler-Vila et al 2009)

Mikrodumbliuose esantys pigmentai naudojami ir kai kurių kitų rūšių žuvų ar krevečių

odos nuspalvinimui siekiant suteikti komerciškai patrauklesnį vaizdą Pvz Chlorella sp ir

Spirulina paprastai įkorporuojami į dekoratyvinių žuvelių kurioms komerciškai labai svarbi

spalva ir sveikas įvaizdis maistą (Zatkova et al 2011 Sergejevova et al 2011) Keletas

mikrodumblių rūšių naudojamos kaip pigmentai žuvų pašarų gamyboje Pvz Haematococcus

naudojamas astaksantino gamyboje kuris suteikia raudoną spalvą lašišoms Tai lėmė

mikrodumblio Haematococcus pluvialis auginimo pramoninę plėtrą Izraelyje ir Japonijoje

kur šie mikrodumbliai auginami vamzdeliniuose ir plokšteliniuose bioreaktoriuose

Havajuose Islandijoje ir Kinijoje Haematococcus auginamas atvirose sistemose (Pulz and

Gross 2004) Spirulina naudojama kaip karotinoidų šaltinis kuriuos kai kurios žuvys

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

5

Naujausios mokslinių tyrimų ir eksperimentinių bandymų tendencijos rodo kad

tikslinga į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

Ribojančiu veiksniu platesniam mikrodumblių taikymui žuvininkystėje yra

mikrodumblių kaina kuri ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų žaliavų todėl kol

kas mikrodumbliai plačiau naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai bet ne

baltyminių žaliavų pakaitalai Kitu reikšmingu veiksniu įtakojančiu mikrodumblių naudojimą

uždarose apytakinėse žuvų auginimo sistemose yra biosaugos reikalavimai siekiant

maksimaliai išvengti žuvų ligų pernašos su pašaru vandeniu pavojaus

6

2 TYRIMO OBJEKTAS IR METODAI

Tyrimo objektas ndash mikrodumbliai kaip žaliava žuvų mailiaus pašaro gamybai

21 MEDŽIAGOS IR METODAI

211 Mikrodumblių skirtų pašarų žuvims gamybai auginimo tyrimai

Pašarų žuvims gamybai iš mikrodumblių pasirinktos dvi žaliadumblių rūšys Chlorella

sp ir Scenedesmus sp (21 pav) Vienas iš požymių išskiriančių žaliadumblius iš kitų

dumblių yra žalia chloroplasto spalva Spalva priklauso nuo chlorofilo a ir b bei karotino

ksantofilų ir krakmolo (Jankavičiūtė 1996) Chlorella sp priklauso Chlorelinių šeimai

Chlorelės genčiai apimančiai apie 56 rūšis Minėtai genčiai priklausančių dumblių ląstelės

pavienės rutuliškos ar elipsės formos 2ndash10 microm dydžio Scenedesmus sp yra Scenedesminių

šeimos Scenedesmas genties atstovas Scenedesmas genčiai priklauso apie 200 rūšių

Scenedesmus sp ląstelės sudaro kolonijas iš 2 4ndash8 16 ar 32 ląstelių Ląstelės cilindro

elipsės ar verpstės formos sujungtos šonais išsidėsčiusios lygiagrečiai Minėtai genčiai

priklausančių dumblių ląstelės 2ndash10 microm pločio ir nuo 6 iki 40 microm ilgio Minėti žaliadumbliai

paplitę Lietuvos gėluosiuose vandenyse Gamtos tyrimų centro Botanikos instituto algologai

išskyrė juos iš Lietuvos paviršinių vandens telkinių Mikrodumbliai buvo auginami

autotrofinėmis ir miksotrofinėmis sąlygomis naudojant universalią mitybinę terpę BG11

Siekiant sumažinti savikainą universalioje terpėje esančios maisto medžiagos pakeistos

tinkamomis skystosiomis atliekomis Auginimo bandymai buvo atliekami dumblių auginimo

reaktoriuje 22 pav Mikrodumblių auginimo trukmė ndash 20ndash30 dienų

a b

21 pav Iš Lietuvos ežerų išskirti mikrodumbliai andashChlorella sp bndashScenedesmus sp

Dumbliai buvo auginami kambario temperatūroje esant 22 plusmn 2 degC apšviečiant juos

fluorescencinėmis lempomis sim250 μmolm2s balta šviesa vidutiniškai 10 val per parą

7

22 pav Laboratorinis dumblių auginimo reaktorius

Šviesos intensyvumas buvo matuojamas naudojant data logger (modelis LI-1400) LI-

190SA Quantum sensorių Siekiant išvengti užsistovėjimo ir nusėdimo mikrodumbliai buvo

maišomi į reaktorių tiekiant suspaustą orą Periodiškai į oro srautą buvo tiekiamas anglies

dvideginis palaikant auginimo terpės pH sim 7

Siekiant įvertinti dumblių auginimo atpiginimo galimybes dalis eksperimentų atlikta

įprastinėje maitinimo terpėje BG11 (21 lentelė) esančias chemines medžiagas pakeičiant

azoto ir fosforo turinčiomis atliekomis Tam buvo naudojama skystoji frakcija liekanti po

biodujų gamybos iš nuotekų dumblo

21 lentelė Universalios mitybinės terpės BG11 sudėtis

Medžiagos pavadinimas gamintojas Medžiagos kiekis mitybinėje

terpėje

Pagrindinės sudėtinės medžiagos mgl

Natrio nitratas NaNO3 (an gr Lach-Ner) 750

Dikalio hidrofosfato trihidratas K2HPO4 (an gr Girochem) 40

Magnio sulfato heptahidratas MgSO4middot7H2O (an gr

Chempur)

75

Kalcio chlorido dihidratas CaCl2middot2H2O (an gr Chempur) 36

Citrinos rūgštis 3

Amonio geležies (III) citratas (an gr Lach-Ner) 3

Dinatrio etilendiamintetraacto rūgšties druska (an gr

Chempur)

1

Natrio karbonatas Na2CO3 (an gr Lach-Ner) 20

Mikroelementai 1 mll mikroelementų

mišinio susidedančio iš gl

Boro rūgštis H3BO3 (an gr Chempur) 286

Mangano chlorido tetrahidratas MnCl2middot4H2O (an gr

Chempur)

181

Cinko sulfato heptahidratas ZnSO4middot7H2O (an gr Girochem) 0222

8

Natrio molibdato pentahidratas NaMoO4middot5H2O (an gr

Chempur)

039

Vario sulfato pentahidratas CuSO45H2O (an gr Girochem) 0079

Kobalto nitrato heksahidratas Co(NO3)2middot6H2O (an gr

Lach-Ner)

00494

Mikrodumbliai naudojant anaerobiškai perdirbtą nuotekų dumblą buvo auginami

taikant penkias skirtingas terpės kombinacijas

palyginamąją (kontrolinę) modifikuotą terpę BG11 (N konc 012 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 006 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 009 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 09 gl)

212 Mikrodumblių biomasės koncentracijos biomasės išeigos ir santykinio augimo

greičio nustatymas

Mikrodumblių augimas buvo stebimas taikant šviesos absorbcijos metodą Kas antrą ar

dvi dienas UVVIS spektrofotometru Lambda 25 buvo matuojamas mikrodumblių

suspensijos optinis tankis (OT) Prieš optinio tankio matavimus atliekama spektrofotometro

nulinė kalibracija vėliau išmatuojamas suspensijos optinis tankis esant 750 nm bangos ilgiui

Dumblių biomasės koncentracija nustatoma mėginį su dumblių biomase centrifuguojant 10

minučių (12000 aps min-1

) du kartus plaunant distiliuotu vandeniu ir džiovinant džiovinimo

spintoje esant 105 degC temperatūrai iki pastovios mėginio masės Sausos biomasės

koncentracija (SBK) (gl-1

) apskaičiuojama iš lygties (2)

SBK = S

S

V

m 1000 (1)

čia mS ndash sauso mėginio masė g VS ndash mėginio tūris ml

Nustačius eilės mėginių biomasės koncentraciją bei išmatavus optinį tankį sudaryta

kalibracinė kreivė Nustatyta tiesinė priklausomybė tarp OT750 ir SBK kiekvienai

mikrodumblių rūšiai aprašoma tokiomis lygtimis (2) ir (3)

Scenedesmus sp

R2=0974 (2)

9

Chlorella sp

R2=0972 (3)

Mikrodumblių biomasės išeiga (gl-1

p-1

) apskaičiuojama remiantis biomasės

koncentracijos (gl-1

) kitimu per laiko vienetą Biomasės išeiga (BI) apskaičiuojama pagal

formulę (4)

(4)

Mikrodumblių santykiniam augimo greičiui (biomasės prieaugiui per laiko vienetą (gg-

1p

-1 arba p

-1)) apskaičiuoti naudojama ši lygtis (5)

(5)

čia X1 ir X0 ndash biomasės koncentracija (gl-1

) paromis t1 ir t0

Pasibaigus auginimo periodui dumblių suspensija buvo centrifuguojama centrifuga

bdquoHeraeus Multifuge X3Rldquo esant 2000 min-1

sūkių dažniui 20 min Vandens kiekis suspensijoje

analizuotas svorio metodu mikrodumblius džiovinant iki pastovios masės 105 oC

temperatūroje džiovinimo krosnelėje bdquoBinderldquo (Vokietija) Dalis mikrodumblių suspensijos

buvo džiovinama šalčiu užšaldant šaldiklyje (minus 18 oC) kita dalis džiovinama

liofilizuojant 96 val esant -55 degC temperatūrai bdquoScanVac CoolSafeldquo įrangoje (Danija)

džiovinama esant 60 oC džiovinimo spintoje bdquoBinderldquo (Vokietija) Šaldymas pasirinktas tam

kad būtų suardomos mikrodumblių ląstelių membranos ir dumbliuose esančios maisto

medžiagos būtų lengviau prieinamos žuvims

Tokiu būdu ruošiant mėginius numatoma įvertinti įvairiai paruoštų mikrodumblių

(sausų sterilizuotos suspensijos išdžiovintų šalčiu mikrodumblių) panaudojimo žuvų mitybai

galimybes

10

3 REZULTATAI

31 Mikrodumblių savybės ir auginimo sąlygos

Gamtoje yra tūkstančiai dumblių rūšių nuo mikroskopinių iki 60 m ilgio Juos galima

suskirstyti į mikrodumblius ir makrodumblius Jie paplitę visame Žemės rutulyje net Arkties

sniege aptinkama mikrodumblių nors dauguma jų gyvena vandenyje Dumbliai yra tipiniai

autotrofai (organizmai gaminantys sudėtingus organinius junginius iš paprastų molekulių

naudojant šviesą ar neorganinių junginių cheminių reakcijų energiją)

Palyginus su aukštesniais augalais mikrodumbliai gali užauginti dešimt kartų didesnį

biomasės kiekį Tokia pagaminta biomasė po vandens pašalinimo žinomais būdais verčiama

biodyzelinu bioetanoliu ar biodujomis Vienaląsčiai ir daugialąsčiai dumbliai vykdo

fotosintezę ypatingai efektyviai Iki 347 fotosintezei aktyvių spindulių tai maždaug

atitinka saulės šviesos regimos šviesos spektrą fitoplanktonas naudoja biomasei gaminti Be

to kiekviena populiacijos ląstelė fotosintezę vykdo vienodai tuo tarpu pas aukštesniuosius

augalus tik žaliosios lapų ląstelės bet ne šaknų ar kamienų ląstelės Gaunamas dešimteriopai

didesnis dumblių biomasės prieaugis palyginus su aukštesniaisiais augalais Mikrodumblių

biomasės kiekis per parą palankiomis sąlygomis gali padvigubėti (Chisti 2007 Hu et al

2008) o esant pakankamai maisto medžiagų eksponentinio augimo metu dumblių ląstelės gali

dalintis net kas 35 val (Chisti 2007)

Mikrodumbliai gali būti įvairiausių rūšių skirtingos sudėties vienaląsčiai ir

daugialąsčiai Nors jų augimą galima kontroliuoti daug lengviau nei makrodumblių mažas jų

dydis komplikuoja derliaus nuėmimą Kad dumbliai augtų jiems reikalingos gana paprastos

sąlygos šviesa anglies šaltinis vanduo maistinės medžiagos ir atitinkama temperatūra

Pastaruoju metu buvo sukurta nemažai skirtingų sistemų kurios aukščiau minėtas sąlygas

išpildo vis dėlto tai padaryti yra gana sudėtinga Viena svarbiausių sąlygų norint dumblius

auginti komerciniais tikslais yra didelio masto sistemos Jos gali būti atviros esančios

sausumoje ir jūroje bei uždaros labiau kontroliuojamos bet brangesnės

Dėl savo sudėties ir gebėjimo kaupti įvairias naudingas medžiagas dumbliai šiuo metu

naudojami daugelyje sričių Viena jų pašarų gamyba nes mikrodumblių biomasėje gausu

įvairių baltymų angliavandenių riebalų mineralų vitaminų karotinoidų polinesočiųjų

riebalų rūgščių (omega-3) pigmentų natūralių antioksidantų (Lorenz and Cysewski 2000)

bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų (Spolaore et al 2006 Brennan and Owende

2010)

11

Pagrindiniai dumblių auginimo privalumai yra šie jų auginimui nereikalingi žemės ūkio

paskirties plotai todėl nekyla konkurencija su žemės ūkio produktais didelis masės prieaugis

ploto vienetui gali augti bet kur net dideliu atstumu nuo vandens CO2 emisijos iš elektrinių

ir kitų potencialių stacionarių aplinkos oro taršos šaltinių gali būti produktyviai naudojamos

dumblių todėl šių pagalba sumažinamas neigiamas minėtų dujų poveikis aplinkai

Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių (Saacutenchez Miroacuten et al 2003 Posten

2009) Ši dumblių savybė sunaudoti CO2 ir jį paversti biomase fotosintezės metu gali

pasitarnauti šalinant anglies dvideginį iš pramonės objektų išlakų ir tuo būdu mažinant

šiltnamio efektą sukeliančių dujų patenkančių į atmosferą iš stacionarių taršos šaltinių

koncentraciją Mikrodumbliai gali būti panaudojami ir šalinant anglies dvideginį iš biodujų

kuriose įprastai jo būna apie 30

Nustatyta kad naudojant mikrodumblius metano koncentraciją biodujose galima

padidinti nuo 70 iki 85ndash90 (Kao et al 2012a) Tačiau anglies dioksido šalinimo

efektyvumas ir mikrodumblių tolerancija anglies dioksidui yra skirtinga Nustatyta kad

didžiausia biomasės išeiga gaunama kai anglies dvideginio koncentracija dujose tiekiamose į

bioreaktorius nėra didelė (Kodama et al 1993 Hanagata et al 1992 Nakano et al 1996

Sakai et al 1995) Tai susiję su pH sumažėjimu dumblių auginimo terpėje dėl to sulėtėja kai

kurių dumblių rūšių augimas (Pires et al 2012) Dumbliai anglies dioksidą fiksuoja esant

šviesos šaltiniui Todėl auginant mikrodumblius uždarose sistemose būtinas dirbtinis

apšvietimas Nustatyta kad efektyviausiai fotosintezę veikia mėlyna (420ndash450 nm) ir raudona

(660ndash700 nm) šviesa kurios optimalus srautas 200ndash400 micromolm2s ribose Esant aukštesnei

temperatūrai dumbliai gali absorbuoti didesnį šviesos srautą (Carvalho et al 2010)

Mikrodumblių augimui ir dauginimuisi svarbi ir temperatūra Optimali temperatūra

dumbliams yra 20ndash30 degC ribose (Zebib 2008) Daugelis dumblių gali augti iki 15 degC

temperatūroje tačiau esant 2ndash4 degC temperatūrai dumbliai gali žūti (Mata et al 2010) Esant

aukštesnei kaip 30 degC temperatūrai dumblių dauginimosi greitis yra mažesnis

Pagrindinės maisto medžiagos mikrodumblių augimui kartu su anglimi yra azotas ir

fosforas Azotas sudaro 7ndash10 dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra amoniakinis

(NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas (Oliver and Ganf 2000) Azoto kiekis dumblių auginimo

terpėse siekia 007-04 gl Fosforo kiekis svyruoja 0002ndash03 gl ribose (Richmond 2004)

Atsižvelgiant į tai kad azoto ir fosforo yra gausu įvairiose nuotekose ir atliekose (nuotekų

dumble mėšle ir t t) siūloma jas naudoti mikrodumblių auginimui Tačiau azoto ir fosforo

12

kiekis auginimo terpėje neturi būti per didelis Didesnės amonio jonų koncentracijos

dumbliams yra nuodingos (Borowitzka 1998) Svarbu ir tai kad naudodami mikrodumblius

iš nuotekų galime šalinti ir sunkiuosius metalus (Vilchez et al 1997) bei kai kuriuos toksinius

organinius aromatinius junginius (Semple et al 1999)

Įvairių rūšių mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau daugiau nei kelis

dešimtmečius ir naudojami pašarų gamybai kosmetikai farmacijos pramonei ir kt

Paprasčiausios atviros sistemos dumblių auginimui yra negilūs stacionarūs baseinai su

įtaisytomis maišyklėmis arba be jų (Borowitzka 1999) kurių dydis siekia nuo kelių kv metrų

iki 250 ha (31 pav) Anglies šaltinis dumbliams yra CO2

31 pav Maži baseinai Spirulina kultūrai Azijoje (kairėje) baseinai Dunaliella salina kultūrai (Cognis

Western Australia ) (Algae-based biofuels 2009)

Anglies dvideginis į vandenį patenka iš oro tai riboja augimo tempą ir sąlygoja

palyginti mažesnį derlių iš 1 ha ploto Kitas neigiamas poveikis ndash lėtas maistinių medžiagų

pasiskirstymas bei gyvų ir negyvų dumblių plūduriavimas ir sedimentacija tai riboja saulės

šviesos prieigą (Algae-based biofuels 2009 Newman 2009) Minėtą poveikį galima

sumažinti arba panaikinti auginant dumblius kitokios formos baseinuose konkrečiai

apvaliuose su mechaniniu maišymu arba taip vadinamuose ldquoracewayrdquo kanalų pavidalo

baseinuose kuriuose irklaračio dėka sukuriama vandens cirkuliacija kanalais Maišymas

pagerina CO2 prieigą Anglies dvideginio šaltiniu gali būti oras suslėgtas anglies divideginis

arba CO2 turinčios išmetamos dujos 1 t dumblių biomasės reikia maždaug apie 18 t anglies

dvideginio Jei CO2 šaltiniu naudojamas oras kuriame anglies dvideginis sudaro tik 00383

tai 1 t dumblių užauginti reikės apie 37000 m3

oro (Algae-based biofuels 2009) Dumbliai

tokiose sistemose yra jautrūs dumblių plėšrūnams parazitams bei kitoms rūšims kurios

labiau prisitaikiusios gyventi esamomis sąlygomis Tik ribotas rūšių kiekis gali dominuoti ir

išlikti atvirose sistemose

13

Dumbliai tokiose sistemose auginami nepertraukiamu būdu reguliariai pašalinant iš

sistemos dalį užaugintos biomasės ir papildant sistemą naujomis maisto medžiagomis

(Demirbas 2010) Atvirų dumblių auginimo sistemų privalumas ndash jos yra paprastos lengvai

įrengiamos aptarnaujamos nedidelės energijos sąnaudos eksploatacijos metu (Singh and

Sharma 2012)

Tokias problemas kaip temperatūra dujų apykaita tarprūšinė konkurencija galima

eliminuoti dumblius auginant uždarose sistemose (Ugwu et al 2008) Nustatyta kad dumblių

biomasės išeiga uždarose sistemose viršija išeigą gautą atvirose sistemose apie 300 (Pulz

and Schreibenbogen 1998)

Pasaulyje yra gaminami įvairių konstrukcijų uždari fotobioreaktoriai Tai vertikalios

horizontalios bei spiralinės vamzdelinės plokštelinės cilindro kupolo ar piramidės formos

sistemos Populiariausi yra vamzdeliniai bei plokšteliniai bioreaktoriai (32 ir 33 pav)

Uždaros sistemos dažnai įrengiamos dengiant atviras sistemas permatoma skaidria medžiaga

ar sudarant oranžerijas tačiau tai yra brangu dideliems plotams Kitas paprastas bet

nebrangus pavyzdys būtų polietileno krepšių rankovių taikymas

32 pav Uždarų dumblių auginimo sistemų pavyzdžiai ldquoBig Bagrdquo dumblių kultūra (BEAM)

stulpelinis burbulų reaktorius (Tredici in Wijffels 2007) stulpelinių burbulų reaktorių laukas

(Wijffels 2007)

Tokia sistema yra pakankamai jautri išorės poveikiui ir neilgaamžė todėl tai daro ją

netinkama naudoti lauko sąlygomis Šiek tiek pažangesnės sistemos su ilgesnio tarnavimo

laiko danga stiklu polietilenu ar polikarbonatu Tokie reaktoriai veikia nepertraukiamai

gerai kontroliuojami gaunama didesnė biomasės koncentracija be ypatingų sąlygų ir didesnių

išlaidų tonai derliaus Tokio tipo reaktoriaus pavyzdys ndash vertikalus vamzdelinis arba

vertikalus stulpelinis (koloninis) reaktorius

14

33 pav Vamzdelinių reaktorių sistema (Algae production)

Vamzdeliniai reaktoriai yra tinkami naudoti turint didelį apšviečiamą paviršių Jei

naudotume minėto tipo reaktorių sistemą t y vamzdelinius vertikalius reaktorius sustatytume

vieną šalia kito šie kaimyninius užstotų (mestų šešėlį) taip sumažindami saulės spinduliuotės

prieigą (32 pav stulpelinių burbulų reaktorių laukas) Ši problema eliminuojama naudojant

horizontalius vamzdelinius reaktorius (33 pav) Tačiau pašalinti šią problemą ne taip

paprasta kaip iš pirmo žvilgsnio atrodo Problemos sprendimas abiem atvejais yra jų atstumų

funkcija Pagrindinis vamzdelinių reaktorių trūkumas ndash prastas masės pernešimas Masės

pernešimo problema didėja (deguonies kiekis didėja augimo sąlygos toliau išilgai vamzdelio

prastėja) didėjant vamzdeliniam bioreaktoriui (Ugwu et al 2008)

34 pav Alveolinis plokštelinis fotobioreaktorius (Tredici and Materassi 1992)

15

Siekiant optimaliau išnaudoti saulės energiją buvo sukurti plokšti taip vadinami flat-

plate fotobioreaktoriai (34 ir 35 pav) Šiuose reaktoriuose ištirpusio deguonies susikaupimas

yra pakankamai žemas palyginti su horizontaliais vamzdeliniais reaktoriais Skelbiama kad

plokšti reaktoriai gali pasiekti gana aukštą fotosintetinį efektyvumą Minėti įrenginiai yra

labai tinkami dumblių auginimui tačiau ir jie turi keletą trūkumų Įvairių sistemų dumbliams

auginti privalumai ir trūkumai yra išdėstyti žemiau pateiktoje 31 lentelėje

35 pav Flat-Plate-Airlift fotobioreaktorius reaktoriaus sudėtinė dalis ir biomasės srautai

reaktoriuje (Subitec)

31 lentelė Sistemų dumblių auginimui palyginimas (Ugwu et al 2008)

Sistemos

dumbliams

auginti

Privalumai Trūkumai

Atviri baseinai Palyginti ekonomiški lengva valyti

po auginimo tinka masiniam

dumblių auginimui

Sunkiau kontroliuoti kultūrų sąlygas

sunkumai auginant dumblius ilgesnį

periodą nedidelis produktyvumas

užima daug vietos limituotos dumblių

rūšys kultūras lengva užkrėsti

Vertikalūs

stulpeliniai

reaktoriai

Didelis masės pernešimas geras

susimaišymas su nedideliu šlyties

įtempiu nedideli energijos poreikiai

geras potencialas įvairiam masteliui

Nedidelis apšvietimo paviršiaus plotas

jų konstrukcijos reikalauja reiklesnių

medžiagų šlyties įtempiai dumblių

16

lengva sterilizuoti gerai tinka

dumblių imobilizavimui sumažinta

fotoinhibicija ir fotooksidacija

kultūroms mažėja apšvietimo plotas

didėjant masteliui

Plokštiniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšviečiamo paviršiaus

plotas tinkami lauko kultūroms geri

dumblių imobilizacijai geras

biomasės produktyvumas palyginti

pigūs lengva valyti nedideli

deguonies kiekiai

Didesniems įrenginiams reikia daugiau

sekcijų ir atraminių medžiagų sunki

temperatūrinė kontrolė galimybė

atsirasti hidrodinaminiam stresui kai

kurioms dumblių rūšims atsiranda

apnašų ant sienų

Vamzdeliniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšvietimo paviršiaus plotas

tinkami lauko kultūroms

pakankamai geras biomasės

produktyvumas palyginti pigūs

pH gradientas ištirpęs deguonis ir

anglies dvideginis išilgai vamzdelio

atsiranda apnašų ant sienų reikia

nemažų plotų auginimui

Fotosintezei vykdyti gali būti naudojama ne tik natūrali bet ir dirbtinė šviesa Žemiau

pateiktame 36 pav pavaizduotas fotobioreaktorius apšviečiamas dirbtine šviesa ndash

fluorescencine lempa

36 pav Tipinis fotobioreaktorius su dirbtiniu apšvietimu (Ugwu et al 2008 Newman

2009)

Įrenginys sumontuotas su rotoriumi ir sparnuotės įrenginiu kultūrų sumaišymui Šio

tipo reaktorių galima modifikuoti apšvietimui naudojant tiek dirbtinę tiek natūralią šviesą

Taigi šis įrenginys veikia naudojant dirbtinę šviesą tuomet kai natūralios šviesos

intensyvumas sumažėja ndash kuomet stipriai debesuota ar nakties periodu Yra duomenų kad

galima sukaupti optines skaidulas padalyti saulės šviesą cilindrinio reaktoriaus viduje

Pagrindinis viduje apšviečiamo reaktoriaus privalumas būtų tai kad šilumos ir slėgio dėka

minimizuojamas užkrėtimas Be to apšvietimas būtų nepertraukiamas (tiek šviesiu tiek

Reaktoriaus siena

Fluorescencinė lempa

Rotorius Anga aeracijai

Sparnuotė

17

tamsiu paros metu) Vis dėlto dumblių auginimas lauko sąlygomis naudojant minėto tipo

reaktorius reikalautų šiek tiek techninių pastangų

32 Mikrodumblių biomasės koncentravimas

Užaugintos mikrodumblių biomasės paruošimas apima kelis etapus biomasės

sukoncentravimą apdorojimą aliejaus ekstrakciją Biomasę sukoncentruoti galima įvairiais

metodais įskaitant mechaninius cheminius bei biologinius būdus sedimentaciją

centrifugavimą filtraciją (įskaitant ultrafiltraciją) flokuliaciją bei flotaciją ultragarsinę bei

magnetinę separaciją (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010 Carlsson et al 2007

Chen et al 2011 Wu et al 2012 Bilad et al 2012 Xu et al 2008) bei elektroforezę

(Christenson and Sims 2011) Universalaus metodo minėtam tikslui pasiekti nėra paprastai iš

daugelio jis pasirenkamas priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jų dydžio (mikrodumblių

dydis 3ndash30 microm) ląstelių tankio taip pat atsižvelgiant į metodo ekonomiškumą Sąlyginai

nedidelė dumblių koncentracija (05ndash5 kg m-3

auginimo terpės (Greenwell et al 2010 Grima

et al 2003)) ir jų dydis apsunkina ir pabrangina (sukoncentravimas sudaro apie 20ndash30 visų

biomasės apdorojimo išlaidų sumos (Grima et al 2003)) biomasės sukoncentravimo procesą

Techniškai pats paprasčiausias ir pigiausias mechaninis būdas sukoncentruoti

dumblius yra jų biomasės nusodinimas Pramoniniais tikslais auginami dumbliai nusodinami

nusodinimo baseinuose taip jų masė sukoncentruojama 85ndash95 (sausų medžiagų masė

sudaro apie 3 ) nusodinimo baseinų dugne Šis būdas gana pigus tačiau nepatrauklus tuo

kad reikalingas papildomas plotas nusodinimo baseinui įrengti Be to pats nusodinimo

procesas vyksta gana lėtai todėl jo metu esant aukštesnei aplinkos temperatūrai nusodinama

biomasė gali pradėti gesti (Greenwell et al 2010) Nusodinimo ir filtracijos procesus

paspartinti gali flokuliantų ar koaguliantų naudojimas susidarant dumblių ląstelių

aglomeratams Atlikta eilė tyrimų siekiant surasti optimalius flokuliantus ir koaguliantus

Dažniausiai tam tikslui naudojamos neorganinės geležies ar aliuminio druskos FeCl3

Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 (Grima et al 2003) Elektrolitų efektyvumą sužadinti koaguliaciją

nusako kritinė koagulianto koncentracija arba kitaip tariant koagulianto koncentracija

reikalinga greitai sukelti koaguliaciją Metalo jonų koaguliacinis efektyvumas didėja didėjant

jono krūviui Poligeležies sulfatas Fe2(OH)n(SO4)3-n2]m yra bene efektyviausias lyginant šį su

tradiciniais nepolimerizuotais metalo druskų flokuliantais (Grima et al 2003) Flokulėms

sudaryti yra naudojami ir polimerai Ignacio de Godos ir bendratyrėjai nustatė kad naudojant

flokuliantus Drewfloc 447 Flocudex CS5000 Flocusol CM78 Chemifloc CV300 ir

18

chitozaną keletui dumblių rūšių biomasės sukoncentravimo efektyvumas 66ndash98

pasiekiamas su 5ndash6 kartus mažesne koncentracija nei naudojant FeCl3 ir Fe2(SO4)3 (De Godos

et al 2011) Be to tų pačių atliktų tyrimų duomenimis vienaląsčių ir kolonijinių dumblių

biomasės sukoncentravimo efektyvumai labai panašūs

Paprastas ir greitas būdas sukoncentruoti dumblių ląsteles yra magnetinė separacija

naudojant Fe3O4 nanomagnetines daleles Minėtos magnetinės dalelės buvo pritaikytos

mikrodumblių Botryococcus braunii ir Chlorella ellipsoidea sukoncentravimui Pridėjus

Fe3O4 į dumblių suspensiją dumblių ląstelės jas adsorbuoja o dumblių sukoncentravimas

vyksta dėl veikiančio išorinio magnetinio lauko Pasak tyrėjų taikant šį metodą pasiekiamas

didesnis nei 98 sukoncentravimo efektyvumas Be to tai laiką ir energiją tausojantis

dumblių biomasės sukoncentravimo būdas (Xu et al 2011)

Siekiant nenaudoti jokių cheminių medžiagų kiti galimi dumblių biomasės

sukoncentravimo būdai yra flotacija centrifugavimas filtracija bei elektroforezė Flotacija

atliekama naudojant suspaustą orą tiksliau disperguotus arba ištirpusio oro mikroburbuliukus

nukreipiamus į auginimo terpės dugną prie kurių prilipusios dumblių ląstelės susikaupia

flotuojamos terpės paviršiuje Siekiant suintensyvinti flotacijos procesą kartu su disperguotu

oru gali būti naudojami ir flokuliantai (Chen et al 2011) Kai kurios dumblių rūšys sugeba

natūraliai floatuoti terpės paviršiuje Šis procesas vyksta dėl fotosintezės metu gaminamo

deguonies kuris burbuliukų pavidalu kyla į terpės paviršių (Bruton et al 2009) Kitas būdas

dumblių biomasei sukoncentruoti yra filtracija Galima slėginė vakuuminė ir rotacinė

filtracija Ji labiau tinkama dumblių rūšims kurios pasižymi didesnėmis dumblių ląstelėmis

(gt70 microm) tokioms kaip Coelastrum ir Spirulina ir netinkamas Scenedesmus Dunaliella

Chlorella (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010) Minėtus dumblius galima

sukoncentruoti naudojant membraninę mikrofiltraciją bei ultrafiltraciją (Mata et al 2010)

Esminis filtracijos trūkumas yra tai kad ant filtro nusėdanti dumblių biomasė laikui bėgant

užkemša filtro poras tai apsunkina ir sulėtina patį procesą tuo pačiu padidinamos ir

energijos sąnaudos Be to membranų keitimas ir siurblių darbas ženkliai didina

eksploatacines išlaidas todėl šis metodas labiau taikytinas nedideliems tūriams filtruoti (lt 2

m3p

-1) didesniems tūriams labiau tiktų centrifugavimas (Grima et al 2003)

Centrifugavimas ndash tai gana dažnai naudojamas greitas gana efektyvus būdas

(sukoncentruojama gt95 ) sukoncentruoti biomasę Centrifugavimas yra pripažintas bene

geriausiu metodu sukoncentruoti smulkių vos kelių mikrometrų dydžio dumblių biomasę

(Grima et al 2003) Gaunama geros konsistencijos (tiršta) sukoncentruota biomasė tačiau šis

19

būdas reikalauja nemažai energetinių išlaidų ir techninės priežiūros dėl judančių detalių

(Brennan and Owende 2010 Grima et al 2003 Sim et al 1988)

33 Mikrodumblių biomasės džiovinimas

Sukoncentruota dumblių biomasė kurioje yra nuo 5 iki 20 ir daugiau sausų

medžiagų prieš atliekant ekstrahavimą turi būti džiovinama (iki 92 ir daugiau SM) nes

lipidų ekstrakcija iš sausos biomasės yra žymiai efektyvesnė už ekstrakciją iš drėgnos

medžiagos (Grima et al 2003 Zhu et al 2002) Džiovinimo procesas neturėtų būti atidėtas

ilgesniam laikui ypatingai karšto klimato šalyse (Brennan and Owende 2010 Grima et al

2003) Džiovinimas gali būti vykdomas įvairiais būdais (įskaitant ir džiovinimą saulėje) ir

gana plačiame temperatūrų diapazone Džiovinimas saulėje nors yra paprastas bei pigus deja

turi nemažai trūkumų jis ganėtinai ilgas tokiam biomasės džiovinimui reikalingi nemaži

plotai klimatinės sąlygos ir t t Kiti būdai apima žemo slėgio pakopinį džiovinimą (Prakash

et al 1997) išpurškiamąjį džiovinimą (Grima et al 2003 Prakash et al 1997) (džiovinama

medžiaga išpurškiama ir džiovinama karštomis dujomis tai labai plačiai naudojamas bet

vienas brangiausių džiovinimo metodų (Bruton et al 2009) būgninį džiovinimą (Grima et

al 2003 Prakash et al 1997) džiovinimą žemoje temperatūroje ndash šaltyje (taikant

liofilizaciją kuomet drėgmė pašalinama sublimacijos metu) (Grima et al 2003) ir tt

Liofilizacija yra gana brangus medžiagos džiovinimo būdas ypač jei medžiaga džiovinama

dideliais kiekiais tačiau nepaisant to didelis šio metodo privalumas yra tai kad iš

liofilizuotos medžiagos žymiai lengviau išekstrahuojami lipidai (Grima et al 2003) Visi

džiovinimo metodai išskyrus džiovinimą saulėje reikalauja nemažai energijos sąnaudų Šis

dumblių biomasės paruošimo etapas biodegalams gaminti gali sudaryti net iki 70 visų

žaliavos ruošimo išlaidų (Bruton et al 2009)

34 Žuvų auginimui naudojamos mikrodumblių rūšys

Nors sutinkama nepaprastai daug mikrodumblių rūšių tik nedidelis jų skaičius

auginamas dirbtinai akvakultūrų inkubatoriuose Tai lemia tam tikrų mikrodumblių rūšių

prieinamumas kultivavimo sudėtingumas fizinės ląstelių savybės jų sudėtis virškinamumas

toksinų ir dirgiklių buvimas biomasėje (Muller-Feuga et al 2003 (a) Muller-Feuga et al

2003 (b)) 32 lentelėje pateiktas nevisiškai išsamus paprastai akvakultūrose naudojamų

mikrodumblių rūšių sąrašas ir panaudojimo galimybės

20

32 lentelė Pagrindinių akvakultūrose naudojamų mikrodumblių grupės gentys ir rūšys bei

panaudojimo sritys

Grupė Gentis Rūšis Panaudojimo sritis

Cianobakterijos Arthrospira platensis Kombinuotų pašarų ingredientas

Chlorofita Tetraselmis suecica chui Dvigeldžiams moliuskams

Chlorella sp vulgaris

minutissima

virginica grossii

Plėšriųjų žuvų šėrimui

kombinuotų pašarų ingredientas

Dunaliella sp tertiolecta salina Kombinuotų pašarų ingredientas

Haematococcus pluvialis Kombinuotų pašarų ingredientas

Eustigmatophyceae

(Phyklum

Heterokontophyta)

Nanochloropsis sp oculata Plėšriųjų žuvų šėrimui bdquoŽaliasis

vanduoldquo (suspensija) pelėkinių

žuvų mailiui

Labyrinthulea

(Phyklum

Heterokonta)

Schizochytrium sp Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Ulkenia sp Gyvas maistas plėšriosioms žuvims

Bacillariophyta

(diatoms)

Chaetoceros calcitrans gracilis Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Skeletonema costatum Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Thalassiosira pseudonana Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Nitszchia sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Navicula sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Amphora sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Haptophyta Pavlova lutheri Dvigeldžiams moliuskams

Isochrysis galbana add galbana

bdquoTahitildquo

Dvigeldžiams moliuskams

bdquoŽaliasis vanduoldquo (suspensija)

pelėkinių žuvų mailiui

Dinophyta

(dinoflagellates)

Crypthecodinium cohnii Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Yra žinoma šių mikrodumblių rūšių biomasės sudėtis kuri gali būti keičiama

modifikuojant mikroorganizmus Paprastai žuvų pašaruose vyrauja ne viena kažkuri

mikrodumblių rūšis tačiau atitinkamai subalansuotos jų kompozicijos

35 Mikrodumblių biomasės sudėtis ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai galimybės

Mikrodumbliai savo sudėtyje turi vitaminų mineralų pigmentų nepakeičiamų riebalų

rūgščių todėl gali būti naudojami žuvų šėrimui Tyrinėjamos galimybės juos naudoti grynus

ar koncentratą taip pat analizuojamos galimybės mikrodumblius įterpti į pašarus žuvims

21

Pašarų pramoniniu būdu auginamoms žuvims sudėtis lyginant su kitų gyvūnų pašarų

sudėtimis pateikta 33 lentelėje

33 lentelė Tipinė pašarų sudėtis įvairių rūšių gyvūnams (Algae fos aquaculture and animal feeds)

Baltymai Riebalai Angliavandeniai

Apykaitinė

energija

Pašarų

sąnaudos

kgkg

priesvorio

Paukščiai 210 50 60 130 22

Kiaulės 160 50 60 125 30

Galvijai 120 40 65 101 58

Lašišos 370 320 15 210 10

Jūros karšiai 450 200 20 191 16

Tilapija 350 60 40 135 15

Krevetės 350 60 40 135 20

Iš pateiktų duomenų matyti kad užsienyje auginamų žuvų receptūroje lyginant su

paukščių kiaulių ir galvijų pašarais yra žymiai daugiau baltymų tačiau mažiau

angliavandenių Be to šių pašarų apykaitinė energija yra šiek tiek didesnė o pašarų kiekis

užauginti 1 kg prieaugio yra mažesnis

Lietuvoje platinamų pašarų žuvims sudėtis priklauso nuo gamintojo yra gana

skirtinga ir priklauso nuo maitinamų žuvų rūšies Iš užsienio vežami pašarai savo sudėtyje turi

daugiau baltymų vietos gamybos pašarai pasižymi mažesniu baltymų kiekiu (34 lentelė)

34 lentelė Šalyje platinamų pašarų žuvims sudėtis

35 lentelė Tipinė pramoninių baltyminių žaliavų sudėtis

Žaliava Baltymai Riebalai Angliavandeniai Pelenai

Žuvų miltai 630 110 - 158

Kukurūzų

gliutenas

620 50 183 48

Sojų miltai 440 22 390 61

Pašarų kokybė ir sudėtis priklauso nuo juos sudarančių komponentų Atsižvelgiant į

tai kad pašarų žuvims vienas pagrindinių komponentų yra baltymai pašarų gamybai

naudojami įvairūs baltymų šaltiniai (35 lentelė)

Pašarai Proteinai Riebalai Ląsteliena

Upėtakiams 42-48 20-22 09-38

Šamams 43-54 12-15 02-40

Karpinėms žuvims 48-56 12-15 03-07

Eršketams 47-55 9-18 09-1

Karpinėms žuvims 2301 323 742

Karpinėms vienmetėms 25-26 90

Karpinėms dvimetėms 22-23 100

22

Pastaruoju metu kaip baltyminė žaliava žuvų pašarų gamyboje plačiai naudojami žuvų

miltai ir augalinės kilmės produktai (grūdai ir aliejingosios sėklos) pastarieji pasižymi

mažesne kaina todėl jais pakeičiama dalis žuvų miltų žuvų racione Nors augalinių produktų

naudojimas pašarų gamyboje užtikrina pakankamą žuvų prieaugį jie gali sukelti žymius žuvų

maistinės vertės pokyčius Todėl pastaruoju metu nagrinėjamos galimybės į žuvų mitybos

racioną įtraukti mikrodumblius Jie galėtų būti alternatyva žuvų miltams nes mikrodumbliai

yra bazinis akvakultūros mitybinės grandinės elementas ir yra maisto atsarga kurią žuvys

prisitaikiusios naudoti Tačiau yra daugybė mikrodumblių rūšių pasižyminčių skirtingomis

savybėmis ir maistine verte todėl jų vertė turi būti analizuojama ir vertinama juos naudojant

pašarų žuvims gamybai Apibendrinta įvairių rūšių mikrodumblių cheminė sudėtis pateikta

36 lentelėje Kaip matyti baltymų kiekis žaliadumbliuose ir melsvadumbliuose yra gana

didelis ir siekia 60-71 Lipidų kiekis šiuose dumbliuose varijuoja nuo 2 iki 7 Pelenų

kiekis žaliadumbliuose siekia 3-11 Pigmentų (chlorofilo ir karotinoidų) kiekis dumbliuose

siekia iki 5 (s m) Mikrodumblių ląstelių virškinamumas yra mažas dėl storų sienelių šios

problemos sprendžiamos juos džiovinant ar suardant kitais metodais (ultragarsu) tuo būdu

pasiekiamas apie 90 virškinamumas

36 lentelė Cheminė mikrodumblių sudėtis ( sausos medžiagos)

Mikrodumbliai Proteinai Lipidai Angliavandeniai

Spirulina platensis 46 ndash 50 4 ndash 9 8 ndash 14

Spirulina maxima 60 ndash 71 6 ndash 7 13 ndash 16

Chlorella vulgaris 51 ndash 58 14 ndash 22 12 ndash 17

Chlorella pyrenoidosa 57 2 26

Scenedesmus obliquus 50 ndash 56 12 ndash 14 10 ndash 17

Scenedesmus quadricauda 47 2

Dunaliella salina 57 6 32

Synechococcus 63 11 15

Euglena gracilis 39 ndash 61 14 ndash 20 14 ndash 18

Hormidium 41 38

Ulothrix 45 1

Pašarų gamybai plačiai naudojamuose žuvų miltuose yra gausus svarbių aukštos

kokybės baltymų kiekis Skirtingai nei žuvų miltuose augalinės kilmės žaliavose kuriomis

keičiami žuvų miltai yra mažiau tokių svarbių amino rūgščių kaip lizinas metioninas

triptofanas (Li et al 2008) Tuo tarpu daugumoje mikrodumblių rūšių randamos šios

svarbiausios amino rūgštys Išanalizavus net 40 mikrodumblių rūšių biomasės sudėtį

nustatyta kad jos pasižymėjo panašia amino rūgščių sudėtimi (Brown et al 1997)

Viena svarbesnių maisto medžiagų yra neproteininė sulforūgštis ndash taurinas kuris yra

lygiavertis aminorūgštims Jis svarbus žuvų mityboje tačiau nerandamas augalinėje žaliavoje

23

Nors taurinas mažiau tyrinėtas tačiau mikrodumblių biomasėje rasti ženklūs jo kiekiai

(Dawczynski et al 2007 Murata and Nakazoe 2001)

Labai svarbus komponentas žuvų dietoje yra riebalai kurių randama ir mikrodumblių

ląstelėse Jų kiekis svyruoja priklausomai nuo dumblių rūšies ir auginimo būdo Pastaruoju

metu net nagrinėjamos galimybės mikrodumblių aliejų panaudoti degalų gamybai

Be didelio aukštos kokybės baltymų kiekio žuvų pašarai turi turėti riebalų kurių

sudėtyje būtų polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 Šios rūgštys randamos žuvų

taukuose ir saugo žmogaus organizmą nuo širdies ir kraujagyslių ligų Mikrodumblių sudėtyje

yra šių svarbių riebalų rūgščių kurios per maisto grandinę patenka į žuvų organizmą todėl

dumbliai yra svarbus elementas žuvų mityboje Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA) Dėl šių rūgščių buvimo

mikrodumblių ląstelėse jie laikomi nepamainomu maisto elementu akvakultūrose ypač

auginant zooplanktoną naudojamą žuvų mailiaus maitinimui Pastaruoju metu domimasi ir

sterolių sudėtimi žuvų pašaruose nes augalų fitosteroliai (fitohormonai) gali sukelti

neigiamus endokrininius efektus žuvų organizme

Atlikus tyrimus šeriant žuvis mikrodumbliais nustatyta kad pakeitus žuvų taukus

pašaruose mikrodumblių aliejumi padidėjo nepakeičiamų riebalų rūgščių (omega-3 ir omega-

6) kiekis upėtakių organizmuose (Carrillo et al 2008) Labai svarbi sudėtinė mikrodumblių

biomasės dalis yra pigmentai Mikrodumbliuose sintetinami karotinoidai kurie būtini

auginant kai kurių rūšių žuvis Lašišinių žuvų dietoje turi būti astaksantino kuris nudažo žuvų

mėsą rausva spalva Tuo tikslu pramoniniame žuvų auginime dažniausiai naudojami

sintetiniai karotinoidai tačiau ir dumblių karotinoidai skatina žuvų mėsos nuspalvinimą

(Soler-Vila et al 2009)

Mikrodumbliuose esantys pigmentai naudojami ir kai kurių kitų rūšių žuvų ar krevečių

odos nuspalvinimui siekiant suteikti komerciškai patrauklesnį vaizdą Pvz Chlorella sp ir

Spirulina paprastai įkorporuojami į dekoratyvinių žuvelių kurioms komerciškai labai svarbi

spalva ir sveikas įvaizdis maistą (Zatkova et al 2011 Sergejevova et al 2011) Keletas

mikrodumblių rūšių naudojamos kaip pigmentai žuvų pašarų gamyboje Pvz Haematococcus

naudojamas astaksantino gamyboje kuris suteikia raudoną spalvą lašišoms Tai lėmė

mikrodumblio Haematococcus pluvialis auginimo pramoninę plėtrą Izraelyje ir Japonijoje

kur šie mikrodumbliai auginami vamzdeliniuose ir plokšteliniuose bioreaktoriuose

Havajuose Islandijoje ir Kinijoje Haematococcus auginamas atvirose sistemose (Pulz and

Gross 2004) Spirulina naudojama kaip karotinoidų šaltinis kuriuos kai kurios žuvys

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

6

2 TYRIMO OBJEKTAS IR METODAI

Tyrimo objektas ndash mikrodumbliai kaip žaliava žuvų mailiaus pašaro gamybai

21 MEDŽIAGOS IR METODAI

211 Mikrodumblių skirtų pašarų žuvims gamybai auginimo tyrimai

Pašarų žuvims gamybai iš mikrodumblių pasirinktos dvi žaliadumblių rūšys Chlorella

sp ir Scenedesmus sp (21 pav) Vienas iš požymių išskiriančių žaliadumblius iš kitų

dumblių yra žalia chloroplasto spalva Spalva priklauso nuo chlorofilo a ir b bei karotino

ksantofilų ir krakmolo (Jankavičiūtė 1996) Chlorella sp priklauso Chlorelinių šeimai

Chlorelės genčiai apimančiai apie 56 rūšis Minėtai genčiai priklausančių dumblių ląstelės

pavienės rutuliškos ar elipsės formos 2ndash10 microm dydžio Scenedesmus sp yra Scenedesminių

šeimos Scenedesmas genties atstovas Scenedesmas genčiai priklauso apie 200 rūšių

Scenedesmus sp ląstelės sudaro kolonijas iš 2 4ndash8 16 ar 32 ląstelių Ląstelės cilindro

elipsės ar verpstės formos sujungtos šonais išsidėsčiusios lygiagrečiai Minėtai genčiai

priklausančių dumblių ląstelės 2ndash10 microm pločio ir nuo 6 iki 40 microm ilgio Minėti žaliadumbliai

paplitę Lietuvos gėluosiuose vandenyse Gamtos tyrimų centro Botanikos instituto algologai

išskyrė juos iš Lietuvos paviršinių vandens telkinių Mikrodumbliai buvo auginami

autotrofinėmis ir miksotrofinėmis sąlygomis naudojant universalią mitybinę terpę BG11

Siekiant sumažinti savikainą universalioje terpėje esančios maisto medžiagos pakeistos

tinkamomis skystosiomis atliekomis Auginimo bandymai buvo atliekami dumblių auginimo

reaktoriuje 22 pav Mikrodumblių auginimo trukmė ndash 20ndash30 dienų

a b

21 pav Iš Lietuvos ežerų išskirti mikrodumbliai andashChlorella sp bndashScenedesmus sp

Dumbliai buvo auginami kambario temperatūroje esant 22 plusmn 2 degC apšviečiant juos

fluorescencinėmis lempomis sim250 μmolm2s balta šviesa vidutiniškai 10 val per parą

7

22 pav Laboratorinis dumblių auginimo reaktorius

Šviesos intensyvumas buvo matuojamas naudojant data logger (modelis LI-1400) LI-

190SA Quantum sensorių Siekiant išvengti užsistovėjimo ir nusėdimo mikrodumbliai buvo

maišomi į reaktorių tiekiant suspaustą orą Periodiškai į oro srautą buvo tiekiamas anglies

dvideginis palaikant auginimo terpės pH sim 7

Siekiant įvertinti dumblių auginimo atpiginimo galimybes dalis eksperimentų atlikta

įprastinėje maitinimo terpėje BG11 (21 lentelė) esančias chemines medžiagas pakeičiant

azoto ir fosforo turinčiomis atliekomis Tam buvo naudojama skystoji frakcija liekanti po

biodujų gamybos iš nuotekų dumblo

21 lentelė Universalios mitybinės terpės BG11 sudėtis

Medžiagos pavadinimas gamintojas Medžiagos kiekis mitybinėje

terpėje

Pagrindinės sudėtinės medžiagos mgl

Natrio nitratas NaNO3 (an gr Lach-Ner) 750

Dikalio hidrofosfato trihidratas K2HPO4 (an gr Girochem) 40

Magnio sulfato heptahidratas MgSO4middot7H2O (an gr

Chempur)

75

Kalcio chlorido dihidratas CaCl2middot2H2O (an gr Chempur) 36

Citrinos rūgštis 3

Amonio geležies (III) citratas (an gr Lach-Ner) 3

Dinatrio etilendiamintetraacto rūgšties druska (an gr

Chempur)

1

Natrio karbonatas Na2CO3 (an gr Lach-Ner) 20

Mikroelementai 1 mll mikroelementų

mišinio susidedančio iš gl

Boro rūgštis H3BO3 (an gr Chempur) 286

Mangano chlorido tetrahidratas MnCl2middot4H2O (an gr

Chempur)

181

Cinko sulfato heptahidratas ZnSO4middot7H2O (an gr Girochem) 0222

8

Natrio molibdato pentahidratas NaMoO4middot5H2O (an gr

Chempur)

039

Vario sulfato pentahidratas CuSO45H2O (an gr Girochem) 0079

Kobalto nitrato heksahidratas Co(NO3)2middot6H2O (an gr

Lach-Ner)

00494

Mikrodumbliai naudojant anaerobiškai perdirbtą nuotekų dumblą buvo auginami

taikant penkias skirtingas terpės kombinacijas

palyginamąją (kontrolinę) modifikuotą terpę BG11 (N konc 012 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 006 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 009 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 09 gl)

212 Mikrodumblių biomasės koncentracijos biomasės išeigos ir santykinio augimo

greičio nustatymas

Mikrodumblių augimas buvo stebimas taikant šviesos absorbcijos metodą Kas antrą ar

dvi dienas UVVIS spektrofotometru Lambda 25 buvo matuojamas mikrodumblių

suspensijos optinis tankis (OT) Prieš optinio tankio matavimus atliekama spektrofotometro

nulinė kalibracija vėliau išmatuojamas suspensijos optinis tankis esant 750 nm bangos ilgiui

Dumblių biomasės koncentracija nustatoma mėginį su dumblių biomase centrifuguojant 10

minučių (12000 aps min-1

) du kartus plaunant distiliuotu vandeniu ir džiovinant džiovinimo

spintoje esant 105 degC temperatūrai iki pastovios mėginio masės Sausos biomasės

koncentracija (SBK) (gl-1

) apskaičiuojama iš lygties (2)

SBK = S

S

V

m 1000 (1)

čia mS ndash sauso mėginio masė g VS ndash mėginio tūris ml

Nustačius eilės mėginių biomasės koncentraciją bei išmatavus optinį tankį sudaryta

kalibracinė kreivė Nustatyta tiesinė priklausomybė tarp OT750 ir SBK kiekvienai

mikrodumblių rūšiai aprašoma tokiomis lygtimis (2) ir (3)

Scenedesmus sp

R2=0974 (2)

9

Chlorella sp

R2=0972 (3)

Mikrodumblių biomasės išeiga (gl-1

p-1

) apskaičiuojama remiantis biomasės

koncentracijos (gl-1

) kitimu per laiko vienetą Biomasės išeiga (BI) apskaičiuojama pagal

formulę (4)

(4)

Mikrodumblių santykiniam augimo greičiui (biomasės prieaugiui per laiko vienetą (gg-

1p

-1 arba p

-1)) apskaičiuoti naudojama ši lygtis (5)

(5)

čia X1 ir X0 ndash biomasės koncentracija (gl-1

) paromis t1 ir t0

Pasibaigus auginimo periodui dumblių suspensija buvo centrifuguojama centrifuga

bdquoHeraeus Multifuge X3Rldquo esant 2000 min-1

sūkių dažniui 20 min Vandens kiekis suspensijoje

analizuotas svorio metodu mikrodumblius džiovinant iki pastovios masės 105 oC

temperatūroje džiovinimo krosnelėje bdquoBinderldquo (Vokietija) Dalis mikrodumblių suspensijos

buvo džiovinama šalčiu užšaldant šaldiklyje (minus 18 oC) kita dalis džiovinama

liofilizuojant 96 val esant -55 degC temperatūrai bdquoScanVac CoolSafeldquo įrangoje (Danija)

džiovinama esant 60 oC džiovinimo spintoje bdquoBinderldquo (Vokietija) Šaldymas pasirinktas tam

kad būtų suardomos mikrodumblių ląstelių membranos ir dumbliuose esančios maisto

medžiagos būtų lengviau prieinamos žuvims

Tokiu būdu ruošiant mėginius numatoma įvertinti įvairiai paruoštų mikrodumblių

(sausų sterilizuotos suspensijos išdžiovintų šalčiu mikrodumblių) panaudojimo žuvų mitybai

galimybes

10

3 REZULTATAI

31 Mikrodumblių savybės ir auginimo sąlygos

Gamtoje yra tūkstančiai dumblių rūšių nuo mikroskopinių iki 60 m ilgio Juos galima

suskirstyti į mikrodumblius ir makrodumblius Jie paplitę visame Žemės rutulyje net Arkties

sniege aptinkama mikrodumblių nors dauguma jų gyvena vandenyje Dumbliai yra tipiniai

autotrofai (organizmai gaminantys sudėtingus organinius junginius iš paprastų molekulių

naudojant šviesą ar neorganinių junginių cheminių reakcijų energiją)

Palyginus su aukštesniais augalais mikrodumbliai gali užauginti dešimt kartų didesnį

biomasės kiekį Tokia pagaminta biomasė po vandens pašalinimo žinomais būdais verčiama

biodyzelinu bioetanoliu ar biodujomis Vienaląsčiai ir daugialąsčiai dumbliai vykdo

fotosintezę ypatingai efektyviai Iki 347 fotosintezei aktyvių spindulių tai maždaug

atitinka saulės šviesos regimos šviesos spektrą fitoplanktonas naudoja biomasei gaminti Be

to kiekviena populiacijos ląstelė fotosintezę vykdo vienodai tuo tarpu pas aukštesniuosius

augalus tik žaliosios lapų ląstelės bet ne šaknų ar kamienų ląstelės Gaunamas dešimteriopai

didesnis dumblių biomasės prieaugis palyginus su aukštesniaisiais augalais Mikrodumblių

biomasės kiekis per parą palankiomis sąlygomis gali padvigubėti (Chisti 2007 Hu et al

2008) o esant pakankamai maisto medžiagų eksponentinio augimo metu dumblių ląstelės gali

dalintis net kas 35 val (Chisti 2007)

Mikrodumbliai gali būti įvairiausių rūšių skirtingos sudėties vienaląsčiai ir

daugialąsčiai Nors jų augimą galima kontroliuoti daug lengviau nei makrodumblių mažas jų

dydis komplikuoja derliaus nuėmimą Kad dumbliai augtų jiems reikalingos gana paprastos

sąlygos šviesa anglies šaltinis vanduo maistinės medžiagos ir atitinkama temperatūra

Pastaruoju metu buvo sukurta nemažai skirtingų sistemų kurios aukščiau minėtas sąlygas

išpildo vis dėlto tai padaryti yra gana sudėtinga Viena svarbiausių sąlygų norint dumblius

auginti komerciniais tikslais yra didelio masto sistemos Jos gali būti atviros esančios

sausumoje ir jūroje bei uždaros labiau kontroliuojamos bet brangesnės

Dėl savo sudėties ir gebėjimo kaupti įvairias naudingas medžiagas dumbliai šiuo metu

naudojami daugelyje sričių Viena jų pašarų gamyba nes mikrodumblių biomasėje gausu

įvairių baltymų angliavandenių riebalų mineralų vitaminų karotinoidų polinesočiųjų

riebalų rūgščių (omega-3) pigmentų natūralių antioksidantų (Lorenz and Cysewski 2000)

bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų (Spolaore et al 2006 Brennan and Owende

2010)

11

Pagrindiniai dumblių auginimo privalumai yra šie jų auginimui nereikalingi žemės ūkio

paskirties plotai todėl nekyla konkurencija su žemės ūkio produktais didelis masės prieaugis

ploto vienetui gali augti bet kur net dideliu atstumu nuo vandens CO2 emisijos iš elektrinių

ir kitų potencialių stacionarių aplinkos oro taršos šaltinių gali būti produktyviai naudojamos

dumblių todėl šių pagalba sumažinamas neigiamas minėtų dujų poveikis aplinkai

Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių (Saacutenchez Miroacuten et al 2003 Posten

2009) Ši dumblių savybė sunaudoti CO2 ir jį paversti biomase fotosintezės metu gali

pasitarnauti šalinant anglies dvideginį iš pramonės objektų išlakų ir tuo būdu mažinant

šiltnamio efektą sukeliančių dujų patenkančių į atmosferą iš stacionarių taršos šaltinių

koncentraciją Mikrodumbliai gali būti panaudojami ir šalinant anglies dvideginį iš biodujų

kuriose įprastai jo būna apie 30

Nustatyta kad naudojant mikrodumblius metano koncentraciją biodujose galima

padidinti nuo 70 iki 85ndash90 (Kao et al 2012a) Tačiau anglies dioksido šalinimo

efektyvumas ir mikrodumblių tolerancija anglies dioksidui yra skirtinga Nustatyta kad

didžiausia biomasės išeiga gaunama kai anglies dvideginio koncentracija dujose tiekiamose į

bioreaktorius nėra didelė (Kodama et al 1993 Hanagata et al 1992 Nakano et al 1996

Sakai et al 1995) Tai susiję su pH sumažėjimu dumblių auginimo terpėje dėl to sulėtėja kai

kurių dumblių rūšių augimas (Pires et al 2012) Dumbliai anglies dioksidą fiksuoja esant

šviesos šaltiniui Todėl auginant mikrodumblius uždarose sistemose būtinas dirbtinis

apšvietimas Nustatyta kad efektyviausiai fotosintezę veikia mėlyna (420ndash450 nm) ir raudona

(660ndash700 nm) šviesa kurios optimalus srautas 200ndash400 micromolm2s ribose Esant aukštesnei

temperatūrai dumbliai gali absorbuoti didesnį šviesos srautą (Carvalho et al 2010)

Mikrodumblių augimui ir dauginimuisi svarbi ir temperatūra Optimali temperatūra

dumbliams yra 20ndash30 degC ribose (Zebib 2008) Daugelis dumblių gali augti iki 15 degC

temperatūroje tačiau esant 2ndash4 degC temperatūrai dumbliai gali žūti (Mata et al 2010) Esant

aukštesnei kaip 30 degC temperatūrai dumblių dauginimosi greitis yra mažesnis

Pagrindinės maisto medžiagos mikrodumblių augimui kartu su anglimi yra azotas ir

fosforas Azotas sudaro 7ndash10 dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra amoniakinis

(NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas (Oliver and Ganf 2000) Azoto kiekis dumblių auginimo

terpėse siekia 007-04 gl Fosforo kiekis svyruoja 0002ndash03 gl ribose (Richmond 2004)

Atsižvelgiant į tai kad azoto ir fosforo yra gausu įvairiose nuotekose ir atliekose (nuotekų

dumble mėšle ir t t) siūloma jas naudoti mikrodumblių auginimui Tačiau azoto ir fosforo

12

kiekis auginimo terpėje neturi būti per didelis Didesnės amonio jonų koncentracijos

dumbliams yra nuodingos (Borowitzka 1998) Svarbu ir tai kad naudodami mikrodumblius

iš nuotekų galime šalinti ir sunkiuosius metalus (Vilchez et al 1997) bei kai kuriuos toksinius

organinius aromatinius junginius (Semple et al 1999)

Įvairių rūšių mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau daugiau nei kelis

dešimtmečius ir naudojami pašarų gamybai kosmetikai farmacijos pramonei ir kt

Paprasčiausios atviros sistemos dumblių auginimui yra negilūs stacionarūs baseinai su

įtaisytomis maišyklėmis arba be jų (Borowitzka 1999) kurių dydis siekia nuo kelių kv metrų

iki 250 ha (31 pav) Anglies šaltinis dumbliams yra CO2

31 pav Maži baseinai Spirulina kultūrai Azijoje (kairėje) baseinai Dunaliella salina kultūrai (Cognis

Western Australia ) (Algae-based biofuels 2009)

Anglies dvideginis į vandenį patenka iš oro tai riboja augimo tempą ir sąlygoja

palyginti mažesnį derlių iš 1 ha ploto Kitas neigiamas poveikis ndash lėtas maistinių medžiagų

pasiskirstymas bei gyvų ir negyvų dumblių plūduriavimas ir sedimentacija tai riboja saulės

šviesos prieigą (Algae-based biofuels 2009 Newman 2009) Minėtą poveikį galima

sumažinti arba panaikinti auginant dumblius kitokios formos baseinuose konkrečiai

apvaliuose su mechaniniu maišymu arba taip vadinamuose ldquoracewayrdquo kanalų pavidalo

baseinuose kuriuose irklaračio dėka sukuriama vandens cirkuliacija kanalais Maišymas

pagerina CO2 prieigą Anglies dvideginio šaltiniu gali būti oras suslėgtas anglies divideginis

arba CO2 turinčios išmetamos dujos 1 t dumblių biomasės reikia maždaug apie 18 t anglies

dvideginio Jei CO2 šaltiniu naudojamas oras kuriame anglies dvideginis sudaro tik 00383

tai 1 t dumblių užauginti reikės apie 37000 m3

oro (Algae-based biofuels 2009) Dumbliai

tokiose sistemose yra jautrūs dumblių plėšrūnams parazitams bei kitoms rūšims kurios

labiau prisitaikiusios gyventi esamomis sąlygomis Tik ribotas rūšių kiekis gali dominuoti ir

išlikti atvirose sistemose

13

Dumbliai tokiose sistemose auginami nepertraukiamu būdu reguliariai pašalinant iš

sistemos dalį užaugintos biomasės ir papildant sistemą naujomis maisto medžiagomis

(Demirbas 2010) Atvirų dumblių auginimo sistemų privalumas ndash jos yra paprastos lengvai

įrengiamos aptarnaujamos nedidelės energijos sąnaudos eksploatacijos metu (Singh and

Sharma 2012)

Tokias problemas kaip temperatūra dujų apykaita tarprūšinė konkurencija galima

eliminuoti dumblius auginant uždarose sistemose (Ugwu et al 2008) Nustatyta kad dumblių

biomasės išeiga uždarose sistemose viršija išeigą gautą atvirose sistemose apie 300 (Pulz

and Schreibenbogen 1998)

Pasaulyje yra gaminami įvairių konstrukcijų uždari fotobioreaktoriai Tai vertikalios

horizontalios bei spiralinės vamzdelinės plokštelinės cilindro kupolo ar piramidės formos

sistemos Populiariausi yra vamzdeliniai bei plokšteliniai bioreaktoriai (32 ir 33 pav)

Uždaros sistemos dažnai įrengiamos dengiant atviras sistemas permatoma skaidria medžiaga

ar sudarant oranžerijas tačiau tai yra brangu dideliems plotams Kitas paprastas bet

nebrangus pavyzdys būtų polietileno krepšių rankovių taikymas

32 pav Uždarų dumblių auginimo sistemų pavyzdžiai ldquoBig Bagrdquo dumblių kultūra (BEAM)

stulpelinis burbulų reaktorius (Tredici in Wijffels 2007) stulpelinių burbulų reaktorių laukas

(Wijffels 2007)

Tokia sistema yra pakankamai jautri išorės poveikiui ir neilgaamžė todėl tai daro ją

netinkama naudoti lauko sąlygomis Šiek tiek pažangesnės sistemos su ilgesnio tarnavimo

laiko danga stiklu polietilenu ar polikarbonatu Tokie reaktoriai veikia nepertraukiamai

gerai kontroliuojami gaunama didesnė biomasės koncentracija be ypatingų sąlygų ir didesnių

išlaidų tonai derliaus Tokio tipo reaktoriaus pavyzdys ndash vertikalus vamzdelinis arba

vertikalus stulpelinis (koloninis) reaktorius

14

33 pav Vamzdelinių reaktorių sistema (Algae production)

Vamzdeliniai reaktoriai yra tinkami naudoti turint didelį apšviečiamą paviršių Jei

naudotume minėto tipo reaktorių sistemą t y vamzdelinius vertikalius reaktorius sustatytume

vieną šalia kito šie kaimyninius užstotų (mestų šešėlį) taip sumažindami saulės spinduliuotės

prieigą (32 pav stulpelinių burbulų reaktorių laukas) Ši problema eliminuojama naudojant

horizontalius vamzdelinius reaktorius (33 pav) Tačiau pašalinti šią problemą ne taip

paprasta kaip iš pirmo žvilgsnio atrodo Problemos sprendimas abiem atvejais yra jų atstumų

funkcija Pagrindinis vamzdelinių reaktorių trūkumas ndash prastas masės pernešimas Masės

pernešimo problema didėja (deguonies kiekis didėja augimo sąlygos toliau išilgai vamzdelio

prastėja) didėjant vamzdeliniam bioreaktoriui (Ugwu et al 2008)

34 pav Alveolinis plokštelinis fotobioreaktorius (Tredici and Materassi 1992)

15

Siekiant optimaliau išnaudoti saulės energiją buvo sukurti plokšti taip vadinami flat-

plate fotobioreaktoriai (34 ir 35 pav) Šiuose reaktoriuose ištirpusio deguonies susikaupimas

yra pakankamai žemas palyginti su horizontaliais vamzdeliniais reaktoriais Skelbiama kad

plokšti reaktoriai gali pasiekti gana aukštą fotosintetinį efektyvumą Minėti įrenginiai yra

labai tinkami dumblių auginimui tačiau ir jie turi keletą trūkumų Įvairių sistemų dumbliams

auginti privalumai ir trūkumai yra išdėstyti žemiau pateiktoje 31 lentelėje

35 pav Flat-Plate-Airlift fotobioreaktorius reaktoriaus sudėtinė dalis ir biomasės srautai

reaktoriuje (Subitec)

31 lentelė Sistemų dumblių auginimui palyginimas (Ugwu et al 2008)

Sistemos

dumbliams

auginti

Privalumai Trūkumai

Atviri baseinai Palyginti ekonomiški lengva valyti

po auginimo tinka masiniam

dumblių auginimui

Sunkiau kontroliuoti kultūrų sąlygas

sunkumai auginant dumblius ilgesnį

periodą nedidelis produktyvumas

užima daug vietos limituotos dumblių

rūšys kultūras lengva užkrėsti

Vertikalūs

stulpeliniai

reaktoriai

Didelis masės pernešimas geras

susimaišymas su nedideliu šlyties

įtempiu nedideli energijos poreikiai

geras potencialas įvairiam masteliui

Nedidelis apšvietimo paviršiaus plotas

jų konstrukcijos reikalauja reiklesnių

medžiagų šlyties įtempiai dumblių

16

lengva sterilizuoti gerai tinka

dumblių imobilizavimui sumažinta

fotoinhibicija ir fotooksidacija

kultūroms mažėja apšvietimo plotas

didėjant masteliui

Plokštiniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšviečiamo paviršiaus

plotas tinkami lauko kultūroms geri

dumblių imobilizacijai geras

biomasės produktyvumas palyginti

pigūs lengva valyti nedideli

deguonies kiekiai

Didesniems įrenginiams reikia daugiau

sekcijų ir atraminių medžiagų sunki

temperatūrinė kontrolė galimybė

atsirasti hidrodinaminiam stresui kai

kurioms dumblių rūšims atsiranda

apnašų ant sienų

Vamzdeliniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšvietimo paviršiaus plotas

tinkami lauko kultūroms

pakankamai geras biomasės

produktyvumas palyginti pigūs

pH gradientas ištirpęs deguonis ir

anglies dvideginis išilgai vamzdelio

atsiranda apnašų ant sienų reikia

nemažų plotų auginimui

Fotosintezei vykdyti gali būti naudojama ne tik natūrali bet ir dirbtinė šviesa Žemiau

pateiktame 36 pav pavaizduotas fotobioreaktorius apšviečiamas dirbtine šviesa ndash

fluorescencine lempa

36 pav Tipinis fotobioreaktorius su dirbtiniu apšvietimu (Ugwu et al 2008 Newman

2009)

Įrenginys sumontuotas su rotoriumi ir sparnuotės įrenginiu kultūrų sumaišymui Šio

tipo reaktorių galima modifikuoti apšvietimui naudojant tiek dirbtinę tiek natūralią šviesą

Taigi šis įrenginys veikia naudojant dirbtinę šviesą tuomet kai natūralios šviesos

intensyvumas sumažėja ndash kuomet stipriai debesuota ar nakties periodu Yra duomenų kad

galima sukaupti optines skaidulas padalyti saulės šviesą cilindrinio reaktoriaus viduje

Pagrindinis viduje apšviečiamo reaktoriaus privalumas būtų tai kad šilumos ir slėgio dėka

minimizuojamas užkrėtimas Be to apšvietimas būtų nepertraukiamas (tiek šviesiu tiek

Reaktoriaus siena

Fluorescencinė lempa

Rotorius Anga aeracijai

Sparnuotė

17

tamsiu paros metu) Vis dėlto dumblių auginimas lauko sąlygomis naudojant minėto tipo

reaktorius reikalautų šiek tiek techninių pastangų

32 Mikrodumblių biomasės koncentravimas

Užaugintos mikrodumblių biomasės paruošimas apima kelis etapus biomasės

sukoncentravimą apdorojimą aliejaus ekstrakciją Biomasę sukoncentruoti galima įvairiais

metodais įskaitant mechaninius cheminius bei biologinius būdus sedimentaciją

centrifugavimą filtraciją (įskaitant ultrafiltraciją) flokuliaciją bei flotaciją ultragarsinę bei

magnetinę separaciją (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010 Carlsson et al 2007

Chen et al 2011 Wu et al 2012 Bilad et al 2012 Xu et al 2008) bei elektroforezę

(Christenson and Sims 2011) Universalaus metodo minėtam tikslui pasiekti nėra paprastai iš

daugelio jis pasirenkamas priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jų dydžio (mikrodumblių

dydis 3ndash30 microm) ląstelių tankio taip pat atsižvelgiant į metodo ekonomiškumą Sąlyginai

nedidelė dumblių koncentracija (05ndash5 kg m-3

auginimo terpės (Greenwell et al 2010 Grima

et al 2003)) ir jų dydis apsunkina ir pabrangina (sukoncentravimas sudaro apie 20ndash30 visų

biomasės apdorojimo išlaidų sumos (Grima et al 2003)) biomasės sukoncentravimo procesą

Techniškai pats paprasčiausias ir pigiausias mechaninis būdas sukoncentruoti

dumblius yra jų biomasės nusodinimas Pramoniniais tikslais auginami dumbliai nusodinami

nusodinimo baseinuose taip jų masė sukoncentruojama 85ndash95 (sausų medžiagų masė

sudaro apie 3 ) nusodinimo baseinų dugne Šis būdas gana pigus tačiau nepatrauklus tuo

kad reikalingas papildomas plotas nusodinimo baseinui įrengti Be to pats nusodinimo

procesas vyksta gana lėtai todėl jo metu esant aukštesnei aplinkos temperatūrai nusodinama

biomasė gali pradėti gesti (Greenwell et al 2010) Nusodinimo ir filtracijos procesus

paspartinti gali flokuliantų ar koaguliantų naudojimas susidarant dumblių ląstelių

aglomeratams Atlikta eilė tyrimų siekiant surasti optimalius flokuliantus ir koaguliantus

Dažniausiai tam tikslui naudojamos neorganinės geležies ar aliuminio druskos FeCl3

Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 (Grima et al 2003) Elektrolitų efektyvumą sužadinti koaguliaciją

nusako kritinė koagulianto koncentracija arba kitaip tariant koagulianto koncentracija

reikalinga greitai sukelti koaguliaciją Metalo jonų koaguliacinis efektyvumas didėja didėjant

jono krūviui Poligeležies sulfatas Fe2(OH)n(SO4)3-n2]m yra bene efektyviausias lyginant šį su

tradiciniais nepolimerizuotais metalo druskų flokuliantais (Grima et al 2003) Flokulėms

sudaryti yra naudojami ir polimerai Ignacio de Godos ir bendratyrėjai nustatė kad naudojant

flokuliantus Drewfloc 447 Flocudex CS5000 Flocusol CM78 Chemifloc CV300 ir

18

chitozaną keletui dumblių rūšių biomasės sukoncentravimo efektyvumas 66ndash98

pasiekiamas su 5ndash6 kartus mažesne koncentracija nei naudojant FeCl3 ir Fe2(SO4)3 (De Godos

et al 2011) Be to tų pačių atliktų tyrimų duomenimis vienaląsčių ir kolonijinių dumblių

biomasės sukoncentravimo efektyvumai labai panašūs

Paprastas ir greitas būdas sukoncentruoti dumblių ląsteles yra magnetinė separacija

naudojant Fe3O4 nanomagnetines daleles Minėtos magnetinės dalelės buvo pritaikytos

mikrodumblių Botryococcus braunii ir Chlorella ellipsoidea sukoncentravimui Pridėjus

Fe3O4 į dumblių suspensiją dumblių ląstelės jas adsorbuoja o dumblių sukoncentravimas

vyksta dėl veikiančio išorinio magnetinio lauko Pasak tyrėjų taikant šį metodą pasiekiamas

didesnis nei 98 sukoncentravimo efektyvumas Be to tai laiką ir energiją tausojantis

dumblių biomasės sukoncentravimo būdas (Xu et al 2011)

Siekiant nenaudoti jokių cheminių medžiagų kiti galimi dumblių biomasės

sukoncentravimo būdai yra flotacija centrifugavimas filtracija bei elektroforezė Flotacija

atliekama naudojant suspaustą orą tiksliau disperguotus arba ištirpusio oro mikroburbuliukus

nukreipiamus į auginimo terpės dugną prie kurių prilipusios dumblių ląstelės susikaupia

flotuojamos terpės paviršiuje Siekiant suintensyvinti flotacijos procesą kartu su disperguotu

oru gali būti naudojami ir flokuliantai (Chen et al 2011) Kai kurios dumblių rūšys sugeba

natūraliai floatuoti terpės paviršiuje Šis procesas vyksta dėl fotosintezės metu gaminamo

deguonies kuris burbuliukų pavidalu kyla į terpės paviršių (Bruton et al 2009) Kitas būdas

dumblių biomasei sukoncentruoti yra filtracija Galima slėginė vakuuminė ir rotacinė

filtracija Ji labiau tinkama dumblių rūšims kurios pasižymi didesnėmis dumblių ląstelėmis

(gt70 microm) tokioms kaip Coelastrum ir Spirulina ir netinkamas Scenedesmus Dunaliella

Chlorella (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010) Minėtus dumblius galima

sukoncentruoti naudojant membraninę mikrofiltraciją bei ultrafiltraciją (Mata et al 2010)

Esminis filtracijos trūkumas yra tai kad ant filtro nusėdanti dumblių biomasė laikui bėgant

užkemša filtro poras tai apsunkina ir sulėtina patį procesą tuo pačiu padidinamos ir

energijos sąnaudos Be to membranų keitimas ir siurblių darbas ženkliai didina

eksploatacines išlaidas todėl šis metodas labiau taikytinas nedideliems tūriams filtruoti (lt 2

m3p

-1) didesniems tūriams labiau tiktų centrifugavimas (Grima et al 2003)

Centrifugavimas ndash tai gana dažnai naudojamas greitas gana efektyvus būdas

(sukoncentruojama gt95 ) sukoncentruoti biomasę Centrifugavimas yra pripažintas bene

geriausiu metodu sukoncentruoti smulkių vos kelių mikrometrų dydžio dumblių biomasę

(Grima et al 2003) Gaunama geros konsistencijos (tiršta) sukoncentruota biomasė tačiau šis

19

būdas reikalauja nemažai energetinių išlaidų ir techninės priežiūros dėl judančių detalių

(Brennan and Owende 2010 Grima et al 2003 Sim et al 1988)

33 Mikrodumblių biomasės džiovinimas

Sukoncentruota dumblių biomasė kurioje yra nuo 5 iki 20 ir daugiau sausų

medžiagų prieš atliekant ekstrahavimą turi būti džiovinama (iki 92 ir daugiau SM) nes

lipidų ekstrakcija iš sausos biomasės yra žymiai efektyvesnė už ekstrakciją iš drėgnos

medžiagos (Grima et al 2003 Zhu et al 2002) Džiovinimo procesas neturėtų būti atidėtas

ilgesniam laikui ypatingai karšto klimato šalyse (Brennan and Owende 2010 Grima et al

2003) Džiovinimas gali būti vykdomas įvairiais būdais (įskaitant ir džiovinimą saulėje) ir

gana plačiame temperatūrų diapazone Džiovinimas saulėje nors yra paprastas bei pigus deja

turi nemažai trūkumų jis ganėtinai ilgas tokiam biomasės džiovinimui reikalingi nemaži

plotai klimatinės sąlygos ir t t Kiti būdai apima žemo slėgio pakopinį džiovinimą (Prakash

et al 1997) išpurškiamąjį džiovinimą (Grima et al 2003 Prakash et al 1997) (džiovinama

medžiaga išpurškiama ir džiovinama karštomis dujomis tai labai plačiai naudojamas bet

vienas brangiausių džiovinimo metodų (Bruton et al 2009) būgninį džiovinimą (Grima et

al 2003 Prakash et al 1997) džiovinimą žemoje temperatūroje ndash šaltyje (taikant

liofilizaciją kuomet drėgmė pašalinama sublimacijos metu) (Grima et al 2003) ir tt

Liofilizacija yra gana brangus medžiagos džiovinimo būdas ypač jei medžiaga džiovinama

dideliais kiekiais tačiau nepaisant to didelis šio metodo privalumas yra tai kad iš

liofilizuotos medžiagos žymiai lengviau išekstrahuojami lipidai (Grima et al 2003) Visi

džiovinimo metodai išskyrus džiovinimą saulėje reikalauja nemažai energijos sąnaudų Šis

dumblių biomasės paruošimo etapas biodegalams gaminti gali sudaryti net iki 70 visų

žaliavos ruošimo išlaidų (Bruton et al 2009)

34 Žuvų auginimui naudojamos mikrodumblių rūšys

Nors sutinkama nepaprastai daug mikrodumblių rūšių tik nedidelis jų skaičius

auginamas dirbtinai akvakultūrų inkubatoriuose Tai lemia tam tikrų mikrodumblių rūšių

prieinamumas kultivavimo sudėtingumas fizinės ląstelių savybės jų sudėtis virškinamumas

toksinų ir dirgiklių buvimas biomasėje (Muller-Feuga et al 2003 (a) Muller-Feuga et al

2003 (b)) 32 lentelėje pateiktas nevisiškai išsamus paprastai akvakultūrose naudojamų

mikrodumblių rūšių sąrašas ir panaudojimo galimybės

20

32 lentelė Pagrindinių akvakultūrose naudojamų mikrodumblių grupės gentys ir rūšys bei

panaudojimo sritys

Grupė Gentis Rūšis Panaudojimo sritis

Cianobakterijos Arthrospira platensis Kombinuotų pašarų ingredientas

Chlorofita Tetraselmis suecica chui Dvigeldžiams moliuskams

Chlorella sp vulgaris

minutissima

virginica grossii

Plėšriųjų žuvų šėrimui

kombinuotų pašarų ingredientas

Dunaliella sp tertiolecta salina Kombinuotų pašarų ingredientas

Haematococcus pluvialis Kombinuotų pašarų ingredientas

Eustigmatophyceae

(Phyklum

Heterokontophyta)

Nanochloropsis sp oculata Plėšriųjų žuvų šėrimui bdquoŽaliasis

vanduoldquo (suspensija) pelėkinių

žuvų mailiui

Labyrinthulea

(Phyklum

Heterokonta)

Schizochytrium sp Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Ulkenia sp Gyvas maistas plėšriosioms žuvims

Bacillariophyta

(diatoms)

Chaetoceros calcitrans gracilis Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Skeletonema costatum Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Thalassiosira pseudonana Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Nitszchia sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Navicula sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Amphora sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Haptophyta Pavlova lutheri Dvigeldžiams moliuskams

Isochrysis galbana add galbana

bdquoTahitildquo

Dvigeldžiams moliuskams

bdquoŽaliasis vanduoldquo (suspensija)

pelėkinių žuvų mailiui

Dinophyta

(dinoflagellates)

Crypthecodinium cohnii Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Yra žinoma šių mikrodumblių rūšių biomasės sudėtis kuri gali būti keičiama

modifikuojant mikroorganizmus Paprastai žuvų pašaruose vyrauja ne viena kažkuri

mikrodumblių rūšis tačiau atitinkamai subalansuotos jų kompozicijos

35 Mikrodumblių biomasės sudėtis ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai galimybės

Mikrodumbliai savo sudėtyje turi vitaminų mineralų pigmentų nepakeičiamų riebalų

rūgščių todėl gali būti naudojami žuvų šėrimui Tyrinėjamos galimybės juos naudoti grynus

ar koncentratą taip pat analizuojamos galimybės mikrodumblius įterpti į pašarus žuvims

21

Pašarų pramoniniu būdu auginamoms žuvims sudėtis lyginant su kitų gyvūnų pašarų

sudėtimis pateikta 33 lentelėje

33 lentelė Tipinė pašarų sudėtis įvairių rūšių gyvūnams (Algae fos aquaculture and animal feeds)

Baltymai Riebalai Angliavandeniai

Apykaitinė

energija

Pašarų

sąnaudos

kgkg

priesvorio

Paukščiai 210 50 60 130 22

Kiaulės 160 50 60 125 30

Galvijai 120 40 65 101 58

Lašišos 370 320 15 210 10

Jūros karšiai 450 200 20 191 16

Tilapija 350 60 40 135 15

Krevetės 350 60 40 135 20

Iš pateiktų duomenų matyti kad užsienyje auginamų žuvų receptūroje lyginant su

paukščių kiaulių ir galvijų pašarais yra žymiai daugiau baltymų tačiau mažiau

angliavandenių Be to šių pašarų apykaitinė energija yra šiek tiek didesnė o pašarų kiekis

užauginti 1 kg prieaugio yra mažesnis

Lietuvoje platinamų pašarų žuvims sudėtis priklauso nuo gamintojo yra gana

skirtinga ir priklauso nuo maitinamų žuvų rūšies Iš užsienio vežami pašarai savo sudėtyje turi

daugiau baltymų vietos gamybos pašarai pasižymi mažesniu baltymų kiekiu (34 lentelė)

34 lentelė Šalyje platinamų pašarų žuvims sudėtis

35 lentelė Tipinė pramoninių baltyminių žaliavų sudėtis

Žaliava Baltymai Riebalai Angliavandeniai Pelenai

Žuvų miltai 630 110 - 158

Kukurūzų

gliutenas

620 50 183 48

Sojų miltai 440 22 390 61

Pašarų kokybė ir sudėtis priklauso nuo juos sudarančių komponentų Atsižvelgiant į

tai kad pašarų žuvims vienas pagrindinių komponentų yra baltymai pašarų gamybai

naudojami įvairūs baltymų šaltiniai (35 lentelė)

Pašarai Proteinai Riebalai Ląsteliena

Upėtakiams 42-48 20-22 09-38

Šamams 43-54 12-15 02-40

Karpinėms žuvims 48-56 12-15 03-07

Eršketams 47-55 9-18 09-1

Karpinėms žuvims 2301 323 742

Karpinėms vienmetėms 25-26 90

Karpinėms dvimetėms 22-23 100

22

Pastaruoju metu kaip baltyminė žaliava žuvų pašarų gamyboje plačiai naudojami žuvų

miltai ir augalinės kilmės produktai (grūdai ir aliejingosios sėklos) pastarieji pasižymi

mažesne kaina todėl jais pakeičiama dalis žuvų miltų žuvų racione Nors augalinių produktų

naudojimas pašarų gamyboje užtikrina pakankamą žuvų prieaugį jie gali sukelti žymius žuvų

maistinės vertės pokyčius Todėl pastaruoju metu nagrinėjamos galimybės į žuvų mitybos

racioną įtraukti mikrodumblius Jie galėtų būti alternatyva žuvų miltams nes mikrodumbliai

yra bazinis akvakultūros mitybinės grandinės elementas ir yra maisto atsarga kurią žuvys

prisitaikiusios naudoti Tačiau yra daugybė mikrodumblių rūšių pasižyminčių skirtingomis

savybėmis ir maistine verte todėl jų vertė turi būti analizuojama ir vertinama juos naudojant

pašarų žuvims gamybai Apibendrinta įvairių rūšių mikrodumblių cheminė sudėtis pateikta

36 lentelėje Kaip matyti baltymų kiekis žaliadumbliuose ir melsvadumbliuose yra gana

didelis ir siekia 60-71 Lipidų kiekis šiuose dumbliuose varijuoja nuo 2 iki 7 Pelenų

kiekis žaliadumbliuose siekia 3-11 Pigmentų (chlorofilo ir karotinoidų) kiekis dumbliuose

siekia iki 5 (s m) Mikrodumblių ląstelių virškinamumas yra mažas dėl storų sienelių šios

problemos sprendžiamos juos džiovinant ar suardant kitais metodais (ultragarsu) tuo būdu

pasiekiamas apie 90 virškinamumas

36 lentelė Cheminė mikrodumblių sudėtis ( sausos medžiagos)

Mikrodumbliai Proteinai Lipidai Angliavandeniai

Spirulina platensis 46 ndash 50 4 ndash 9 8 ndash 14

Spirulina maxima 60 ndash 71 6 ndash 7 13 ndash 16

Chlorella vulgaris 51 ndash 58 14 ndash 22 12 ndash 17

Chlorella pyrenoidosa 57 2 26

Scenedesmus obliquus 50 ndash 56 12 ndash 14 10 ndash 17

Scenedesmus quadricauda 47 2

Dunaliella salina 57 6 32

Synechococcus 63 11 15

Euglena gracilis 39 ndash 61 14 ndash 20 14 ndash 18

Hormidium 41 38

Ulothrix 45 1

Pašarų gamybai plačiai naudojamuose žuvų miltuose yra gausus svarbių aukštos

kokybės baltymų kiekis Skirtingai nei žuvų miltuose augalinės kilmės žaliavose kuriomis

keičiami žuvų miltai yra mažiau tokių svarbių amino rūgščių kaip lizinas metioninas

triptofanas (Li et al 2008) Tuo tarpu daugumoje mikrodumblių rūšių randamos šios

svarbiausios amino rūgštys Išanalizavus net 40 mikrodumblių rūšių biomasės sudėtį

nustatyta kad jos pasižymėjo panašia amino rūgščių sudėtimi (Brown et al 1997)

Viena svarbesnių maisto medžiagų yra neproteininė sulforūgštis ndash taurinas kuris yra

lygiavertis aminorūgštims Jis svarbus žuvų mityboje tačiau nerandamas augalinėje žaliavoje

23

Nors taurinas mažiau tyrinėtas tačiau mikrodumblių biomasėje rasti ženklūs jo kiekiai

(Dawczynski et al 2007 Murata and Nakazoe 2001)

Labai svarbus komponentas žuvų dietoje yra riebalai kurių randama ir mikrodumblių

ląstelėse Jų kiekis svyruoja priklausomai nuo dumblių rūšies ir auginimo būdo Pastaruoju

metu net nagrinėjamos galimybės mikrodumblių aliejų panaudoti degalų gamybai

Be didelio aukštos kokybės baltymų kiekio žuvų pašarai turi turėti riebalų kurių

sudėtyje būtų polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 Šios rūgštys randamos žuvų

taukuose ir saugo žmogaus organizmą nuo širdies ir kraujagyslių ligų Mikrodumblių sudėtyje

yra šių svarbių riebalų rūgščių kurios per maisto grandinę patenka į žuvų organizmą todėl

dumbliai yra svarbus elementas žuvų mityboje Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA) Dėl šių rūgščių buvimo

mikrodumblių ląstelėse jie laikomi nepamainomu maisto elementu akvakultūrose ypač

auginant zooplanktoną naudojamą žuvų mailiaus maitinimui Pastaruoju metu domimasi ir

sterolių sudėtimi žuvų pašaruose nes augalų fitosteroliai (fitohormonai) gali sukelti

neigiamus endokrininius efektus žuvų organizme

Atlikus tyrimus šeriant žuvis mikrodumbliais nustatyta kad pakeitus žuvų taukus

pašaruose mikrodumblių aliejumi padidėjo nepakeičiamų riebalų rūgščių (omega-3 ir omega-

6) kiekis upėtakių organizmuose (Carrillo et al 2008) Labai svarbi sudėtinė mikrodumblių

biomasės dalis yra pigmentai Mikrodumbliuose sintetinami karotinoidai kurie būtini

auginant kai kurių rūšių žuvis Lašišinių žuvų dietoje turi būti astaksantino kuris nudažo žuvų

mėsą rausva spalva Tuo tikslu pramoniniame žuvų auginime dažniausiai naudojami

sintetiniai karotinoidai tačiau ir dumblių karotinoidai skatina žuvų mėsos nuspalvinimą

(Soler-Vila et al 2009)

Mikrodumbliuose esantys pigmentai naudojami ir kai kurių kitų rūšių žuvų ar krevečių

odos nuspalvinimui siekiant suteikti komerciškai patrauklesnį vaizdą Pvz Chlorella sp ir

Spirulina paprastai įkorporuojami į dekoratyvinių žuvelių kurioms komerciškai labai svarbi

spalva ir sveikas įvaizdis maistą (Zatkova et al 2011 Sergejevova et al 2011) Keletas

mikrodumblių rūšių naudojamos kaip pigmentai žuvų pašarų gamyboje Pvz Haematococcus

naudojamas astaksantino gamyboje kuris suteikia raudoną spalvą lašišoms Tai lėmė

mikrodumblio Haematococcus pluvialis auginimo pramoninę plėtrą Izraelyje ir Japonijoje

kur šie mikrodumbliai auginami vamzdeliniuose ir plokšteliniuose bioreaktoriuose

Havajuose Islandijoje ir Kinijoje Haematococcus auginamas atvirose sistemose (Pulz and

Gross 2004) Spirulina naudojama kaip karotinoidų šaltinis kuriuos kai kurios žuvys

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

7

22 pav Laboratorinis dumblių auginimo reaktorius

Šviesos intensyvumas buvo matuojamas naudojant data logger (modelis LI-1400) LI-

190SA Quantum sensorių Siekiant išvengti užsistovėjimo ir nusėdimo mikrodumbliai buvo

maišomi į reaktorių tiekiant suspaustą orą Periodiškai į oro srautą buvo tiekiamas anglies

dvideginis palaikant auginimo terpės pH sim 7

Siekiant įvertinti dumblių auginimo atpiginimo galimybes dalis eksperimentų atlikta

įprastinėje maitinimo terpėje BG11 (21 lentelė) esančias chemines medžiagas pakeičiant

azoto ir fosforo turinčiomis atliekomis Tam buvo naudojama skystoji frakcija liekanti po

biodujų gamybos iš nuotekų dumblo

21 lentelė Universalios mitybinės terpės BG11 sudėtis

Medžiagos pavadinimas gamintojas Medžiagos kiekis mitybinėje

terpėje

Pagrindinės sudėtinės medžiagos mgl

Natrio nitratas NaNO3 (an gr Lach-Ner) 750

Dikalio hidrofosfato trihidratas K2HPO4 (an gr Girochem) 40

Magnio sulfato heptahidratas MgSO4middot7H2O (an gr

Chempur)

75

Kalcio chlorido dihidratas CaCl2middot2H2O (an gr Chempur) 36

Citrinos rūgštis 3

Amonio geležies (III) citratas (an gr Lach-Ner) 3

Dinatrio etilendiamintetraacto rūgšties druska (an gr

Chempur)

1

Natrio karbonatas Na2CO3 (an gr Lach-Ner) 20

Mikroelementai 1 mll mikroelementų

mišinio susidedančio iš gl

Boro rūgštis H3BO3 (an gr Chempur) 286

Mangano chlorido tetrahidratas MnCl2middot4H2O (an gr

Chempur)

181

Cinko sulfato heptahidratas ZnSO4middot7H2O (an gr Girochem) 0222

8

Natrio molibdato pentahidratas NaMoO4middot5H2O (an gr

Chempur)

039

Vario sulfato pentahidratas CuSO45H2O (an gr Girochem) 0079

Kobalto nitrato heksahidratas Co(NO3)2middot6H2O (an gr

Lach-Ner)

00494

Mikrodumbliai naudojant anaerobiškai perdirbtą nuotekų dumblą buvo auginami

taikant penkias skirtingas terpės kombinacijas

palyginamąją (kontrolinę) modifikuotą terpę BG11 (N konc 012 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 006 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 009 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 09 gl)

212 Mikrodumblių biomasės koncentracijos biomasės išeigos ir santykinio augimo

greičio nustatymas

Mikrodumblių augimas buvo stebimas taikant šviesos absorbcijos metodą Kas antrą ar

dvi dienas UVVIS spektrofotometru Lambda 25 buvo matuojamas mikrodumblių

suspensijos optinis tankis (OT) Prieš optinio tankio matavimus atliekama spektrofotometro

nulinė kalibracija vėliau išmatuojamas suspensijos optinis tankis esant 750 nm bangos ilgiui

Dumblių biomasės koncentracija nustatoma mėginį su dumblių biomase centrifuguojant 10

minučių (12000 aps min-1

) du kartus plaunant distiliuotu vandeniu ir džiovinant džiovinimo

spintoje esant 105 degC temperatūrai iki pastovios mėginio masės Sausos biomasės

koncentracija (SBK) (gl-1

) apskaičiuojama iš lygties (2)

SBK = S

S

V

m 1000 (1)

čia mS ndash sauso mėginio masė g VS ndash mėginio tūris ml

Nustačius eilės mėginių biomasės koncentraciją bei išmatavus optinį tankį sudaryta

kalibracinė kreivė Nustatyta tiesinė priklausomybė tarp OT750 ir SBK kiekvienai

mikrodumblių rūšiai aprašoma tokiomis lygtimis (2) ir (3)

Scenedesmus sp

R2=0974 (2)

9

Chlorella sp

R2=0972 (3)

Mikrodumblių biomasės išeiga (gl-1

p-1

) apskaičiuojama remiantis biomasės

koncentracijos (gl-1

) kitimu per laiko vienetą Biomasės išeiga (BI) apskaičiuojama pagal

formulę (4)

(4)

Mikrodumblių santykiniam augimo greičiui (biomasės prieaugiui per laiko vienetą (gg-

1p

-1 arba p

-1)) apskaičiuoti naudojama ši lygtis (5)

(5)

čia X1 ir X0 ndash biomasės koncentracija (gl-1

) paromis t1 ir t0

Pasibaigus auginimo periodui dumblių suspensija buvo centrifuguojama centrifuga

bdquoHeraeus Multifuge X3Rldquo esant 2000 min-1

sūkių dažniui 20 min Vandens kiekis suspensijoje

analizuotas svorio metodu mikrodumblius džiovinant iki pastovios masės 105 oC

temperatūroje džiovinimo krosnelėje bdquoBinderldquo (Vokietija) Dalis mikrodumblių suspensijos

buvo džiovinama šalčiu užšaldant šaldiklyje (minus 18 oC) kita dalis džiovinama

liofilizuojant 96 val esant -55 degC temperatūrai bdquoScanVac CoolSafeldquo įrangoje (Danija)

džiovinama esant 60 oC džiovinimo spintoje bdquoBinderldquo (Vokietija) Šaldymas pasirinktas tam

kad būtų suardomos mikrodumblių ląstelių membranos ir dumbliuose esančios maisto

medžiagos būtų lengviau prieinamos žuvims

Tokiu būdu ruošiant mėginius numatoma įvertinti įvairiai paruoštų mikrodumblių

(sausų sterilizuotos suspensijos išdžiovintų šalčiu mikrodumblių) panaudojimo žuvų mitybai

galimybes

10

3 REZULTATAI

31 Mikrodumblių savybės ir auginimo sąlygos

Gamtoje yra tūkstančiai dumblių rūšių nuo mikroskopinių iki 60 m ilgio Juos galima

suskirstyti į mikrodumblius ir makrodumblius Jie paplitę visame Žemės rutulyje net Arkties

sniege aptinkama mikrodumblių nors dauguma jų gyvena vandenyje Dumbliai yra tipiniai

autotrofai (organizmai gaminantys sudėtingus organinius junginius iš paprastų molekulių

naudojant šviesą ar neorganinių junginių cheminių reakcijų energiją)

Palyginus su aukštesniais augalais mikrodumbliai gali užauginti dešimt kartų didesnį

biomasės kiekį Tokia pagaminta biomasė po vandens pašalinimo žinomais būdais verčiama

biodyzelinu bioetanoliu ar biodujomis Vienaląsčiai ir daugialąsčiai dumbliai vykdo

fotosintezę ypatingai efektyviai Iki 347 fotosintezei aktyvių spindulių tai maždaug

atitinka saulės šviesos regimos šviesos spektrą fitoplanktonas naudoja biomasei gaminti Be

to kiekviena populiacijos ląstelė fotosintezę vykdo vienodai tuo tarpu pas aukštesniuosius

augalus tik žaliosios lapų ląstelės bet ne šaknų ar kamienų ląstelės Gaunamas dešimteriopai

didesnis dumblių biomasės prieaugis palyginus su aukštesniaisiais augalais Mikrodumblių

biomasės kiekis per parą palankiomis sąlygomis gali padvigubėti (Chisti 2007 Hu et al

2008) o esant pakankamai maisto medžiagų eksponentinio augimo metu dumblių ląstelės gali

dalintis net kas 35 val (Chisti 2007)

Mikrodumbliai gali būti įvairiausių rūšių skirtingos sudėties vienaląsčiai ir

daugialąsčiai Nors jų augimą galima kontroliuoti daug lengviau nei makrodumblių mažas jų

dydis komplikuoja derliaus nuėmimą Kad dumbliai augtų jiems reikalingos gana paprastos

sąlygos šviesa anglies šaltinis vanduo maistinės medžiagos ir atitinkama temperatūra

Pastaruoju metu buvo sukurta nemažai skirtingų sistemų kurios aukščiau minėtas sąlygas

išpildo vis dėlto tai padaryti yra gana sudėtinga Viena svarbiausių sąlygų norint dumblius

auginti komerciniais tikslais yra didelio masto sistemos Jos gali būti atviros esančios

sausumoje ir jūroje bei uždaros labiau kontroliuojamos bet brangesnės

Dėl savo sudėties ir gebėjimo kaupti įvairias naudingas medžiagas dumbliai šiuo metu

naudojami daugelyje sričių Viena jų pašarų gamyba nes mikrodumblių biomasėje gausu

įvairių baltymų angliavandenių riebalų mineralų vitaminų karotinoidų polinesočiųjų

riebalų rūgščių (omega-3) pigmentų natūralių antioksidantų (Lorenz and Cysewski 2000)

bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų (Spolaore et al 2006 Brennan and Owende

2010)

11

Pagrindiniai dumblių auginimo privalumai yra šie jų auginimui nereikalingi žemės ūkio

paskirties plotai todėl nekyla konkurencija su žemės ūkio produktais didelis masės prieaugis

ploto vienetui gali augti bet kur net dideliu atstumu nuo vandens CO2 emisijos iš elektrinių

ir kitų potencialių stacionarių aplinkos oro taršos šaltinių gali būti produktyviai naudojamos

dumblių todėl šių pagalba sumažinamas neigiamas minėtų dujų poveikis aplinkai

Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių (Saacutenchez Miroacuten et al 2003 Posten

2009) Ši dumblių savybė sunaudoti CO2 ir jį paversti biomase fotosintezės metu gali

pasitarnauti šalinant anglies dvideginį iš pramonės objektų išlakų ir tuo būdu mažinant

šiltnamio efektą sukeliančių dujų patenkančių į atmosferą iš stacionarių taršos šaltinių

koncentraciją Mikrodumbliai gali būti panaudojami ir šalinant anglies dvideginį iš biodujų

kuriose įprastai jo būna apie 30

Nustatyta kad naudojant mikrodumblius metano koncentraciją biodujose galima

padidinti nuo 70 iki 85ndash90 (Kao et al 2012a) Tačiau anglies dioksido šalinimo

efektyvumas ir mikrodumblių tolerancija anglies dioksidui yra skirtinga Nustatyta kad

didžiausia biomasės išeiga gaunama kai anglies dvideginio koncentracija dujose tiekiamose į

bioreaktorius nėra didelė (Kodama et al 1993 Hanagata et al 1992 Nakano et al 1996

Sakai et al 1995) Tai susiję su pH sumažėjimu dumblių auginimo terpėje dėl to sulėtėja kai

kurių dumblių rūšių augimas (Pires et al 2012) Dumbliai anglies dioksidą fiksuoja esant

šviesos šaltiniui Todėl auginant mikrodumblius uždarose sistemose būtinas dirbtinis

apšvietimas Nustatyta kad efektyviausiai fotosintezę veikia mėlyna (420ndash450 nm) ir raudona

(660ndash700 nm) šviesa kurios optimalus srautas 200ndash400 micromolm2s ribose Esant aukštesnei

temperatūrai dumbliai gali absorbuoti didesnį šviesos srautą (Carvalho et al 2010)

Mikrodumblių augimui ir dauginimuisi svarbi ir temperatūra Optimali temperatūra

dumbliams yra 20ndash30 degC ribose (Zebib 2008) Daugelis dumblių gali augti iki 15 degC

temperatūroje tačiau esant 2ndash4 degC temperatūrai dumbliai gali žūti (Mata et al 2010) Esant

aukštesnei kaip 30 degC temperatūrai dumblių dauginimosi greitis yra mažesnis

Pagrindinės maisto medžiagos mikrodumblių augimui kartu su anglimi yra azotas ir

fosforas Azotas sudaro 7ndash10 dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra amoniakinis

(NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas (Oliver and Ganf 2000) Azoto kiekis dumblių auginimo

terpėse siekia 007-04 gl Fosforo kiekis svyruoja 0002ndash03 gl ribose (Richmond 2004)

Atsižvelgiant į tai kad azoto ir fosforo yra gausu įvairiose nuotekose ir atliekose (nuotekų

dumble mėšle ir t t) siūloma jas naudoti mikrodumblių auginimui Tačiau azoto ir fosforo

12

kiekis auginimo terpėje neturi būti per didelis Didesnės amonio jonų koncentracijos

dumbliams yra nuodingos (Borowitzka 1998) Svarbu ir tai kad naudodami mikrodumblius

iš nuotekų galime šalinti ir sunkiuosius metalus (Vilchez et al 1997) bei kai kuriuos toksinius

organinius aromatinius junginius (Semple et al 1999)

Įvairių rūšių mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau daugiau nei kelis

dešimtmečius ir naudojami pašarų gamybai kosmetikai farmacijos pramonei ir kt

Paprasčiausios atviros sistemos dumblių auginimui yra negilūs stacionarūs baseinai su

įtaisytomis maišyklėmis arba be jų (Borowitzka 1999) kurių dydis siekia nuo kelių kv metrų

iki 250 ha (31 pav) Anglies šaltinis dumbliams yra CO2

31 pav Maži baseinai Spirulina kultūrai Azijoje (kairėje) baseinai Dunaliella salina kultūrai (Cognis

Western Australia ) (Algae-based biofuels 2009)

Anglies dvideginis į vandenį patenka iš oro tai riboja augimo tempą ir sąlygoja

palyginti mažesnį derlių iš 1 ha ploto Kitas neigiamas poveikis ndash lėtas maistinių medžiagų

pasiskirstymas bei gyvų ir negyvų dumblių plūduriavimas ir sedimentacija tai riboja saulės

šviesos prieigą (Algae-based biofuels 2009 Newman 2009) Minėtą poveikį galima

sumažinti arba panaikinti auginant dumblius kitokios formos baseinuose konkrečiai

apvaliuose su mechaniniu maišymu arba taip vadinamuose ldquoracewayrdquo kanalų pavidalo

baseinuose kuriuose irklaračio dėka sukuriama vandens cirkuliacija kanalais Maišymas

pagerina CO2 prieigą Anglies dvideginio šaltiniu gali būti oras suslėgtas anglies divideginis

arba CO2 turinčios išmetamos dujos 1 t dumblių biomasės reikia maždaug apie 18 t anglies

dvideginio Jei CO2 šaltiniu naudojamas oras kuriame anglies dvideginis sudaro tik 00383

tai 1 t dumblių užauginti reikės apie 37000 m3

oro (Algae-based biofuels 2009) Dumbliai

tokiose sistemose yra jautrūs dumblių plėšrūnams parazitams bei kitoms rūšims kurios

labiau prisitaikiusios gyventi esamomis sąlygomis Tik ribotas rūšių kiekis gali dominuoti ir

išlikti atvirose sistemose

13

Dumbliai tokiose sistemose auginami nepertraukiamu būdu reguliariai pašalinant iš

sistemos dalį užaugintos biomasės ir papildant sistemą naujomis maisto medžiagomis

(Demirbas 2010) Atvirų dumblių auginimo sistemų privalumas ndash jos yra paprastos lengvai

įrengiamos aptarnaujamos nedidelės energijos sąnaudos eksploatacijos metu (Singh and

Sharma 2012)

Tokias problemas kaip temperatūra dujų apykaita tarprūšinė konkurencija galima

eliminuoti dumblius auginant uždarose sistemose (Ugwu et al 2008) Nustatyta kad dumblių

biomasės išeiga uždarose sistemose viršija išeigą gautą atvirose sistemose apie 300 (Pulz

and Schreibenbogen 1998)

Pasaulyje yra gaminami įvairių konstrukcijų uždari fotobioreaktoriai Tai vertikalios

horizontalios bei spiralinės vamzdelinės plokštelinės cilindro kupolo ar piramidės formos

sistemos Populiariausi yra vamzdeliniai bei plokšteliniai bioreaktoriai (32 ir 33 pav)

Uždaros sistemos dažnai įrengiamos dengiant atviras sistemas permatoma skaidria medžiaga

ar sudarant oranžerijas tačiau tai yra brangu dideliems plotams Kitas paprastas bet

nebrangus pavyzdys būtų polietileno krepšių rankovių taikymas

32 pav Uždarų dumblių auginimo sistemų pavyzdžiai ldquoBig Bagrdquo dumblių kultūra (BEAM)

stulpelinis burbulų reaktorius (Tredici in Wijffels 2007) stulpelinių burbulų reaktorių laukas

(Wijffels 2007)

Tokia sistema yra pakankamai jautri išorės poveikiui ir neilgaamžė todėl tai daro ją

netinkama naudoti lauko sąlygomis Šiek tiek pažangesnės sistemos su ilgesnio tarnavimo

laiko danga stiklu polietilenu ar polikarbonatu Tokie reaktoriai veikia nepertraukiamai

gerai kontroliuojami gaunama didesnė biomasės koncentracija be ypatingų sąlygų ir didesnių

išlaidų tonai derliaus Tokio tipo reaktoriaus pavyzdys ndash vertikalus vamzdelinis arba

vertikalus stulpelinis (koloninis) reaktorius

14

33 pav Vamzdelinių reaktorių sistema (Algae production)

Vamzdeliniai reaktoriai yra tinkami naudoti turint didelį apšviečiamą paviršių Jei

naudotume minėto tipo reaktorių sistemą t y vamzdelinius vertikalius reaktorius sustatytume

vieną šalia kito šie kaimyninius užstotų (mestų šešėlį) taip sumažindami saulės spinduliuotės

prieigą (32 pav stulpelinių burbulų reaktorių laukas) Ši problema eliminuojama naudojant

horizontalius vamzdelinius reaktorius (33 pav) Tačiau pašalinti šią problemą ne taip

paprasta kaip iš pirmo žvilgsnio atrodo Problemos sprendimas abiem atvejais yra jų atstumų

funkcija Pagrindinis vamzdelinių reaktorių trūkumas ndash prastas masės pernešimas Masės

pernešimo problema didėja (deguonies kiekis didėja augimo sąlygos toliau išilgai vamzdelio

prastėja) didėjant vamzdeliniam bioreaktoriui (Ugwu et al 2008)

34 pav Alveolinis plokštelinis fotobioreaktorius (Tredici and Materassi 1992)

15

Siekiant optimaliau išnaudoti saulės energiją buvo sukurti plokšti taip vadinami flat-

plate fotobioreaktoriai (34 ir 35 pav) Šiuose reaktoriuose ištirpusio deguonies susikaupimas

yra pakankamai žemas palyginti su horizontaliais vamzdeliniais reaktoriais Skelbiama kad

plokšti reaktoriai gali pasiekti gana aukštą fotosintetinį efektyvumą Minėti įrenginiai yra

labai tinkami dumblių auginimui tačiau ir jie turi keletą trūkumų Įvairių sistemų dumbliams

auginti privalumai ir trūkumai yra išdėstyti žemiau pateiktoje 31 lentelėje

35 pav Flat-Plate-Airlift fotobioreaktorius reaktoriaus sudėtinė dalis ir biomasės srautai

reaktoriuje (Subitec)

31 lentelė Sistemų dumblių auginimui palyginimas (Ugwu et al 2008)

Sistemos

dumbliams

auginti

Privalumai Trūkumai

Atviri baseinai Palyginti ekonomiški lengva valyti

po auginimo tinka masiniam

dumblių auginimui

Sunkiau kontroliuoti kultūrų sąlygas

sunkumai auginant dumblius ilgesnį

periodą nedidelis produktyvumas

užima daug vietos limituotos dumblių

rūšys kultūras lengva užkrėsti

Vertikalūs

stulpeliniai

reaktoriai

Didelis masės pernešimas geras

susimaišymas su nedideliu šlyties

įtempiu nedideli energijos poreikiai

geras potencialas įvairiam masteliui

Nedidelis apšvietimo paviršiaus plotas

jų konstrukcijos reikalauja reiklesnių

medžiagų šlyties įtempiai dumblių

16

lengva sterilizuoti gerai tinka

dumblių imobilizavimui sumažinta

fotoinhibicija ir fotooksidacija

kultūroms mažėja apšvietimo plotas

didėjant masteliui

Plokštiniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšviečiamo paviršiaus

plotas tinkami lauko kultūroms geri

dumblių imobilizacijai geras

biomasės produktyvumas palyginti

pigūs lengva valyti nedideli

deguonies kiekiai

Didesniems įrenginiams reikia daugiau

sekcijų ir atraminių medžiagų sunki

temperatūrinė kontrolė galimybė

atsirasti hidrodinaminiam stresui kai

kurioms dumblių rūšims atsiranda

apnašų ant sienų

Vamzdeliniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšvietimo paviršiaus plotas

tinkami lauko kultūroms

pakankamai geras biomasės

produktyvumas palyginti pigūs

pH gradientas ištirpęs deguonis ir

anglies dvideginis išilgai vamzdelio

atsiranda apnašų ant sienų reikia

nemažų plotų auginimui

Fotosintezei vykdyti gali būti naudojama ne tik natūrali bet ir dirbtinė šviesa Žemiau

pateiktame 36 pav pavaizduotas fotobioreaktorius apšviečiamas dirbtine šviesa ndash

fluorescencine lempa

36 pav Tipinis fotobioreaktorius su dirbtiniu apšvietimu (Ugwu et al 2008 Newman

2009)

Įrenginys sumontuotas su rotoriumi ir sparnuotės įrenginiu kultūrų sumaišymui Šio

tipo reaktorių galima modifikuoti apšvietimui naudojant tiek dirbtinę tiek natūralią šviesą

Taigi šis įrenginys veikia naudojant dirbtinę šviesą tuomet kai natūralios šviesos

intensyvumas sumažėja ndash kuomet stipriai debesuota ar nakties periodu Yra duomenų kad

galima sukaupti optines skaidulas padalyti saulės šviesą cilindrinio reaktoriaus viduje

Pagrindinis viduje apšviečiamo reaktoriaus privalumas būtų tai kad šilumos ir slėgio dėka

minimizuojamas užkrėtimas Be to apšvietimas būtų nepertraukiamas (tiek šviesiu tiek

Reaktoriaus siena

Fluorescencinė lempa

Rotorius Anga aeracijai

Sparnuotė

17

tamsiu paros metu) Vis dėlto dumblių auginimas lauko sąlygomis naudojant minėto tipo

reaktorius reikalautų šiek tiek techninių pastangų

32 Mikrodumblių biomasės koncentravimas

Užaugintos mikrodumblių biomasės paruošimas apima kelis etapus biomasės

sukoncentravimą apdorojimą aliejaus ekstrakciją Biomasę sukoncentruoti galima įvairiais

metodais įskaitant mechaninius cheminius bei biologinius būdus sedimentaciją

centrifugavimą filtraciją (įskaitant ultrafiltraciją) flokuliaciją bei flotaciją ultragarsinę bei

magnetinę separaciją (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010 Carlsson et al 2007

Chen et al 2011 Wu et al 2012 Bilad et al 2012 Xu et al 2008) bei elektroforezę

(Christenson and Sims 2011) Universalaus metodo minėtam tikslui pasiekti nėra paprastai iš

daugelio jis pasirenkamas priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jų dydžio (mikrodumblių

dydis 3ndash30 microm) ląstelių tankio taip pat atsižvelgiant į metodo ekonomiškumą Sąlyginai

nedidelė dumblių koncentracija (05ndash5 kg m-3

auginimo terpės (Greenwell et al 2010 Grima

et al 2003)) ir jų dydis apsunkina ir pabrangina (sukoncentravimas sudaro apie 20ndash30 visų

biomasės apdorojimo išlaidų sumos (Grima et al 2003)) biomasės sukoncentravimo procesą

Techniškai pats paprasčiausias ir pigiausias mechaninis būdas sukoncentruoti

dumblius yra jų biomasės nusodinimas Pramoniniais tikslais auginami dumbliai nusodinami

nusodinimo baseinuose taip jų masė sukoncentruojama 85ndash95 (sausų medžiagų masė

sudaro apie 3 ) nusodinimo baseinų dugne Šis būdas gana pigus tačiau nepatrauklus tuo

kad reikalingas papildomas plotas nusodinimo baseinui įrengti Be to pats nusodinimo

procesas vyksta gana lėtai todėl jo metu esant aukštesnei aplinkos temperatūrai nusodinama

biomasė gali pradėti gesti (Greenwell et al 2010) Nusodinimo ir filtracijos procesus

paspartinti gali flokuliantų ar koaguliantų naudojimas susidarant dumblių ląstelių

aglomeratams Atlikta eilė tyrimų siekiant surasti optimalius flokuliantus ir koaguliantus

Dažniausiai tam tikslui naudojamos neorganinės geležies ar aliuminio druskos FeCl3

Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 (Grima et al 2003) Elektrolitų efektyvumą sužadinti koaguliaciją

nusako kritinė koagulianto koncentracija arba kitaip tariant koagulianto koncentracija

reikalinga greitai sukelti koaguliaciją Metalo jonų koaguliacinis efektyvumas didėja didėjant

jono krūviui Poligeležies sulfatas Fe2(OH)n(SO4)3-n2]m yra bene efektyviausias lyginant šį su

tradiciniais nepolimerizuotais metalo druskų flokuliantais (Grima et al 2003) Flokulėms

sudaryti yra naudojami ir polimerai Ignacio de Godos ir bendratyrėjai nustatė kad naudojant

flokuliantus Drewfloc 447 Flocudex CS5000 Flocusol CM78 Chemifloc CV300 ir

18

chitozaną keletui dumblių rūšių biomasės sukoncentravimo efektyvumas 66ndash98

pasiekiamas su 5ndash6 kartus mažesne koncentracija nei naudojant FeCl3 ir Fe2(SO4)3 (De Godos

et al 2011) Be to tų pačių atliktų tyrimų duomenimis vienaląsčių ir kolonijinių dumblių

biomasės sukoncentravimo efektyvumai labai panašūs

Paprastas ir greitas būdas sukoncentruoti dumblių ląsteles yra magnetinė separacija

naudojant Fe3O4 nanomagnetines daleles Minėtos magnetinės dalelės buvo pritaikytos

mikrodumblių Botryococcus braunii ir Chlorella ellipsoidea sukoncentravimui Pridėjus

Fe3O4 į dumblių suspensiją dumblių ląstelės jas adsorbuoja o dumblių sukoncentravimas

vyksta dėl veikiančio išorinio magnetinio lauko Pasak tyrėjų taikant šį metodą pasiekiamas

didesnis nei 98 sukoncentravimo efektyvumas Be to tai laiką ir energiją tausojantis

dumblių biomasės sukoncentravimo būdas (Xu et al 2011)

Siekiant nenaudoti jokių cheminių medžiagų kiti galimi dumblių biomasės

sukoncentravimo būdai yra flotacija centrifugavimas filtracija bei elektroforezė Flotacija

atliekama naudojant suspaustą orą tiksliau disperguotus arba ištirpusio oro mikroburbuliukus

nukreipiamus į auginimo terpės dugną prie kurių prilipusios dumblių ląstelės susikaupia

flotuojamos terpės paviršiuje Siekiant suintensyvinti flotacijos procesą kartu su disperguotu

oru gali būti naudojami ir flokuliantai (Chen et al 2011) Kai kurios dumblių rūšys sugeba

natūraliai floatuoti terpės paviršiuje Šis procesas vyksta dėl fotosintezės metu gaminamo

deguonies kuris burbuliukų pavidalu kyla į terpės paviršių (Bruton et al 2009) Kitas būdas

dumblių biomasei sukoncentruoti yra filtracija Galima slėginė vakuuminė ir rotacinė

filtracija Ji labiau tinkama dumblių rūšims kurios pasižymi didesnėmis dumblių ląstelėmis

(gt70 microm) tokioms kaip Coelastrum ir Spirulina ir netinkamas Scenedesmus Dunaliella

Chlorella (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010) Minėtus dumblius galima

sukoncentruoti naudojant membraninę mikrofiltraciją bei ultrafiltraciją (Mata et al 2010)

Esminis filtracijos trūkumas yra tai kad ant filtro nusėdanti dumblių biomasė laikui bėgant

užkemša filtro poras tai apsunkina ir sulėtina patį procesą tuo pačiu padidinamos ir

energijos sąnaudos Be to membranų keitimas ir siurblių darbas ženkliai didina

eksploatacines išlaidas todėl šis metodas labiau taikytinas nedideliems tūriams filtruoti (lt 2

m3p

-1) didesniems tūriams labiau tiktų centrifugavimas (Grima et al 2003)

Centrifugavimas ndash tai gana dažnai naudojamas greitas gana efektyvus būdas

(sukoncentruojama gt95 ) sukoncentruoti biomasę Centrifugavimas yra pripažintas bene

geriausiu metodu sukoncentruoti smulkių vos kelių mikrometrų dydžio dumblių biomasę

(Grima et al 2003) Gaunama geros konsistencijos (tiršta) sukoncentruota biomasė tačiau šis

19

būdas reikalauja nemažai energetinių išlaidų ir techninės priežiūros dėl judančių detalių

(Brennan and Owende 2010 Grima et al 2003 Sim et al 1988)

33 Mikrodumblių biomasės džiovinimas

Sukoncentruota dumblių biomasė kurioje yra nuo 5 iki 20 ir daugiau sausų

medžiagų prieš atliekant ekstrahavimą turi būti džiovinama (iki 92 ir daugiau SM) nes

lipidų ekstrakcija iš sausos biomasės yra žymiai efektyvesnė už ekstrakciją iš drėgnos

medžiagos (Grima et al 2003 Zhu et al 2002) Džiovinimo procesas neturėtų būti atidėtas

ilgesniam laikui ypatingai karšto klimato šalyse (Brennan and Owende 2010 Grima et al

2003) Džiovinimas gali būti vykdomas įvairiais būdais (įskaitant ir džiovinimą saulėje) ir

gana plačiame temperatūrų diapazone Džiovinimas saulėje nors yra paprastas bei pigus deja

turi nemažai trūkumų jis ganėtinai ilgas tokiam biomasės džiovinimui reikalingi nemaži

plotai klimatinės sąlygos ir t t Kiti būdai apima žemo slėgio pakopinį džiovinimą (Prakash

et al 1997) išpurškiamąjį džiovinimą (Grima et al 2003 Prakash et al 1997) (džiovinama

medžiaga išpurškiama ir džiovinama karštomis dujomis tai labai plačiai naudojamas bet

vienas brangiausių džiovinimo metodų (Bruton et al 2009) būgninį džiovinimą (Grima et

al 2003 Prakash et al 1997) džiovinimą žemoje temperatūroje ndash šaltyje (taikant

liofilizaciją kuomet drėgmė pašalinama sublimacijos metu) (Grima et al 2003) ir tt

Liofilizacija yra gana brangus medžiagos džiovinimo būdas ypač jei medžiaga džiovinama

dideliais kiekiais tačiau nepaisant to didelis šio metodo privalumas yra tai kad iš

liofilizuotos medžiagos žymiai lengviau išekstrahuojami lipidai (Grima et al 2003) Visi

džiovinimo metodai išskyrus džiovinimą saulėje reikalauja nemažai energijos sąnaudų Šis

dumblių biomasės paruošimo etapas biodegalams gaminti gali sudaryti net iki 70 visų

žaliavos ruošimo išlaidų (Bruton et al 2009)

34 Žuvų auginimui naudojamos mikrodumblių rūšys

Nors sutinkama nepaprastai daug mikrodumblių rūšių tik nedidelis jų skaičius

auginamas dirbtinai akvakultūrų inkubatoriuose Tai lemia tam tikrų mikrodumblių rūšių

prieinamumas kultivavimo sudėtingumas fizinės ląstelių savybės jų sudėtis virškinamumas

toksinų ir dirgiklių buvimas biomasėje (Muller-Feuga et al 2003 (a) Muller-Feuga et al

2003 (b)) 32 lentelėje pateiktas nevisiškai išsamus paprastai akvakultūrose naudojamų

mikrodumblių rūšių sąrašas ir panaudojimo galimybės

20

32 lentelė Pagrindinių akvakultūrose naudojamų mikrodumblių grupės gentys ir rūšys bei

panaudojimo sritys

Grupė Gentis Rūšis Panaudojimo sritis

Cianobakterijos Arthrospira platensis Kombinuotų pašarų ingredientas

Chlorofita Tetraselmis suecica chui Dvigeldžiams moliuskams

Chlorella sp vulgaris

minutissima

virginica grossii

Plėšriųjų žuvų šėrimui

kombinuotų pašarų ingredientas

Dunaliella sp tertiolecta salina Kombinuotų pašarų ingredientas

Haematococcus pluvialis Kombinuotų pašarų ingredientas

Eustigmatophyceae

(Phyklum

Heterokontophyta)

Nanochloropsis sp oculata Plėšriųjų žuvų šėrimui bdquoŽaliasis

vanduoldquo (suspensija) pelėkinių

žuvų mailiui

Labyrinthulea

(Phyklum

Heterokonta)

Schizochytrium sp Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Ulkenia sp Gyvas maistas plėšriosioms žuvims

Bacillariophyta

(diatoms)

Chaetoceros calcitrans gracilis Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Skeletonema costatum Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Thalassiosira pseudonana Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Nitszchia sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Navicula sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Amphora sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Haptophyta Pavlova lutheri Dvigeldžiams moliuskams

Isochrysis galbana add galbana

bdquoTahitildquo

Dvigeldžiams moliuskams

bdquoŽaliasis vanduoldquo (suspensija)

pelėkinių žuvų mailiui

Dinophyta

(dinoflagellates)

Crypthecodinium cohnii Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Yra žinoma šių mikrodumblių rūšių biomasės sudėtis kuri gali būti keičiama

modifikuojant mikroorganizmus Paprastai žuvų pašaruose vyrauja ne viena kažkuri

mikrodumblių rūšis tačiau atitinkamai subalansuotos jų kompozicijos

35 Mikrodumblių biomasės sudėtis ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai galimybės

Mikrodumbliai savo sudėtyje turi vitaminų mineralų pigmentų nepakeičiamų riebalų

rūgščių todėl gali būti naudojami žuvų šėrimui Tyrinėjamos galimybės juos naudoti grynus

ar koncentratą taip pat analizuojamos galimybės mikrodumblius įterpti į pašarus žuvims

21

Pašarų pramoniniu būdu auginamoms žuvims sudėtis lyginant su kitų gyvūnų pašarų

sudėtimis pateikta 33 lentelėje

33 lentelė Tipinė pašarų sudėtis įvairių rūšių gyvūnams (Algae fos aquaculture and animal feeds)

Baltymai Riebalai Angliavandeniai

Apykaitinė

energija

Pašarų

sąnaudos

kgkg

priesvorio

Paukščiai 210 50 60 130 22

Kiaulės 160 50 60 125 30

Galvijai 120 40 65 101 58

Lašišos 370 320 15 210 10

Jūros karšiai 450 200 20 191 16

Tilapija 350 60 40 135 15

Krevetės 350 60 40 135 20

Iš pateiktų duomenų matyti kad užsienyje auginamų žuvų receptūroje lyginant su

paukščių kiaulių ir galvijų pašarais yra žymiai daugiau baltymų tačiau mažiau

angliavandenių Be to šių pašarų apykaitinė energija yra šiek tiek didesnė o pašarų kiekis

užauginti 1 kg prieaugio yra mažesnis

Lietuvoje platinamų pašarų žuvims sudėtis priklauso nuo gamintojo yra gana

skirtinga ir priklauso nuo maitinamų žuvų rūšies Iš užsienio vežami pašarai savo sudėtyje turi

daugiau baltymų vietos gamybos pašarai pasižymi mažesniu baltymų kiekiu (34 lentelė)

34 lentelė Šalyje platinamų pašarų žuvims sudėtis

35 lentelė Tipinė pramoninių baltyminių žaliavų sudėtis

Žaliava Baltymai Riebalai Angliavandeniai Pelenai

Žuvų miltai 630 110 - 158

Kukurūzų

gliutenas

620 50 183 48

Sojų miltai 440 22 390 61

Pašarų kokybė ir sudėtis priklauso nuo juos sudarančių komponentų Atsižvelgiant į

tai kad pašarų žuvims vienas pagrindinių komponentų yra baltymai pašarų gamybai

naudojami įvairūs baltymų šaltiniai (35 lentelė)

Pašarai Proteinai Riebalai Ląsteliena

Upėtakiams 42-48 20-22 09-38

Šamams 43-54 12-15 02-40

Karpinėms žuvims 48-56 12-15 03-07

Eršketams 47-55 9-18 09-1

Karpinėms žuvims 2301 323 742

Karpinėms vienmetėms 25-26 90

Karpinėms dvimetėms 22-23 100

22

Pastaruoju metu kaip baltyminė žaliava žuvų pašarų gamyboje plačiai naudojami žuvų

miltai ir augalinės kilmės produktai (grūdai ir aliejingosios sėklos) pastarieji pasižymi

mažesne kaina todėl jais pakeičiama dalis žuvų miltų žuvų racione Nors augalinių produktų

naudojimas pašarų gamyboje užtikrina pakankamą žuvų prieaugį jie gali sukelti žymius žuvų

maistinės vertės pokyčius Todėl pastaruoju metu nagrinėjamos galimybės į žuvų mitybos

racioną įtraukti mikrodumblius Jie galėtų būti alternatyva žuvų miltams nes mikrodumbliai

yra bazinis akvakultūros mitybinės grandinės elementas ir yra maisto atsarga kurią žuvys

prisitaikiusios naudoti Tačiau yra daugybė mikrodumblių rūšių pasižyminčių skirtingomis

savybėmis ir maistine verte todėl jų vertė turi būti analizuojama ir vertinama juos naudojant

pašarų žuvims gamybai Apibendrinta įvairių rūšių mikrodumblių cheminė sudėtis pateikta

36 lentelėje Kaip matyti baltymų kiekis žaliadumbliuose ir melsvadumbliuose yra gana

didelis ir siekia 60-71 Lipidų kiekis šiuose dumbliuose varijuoja nuo 2 iki 7 Pelenų

kiekis žaliadumbliuose siekia 3-11 Pigmentų (chlorofilo ir karotinoidų) kiekis dumbliuose

siekia iki 5 (s m) Mikrodumblių ląstelių virškinamumas yra mažas dėl storų sienelių šios

problemos sprendžiamos juos džiovinant ar suardant kitais metodais (ultragarsu) tuo būdu

pasiekiamas apie 90 virškinamumas

36 lentelė Cheminė mikrodumblių sudėtis ( sausos medžiagos)

Mikrodumbliai Proteinai Lipidai Angliavandeniai

Spirulina platensis 46 ndash 50 4 ndash 9 8 ndash 14

Spirulina maxima 60 ndash 71 6 ndash 7 13 ndash 16

Chlorella vulgaris 51 ndash 58 14 ndash 22 12 ndash 17

Chlorella pyrenoidosa 57 2 26

Scenedesmus obliquus 50 ndash 56 12 ndash 14 10 ndash 17

Scenedesmus quadricauda 47 2

Dunaliella salina 57 6 32

Synechococcus 63 11 15

Euglena gracilis 39 ndash 61 14 ndash 20 14 ndash 18

Hormidium 41 38

Ulothrix 45 1

Pašarų gamybai plačiai naudojamuose žuvų miltuose yra gausus svarbių aukštos

kokybės baltymų kiekis Skirtingai nei žuvų miltuose augalinės kilmės žaliavose kuriomis

keičiami žuvų miltai yra mažiau tokių svarbių amino rūgščių kaip lizinas metioninas

triptofanas (Li et al 2008) Tuo tarpu daugumoje mikrodumblių rūšių randamos šios

svarbiausios amino rūgštys Išanalizavus net 40 mikrodumblių rūšių biomasės sudėtį

nustatyta kad jos pasižymėjo panašia amino rūgščių sudėtimi (Brown et al 1997)

Viena svarbesnių maisto medžiagų yra neproteininė sulforūgštis ndash taurinas kuris yra

lygiavertis aminorūgštims Jis svarbus žuvų mityboje tačiau nerandamas augalinėje žaliavoje

23

Nors taurinas mažiau tyrinėtas tačiau mikrodumblių biomasėje rasti ženklūs jo kiekiai

(Dawczynski et al 2007 Murata and Nakazoe 2001)

Labai svarbus komponentas žuvų dietoje yra riebalai kurių randama ir mikrodumblių

ląstelėse Jų kiekis svyruoja priklausomai nuo dumblių rūšies ir auginimo būdo Pastaruoju

metu net nagrinėjamos galimybės mikrodumblių aliejų panaudoti degalų gamybai

Be didelio aukštos kokybės baltymų kiekio žuvų pašarai turi turėti riebalų kurių

sudėtyje būtų polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 Šios rūgštys randamos žuvų

taukuose ir saugo žmogaus organizmą nuo širdies ir kraujagyslių ligų Mikrodumblių sudėtyje

yra šių svarbių riebalų rūgščių kurios per maisto grandinę patenka į žuvų organizmą todėl

dumbliai yra svarbus elementas žuvų mityboje Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA) Dėl šių rūgščių buvimo

mikrodumblių ląstelėse jie laikomi nepamainomu maisto elementu akvakultūrose ypač

auginant zooplanktoną naudojamą žuvų mailiaus maitinimui Pastaruoju metu domimasi ir

sterolių sudėtimi žuvų pašaruose nes augalų fitosteroliai (fitohormonai) gali sukelti

neigiamus endokrininius efektus žuvų organizme

Atlikus tyrimus šeriant žuvis mikrodumbliais nustatyta kad pakeitus žuvų taukus

pašaruose mikrodumblių aliejumi padidėjo nepakeičiamų riebalų rūgščių (omega-3 ir omega-

6) kiekis upėtakių organizmuose (Carrillo et al 2008) Labai svarbi sudėtinė mikrodumblių

biomasės dalis yra pigmentai Mikrodumbliuose sintetinami karotinoidai kurie būtini

auginant kai kurių rūšių žuvis Lašišinių žuvų dietoje turi būti astaksantino kuris nudažo žuvų

mėsą rausva spalva Tuo tikslu pramoniniame žuvų auginime dažniausiai naudojami

sintetiniai karotinoidai tačiau ir dumblių karotinoidai skatina žuvų mėsos nuspalvinimą

(Soler-Vila et al 2009)

Mikrodumbliuose esantys pigmentai naudojami ir kai kurių kitų rūšių žuvų ar krevečių

odos nuspalvinimui siekiant suteikti komerciškai patrauklesnį vaizdą Pvz Chlorella sp ir

Spirulina paprastai įkorporuojami į dekoratyvinių žuvelių kurioms komerciškai labai svarbi

spalva ir sveikas įvaizdis maistą (Zatkova et al 2011 Sergejevova et al 2011) Keletas

mikrodumblių rūšių naudojamos kaip pigmentai žuvų pašarų gamyboje Pvz Haematococcus

naudojamas astaksantino gamyboje kuris suteikia raudoną spalvą lašišoms Tai lėmė

mikrodumblio Haematococcus pluvialis auginimo pramoninę plėtrą Izraelyje ir Japonijoje

kur šie mikrodumbliai auginami vamzdeliniuose ir plokšteliniuose bioreaktoriuose

Havajuose Islandijoje ir Kinijoje Haematococcus auginamas atvirose sistemose (Pulz and

Gross 2004) Spirulina naudojama kaip karotinoidų šaltinis kuriuos kai kurios žuvys

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

8

Natrio molibdato pentahidratas NaMoO4middot5H2O (an gr

Chempur)

039

Vario sulfato pentahidratas CuSO45H2O (an gr Girochem) 0079

Kobalto nitrato heksahidratas Co(NO3)2middot6H2O (an gr

Lach-Ner)

00494

Mikrodumbliai naudojant anaerobiškai perdirbtą nuotekų dumblą buvo auginami

taikant penkias skirtingas terpės kombinacijas

palyginamąją (kontrolinę) modifikuotą terpę BG11 (N konc 012 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 006 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 009 gl)

modifikuotą BG11 terpę kurioje N šaltinis pakeistas skystąja atidirbusio substrato

frakcija (N konc 09 gl)

212 Mikrodumblių biomasės koncentracijos biomasės išeigos ir santykinio augimo

greičio nustatymas

Mikrodumblių augimas buvo stebimas taikant šviesos absorbcijos metodą Kas antrą ar

dvi dienas UVVIS spektrofotometru Lambda 25 buvo matuojamas mikrodumblių

suspensijos optinis tankis (OT) Prieš optinio tankio matavimus atliekama spektrofotometro

nulinė kalibracija vėliau išmatuojamas suspensijos optinis tankis esant 750 nm bangos ilgiui

Dumblių biomasės koncentracija nustatoma mėginį su dumblių biomase centrifuguojant 10

minučių (12000 aps min-1

) du kartus plaunant distiliuotu vandeniu ir džiovinant džiovinimo

spintoje esant 105 degC temperatūrai iki pastovios mėginio masės Sausos biomasės

koncentracija (SBK) (gl-1

) apskaičiuojama iš lygties (2)

SBK = S

S

V

m 1000 (1)

čia mS ndash sauso mėginio masė g VS ndash mėginio tūris ml

Nustačius eilės mėginių biomasės koncentraciją bei išmatavus optinį tankį sudaryta

kalibracinė kreivė Nustatyta tiesinė priklausomybė tarp OT750 ir SBK kiekvienai

mikrodumblių rūšiai aprašoma tokiomis lygtimis (2) ir (3)

Scenedesmus sp

R2=0974 (2)

9

Chlorella sp

R2=0972 (3)

Mikrodumblių biomasės išeiga (gl-1

p-1

) apskaičiuojama remiantis biomasės

koncentracijos (gl-1

) kitimu per laiko vienetą Biomasės išeiga (BI) apskaičiuojama pagal

formulę (4)

(4)

Mikrodumblių santykiniam augimo greičiui (biomasės prieaugiui per laiko vienetą (gg-

1p

-1 arba p

-1)) apskaičiuoti naudojama ši lygtis (5)

(5)

čia X1 ir X0 ndash biomasės koncentracija (gl-1

) paromis t1 ir t0

Pasibaigus auginimo periodui dumblių suspensija buvo centrifuguojama centrifuga

bdquoHeraeus Multifuge X3Rldquo esant 2000 min-1

sūkių dažniui 20 min Vandens kiekis suspensijoje

analizuotas svorio metodu mikrodumblius džiovinant iki pastovios masės 105 oC

temperatūroje džiovinimo krosnelėje bdquoBinderldquo (Vokietija) Dalis mikrodumblių suspensijos

buvo džiovinama šalčiu užšaldant šaldiklyje (minus 18 oC) kita dalis džiovinama

liofilizuojant 96 val esant -55 degC temperatūrai bdquoScanVac CoolSafeldquo įrangoje (Danija)

džiovinama esant 60 oC džiovinimo spintoje bdquoBinderldquo (Vokietija) Šaldymas pasirinktas tam

kad būtų suardomos mikrodumblių ląstelių membranos ir dumbliuose esančios maisto

medžiagos būtų lengviau prieinamos žuvims

Tokiu būdu ruošiant mėginius numatoma įvertinti įvairiai paruoštų mikrodumblių

(sausų sterilizuotos suspensijos išdžiovintų šalčiu mikrodumblių) panaudojimo žuvų mitybai

galimybes

10

3 REZULTATAI

31 Mikrodumblių savybės ir auginimo sąlygos

Gamtoje yra tūkstančiai dumblių rūšių nuo mikroskopinių iki 60 m ilgio Juos galima

suskirstyti į mikrodumblius ir makrodumblius Jie paplitę visame Žemės rutulyje net Arkties

sniege aptinkama mikrodumblių nors dauguma jų gyvena vandenyje Dumbliai yra tipiniai

autotrofai (organizmai gaminantys sudėtingus organinius junginius iš paprastų molekulių

naudojant šviesą ar neorganinių junginių cheminių reakcijų energiją)

Palyginus su aukštesniais augalais mikrodumbliai gali užauginti dešimt kartų didesnį

biomasės kiekį Tokia pagaminta biomasė po vandens pašalinimo žinomais būdais verčiama

biodyzelinu bioetanoliu ar biodujomis Vienaląsčiai ir daugialąsčiai dumbliai vykdo

fotosintezę ypatingai efektyviai Iki 347 fotosintezei aktyvių spindulių tai maždaug

atitinka saulės šviesos regimos šviesos spektrą fitoplanktonas naudoja biomasei gaminti Be

to kiekviena populiacijos ląstelė fotosintezę vykdo vienodai tuo tarpu pas aukštesniuosius

augalus tik žaliosios lapų ląstelės bet ne šaknų ar kamienų ląstelės Gaunamas dešimteriopai

didesnis dumblių biomasės prieaugis palyginus su aukštesniaisiais augalais Mikrodumblių

biomasės kiekis per parą palankiomis sąlygomis gali padvigubėti (Chisti 2007 Hu et al

2008) o esant pakankamai maisto medžiagų eksponentinio augimo metu dumblių ląstelės gali

dalintis net kas 35 val (Chisti 2007)

Mikrodumbliai gali būti įvairiausių rūšių skirtingos sudėties vienaląsčiai ir

daugialąsčiai Nors jų augimą galima kontroliuoti daug lengviau nei makrodumblių mažas jų

dydis komplikuoja derliaus nuėmimą Kad dumbliai augtų jiems reikalingos gana paprastos

sąlygos šviesa anglies šaltinis vanduo maistinės medžiagos ir atitinkama temperatūra

Pastaruoju metu buvo sukurta nemažai skirtingų sistemų kurios aukščiau minėtas sąlygas

išpildo vis dėlto tai padaryti yra gana sudėtinga Viena svarbiausių sąlygų norint dumblius

auginti komerciniais tikslais yra didelio masto sistemos Jos gali būti atviros esančios

sausumoje ir jūroje bei uždaros labiau kontroliuojamos bet brangesnės

Dėl savo sudėties ir gebėjimo kaupti įvairias naudingas medžiagas dumbliai šiuo metu

naudojami daugelyje sričių Viena jų pašarų gamyba nes mikrodumblių biomasėje gausu

įvairių baltymų angliavandenių riebalų mineralų vitaminų karotinoidų polinesočiųjų

riebalų rūgščių (omega-3) pigmentų natūralių antioksidantų (Lorenz and Cysewski 2000)

bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų (Spolaore et al 2006 Brennan and Owende

2010)

11

Pagrindiniai dumblių auginimo privalumai yra šie jų auginimui nereikalingi žemės ūkio

paskirties plotai todėl nekyla konkurencija su žemės ūkio produktais didelis masės prieaugis

ploto vienetui gali augti bet kur net dideliu atstumu nuo vandens CO2 emisijos iš elektrinių

ir kitų potencialių stacionarių aplinkos oro taršos šaltinių gali būti produktyviai naudojamos

dumblių todėl šių pagalba sumažinamas neigiamas minėtų dujų poveikis aplinkai

Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių (Saacutenchez Miroacuten et al 2003 Posten

2009) Ši dumblių savybė sunaudoti CO2 ir jį paversti biomase fotosintezės metu gali

pasitarnauti šalinant anglies dvideginį iš pramonės objektų išlakų ir tuo būdu mažinant

šiltnamio efektą sukeliančių dujų patenkančių į atmosferą iš stacionarių taršos šaltinių

koncentraciją Mikrodumbliai gali būti panaudojami ir šalinant anglies dvideginį iš biodujų

kuriose įprastai jo būna apie 30

Nustatyta kad naudojant mikrodumblius metano koncentraciją biodujose galima

padidinti nuo 70 iki 85ndash90 (Kao et al 2012a) Tačiau anglies dioksido šalinimo

efektyvumas ir mikrodumblių tolerancija anglies dioksidui yra skirtinga Nustatyta kad

didžiausia biomasės išeiga gaunama kai anglies dvideginio koncentracija dujose tiekiamose į

bioreaktorius nėra didelė (Kodama et al 1993 Hanagata et al 1992 Nakano et al 1996

Sakai et al 1995) Tai susiję su pH sumažėjimu dumblių auginimo terpėje dėl to sulėtėja kai

kurių dumblių rūšių augimas (Pires et al 2012) Dumbliai anglies dioksidą fiksuoja esant

šviesos šaltiniui Todėl auginant mikrodumblius uždarose sistemose būtinas dirbtinis

apšvietimas Nustatyta kad efektyviausiai fotosintezę veikia mėlyna (420ndash450 nm) ir raudona

(660ndash700 nm) šviesa kurios optimalus srautas 200ndash400 micromolm2s ribose Esant aukštesnei

temperatūrai dumbliai gali absorbuoti didesnį šviesos srautą (Carvalho et al 2010)

Mikrodumblių augimui ir dauginimuisi svarbi ir temperatūra Optimali temperatūra

dumbliams yra 20ndash30 degC ribose (Zebib 2008) Daugelis dumblių gali augti iki 15 degC

temperatūroje tačiau esant 2ndash4 degC temperatūrai dumbliai gali žūti (Mata et al 2010) Esant

aukštesnei kaip 30 degC temperatūrai dumblių dauginimosi greitis yra mažesnis

Pagrindinės maisto medžiagos mikrodumblių augimui kartu su anglimi yra azotas ir

fosforas Azotas sudaro 7ndash10 dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra amoniakinis

(NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas (Oliver and Ganf 2000) Azoto kiekis dumblių auginimo

terpėse siekia 007-04 gl Fosforo kiekis svyruoja 0002ndash03 gl ribose (Richmond 2004)

Atsižvelgiant į tai kad azoto ir fosforo yra gausu įvairiose nuotekose ir atliekose (nuotekų

dumble mėšle ir t t) siūloma jas naudoti mikrodumblių auginimui Tačiau azoto ir fosforo

12

kiekis auginimo terpėje neturi būti per didelis Didesnės amonio jonų koncentracijos

dumbliams yra nuodingos (Borowitzka 1998) Svarbu ir tai kad naudodami mikrodumblius

iš nuotekų galime šalinti ir sunkiuosius metalus (Vilchez et al 1997) bei kai kuriuos toksinius

organinius aromatinius junginius (Semple et al 1999)

Įvairių rūšių mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau daugiau nei kelis

dešimtmečius ir naudojami pašarų gamybai kosmetikai farmacijos pramonei ir kt

Paprasčiausios atviros sistemos dumblių auginimui yra negilūs stacionarūs baseinai su

įtaisytomis maišyklėmis arba be jų (Borowitzka 1999) kurių dydis siekia nuo kelių kv metrų

iki 250 ha (31 pav) Anglies šaltinis dumbliams yra CO2

31 pav Maži baseinai Spirulina kultūrai Azijoje (kairėje) baseinai Dunaliella salina kultūrai (Cognis

Western Australia ) (Algae-based biofuels 2009)

Anglies dvideginis į vandenį patenka iš oro tai riboja augimo tempą ir sąlygoja

palyginti mažesnį derlių iš 1 ha ploto Kitas neigiamas poveikis ndash lėtas maistinių medžiagų

pasiskirstymas bei gyvų ir negyvų dumblių plūduriavimas ir sedimentacija tai riboja saulės

šviesos prieigą (Algae-based biofuels 2009 Newman 2009) Minėtą poveikį galima

sumažinti arba panaikinti auginant dumblius kitokios formos baseinuose konkrečiai

apvaliuose su mechaniniu maišymu arba taip vadinamuose ldquoracewayrdquo kanalų pavidalo

baseinuose kuriuose irklaračio dėka sukuriama vandens cirkuliacija kanalais Maišymas

pagerina CO2 prieigą Anglies dvideginio šaltiniu gali būti oras suslėgtas anglies divideginis

arba CO2 turinčios išmetamos dujos 1 t dumblių biomasės reikia maždaug apie 18 t anglies

dvideginio Jei CO2 šaltiniu naudojamas oras kuriame anglies dvideginis sudaro tik 00383

tai 1 t dumblių užauginti reikės apie 37000 m3

oro (Algae-based biofuels 2009) Dumbliai

tokiose sistemose yra jautrūs dumblių plėšrūnams parazitams bei kitoms rūšims kurios

labiau prisitaikiusios gyventi esamomis sąlygomis Tik ribotas rūšių kiekis gali dominuoti ir

išlikti atvirose sistemose

13

Dumbliai tokiose sistemose auginami nepertraukiamu būdu reguliariai pašalinant iš

sistemos dalį užaugintos biomasės ir papildant sistemą naujomis maisto medžiagomis

(Demirbas 2010) Atvirų dumblių auginimo sistemų privalumas ndash jos yra paprastos lengvai

įrengiamos aptarnaujamos nedidelės energijos sąnaudos eksploatacijos metu (Singh and

Sharma 2012)

Tokias problemas kaip temperatūra dujų apykaita tarprūšinė konkurencija galima

eliminuoti dumblius auginant uždarose sistemose (Ugwu et al 2008) Nustatyta kad dumblių

biomasės išeiga uždarose sistemose viršija išeigą gautą atvirose sistemose apie 300 (Pulz

and Schreibenbogen 1998)

Pasaulyje yra gaminami įvairių konstrukcijų uždari fotobioreaktoriai Tai vertikalios

horizontalios bei spiralinės vamzdelinės plokštelinės cilindro kupolo ar piramidės formos

sistemos Populiariausi yra vamzdeliniai bei plokšteliniai bioreaktoriai (32 ir 33 pav)

Uždaros sistemos dažnai įrengiamos dengiant atviras sistemas permatoma skaidria medžiaga

ar sudarant oranžerijas tačiau tai yra brangu dideliems plotams Kitas paprastas bet

nebrangus pavyzdys būtų polietileno krepšių rankovių taikymas

32 pav Uždarų dumblių auginimo sistemų pavyzdžiai ldquoBig Bagrdquo dumblių kultūra (BEAM)

stulpelinis burbulų reaktorius (Tredici in Wijffels 2007) stulpelinių burbulų reaktorių laukas

(Wijffels 2007)

Tokia sistema yra pakankamai jautri išorės poveikiui ir neilgaamžė todėl tai daro ją

netinkama naudoti lauko sąlygomis Šiek tiek pažangesnės sistemos su ilgesnio tarnavimo

laiko danga stiklu polietilenu ar polikarbonatu Tokie reaktoriai veikia nepertraukiamai

gerai kontroliuojami gaunama didesnė biomasės koncentracija be ypatingų sąlygų ir didesnių

išlaidų tonai derliaus Tokio tipo reaktoriaus pavyzdys ndash vertikalus vamzdelinis arba

vertikalus stulpelinis (koloninis) reaktorius

14

33 pav Vamzdelinių reaktorių sistema (Algae production)

Vamzdeliniai reaktoriai yra tinkami naudoti turint didelį apšviečiamą paviršių Jei

naudotume minėto tipo reaktorių sistemą t y vamzdelinius vertikalius reaktorius sustatytume

vieną šalia kito šie kaimyninius užstotų (mestų šešėlį) taip sumažindami saulės spinduliuotės

prieigą (32 pav stulpelinių burbulų reaktorių laukas) Ši problema eliminuojama naudojant

horizontalius vamzdelinius reaktorius (33 pav) Tačiau pašalinti šią problemą ne taip

paprasta kaip iš pirmo žvilgsnio atrodo Problemos sprendimas abiem atvejais yra jų atstumų

funkcija Pagrindinis vamzdelinių reaktorių trūkumas ndash prastas masės pernešimas Masės

pernešimo problema didėja (deguonies kiekis didėja augimo sąlygos toliau išilgai vamzdelio

prastėja) didėjant vamzdeliniam bioreaktoriui (Ugwu et al 2008)

34 pav Alveolinis plokštelinis fotobioreaktorius (Tredici and Materassi 1992)

15

Siekiant optimaliau išnaudoti saulės energiją buvo sukurti plokšti taip vadinami flat-

plate fotobioreaktoriai (34 ir 35 pav) Šiuose reaktoriuose ištirpusio deguonies susikaupimas

yra pakankamai žemas palyginti su horizontaliais vamzdeliniais reaktoriais Skelbiama kad

plokšti reaktoriai gali pasiekti gana aukštą fotosintetinį efektyvumą Minėti įrenginiai yra

labai tinkami dumblių auginimui tačiau ir jie turi keletą trūkumų Įvairių sistemų dumbliams

auginti privalumai ir trūkumai yra išdėstyti žemiau pateiktoje 31 lentelėje

35 pav Flat-Plate-Airlift fotobioreaktorius reaktoriaus sudėtinė dalis ir biomasės srautai

reaktoriuje (Subitec)

31 lentelė Sistemų dumblių auginimui palyginimas (Ugwu et al 2008)

Sistemos

dumbliams

auginti

Privalumai Trūkumai

Atviri baseinai Palyginti ekonomiški lengva valyti

po auginimo tinka masiniam

dumblių auginimui

Sunkiau kontroliuoti kultūrų sąlygas

sunkumai auginant dumblius ilgesnį

periodą nedidelis produktyvumas

užima daug vietos limituotos dumblių

rūšys kultūras lengva užkrėsti

Vertikalūs

stulpeliniai

reaktoriai

Didelis masės pernešimas geras

susimaišymas su nedideliu šlyties

įtempiu nedideli energijos poreikiai

geras potencialas įvairiam masteliui

Nedidelis apšvietimo paviršiaus plotas

jų konstrukcijos reikalauja reiklesnių

medžiagų šlyties įtempiai dumblių

16

lengva sterilizuoti gerai tinka

dumblių imobilizavimui sumažinta

fotoinhibicija ir fotooksidacija

kultūroms mažėja apšvietimo plotas

didėjant masteliui

Plokštiniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšviečiamo paviršiaus

plotas tinkami lauko kultūroms geri

dumblių imobilizacijai geras

biomasės produktyvumas palyginti

pigūs lengva valyti nedideli

deguonies kiekiai

Didesniems įrenginiams reikia daugiau

sekcijų ir atraminių medžiagų sunki

temperatūrinė kontrolė galimybė

atsirasti hidrodinaminiam stresui kai

kurioms dumblių rūšims atsiranda

apnašų ant sienų

Vamzdeliniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšvietimo paviršiaus plotas

tinkami lauko kultūroms

pakankamai geras biomasės

produktyvumas palyginti pigūs

pH gradientas ištirpęs deguonis ir

anglies dvideginis išilgai vamzdelio

atsiranda apnašų ant sienų reikia

nemažų plotų auginimui

Fotosintezei vykdyti gali būti naudojama ne tik natūrali bet ir dirbtinė šviesa Žemiau

pateiktame 36 pav pavaizduotas fotobioreaktorius apšviečiamas dirbtine šviesa ndash

fluorescencine lempa

36 pav Tipinis fotobioreaktorius su dirbtiniu apšvietimu (Ugwu et al 2008 Newman

2009)

Įrenginys sumontuotas su rotoriumi ir sparnuotės įrenginiu kultūrų sumaišymui Šio

tipo reaktorių galima modifikuoti apšvietimui naudojant tiek dirbtinę tiek natūralią šviesą

Taigi šis įrenginys veikia naudojant dirbtinę šviesą tuomet kai natūralios šviesos

intensyvumas sumažėja ndash kuomet stipriai debesuota ar nakties periodu Yra duomenų kad

galima sukaupti optines skaidulas padalyti saulės šviesą cilindrinio reaktoriaus viduje

Pagrindinis viduje apšviečiamo reaktoriaus privalumas būtų tai kad šilumos ir slėgio dėka

minimizuojamas užkrėtimas Be to apšvietimas būtų nepertraukiamas (tiek šviesiu tiek

Reaktoriaus siena

Fluorescencinė lempa

Rotorius Anga aeracijai

Sparnuotė

17

tamsiu paros metu) Vis dėlto dumblių auginimas lauko sąlygomis naudojant minėto tipo

reaktorius reikalautų šiek tiek techninių pastangų

32 Mikrodumblių biomasės koncentravimas

Užaugintos mikrodumblių biomasės paruošimas apima kelis etapus biomasės

sukoncentravimą apdorojimą aliejaus ekstrakciją Biomasę sukoncentruoti galima įvairiais

metodais įskaitant mechaninius cheminius bei biologinius būdus sedimentaciją

centrifugavimą filtraciją (įskaitant ultrafiltraciją) flokuliaciją bei flotaciją ultragarsinę bei

magnetinę separaciją (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010 Carlsson et al 2007

Chen et al 2011 Wu et al 2012 Bilad et al 2012 Xu et al 2008) bei elektroforezę

(Christenson and Sims 2011) Universalaus metodo minėtam tikslui pasiekti nėra paprastai iš

daugelio jis pasirenkamas priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jų dydžio (mikrodumblių

dydis 3ndash30 microm) ląstelių tankio taip pat atsižvelgiant į metodo ekonomiškumą Sąlyginai

nedidelė dumblių koncentracija (05ndash5 kg m-3

auginimo terpės (Greenwell et al 2010 Grima

et al 2003)) ir jų dydis apsunkina ir pabrangina (sukoncentravimas sudaro apie 20ndash30 visų

biomasės apdorojimo išlaidų sumos (Grima et al 2003)) biomasės sukoncentravimo procesą

Techniškai pats paprasčiausias ir pigiausias mechaninis būdas sukoncentruoti

dumblius yra jų biomasės nusodinimas Pramoniniais tikslais auginami dumbliai nusodinami

nusodinimo baseinuose taip jų masė sukoncentruojama 85ndash95 (sausų medžiagų masė

sudaro apie 3 ) nusodinimo baseinų dugne Šis būdas gana pigus tačiau nepatrauklus tuo

kad reikalingas papildomas plotas nusodinimo baseinui įrengti Be to pats nusodinimo

procesas vyksta gana lėtai todėl jo metu esant aukštesnei aplinkos temperatūrai nusodinama

biomasė gali pradėti gesti (Greenwell et al 2010) Nusodinimo ir filtracijos procesus

paspartinti gali flokuliantų ar koaguliantų naudojimas susidarant dumblių ląstelių

aglomeratams Atlikta eilė tyrimų siekiant surasti optimalius flokuliantus ir koaguliantus

Dažniausiai tam tikslui naudojamos neorganinės geležies ar aliuminio druskos FeCl3

Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 (Grima et al 2003) Elektrolitų efektyvumą sužadinti koaguliaciją

nusako kritinė koagulianto koncentracija arba kitaip tariant koagulianto koncentracija

reikalinga greitai sukelti koaguliaciją Metalo jonų koaguliacinis efektyvumas didėja didėjant

jono krūviui Poligeležies sulfatas Fe2(OH)n(SO4)3-n2]m yra bene efektyviausias lyginant šį su

tradiciniais nepolimerizuotais metalo druskų flokuliantais (Grima et al 2003) Flokulėms

sudaryti yra naudojami ir polimerai Ignacio de Godos ir bendratyrėjai nustatė kad naudojant

flokuliantus Drewfloc 447 Flocudex CS5000 Flocusol CM78 Chemifloc CV300 ir

18

chitozaną keletui dumblių rūšių biomasės sukoncentravimo efektyvumas 66ndash98

pasiekiamas su 5ndash6 kartus mažesne koncentracija nei naudojant FeCl3 ir Fe2(SO4)3 (De Godos

et al 2011) Be to tų pačių atliktų tyrimų duomenimis vienaląsčių ir kolonijinių dumblių

biomasės sukoncentravimo efektyvumai labai panašūs

Paprastas ir greitas būdas sukoncentruoti dumblių ląsteles yra magnetinė separacija

naudojant Fe3O4 nanomagnetines daleles Minėtos magnetinės dalelės buvo pritaikytos

mikrodumblių Botryococcus braunii ir Chlorella ellipsoidea sukoncentravimui Pridėjus

Fe3O4 į dumblių suspensiją dumblių ląstelės jas adsorbuoja o dumblių sukoncentravimas

vyksta dėl veikiančio išorinio magnetinio lauko Pasak tyrėjų taikant šį metodą pasiekiamas

didesnis nei 98 sukoncentravimo efektyvumas Be to tai laiką ir energiją tausojantis

dumblių biomasės sukoncentravimo būdas (Xu et al 2011)

Siekiant nenaudoti jokių cheminių medžiagų kiti galimi dumblių biomasės

sukoncentravimo būdai yra flotacija centrifugavimas filtracija bei elektroforezė Flotacija

atliekama naudojant suspaustą orą tiksliau disperguotus arba ištirpusio oro mikroburbuliukus

nukreipiamus į auginimo terpės dugną prie kurių prilipusios dumblių ląstelės susikaupia

flotuojamos terpės paviršiuje Siekiant suintensyvinti flotacijos procesą kartu su disperguotu

oru gali būti naudojami ir flokuliantai (Chen et al 2011) Kai kurios dumblių rūšys sugeba

natūraliai floatuoti terpės paviršiuje Šis procesas vyksta dėl fotosintezės metu gaminamo

deguonies kuris burbuliukų pavidalu kyla į terpės paviršių (Bruton et al 2009) Kitas būdas

dumblių biomasei sukoncentruoti yra filtracija Galima slėginė vakuuminė ir rotacinė

filtracija Ji labiau tinkama dumblių rūšims kurios pasižymi didesnėmis dumblių ląstelėmis

(gt70 microm) tokioms kaip Coelastrum ir Spirulina ir netinkamas Scenedesmus Dunaliella

Chlorella (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010) Minėtus dumblius galima

sukoncentruoti naudojant membraninę mikrofiltraciją bei ultrafiltraciją (Mata et al 2010)

Esminis filtracijos trūkumas yra tai kad ant filtro nusėdanti dumblių biomasė laikui bėgant

užkemša filtro poras tai apsunkina ir sulėtina patį procesą tuo pačiu padidinamos ir

energijos sąnaudos Be to membranų keitimas ir siurblių darbas ženkliai didina

eksploatacines išlaidas todėl šis metodas labiau taikytinas nedideliems tūriams filtruoti (lt 2

m3p

-1) didesniems tūriams labiau tiktų centrifugavimas (Grima et al 2003)

Centrifugavimas ndash tai gana dažnai naudojamas greitas gana efektyvus būdas

(sukoncentruojama gt95 ) sukoncentruoti biomasę Centrifugavimas yra pripažintas bene

geriausiu metodu sukoncentruoti smulkių vos kelių mikrometrų dydžio dumblių biomasę

(Grima et al 2003) Gaunama geros konsistencijos (tiršta) sukoncentruota biomasė tačiau šis

19

būdas reikalauja nemažai energetinių išlaidų ir techninės priežiūros dėl judančių detalių

(Brennan and Owende 2010 Grima et al 2003 Sim et al 1988)

33 Mikrodumblių biomasės džiovinimas

Sukoncentruota dumblių biomasė kurioje yra nuo 5 iki 20 ir daugiau sausų

medžiagų prieš atliekant ekstrahavimą turi būti džiovinama (iki 92 ir daugiau SM) nes

lipidų ekstrakcija iš sausos biomasės yra žymiai efektyvesnė už ekstrakciją iš drėgnos

medžiagos (Grima et al 2003 Zhu et al 2002) Džiovinimo procesas neturėtų būti atidėtas

ilgesniam laikui ypatingai karšto klimato šalyse (Brennan and Owende 2010 Grima et al

2003) Džiovinimas gali būti vykdomas įvairiais būdais (įskaitant ir džiovinimą saulėje) ir

gana plačiame temperatūrų diapazone Džiovinimas saulėje nors yra paprastas bei pigus deja

turi nemažai trūkumų jis ganėtinai ilgas tokiam biomasės džiovinimui reikalingi nemaži

plotai klimatinės sąlygos ir t t Kiti būdai apima žemo slėgio pakopinį džiovinimą (Prakash

et al 1997) išpurškiamąjį džiovinimą (Grima et al 2003 Prakash et al 1997) (džiovinama

medžiaga išpurškiama ir džiovinama karštomis dujomis tai labai plačiai naudojamas bet

vienas brangiausių džiovinimo metodų (Bruton et al 2009) būgninį džiovinimą (Grima et

al 2003 Prakash et al 1997) džiovinimą žemoje temperatūroje ndash šaltyje (taikant

liofilizaciją kuomet drėgmė pašalinama sublimacijos metu) (Grima et al 2003) ir tt

Liofilizacija yra gana brangus medžiagos džiovinimo būdas ypač jei medžiaga džiovinama

dideliais kiekiais tačiau nepaisant to didelis šio metodo privalumas yra tai kad iš

liofilizuotos medžiagos žymiai lengviau išekstrahuojami lipidai (Grima et al 2003) Visi

džiovinimo metodai išskyrus džiovinimą saulėje reikalauja nemažai energijos sąnaudų Šis

dumblių biomasės paruošimo etapas biodegalams gaminti gali sudaryti net iki 70 visų

žaliavos ruošimo išlaidų (Bruton et al 2009)

34 Žuvų auginimui naudojamos mikrodumblių rūšys

Nors sutinkama nepaprastai daug mikrodumblių rūšių tik nedidelis jų skaičius

auginamas dirbtinai akvakultūrų inkubatoriuose Tai lemia tam tikrų mikrodumblių rūšių

prieinamumas kultivavimo sudėtingumas fizinės ląstelių savybės jų sudėtis virškinamumas

toksinų ir dirgiklių buvimas biomasėje (Muller-Feuga et al 2003 (a) Muller-Feuga et al

2003 (b)) 32 lentelėje pateiktas nevisiškai išsamus paprastai akvakultūrose naudojamų

mikrodumblių rūšių sąrašas ir panaudojimo galimybės

20

32 lentelė Pagrindinių akvakultūrose naudojamų mikrodumblių grupės gentys ir rūšys bei

panaudojimo sritys

Grupė Gentis Rūšis Panaudojimo sritis

Cianobakterijos Arthrospira platensis Kombinuotų pašarų ingredientas

Chlorofita Tetraselmis suecica chui Dvigeldžiams moliuskams

Chlorella sp vulgaris

minutissima

virginica grossii

Plėšriųjų žuvų šėrimui

kombinuotų pašarų ingredientas

Dunaliella sp tertiolecta salina Kombinuotų pašarų ingredientas

Haematococcus pluvialis Kombinuotų pašarų ingredientas

Eustigmatophyceae

(Phyklum

Heterokontophyta)

Nanochloropsis sp oculata Plėšriųjų žuvų šėrimui bdquoŽaliasis

vanduoldquo (suspensija) pelėkinių

žuvų mailiui

Labyrinthulea

(Phyklum

Heterokonta)

Schizochytrium sp Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Ulkenia sp Gyvas maistas plėšriosioms žuvims

Bacillariophyta

(diatoms)

Chaetoceros calcitrans gracilis Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Skeletonema costatum Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Thalassiosira pseudonana Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Nitszchia sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Navicula sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Amphora sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Haptophyta Pavlova lutheri Dvigeldžiams moliuskams

Isochrysis galbana add galbana

bdquoTahitildquo

Dvigeldžiams moliuskams

bdquoŽaliasis vanduoldquo (suspensija)

pelėkinių žuvų mailiui

Dinophyta

(dinoflagellates)

Crypthecodinium cohnii Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Yra žinoma šių mikrodumblių rūšių biomasės sudėtis kuri gali būti keičiama

modifikuojant mikroorganizmus Paprastai žuvų pašaruose vyrauja ne viena kažkuri

mikrodumblių rūšis tačiau atitinkamai subalansuotos jų kompozicijos

35 Mikrodumblių biomasės sudėtis ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai galimybės

Mikrodumbliai savo sudėtyje turi vitaminų mineralų pigmentų nepakeičiamų riebalų

rūgščių todėl gali būti naudojami žuvų šėrimui Tyrinėjamos galimybės juos naudoti grynus

ar koncentratą taip pat analizuojamos galimybės mikrodumblius įterpti į pašarus žuvims

21

Pašarų pramoniniu būdu auginamoms žuvims sudėtis lyginant su kitų gyvūnų pašarų

sudėtimis pateikta 33 lentelėje

33 lentelė Tipinė pašarų sudėtis įvairių rūšių gyvūnams (Algae fos aquaculture and animal feeds)

Baltymai Riebalai Angliavandeniai

Apykaitinė

energija

Pašarų

sąnaudos

kgkg

priesvorio

Paukščiai 210 50 60 130 22

Kiaulės 160 50 60 125 30

Galvijai 120 40 65 101 58

Lašišos 370 320 15 210 10

Jūros karšiai 450 200 20 191 16

Tilapija 350 60 40 135 15

Krevetės 350 60 40 135 20

Iš pateiktų duomenų matyti kad užsienyje auginamų žuvų receptūroje lyginant su

paukščių kiaulių ir galvijų pašarais yra žymiai daugiau baltymų tačiau mažiau

angliavandenių Be to šių pašarų apykaitinė energija yra šiek tiek didesnė o pašarų kiekis

užauginti 1 kg prieaugio yra mažesnis

Lietuvoje platinamų pašarų žuvims sudėtis priklauso nuo gamintojo yra gana

skirtinga ir priklauso nuo maitinamų žuvų rūšies Iš užsienio vežami pašarai savo sudėtyje turi

daugiau baltymų vietos gamybos pašarai pasižymi mažesniu baltymų kiekiu (34 lentelė)

34 lentelė Šalyje platinamų pašarų žuvims sudėtis

35 lentelė Tipinė pramoninių baltyminių žaliavų sudėtis

Žaliava Baltymai Riebalai Angliavandeniai Pelenai

Žuvų miltai 630 110 - 158

Kukurūzų

gliutenas

620 50 183 48

Sojų miltai 440 22 390 61

Pašarų kokybė ir sudėtis priklauso nuo juos sudarančių komponentų Atsižvelgiant į

tai kad pašarų žuvims vienas pagrindinių komponentų yra baltymai pašarų gamybai

naudojami įvairūs baltymų šaltiniai (35 lentelė)

Pašarai Proteinai Riebalai Ląsteliena

Upėtakiams 42-48 20-22 09-38

Šamams 43-54 12-15 02-40

Karpinėms žuvims 48-56 12-15 03-07

Eršketams 47-55 9-18 09-1

Karpinėms žuvims 2301 323 742

Karpinėms vienmetėms 25-26 90

Karpinėms dvimetėms 22-23 100

22

Pastaruoju metu kaip baltyminė žaliava žuvų pašarų gamyboje plačiai naudojami žuvų

miltai ir augalinės kilmės produktai (grūdai ir aliejingosios sėklos) pastarieji pasižymi

mažesne kaina todėl jais pakeičiama dalis žuvų miltų žuvų racione Nors augalinių produktų

naudojimas pašarų gamyboje užtikrina pakankamą žuvų prieaugį jie gali sukelti žymius žuvų

maistinės vertės pokyčius Todėl pastaruoju metu nagrinėjamos galimybės į žuvų mitybos

racioną įtraukti mikrodumblius Jie galėtų būti alternatyva žuvų miltams nes mikrodumbliai

yra bazinis akvakultūros mitybinės grandinės elementas ir yra maisto atsarga kurią žuvys

prisitaikiusios naudoti Tačiau yra daugybė mikrodumblių rūšių pasižyminčių skirtingomis

savybėmis ir maistine verte todėl jų vertė turi būti analizuojama ir vertinama juos naudojant

pašarų žuvims gamybai Apibendrinta įvairių rūšių mikrodumblių cheminė sudėtis pateikta

36 lentelėje Kaip matyti baltymų kiekis žaliadumbliuose ir melsvadumbliuose yra gana

didelis ir siekia 60-71 Lipidų kiekis šiuose dumbliuose varijuoja nuo 2 iki 7 Pelenų

kiekis žaliadumbliuose siekia 3-11 Pigmentų (chlorofilo ir karotinoidų) kiekis dumbliuose

siekia iki 5 (s m) Mikrodumblių ląstelių virškinamumas yra mažas dėl storų sienelių šios

problemos sprendžiamos juos džiovinant ar suardant kitais metodais (ultragarsu) tuo būdu

pasiekiamas apie 90 virškinamumas

36 lentelė Cheminė mikrodumblių sudėtis ( sausos medžiagos)

Mikrodumbliai Proteinai Lipidai Angliavandeniai

Spirulina platensis 46 ndash 50 4 ndash 9 8 ndash 14

Spirulina maxima 60 ndash 71 6 ndash 7 13 ndash 16

Chlorella vulgaris 51 ndash 58 14 ndash 22 12 ndash 17

Chlorella pyrenoidosa 57 2 26

Scenedesmus obliquus 50 ndash 56 12 ndash 14 10 ndash 17

Scenedesmus quadricauda 47 2

Dunaliella salina 57 6 32

Synechococcus 63 11 15

Euglena gracilis 39 ndash 61 14 ndash 20 14 ndash 18

Hormidium 41 38

Ulothrix 45 1

Pašarų gamybai plačiai naudojamuose žuvų miltuose yra gausus svarbių aukštos

kokybės baltymų kiekis Skirtingai nei žuvų miltuose augalinės kilmės žaliavose kuriomis

keičiami žuvų miltai yra mažiau tokių svarbių amino rūgščių kaip lizinas metioninas

triptofanas (Li et al 2008) Tuo tarpu daugumoje mikrodumblių rūšių randamos šios

svarbiausios amino rūgštys Išanalizavus net 40 mikrodumblių rūšių biomasės sudėtį

nustatyta kad jos pasižymėjo panašia amino rūgščių sudėtimi (Brown et al 1997)

Viena svarbesnių maisto medžiagų yra neproteininė sulforūgštis ndash taurinas kuris yra

lygiavertis aminorūgštims Jis svarbus žuvų mityboje tačiau nerandamas augalinėje žaliavoje

23

Nors taurinas mažiau tyrinėtas tačiau mikrodumblių biomasėje rasti ženklūs jo kiekiai

(Dawczynski et al 2007 Murata and Nakazoe 2001)

Labai svarbus komponentas žuvų dietoje yra riebalai kurių randama ir mikrodumblių

ląstelėse Jų kiekis svyruoja priklausomai nuo dumblių rūšies ir auginimo būdo Pastaruoju

metu net nagrinėjamos galimybės mikrodumblių aliejų panaudoti degalų gamybai

Be didelio aukštos kokybės baltymų kiekio žuvų pašarai turi turėti riebalų kurių

sudėtyje būtų polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 Šios rūgštys randamos žuvų

taukuose ir saugo žmogaus organizmą nuo širdies ir kraujagyslių ligų Mikrodumblių sudėtyje

yra šių svarbių riebalų rūgščių kurios per maisto grandinę patenka į žuvų organizmą todėl

dumbliai yra svarbus elementas žuvų mityboje Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA) Dėl šių rūgščių buvimo

mikrodumblių ląstelėse jie laikomi nepamainomu maisto elementu akvakultūrose ypač

auginant zooplanktoną naudojamą žuvų mailiaus maitinimui Pastaruoju metu domimasi ir

sterolių sudėtimi žuvų pašaruose nes augalų fitosteroliai (fitohormonai) gali sukelti

neigiamus endokrininius efektus žuvų organizme

Atlikus tyrimus šeriant žuvis mikrodumbliais nustatyta kad pakeitus žuvų taukus

pašaruose mikrodumblių aliejumi padidėjo nepakeičiamų riebalų rūgščių (omega-3 ir omega-

6) kiekis upėtakių organizmuose (Carrillo et al 2008) Labai svarbi sudėtinė mikrodumblių

biomasės dalis yra pigmentai Mikrodumbliuose sintetinami karotinoidai kurie būtini

auginant kai kurių rūšių žuvis Lašišinių žuvų dietoje turi būti astaksantino kuris nudažo žuvų

mėsą rausva spalva Tuo tikslu pramoniniame žuvų auginime dažniausiai naudojami

sintetiniai karotinoidai tačiau ir dumblių karotinoidai skatina žuvų mėsos nuspalvinimą

(Soler-Vila et al 2009)

Mikrodumbliuose esantys pigmentai naudojami ir kai kurių kitų rūšių žuvų ar krevečių

odos nuspalvinimui siekiant suteikti komerciškai patrauklesnį vaizdą Pvz Chlorella sp ir

Spirulina paprastai įkorporuojami į dekoratyvinių žuvelių kurioms komerciškai labai svarbi

spalva ir sveikas įvaizdis maistą (Zatkova et al 2011 Sergejevova et al 2011) Keletas

mikrodumblių rūšių naudojamos kaip pigmentai žuvų pašarų gamyboje Pvz Haematococcus

naudojamas astaksantino gamyboje kuris suteikia raudoną spalvą lašišoms Tai lėmė

mikrodumblio Haematococcus pluvialis auginimo pramoninę plėtrą Izraelyje ir Japonijoje

kur šie mikrodumbliai auginami vamzdeliniuose ir plokšteliniuose bioreaktoriuose

Havajuose Islandijoje ir Kinijoje Haematococcus auginamas atvirose sistemose (Pulz and

Gross 2004) Spirulina naudojama kaip karotinoidų šaltinis kuriuos kai kurios žuvys

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

9

Chlorella sp

R2=0972 (3)

Mikrodumblių biomasės išeiga (gl-1

p-1

) apskaičiuojama remiantis biomasės

koncentracijos (gl-1

) kitimu per laiko vienetą Biomasės išeiga (BI) apskaičiuojama pagal

formulę (4)

(4)

Mikrodumblių santykiniam augimo greičiui (biomasės prieaugiui per laiko vienetą (gg-

1p

-1 arba p

-1)) apskaičiuoti naudojama ši lygtis (5)

(5)

čia X1 ir X0 ndash biomasės koncentracija (gl-1

) paromis t1 ir t0

Pasibaigus auginimo periodui dumblių suspensija buvo centrifuguojama centrifuga

bdquoHeraeus Multifuge X3Rldquo esant 2000 min-1

sūkių dažniui 20 min Vandens kiekis suspensijoje

analizuotas svorio metodu mikrodumblius džiovinant iki pastovios masės 105 oC

temperatūroje džiovinimo krosnelėje bdquoBinderldquo (Vokietija) Dalis mikrodumblių suspensijos

buvo džiovinama šalčiu užšaldant šaldiklyje (minus 18 oC) kita dalis džiovinama

liofilizuojant 96 val esant -55 degC temperatūrai bdquoScanVac CoolSafeldquo įrangoje (Danija)

džiovinama esant 60 oC džiovinimo spintoje bdquoBinderldquo (Vokietija) Šaldymas pasirinktas tam

kad būtų suardomos mikrodumblių ląstelių membranos ir dumbliuose esančios maisto

medžiagos būtų lengviau prieinamos žuvims

Tokiu būdu ruošiant mėginius numatoma įvertinti įvairiai paruoštų mikrodumblių

(sausų sterilizuotos suspensijos išdžiovintų šalčiu mikrodumblių) panaudojimo žuvų mitybai

galimybes

10

3 REZULTATAI

31 Mikrodumblių savybės ir auginimo sąlygos

Gamtoje yra tūkstančiai dumblių rūšių nuo mikroskopinių iki 60 m ilgio Juos galima

suskirstyti į mikrodumblius ir makrodumblius Jie paplitę visame Žemės rutulyje net Arkties

sniege aptinkama mikrodumblių nors dauguma jų gyvena vandenyje Dumbliai yra tipiniai

autotrofai (organizmai gaminantys sudėtingus organinius junginius iš paprastų molekulių

naudojant šviesą ar neorganinių junginių cheminių reakcijų energiją)

Palyginus su aukštesniais augalais mikrodumbliai gali užauginti dešimt kartų didesnį

biomasės kiekį Tokia pagaminta biomasė po vandens pašalinimo žinomais būdais verčiama

biodyzelinu bioetanoliu ar biodujomis Vienaląsčiai ir daugialąsčiai dumbliai vykdo

fotosintezę ypatingai efektyviai Iki 347 fotosintezei aktyvių spindulių tai maždaug

atitinka saulės šviesos regimos šviesos spektrą fitoplanktonas naudoja biomasei gaminti Be

to kiekviena populiacijos ląstelė fotosintezę vykdo vienodai tuo tarpu pas aukštesniuosius

augalus tik žaliosios lapų ląstelės bet ne šaknų ar kamienų ląstelės Gaunamas dešimteriopai

didesnis dumblių biomasės prieaugis palyginus su aukštesniaisiais augalais Mikrodumblių

biomasės kiekis per parą palankiomis sąlygomis gali padvigubėti (Chisti 2007 Hu et al

2008) o esant pakankamai maisto medžiagų eksponentinio augimo metu dumblių ląstelės gali

dalintis net kas 35 val (Chisti 2007)

Mikrodumbliai gali būti įvairiausių rūšių skirtingos sudėties vienaląsčiai ir

daugialąsčiai Nors jų augimą galima kontroliuoti daug lengviau nei makrodumblių mažas jų

dydis komplikuoja derliaus nuėmimą Kad dumbliai augtų jiems reikalingos gana paprastos

sąlygos šviesa anglies šaltinis vanduo maistinės medžiagos ir atitinkama temperatūra

Pastaruoju metu buvo sukurta nemažai skirtingų sistemų kurios aukščiau minėtas sąlygas

išpildo vis dėlto tai padaryti yra gana sudėtinga Viena svarbiausių sąlygų norint dumblius

auginti komerciniais tikslais yra didelio masto sistemos Jos gali būti atviros esančios

sausumoje ir jūroje bei uždaros labiau kontroliuojamos bet brangesnės

Dėl savo sudėties ir gebėjimo kaupti įvairias naudingas medžiagas dumbliai šiuo metu

naudojami daugelyje sričių Viena jų pašarų gamyba nes mikrodumblių biomasėje gausu

įvairių baltymų angliavandenių riebalų mineralų vitaminų karotinoidų polinesočiųjų

riebalų rūgščių (omega-3) pigmentų natūralių antioksidantų (Lorenz and Cysewski 2000)

bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų (Spolaore et al 2006 Brennan and Owende

2010)

11

Pagrindiniai dumblių auginimo privalumai yra šie jų auginimui nereikalingi žemės ūkio

paskirties plotai todėl nekyla konkurencija su žemės ūkio produktais didelis masės prieaugis

ploto vienetui gali augti bet kur net dideliu atstumu nuo vandens CO2 emisijos iš elektrinių

ir kitų potencialių stacionarių aplinkos oro taršos šaltinių gali būti produktyviai naudojamos

dumblių todėl šių pagalba sumažinamas neigiamas minėtų dujų poveikis aplinkai

Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių (Saacutenchez Miroacuten et al 2003 Posten

2009) Ši dumblių savybė sunaudoti CO2 ir jį paversti biomase fotosintezės metu gali

pasitarnauti šalinant anglies dvideginį iš pramonės objektų išlakų ir tuo būdu mažinant

šiltnamio efektą sukeliančių dujų patenkančių į atmosferą iš stacionarių taršos šaltinių

koncentraciją Mikrodumbliai gali būti panaudojami ir šalinant anglies dvideginį iš biodujų

kuriose įprastai jo būna apie 30

Nustatyta kad naudojant mikrodumblius metano koncentraciją biodujose galima

padidinti nuo 70 iki 85ndash90 (Kao et al 2012a) Tačiau anglies dioksido šalinimo

efektyvumas ir mikrodumblių tolerancija anglies dioksidui yra skirtinga Nustatyta kad

didžiausia biomasės išeiga gaunama kai anglies dvideginio koncentracija dujose tiekiamose į

bioreaktorius nėra didelė (Kodama et al 1993 Hanagata et al 1992 Nakano et al 1996

Sakai et al 1995) Tai susiję su pH sumažėjimu dumblių auginimo terpėje dėl to sulėtėja kai

kurių dumblių rūšių augimas (Pires et al 2012) Dumbliai anglies dioksidą fiksuoja esant

šviesos šaltiniui Todėl auginant mikrodumblius uždarose sistemose būtinas dirbtinis

apšvietimas Nustatyta kad efektyviausiai fotosintezę veikia mėlyna (420ndash450 nm) ir raudona

(660ndash700 nm) šviesa kurios optimalus srautas 200ndash400 micromolm2s ribose Esant aukštesnei

temperatūrai dumbliai gali absorbuoti didesnį šviesos srautą (Carvalho et al 2010)

Mikrodumblių augimui ir dauginimuisi svarbi ir temperatūra Optimali temperatūra

dumbliams yra 20ndash30 degC ribose (Zebib 2008) Daugelis dumblių gali augti iki 15 degC

temperatūroje tačiau esant 2ndash4 degC temperatūrai dumbliai gali žūti (Mata et al 2010) Esant

aukštesnei kaip 30 degC temperatūrai dumblių dauginimosi greitis yra mažesnis

Pagrindinės maisto medžiagos mikrodumblių augimui kartu su anglimi yra azotas ir

fosforas Azotas sudaro 7ndash10 dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra amoniakinis

(NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas (Oliver and Ganf 2000) Azoto kiekis dumblių auginimo

terpėse siekia 007-04 gl Fosforo kiekis svyruoja 0002ndash03 gl ribose (Richmond 2004)

Atsižvelgiant į tai kad azoto ir fosforo yra gausu įvairiose nuotekose ir atliekose (nuotekų

dumble mėšle ir t t) siūloma jas naudoti mikrodumblių auginimui Tačiau azoto ir fosforo

12

kiekis auginimo terpėje neturi būti per didelis Didesnės amonio jonų koncentracijos

dumbliams yra nuodingos (Borowitzka 1998) Svarbu ir tai kad naudodami mikrodumblius

iš nuotekų galime šalinti ir sunkiuosius metalus (Vilchez et al 1997) bei kai kuriuos toksinius

organinius aromatinius junginius (Semple et al 1999)

Įvairių rūšių mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau daugiau nei kelis

dešimtmečius ir naudojami pašarų gamybai kosmetikai farmacijos pramonei ir kt

Paprasčiausios atviros sistemos dumblių auginimui yra negilūs stacionarūs baseinai su

įtaisytomis maišyklėmis arba be jų (Borowitzka 1999) kurių dydis siekia nuo kelių kv metrų

iki 250 ha (31 pav) Anglies šaltinis dumbliams yra CO2

31 pav Maži baseinai Spirulina kultūrai Azijoje (kairėje) baseinai Dunaliella salina kultūrai (Cognis

Western Australia ) (Algae-based biofuels 2009)

Anglies dvideginis į vandenį patenka iš oro tai riboja augimo tempą ir sąlygoja

palyginti mažesnį derlių iš 1 ha ploto Kitas neigiamas poveikis ndash lėtas maistinių medžiagų

pasiskirstymas bei gyvų ir negyvų dumblių plūduriavimas ir sedimentacija tai riboja saulės

šviesos prieigą (Algae-based biofuels 2009 Newman 2009) Minėtą poveikį galima

sumažinti arba panaikinti auginant dumblius kitokios formos baseinuose konkrečiai

apvaliuose su mechaniniu maišymu arba taip vadinamuose ldquoracewayrdquo kanalų pavidalo

baseinuose kuriuose irklaračio dėka sukuriama vandens cirkuliacija kanalais Maišymas

pagerina CO2 prieigą Anglies dvideginio šaltiniu gali būti oras suslėgtas anglies divideginis

arba CO2 turinčios išmetamos dujos 1 t dumblių biomasės reikia maždaug apie 18 t anglies

dvideginio Jei CO2 šaltiniu naudojamas oras kuriame anglies dvideginis sudaro tik 00383

tai 1 t dumblių užauginti reikės apie 37000 m3

oro (Algae-based biofuels 2009) Dumbliai

tokiose sistemose yra jautrūs dumblių plėšrūnams parazitams bei kitoms rūšims kurios

labiau prisitaikiusios gyventi esamomis sąlygomis Tik ribotas rūšių kiekis gali dominuoti ir

išlikti atvirose sistemose

13

Dumbliai tokiose sistemose auginami nepertraukiamu būdu reguliariai pašalinant iš

sistemos dalį užaugintos biomasės ir papildant sistemą naujomis maisto medžiagomis

(Demirbas 2010) Atvirų dumblių auginimo sistemų privalumas ndash jos yra paprastos lengvai

įrengiamos aptarnaujamos nedidelės energijos sąnaudos eksploatacijos metu (Singh and

Sharma 2012)

Tokias problemas kaip temperatūra dujų apykaita tarprūšinė konkurencija galima

eliminuoti dumblius auginant uždarose sistemose (Ugwu et al 2008) Nustatyta kad dumblių

biomasės išeiga uždarose sistemose viršija išeigą gautą atvirose sistemose apie 300 (Pulz

and Schreibenbogen 1998)

Pasaulyje yra gaminami įvairių konstrukcijų uždari fotobioreaktoriai Tai vertikalios

horizontalios bei spiralinės vamzdelinės plokštelinės cilindro kupolo ar piramidės formos

sistemos Populiariausi yra vamzdeliniai bei plokšteliniai bioreaktoriai (32 ir 33 pav)

Uždaros sistemos dažnai įrengiamos dengiant atviras sistemas permatoma skaidria medžiaga

ar sudarant oranžerijas tačiau tai yra brangu dideliems plotams Kitas paprastas bet

nebrangus pavyzdys būtų polietileno krepšių rankovių taikymas

32 pav Uždarų dumblių auginimo sistemų pavyzdžiai ldquoBig Bagrdquo dumblių kultūra (BEAM)

stulpelinis burbulų reaktorius (Tredici in Wijffels 2007) stulpelinių burbulų reaktorių laukas

(Wijffels 2007)

Tokia sistema yra pakankamai jautri išorės poveikiui ir neilgaamžė todėl tai daro ją

netinkama naudoti lauko sąlygomis Šiek tiek pažangesnės sistemos su ilgesnio tarnavimo

laiko danga stiklu polietilenu ar polikarbonatu Tokie reaktoriai veikia nepertraukiamai

gerai kontroliuojami gaunama didesnė biomasės koncentracija be ypatingų sąlygų ir didesnių

išlaidų tonai derliaus Tokio tipo reaktoriaus pavyzdys ndash vertikalus vamzdelinis arba

vertikalus stulpelinis (koloninis) reaktorius

14

33 pav Vamzdelinių reaktorių sistema (Algae production)

Vamzdeliniai reaktoriai yra tinkami naudoti turint didelį apšviečiamą paviršių Jei

naudotume minėto tipo reaktorių sistemą t y vamzdelinius vertikalius reaktorius sustatytume

vieną šalia kito šie kaimyninius užstotų (mestų šešėlį) taip sumažindami saulės spinduliuotės

prieigą (32 pav stulpelinių burbulų reaktorių laukas) Ši problema eliminuojama naudojant

horizontalius vamzdelinius reaktorius (33 pav) Tačiau pašalinti šią problemą ne taip

paprasta kaip iš pirmo žvilgsnio atrodo Problemos sprendimas abiem atvejais yra jų atstumų

funkcija Pagrindinis vamzdelinių reaktorių trūkumas ndash prastas masės pernešimas Masės

pernešimo problema didėja (deguonies kiekis didėja augimo sąlygos toliau išilgai vamzdelio

prastėja) didėjant vamzdeliniam bioreaktoriui (Ugwu et al 2008)

34 pav Alveolinis plokštelinis fotobioreaktorius (Tredici and Materassi 1992)

15

Siekiant optimaliau išnaudoti saulės energiją buvo sukurti plokšti taip vadinami flat-

plate fotobioreaktoriai (34 ir 35 pav) Šiuose reaktoriuose ištirpusio deguonies susikaupimas

yra pakankamai žemas palyginti su horizontaliais vamzdeliniais reaktoriais Skelbiama kad

plokšti reaktoriai gali pasiekti gana aukštą fotosintetinį efektyvumą Minėti įrenginiai yra

labai tinkami dumblių auginimui tačiau ir jie turi keletą trūkumų Įvairių sistemų dumbliams

auginti privalumai ir trūkumai yra išdėstyti žemiau pateiktoje 31 lentelėje

35 pav Flat-Plate-Airlift fotobioreaktorius reaktoriaus sudėtinė dalis ir biomasės srautai

reaktoriuje (Subitec)

31 lentelė Sistemų dumblių auginimui palyginimas (Ugwu et al 2008)

Sistemos

dumbliams

auginti

Privalumai Trūkumai

Atviri baseinai Palyginti ekonomiški lengva valyti

po auginimo tinka masiniam

dumblių auginimui

Sunkiau kontroliuoti kultūrų sąlygas

sunkumai auginant dumblius ilgesnį

periodą nedidelis produktyvumas

užima daug vietos limituotos dumblių

rūšys kultūras lengva užkrėsti

Vertikalūs

stulpeliniai

reaktoriai

Didelis masės pernešimas geras

susimaišymas su nedideliu šlyties

įtempiu nedideli energijos poreikiai

geras potencialas įvairiam masteliui

Nedidelis apšvietimo paviršiaus plotas

jų konstrukcijos reikalauja reiklesnių

medžiagų šlyties įtempiai dumblių

16

lengva sterilizuoti gerai tinka

dumblių imobilizavimui sumažinta

fotoinhibicija ir fotooksidacija

kultūroms mažėja apšvietimo plotas

didėjant masteliui

Plokštiniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšviečiamo paviršiaus

plotas tinkami lauko kultūroms geri

dumblių imobilizacijai geras

biomasės produktyvumas palyginti

pigūs lengva valyti nedideli

deguonies kiekiai

Didesniems įrenginiams reikia daugiau

sekcijų ir atraminių medžiagų sunki

temperatūrinė kontrolė galimybė

atsirasti hidrodinaminiam stresui kai

kurioms dumblių rūšims atsiranda

apnašų ant sienų

Vamzdeliniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšvietimo paviršiaus plotas

tinkami lauko kultūroms

pakankamai geras biomasės

produktyvumas palyginti pigūs

pH gradientas ištirpęs deguonis ir

anglies dvideginis išilgai vamzdelio

atsiranda apnašų ant sienų reikia

nemažų plotų auginimui

Fotosintezei vykdyti gali būti naudojama ne tik natūrali bet ir dirbtinė šviesa Žemiau

pateiktame 36 pav pavaizduotas fotobioreaktorius apšviečiamas dirbtine šviesa ndash

fluorescencine lempa

36 pav Tipinis fotobioreaktorius su dirbtiniu apšvietimu (Ugwu et al 2008 Newman

2009)

Įrenginys sumontuotas su rotoriumi ir sparnuotės įrenginiu kultūrų sumaišymui Šio

tipo reaktorių galima modifikuoti apšvietimui naudojant tiek dirbtinę tiek natūralią šviesą

Taigi šis įrenginys veikia naudojant dirbtinę šviesą tuomet kai natūralios šviesos

intensyvumas sumažėja ndash kuomet stipriai debesuota ar nakties periodu Yra duomenų kad

galima sukaupti optines skaidulas padalyti saulės šviesą cilindrinio reaktoriaus viduje

Pagrindinis viduje apšviečiamo reaktoriaus privalumas būtų tai kad šilumos ir slėgio dėka

minimizuojamas užkrėtimas Be to apšvietimas būtų nepertraukiamas (tiek šviesiu tiek

Reaktoriaus siena

Fluorescencinė lempa

Rotorius Anga aeracijai

Sparnuotė

17

tamsiu paros metu) Vis dėlto dumblių auginimas lauko sąlygomis naudojant minėto tipo

reaktorius reikalautų šiek tiek techninių pastangų

32 Mikrodumblių biomasės koncentravimas

Užaugintos mikrodumblių biomasės paruošimas apima kelis etapus biomasės

sukoncentravimą apdorojimą aliejaus ekstrakciją Biomasę sukoncentruoti galima įvairiais

metodais įskaitant mechaninius cheminius bei biologinius būdus sedimentaciją

centrifugavimą filtraciją (įskaitant ultrafiltraciją) flokuliaciją bei flotaciją ultragarsinę bei

magnetinę separaciją (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010 Carlsson et al 2007

Chen et al 2011 Wu et al 2012 Bilad et al 2012 Xu et al 2008) bei elektroforezę

(Christenson and Sims 2011) Universalaus metodo minėtam tikslui pasiekti nėra paprastai iš

daugelio jis pasirenkamas priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jų dydžio (mikrodumblių

dydis 3ndash30 microm) ląstelių tankio taip pat atsižvelgiant į metodo ekonomiškumą Sąlyginai

nedidelė dumblių koncentracija (05ndash5 kg m-3

auginimo terpės (Greenwell et al 2010 Grima

et al 2003)) ir jų dydis apsunkina ir pabrangina (sukoncentravimas sudaro apie 20ndash30 visų

biomasės apdorojimo išlaidų sumos (Grima et al 2003)) biomasės sukoncentravimo procesą

Techniškai pats paprasčiausias ir pigiausias mechaninis būdas sukoncentruoti

dumblius yra jų biomasės nusodinimas Pramoniniais tikslais auginami dumbliai nusodinami

nusodinimo baseinuose taip jų masė sukoncentruojama 85ndash95 (sausų medžiagų masė

sudaro apie 3 ) nusodinimo baseinų dugne Šis būdas gana pigus tačiau nepatrauklus tuo

kad reikalingas papildomas plotas nusodinimo baseinui įrengti Be to pats nusodinimo

procesas vyksta gana lėtai todėl jo metu esant aukštesnei aplinkos temperatūrai nusodinama

biomasė gali pradėti gesti (Greenwell et al 2010) Nusodinimo ir filtracijos procesus

paspartinti gali flokuliantų ar koaguliantų naudojimas susidarant dumblių ląstelių

aglomeratams Atlikta eilė tyrimų siekiant surasti optimalius flokuliantus ir koaguliantus

Dažniausiai tam tikslui naudojamos neorganinės geležies ar aliuminio druskos FeCl3

Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 (Grima et al 2003) Elektrolitų efektyvumą sužadinti koaguliaciją

nusako kritinė koagulianto koncentracija arba kitaip tariant koagulianto koncentracija

reikalinga greitai sukelti koaguliaciją Metalo jonų koaguliacinis efektyvumas didėja didėjant

jono krūviui Poligeležies sulfatas Fe2(OH)n(SO4)3-n2]m yra bene efektyviausias lyginant šį su

tradiciniais nepolimerizuotais metalo druskų flokuliantais (Grima et al 2003) Flokulėms

sudaryti yra naudojami ir polimerai Ignacio de Godos ir bendratyrėjai nustatė kad naudojant

flokuliantus Drewfloc 447 Flocudex CS5000 Flocusol CM78 Chemifloc CV300 ir

18

chitozaną keletui dumblių rūšių biomasės sukoncentravimo efektyvumas 66ndash98

pasiekiamas su 5ndash6 kartus mažesne koncentracija nei naudojant FeCl3 ir Fe2(SO4)3 (De Godos

et al 2011) Be to tų pačių atliktų tyrimų duomenimis vienaląsčių ir kolonijinių dumblių

biomasės sukoncentravimo efektyvumai labai panašūs

Paprastas ir greitas būdas sukoncentruoti dumblių ląsteles yra magnetinė separacija

naudojant Fe3O4 nanomagnetines daleles Minėtos magnetinės dalelės buvo pritaikytos

mikrodumblių Botryococcus braunii ir Chlorella ellipsoidea sukoncentravimui Pridėjus

Fe3O4 į dumblių suspensiją dumblių ląstelės jas adsorbuoja o dumblių sukoncentravimas

vyksta dėl veikiančio išorinio magnetinio lauko Pasak tyrėjų taikant šį metodą pasiekiamas

didesnis nei 98 sukoncentravimo efektyvumas Be to tai laiką ir energiją tausojantis

dumblių biomasės sukoncentravimo būdas (Xu et al 2011)

Siekiant nenaudoti jokių cheminių medžiagų kiti galimi dumblių biomasės

sukoncentravimo būdai yra flotacija centrifugavimas filtracija bei elektroforezė Flotacija

atliekama naudojant suspaustą orą tiksliau disperguotus arba ištirpusio oro mikroburbuliukus

nukreipiamus į auginimo terpės dugną prie kurių prilipusios dumblių ląstelės susikaupia

flotuojamos terpės paviršiuje Siekiant suintensyvinti flotacijos procesą kartu su disperguotu

oru gali būti naudojami ir flokuliantai (Chen et al 2011) Kai kurios dumblių rūšys sugeba

natūraliai floatuoti terpės paviršiuje Šis procesas vyksta dėl fotosintezės metu gaminamo

deguonies kuris burbuliukų pavidalu kyla į terpės paviršių (Bruton et al 2009) Kitas būdas

dumblių biomasei sukoncentruoti yra filtracija Galima slėginė vakuuminė ir rotacinė

filtracija Ji labiau tinkama dumblių rūšims kurios pasižymi didesnėmis dumblių ląstelėmis

(gt70 microm) tokioms kaip Coelastrum ir Spirulina ir netinkamas Scenedesmus Dunaliella

Chlorella (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010) Minėtus dumblius galima

sukoncentruoti naudojant membraninę mikrofiltraciją bei ultrafiltraciją (Mata et al 2010)

Esminis filtracijos trūkumas yra tai kad ant filtro nusėdanti dumblių biomasė laikui bėgant

užkemša filtro poras tai apsunkina ir sulėtina patį procesą tuo pačiu padidinamos ir

energijos sąnaudos Be to membranų keitimas ir siurblių darbas ženkliai didina

eksploatacines išlaidas todėl šis metodas labiau taikytinas nedideliems tūriams filtruoti (lt 2

m3p

-1) didesniems tūriams labiau tiktų centrifugavimas (Grima et al 2003)

Centrifugavimas ndash tai gana dažnai naudojamas greitas gana efektyvus būdas

(sukoncentruojama gt95 ) sukoncentruoti biomasę Centrifugavimas yra pripažintas bene

geriausiu metodu sukoncentruoti smulkių vos kelių mikrometrų dydžio dumblių biomasę

(Grima et al 2003) Gaunama geros konsistencijos (tiršta) sukoncentruota biomasė tačiau šis

19

būdas reikalauja nemažai energetinių išlaidų ir techninės priežiūros dėl judančių detalių

(Brennan and Owende 2010 Grima et al 2003 Sim et al 1988)

33 Mikrodumblių biomasės džiovinimas

Sukoncentruota dumblių biomasė kurioje yra nuo 5 iki 20 ir daugiau sausų

medžiagų prieš atliekant ekstrahavimą turi būti džiovinama (iki 92 ir daugiau SM) nes

lipidų ekstrakcija iš sausos biomasės yra žymiai efektyvesnė už ekstrakciją iš drėgnos

medžiagos (Grima et al 2003 Zhu et al 2002) Džiovinimo procesas neturėtų būti atidėtas

ilgesniam laikui ypatingai karšto klimato šalyse (Brennan and Owende 2010 Grima et al

2003) Džiovinimas gali būti vykdomas įvairiais būdais (įskaitant ir džiovinimą saulėje) ir

gana plačiame temperatūrų diapazone Džiovinimas saulėje nors yra paprastas bei pigus deja

turi nemažai trūkumų jis ganėtinai ilgas tokiam biomasės džiovinimui reikalingi nemaži

plotai klimatinės sąlygos ir t t Kiti būdai apima žemo slėgio pakopinį džiovinimą (Prakash

et al 1997) išpurškiamąjį džiovinimą (Grima et al 2003 Prakash et al 1997) (džiovinama

medžiaga išpurškiama ir džiovinama karštomis dujomis tai labai plačiai naudojamas bet

vienas brangiausių džiovinimo metodų (Bruton et al 2009) būgninį džiovinimą (Grima et

al 2003 Prakash et al 1997) džiovinimą žemoje temperatūroje ndash šaltyje (taikant

liofilizaciją kuomet drėgmė pašalinama sublimacijos metu) (Grima et al 2003) ir tt

Liofilizacija yra gana brangus medžiagos džiovinimo būdas ypač jei medžiaga džiovinama

dideliais kiekiais tačiau nepaisant to didelis šio metodo privalumas yra tai kad iš

liofilizuotos medžiagos žymiai lengviau išekstrahuojami lipidai (Grima et al 2003) Visi

džiovinimo metodai išskyrus džiovinimą saulėje reikalauja nemažai energijos sąnaudų Šis

dumblių biomasės paruošimo etapas biodegalams gaminti gali sudaryti net iki 70 visų

žaliavos ruošimo išlaidų (Bruton et al 2009)

34 Žuvų auginimui naudojamos mikrodumblių rūšys

Nors sutinkama nepaprastai daug mikrodumblių rūšių tik nedidelis jų skaičius

auginamas dirbtinai akvakultūrų inkubatoriuose Tai lemia tam tikrų mikrodumblių rūšių

prieinamumas kultivavimo sudėtingumas fizinės ląstelių savybės jų sudėtis virškinamumas

toksinų ir dirgiklių buvimas biomasėje (Muller-Feuga et al 2003 (a) Muller-Feuga et al

2003 (b)) 32 lentelėje pateiktas nevisiškai išsamus paprastai akvakultūrose naudojamų

mikrodumblių rūšių sąrašas ir panaudojimo galimybės

20

32 lentelė Pagrindinių akvakultūrose naudojamų mikrodumblių grupės gentys ir rūšys bei

panaudojimo sritys

Grupė Gentis Rūšis Panaudojimo sritis

Cianobakterijos Arthrospira platensis Kombinuotų pašarų ingredientas

Chlorofita Tetraselmis suecica chui Dvigeldžiams moliuskams

Chlorella sp vulgaris

minutissima

virginica grossii

Plėšriųjų žuvų šėrimui

kombinuotų pašarų ingredientas

Dunaliella sp tertiolecta salina Kombinuotų pašarų ingredientas

Haematococcus pluvialis Kombinuotų pašarų ingredientas

Eustigmatophyceae

(Phyklum

Heterokontophyta)

Nanochloropsis sp oculata Plėšriųjų žuvų šėrimui bdquoŽaliasis

vanduoldquo (suspensija) pelėkinių

žuvų mailiui

Labyrinthulea

(Phyklum

Heterokonta)

Schizochytrium sp Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Ulkenia sp Gyvas maistas plėšriosioms žuvims

Bacillariophyta

(diatoms)

Chaetoceros calcitrans gracilis Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Skeletonema costatum Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Thalassiosira pseudonana Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Nitszchia sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Navicula sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Amphora sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Haptophyta Pavlova lutheri Dvigeldžiams moliuskams

Isochrysis galbana add galbana

bdquoTahitildquo

Dvigeldžiams moliuskams

bdquoŽaliasis vanduoldquo (suspensija)

pelėkinių žuvų mailiui

Dinophyta

(dinoflagellates)

Crypthecodinium cohnii Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Yra žinoma šių mikrodumblių rūšių biomasės sudėtis kuri gali būti keičiama

modifikuojant mikroorganizmus Paprastai žuvų pašaruose vyrauja ne viena kažkuri

mikrodumblių rūšis tačiau atitinkamai subalansuotos jų kompozicijos

35 Mikrodumblių biomasės sudėtis ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai galimybės

Mikrodumbliai savo sudėtyje turi vitaminų mineralų pigmentų nepakeičiamų riebalų

rūgščių todėl gali būti naudojami žuvų šėrimui Tyrinėjamos galimybės juos naudoti grynus

ar koncentratą taip pat analizuojamos galimybės mikrodumblius įterpti į pašarus žuvims

21

Pašarų pramoniniu būdu auginamoms žuvims sudėtis lyginant su kitų gyvūnų pašarų

sudėtimis pateikta 33 lentelėje

33 lentelė Tipinė pašarų sudėtis įvairių rūšių gyvūnams (Algae fos aquaculture and animal feeds)

Baltymai Riebalai Angliavandeniai

Apykaitinė

energija

Pašarų

sąnaudos

kgkg

priesvorio

Paukščiai 210 50 60 130 22

Kiaulės 160 50 60 125 30

Galvijai 120 40 65 101 58

Lašišos 370 320 15 210 10

Jūros karšiai 450 200 20 191 16

Tilapija 350 60 40 135 15

Krevetės 350 60 40 135 20

Iš pateiktų duomenų matyti kad užsienyje auginamų žuvų receptūroje lyginant su

paukščių kiaulių ir galvijų pašarais yra žymiai daugiau baltymų tačiau mažiau

angliavandenių Be to šių pašarų apykaitinė energija yra šiek tiek didesnė o pašarų kiekis

užauginti 1 kg prieaugio yra mažesnis

Lietuvoje platinamų pašarų žuvims sudėtis priklauso nuo gamintojo yra gana

skirtinga ir priklauso nuo maitinamų žuvų rūšies Iš užsienio vežami pašarai savo sudėtyje turi

daugiau baltymų vietos gamybos pašarai pasižymi mažesniu baltymų kiekiu (34 lentelė)

34 lentelė Šalyje platinamų pašarų žuvims sudėtis

35 lentelė Tipinė pramoninių baltyminių žaliavų sudėtis

Žaliava Baltymai Riebalai Angliavandeniai Pelenai

Žuvų miltai 630 110 - 158

Kukurūzų

gliutenas

620 50 183 48

Sojų miltai 440 22 390 61

Pašarų kokybė ir sudėtis priklauso nuo juos sudarančių komponentų Atsižvelgiant į

tai kad pašarų žuvims vienas pagrindinių komponentų yra baltymai pašarų gamybai

naudojami įvairūs baltymų šaltiniai (35 lentelė)

Pašarai Proteinai Riebalai Ląsteliena

Upėtakiams 42-48 20-22 09-38

Šamams 43-54 12-15 02-40

Karpinėms žuvims 48-56 12-15 03-07

Eršketams 47-55 9-18 09-1

Karpinėms žuvims 2301 323 742

Karpinėms vienmetėms 25-26 90

Karpinėms dvimetėms 22-23 100

22

Pastaruoju metu kaip baltyminė žaliava žuvų pašarų gamyboje plačiai naudojami žuvų

miltai ir augalinės kilmės produktai (grūdai ir aliejingosios sėklos) pastarieji pasižymi

mažesne kaina todėl jais pakeičiama dalis žuvų miltų žuvų racione Nors augalinių produktų

naudojimas pašarų gamyboje užtikrina pakankamą žuvų prieaugį jie gali sukelti žymius žuvų

maistinės vertės pokyčius Todėl pastaruoju metu nagrinėjamos galimybės į žuvų mitybos

racioną įtraukti mikrodumblius Jie galėtų būti alternatyva žuvų miltams nes mikrodumbliai

yra bazinis akvakultūros mitybinės grandinės elementas ir yra maisto atsarga kurią žuvys

prisitaikiusios naudoti Tačiau yra daugybė mikrodumblių rūšių pasižyminčių skirtingomis

savybėmis ir maistine verte todėl jų vertė turi būti analizuojama ir vertinama juos naudojant

pašarų žuvims gamybai Apibendrinta įvairių rūšių mikrodumblių cheminė sudėtis pateikta

36 lentelėje Kaip matyti baltymų kiekis žaliadumbliuose ir melsvadumbliuose yra gana

didelis ir siekia 60-71 Lipidų kiekis šiuose dumbliuose varijuoja nuo 2 iki 7 Pelenų

kiekis žaliadumbliuose siekia 3-11 Pigmentų (chlorofilo ir karotinoidų) kiekis dumbliuose

siekia iki 5 (s m) Mikrodumblių ląstelių virškinamumas yra mažas dėl storų sienelių šios

problemos sprendžiamos juos džiovinant ar suardant kitais metodais (ultragarsu) tuo būdu

pasiekiamas apie 90 virškinamumas

36 lentelė Cheminė mikrodumblių sudėtis ( sausos medžiagos)

Mikrodumbliai Proteinai Lipidai Angliavandeniai

Spirulina platensis 46 ndash 50 4 ndash 9 8 ndash 14

Spirulina maxima 60 ndash 71 6 ndash 7 13 ndash 16

Chlorella vulgaris 51 ndash 58 14 ndash 22 12 ndash 17

Chlorella pyrenoidosa 57 2 26

Scenedesmus obliquus 50 ndash 56 12 ndash 14 10 ndash 17

Scenedesmus quadricauda 47 2

Dunaliella salina 57 6 32

Synechococcus 63 11 15

Euglena gracilis 39 ndash 61 14 ndash 20 14 ndash 18

Hormidium 41 38

Ulothrix 45 1

Pašarų gamybai plačiai naudojamuose žuvų miltuose yra gausus svarbių aukštos

kokybės baltymų kiekis Skirtingai nei žuvų miltuose augalinės kilmės žaliavose kuriomis

keičiami žuvų miltai yra mažiau tokių svarbių amino rūgščių kaip lizinas metioninas

triptofanas (Li et al 2008) Tuo tarpu daugumoje mikrodumblių rūšių randamos šios

svarbiausios amino rūgštys Išanalizavus net 40 mikrodumblių rūšių biomasės sudėtį

nustatyta kad jos pasižymėjo panašia amino rūgščių sudėtimi (Brown et al 1997)

Viena svarbesnių maisto medžiagų yra neproteininė sulforūgštis ndash taurinas kuris yra

lygiavertis aminorūgštims Jis svarbus žuvų mityboje tačiau nerandamas augalinėje žaliavoje

23

Nors taurinas mažiau tyrinėtas tačiau mikrodumblių biomasėje rasti ženklūs jo kiekiai

(Dawczynski et al 2007 Murata and Nakazoe 2001)

Labai svarbus komponentas žuvų dietoje yra riebalai kurių randama ir mikrodumblių

ląstelėse Jų kiekis svyruoja priklausomai nuo dumblių rūšies ir auginimo būdo Pastaruoju

metu net nagrinėjamos galimybės mikrodumblių aliejų panaudoti degalų gamybai

Be didelio aukštos kokybės baltymų kiekio žuvų pašarai turi turėti riebalų kurių

sudėtyje būtų polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 Šios rūgštys randamos žuvų

taukuose ir saugo žmogaus organizmą nuo širdies ir kraujagyslių ligų Mikrodumblių sudėtyje

yra šių svarbių riebalų rūgščių kurios per maisto grandinę patenka į žuvų organizmą todėl

dumbliai yra svarbus elementas žuvų mityboje Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA) Dėl šių rūgščių buvimo

mikrodumblių ląstelėse jie laikomi nepamainomu maisto elementu akvakultūrose ypač

auginant zooplanktoną naudojamą žuvų mailiaus maitinimui Pastaruoju metu domimasi ir

sterolių sudėtimi žuvų pašaruose nes augalų fitosteroliai (fitohormonai) gali sukelti

neigiamus endokrininius efektus žuvų organizme

Atlikus tyrimus šeriant žuvis mikrodumbliais nustatyta kad pakeitus žuvų taukus

pašaruose mikrodumblių aliejumi padidėjo nepakeičiamų riebalų rūgščių (omega-3 ir omega-

6) kiekis upėtakių organizmuose (Carrillo et al 2008) Labai svarbi sudėtinė mikrodumblių

biomasės dalis yra pigmentai Mikrodumbliuose sintetinami karotinoidai kurie būtini

auginant kai kurių rūšių žuvis Lašišinių žuvų dietoje turi būti astaksantino kuris nudažo žuvų

mėsą rausva spalva Tuo tikslu pramoniniame žuvų auginime dažniausiai naudojami

sintetiniai karotinoidai tačiau ir dumblių karotinoidai skatina žuvų mėsos nuspalvinimą

(Soler-Vila et al 2009)

Mikrodumbliuose esantys pigmentai naudojami ir kai kurių kitų rūšių žuvų ar krevečių

odos nuspalvinimui siekiant suteikti komerciškai patrauklesnį vaizdą Pvz Chlorella sp ir

Spirulina paprastai įkorporuojami į dekoratyvinių žuvelių kurioms komerciškai labai svarbi

spalva ir sveikas įvaizdis maistą (Zatkova et al 2011 Sergejevova et al 2011) Keletas

mikrodumblių rūšių naudojamos kaip pigmentai žuvų pašarų gamyboje Pvz Haematococcus

naudojamas astaksantino gamyboje kuris suteikia raudoną spalvą lašišoms Tai lėmė

mikrodumblio Haematococcus pluvialis auginimo pramoninę plėtrą Izraelyje ir Japonijoje

kur šie mikrodumbliai auginami vamzdeliniuose ir plokšteliniuose bioreaktoriuose

Havajuose Islandijoje ir Kinijoje Haematococcus auginamas atvirose sistemose (Pulz and

Gross 2004) Spirulina naudojama kaip karotinoidų šaltinis kuriuos kai kurios žuvys

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

10

3 REZULTATAI

31 Mikrodumblių savybės ir auginimo sąlygos

Gamtoje yra tūkstančiai dumblių rūšių nuo mikroskopinių iki 60 m ilgio Juos galima

suskirstyti į mikrodumblius ir makrodumblius Jie paplitę visame Žemės rutulyje net Arkties

sniege aptinkama mikrodumblių nors dauguma jų gyvena vandenyje Dumbliai yra tipiniai

autotrofai (organizmai gaminantys sudėtingus organinius junginius iš paprastų molekulių

naudojant šviesą ar neorganinių junginių cheminių reakcijų energiją)

Palyginus su aukštesniais augalais mikrodumbliai gali užauginti dešimt kartų didesnį

biomasės kiekį Tokia pagaminta biomasė po vandens pašalinimo žinomais būdais verčiama

biodyzelinu bioetanoliu ar biodujomis Vienaląsčiai ir daugialąsčiai dumbliai vykdo

fotosintezę ypatingai efektyviai Iki 347 fotosintezei aktyvių spindulių tai maždaug

atitinka saulės šviesos regimos šviesos spektrą fitoplanktonas naudoja biomasei gaminti Be

to kiekviena populiacijos ląstelė fotosintezę vykdo vienodai tuo tarpu pas aukštesniuosius

augalus tik žaliosios lapų ląstelės bet ne šaknų ar kamienų ląstelės Gaunamas dešimteriopai

didesnis dumblių biomasės prieaugis palyginus su aukštesniaisiais augalais Mikrodumblių

biomasės kiekis per parą palankiomis sąlygomis gali padvigubėti (Chisti 2007 Hu et al

2008) o esant pakankamai maisto medžiagų eksponentinio augimo metu dumblių ląstelės gali

dalintis net kas 35 val (Chisti 2007)

Mikrodumbliai gali būti įvairiausių rūšių skirtingos sudėties vienaląsčiai ir

daugialąsčiai Nors jų augimą galima kontroliuoti daug lengviau nei makrodumblių mažas jų

dydis komplikuoja derliaus nuėmimą Kad dumbliai augtų jiems reikalingos gana paprastos

sąlygos šviesa anglies šaltinis vanduo maistinės medžiagos ir atitinkama temperatūra

Pastaruoju metu buvo sukurta nemažai skirtingų sistemų kurios aukščiau minėtas sąlygas

išpildo vis dėlto tai padaryti yra gana sudėtinga Viena svarbiausių sąlygų norint dumblius

auginti komerciniais tikslais yra didelio masto sistemos Jos gali būti atviros esančios

sausumoje ir jūroje bei uždaros labiau kontroliuojamos bet brangesnės

Dėl savo sudėties ir gebėjimo kaupti įvairias naudingas medžiagas dumbliai šiuo metu

naudojami daugelyje sričių Viena jų pašarų gamyba nes mikrodumblių biomasėje gausu

įvairių baltymų angliavandenių riebalų mineralų vitaminų karotinoidų polinesočiųjų

riebalų rūgščių (omega-3) pigmentų natūralių antioksidantų (Lorenz and Cysewski 2000)

bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų (Spolaore et al 2006 Brennan and Owende

2010)

11

Pagrindiniai dumblių auginimo privalumai yra šie jų auginimui nereikalingi žemės ūkio

paskirties plotai todėl nekyla konkurencija su žemės ūkio produktais didelis masės prieaugis

ploto vienetui gali augti bet kur net dideliu atstumu nuo vandens CO2 emisijos iš elektrinių

ir kitų potencialių stacionarių aplinkos oro taršos šaltinių gali būti produktyviai naudojamos

dumblių todėl šių pagalba sumažinamas neigiamas minėtų dujų poveikis aplinkai

Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių (Saacutenchez Miroacuten et al 2003 Posten

2009) Ši dumblių savybė sunaudoti CO2 ir jį paversti biomase fotosintezės metu gali

pasitarnauti šalinant anglies dvideginį iš pramonės objektų išlakų ir tuo būdu mažinant

šiltnamio efektą sukeliančių dujų patenkančių į atmosferą iš stacionarių taršos šaltinių

koncentraciją Mikrodumbliai gali būti panaudojami ir šalinant anglies dvideginį iš biodujų

kuriose įprastai jo būna apie 30

Nustatyta kad naudojant mikrodumblius metano koncentraciją biodujose galima

padidinti nuo 70 iki 85ndash90 (Kao et al 2012a) Tačiau anglies dioksido šalinimo

efektyvumas ir mikrodumblių tolerancija anglies dioksidui yra skirtinga Nustatyta kad

didžiausia biomasės išeiga gaunama kai anglies dvideginio koncentracija dujose tiekiamose į

bioreaktorius nėra didelė (Kodama et al 1993 Hanagata et al 1992 Nakano et al 1996

Sakai et al 1995) Tai susiję su pH sumažėjimu dumblių auginimo terpėje dėl to sulėtėja kai

kurių dumblių rūšių augimas (Pires et al 2012) Dumbliai anglies dioksidą fiksuoja esant

šviesos šaltiniui Todėl auginant mikrodumblius uždarose sistemose būtinas dirbtinis

apšvietimas Nustatyta kad efektyviausiai fotosintezę veikia mėlyna (420ndash450 nm) ir raudona

(660ndash700 nm) šviesa kurios optimalus srautas 200ndash400 micromolm2s ribose Esant aukštesnei

temperatūrai dumbliai gali absorbuoti didesnį šviesos srautą (Carvalho et al 2010)

Mikrodumblių augimui ir dauginimuisi svarbi ir temperatūra Optimali temperatūra

dumbliams yra 20ndash30 degC ribose (Zebib 2008) Daugelis dumblių gali augti iki 15 degC

temperatūroje tačiau esant 2ndash4 degC temperatūrai dumbliai gali žūti (Mata et al 2010) Esant

aukštesnei kaip 30 degC temperatūrai dumblių dauginimosi greitis yra mažesnis

Pagrindinės maisto medžiagos mikrodumblių augimui kartu su anglimi yra azotas ir

fosforas Azotas sudaro 7ndash10 dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra amoniakinis

(NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas (Oliver and Ganf 2000) Azoto kiekis dumblių auginimo

terpėse siekia 007-04 gl Fosforo kiekis svyruoja 0002ndash03 gl ribose (Richmond 2004)

Atsižvelgiant į tai kad azoto ir fosforo yra gausu įvairiose nuotekose ir atliekose (nuotekų

dumble mėšle ir t t) siūloma jas naudoti mikrodumblių auginimui Tačiau azoto ir fosforo

12

kiekis auginimo terpėje neturi būti per didelis Didesnės amonio jonų koncentracijos

dumbliams yra nuodingos (Borowitzka 1998) Svarbu ir tai kad naudodami mikrodumblius

iš nuotekų galime šalinti ir sunkiuosius metalus (Vilchez et al 1997) bei kai kuriuos toksinius

organinius aromatinius junginius (Semple et al 1999)

Įvairių rūšių mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau daugiau nei kelis

dešimtmečius ir naudojami pašarų gamybai kosmetikai farmacijos pramonei ir kt

Paprasčiausios atviros sistemos dumblių auginimui yra negilūs stacionarūs baseinai su

įtaisytomis maišyklėmis arba be jų (Borowitzka 1999) kurių dydis siekia nuo kelių kv metrų

iki 250 ha (31 pav) Anglies šaltinis dumbliams yra CO2

31 pav Maži baseinai Spirulina kultūrai Azijoje (kairėje) baseinai Dunaliella salina kultūrai (Cognis

Western Australia ) (Algae-based biofuels 2009)

Anglies dvideginis į vandenį patenka iš oro tai riboja augimo tempą ir sąlygoja

palyginti mažesnį derlių iš 1 ha ploto Kitas neigiamas poveikis ndash lėtas maistinių medžiagų

pasiskirstymas bei gyvų ir negyvų dumblių plūduriavimas ir sedimentacija tai riboja saulės

šviesos prieigą (Algae-based biofuels 2009 Newman 2009) Minėtą poveikį galima

sumažinti arba panaikinti auginant dumblius kitokios formos baseinuose konkrečiai

apvaliuose su mechaniniu maišymu arba taip vadinamuose ldquoracewayrdquo kanalų pavidalo

baseinuose kuriuose irklaračio dėka sukuriama vandens cirkuliacija kanalais Maišymas

pagerina CO2 prieigą Anglies dvideginio šaltiniu gali būti oras suslėgtas anglies divideginis

arba CO2 turinčios išmetamos dujos 1 t dumblių biomasės reikia maždaug apie 18 t anglies

dvideginio Jei CO2 šaltiniu naudojamas oras kuriame anglies dvideginis sudaro tik 00383

tai 1 t dumblių užauginti reikės apie 37000 m3

oro (Algae-based biofuels 2009) Dumbliai

tokiose sistemose yra jautrūs dumblių plėšrūnams parazitams bei kitoms rūšims kurios

labiau prisitaikiusios gyventi esamomis sąlygomis Tik ribotas rūšių kiekis gali dominuoti ir

išlikti atvirose sistemose

13

Dumbliai tokiose sistemose auginami nepertraukiamu būdu reguliariai pašalinant iš

sistemos dalį užaugintos biomasės ir papildant sistemą naujomis maisto medžiagomis

(Demirbas 2010) Atvirų dumblių auginimo sistemų privalumas ndash jos yra paprastos lengvai

įrengiamos aptarnaujamos nedidelės energijos sąnaudos eksploatacijos metu (Singh and

Sharma 2012)

Tokias problemas kaip temperatūra dujų apykaita tarprūšinė konkurencija galima

eliminuoti dumblius auginant uždarose sistemose (Ugwu et al 2008) Nustatyta kad dumblių

biomasės išeiga uždarose sistemose viršija išeigą gautą atvirose sistemose apie 300 (Pulz

and Schreibenbogen 1998)

Pasaulyje yra gaminami įvairių konstrukcijų uždari fotobioreaktoriai Tai vertikalios

horizontalios bei spiralinės vamzdelinės plokštelinės cilindro kupolo ar piramidės formos

sistemos Populiariausi yra vamzdeliniai bei plokšteliniai bioreaktoriai (32 ir 33 pav)

Uždaros sistemos dažnai įrengiamos dengiant atviras sistemas permatoma skaidria medžiaga

ar sudarant oranžerijas tačiau tai yra brangu dideliems plotams Kitas paprastas bet

nebrangus pavyzdys būtų polietileno krepšių rankovių taikymas

32 pav Uždarų dumblių auginimo sistemų pavyzdžiai ldquoBig Bagrdquo dumblių kultūra (BEAM)

stulpelinis burbulų reaktorius (Tredici in Wijffels 2007) stulpelinių burbulų reaktorių laukas

(Wijffels 2007)

Tokia sistema yra pakankamai jautri išorės poveikiui ir neilgaamžė todėl tai daro ją

netinkama naudoti lauko sąlygomis Šiek tiek pažangesnės sistemos su ilgesnio tarnavimo

laiko danga stiklu polietilenu ar polikarbonatu Tokie reaktoriai veikia nepertraukiamai

gerai kontroliuojami gaunama didesnė biomasės koncentracija be ypatingų sąlygų ir didesnių

išlaidų tonai derliaus Tokio tipo reaktoriaus pavyzdys ndash vertikalus vamzdelinis arba

vertikalus stulpelinis (koloninis) reaktorius

14

33 pav Vamzdelinių reaktorių sistema (Algae production)

Vamzdeliniai reaktoriai yra tinkami naudoti turint didelį apšviečiamą paviršių Jei

naudotume minėto tipo reaktorių sistemą t y vamzdelinius vertikalius reaktorius sustatytume

vieną šalia kito šie kaimyninius užstotų (mestų šešėlį) taip sumažindami saulės spinduliuotės

prieigą (32 pav stulpelinių burbulų reaktorių laukas) Ši problema eliminuojama naudojant

horizontalius vamzdelinius reaktorius (33 pav) Tačiau pašalinti šią problemą ne taip

paprasta kaip iš pirmo žvilgsnio atrodo Problemos sprendimas abiem atvejais yra jų atstumų

funkcija Pagrindinis vamzdelinių reaktorių trūkumas ndash prastas masės pernešimas Masės

pernešimo problema didėja (deguonies kiekis didėja augimo sąlygos toliau išilgai vamzdelio

prastėja) didėjant vamzdeliniam bioreaktoriui (Ugwu et al 2008)

34 pav Alveolinis plokštelinis fotobioreaktorius (Tredici and Materassi 1992)

15

Siekiant optimaliau išnaudoti saulės energiją buvo sukurti plokšti taip vadinami flat-

plate fotobioreaktoriai (34 ir 35 pav) Šiuose reaktoriuose ištirpusio deguonies susikaupimas

yra pakankamai žemas palyginti su horizontaliais vamzdeliniais reaktoriais Skelbiama kad

plokšti reaktoriai gali pasiekti gana aukštą fotosintetinį efektyvumą Minėti įrenginiai yra

labai tinkami dumblių auginimui tačiau ir jie turi keletą trūkumų Įvairių sistemų dumbliams

auginti privalumai ir trūkumai yra išdėstyti žemiau pateiktoje 31 lentelėje

35 pav Flat-Plate-Airlift fotobioreaktorius reaktoriaus sudėtinė dalis ir biomasės srautai

reaktoriuje (Subitec)

31 lentelė Sistemų dumblių auginimui palyginimas (Ugwu et al 2008)

Sistemos

dumbliams

auginti

Privalumai Trūkumai

Atviri baseinai Palyginti ekonomiški lengva valyti

po auginimo tinka masiniam

dumblių auginimui

Sunkiau kontroliuoti kultūrų sąlygas

sunkumai auginant dumblius ilgesnį

periodą nedidelis produktyvumas

užima daug vietos limituotos dumblių

rūšys kultūras lengva užkrėsti

Vertikalūs

stulpeliniai

reaktoriai

Didelis masės pernešimas geras

susimaišymas su nedideliu šlyties

įtempiu nedideli energijos poreikiai

geras potencialas įvairiam masteliui

Nedidelis apšvietimo paviršiaus plotas

jų konstrukcijos reikalauja reiklesnių

medžiagų šlyties įtempiai dumblių

16

lengva sterilizuoti gerai tinka

dumblių imobilizavimui sumažinta

fotoinhibicija ir fotooksidacija

kultūroms mažėja apšvietimo plotas

didėjant masteliui

Plokštiniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšviečiamo paviršiaus

plotas tinkami lauko kultūroms geri

dumblių imobilizacijai geras

biomasės produktyvumas palyginti

pigūs lengva valyti nedideli

deguonies kiekiai

Didesniems įrenginiams reikia daugiau

sekcijų ir atraminių medžiagų sunki

temperatūrinė kontrolė galimybė

atsirasti hidrodinaminiam stresui kai

kurioms dumblių rūšims atsiranda

apnašų ant sienų

Vamzdeliniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšvietimo paviršiaus plotas

tinkami lauko kultūroms

pakankamai geras biomasės

produktyvumas palyginti pigūs

pH gradientas ištirpęs deguonis ir

anglies dvideginis išilgai vamzdelio

atsiranda apnašų ant sienų reikia

nemažų plotų auginimui

Fotosintezei vykdyti gali būti naudojama ne tik natūrali bet ir dirbtinė šviesa Žemiau

pateiktame 36 pav pavaizduotas fotobioreaktorius apšviečiamas dirbtine šviesa ndash

fluorescencine lempa

36 pav Tipinis fotobioreaktorius su dirbtiniu apšvietimu (Ugwu et al 2008 Newman

2009)

Įrenginys sumontuotas su rotoriumi ir sparnuotės įrenginiu kultūrų sumaišymui Šio

tipo reaktorių galima modifikuoti apšvietimui naudojant tiek dirbtinę tiek natūralią šviesą

Taigi šis įrenginys veikia naudojant dirbtinę šviesą tuomet kai natūralios šviesos

intensyvumas sumažėja ndash kuomet stipriai debesuota ar nakties periodu Yra duomenų kad

galima sukaupti optines skaidulas padalyti saulės šviesą cilindrinio reaktoriaus viduje

Pagrindinis viduje apšviečiamo reaktoriaus privalumas būtų tai kad šilumos ir slėgio dėka

minimizuojamas užkrėtimas Be to apšvietimas būtų nepertraukiamas (tiek šviesiu tiek

Reaktoriaus siena

Fluorescencinė lempa

Rotorius Anga aeracijai

Sparnuotė

17

tamsiu paros metu) Vis dėlto dumblių auginimas lauko sąlygomis naudojant minėto tipo

reaktorius reikalautų šiek tiek techninių pastangų

32 Mikrodumblių biomasės koncentravimas

Užaugintos mikrodumblių biomasės paruošimas apima kelis etapus biomasės

sukoncentravimą apdorojimą aliejaus ekstrakciją Biomasę sukoncentruoti galima įvairiais

metodais įskaitant mechaninius cheminius bei biologinius būdus sedimentaciją

centrifugavimą filtraciją (įskaitant ultrafiltraciją) flokuliaciją bei flotaciją ultragarsinę bei

magnetinę separaciją (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010 Carlsson et al 2007

Chen et al 2011 Wu et al 2012 Bilad et al 2012 Xu et al 2008) bei elektroforezę

(Christenson and Sims 2011) Universalaus metodo minėtam tikslui pasiekti nėra paprastai iš

daugelio jis pasirenkamas priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jų dydžio (mikrodumblių

dydis 3ndash30 microm) ląstelių tankio taip pat atsižvelgiant į metodo ekonomiškumą Sąlyginai

nedidelė dumblių koncentracija (05ndash5 kg m-3

auginimo terpės (Greenwell et al 2010 Grima

et al 2003)) ir jų dydis apsunkina ir pabrangina (sukoncentravimas sudaro apie 20ndash30 visų

biomasės apdorojimo išlaidų sumos (Grima et al 2003)) biomasės sukoncentravimo procesą

Techniškai pats paprasčiausias ir pigiausias mechaninis būdas sukoncentruoti

dumblius yra jų biomasės nusodinimas Pramoniniais tikslais auginami dumbliai nusodinami

nusodinimo baseinuose taip jų masė sukoncentruojama 85ndash95 (sausų medžiagų masė

sudaro apie 3 ) nusodinimo baseinų dugne Šis būdas gana pigus tačiau nepatrauklus tuo

kad reikalingas papildomas plotas nusodinimo baseinui įrengti Be to pats nusodinimo

procesas vyksta gana lėtai todėl jo metu esant aukštesnei aplinkos temperatūrai nusodinama

biomasė gali pradėti gesti (Greenwell et al 2010) Nusodinimo ir filtracijos procesus

paspartinti gali flokuliantų ar koaguliantų naudojimas susidarant dumblių ląstelių

aglomeratams Atlikta eilė tyrimų siekiant surasti optimalius flokuliantus ir koaguliantus

Dažniausiai tam tikslui naudojamos neorganinės geležies ar aliuminio druskos FeCl3

Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 (Grima et al 2003) Elektrolitų efektyvumą sužadinti koaguliaciją

nusako kritinė koagulianto koncentracija arba kitaip tariant koagulianto koncentracija

reikalinga greitai sukelti koaguliaciją Metalo jonų koaguliacinis efektyvumas didėja didėjant

jono krūviui Poligeležies sulfatas Fe2(OH)n(SO4)3-n2]m yra bene efektyviausias lyginant šį su

tradiciniais nepolimerizuotais metalo druskų flokuliantais (Grima et al 2003) Flokulėms

sudaryti yra naudojami ir polimerai Ignacio de Godos ir bendratyrėjai nustatė kad naudojant

flokuliantus Drewfloc 447 Flocudex CS5000 Flocusol CM78 Chemifloc CV300 ir

18

chitozaną keletui dumblių rūšių biomasės sukoncentravimo efektyvumas 66ndash98

pasiekiamas su 5ndash6 kartus mažesne koncentracija nei naudojant FeCl3 ir Fe2(SO4)3 (De Godos

et al 2011) Be to tų pačių atliktų tyrimų duomenimis vienaląsčių ir kolonijinių dumblių

biomasės sukoncentravimo efektyvumai labai panašūs

Paprastas ir greitas būdas sukoncentruoti dumblių ląsteles yra magnetinė separacija

naudojant Fe3O4 nanomagnetines daleles Minėtos magnetinės dalelės buvo pritaikytos

mikrodumblių Botryococcus braunii ir Chlorella ellipsoidea sukoncentravimui Pridėjus

Fe3O4 į dumblių suspensiją dumblių ląstelės jas adsorbuoja o dumblių sukoncentravimas

vyksta dėl veikiančio išorinio magnetinio lauko Pasak tyrėjų taikant šį metodą pasiekiamas

didesnis nei 98 sukoncentravimo efektyvumas Be to tai laiką ir energiją tausojantis

dumblių biomasės sukoncentravimo būdas (Xu et al 2011)

Siekiant nenaudoti jokių cheminių medžiagų kiti galimi dumblių biomasės

sukoncentravimo būdai yra flotacija centrifugavimas filtracija bei elektroforezė Flotacija

atliekama naudojant suspaustą orą tiksliau disperguotus arba ištirpusio oro mikroburbuliukus

nukreipiamus į auginimo terpės dugną prie kurių prilipusios dumblių ląstelės susikaupia

flotuojamos terpės paviršiuje Siekiant suintensyvinti flotacijos procesą kartu su disperguotu

oru gali būti naudojami ir flokuliantai (Chen et al 2011) Kai kurios dumblių rūšys sugeba

natūraliai floatuoti terpės paviršiuje Šis procesas vyksta dėl fotosintezės metu gaminamo

deguonies kuris burbuliukų pavidalu kyla į terpės paviršių (Bruton et al 2009) Kitas būdas

dumblių biomasei sukoncentruoti yra filtracija Galima slėginė vakuuminė ir rotacinė

filtracija Ji labiau tinkama dumblių rūšims kurios pasižymi didesnėmis dumblių ląstelėmis

(gt70 microm) tokioms kaip Coelastrum ir Spirulina ir netinkamas Scenedesmus Dunaliella

Chlorella (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010) Minėtus dumblius galima

sukoncentruoti naudojant membraninę mikrofiltraciją bei ultrafiltraciją (Mata et al 2010)

Esminis filtracijos trūkumas yra tai kad ant filtro nusėdanti dumblių biomasė laikui bėgant

užkemša filtro poras tai apsunkina ir sulėtina patį procesą tuo pačiu padidinamos ir

energijos sąnaudos Be to membranų keitimas ir siurblių darbas ženkliai didina

eksploatacines išlaidas todėl šis metodas labiau taikytinas nedideliems tūriams filtruoti (lt 2

m3p

-1) didesniems tūriams labiau tiktų centrifugavimas (Grima et al 2003)

Centrifugavimas ndash tai gana dažnai naudojamas greitas gana efektyvus būdas

(sukoncentruojama gt95 ) sukoncentruoti biomasę Centrifugavimas yra pripažintas bene

geriausiu metodu sukoncentruoti smulkių vos kelių mikrometrų dydžio dumblių biomasę

(Grima et al 2003) Gaunama geros konsistencijos (tiršta) sukoncentruota biomasė tačiau šis

19

būdas reikalauja nemažai energetinių išlaidų ir techninės priežiūros dėl judančių detalių

(Brennan and Owende 2010 Grima et al 2003 Sim et al 1988)

33 Mikrodumblių biomasės džiovinimas

Sukoncentruota dumblių biomasė kurioje yra nuo 5 iki 20 ir daugiau sausų

medžiagų prieš atliekant ekstrahavimą turi būti džiovinama (iki 92 ir daugiau SM) nes

lipidų ekstrakcija iš sausos biomasės yra žymiai efektyvesnė už ekstrakciją iš drėgnos

medžiagos (Grima et al 2003 Zhu et al 2002) Džiovinimo procesas neturėtų būti atidėtas

ilgesniam laikui ypatingai karšto klimato šalyse (Brennan and Owende 2010 Grima et al

2003) Džiovinimas gali būti vykdomas įvairiais būdais (įskaitant ir džiovinimą saulėje) ir

gana plačiame temperatūrų diapazone Džiovinimas saulėje nors yra paprastas bei pigus deja

turi nemažai trūkumų jis ganėtinai ilgas tokiam biomasės džiovinimui reikalingi nemaži

plotai klimatinės sąlygos ir t t Kiti būdai apima žemo slėgio pakopinį džiovinimą (Prakash

et al 1997) išpurškiamąjį džiovinimą (Grima et al 2003 Prakash et al 1997) (džiovinama

medžiaga išpurškiama ir džiovinama karštomis dujomis tai labai plačiai naudojamas bet

vienas brangiausių džiovinimo metodų (Bruton et al 2009) būgninį džiovinimą (Grima et

al 2003 Prakash et al 1997) džiovinimą žemoje temperatūroje ndash šaltyje (taikant

liofilizaciją kuomet drėgmė pašalinama sublimacijos metu) (Grima et al 2003) ir tt

Liofilizacija yra gana brangus medžiagos džiovinimo būdas ypač jei medžiaga džiovinama

dideliais kiekiais tačiau nepaisant to didelis šio metodo privalumas yra tai kad iš

liofilizuotos medžiagos žymiai lengviau išekstrahuojami lipidai (Grima et al 2003) Visi

džiovinimo metodai išskyrus džiovinimą saulėje reikalauja nemažai energijos sąnaudų Šis

dumblių biomasės paruošimo etapas biodegalams gaminti gali sudaryti net iki 70 visų

žaliavos ruošimo išlaidų (Bruton et al 2009)

34 Žuvų auginimui naudojamos mikrodumblių rūšys

Nors sutinkama nepaprastai daug mikrodumblių rūšių tik nedidelis jų skaičius

auginamas dirbtinai akvakultūrų inkubatoriuose Tai lemia tam tikrų mikrodumblių rūšių

prieinamumas kultivavimo sudėtingumas fizinės ląstelių savybės jų sudėtis virškinamumas

toksinų ir dirgiklių buvimas biomasėje (Muller-Feuga et al 2003 (a) Muller-Feuga et al

2003 (b)) 32 lentelėje pateiktas nevisiškai išsamus paprastai akvakultūrose naudojamų

mikrodumblių rūšių sąrašas ir panaudojimo galimybės

20

32 lentelė Pagrindinių akvakultūrose naudojamų mikrodumblių grupės gentys ir rūšys bei

panaudojimo sritys

Grupė Gentis Rūšis Panaudojimo sritis

Cianobakterijos Arthrospira platensis Kombinuotų pašarų ingredientas

Chlorofita Tetraselmis suecica chui Dvigeldžiams moliuskams

Chlorella sp vulgaris

minutissima

virginica grossii

Plėšriųjų žuvų šėrimui

kombinuotų pašarų ingredientas

Dunaliella sp tertiolecta salina Kombinuotų pašarų ingredientas

Haematococcus pluvialis Kombinuotų pašarų ingredientas

Eustigmatophyceae

(Phyklum

Heterokontophyta)

Nanochloropsis sp oculata Plėšriųjų žuvų šėrimui bdquoŽaliasis

vanduoldquo (suspensija) pelėkinių

žuvų mailiui

Labyrinthulea

(Phyklum

Heterokonta)

Schizochytrium sp Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Ulkenia sp Gyvas maistas plėšriosioms žuvims

Bacillariophyta

(diatoms)

Chaetoceros calcitrans gracilis Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Skeletonema costatum Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Thalassiosira pseudonana Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Nitszchia sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Navicula sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Amphora sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Haptophyta Pavlova lutheri Dvigeldžiams moliuskams

Isochrysis galbana add galbana

bdquoTahitildquo

Dvigeldžiams moliuskams

bdquoŽaliasis vanduoldquo (suspensija)

pelėkinių žuvų mailiui

Dinophyta

(dinoflagellates)

Crypthecodinium cohnii Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Yra žinoma šių mikrodumblių rūšių biomasės sudėtis kuri gali būti keičiama

modifikuojant mikroorganizmus Paprastai žuvų pašaruose vyrauja ne viena kažkuri

mikrodumblių rūšis tačiau atitinkamai subalansuotos jų kompozicijos

35 Mikrodumblių biomasės sudėtis ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai galimybės

Mikrodumbliai savo sudėtyje turi vitaminų mineralų pigmentų nepakeičiamų riebalų

rūgščių todėl gali būti naudojami žuvų šėrimui Tyrinėjamos galimybės juos naudoti grynus

ar koncentratą taip pat analizuojamos galimybės mikrodumblius įterpti į pašarus žuvims

21

Pašarų pramoniniu būdu auginamoms žuvims sudėtis lyginant su kitų gyvūnų pašarų

sudėtimis pateikta 33 lentelėje

33 lentelė Tipinė pašarų sudėtis įvairių rūšių gyvūnams (Algae fos aquaculture and animal feeds)

Baltymai Riebalai Angliavandeniai

Apykaitinė

energija

Pašarų

sąnaudos

kgkg

priesvorio

Paukščiai 210 50 60 130 22

Kiaulės 160 50 60 125 30

Galvijai 120 40 65 101 58

Lašišos 370 320 15 210 10

Jūros karšiai 450 200 20 191 16

Tilapija 350 60 40 135 15

Krevetės 350 60 40 135 20

Iš pateiktų duomenų matyti kad užsienyje auginamų žuvų receptūroje lyginant su

paukščių kiaulių ir galvijų pašarais yra žymiai daugiau baltymų tačiau mažiau

angliavandenių Be to šių pašarų apykaitinė energija yra šiek tiek didesnė o pašarų kiekis

užauginti 1 kg prieaugio yra mažesnis

Lietuvoje platinamų pašarų žuvims sudėtis priklauso nuo gamintojo yra gana

skirtinga ir priklauso nuo maitinamų žuvų rūšies Iš užsienio vežami pašarai savo sudėtyje turi

daugiau baltymų vietos gamybos pašarai pasižymi mažesniu baltymų kiekiu (34 lentelė)

34 lentelė Šalyje platinamų pašarų žuvims sudėtis

35 lentelė Tipinė pramoninių baltyminių žaliavų sudėtis

Žaliava Baltymai Riebalai Angliavandeniai Pelenai

Žuvų miltai 630 110 - 158

Kukurūzų

gliutenas

620 50 183 48

Sojų miltai 440 22 390 61

Pašarų kokybė ir sudėtis priklauso nuo juos sudarančių komponentų Atsižvelgiant į

tai kad pašarų žuvims vienas pagrindinių komponentų yra baltymai pašarų gamybai

naudojami įvairūs baltymų šaltiniai (35 lentelė)

Pašarai Proteinai Riebalai Ląsteliena

Upėtakiams 42-48 20-22 09-38

Šamams 43-54 12-15 02-40

Karpinėms žuvims 48-56 12-15 03-07

Eršketams 47-55 9-18 09-1

Karpinėms žuvims 2301 323 742

Karpinėms vienmetėms 25-26 90

Karpinėms dvimetėms 22-23 100

22

Pastaruoju metu kaip baltyminė žaliava žuvų pašarų gamyboje plačiai naudojami žuvų

miltai ir augalinės kilmės produktai (grūdai ir aliejingosios sėklos) pastarieji pasižymi

mažesne kaina todėl jais pakeičiama dalis žuvų miltų žuvų racione Nors augalinių produktų

naudojimas pašarų gamyboje užtikrina pakankamą žuvų prieaugį jie gali sukelti žymius žuvų

maistinės vertės pokyčius Todėl pastaruoju metu nagrinėjamos galimybės į žuvų mitybos

racioną įtraukti mikrodumblius Jie galėtų būti alternatyva žuvų miltams nes mikrodumbliai

yra bazinis akvakultūros mitybinės grandinės elementas ir yra maisto atsarga kurią žuvys

prisitaikiusios naudoti Tačiau yra daugybė mikrodumblių rūšių pasižyminčių skirtingomis

savybėmis ir maistine verte todėl jų vertė turi būti analizuojama ir vertinama juos naudojant

pašarų žuvims gamybai Apibendrinta įvairių rūšių mikrodumblių cheminė sudėtis pateikta

36 lentelėje Kaip matyti baltymų kiekis žaliadumbliuose ir melsvadumbliuose yra gana

didelis ir siekia 60-71 Lipidų kiekis šiuose dumbliuose varijuoja nuo 2 iki 7 Pelenų

kiekis žaliadumbliuose siekia 3-11 Pigmentų (chlorofilo ir karotinoidų) kiekis dumbliuose

siekia iki 5 (s m) Mikrodumblių ląstelių virškinamumas yra mažas dėl storų sienelių šios

problemos sprendžiamos juos džiovinant ar suardant kitais metodais (ultragarsu) tuo būdu

pasiekiamas apie 90 virškinamumas

36 lentelė Cheminė mikrodumblių sudėtis ( sausos medžiagos)

Mikrodumbliai Proteinai Lipidai Angliavandeniai

Spirulina platensis 46 ndash 50 4 ndash 9 8 ndash 14

Spirulina maxima 60 ndash 71 6 ndash 7 13 ndash 16

Chlorella vulgaris 51 ndash 58 14 ndash 22 12 ndash 17

Chlorella pyrenoidosa 57 2 26

Scenedesmus obliquus 50 ndash 56 12 ndash 14 10 ndash 17

Scenedesmus quadricauda 47 2

Dunaliella salina 57 6 32

Synechococcus 63 11 15

Euglena gracilis 39 ndash 61 14 ndash 20 14 ndash 18

Hormidium 41 38

Ulothrix 45 1

Pašarų gamybai plačiai naudojamuose žuvų miltuose yra gausus svarbių aukštos

kokybės baltymų kiekis Skirtingai nei žuvų miltuose augalinės kilmės žaliavose kuriomis

keičiami žuvų miltai yra mažiau tokių svarbių amino rūgščių kaip lizinas metioninas

triptofanas (Li et al 2008) Tuo tarpu daugumoje mikrodumblių rūšių randamos šios

svarbiausios amino rūgštys Išanalizavus net 40 mikrodumblių rūšių biomasės sudėtį

nustatyta kad jos pasižymėjo panašia amino rūgščių sudėtimi (Brown et al 1997)

Viena svarbesnių maisto medžiagų yra neproteininė sulforūgštis ndash taurinas kuris yra

lygiavertis aminorūgštims Jis svarbus žuvų mityboje tačiau nerandamas augalinėje žaliavoje

23

Nors taurinas mažiau tyrinėtas tačiau mikrodumblių biomasėje rasti ženklūs jo kiekiai

(Dawczynski et al 2007 Murata and Nakazoe 2001)

Labai svarbus komponentas žuvų dietoje yra riebalai kurių randama ir mikrodumblių

ląstelėse Jų kiekis svyruoja priklausomai nuo dumblių rūšies ir auginimo būdo Pastaruoju

metu net nagrinėjamos galimybės mikrodumblių aliejų panaudoti degalų gamybai

Be didelio aukštos kokybės baltymų kiekio žuvų pašarai turi turėti riebalų kurių

sudėtyje būtų polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 Šios rūgštys randamos žuvų

taukuose ir saugo žmogaus organizmą nuo širdies ir kraujagyslių ligų Mikrodumblių sudėtyje

yra šių svarbių riebalų rūgščių kurios per maisto grandinę patenka į žuvų organizmą todėl

dumbliai yra svarbus elementas žuvų mityboje Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA) Dėl šių rūgščių buvimo

mikrodumblių ląstelėse jie laikomi nepamainomu maisto elementu akvakultūrose ypač

auginant zooplanktoną naudojamą žuvų mailiaus maitinimui Pastaruoju metu domimasi ir

sterolių sudėtimi žuvų pašaruose nes augalų fitosteroliai (fitohormonai) gali sukelti

neigiamus endokrininius efektus žuvų organizme

Atlikus tyrimus šeriant žuvis mikrodumbliais nustatyta kad pakeitus žuvų taukus

pašaruose mikrodumblių aliejumi padidėjo nepakeičiamų riebalų rūgščių (omega-3 ir omega-

6) kiekis upėtakių organizmuose (Carrillo et al 2008) Labai svarbi sudėtinė mikrodumblių

biomasės dalis yra pigmentai Mikrodumbliuose sintetinami karotinoidai kurie būtini

auginant kai kurių rūšių žuvis Lašišinių žuvų dietoje turi būti astaksantino kuris nudažo žuvų

mėsą rausva spalva Tuo tikslu pramoniniame žuvų auginime dažniausiai naudojami

sintetiniai karotinoidai tačiau ir dumblių karotinoidai skatina žuvų mėsos nuspalvinimą

(Soler-Vila et al 2009)

Mikrodumbliuose esantys pigmentai naudojami ir kai kurių kitų rūšių žuvų ar krevečių

odos nuspalvinimui siekiant suteikti komerciškai patrauklesnį vaizdą Pvz Chlorella sp ir

Spirulina paprastai įkorporuojami į dekoratyvinių žuvelių kurioms komerciškai labai svarbi

spalva ir sveikas įvaizdis maistą (Zatkova et al 2011 Sergejevova et al 2011) Keletas

mikrodumblių rūšių naudojamos kaip pigmentai žuvų pašarų gamyboje Pvz Haematococcus

naudojamas astaksantino gamyboje kuris suteikia raudoną spalvą lašišoms Tai lėmė

mikrodumblio Haematococcus pluvialis auginimo pramoninę plėtrą Izraelyje ir Japonijoje

kur šie mikrodumbliai auginami vamzdeliniuose ir plokšteliniuose bioreaktoriuose

Havajuose Islandijoje ir Kinijoje Haematococcus auginamas atvirose sistemose (Pulz and

Gross 2004) Spirulina naudojama kaip karotinoidų šaltinis kuriuos kai kurios žuvys

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

11

Pagrindiniai dumblių auginimo privalumai yra šie jų auginimui nereikalingi žemės ūkio

paskirties plotai todėl nekyla konkurencija su žemės ūkio produktais didelis masės prieaugis

ploto vienetui gali augti bet kur net dideliu atstumu nuo vandens CO2 emisijos iš elektrinių

ir kitų potencialių stacionarių aplinkos oro taršos šaltinių gali būti produktyviai naudojamos

dumblių todėl šių pagalba sumažinamas neigiamas minėtų dujų poveikis aplinkai

Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių (Saacutenchez Miroacuten et al 2003 Posten

2009) Ši dumblių savybė sunaudoti CO2 ir jį paversti biomase fotosintezės metu gali

pasitarnauti šalinant anglies dvideginį iš pramonės objektų išlakų ir tuo būdu mažinant

šiltnamio efektą sukeliančių dujų patenkančių į atmosferą iš stacionarių taršos šaltinių

koncentraciją Mikrodumbliai gali būti panaudojami ir šalinant anglies dvideginį iš biodujų

kuriose įprastai jo būna apie 30

Nustatyta kad naudojant mikrodumblius metano koncentraciją biodujose galima

padidinti nuo 70 iki 85ndash90 (Kao et al 2012a) Tačiau anglies dioksido šalinimo

efektyvumas ir mikrodumblių tolerancija anglies dioksidui yra skirtinga Nustatyta kad

didžiausia biomasės išeiga gaunama kai anglies dvideginio koncentracija dujose tiekiamose į

bioreaktorius nėra didelė (Kodama et al 1993 Hanagata et al 1992 Nakano et al 1996

Sakai et al 1995) Tai susiję su pH sumažėjimu dumblių auginimo terpėje dėl to sulėtėja kai

kurių dumblių rūšių augimas (Pires et al 2012) Dumbliai anglies dioksidą fiksuoja esant

šviesos šaltiniui Todėl auginant mikrodumblius uždarose sistemose būtinas dirbtinis

apšvietimas Nustatyta kad efektyviausiai fotosintezę veikia mėlyna (420ndash450 nm) ir raudona

(660ndash700 nm) šviesa kurios optimalus srautas 200ndash400 micromolm2s ribose Esant aukštesnei

temperatūrai dumbliai gali absorbuoti didesnį šviesos srautą (Carvalho et al 2010)

Mikrodumblių augimui ir dauginimuisi svarbi ir temperatūra Optimali temperatūra

dumbliams yra 20ndash30 degC ribose (Zebib 2008) Daugelis dumblių gali augti iki 15 degC

temperatūroje tačiau esant 2ndash4 degC temperatūrai dumbliai gali žūti (Mata et al 2010) Esant

aukštesnei kaip 30 degC temperatūrai dumblių dauginimosi greitis yra mažesnis

Pagrindinės maisto medžiagos mikrodumblių augimui kartu su anglimi yra azotas ir

fosforas Azotas sudaro 7ndash10 dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra amoniakinis

(NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas (Oliver and Ganf 2000) Azoto kiekis dumblių auginimo

terpėse siekia 007-04 gl Fosforo kiekis svyruoja 0002ndash03 gl ribose (Richmond 2004)

Atsižvelgiant į tai kad azoto ir fosforo yra gausu įvairiose nuotekose ir atliekose (nuotekų

dumble mėšle ir t t) siūloma jas naudoti mikrodumblių auginimui Tačiau azoto ir fosforo

12

kiekis auginimo terpėje neturi būti per didelis Didesnės amonio jonų koncentracijos

dumbliams yra nuodingos (Borowitzka 1998) Svarbu ir tai kad naudodami mikrodumblius

iš nuotekų galime šalinti ir sunkiuosius metalus (Vilchez et al 1997) bei kai kuriuos toksinius

organinius aromatinius junginius (Semple et al 1999)

Įvairių rūšių mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau daugiau nei kelis

dešimtmečius ir naudojami pašarų gamybai kosmetikai farmacijos pramonei ir kt

Paprasčiausios atviros sistemos dumblių auginimui yra negilūs stacionarūs baseinai su

įtaisytomis maišyklėmis arba be jų (Borowitzka 1999) kurių dydis siekia nuo kelių kv metrų

iki 250 ha (31 pav) Anglies šaltinis dumbliams yra CO2

31 pav Maži baseinai Spirulina kultūrai Azijoje (kairėje) baseinai Dunaliella salina kultūrai (Cognis

Western Australia ) (Algae-based biofuels 2009)

Anglies dvideginis į vandenį patenka iš oro tai riboja augimo tempą ir sąlygoja

palyginti mažesnį derlių iš 1 ha ploto Kitas neigiamas poveikis ndash lėtas maistinių medžiagų

pasiskirstymas bei gyvų ir negyvų dumblių plūduriavimas ir sedimentacija tai riboja saulės

šviesos prieigą (Algae-based biofuels 2009 Newman 2009) Minėtą poveikį galima

sumažinti arba panaikinti auginant dumblius kitokios formos baseinuose konkrečiai

apvaliuose su mechaniniu maišymu arba taip vadinamuose ldquoracewayrdquo kanalų pavidalo

baseinuose kuriuose irklaračio dėka sukuriama vandens cirkuliacija kanalais Maišymas

pagerina CO2 prieigą Anglies dvideginio šaltiniu gali būti oras suslėgtas anglies divideginis

arba CO2 turinčios išmetamos dujos 1 t dumblių biomasės reikia maždaug apie 18 t anglies

dvideginio Jei CO2 šaltiniu naudojamas oras kuriame anglies dvideginis sudaro tik 00383

tai 1 t dumblių užauginti reikės apie 37000 m3

oro (Algae-based biofuels 2009) Dumbliai

tokiose sistemose yra jautrūs dumblių plėšrūnams parazitams bei kitoms rūšims kurios

labiau prisitaikiusios gyventi esamomis sąlygomis Tik ribotas rūšių kiekis gali dominuoti ir

išlikti atvirose sistemose

13

Dumbliai tokiose sistemose auginami nepertraukiamu būdu reguliariai pašalinant iš

sistemos dalį užaugintos biomasės ir papildant sistemą naujomis maisto medžiagomis

(Demirbas 2010) Atvirų dumblių auginimo sistemų privalumas ndash jos yra paprastos lengvai

įrengiamos aptarnaujamos nedidelės energijos sąnaudos eksploatacijos metu (Singh and

Sharma 2012)

Tokias problemas kaip temperatūra dujų apykaita tarprūšinė konkurencija galima

eliminuoti dumblius auginant uždarose sistemose (Ugwu et al 2008) Nustatyta kad dumblių

biomasės išeiga uždarose sistemose viršija išeigą gautą atvirose sistemose apie 300 (Pulz

and Schreibenbogen 1998)

Pasaulyje yra gaminami įvairių konstrukcijų uždari fotobioreaktoriai Tai vertikalios

horizontalios bei spiralinės vamzdelinės plokštelinės cilindro kupolo ar piramidės formos

sistemos Populiariausi yra vamzdeliniai bei plokšteliniai bioreaktoriai (32 ir 33 pav)

Uždaros sistemos dažnai įrengiamos dengiant atviras sistemas permatoma skaidria medžiaga

ar sudarant oranžerijas tačiau tai yra brangu dideliems plotams Kitas paprastas bet

nebrangus pavyzdys būtų polietileno krepšių rankovių taikymas

32 pav Uždarų dumblių auginimo sistemų pavyzdžiai ldquoBig Bagrdquo dumblių kultūra (BEAM)

stulpelinis burbulų reaktorius (Tredici in Wijffels 2007) stulpelinių burbulų reaktorių laukas

(Wijffels 2007)

Tokia sistema yra pakankamai jautri išorės poveikiui ir neilgaamžė todėl tai daro ją

netinkama naudoti lauko sąlygomis Šiek tiek pažangesnės sistemos su ilgesnio tarnavimo

laiko danga stiklu polietilenu ar polikarbonatu Tokie reaktoriai veikia nepertraukiamai

gerai kontroliuojami gaunama didesnė biomasės koncentracija be ypatingų sąlygų ir didesnių

išlaidų tonai derliaus Tokio tipo reaktoriaus pavyzdys ndash vertikalus vamzdelinis arba

vertikalus stulpelinis (koloninis) reaktorius

14

33 pav Vamzdelinių reaktorių sistema (Algae production)

Vamzdeliniai reaktoriai yra tinkami naudoti turint didelį apšviečiamą paviršių Jei

naudotume minėto tipo reaktorių sistemą t y vamzdelinius vertikalius reaktorius sustatytume

vieną šalia kito šie kaimyninius užstotų (mestų šešėlį) taip sumažindami saulės spinduliuotės

prieigą (32 pav stulpelinių burbulų reaktorių laukas) Ši problema eliminuojama naudojant

horizontalius vamzdelinius reaktorius (33 pav) Tačiau pašalinti šią problemą ne taip

paprasta kaip iš pirmo žvilgsnio atrodo Problemos sprendimas abiem atvejais yra jų atstumų

funkcija Pagrindinis vamzdelinių reaktorių trūkumas ndash prastas masės pernešimas Masės

pernešimo problema didėja (deguonies kiekis didėja augimo sąlygos toliau išilgai vamzdelio

prastėja) didėjant vamzdeliniam bioreaktoriui (Ugwu et al 2008)

34 pav Alveolinis plokštelinis fotobioreaktorius (Tredici and Materassi 1992)

15

Siekiant optimaliau išnaudoti saulės energiją buvo sukurti plokšti taip vadinami flat-

plate fotobioreaktoriai (34 ir 35 pav) Šiuose reaktoriuose ištirpusio deguonies susikaupimas

yra pakankamai žemas palyginti su horizontaliais vamzdeliniais reaktoriais Skelbiama kad

plokšti reaktoriai gali pasiekti gana aukštą fotosintetinį efektyvumą Minėti įrenginiai yra

labai tinkami dumblių auginimui tačiau ir jie turi keletą trūkumų Įvairių sistemų dumbliams

auginti privalumai ir trūkumai yra išdėstyti žemiau pateiktoje 31 lentelėje

35 pav Flat-Plate-Airlift fotobioreaktorius reaktoriaus sudėtinė dalis ir biomasės srautai

reaktoriuje (Subitec)

31 lentelė Sistemų dumblių auginimui palyginimas (Ugwu et al 2008)

Sistemos

dumbliams

auginti

Privalumai Trūkumai

Atviri baseinai Palyginti ekonomiški lengva valyti

po auginimo tinka masiniam

dumblių auginimui

Sunkiau kontroliuoti kultūrų sąlygas

sunkumai auginant dumblius ilgesnį

periodą nedidelis produktyvumas

užima daug vietos limituotos dumblių

rūšys kultūras lengva užkrėsti

Vertikalūs

stulpeliniai

reaktoriai

Didelis masės pernešimas geras

susimaišymas su nedideliu šlyties

įtempiu nedideli energijos poreikiai

geras potencialas įvairiam masteliui

Nedidelis apšvietimo paviršiaus plotas

jų konstrukcijos reikalauja reiklesnių

medžiagų šlyties įtempiai dumblių

16

lengva sterilizuoti gerai tinka

dumblių imobilizavimui sumažinta

fotoinhibicija ir fotooksidacija

kultūroms mažėja apšvietimo plotas

didėjant masteliui

Plokštiniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšviečiamo paviršiaus

plotas tinkami lauko kultūroms geri

dumblių imobilizacijai geras

biomasės produktyvumas palyginti

pigūs lengva valyti nedideli

deguonies kiekiai

Didesniems įrenginiams reikia daugiau

sekcijų ir atraminių medžiagų sunki

temperatūrinė kontrolė galimybė

atsirasti hidrodinaminiam stresui kai

kurioms dumblių rūšims atsiranda

apnašų ant sienų

Vamzdeliniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšvietimo paviršiaus plotas

tinkami lauko kultūroms

pakankamai geras biomasės

produktyvumas palyginti pigūs

pH gradientas ištirpęs deguonis ir

anglies dvideginis išilgai vamzdelio

atsiranda apnašų ant sienų reikia

nemažų plotų auginimui

Fotosintezei vykdyti gali būti naudojama ne tik natūrali bet ir dirbtinė šviesa Žemiau

pateiktame 36 pav pavaizduotas fotobioreaktorius apšviečiamas dirbtine šviesa ndash

fluorescencine lempa

36 pav Tipinis fotobioreaktorius su dirbtiniu apšvietimu (Ugwu et al 2008 Newman

2009)

Įrenginys sumontuotas su rotoriumi ir sparnuotės įrenginiu kultūrų sumaišymui Šio

tipo reaktorių galima modifikuoti apšvietimui naudojant tiek dirbtinę tiek natūralią šviesą

Taigi šis įrenginys veikia naudojant dirbtinę šviesą tuomet kai natūralios šviesos

intensyvumas sumažėja ndash kuomet stipriai debesuota ar nakties periodu Yra duomenų kad

galima sukaupti optines skaidulas padalyti saulės šviesą cilindrinio reaktoriaus viduje

Pagrindinis viduje apšviečiamo reaktoriaus privalumas būtų tai kad šilumos ir slėgio dėka

minimizuojamas užkrėtimas Be to apšvietimas būtų nepertraukiamas (tiek šviesiu tiek

Reaktoriaus siena

Fluorescencinė lempa

Rotorius Anga aeracijai

Sparnuotė

17

tamsiu paros metu) Vis dėlto dumblių auginimas lauko sąlygomis naudojant minėto tipo

reaktorius reikalautų šiek tiek techninių pastangų

32 Mikrodumblių biomasės koncentravimas

Užaugintos mikrodumblių biomasės paruošimas apima kelis etapus biomasės

sukoncentravimą apdorojimą aliejaus ekstrakciją Biomasę sukoncentruoti galima įvairiais

metodais įskaitant mechaninius cheminius bei biologinius būdus sedimentaciją

centrifugavimą filtraciją (įskaitant ultrafiltraciją) flokuliaciją bei flotaciją ultragarsinę bei

magnetinę separaciją (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010 Carlsson et al 2007

Chen et al 2011 Wu et al 2012 Bilad et al 2012 Xu et al 2008) bei elektroforezę

(Christenson and Sims 2011) Universalaus metodo minėtam tikslui pasiekti nėra paprastai iš

daugelio jis pasirenkamas priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jų dydžio (mikrodumblių

dydis 3ndash30 microm) ląstelių tankio taip pat atsižvelgiant į metodo ekonomiškumą Sąlyginai

nedidelė dumblių koncentracija (05ndash5 kg m-3

auginimo terpės (Greenwell et al 2010 Grima

et al 2003)) ir jų dydis apsunkina ir pabrangina (sukoncentravimas sudaro apie 20ndash30 visų

biomasės apdorojimo išlaidų sumos (Grima et al 2003)) biomasės sukoncentravimo procesą

Techniškai pats paprasčiausias ir pigiausias mechaninis būdas sukoncentruoti

dumblius yra jų biomasės nusodinimas Pramoniniais tikslais auginami dumbliai nusodinami

nusodinimo baseinuose taip jų masė sukoncentruojama 85ndash95 (sausų medžiagų masė

sudaro apie 3 ) nusodinimo baseinų dugne Šis būdas gana pigus tačiau nepatrauklus tuo

kad reikalingas papildomas plotas nusodinimo baseinui įrengti Be to pats nusodinimo

procesas vyksta gana lėtai todėl jo metu esant aukštesnei aplinkos temperatūrai nusodinama

biomasė gali pradėti gesti (Greenwell et al 2010) Nusodinimo ir filtracijos procesus

paspartinti gali flokuliantų ar koaguliantų naudojimas susidarant dumblių ląstelių

aglomeratams Atlikta eilė tyrimų siekiant surasti optimalius flokuliantus ir koaguliantus

Dažniausiai tam tikslui naudojamos neorganinės geležies ar aliuminio druskos FeCl3

Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 (Grima et al 2003) Elektrolitų efektyvumą sužadinti koaguliaciją

nusako kritinė koagulianto koncentracija arba kitaip tariant koagulianto koncentracija

reikalinga greitai sukelti koaguliaciją Metalo jonų koaguliacinis efektyvumas didėja didėjant

jono krūviui Poligeležies sulfatas Fe2(OH)n(SO4)3-n2]m yra bene efektyviausias lyginant šį su

tradiciniais nepolimerizuotais metalo druskų flokuliantais (Grima et al 2003) Flokulėms

sudaryti yra naudojami ir polimerai Ignacio de Godos ir bendratyrėjai nustatė kad naudojant

flokuliantus Drewfloc 447 Flocudex CS5000 Flocusol CM78 Chemifloc CV300 ir

18

chitozaną keletui dumblių rūšių biomasės sukoncentravimo efektyvumas 66ndash98

pasiekiamas su 5ndash6 kartus mažesne koncentracija nei naudojant FeCl3 ir Fe2(SO4)3 (De Godos

et al 2011) Be to tų pačių atliktų tyrimų duomenimis vienaląsčių ir kolonijinių dumblių

biomasės sukoncentravimo efektyvumai labai panašūs

Paprastas ir greitas būdas sukoncentruoti dumblių ląsteles yra magnetinė separacija

naudojant Fe3O4 nanomagnetines daleles Minėtos magnetinės dalelės buvo pritaikytos

mikrodumblių Botryococcus braunii ir Chlorella ellipsoidea sukoncentravimui Pridėjus

Fe3O4 į dumblių suspensiją dumblių ląstelės jas adsorbuoja o dumblių sukoncentravimas

vyksta dėl veikiančio išorinio magnetinio lauko Pasak tyrėjų taikant šį metodą pasiekiamas

didesnis nei 98 sukoncentravimo efektyvumas Be to tai laiką ir energiją tausojantis

dumblių biomasės sukoncentravimo būdas (Xu et al 2011)

Siekiant nenaudoti jokių cheminių medžiagų kiti galimi dumblių biomasės

sukoncentravimo būdai yra flotacija centrifugavimas filtracija bei elektroforezė Flotacija

atliekama naudojant suspaustą orą tiksliau disperguotus arba ištirpusio oro mikroburbuliukus

nukreipiamus į auginimo terpės dugną prie kurių prilipusios dumblių ląstelės susikaupia

flotuojamos terpės paviršiuje Siekiant suintensyvinti flotacijos procesą kartu su disperguotu

oru gali būti naudojami ir flokuliantai (Chen et al 2011) Kai kurios dumblių rūšys sugeba

natūraliai floatuoti terpės paviršiuje Šis procesas vyksta dėl fotosintezės metu gaminamo

deguonies kuris burbuliukų pavidalu kyla į terpės paviršių (Bruton et al 2009) Kitas būdas

dumblių biomasei sukoncentruoti yra filtracija Galima slėginė vakuuminė ir rotacinė

filtracija Ji labiau tinkama dumblių rūšims kurios pasižymi didesnėmis dumblių ląstelėmis

(gt70 microm) tokioms kaip Coelastrum ir Spirulina ir netinkamas Scenedesmus Dunaliella

Chlorella (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010) Minėtus dumblius galima

sukoncentruoti naudojant membraninę mikrofiltraciją bei ultrafiltraciją (Mata et al 2010)

Esminis filtracijos trūkumas yra tai kad ant filtro nusėdanti dumblių biomasė laikui bėgant

užkemša filtro poras tai apsunkina ir sulėtina patį procesą tuo pačiu padidinamos ir

energijos sąnaudos Be to membranų keitimas ir siurblių darbas ženkliai didina

eksploatacines išlaidas todėl šis metodas labiau taikytinas nedideliems tūriams filtruoti (lt 2

m3p

-1) didesniems tūriams labiau tiktų centrifugavimas (Grima et al 2003)

Centrifugavimas ndash tai gana dažnai naudojamas greitas gana efektyvus būdas

(sukoncentruojama gt95 ) sukoncentruoti biomasę Centrifugavimas yra pripažintas bene

geriausiu metodu sukoncentruoti smulkių vos kelių mikrometrų dydžio dumblių biomasę

(Grima et al 2003) Gaunama geros konsistencijos (tiršta) sukoncentruota biomasė tačiau šis

19

būdas reikalauja nemažai energetinių išlaidų ir techninės priežiūros dėl judančių detalių

(Brennan and Owende 2010 Grima et al 2003 Sim et al 1988)

33 Mikrodumblių biomasės džiovinimas

Sukoncentruota dumblių biomasė kurioje yra nuo 5 iki 20 ir daugiau sausų

medžiagų prieš atliekant ekstrahavimą turi būti džiovinama (iki 92 ir daugiau SM) nes

lipidų ekstrakcija iš sausos biomasės yra žymiai efektyvesnė už ekstrakciją iš drėgnos

medžiagos (Grima et al 2003 Zhu et al 2002) Džiovinimo procesas neturėtų būti atidėtas

ilgesniam laikui ypatingai karšto klimato šalyse (Brennan and Owende 2010 Grima et al

2003) Džiovinimas gali būti vykdomas įvairiais būdais (įskaitant ir džiovinimą saulėje) ir

gana plačiame temperatūrų diapazone Džiovinimas saulėje nors yra paprastas bei pigus deja

turi nemažai trūkumų jis ganėtinai ilgas tokiam biomasės džiovinimui reikalingi nemaži

plotai klimatinės sąlygos ir t t Kiti būdai apima žemo slėgio pakopinį džiovinimą (Prakash

et al 1997) išpurškiamąjį džiovinimą (Grima et al 2003 Prakash et al 1997) (džiovinama

medžiaga išpurškiama ir džiovinama karštomis dujomis tai labai plačiai naudojamas bet

vienas brangiausių džiovinimo metodų (Bruton et al 2009) būgninį džiovinimą (Grima et

al 2003 Prakash et al 1997) džiovinimą žemoje temperatūroje ndash šaltyje (taikant

liofilizaciją kuomet drėgmė pašalinama sublimacijos metu) (Grima et al 2003) ir tt

Liofilizacija yra gana brangus medžiagos džiovinimo būdas ypač jei medžiaga džiovinama

dideliais kiekiais tačiau nepaisant to didelis šio metodo privalumas yra tai kad iš

liofilizuotos medžiagos žymiai lengviau išekstrahuojami lipidai (Grima et al 2003) Visi

džiovinimo metodai išskyrus džiovinimą saulėje reikalauja nemažai energijos sąnaudų Šis

dumblių biomasės paruošimo etapas biodegalams gaminti gali sudaryti net iki 70 visų

žaliavos ruošimo išlaidų (Bruton et al 2009)

34 Žuvų auginimui naudojamos mikrodumblių rūšys

Nors sutinkama nepaprastai daug mikrodumblių rūšių tik nedidelis jų skaičius

auginamas dirbtinai akvakultūrų inkubatoriuose Tai lemia tam tikrų mikrodumblių rūšių

prieinamumas kultivavimo sudėtingumas fizinės ląstelių savybės jų sudėtis virškinamumas

toksinų ir dirgiklių buvimas biomasėje (Muller-Feuga et al 2003 (a) Muller-Feuga et al

2003 (b)) 32 lentelėje pateiktas nevisiškai išsamus paprastai akvakultūrose naudojamų

mikrodumblių rūšių sąrašas ir panaudojimo galimybės

20

32 lentelė Pagrindinių akvakultūrose naudojamų mikrodumblių grupės gentys ir rūšys bei

panaudojimo sritys

Grupė Gentis Rūšis Panaudojimo sritis

Cianobakterijos Arthrospira platensis Kombinuotų pašarų ingredientas

Chlorofita Tetraselmis suecica chui Dvigeldžiams moliuskams

Chlorella sp vulgaris

minutissima

virginica grossii

Plėšriųjų žuvų šėrimui

kombinuotų pašarų ingredientas

Dunaliella sp tertiolecta salina Kombinuotų pašarų ingredientas

Haematococcus pluvialis Kombinuotų pašarų ingredientas

Eustigmatophyceae

(Phyklum

Heterokontophyta)

Nanochloropsis sp oculata Plėšriųjų žuvų šėrimui bdquoŽaliasis

vanduoldquo (suspensija) pelėkinių

žuvų mailiui

Labyrinthulea

(Phyklum

Heterokonta)

Schizochytrium sp Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Ulkenia sp Gyvas maistas plėšriosioms žuvims

Bacillariophyta

(diatoms)

Chaetoceros calcitrans gracilis Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Skeletonema costatum Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Thalassiosira pseudonana Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Nitszchia sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Navicula sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Amphora sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Haptophyta Pavlova lutheri Dvigeldžiams moliuskams

Isochrysis galbana add galbana

bdquoTahitildquo

Dvigeldžiams moliuskams

bdquoŽaliasis vanduoldquo (suspensija)

pelėkinių žuvų mailiui

Dinophyta

(dinoflagellates)

Crypthecodinium cohnii Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Yra žinoma šių mikrodumblių rūšių biomasės sudėtis kuri gali būti keičiama

modifikuojant mikroorganizmus Paprastai žuvų pašaruose vyrauja ne viena kažkuri

mikrodumblių rūšis tačiau atitinkamai subalansuotos jų kompozicijos

35 Mikrodumblių biomasės sudėtis ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai galimybės

Mikrodumbliai savo sudėtyje turi vitaminų mineralų pigmentų nepakeičiamų riebalų

rūgščių todėl gali būti naudojami žuvų šėrimui Tyrinėjamos galimybės juos naudoti grynus

ar koncentratą taip pat analizuojamos galimybės mikrodumblius įterpti į pašarus žuvims

21

Pašarų pramoniniu būdu auginamoms žuvims sudėtis lyginant su kitų gyvūnų pašarų

sudėtimis pateikta 33 lentelėje

33 lentelė Tipinė pašarų sudėtis įvairių rūšių gyvūnams (Algae fos aquaculture and animal feeds)

Baltymai Riebalai Angliavandeniai

Apykaitinė

energija

Pašarų

sąnaudos

kgkg

priesvorio

Paukščiai 210 50 60 130 22

Kiaulės 160 50 60 125 30

Galvijai 120 40 65 101 58

Lašišos 370 320 15 210 10

Jūros karšiai 450 200 20 191 16

Tilapija 350 60 40 135 15

Krevetės 350 60 40 135 20

Iš pateiktų duomenų matyti kad užsienyje auginamų žuvų receptūroje lyginant su

paukščių kiaulių ir galvijų pašarais yra žymiai daugiau baltymų tačiau mažiau

angliavandenių Be to šių pašarų apykaitinė energija yra šiek tiek didesnė o pašarų kiekis

užauginti 1 kg prieaugio yra mažesnis

Lietuvoje platinamų pašarų žuvims sudėtis priklauso nuo gamintojo yra gana

skirtinga ir priklauso nuo maitinamų žuvų rūšies Iš užsienio vežami pašarai savo sudėtyje turi

daugiau baltymų vietos gamybos pašarai pasižymi mažesniu baltymų kiekiu (34 lentelė)

34 lentelė Šalyje platinamų pašarų žuvims sudėtis

35 lentelė Tipinė pramoninių baltyminių žaliavų sudėtis

Žaliava Baltymai Riebalai Angliavandeniai Pelenai

Žuvų miltai 630 110 - 158

Kukurūzų

gliutenas

620 50 183 48

Sojų miltai 440 22 390 61

Pašarų kokybė ir sudėtis priklauso nuo juos sudarančių komponentų Atsižvelgiant į

tai kad pašarų žuvims vienas pagrindinių komponentų yra baltymai pašarų gamybai

naudojami įvairūs baltymų šaltiniai (35 lentelė)

Pašarai Proteinai Riebalai Ląsteliena

Upėtakiams 42-48 20-22 09-38

Šamams 43-54 12-15 02-40

Karpinėms žuvims 48-56 12-15 03-07

Eršketams 47-55 9-18 09-1

Karpinėms žuvims 2301 323 742

Karpinėms vienmetėms 25-26 90

Karpinėms dvimetėms 22-23 100

22

Pastaruoju metu kaip baltyminė žaliava žuvų pašarų gamyboje plačiai naudojami žuvų

miltai ir augalinės kilmės produktai (grūdai ir aliejingosios sėklos) pastarieji pasižymi

mažesne kaina todėl jais pakeičiama dalis žuvų miltų žuvų racione Nors augalinių produktų

naudojimas pašarų gamyboje užtikrina pakankamą žuvų prieaugį jie gali sukelti žymius žuvų

maistinės vertės pokyčius Todėl pastaruoju metu nagrinėjamos galimybės į žuvų mitybos

racioną įtraukti mikrodumblius Jie galėtų būti alternatyva žuvų miltams nes mikrodumbliai

yra bazinis akvakultūros mitybinės grandinės elementas ir yra maisto atsarga kurią žuvys

prisitaikiusios naudoti Tačiau yra daugybė mikrodumblių rūšių pasižyminčių skirtingomis

savybėmis ir maistine verte todėl jų vertė turi būti analizuojama ir vertinama juos naudojant

pašarų žuvims gamybai Apibendrinta įvairių rūšių mikrodumblių cheminė sudėtis pateikta

36 lentelėje Kaip matyti baltymų kiekis žaliadumbliuose ir melsvadumbliuose yra gana

didelis ir siekia 60-71 Lipidų kiekis šiuose dumbliuose varijuoja nuo 2 iki 7 Pelenų

kiekis žaliadumbliuose siekia 3-11 Pigmentų (chlorofilo ir karotinoidų) kiekis dumbliuose

siekia iki 5 (s m) Mikrodumblių ląstelių virškinamumas yra mažas dėl storų sienelių šios

problemos sprendžiamos juos džiovinant ar suardant kitais metodais (ultragarsu) tuo būdu

pasiekiamas apie 90 virškinamumas

36 lentelė Cheminė mikrodumblių sudėtis ( sausos medžiagos)

Mikrodumbliai Proteinai Lipidai Angliavandeniai

Spirulina platensis 46 ndash 50 4 ndash 9 8 ndash 14

Spirulina maxima 60 ndash 71 6 ndash 7 13 ndash 16

Chlorella vulgaris 51 ndash 58 14 ndash 22 12 ndash 17

Chlorella pyrenoidosa 57 2 26

Scenedesmus obliquus 50 ndash 56 12 ndash 14 10 ndash 17

Scenedesmus quadricauda 47 2

Dunaliella salina 57 6 32

Synechococcus 63 11 15

Euglena gracilis 39 ndash 61 14 ndash 20 14 ndash 18

Hormidium 41 38

Ulothrix 45 1

Pašarų gamybai plačiai naudojamuose žuvų miltuose yra gausus svarbių aukštos

kokybės baltymų kiekis Skirtingai nei žuvų miltuose augalinės kilmės žaliavose kuriomis

keičiami žuvų miltai yra mažiau tokių svarbių amino rūgščių kaip lizinas metioninas

triptofanas (Li et al 2008) Tuo tarpu daugumoje mikrodumblių rūšių randamos šios

svarbiausios amino rūgštys Išanalizavus net 40 mikrodumblių rūšių biomasės sudėtį

nustatyta kad jos pasižymėjo panašia amino rūgščių sudėtimi (Brown et al 1997)

Viena svarbesnių maisto medžiagų yra neproteininė sulforūgštis ndash taurinas kuris yra

lygiavertis aminorūgštims Jis svarbus žuvų mityboje tačiau nerandamas augalinėje žaliavoje

23

Nors taurinas mažiau tyrinėtas tačiau mikrodumblių biomasėje rasti ženklūs jo kiekiai

(Dawczynski et al 2007 Murata and Nakazoe 2001)

Labai svarbus komponentas žuvų dietoje yra riebalai kurių randama ir mikrodumblių

ląstelėse Jų kiekis svyruoja priklausomai nuo dumblių rūšies ir auginimo būdo Pastaruoju

metu net nagrinėjamos galimybės mikrodumblių aliejų panaudoti degalų gamybai

Be didelio aukštos kokybės baltymų kiekio žuvų pašarai turi turėti riebalų kurių

sudėtyje būtų polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 Šios rūgštys randamos žuvų

taukuose ir saugo žmogaus organizmą nuo širdies ir kraujagyslių ligų Mikrodumblių sudėtyje

yra šių svarbių riebalų rūgščių kurios per maisto grandinę patenka į žuvų organizmą todėl

dumbliai yra svarbus elementas žuvų mityboje Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA) Dėl šių rūgščių buvimo

mikrodumblių ląstelėse jie laikomi nepamainomu maisto elementu akvakultūrose ypač

auginant zooplanktoną naudojamą žuvų mailiaus maitinimui Pastaruoju metu domimasi ir

sterolių sudėtimi žuvų pašaruose nes augalų fitosteroliai (fitohormonai) gali sukelti

neigiamus endokrininius efektus žuvų organizme

Atlikus tyrimus šeriant žuvis mikrodumbliais nustatyta kad pakeitus žuvų taukus

pašaruose mikrodumblių aliejumi padidėjo nepakeičiamų riebalų rūgščių (omega-3 ir omega-

6) kiekis upėtakių organizmuose (Carrillo et al 2008) Labai svarbi sudėtinė mikrodumblių

biomasės dalis yra pigmentai Mikrodumbliuose sintetinami karotinoidai kurie būtini

auginant kai kurių rūšių žuvis Lašišinių žuvų dietoje turi būti astaksantino kuris nudažo žuvų

mėsą rausva spalva Tuo tikslu pramoniniame žuvų auginime dažniausiai naudojami

sintetiniai karotinoidai tačiau ir dumblių karotinoidai skatina žuvų mėsos nuspalvinimą

(Soler-Vila et al 2009)

Mikrodumbliuose esantys pigmentai naudojami ir kai kurių kitų rūšių žuvų ar krevečių

odos nuspalvinimui siekiant suteikti komerciškai patrauklesnį vaizdą Pvz Chlorella sp ir

Spirulina paprastai įkorporuojami į dekoratyvinių žuvelių kurioms komerciškai labai svarbi

spalva ir sveikas įvaizdis maistą (Zatkova et al 2011 Sergejevova et al 2011) Keletas

mikrodumblių rūšių naudojamos kaip pigmentai žuvų pašarų gamyboje Pvz Haematococcus

naudojamas astaksantino gamyboje kuris suteikia raudoną spalvą lašišoms Tai lėmė

mikrodumblio Haematococcus pluvialis auginimo pramoninę plėtrą Izraelyje ir Japonijoje

kur šie mikrodumbliai auginami vamzdeliniuose ir plokšteliniuose bioreaktoriuose

Havajuose Islandijoje ir Kinijoje Haematococcus auginamas atvirose sistemose (Pulz and

Gross 2004) Spirulina naudojama kaip karotinoidų šaltinis kuriuos kai kurios žuvys

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

12

kiekis auginimo terpėje neturi būti per didelis Didesnės amonio jonų koncentracijos

dumbliams yra nuodingos (Borowitzka 1998) Svarbu ir tai kad naudodami mikrodumblius

iš nuotekų galime šalinti ir sunkiuosius metalus (Vilchez et al 1997) bei kai kuriuos toksinius

organinius aromatinius junginius (Semple et al 1999)

Įvairių rūšių mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau daugiau nei kelis

dešimtmečius ir naudojami pašarų gamybai kosmetikai farmacijos pramonei ir kt

Paprasčiausios atviros sistemos dumblių auginimui yra negilūs stacionarūs baseinai su

įtaisytomis maišyklėmis arba be jų (Borowitzka 1999) kurių dydis siekia nuo kelių kv metrų

iki 250 ha (31 pav) Anglies šaltinis dumbliams yra CO2

31 pav Maži baseinai Spirulina kultūrai Azijoje (kairėje) baseinai Dunaliella salina kultūrai (Cognis

Western Australia ) (Algae-based biofuels 2009)

Anglies dvideginis į vandenį patenka iš oro tai riboja augimo tempą ir sąlygoja

palyginti mažesnį derlių iš 1 ha ploto Kitas neigiamas poveikis ndash lėtas maistinių medžiagų

pasiskirstymas bei gyvų ir negyvų dumblių plūduriavimas ir sedimentacija tai riboja saulės

šviesos prieigą (Algae-based biofuels 2009 Newman 2009) Minėtą poveikį galima

sumažinti arba panaikinti auginant dumblius kitokios formos baseinuose konkrečiai

apvaliuose su mechaniniu maišymu arba taip vadinamuose ldquoracewayrdquo kanalų pavidalo

baseinuose kuriuose irklaračio dėka sukuriama vandens cirkuliacija kanalais Maišymas

pagerina CO2 prieigą Anglies dvideginio šaltiniu gali būti oras suslėgtas anglies divideginis

arba CO2 turinčios išmetamos dujos 1 t dumblių biomasės reikia maždaug apie 18 t anglies

dvideginio Jei CO2 šaltiniu naudojamas oras kuriame anglies dvideginis sudaro tik 00383

tai 1 t dumblių užauginti reikės apie 37000 m3

oro (Algae-based biofuels 2009) Dumbliai

tokiose sistemose yra jautrūs dumblių plėšrūnams parazitams bei kitoms rūšims kurios

labiau prisitaikiusios gyventi esamomis sąlygomis Tik ribotas rūšių kiekis gali dominuoti ir

išlikti atvirose sistemose

13

Dumbliai tokiose sistemose auginami nepertraukiamu būdu reguliariai pašalinant iš

sistemos dalį užaugintos biomasės ir papildant sistemą naujomis maisto medžiagomis

(Demirbas 2010) Atvirų dumblių auginimo sistemų privalumas ndash jos yra paprastos lengvai

įrengiamos aptarnaujamos nedidelės energijos sąnaudos eksploatacijos metu (Singh and

Sharma 2012)

Tokias problemas kaip temperatūra dujų apykaita tarprūšinė konkurencija galima

eliminuoti dumblius auginant uždarose sistemose (Ugwu et al 2008) Nustatyta kad dumblių

biomasės išeiga uždarose sistemose viršija išeigą gautą atvirose sistemose apie 300 (Pulz

and Schreibenbogen 1998)

Pasaulyje yra gaminami įvairių konstrukcijų uždari fotobioreaktoriai Tai vertikalios

horizontalios bei spiralinės vamzdelinės plokštelinės cilindro kupolo ar piramidės formos

sistemos Populiariausi yra vamzdeliniai bei plokšteliniai bioreaktoriai (32 ir 33 pav)

Uždaros sistemos dažnai įrengiamos dengiant atviras sistemas permatoma skaidria medžiaga

ar sudarant oranžerijas tačiau tai yra brangu dideliems plotams Kitas paprastas bet

nebrangus pavyzdys būtų polietileno krepšių rankovių taikymas

32 pav Uždarų dumblių auginimo sistemų pavyzdžiai ldquoBig Bagrdquo dumblių kultūra (BEAM)

stulpelinis burbulų reaktorius (Tredici in Wijffels 2007) stulpelinių burbulų reaktorių laukas

(Wijffels 2007)

Tokia sistema yra pakankamai jautri išorės poveikiui ir neilgaamžė todėl tai daro ją

netinkama naudoti lauko sąlygomis Šiek tiek pažangesnės sistemos su ilgesnio tarnavimo

laiko danga stiklu polietilenu ar polikarbonatu Tokie reaktoriai veikia nepertraukiamai

gerai kontroliuojami gaunama didesnė biomasės koncentracija be ypatingų sąlygų ir didesnių

išlaidų tonai derliaus Tokio tipo reaktoriaus pavyzdys ndash vertikalus vamzdelinis arba

vertikalus stulpelinis (koloninis) reaktorius

14

33 pav Vamzdelinių reaktorių sistema (Algae production)

Vamzdeliniai reaktoriai yra tinkami naudoti turint didelį apšviečiamą paviršių Jei

naudotume minėto tipo reaktorių sistemą t y vamzdelinius vertikalius reaktorius sustatytume

vieną šalia kito šie kaimyninius užstotų (mestų šešėlį) taip sumažindami saulės spinduliuotės

prieigą (32 pav stulpelinių burbulų reaktorių laukas) Ši problema eliminuojama naudojant

horizontalius vamzdelinius reaktorius (33 pav) Tačiau pašalinti šią problemą ne taip

paprasta kaip iš pirmo žvilgsnio atrodo Problemos sprendimas abiem atvejais yra jų atstumų

funkcija Pagrindinis vamzdelinių reaktorių trūkumas ndash prastas masės pernešimas Masės

pernešimo problema didėja (deguonies kiekis didėja augimo sąlygos toliau išilgai vamzdelio

prastėja) didėjant vamzdeliniam bioreaktoriui (Ugwu et al 2008)

34 pav Alveolinis plokštelinis fotobioreaktorius (Tredici and Materassi 1992)

15

Siekiant optimaliau išnaudoti saulės energiją buvo sukurti plokšti taip vadinami flat-

plate fotobioreaktoriai (34 ir 35 pav) Šiuose reaktoriuose ištirpusio deguonies susikaupimas

yra pakankamai žemas palyginti su horizontaliais vamzdeliniais reaktoriais Skelbiama kad

plokšti reaktoriai gali pasiekti gana aukštą fotosintetinį efektyvumą Minėti įrenginiai yra

labai tinkami dumblių auginimui tačiau ir jie turi keletą trūkumų Įvairių sistemų dumbliams

auginti privalumai ir trūkumai yra išdėstyti žemiau pateiktoje 31 lentelėje

35 pav Flat-Plate-Airlift fotobioreaktorius reaktoriaus sudėtinė dalis ir biomasės srautai

reaktoriuje (Subitec)

31 lentelė Sistemų dumblių auginimui palyginimas (Ugwu et al 2008)

Sistemos

dumbliams

auginti

Privalumai Trūkumai

Atviri baseinai Palyginti ekonomiški lengva valyti

po auginimo tinka masiniam

dumblių auginimui

Sunkiau kontroliuoti kultūrų sąlygas

sunkumai auginant dumblius ilgesnį

periodą nedidelis produktyvumas

užima daug vietos limituotos dumblių

rūšys kultūras lengva užkrėsti

Vertikalūs

stulpeliniai

reaktoriai

Didelis masės pernešimas geras

susimaišymas su nedideliu šlyties

įtempiu nedideli energijos poreikiai

geras potencialas įvairiam masteliui

Nedidelis apšvietimo paviršiaus plotas

jų konstrukcijos reikalauja reiklesnių

medžiagų šlyties įtempiai dumblių

16

lengva sterilizuoti gerai tinka

dumblių imobilizavimui sumažinta

fotoinhibicija ir fotooksidacija

kultūroms mažėja apšvietimo plotas

didėjant masteliui

Plokštiniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšviečiamo paviršiaus

plotas tinkami lauko kultūroms geri

dumblių imobilizacijai geras

biomasės produktyvumas palyginti

pigūs lengva valyti nedideli

deguonies kiekiai

Didesniems įrenginiams reikia daugiau

sekcijų ir atraminių medžiagų sunki

temperatūrinė kontrolė galimybė

atsirasti hidrodinaminiam stresui kai

kurioms dumblių rūšims atsiranda

apnašų ant sienų

Vamzdeliniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšvietimo paviršiaus plotas

tinkami lauko kultūroms

pakankamai geras biomasės

produktyvumas palyginti pigūs

pH gradientas ištirpęs deguonis ir

anglies dvideginis išilgai vamzdelio

atsiranda apnašų ant sienų reikia

nemažų plotų auginimui

Fotosintezei vykdyti gali būti naudojama ne tik natūrali bet ir dirbtinė šviesa Žemiau

pateiktame 36 pav pavaizduotas fotobioreaktorius apšviečiamas dirbtine šviesa ndash

fluorescencine lempa

36 pav Tipinis fotobioreaktorius su dirbtiniu apšvietimu (Ugwu et al 2008 Newman

2009)

Įrenginys sumontuotas su rotoriumi ir sparnuotės įrenginiu kultūrų sumaišymui Šio

tipo reaktorių galima modifikuoti apšvietimui naudojant tiek dirbtinę tiek natūralią šviesą

Taigi šis įrenginys veikia naudojant dirbtinę šviesą tuomet kai natūralios šviesos

intensyvumas sumažėja ndash kuomet stipriai debesuota ar nakties periodu Yra duomenų kad

galima sukaupti optines skaidulas padalyti saulės šviesą cilindrinio reaktoriaus viduje

Pagrindinis viduje apšviečiamo reaktoriaus privalumas būtų tai kad šilumos ir slėgio dėka

minimizuojamas užkrėtimas Be to apšvietimas būtų nepertraukiamas (tiek šviesiu tiek

Reaktoriaus siena

Fluorescencinė lempa

Rotorius Anga aeracijai

Sparnuotė

17

tamsiu paros metu) Vis dėlto dumblių auginimas lauko sąlygomis naudojant minėto tipo

reaktorius reikalautų šiek tiek techninių pastangų

32 Mikrodumblių biomasės koncentravimas

Užaugintos mikrodumblių biomasės paruošimas apima kelis etapus biomasės

sukoncentravimą apdorojimą aliejaus ekstrakciją Biomasę sukoncentruoti galima įvairiais

metodais įskaitant mechaninius cheminius bei biologinius būdus sedimentaciją

centrifugavimą filtraciją (įskaitant ultrafiltraciją) flokuliaciją bei flotaciją ultragarsinę bei

magnetinę separaciją (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010 Carlsson et al 2007

Chen et al 2011 Wu et al 2012 Bilad et al 2012 Xu et al 2008) bei elektroforezę

(Christenson and Sims 2011) Universalaus metodo minėtam tikslui pasiekti nėra paprastai iš

daugelio jis pasirenkamas priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jų dydžio (mikrodumblių

dydis 3ndash30 microm) ląstelių tankio taip pat atsižvelgiant į metodo ekonomiškumą Sąlyginai

nedidelė dumblių koncentracija (05ndash5 kg m-3

auginimo terpės (Greenwell et al 2010 Grima

et al 2003)) ir jų dydis apsunkina ir pabrangina (sukoncentravimas sudaro apie 20ndash30 visų

biomasės apdorojimo išlaidų sumos (Grima et al 2003)) biomasės sukoncentravimo procesą

Techniškai pats paprasčiausias ir pigiausias mechaninis būdas sukoncentruoti

dumblius yra jų biomasės nusodinimas Pramoniniais tikslais auginami dumbliai nusodinami

nusodinimo baseinuose taip jų masė sukoncentruojama 85ndash95 (sausų medžiagų masė

sudaro apie 3 ) nusodinimo baseinų dugne Šis būdas gana pigus tačiau nepatrauklus tuo

kad reikalingas papildomas plotas nusodinimo baseinui įrengti Be to pats nusodinimo

procesas vyksta gana lėtai todėl jo metu esant aukštesnei aplinkos temperatūrai nusodinama

biomasė gali pradėti gesti (Greenwell et al 2010) Nusodinimo ir filtracijos procesus

paspartinti gali flokuliantų ar koaguliantų naudojimas susidarant dumblių ląstelių

aglomeratams Atlikta eilė tyrimų siekiant surasti optimalius flokuliantus ir koaguliantus

Dažniausiai tam tikslui naudojamos neorganinės geležies ar aliuminio druskos FeCl3

Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 (Grima et al 2003) Elektrolitų efektyvumą sužadinti koaguliaciją

nusako kritinė koagulianto koncentracija arba kitaip tariant koagulianto koncentracija

reikalinga greitai sukelti koaguliaciją Metalo jonų koaguliacinis efektyvumas didėja didėjant

jono krūviui Poligeležies sulfatas Fe2(OH)n(SO4)3-n2]m yra bene efektyviausias lyginant šį su

tradiciniais nepolimerizuotais metalo druskų flokuliantais (Grima et al 2003) Flokulėms

sudaryti yra naudojami ir polimerai Ignacio de Godos ir bendratyrėjai nustatė kad naudojant

flokuliantus Drewfloc 447 Flocudex CS5000 Flocusol CM78 Chemifloc CV300 ir

18

chitozaną keletui dumblių rūšių biomasės sukoncentravimo efektyvumas 66ndash98

pasiekiamas su 5ndash6 kartus mažesne koncentracija nei naudojant FeCl3 ir Fe2(SO4)3 (De Godos

et al 2011) Be to tų pačių atliktų tyrimų duomenimis vienaląsčių ir kolonijinių dumblių

biomasės sukoncentravimo efektyvumai labai panašūs

Paprastas ir greitas būdas sukoncentruoti dumblių ląsteles yra magnetinė separacija

naudojant Fe3O4 nanomagnetines daleles Minėtos magnetinės dalelės buvo pritaikytos

mikrodumblių Botryococcus braunii ir Chlorella ellipsoidea sukoncentravimui Pridėjus

Fe3O4 į dumblių suspensiją dumblių ląstelės jas adsorbuoja o dumblių sukoncentravimas

vyksta dėl veikiančio išorinio magnetinio lauko Pasak tyrėjų taikant šį metodą pasiekiamas

didesnis nei 98 sukoncentravimo efektyvumas Be to tai laiką ir energiją tausojantis

dumblių biomasės sukoncentravimo būdas (Xu et al 2011)

Siekiant nenaudoti jokių cheminių medžiagų kiti galimi dumblių biomasės

sukoncentravimo būdai yra flotacija centrifugavimas filtracija bei elektroforezė Flotacija

atliekama naudojant suspaustą orą tiksliau disperguotus arba ištirpusio oro mikroburbuliukus

nukreipiamus į auginimo terpės dugną prie kurių prilipusios dumblių ląstelės susikaupia

flotuojamos terpės paviršiuje Siekiant suintensyvinti flotacijos procesą kartu su disperguotu

oru gali būti naudojami ir flokuliantai (Chen et al 2011) Kai kurios dumblių rūšys sugeba

natūraliai floatuoti terpės paviršiuje Šis procesas vyksta dėl fotosintezės metu gaminamo

deguonies kuris burbuliukų pavidalu kyla į terpės paviršių (Bruton et al 2009) Kitas būdas

dumblių biomasei sukoncentruoti yra filtracija Galima slėginė vakuuminė ir rotacinė

filtracija Ji labiau tinkama dumblių rūšims kurios pasižymi didesnėmis dumblių ląstelėmis

(gt70 microm) tokioms kaip Coelastrum ir Spirulina ir netinkamas Scenedesmus Dunaliella

Chlorella (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010) Minėtus dumblius galima

sukoncentruoti naudojant membraninę mikrofiltraciją bei ultrafiltraciją (Mata et al 2010)

Esminis filtracijos trūkumas yra tai kad ant filtro nusėdanti dumblių biomasė laikui bėgant

užkemša filtro poras tai apsunkina ir sulėtina patį procesą tuo pačiu padidinamos ir

energijos sąnaudos Be to membranų keitimas ir siurblių darbas ženkliai didina

eksploatacines išlaidas todėl šis metodas labiau taikytinas nedideliems tūriams filtruoti (lt 2

m3p

-1) didesniems tūriams labiau tiktų centrifugavimas (Grima et al 2003)

Centrifugavimas ndash tai gana dažnai naudojamas greitas gana efektyvus būdas

(sukoncentruojama gt95 ) sukoncentruoti biomasę Centrifugavimas yra pripažintas bene

geriausiu metodu sukoncentruoti smulkių vos kelių mikrometrų dydžio dumblių biomasę

(Grima et al 2003) Gaunama geros konsistencijos (tiršta) sukoncentruota biomasė tačiau šis

19

būdas reikalauja nemažai energetinių išlaidų ir techninės priežiūros dėl judančių detalių

(Brennan and Owende 2010 Grima et al 2003 Sim et al 1988)

33 Mikrodumblių biomasės džiovinimas

Sukoncentruota dumblių biomasė kurioje yra nuo 5 iki 20 ir daugiau sausų

medžiagų prieš atliekant ekstrahavimą turi būti džiovinama (iki 92 ir daugiau SM) nes

lipidų ekstrakcija iš sausos biomasės yra žymiai efektyvesnė už ekstrakciją iš drėgnos

medžiagos (Grima et al 2003 Zhu et al 2002) Džiovinimo procesas neturėtų būti atidėtas

ilgesniam laikui ypatingai karšto klimato šalyse (Brennan and Owende 2010 Grima et al

2003) Džiovinimas gali būti vykdomas įvairiais būdais (įskaitant ir džiovinimą saulėje) ir

gana plačiame temperatūrų diapazone Džiovinimas saulėje nors yra paprastas bei pigus deja

turi nemažai trūkumų jis ganėtinai ilgas tokiam biomasės džiovinimui reikalingi nemaži

plotai klimatinės sąlygos ir t t Kiti būdai apima žemo slėgio pakopinį džiovinimą (Prakash

et al 1997) išpurškiamąjį džiovinimą (Grima et al 2003 Prakash et al 1997) (džiovinama

medžiaga išpurškiama ir džiovinama karštomis dujomis tai labai plačiai naudojamas bet

vienas brangiausių džiovinimo metodų (Bruton et al 2009) būgninį džiovinimą (Grima et

al 2003 Prakash et al 1997) džiovinimą žemoje temperatūroje ndash šaltyje (taikant

liofilizaciją kuomet drėgmė pašalinama sublimacijos metu) (Grima et al 2003) ir tt

Liofilizacija yra gana brangus medžiagos džiovinimo būdas ypač jei medžiaga džiovinama

dideliais kiekiais tačiau nepaisant to didelis šio metodo privalumas yra tai kad iš

liofilizuotos medžiagos žymiai lengviau išekstrahuojami lipidai (Grima et al 2003) Visi

džiovinimo metodai išskyrus džiovinimą saulėje reikalauja nemažai energijos sąnaudų Šis

dumblių biomasės paruošimo etapas biodegalams gaminti gali sudaryti net iki 70 visų

žaliavos ruošimo išlaidų (Bruton et al 2009)

34 Žuvų auginimui naudojamos mikrodumblių rūšys

Nors sutinkama nepaprastai daug mikrodumblių rūšių tik nedidelis jų skaičius

auginamas dirbtinai akvakultūrų inkubatoriuose Tai lemia tam tikrų mikrodumblių rūšių

prieinamumas kultivavimo sudėtingumas fizinės ląstelių savybės jų sudėtis virškinamumas

toksinų ir dirgiklių buvimas biomasėje (Muller-Feuga et al 2003 (a) Muller-Feuga et al

2003 (b)) 32 lentelėje pateiktas nevisiškai išsamus paprastai akvakultūrose naudojamų

mikrodumblių rūšių sąrašas ir panaudojimo galimybės

20

32 lentelė Pagrindinių akvakultūrose naudojamų mikrodumblių grupės gentys ir rūšys bei

panaudojimo sritys

Grupė Gentis Rūšis Panaudojimo sritis

Cianobakterijos Arthrospira platensis Kombinuotų pašarų ingredientas

Chlorofita Tetraselmis suecica chui Dvigeldžiams moliuskams

Chlorella sp vulgaris

minutissima

virginica grossii

Plėšriųjų žuvų šėrimui

kombinuotų pašarų ingredientas

Dunaliella sp tertiolecta salina Kombinuotų pašarų ingredientas

Haematococcus pluvialis Kombinuotų pašarų ingredientas

Eustigmatophyceae

(Phyklum

Heterokontophyta)

Nanochloropsis sp oculata Plėšriųjų žuvų šėrimui bdquoŽaliasis

vanduoldquo (suspensija) pelėkinių

žuvų mailiui

Labyrinthulea

(Phyklum

Heterokonta)

Schizochytrium sp Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Ulkenia sp Gyvas maistas plėšriosioms žuvims

Bacillariophyta

(diatoms)

Chaetoceros calcitrans gracilis Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Skeletonema costatum Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Thalassiosira pseudonana Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Nitszchia sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Navicula sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Amphora sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Haptophyta Pavlova lutheri Dvigeldžiams moliuskams

Isochrysis galbana add galbana

bdquoTahitildquo

Dvigeldžiams moliuskams

bdquoŽaliasis vanduoldquo (suspensija)

pelėkinių žuvų mailiui

Dinophyta

(dinoflagellates)

Crypthecodinium cohnii Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Yra žinoma šių mikrodumblių rūšių biomasės sudėtis kuri gali būti keičiama

modifikuojant mikroorganizmus Paprastai žuvų pašaruose vyrauja ne viena kažkuri

mikrodumblių rūšis tačiau atitinkamai subalansuotos jų kompozicijos

35 Mikrodumblių biomasės sudėtis ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai galimybės

Mikrodumbliai savo sudėtyje turi vitaminų mineralų pigmentų nepakeičiamų riebalų

rūgščių todėl gali būti naudojami žuvų šėrimui Tyrinėjamos galimybės juos naudoti grynus

ar koncentratą taip pat analizuojamos galimybės mikrodumblius įterpti į pašarus žuvims

21

Pašarų pramoniniu būdu auginamoms žuvims sudėtis lyginant su kitų gyvūnų pašarų

sudėtimis pateikta 33 lentelėje

33 lentelė Tipinė pašarų sudėtis įvairių rūšių gyvūnams (Algae fos aquaculture and animal feeds)

Baltymai Riebalai Angliavandeniai

Apykaitinė

energija

Pašarų

sąnaudos

kgkg

priesvorio

Paukščiai 210 50 60 130 22

Kiaulės 160 50 60 125 30

Galvijai 120 40 65 101 58

Lašišos 370 320 15 210 10

Jūros karšiai 450 200 20 191 16

Tilapija 350 60 40 135 15

Krevetės 350 60 40 135 20

Iš pateiktų duomenų matyti kad užsienyje auginamų žuvų receptūroje lyginant su

paukščių kiaulių ir galvijų pašarais yra žymiai daugiau baltymų tačiau mažiau

angliavandenių Be to šių pašarų apykaitinė energija yra šiek tiek didesnė o pašarų kiekis

užauginti 1 kg prieaugio yra mažesnis

Lietuvoje platinamų pašarų žuvims sudėtis priklauso nuo gamintojo yra gana

skirtinga ir priklauso nuo maitinamų žuvų rūšies Iš užsienio vežami pašarai savo sudėtyje turi

daugiau baltymų vietos gamybos pašarai pasižymi mažesniu baltymų kiekiu (34 lentelė)

34 lentelė Šalyje platinamų pašarų žuvims sudėtis

35 lentelė Tipinė pramoninių baltyminių žaliavų sudėtis

Žaliava Baltymai Riebalai Angliavandeniai Pelenai

Žuvų miltai 630 110 - 158

Kukurūzų

gliutenas

620 50 183 48

Sojų miltai 440 22 390 61

Pašarų kokybė ir sudėtis priklauso nuo juos sudarančių komponentų Atsižvelgiant į

tai kad pašarų žuvims vienas pagrindinių komponentų yra baltymai pašarų gamybai

naudojami įvairūs baltymų šaltiniai (35 lentelė)

Pašarai Proteinai Riebalai Ląsteliena

Upėtakiams 42-48 20-22 09-38

Šamams 43-54 12-15 02-40

Karpinėms žuvims 48-56 12-15 03-07

Eršketams 47-55 9-18 09-1

Karpinėms žuvims 2301 323 742

Karpinėms vienmetėms 25-26 90

Karpinėms dvimetėms 22-23 100

22

Pastaruoju metu kaip baltyminė žaliava žuvų pašarų gamyboje plačiai naudojami žuvų

miltai ir augalinės kilmės produktai (grūdai ir aliejingosios sėklos) pastarieji pasižymi

mažesne kaina todėl jais pakeičiama dalis žuvų miltų žuvų racione Nors augalinių produktų

naudojimas pašarų gamyboje užtikrina pakankamą žuvų prieaugį jie gali sukelti žymius žuvų

maistinės vertės pokyčius Todėl pastaruoju metu nagrinėjamos galimybės į žuvų mitybos

racioną įtraukti mikrodumblius Jie galėtų būti alternatyva žuvų miltams nes mikrodumbliai

yra bazinis akvakultūros mitybinės grandinės elementas ir yra maisto atsarga kurią žuvys

prisitaikiusios naudoti Tačiau yra daugybė mikrodumblių rūšių pasižyminčių skirtingomis

savybėmis ir maistine verte todėl jų vertė turi būti analizuojama ir vertinama juos naudojant

pašarų žuvims gamybai Apibendrinta įvairių rūšių mikrodumblių cheminė sudėtis pateikta

36 lentelėje Kaip matyti baltymų kiekis žaliadumbliuose ir melsvadumbliuose yra gana

didelis ir siekia 60-71 Lipidų kiekis šiuose dumbliuose varijuoja nuo 2 iki 7 Pelenų

kiekis žaliadumbliuose siekia 3-11 Pigmentų (chlorofilo ir karotinoidų) kiekis dumbliuose

siekia iki 5 (s m) Mikrodumblių ląstelių virškinamumas yra mažas dėl storų sienelių šios

problemos sprendžiamos juos džiovinant ar suardant kitais metodais (ultragarsu) tuo būdu

pasiekiamas apie 90 virškinamumas

36 lentelė Cheminė mikrodumblių sudėtis ( sausos medžiagos)

Mikrodumbliai Proteinai Lipidai Angliavandeniai

Spirulina platensis 46 ndash 50 4 ndash 9 8 ndash 14

Spirulina maxima 60 ndash 71 6 ndash 7 13 ndash 16

Chlorella vulgaris 51 ndash 58 14 ndash 22 12 ndash 17

Chlorella pyrenoidosa 57 2 26

Scenedesmus obliquus 50 ndash 56 12 ndash 14 10 ndash 17

Scenedesmus quadricauda 47 2

Dunaliella salina 57 6 32

Synechococcus 63 11 15

Euglena gracilis 39 ndash 61 14 ndash 20 14 ndash 18

Hormidium 41 38

Ulothrix 45 1

Pašarų gamybai plačiai naudojamuose žuvų miltuose yra gausus svarbių aukštos

kokybės baltymų kiekis Skirtingai nei žuvų miltuose augalinės kilmės žaliavose kuriomis

keičiami žuvų miltai yra mažiau tokių svarbių amino rūgščių kaip lizinas metioninas

triptofanas (Li et al 2008) Tuo tarpu daugumoje mikrodumblių rūšių randamos šios

svarbiausios amino rūgštys Išanalizavus net 40 mikrodumblių rūšių biomasės sudėtį

nustatyta kad jos pasižymėjo panašia amino rūgščių sudėtimi (Brown et al 1997)

Viena svarbesnių maisto medžiagų yra neproteininė sulforūgštis ndash taurinas kuris yra

lygiavertis aminorūgštims Jis svarbus žuvų mityboje tačiau nerandamas augalinėje žaliavoje

23

Nors taurinas mažiau tyrinėtas tačiau mikrodumblių biomasėje rasti ženklūs jo kiekiai

(Dawczynski et al 2007 Murata and Nakazoe 2001)

Labai svarbus komponentas žuvų dietoje yra riebalai kurių randama ir mikrodumblių

ląstelėse Jų kiekis svyruoja priklausomai nuo dumblių rūšies ir auginimo būdo Pastaruoju

metu net nagrinėjamos galimybės mikrodumblių aliejų panaudoti degalų gamybai

Be didelio aukštos kokybės baltymų kiekio žuvų pašarai turi turėti riebalų kurių

sudėtyje būtų polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 Šios rūgštys randamos žuvų

taukuose ir saugo žmogaus organizmą nuo širdies ir kraujagyslių ligų Mikrodumblių sudėtyje

yra šių svarbių riebalų rūgščių kurios per maisto grandinę patenka į žuvų organizmą todėl

dumbliai yra svarbus elementas žuvų mityboje Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA) Dėl šių rūgščių buvimo

mikrodumblių ląstelėse jie laikomi nepamainomu maisto elementu akvakultūrose ypač

auginant zooplanktoną naudojamą žuvų mailiaus maitinimui Pastaruoju metu domimasi ir

sterolių sudėtimi žuvų pašaruose nes augalų fitosteroliai (fitohormonai) gali sukelti

neigiamus endokrininius efektus žuvų organizme

Atlikus tyrimus šeriant žuvis mikrodumbliais nustatyta kad pakeitus žuvų taukus

pašaruose mikrodumblių aliejumi padidėjo nepakeičiamų riebalų rūgščių (omega-3 ir omega-

6) kiekis upėtakių organizmuose (Carrillo et al 2008) Labai svarbi sudėtinė mikrodumblių

biomasės dalis yra pigmentai Mikrodumbliuose sintetinami karotinoidai kurie būtini

auginant kai kurių rūšių žuvis Lašišinių žuvų dietoje turi būti astaksantino kuris nudažo žuvų

mėsą rausva spalva Tuo tikslu pramoniniame žuvų auginime dažniausiai naudojami

sintetiniai karotinoidai tačiau ir dumblių karotinoidai skatina žuvų mėsos nuspalvinimą

(Soler-Vila et al 2009)

Mikrodumbliuose esantys pigmentai naudojami ir kai kurių kitų rūšių žuvų ar krevečių

odos nuspalvinimui siekiant suteikti komerciškai patrauklesnį vaizdą Pvz Chlorella sp ir

Spirulina paprastai įkorporuojami į dekoratyvinių žuvelių kurioms komerciškai labai svarbi

spalva ir sveikas įvaizdis maistą (Zatkova et al 2011 Sergejevova et al 2011) Keletas

mikrodumblių rūšių naudojamos kaip pigmentai žuvų pašarų gamyboje Pvz Haematococcus

naudojamas astaksantino gamyboje kuris suteikia raudoną spalvą lašišoms Tai lėmė

mikrodumblio Haematococcus pluvialis auginimo pramoninę plėtrą Izraelyje ir Japonijoje

kur šie mikrodumbliai auginami vamzdeliniuose ir plokšteliniuose bioreaktoriuose

Havajuose Islandijoje ir Kinijoje Haematococcus auginamas atvirose sistemose (Pulz and

Gross 2004) Spirulina naudojama kaip karotinoidų šaltinis kuriuos kai kurios žuvys

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

13

Dumbliai tokiose sistemose auginami nepertraukiamu būdu reguliariai pašalinant iš

sistemos dalį užaugintos biomasės ir papildant sistemą naujomis maisto medžiagomis

(Demirbas 2010) Atvirų dumblių auginimo sistemų privalumas ndash jos yra paprastos lengvai

įrengiamos aptarnaujamos nedidelės energijos sąnaudos eksploatacijos metu (Singh and

Sharma 2012)

Tokias problemas kaip temperatūra dujų apykaita tarprūšinė konkurencija galima

eliminuoti dumblius auginant uždarose sistemose (Ugwu et al 2008) Nustatyta kad dumblių

biomasės išeiga uždarose sistemose viršija išeigą gautą atvirose sistemose apie 300 (Pulz

and Schreibenbogen 1998)

Pasaulyje yra gaminami įvairių konstrukcijų uždari fotobioreaktoriai Tai vertikalios

horizontalios bei spiralinės vamzdelinės plokštelinės cilindro kupolo ar piramidės formos

sistemos Populiariausi yra vamzdeliniai bei plokšteliniai bioreaktoriai (32 ir 33 pav)

Uždaros sistemos dažnai įrengiamos dengiant atviras sistemas permatoma skaidria medžiaga

ar sudarant oranžerijas tačiau tai yra brangu dideliems plotams Kitas paprastas bet

nebrangus pavyzdys būtų polietileno krepšių rankovių taikymas

32 pav Uždarų dumblių auginimo sistemų pavyzdžiai ldquoBig Bagrdquo dumblių kultūra (BEAM)

stulpelinis burbulų reaktorius (Tredici in Wijffels 2007) stulpelinių burbulų reaktorių laukas

(Wijffels 2007)

Tokia sistema yra pakankamai jautri išorės poveikiui ir neilgaamžė todėl tai daro ją

netinkama naudoti lauko sąlygomis Šiek tiek pažangesnės sistemos su ilgesnio tarnavimo

laiko danga stiklu polietilenu ar polikarbonatu Tokie reaktoriai veikia nepertraukiamai

gerai kontroliuojami gaunama didesnė biomasės koncentracija be ypatingų sąlygų ir didesnių

išlaidų tonai derliaus Tokio tipo reaktoriaus pavyzdys ndash vertikalus vamzdelinis arba

vertikalus stulpelinis (koloninis) reaktorius

14

33 pav Vamzdelinių reaktorių sistema (Algae production)

Vamzdeliniai reaktoriai yra tinkami naudoti turint didelį apšviečiamą paviršių Jei

naudotume minėto tipo reaktorių sistemą t y vamzdelinius vertikalius reaktorius sustatytume

vieną šalia kito šie kaimyninius užstotų (mestų šešėlį) taip sumažindami saulės spinduliuotės

prieigą (32 pav stulpelinių burbulų reaktorių laukas) Ši problema eliminuojama naudojant

horizontalius vamzdelinius reaktorius (33 pav) Tačiau pašalinti šią problemą ne taip

paprasta kaip iš pirmo žvilgsnio atrodo Problemos sprendimas abiem atvejais yra jų atstumų

funkcija Pagrindinis vamzdelinių reaktorių trūkumas ndash prastas masės pernešimas Masės

pernešimo problema didėja (deguonies kiekis didėja augimo sąlygos toliau išilgai vamzdelio

prastėja) didėjant vamzdeliniam bioreaktoriui (Ugwu et al 2008)

34 pav Alveolinis plokštelinis fotobioreaktorius (Tredici and Materassi 1992)

15

Siekiant optimaliau išnaudoti saulės energiją buvo sukurti plokšti taip vadinami flat-

plate fotobioreaktoriai (34 ir 35 pav) Šiuose reaktoriuose ištirpusio deguonies susikaupimas

yra pakankamai žemas palyginti su horizontaliais vamzdeliniais reaktoriais Skelbiama kad

plokšti reaktoriai gali pasiekti gana aukštą fotosintetinį efektyvumą Minėti įrenginiai yra

labai tinkami dumblių auginimui tačiau ir jie turi keletą trūkumų Įvairių sistemų dumbliams

auginti privalumai ir trūkumai yra išdėstyti žemiau pateiktoje 31 lentelėje

35 pav Flat-Plate-Airlift fotobioreaktorius reaktoriaus sudėtinė dalis ir biomasės srautai

reaktoriuje (Subitec)

31 lentelė Sistemų dumblių auginimui palyginimas (Ugwu et al 2008)

Sistemos

dumbliams

auginti

Privalumai Trūkumai

Atviri baseinai Palyginti ekonomiški lengva valyti

po auginimo tinka masiniam

dumblių auginimui

Sunkiau kontroliuoti kultūrų sąlygas

sunkumai auginant dumblius ilgesnį

periodą nedidelis produktyvumas

užima daug vietos limituotos dumblių

rūšys kultūras lengva užkrėsti

Vertikalūs

stulpeliniai

reaktoriai

Didelis masės pernešimas geras

susimaišymas su nedideliu šlyties

įtempiu nedideli energijos poreikiai

geras potencialas įvairiam masteliui

Nedidelis apšvietimo paviršiaus plotas

jų konstrukcijos reikalauja reiklesnių

medžiagų šlyties įtempiai dumblių

16

lengva sterilizuoti gerai tinka

dumblių imobilizavimui sumažinta

fotoinhibicija ir fotooksidacija

kultūroms mažėja apšvietimo plotas

didėjant masteliui

Plokštiniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšviečiamo paviršiaus

plotas tinkami lauko kultūroms geri

dumblių imobilizacijai geras

biomasės produktyvumas palyginti

pigūs lengva valyti nedideli

deguonies kiekiai

Didesniems įrenginiams reikia daugiau

sekcijų ir atraminių medžiagų sunki

temperatūrinė kontrolė galimybė

atsirasti hidrodinaminiam stresui kai

kurioms dumblių rūšims atsiranda

apnašų ant sienų

Vamzdeliniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšvietimo paviršiaus plotas

tinkami lauko kultūroms

pakankamai geras biomasės

produktyvumas palyginti pigūs

pH gradientas ištirpęs deguonis ir

anglies dvideginis išilgai vamzdelio

atsiranda apnašų ant sienų reikia

nemažų plotų auginimui

Fotosintezei vykdyti gali būti naudojama ne tik natūrali bet ir dirbtinė šviesa Žemiau

pateiktame 36 pav pavaizduotas fotobioreaktorius apšviečiamas dirbtine šviesa ndash

fluorescencine lempa

36 pav Tipinis fotobioreaktorius su dirbtiniu apšvietimu (Ugwu et al 2008 Newman

2009)

Įrenginys sumontuotas su rotoriumi ir sparnuotės įrenginiu kultūrų sumaišymui Šio

tipo reaktorių galima modifikuoti apšvietimui naudojant tiek dirbtinę tiek natūralią šviesą

Taigi šis įrenginys veikia naudojant dirbtinę šviesą tuomet kai natūralios šviesos

intensyvumas sumažėja ndash kuomet stipriai debesuota ar nakties periodu Yra duomenų kad

galima sukaupti optines skaidulas padalyti saulės šviesą cilindrinio reaktoriaus viduje

Pagrindinis viduje apšviečiamo reaktoriaus privalumas būtų tai kad šilumos ir slėgio dėka

minimizuojamas užkrėtimas Be to apšvietimas būtų nepertraukiamas (tiek šviesiu tiek

Reaktoriaus siena

Fluorescencinė lempa

Rotorius Anga aeracijai

Sparnuotė

17

tamsiu paros metu) Vis dėlto dumblių auginimas lauko sąlygomis naudojant minėto tipo

reaktorius reikalautų šiek tiek techninių pastangų

32 Mikrodumblių biomasės koncentravimas

Užaugintos mikrodumblių biomasės paruošimas apima kelis etapus biomasės

sukoncentravimą apdorojimą aliejaus ekstrakciją Biomasę sukoncentruoti galima įvairiais

metodais įskaitant mechaninius cheminius bei biologinius būdus sedimentaciją

centrifugavimą filtraciją (įskaitant ultrafiltraciją) flokuliaciją bei flotaciją ultragarsinę bei

magnetinę separaciją (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010 Carlsson et al 2007

Chen et al 2011 Wu et al 2012 Bilad et al 2012 Xu et al 2008) bei elektroforezę

(Christenson and Sims 2011) Universalaus metodo minėtam tikslui pasiekti nėra paprastai iš

daugelio jis pasirenkamas priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jų dydžio (mikrodumblių

dydis 3ndash30 microm) ląstelių tankio taip pat atsižvelgiant į metodo ekonomiškumą Sąlyginai

nedidelė dumblių koncentracija (05ndash5 kg m-3

auginimo terpės (Greenwell et al 2010 Grima

et al 2003)) ir jų dydis apsunkina ir pabrangina (sukoncentravimas sudaro apie 20ndash30 visų

biomasės apdorojimo išlaidų sumos (Grima et al 2003)) biomasės sukoncentravimo procesą

Techniškai pats paprasčiausias ir pigiausias mechaninis būdas sukoncentruoti

dumblius yra jų biomasės nusodinimas Pramoniniais tikslais auginami dumbliai nusodinami

nusodinimo baseinuose taip jų masė sukoncentruojama 85ndash95 (sausų medžiagų masė

sudaro apie 3 ) nusodinimo baseinų dugne Šis būdas gana pigus tačiau nepatrauklus tuo

kad reikalingas papildomas plotas nusodinimo baseinui įrengti Be to pats nusodinimo

procesas vyksta gana lėtai todėl jo metu esant aukštesnei aplinkos temperatūrai nusodinama

biomasė gali pradėti gesti (Greenwell et al 2010) Nusodinimo ir filtracijos procesus

paspartinti gali flokuliantų ar koaguliantų naudojimas susidarant dumblių ląstelių

aglomeratams Atlikta eilė tyrimų siekiant surasti optimalius flokuliantus ir koaguliantus

Dažniausiai tam tikslui naudojamos neorganinės geležies ar aliuminio druskos FeCl3

Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 (Grima et al 2003) Elektrolitų efektyvumą sužadinti koaguliaciją

nusako kritinė koagulianto koncentracija arba kitaip tariant koagulianto koncentracija

reikalinga greitai sukelti koaguliaciją Metalo jonų koaguliacinis efektyvumas didėja didėjant

jono krūviui Poligeležies sulfatas Fe2(OH)n(SO4)3-n2]m yra bene efektyviausias lyginant šį su

tradiciniais nepolimerizuotais metalo druskų flokuliantais (Grima et al 2003) Flokulėms

sudaryti yra naudojami ir polimerai Ignacio de Godos ir bendratyrėjai nustatė kad naudojant

flokuliantus Drewfloc 447 Flocudex CS5000 Flocusol CM78 Chemifloc CV300 ir

18

chitozaną keletui dumblių rūšių biomasės sukoncentravimo efektyvumas 66ndash98

pasiekiamas su 5ndash6 kartus mažesne koncentracija nei naudojant FeCl3 ir Fe2(SO4)3 (De Godos

et al 2011) Be to tų pačių atliktų tyrimų duomenimis vienaląsčių ir kolonijinių dumblių

biomasės sukoncentravimo efektyvumai labai panašūs

Paprastas ir greitas būdas sukoncentruoti dumblių ląsteles yra magnetinė separacija

naudojant Fe3O4 nanomagnetines daleles Minėtos magnetinės dalelės buvo pritaikytos

mikrodumblių Botryococcus braunii ir Chlorella ellipsoidea sukoncentravimui Pridėjus

Fe3O4 į dumblių suspensiją dumblių ląstelės jas adsorbuoja o dumblių sukoncentravimas

vyksta dėl veikiančio išorinio magnetinio lauko Pasak tyrėjų taikant šį metodą pasiekiamas

didesnis nei 98 sukoncentravimo efektyvumas Be to tai laiką ir energiją tausojantis

dumblių biomasės sukoncentravimo būdas (Xu et al 2011)

Siekiant nenaudoti jokių cheminių medžiagų kiti galimi dumblių biomasės

sukoncentravimo būdai yra flotacija centrifugavimas filtracija bei elektroforezė Flotacija

atliekama naudojant suspaustą orą tiksliau disperguotus arba ištirpusio oro mikroburbuliukus

nukreipiamus į auginimo terpės dugną prie kurių prilipusios dumblių ląstelės susikaupia

flotuojamos terpės paviršiuje Siekiant suintensyvinti flotacijos procesą kartu su disperguotu

oru gali būti naudojami ir flokuliantai (Chen et al 2011) Kai kurios dumblių rūšys sugeba

natūraliai floatuoti terpės paviršiuje Šis procesas vyksta dėl fotosintezės metu gaminamo

deguonies kuris burbuliukų pavidalu kyla į terpės paviršių (Bruton et al 2009) Kitas būdas

dumblių biomasei sukoncentruoti yra filtracija Galima slėginė vakuuminė ir rotacinė

filtracija Ji labiau tinkama dumblių rūšims kurios pasižymi didesnėmis dumblių ląstelėmis

(gt70 microm) tokioms kaip Coelastrum ir Spirulina ir netinkamas Scenedesmus Dunaliella

Chlorella (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010) Minėtus dumblius galima

sukoncentruoti naudojant membraninę mikrofiltraciją bei ultrafiltraciją (Mata et al 2010)

Esminis filtracijos trūkumas yra tai kad ant filtro nusėdanti dumblių biomasė laikui bėgant

užkemša filtro poras tai apsunkina ir sulėtina patį procesą tuo pačiu padidinamos ir

energijos sąnaudos Be to membranų keitimas ir siurblių darbas ženkliai didina

eksploatacines išlaidas todėl šis metodas labiau taikytinas nedideliems tūriams filtruoti (lt 2

m3p

-1) didesniems tūriams labiau tiktų centrifugavimas (Grima et al 2003)

Centrifugavimas ndash tai gana dažnai naudojamas greitas gana efektyvus būdas

(sukoncentruojama gt95 ) sukoncentruoti biomasę Centrifugavimas yra pripažintas bene

geriausiu metodu sukoncentruoti smulkių vos kelių mikrometrų dydžio dumblių biomasę

(Grima et al 2003) Gaunama geros konsistencijos (tiršta) sukoncentruota biomasė tačiau šis

19

būdas reikalauja nemažai energetinių išlaidų ir techninės priežiūros dėl judančių detalių

(Brennan and Owende 2010 Grima et al 2003 Sim et al 1988)

33 Mikrodumblių biomasės džiovinimas

Sukoncentruota dumblių biomasė kurioje yra nuo 5 iki 20 ir daugiau sausų

medžiagų prieš atliekant ekstrahavimą turi būti džiovinama (iki 92 ir daugiau SM) nes

lipidų ekstrakcija iš sausos biomasės yra žymiai efektyvesnė už ekstrakciją iš drėgnos

medžiagos (Grima et al 2003 Zhu et al 2002) Džiovinimo procesas neturėtų būti atidėtas

ilgesniam laikui ypatingai karšto klimato šalyse (Brennan and Owende 2010 Grima et al

2003) Džiovinimas gali būti vykdomas įvairiais būdais (įskaitant ir džiovinimą saulėje) ir

gana plačiame temperatūrų diapazone Džiovinimas saulėje nors yra paprastas bei pigus deja

turi nemažai trūkumų jis ganėtinai ilgas tokiam biomasės džiovinimui reikalingi nemaži

plotai klimatinės sąlygos ir t t Kiti būdai apima žemo slėgio pakopinį džiovinimą (Prakash

et al 1997) išpurškiamąjį džiovinimą (Grima et al 2003 Prakash et al 1997) (džiovinama

medžiaga išpurškiama ir džiovinama karštomis dujomis tai labai plačiai naudojamas bet

vienas brangiausių džiovinimo metodų (Bruton et al 2009) būgninį džiovinimą (Grima et

al 2003 Prakash et al 1997) džiovinimą žemoje temperatūroje ndash šaltyje (taikant

liofilizaciją kuomet drėgmė pašalinama sublimacijos metu) (Grima et al 2003) ir tt

Liofilizacija yra gana brangus medžiagos džiovinimo būdas ypač jei medžiaga džiovinama

dideliais kiekiais tačiau nepaisant to didelis šio metodo privalumas yra tai kad iš

liofilizuotos medžiagos žymiai lengviau išekstrahuojami lipidai (Grima et al 2003) Visi

džiovinimo metodai išskyrus džiovinimą saulėje reikalauja nemažai energijos sąnaudų Šis

dumblių biomasės paruošimo etapas biodegalams gaminti gali sudaryti net iki 70 visų

žaliavos ruošimo išlaidų (Bruton et al 2009)

34 Žuvų auginimui naudojamos mikrodumblių rūšys

Nors sutinkama nepaprastai daug mikrodumblių rūšių tik nedidelis jų skaičius

auginamas dirbtinai akvakultūrų inkubatoriuose Tai lemia tam tikrų mikrodumblių rūšių

prieinamumas kultivavimo sudėtingumas fizinės ląstelių savybės jų sudėtis virškinamumas

toksinų ir dirgiklių buvimas biomasėje (Muller-Feuga et al 2003 (a) Muller-Feuga et al

2003 (b)) 32 lentelėje pateiktas nevisiškai išsamus paprastai akvakultūrose naudojamų

mikrodumblių rūšių sąrašas ir panaudojimo galimybės

20

32 lentelė Pagrindinių akvakultūrose naudojamų mikrodumblių grupės gentys ir rūšys bei

panaudojimo sritys

Grupė Gentis Rūšis Panaudojimo sritis

Cianobakterijos Arthrospira platensis Kombinuotų pašarų ingredientas

Chlorofita Tetraselmis suecica chui Dvigeldžiams moliuskams

Chlorella sp vulgaris

minutissima

virginica grossii

Plėšriųjų žuvų šėrimui

kombinuotų pašarų ingredientas

Dunaliella sp tertiolecta salina Kombinuotų pašarų ingredientas

Haematococcus pluvialis Kombinuotų pašarų ingredientas

Eustigmatophyceae

(Phyklum

Heterokontophyta)

Nanochloropsis sp oculata Plėšriųjų žuvų šėrimui bdquoŽaliasis

vanduoldquo (suspensija) pelėkinių

žuvų mailiui

Labyrinthulea

(Phyklum

Heterokonta)

Schizochytrium sp Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Ulkenia sp Gyvas maistas plėšriosioms žuvims

Bacillariophyta

(diatoms)

Chaetoceros calcitrans gracilis Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Skeletonema costatum Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Thalassiosira pseudonana Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Nitszchia sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Navicula sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Amphora sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Haptophyta Pavlova lutheri Dvigeldžiams moliuskams

Isochrysis galbana add galbana

bdquoTahitildquo

Dvigeldžiams moliuskams

bdquoŽaliasis vanduoldquo (suspensija)

pelėkinių žuvų mailiui

Dinophyta

(dinoflagellates)

Crypthecodinium cohnii Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Yra žinoma šių mikrodumblių rūšių biomasės sudėtis kuri gali būti keičiama

modifikuojant mikroorganizmus Paprastai žuvų pašaruose vyrauja ne viena kažkuri

mikrodumblių rūšis tačiau atitinkamai subalansuotos jų kompozicijos

35 Mikrodumblių biomasės sudėtis ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai galimybės

Mikrodumbliai savo sudėtyje turi vitaminų mineralų pigmentų nepakeičiamų riebalų

rūgščių todėl gali būti naudojami žuvų šėrimui Tyrinėjamos galimybės juos naudoti grynus

ar koncentratą taip pat analizuojamos galimybės mikrodumblius įterpti į pašarus žuvims

21

Pašarų pramoniniu būdu auginamoms žuvims sudėtis lyginant su kitų gyvūnų pašarų

sudėtimis pateikta 33 lentelėje

33 lentelė Tipinė pašarų sudėtis įvairių rūšių gyvūnams (Algae fos aquaculture and animal feeds)

Baltymai Riebalai Angliavandeniai

Apykaitinė

energija

Pašarų

sąnaudos

kgkg

priesvorio

Paukščiai 210 50 60 130 22

Kiaulės 160 50 60 125 30

Galvijai 120 40 65 101 58

Lašišos 370 320 15 210 10

Jūros karšiai 450 200 20 191 16

Tilapija 350 60 40 135 15

Krevetės 350 60 40 135 20

Iš pateiktų duomenų matyti kad užsienyje auginamų žuvų receptūroje lyginant su

paukščių kiaulių ir galvijų pašarais yra žymiai daugiau baltymų tačiau mažiau

angliavandenių Be to šių pašarų apykaitinė energija yra šiek tiek didesnė o pašarų kiekis

užauginti 1 kg prieaugio yra mažesnis

Lietuvoje platinamų pašarų žuvims sudėtis priklauso nuo gamintojo yra gana

skirtinga ir priklauso nuo maitinamų žuvų rūšies Iš užsienio vežami pašarai savo sudėtyje turi

daugiau baltymų vietos gamybos pašarai pasižymi mažesniu baltymų kiekiu (34 lentelė)

34 lentelė Šalyje platinamų pašarų žuvims sudėtis

35 lentelė Tipinė pramoninių baltyminių žaliavų sudėtis

Žaliava Baltymai Riebalai Angliavandeniai Pelenai

Žuvų miltai 630 110 - 158

Kukurūzų

gliutenas

620 50 183 48

Sojų miltai 440 22 390 61

Pašarų kokybė ir sudėtis priklauso nuo juos sudarančių komponentų Atsižvelgiant į

tai kad pašarų žuvims vienas pagrindinių komponentų yra baltymai pašarų gamybai

naudojami įvairūs baltymų šaltiniai (35 lentelė)

Pašarai Proteinai Riebalai Ląsteliena

Upėtakiams 42-48 20-22 09-38

Šamams 43-54 12-15 02-40

Karpinėms žuvims 48-56 12-15 03-07

Eršketams 47-55 9-18 09-1

Karpinėms žuvims 2301 323 742

Karpinėms vienmetėms 25-26 90

Karpinėms dvimetėms 22-23 100

22

Pastaruoju metu kaip baltyminė žaliava žuvų pašarų gamyboje plačiai naudojami žuvų

miltai ir augalinės kilmės produktai (grūdai ir aliejingosios sėklos) pastarieji pasižymi

mažesne kaina todėl jais pakeičiama dalis žuvų miltų žuvų racione Nors augalinių produktų

naudojimas pašarų gamyboje užtikrina pakankamą žuvų prieaugį jie gali sukelti žymius žuvų

maistinės vertės pokyčius Todėl pastaruoju metu nagrinėjamos galimybės į žuvų mitybos

racioną įtraukti mikrodumblius Jie galėtų būti alternatyva žuvų miltams nes mikrodumbliai

yra bazinis akvakultūros mitybinės grandinės elementas ir yra maisto atsarga kurią žuvys

prisitaikiusios naudoti Tačiau yra daugybė mikrodumblių rūšių pasižyminčių skirtingomis

savybėmis ir maistine verte todėl jų vertė turi būti analizuojama ir vertinama juos naudojant

pašarų žuvims gamybai Apibendrinta įvairių rūšių mikrodumblių cheminė sudėtis pateikta

36 lentelėje Kaip matyti baltymų kiekis žaliadumbliuose ir melsvadumbliuose yra gana

didelis ir siekia 60-71 Lipidų kiekis šiuose dumbliuose varijuoja nuo 2 iki 7 Pelenų

kiekis žaliadumbliuose siekia 3-11 Pigmentų (chlorofilo ir karotinoidų) kiekis dumbliuose

siekia iki 5 (s m) Mikrodumblių ląstelių virškinamumas yra mažas dėl storų sienelių šios

problemos sprendžiamos juos džiovinant ar suardant kitais metodais (ultragarsu) tuo būdu

pasiekiamas apie 90 virškinamumas

36 lentelė Cheminė mikrodumblių sudėtis ( sausos medžiagos)

Mikrodumbliai Proteinai Lipidai Angliavandeniai

Spirulina platensis 46 ndash 50 4 ndash 9 8 ndash 14

Spirulina maxima 60 ndash 71 6 ndash 7 13 ndash 16

Chlorella vulgaris 51 ndash 58 14 ndash 22 12 ndash 17

Chlorella pyrenoidosa 57 2 26

Scenedesmus obliquus 50 ndash 56 12 ndash 14 10 ndash 17

Scenedesmus quadricauda 47 2

Dunaliella salina 57 6 32

Synechococcus 63 11 15

Euglena gracilis 39 ndash 61 14 ndash 20 14 ndash 18

Hormidium 41 38

Ulothrix 45 1

Pašarų gamybai plačiai naudojamuose žuvų miltuose yra gausus svarbių aukštos

kokybės baltymų kiekis Skirtingai nei žuvų miltuose augalinės kilmės žaliavose kuriomis

keičiami žuvų miltai yra mažiau tokių svarbių amino rūgščių kaip lizinas metioninas

triptofanas (Li et al 2008) Tuo tarpu daugumoje mikrodumblių rūšių randamos šios

svarbiausios amino rūgštys Išanalizavus net 40 mikrodumblių rūšių biomasės sudėtį

nustatyta kad jos pasižymėjo panašia amino rūgščių sudėtimi (Brown et al 1997)

Viena svarbesnių maisto medžiagų yra neproteininė sulforūgštis ndash taurinas kuris yra

lygiavertis aminorūgštims Jis svarbus žuvų mityboje tačiau nerandamas augalinėje žaliavoje

23

Nors taurinas mažiau tyrinėtas tačiau mikrodumblių biomasėje rasti ženklūs jo kiekiai

(Dawczynski et al 2007 Murata and Nakazoe 2001)

Labai svarbus komponentas žuvų dietoje yra riebalai kurių randama ir mikrodumblių

ląstelėse Jų kiekis svyruoja priklausomai nuo dumblių rūšies ir auginimo būdo Pastaruoju

metu net nagrinėjamos galimybės mikrodumblių aliejų panaudoti degalų gamybai

Be didelio aukštos kokybės baltymų kiekio žuvų pašarai turi turėti riebalų kurių

sudėtyje būtų polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 Šios rūgštys randamos žuvų

taukuose ir saugo žmogaus organizmą nuo širdies ir kraujagyslių ligų Mikrodumblių sudėtyje

yra šių svarbių riebalų rūgščių kurios per maisto grandinę patenka į žuvų organizmą todėl

dumbliai yra svarbus elementas žuvų mityboje Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA) Dėl šių rūgščių buvimo

mikrodumblių ląstelėse jie laikomi nepamainomu maisto elementu akvakultūrose ypač

auginant zooplanktoną naudojamą žuvų mailiaus maitinimui Pastaruoju metu domimasi ir

sterolių sudėtimi žuvų pašaruose nes augalų fitosteroliai (fitohormonai) gali sukelti

neigiamus endokrininius efektus žuvų organizme

Atlikus tyrimus šeriant žuvis mikrodumbliais nustatyta kad pakeitus žuvų taukus

pašaruose mikrodumblių aliejumi padidėjo nepakeičiamų riebalų rūgščių (omega-3 ir omega-

6) kiekis upėtakių organizmuose (Carrillo et al 2008) Labai svarbi sudėtinė mikrodumblių

biomasės dalis yra pigmentai Mikrodumbliuose sintetinami karotinoidai kurie būtini

auginant kai kurių rūšių žuvis Lašišinių žuvų dietoje turi būti astaksantino kuris nudažo žuvų

mėsą rausva spalva Tuo tikslu pramoniniame žuvų auginime dažniausiai naudojami

sintetiniai karotinoidai tačiau ir dumblių karotinoidai skatina žuvų mėsos nuspalvinimą

(Soler-Vila et al 2009)

Mikrodumbliuose esantys pigmentai naudojami ir kai kurių kitų rūšių žuvų ar krevečių

odos nuspalvinimui siekiant suteikti komerciškai patrauklesnį vaizdą Pvz Chlorella sp ir

Spirulina paprastai įkorporuojami į dekoratyvinių žuvelių kurioms komerciškai labai svarbi

spalva ir sveikas įvaizdis maistą (Zatkova et al 2011 Sergejevova et al 2011) Keletas

mikrodumblių rūšių naudojamos kaip pigmentai žuvų pašarų gamyboje Pvz Haematococcus

naudojamas astaksantino gamyboje kuris suteikia raudoną spalvą lašišoms Tai lėmė

mikrodumblio Haematococcus pluvialis auginimo pramoninę plėtrą Izraelyje ir Japonijoje

kur šie mikrodumbliai auginami vamzdeliniuose ir plokšteliniuose bioreaktoriuose

Havajuose Islandijoje ir Kinijoje Haematococcus auginamas atvirose sistemose (Pulz and

Gross 2004) Spirulina naudojama kaip karotinoidų šaltinis kuriuos kai kurios žuvys

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

14

33 pav Vamzdelinių reaktorių sistema (Algae production)

Vamzdeliniai reaktoriai yra tinkami naudoti turint didelį apšviečiamą paviršių Jei

naudotume minėto tipo reaktorių sistemą t y vamzdelinius vertikalius reaktorius sustatytume

vieną šalia kito šie kaimyninius užstotų (mestų šešėlį) taip sumažindami saulės spinduliuotės

prieigą (32 pav stulpelinių burbulų reaktorių laukas) Ši problema eliminuojama naudojant

horizontalius vamzdelinius reaktorius (33 pav) Tačiau pašalinti šią problemą ne taip

paprasta kaip iš pirmo žvilgsnio atrodo Problemos sprendimas abiem atvejais yra jų atstumų

funkcija Pagrindinis vamzdelinių reaktorių trūkumas ndash prastas masės pernešimas Masės

pernešimo problema didėja (deguonies kiekis didėja augimo sąlygos toliau išilgai vamzdelio

prastėja) didėjant vamzdeliniam bioreaktoriui (Ugwu et al 2008)

34 pav Alveolinis plokštelinis fotobioreaktorius (Tredici and Materassi 1992)

15

Siekiant optimaliau išnaudoti saulės energiją buvo sukurti plokšti taip vadinami flat-

plate fotobioreaktoriai (34 ir 35 pav) Šiuose reaktoriuose ištirpusio deguonies susikaupimas

yra pakankamai žemas palyginti su horizontaliais vamzdeliniais reaktoriais Skelbiama kad

plokšti reaktoriai gali pasiekti gana aukštą fotosintetinį efektyvumą Minėti įrenginiai yra

labai tinkami dumblių auginimui tačiau ir jie turi keletą trūkumų Įvairių sistemų dumbliams

auginti privalumai ir trūkumai yra išdėstyti žemiau pateiktoje 31 lentelėje

35 pav Flat-Plate-Airlift fotobioreaktorius reaktoriaus sudėtinė dalis ir biomasės srautai

reaktoriuje (Subitec)

31 lentelė Sistemų dumblių auginimui palyginimas (Ugwu et al 2008)

Sistemos

dumbliams

auginti

Privalumai Trūkumai

Atviri baseinai Palyginti ekonomiški lengva valyti

po auginimo tinka masiniam

dumblių auginimui

Sunkiau kontroliuoti kultūrų sąlygas

sunkumai auginant dumblius ilgesnį

periodą nedidelis produktyvumas

užima daug vietos limituotos dumblių

rūšys kultūras lengva užkrėsti

Vertikalūs

stulpeliniai

reaktoriai

Didelis masės pernešimas geras

susimaišymas su nedideliu šlyties

įtempiu nedideli energijos poreikiai

geras potencialas įvairiam masteliui

Nedidelis apšvietimo paviršiaus plotas

jų konstrukcijos reikalauja reiklesnių

medžiagų šlyties įtempiai dumblių

16

lengva sterilizuoti gerai tinka

dumblių imobilizavimui sumažinta

fotoinhibicija ir fotooksidacija

kultūroms mažėja apšvietimo plotas

didėjant masteliui

Plokštiniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšviečiamo paviršiaus

plotas tinkami lauko kultūroms geri

dumblių imobilizacijai geras

biomasės produktyvumas palyginti

pigūs lengva valyti nedideli

deguonies kiekiai

Didesniems įrenginiams reikia daugiau

sekcijų ir atraminių medžiagų sunki

temperatūrinė kontrolė galimybė

atsirasti hidrodinaminiam stresui kai

kurioms dumblių rūšims atsiranda

apnašų ant sienų

Vamzdeliniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšvietimo paviršiaus plotas

tinkami lauko kultūroms

pakankamai geras biomasės

produktyvumas palyginti pigūs

pH gradientas ištirpęs deguonis ir

anglies dvideginis išilgai vamzdelio

atsiranda apnašų ant sienų reikia

nemažų plotų auginimui

Fotosintezei vykdyti gali būti naudojama ne tik natūrali bet ir dirbtinė šviesa Žemiau

pateiktame 36 pav pavaizduotas fotobioreaktorius apšviečiamas dirbtine šviesa ndash

fluorescencine lempa

36 pav Tipinis fotobioreaktorius su dirbtiniu apšvietimu (Ugwu et al 2008 Newman

2009)

Įrenginys sumontuotas su rotoriumi ir sparnuotės įrenginiu kultūrų sumaišymui Šio

tipo reaktorių galima modifikuoti apšvietimui naudojant tiek dirbtinę tiek natūralią šviesą

Taigi šis įrenginys veikia naudojant dirbtinę šviesą tuomet kai natūralios šviesos

intensyvumas sumažėja ndash kuomet stipriai debesuota ar nakties periodu Yra duomenų kad

galima sukaupti optines skaidulas padalyti saulės šviesą cilindrinio reaktoriaus viduje

Pagrindinis viduje apšviečiamo reaktoriaus privalumas būtų tai kad šilumos ir slėgio dėka

minimizuojamas užkrėtimas Be to apšvietimas būtų nepertraukiamas (tiek šviesiu tiek

Reaktoriaus siena

Fluorescencinė lempa

Rotorius Anga aeracijai

Sparnuotė

17

tamsiu paros metu) Vis dėlto dumblių auginimas lauko sąlygomis naudojant minėto tipo

reaktorius reikalautų šiek tiek techninių pastangų

32 Mikrodumblių biomasės koncentravimas

Užaugintos mikrodumblių biomasės paruošimas apima kelis etapus biomasės

sukoncentravimą apdorojimą aliejaus ekstrakciją Biomasę sukoncentruoti galima įvairiais

metodais įskaitant mechaninius cheminius bei biologinius būdus sedimentaciją

centrifugavimą filtraciją (įskaitant ultrafiltraciją) flokuliaciją bei flotaciją ultragarsinę bei

magnetinę separaciją (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010 Carlsson et al 2007

Chen et al 2011 Wu et al 2012 Bilad et al 2012 Xu et al 2008) bei elektroforezę

(Christenson and Sims 2011) Universalaus metodo minėtam tikslui pasiekti nėra paprastai iš

daugelio jis pasirenkamas priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jų dydžio (mikrodumblių

dydis 3ndash30 microm) ląstelių tankio taip pat atsižvelgiant į metodo ekonomiškumą Sąlyginai

nedidelė dumblių koncentracija (05ndash5 kg m-3

auginimo terpės (Greenwell et al 2010 Grima

et al 2003)) ir jų dydis apsunkina ir pabrangina (sukoncentravimas sudaro apie 20ndash30 visų

biomasės apdorojimo išlaidų sumos (Grima et al 2003)) biomasės sukoncentravimo procesą

Techniškai pats paprasčiausias ir pigiausias mechaninis būdas sukoncentruoti

dumblius yra jų biomasės nusodinimas Pramoniniais tikslais auginami dumbliai nusodinami

nusodinimo baseinuose taip jų masė sukoncentruojama 85ndash95 (sausų medžiagų masė

sudaro apie 3 ) nusodinimo baseinų dugne Šis būdas gana pigus tačiau nepatrauklus tuo

kad reikalingas papildomas plotas nusodinimo baseinui įrengti Be to pats nusodinimo

procesas vyksta gana lėtai todėl jo metu esant aukštesnei aplinkos temperatūrai nusodinama

biomasė gali pradėti gesti (Greenwell et al 2010) Nusodinimo ir filtracijos procesus

paspartinti gali flokuliantų ar koaguliantų naudojimas susidarant dumblių ląstelių

aglomeratams Atlikta eilė tyrimų siekiant surasti optimalius flokuliantus ir koaguliantus

Dažniausiai tam tikslui naudojamos neorganinės geležies ar aliuminio druskos FeCl3

Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 (Grima et al 2003) Elektrolitų efektyvumą sužadinti koaguliaciją

nusako kritinė koagulianto koncentracija arba kitaip tariant koagulianto koncentracija

reikalinga greitai sukelti koaguliaciją Metalo jonų koaguliacinis efektyvumas didėja didėjant

jono krūviui Poligeležies sulfatas Fe2(OH)n(SO4)3-n2]m yra bene efektyviausias lyginant šį su

tradiciniais nepolimerizuotais metalo druskų flokuliantais (Grima et al 2003) Flokulėms

sudaryti yra naudojami ir polimerai Ignacio de Godos ir bendratyrėjai nustatė kad naudojant

flokuliantus Drewfloc 447 Flocudex CS5000 Flocusol CM78 Chemifloc CV300 ir

18

chitozaną keletui dumblių rūšių biomasės sukoncentravimo efektyvumas 66ndash98

pasiekiamas su 5ndash6 kartus mažesne koncentracija nei naudojant FeCl3 ir Fe2(SO4)3 (De Godos

et al 2011) Be to tų pačių atliktų tyrimų duomenimis vienaląsčių ir kolonijinių dumblių

biomasės sukoncentravimo efektyvumai labai panašūs

Paprastas ir greitas būdas sukoncentruoti dumblių ląsteles yra magnetinė separacija

naudojant Fe3O4 nanomagnetines daleles Minėtos magnetinės dalelės buvo pritaikytos

mikrodumblių Botryococcus braunii ir Chlorella ellipsoidea sukoncentravimui Pridėjus

Fe3O4 į dumblių suspensiją dumblių ląstelės jas adsorbuoja o dumblių sukoncentravimas

vyksta dėl veikiančio išorinio magnetinio lauko Pasak tyrėjų taikant šį metodą pasiekiamas

didesnis nei 98 sukoncentravimo efektyvumas Be to tai laiką ir energiją tausojantis

dumblių biomasės sukoncentravimo būdas (Xu et al 2011)

Siekiant nenaudoti jokių cheminių medžiagų kiti galimi dumblių biomasės

sukoncentravimo būdai yra flotacija centrifugavimas filtracija bei elektroforezė Flotacija

atliekama naudojant suspaustą orą tiksliau disperguotus arba ištirpusio oro mikroburbuliukus

nukreipiamus į auginimo terpės dugną prie kurių prilipusios dumblių ląstelės susikaupia

flotuojamos terpės paviršiuje Siekiant suintensyvinti flotacijos procesą kartu su disperguotu

oru gali būti naudojami ir flokuliantai (Chen et al 2011) Kai kurios dumblių rūšys sugeba

natūraliai floatuoti terpės paviršiuje Šis procesas vyksta dėl fotosintezės metu gaminamo

deguonies kuris burbuliukų pavidalu kyla į terpės paviršių (Bruton et al 2009) Kitas būdas

dumblių biomasei sukoncentruoti yra filtracija Galima slėginė vakuuminė ir rotacinė

filtracija Ji labiau tinkama dumblių rūšims kurios pasižymi didesnėmis dumblių ląstelėmis

(gt70 microm) tokioms kaip Coelastrum ir Spirulina ir netinkamas Scenedesmus Dunaliella

Chlorella (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010) Minėtus dumblius galima

sukoncentruoti naudojant membraninę mikrofiltraciją bei ultrafiltraciją (Mata et al 2010)

Esminis filtracijos trūkumas yra tai kad ant filtro nusėdanti dumblių biomasė laikui bėgant

užkemša filtro poras tai apsunkina ir sulėtina patį procesą tuo pačiu padidinamos ir

energijos sąnaudos Be to membranų keitimas ir siurblių darbas ženkliai didina

eksploatacines išlaidas todėl šis metodas labiau taikytinas nedideliems tūriams filtruoti (lt 2

m3p

-1) didesniems tūriams labiau tiktų centrifugavimas (Grima et al 2003)

Centrifugavimas ndash tai gana dažnai naudojamas greitas gana efektyvus būdas

(sukoncentruojama gt95 ) sukoncentruoti biomasę Centrifugavimas yra pripažintas bene

geriausiu metodu sukoncentruoti smulkių vos kelių mikrometrų dydžio dumblių biomasę

(Grima et al 2003) Gaunama geros konsistencijos (tiršta) sukoncentruota biomasė tačiau šis

19

būdas reikalauja nemažai energetinių išlaidų ir techninės priežiūros dėl judančių detalių

(Brennan and Owende 2010 Grima et al 2003 Sim et al 1988)

33 Mikrodumblių biomasės džiovinimas

Sukoncentruota dumblių biomasė kurioje yra nuo 5 iki 20 ir daugiau sausų

medžiagų prieš atliekant ekstrahavimą turi būti džiovinama (iki 92 ir daugiau SM) nes

lipidų ekstrakcija iš sausos biomasės yra žymiai efektyvesnė už ekstrakciją iš drėgnos

medžiagos (Grima et al 2003 Zhu et al 2002) Džiovinimo procesas neturėtų būti atidėtas

ilgesniam laikui ypatingai karšto klimato šalyse (Brennan and Owende 2010 Grima et al

2003) Džiovinimas gali būti vykdomas įvairiais būdais (įskaitant ir džiovinimą saulėje) ir

gana plačiame temperatūrų diapazone Džiovinimas saulėje nors yra paprastas bei pigus deja

turi nemažai trūkumų jis ganėtinai ilgas tokiam biomasės džiovinimui reikalingi nemaži

plotai klimatinės sąlygos ir t t Kiti būdai apima žemo slėgio pakopinį džiovinimą (Prakash

et al 1997) išpurškiamąjį džiovinimą (Grima et al 2003 Prakash et al 1997) (džiovinama

medžiaga išpurškiama ir džiovinama karštomis dujomis tai labai plačiai naudojamas bet

vienas brangiausių džiovinimo metodų (Bruton et al 2009) būgninį džiovinimą (Grima et

al 2003 Prakash et al 1997) džiovinimą žemoje temperatūroje ndash šaltyje (taikant

liofilizaciją kuomet drėgmė pašalinama sublimacijos metu) (Grima et al 2003) ir tt

Liofilizacija yra gana brangus medžiagos džiovinimo būdas ypač jei medžiaga džiovinama

dideliais kiekiais tačiau nepaisant to didelis šio metodo privalumas yra tai kad iš

liofilizuotos medžiagos žymiai lengviau išekstrahuojami lipidai (Grima et al 2003) Visi

džiovinimo metodai išskyrus džiovinimą saulėje reikalauja nemažai energijos sąnaudų Šis

dumblių biomasės paruošimo etapas biodegalams gaminti gali sudaryti net iki 70 visų

žaliavos ruošimo išlaidų (Bruton et al 2009)

34 Žuvų auginimui naudojamos mikrodumblių rūšys

Nors sutinkama nepaprastai daug mikrodumblių rūšių tik nedidelis jų skaičius

auginamas dirbtinai akvakultūrų inkubatoriuose Tai lemia tam tikrų mikrodumblių rūšių

prieinamumas kultivavimo sudėtingumas fizinės ląstelių savybės jų sudėtis virškinamumas

toksinų ir dirgiklių buvimas biomasėje (Muller-Feuga et al 2003 (a) Muller-Feuga et al

2003 (b)) 32 lentelėje pateiktas nevisiškai išsamus paprastai akvakultūrose naudojamų

mikrodumblių rūšių sąrašas ir panaudojimo galimybės

20

32 lentelė Pagrindinių akvakultūrose naudojamų mikrodumblių grupės gentys ir rūšys bei

panaudojimo sritys

Grupė Gentis Rūšis Panaudojimo sritis

Cianobakterijos Arthrospira platensis Kombinuotų pašarų ingredientas

Chlorofita Tetraselmis suecica chui Dvigeldžiams moliuskams

Chlorella sp vulgaris

minutissima

virginica grossii

Plėšriųjų žuvų šėrimui

kombinuotų pašarų ingredientas

Dunaliella sp tertiolecta salina Kombinuotų pašarų ingredientas

Haematococcus pluvialis Kombinuotų pašarų ingredientas

Eustigmatophyceae

(Phyklum

Heterokontophyta)

Nanochloropsis sp oculata Plėšriųjų žuvų šėrimui bdquoŽaliasis

vanduoldquo (suspensija) pelėkinių

žuvų mailiui

Labyrinthulea

(Phyklum

Heterokonta)

Schizochytrium sp Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Ulkenia sp Gyvas maistas plėšriosioms žuvims

Bacillariophyta

(diatoms)

Chaetoceros calcitrans gracilis Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Skeletonema costatum Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Thalassiosira pseudonana Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Nitszchia sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Navicula sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Amphora sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Haptophyta Pavlova lutheri Dvigeldžiams moliuskams

Isochrysis galbana add galbana

bdquoTahitildquo

Dvigeldžiams moliuskams

bdquoŽaliasis vanduoldquo (suspensija)

pelėkinių žuvų mailiui

Dinophyta

(dinoflagellates)

Crypthecodinium cohnii Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Yra žinoma šių mikrodumblių rūšių biomasės sudėtis kuri gali būti keičiama

modifikuojant mikroorganizmus Paprastai žuvų pašaruose vyrauja ne viena kažkuri

mikrodumblių rūšis tačiau atitinkamai subalansuotos jų kompozicijos

35 Mikrodumblių biomasės sudėtis ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai galimybės

Mikrodumbliai savo sudėtyje turi vitaminų mineralų pigmentų nepakeičiamų riebalų

rūgščių todėl gali būti naudojami žuvų šėrimui Tyrinėjamos galimybės juos naudoti grynus

ar koncentratą taip pat analizuojamos galimybės mikrodumblius įterpti į pašarus žuvims

21

Pašarų pramoniniu būdu auginamoms žuvims sudėtis lyginant su kitų gyvūnų pašarų

sudėtimis pateikta 33 lentelėje

33 lentelė Tipinė pašarų sudėtis įvairių rūšių gyvūnams (Algae fos aquaculture and animal feeds)

Baltymai Riebalai Angliavandeniai

Apykaitinė

energija

Pašarų

sąnaudos

kgkg

priesvorio

Paukščiai 210 50 60 130 22

Kiaulės 160 50 60 125 30

Galvijai 120 40 65 101 58

Lašišos 370 320 15 210 10

Jūros karšiai 450 200 20 191 16

Tilapija 350 60 40 135 15

Krevetės 350 60 40 135 20

Iš pateiktų duomenų matyti kad užsienyje auginamų žuvų receptūroje lyginant su

paukščių kiaulių ir galvijų pašarais yra žymiai daugiau baltymų tačiau mažiau

angliavandenių Be to šių pašarų apykaitinė energija yra šiek tiek didesnė o pašarų kiekis

užauginti 1 kg prieaugio yra mažesnis

Lietuvoje platinamų pašarų žuvims sudėtis priklauso nuo gamintojo yra gana

skirtinga ir priklauso nuo maitinamų žuvų rūšies Iš užsienio vežami pašarai savo sudėtyje turi

daugiau baltymų vietos gamybos pašarai pasižymi mažesniu baltymų kiekiu (34 lentelė)

34 lentelė Šalyje platinamų pašarų žuvims sudėtis

35 lentelė Tipinė pramoninių baltyminių žaliavų sudėtis

Žaliava Baltymai Riebalai Angliavandeniai Pelenai

Žuvų miltai 630 110 - 158

Kukurūzų

gliutenas

620 50 183 48

Sojų miltai 440 22 390 61

Pašarų kokybė ir sudėtis priklauso nuo juos sudarančių komponentų Atsižvelgiant į

tai kad pašarų žuvims vienas pagrindinių komponentų yra baltymai pašarų gamybai

naudojami įvairūs baltymų šaltiniai (35 lentelė)

Pašarai Proteinai Riebalai Ląsteliena

Upėtakiams 42-48 20-22 09-38

Šamams 43-54 12-15 02-40

Karpinėms žuvims 48-56 12-15 03-07

Eršketams 47-55 9-18 09-1

Karpinėms žuvims 2301 323 742

Karpinėms vienmetėms 25-26 90

Karpinėms dvimetėms 22-23 100

22

Pastaruoju metu kaip baltyminė žaliava žuvų pašarų gamyboje plačiai naudojami žuvų

miltai ir augalinės kilmės produktai (grūdai ir aliejingosios sėklos) pastarieji pasižymi

mažesne kaina todėl jais pakeičiama dalis žuvų miltų žuvų racione Nors augalinių produktų

naudojimas pašarų gamyboje užtikrina pakankamą žuvų prieaugį jie gali sukelti žymius žuvų

maistinės vertės pokyčius Todėl pastaruoju metu nagrinėjamos galimybės į žuvų mitybos

racioną įtraukti mikrodumblius Jie galėtų būti alternatyva žuvų miltams nes mikrodumbliai

yra bazinis akvakultūros mitybinės grandinės elementas ir yra maisto atsarga kurią žuvys

prisitaikiusios naudoti Tačiau yra daugybė mikrodumblių rūšių pasižyminčių skirtingomis

savybėmis ir maistine verte todėl jų vertė turi būti analizuojama ir vertinama juos naudojant

pašarų žuvims gamybai Apibendrinta įvairių rūšių mikrodumblių cheminė sudėtis pateikta

36 lentelėje Kaip matyti baltymų kiekis žaliadumbliuose ir melsvadumbliuose yra gana

didelis ir siekia 60-71 Lipidų kiekis šiuose dumbliuose varijuoja nuo 2 iki 7 Pelenų

kiekis žaliadumbliuose siekia 3-11 Pigmentų (chlorofilo ir karotinoidų) kiekis dumbliuose

siekia iki 5 (s m) Mikrodumblių ląstelių virškinamumas yra mažas dėl storų sienelių šios

problemos sprendžiamos juos džiovinant ar suardant kitais metodais (ultragarsu) tuo būdu

pasiekiamas apie 90 virškinamumas

36 lentelė Cheminė mikrodumblių sudėtis ( sausos medžiagos)

Mikrodumbliai Proteinai Lipidai Angliavandeniai

Spirulina platensis 46 ndash 50 4 ndash 9 8 ndash 14

Spirulina maxima 60 ndash 71 6 ndash 7 13 ndash 16

Chlorella vulgaris 51 ndash 58 14 ndash 22 12 ndash 17

Chlorella pyrenoidosa 57 2 26

Scenedesmus obliquus 50 ndash 56 12 ndash 14 10 ndash 17

Scenedesmus quadricauda 47 2

Dunaliella salina 57 6 32

Synechococcus 63 11 15

Euglena gracilis 39 ndash 61 14 ndash 20 14 ndash 18

Hormidium 41 38

Ulothrix 45 1

Pašarų gamybai plačiai naudojamuose žuvų miltuose yra gausus svarbių aukštos

kokybės baltymų kiekis Skirtingai nei žuvų miltuose augalinės kilmės žaliavose kuriomis

keičiami žuvų miltai yra mažiau tokių svarbių amino rūgščių kaip lizinas metioninas

triptofanas (Li et al 2008) Tuo tarpu daugumoje mikrodumblių rūšių randamos šios

svarbiausios amino rūgštys Išanalizavus net 40 mikrodumblių rūšių biomasės sudėtį

nustatyta kad jos pasižymėjo panašia amino rūgščių sudėtimi (Brown et al 1997)

Viena svarbesnių maisto medžiagų yra neproteininė sulforūgštis ndash taurinas kuris yra

lygiavertis aminorūgštims Jis svarbus žuvų mityboje tačiau nerandamas augalinėje žaliavoje

23

Nors taurinas mažiau tyrinėtas tačiau mikrodumblių biomasėje rasti ženklūs jo kiekiai

(Dawczynski et al 2007 Murata and Nakazoe 2001)

Labai svarbus komponentas žuvų dietoje yra riebalai kurių randama ir mikrodumblių

ląstelėse Jų kiekis svyruoja priklausomai nuo dumblių rūšies ir auginimo būdo Pastaruoju

metu net nagrinėjamos galimybės mikrodumblių aliejų panaudoti degalų gamybai

Be didelio aukštos kokybės baltymų kiekio žuvų pašarai turi turėti riebalų kurių

sudėtyje būtų polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 Šios rūgštys randamos žuvų

taukuose ir saugo žmogaus organizmą nuo širdies ir kraujagyslių ligų Mikrodumblių sudėtyje

yra šių svarbių riebalų rūgščių kurios per maisto grandinę patenka į žuvų organizmą todėl

dumbliai yra svarbus elementas žuvų mityboje Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA) Dėl šių rūgščių buvimo

mikrodumblių ląstelėse jie laikomi nepamainomu maisto elementu akvakultūrose ypač

auginant zooplanktoną naudojamą žuvų mailiaus maitinimui Pastaruoju metu domimasi ir

sterolių sudėtimi žuvų pašaruose nes augalų fitosteroliai (fitohormonai) gali sukelti

neigiamus endokrininius efektus žuvų organizme

Atlikus tyrimus šeriant žuvis mikrodumbliais nustatyta kad pakeitus žuvų taukus

pašaruose mikrodumblių aliejumi padidėjo nepakeičiamų riebalų rūgščių (omega-3 ir omega-

6) kiekis upėtakių organizmuose (Carrillo et al 2008) Labai svarbi sudėtinė mikrodumblių

biomasės dalis yra pigmentai Mikrodumbliuose sintetinami karotinoidai kurie būtini

auginant kai kurių rūšių žuvis Lašišinių žuvų dietoje turi būti astaksantino kuris nudažo žuvų

mėsą rausva spalva Tuo tikslu pramoniniame žuvų auginime dažniausiai naudojami

sintetiniai karotinoidai tačiau ir dumblių karotinoidai skatina žuvų mėsos nuspalvinimą

(Soler-Vila et al 2009)

Mikrodumbliuose esantys pigmentai naudojami ir kai kurių kitų rūšių žuvų ar krevečių

odos nuspalvinimui siekiant suteikti komerciškai patrauklesnį vaizdą Pvz Chlorella sp ir

Spirulina paprastai įkorporuojami į dekoratyvinių žuvelių kurioms komerciškai labai svarbi

spalva ir sveikas įvaizdis maistą (Zatkova et al 2011 Sergejevova et al 2011) Keletas

mikrodumblių rūšių naudojamos kaip pigmentai žuvų pašarų gamyboje Pvz Haematococcus

naudojamas astaksantino gamyboje kuris suteikia raudoną spalvą lašišoms Tai lėmė

mikrodumblio Haematococcus pluvialis auginimo pramoninę plėtrą Izraelyje ir Japonijoje

kur šie mikrodumbliai auginami vamzdeliniuose ir plokšteliniuose bioreaktoriuose

Havajuose Islandijoje ir Kinijoje Haematococcus auginamas atvirose sistemose (Pulz and

Gross 2004) Spirulina naudojama kaip karotinoidų šaltinis kuriuos kai kurios žuvys

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

15

Siekiant optimaliau išnaudoti saulės energiją buvo sukurti plokšti taip vadinami flat-

plate fotobioreaktoriai (34 ir 35 pav) Šiuose reaktoriuose ištirpusio deguonies susikaupimas

yra pakankamai žemas palyginti su horizontaliais vamzdeliniais reaktoriais Skelbiama kad

plokšti reaktoriai gali pasiekti gana aukštą fotosintetinį efektyvumą Minėti įrenginiai yra

labai tinkami dumblių auginimui tačiau ir jie turi keletą trūkumų Įvairių sistemų dumbliams

auginti privalumai ir trūkumai yra išdėstyti žemiau pateiktoje 31 lentelėje

35 pav Flat-Plate-Airlift fotobioreaktorius reaktoriaus sudėtinė dalis ir biomasės srautai

reaktoriuje (Subitec)

31 lentelė Sistemų dumblių auginimui palyginimas (Ugwu et al 2008)

Sistemos

dumbliams

auginti

Privalumai Trūkumai

Atviri baseinai Palyginti ekonomiški lengva valyti

po auginimo tinka masiniam

dumblių auginimui

Sunkiau kontroliuoti kultūrų sąlygas

sunkumai auginant dumblius ilgesnį

periodą nedidelis produktyvumas

užima daug vietos limituotos dumblių

rūšys kultūras lengva užkrėsti

Vertikalūs

stulpeliniai

reaktoriai

Didelis masės pernešimas geras

susimaišymas su nedideliu šlyties

įtempiu nedideli energijos poreikiai

geras potencialas įvairiam masteliui

Nedidelis apšvietimo paviršiaus plotas

jų konstrukcijos reikalauja reiklesnių

medžiagų šlyties įtempiai dumblių

16

lengva sterilizuoti gerai tinka

dumblių imobilizavimui sumažinta

fotoinhibicija ir fotooksidacija

kultūroms mažėja apšvietimo plotas

didėjant masteliui

Plokštiniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšviečiamo paviršiaus

plotas tinkami lauko kultūroms geri

dumblių imobilizacijai geras

biomasės produktyvumas palyginti

pigūs lengva valyti nedideli

deguonies kiekiai

Didesniems įrenginiams reikia daugiau

sekcijų ir atraminių medžiagų sunki

temperatūrinė kontrolė galimybė

atsirasti hidrodinaminiam stresui kai

kurioms dumblių rūšims atsiranda

apnašų ant sienų

Vamzdeliniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšvietimo paviršiaus plotas

tinkami lauko kultūroms

pakankamai geras biomasės

produktyvumas palyginti pigūs

pH gradientas ištirpęs deguonis ir

anglies dvideginis išilgai vamzdelio

atsiranda apnašų ant sienų reikia

nemažų plotų auginimui

Fotosintezei vykdyti gali būti naudojama ne tik natūrali bet ir dirbtinė šviesa Žemiau

pateiktame 36 pav pavaizduotas fotobioreaktorius apšviečiamas dirbtine šviesa ndash

fluorescencine lempa

36 pav Tipinis fotobioreaktorius su dirbtiniu apšvietimu (Ugwu et al 2008 Newman

2009)

Įrenginys sumontuotas su rotoriumi ir sparnuotės įrenginiu kultūrų sumaišymui Šio

tipo reaktorių galima modifikuoti apšvietimui naudojant tiek dirbtinę tiek natūralią šviesą

Taigi šis įrenginys veikia naudojant dirbtinę šviesą tuomet kai natūralios šviesos

intensyvumas sumažėja ndash kuomet stipriai debesuota ar nakties periodu Yra duomenų kad

galima sukaupti optines skaidulas padalyti saulės šviesą cilindrinio reaktoriaus viduje

Pagrindinis viduje apšviečiamo reaktoriaus privalumas būtų tai kad šilumos ir slėgio dėka

minimizuojamas užkrėtimas Be to apšvietimas būtų nepertraukiamas (tiek šviesiu tiek

Reaktoriaus siena

Fluorescencinė lempa

Rotorius Anga aeracijai

Sparnuotė

17

tamsiu paros metu) Vis dėlto dumblių auginimas lauko sąlygomis naudojant minėto tipo

reaktorius reikalautų šiek tiek techninių pastangų

32 Mikrodumblių biomasės koncentravimas

Užaugintos mikrodumblių biomasės paruošimas apima kelis etapus biomasės

sukoncentravimą apdorojimą aliejaus ekstrakciją Biomasę sukoncentruoti galima įvairiais

metodais įskaitant mechaninius cheminius bei biologinius būdus sedimentaciją

centrifugavimą filtraciją (įskaitant ultrafiltraciją) flokuliaciją bei flotaciją ultragarsinę bei

magnetinę separaciją (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010 Carlsson et al 2007

Chen et al 2011 Wu et al 2012 Bilad et al 2012 Xu et al 2008) bei elektroforezę

(Christenson and Sims 2011) Universalaus metodo minėtam tikslui pasiekti nėra paprastai iš

daugelio jis pasirenkamas priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jų dydžio (mikrodumblių

dydis 3ndash30 microm) ląstelių tankio taip pat atsižvelgiant į metodo ekonomiškumą Sąlyginai

nedidelė dumblių koncentracija (05ndash5 kg m-3

auginimo terpės (Greenwell et al 2010 Grima

et al 2003)) ir jų dydis apsunkina ir pabrangina (sukoncentravimas sudaro apie 20ndash30 visų

biomasės apdorojimo išlaidų sumos (Grima et al 2003)) biomasės sukoncentravimo procesą

Techniškai pats paprasčiausias ir pigiausias mechaninis būdas sukoncentruoti

dumblius yra jų biomasės nusodinimas Pramoniniais tikslais auginami dumbliai nusodinami

nusodinimo baseinuose taip jų masė sukoncentruojama 85ndash95 (sausų medžiagų masė

sudaro apie 3 ) nusodinimo baseinų dugne Šis būdas gana pigus tačiau nepatrauklus tuo

kad reikalingas papildomas plotas nusodinimo baseinui įrengti Be to pats nusodinimo

procesas vyksta gana lėtai todėl jo metu esant aukštesnei aplinkos temperatūrai nusodinama

biomasė gali pradėti gesti (Greenwell et al 2010) Nusodinimo ir filtracijos procesus

paspartinti gali flokuliantų ar koaguliantų naudojimas susidarant dumblių ląstelių

aglomeratams Atlikta eilė tyrimų siekiant surasti optimalius flokuliantus ir koaguliantus

Dažniausiai tam tikslui naudojamos neorganinės geležies ar aliuminio druskos FeCl3

Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 (Grima et al 2003) Elektrolitų efektyvumą sužadinti koaguliaciją

nusako kritinė koagulianto koncentracija arba kitaip tariant koagulianto koncentracija

reikalinga greitai sukelti koaguliaciją Metalo jonų koaguliacinis efektyvumas didėja didėjant

jono krūviui Poligeležies sulfatas Fe2(OH)n(SO4)3-n2]m yra bene efektyviausias lyginant šį su

tradiciniais nepolimerizuotais metalo druskų flokuliantais (Grima et al 2003) Flokulėms

sudaryti yra naudojami ir polimerai Ignacio de Godos ir bendratyrėjai nustatė kad naudojant

flokuliantus Drewfloc 447 Flocudex CS5000 Flocusol CM78 Chemifloc CV300 ir

18

chitozaną keletui dumblių rūšių biomasės sukoncentravimo efektyvumas 66ndash98

pasiekiamas su 5ndash6 kartus mažesne koncentracija nei naudojant FeCl3 ir Fe2(SO4)3 (De Godos

et al 2011) Be to tų pačių atliktų tyrimų duomenimis vienaląsčių ir kolonijinių dumblių

biomasės sukoncentravimo efektyvumai labai panašūs

Paprastas ir greitas būdas sukoncentruoti dumblių ląsteles yra magnetinė separacija

naudojant Fe3O4 nanomagnetines daleles Minėtos magnetinės dalelės buvo pritaikytos

mikrodumblių Botryococcus braunii ir Chlorella ellipsoidea sukoncentravimui Pridėjus

Fe3O4 į dumblių suspensiją dumblių ląstelės jas adsorbuoja o dumblių sukoncentravimas

vyksta dėl veikiančio išorinio magnetinio lauko Pasak tyrėjų taikant šį metodą pasiekiamas

didesnis nei 98 sukoncentravimo efektyvumas Be to tai laiką ir energiją tausojantis

dumblių biomasės sukoncentravimo būdas (Xu et al 2011)

Siekiant nenaudoti jokių cheminių medžiagų kiti galimi dumblių biomasės

sukoncentravimo būdai yra flotacija centrifugavimas filtracija bei elektroforezė Flotacija

atliekama naudojant suspaustą orą tiksliau disperguotus arba ištirpusio oro mikroburbuliukus

nukreipiamus į auginimo terpės dugną prie kurių prilipusios dumblių ląstelės susikaupia

flotuojamos terpės paviršiuje Siekiant suintensyvinti flotacijos procesą kartu su disperguotu

oru gali būti naudojami ir flokuliantai (Chen et al 2011) Kai kurios dumblių rūšys sugeba

natūraliai floatuoti terpės paviršiuje Šis procesas vyksta dėl fotosintezės metu gaminamo

deguonies kuris burbuliukų pavidalu kyla į terpės paviršių (Bruton et al 2009) Kitas būdas

dumblių biomasei sukoncentruoti yra filtracija Galima slėginė vakuuminė ir rotacinė

filtracija Ji labiau tinkama dumblių rūšims kurios pasižymi didesnėmis dumblių ląstelėmis

(gt70 microm) tokioms kaip Coelastrum ir Spirulina ir netinkamas Scenedesmus Dunaliella

Chlorella (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010) Minėtus dumblius galima

sukoncentruoti naudojant membraninę mikrofiltraciją bei ultrafiltraciją (Mata et al 2010)

Esminis filtracijos trūkumas yra tai kad ant filtro nusėdanti dumblių biomasė laikui bėgant

užkemša filtro poras tai apsunkina ir sulėtina patį procesą tuo pačiu padidinamos ir

energijos sąnaudos Be to membranų keitimas ir siurblių darbas ženkliai didina

eksploatacines išlaidas todėl šis metodas labiau taikytinas nedideliems tūriams filtruoti (lt 2

m3p

-1) didesniems tūriams labiau tiktų centrifugavimas (Grima et al 2003)

Centrifugavimas ndash tai gana dažnai naudojamas greitas gana efektyvus būdas

(sukoncentruojama gt95 ) sukoncentruoti biomasę Centrifugavimas yra pripažintas bene

geriausiu metodu sukoncentruoti smulkių vos kelių mikrometrų dydžio dumblių biomasę

(Grima et al 2003) Gaunama geros konsistencijos (tiršta) sukoncentruota biomasė tačiau šis

19

būdas reikalauja nemažai energetinių išlaidų ir techninės priežiūros dėl judančių detalių

(Brennan and Owende 2010 Grima et al 2003 Sim et al 1988)

33 Mikrodumblių biomasės džiovinimas

Sukoncentruota dumblių biomasė kurioje yra nuo 5 iki 20 ir daugiau sausų

medžiagų prieš atliekant ekstrahavimą turi būti džiovinama (iki 92 ir daugiau SM) nes

lipidų ekstrakcija iš sausos biomasės yra žymiai efektyvesnė už ekstrakciją iš drėgnos

medžiagos (Grima et al 2003 Zhu et al 2002) Džiovinimo procesas neturėtų būti atidėtas

ilgesniam laikui ypatingai karšto klimato šalyse (Brennan and Owende 2010 Grima et al

2003) Džiovinimas gali būti vykdomas įvairiais būdais (įskaitant ir džiovinimą saulėje) ir

gana plačiame temperatūrų diapazone Džiovinimas saulėje nors yra paprastas bei pigus deja

turi nemažai trūkumų jis ganėtinai ilgas tokiam biomasės džiovinimui reikalingi nemaži

plotai klimatinės sąlygos ir t t Kiti būdai apima žemo slėgio pakopinį džiovinimą (Prakash

et al 1997) išpurškiamąjį džiovinimą (Grima et al 2003 Prakash et al 1997) (džiovinama

medžiaga išpurškiama ir džiovinama karštomis dujomis tai labai plačiai naudojamas bet

vienas brangiausių džiovinimo metodų (Bruton et al 2009) būgninį džiovinimą (Grima et

al 2003 Prakash et al 1997) džiovinimą žemoje temperatūroje ndash šaltyje (taikant

liofilizaciją kuomet drėgmė pašalinama sublimacijos metu) (Grima et al 2003) ir tt

Liofilizacija yra gana brangus medžiagos džiovinimo būdas ypač jei medžiaga džiovinama

dideliais kiekiais tačiau nepaisant to didelis šio metodo privalumas yra tai kad iš

liofilizuotos medžiagos žymiai lengviau išekstrahuojami lipidai (Grima et al 2003) Visi

džiovinimo metodai išskyrus džiovinimą saulėje reikalauja nemažai energijos sąnaudų Šis

dumblių biomasės paruošimo etapas biodegalams gaminti gali sudaryti net iki 70 visų

žaliavos ruošimo išlaidų (Bruton et al 2009)

34 Žuvų auginimui naudojamos mikrodumblių rūšys

Nors sutinkama nepaprastai daug mikrodumblių rūšių tik nedidelis jų skaičius

auginamas dirbtinai akvakultūrų inkubatoriuose Tai lemia tam tikrų mikrodumblių rūšių

prieinamumas kultivavimo sudėtingumas fizinės ląstelių savybės jų sudėtis virškinamumas

toksinų ir dirgiklių buvimas biomasėje (Muller-Feuga et al 2003 (a) Muller-Feuga et al

2003 (b)) 32 lentelėje pateiktas nevisiškai išsamus paprastai akvakultūrose naudojamų

mikrodumblių rūšių sąrašas ir panaudojimo galimybės

20

32 lentelė Pagrindinių akvakultūrose naudojamų mikrodumblių grupės gentys ir rūšys bei

panaudojimo sritys

Grupė Gentis Rūšis Panaudojimo sritis

Cianobakterijos Arthrospira platensis Kombinuotų pašarų ingredientas

Chlorofita Tetraselmis suecica chui Dvigeldžiams moliuskams

Chlorella sp vulgaris

minutissima

virginica grossii

Plėšriųjų žuvų šėrimui

kombinuotų pašarų ingredientas

Dunaliella sp tertiolecta salina Kombinuotų pašarų ingredientas

Haematococcus pluvialis Kombinuotų pašarų ingredientas

Eustigmatophyceae

(Phyklum

Heterokontophyta)

Nanochloropsis sp oculata Plėšriųjų žuvų šėrimui bdquoŽaliasis

vanduoldquo (suspensija) pelėkinių

žuvų mailiui

Labyrinthulea

(Phyklum

Heterokonta)

Schizochytrium sp Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Ulkenia sp Gyvas maistas plėšriosioms žuvims

Bacillariophyta

(diatoms)

Chaetoceros calcitrans gracilis Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Skeletonema costatum Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Thalassiosira pseudonana Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Nitszchia sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Navicula sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Amphora sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Haptophyta Pavlova lutheri Dvigeldžiams moliuskams

Isochrysis galbana add galbana

bdquoTahitildquo

Dvigeldžiams moliuskams

bdquoŽaliasis vanduoldquo (suspensija)

pelėkinių žuvų mailiui

Dinophyta

(dinoflagellates)

Crypthecodinium cohnii Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Yra žinoma šių mikrodumblių rūšių biomasės sudėtis kuri gali būti keičiama

modifikuojant mikroorganizmus Paprastai žuvų pašaruose vyrauja ne viena kažkuri

mikrodumblių rūšis tačiau atitinkamai subalansuotos jų kompozicijos

35 Mikrodumblių biomasės sudėtis ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai galimybės

Mikrodumbliai savo sudėtyje turi vitaminų mineralų pigmentų nepakeičiamų riebalų

rūgščių todėl gali būti naudojami žuvų šėrimui Tyrinėjamos galimybės juos naudoti grynus

ar koncentratą taip pat analizuojamos galimybės mikrodumblius įterpti į pašarus žuvims

21

Pašarų pramoniniu būdu auginamoms žuvims sudėtis lyginant su kitų gyvūnų pašarų

sudėtimis pateikta 33 lentelėje

33 lentelė Tipinė pašarų sudėtis įvairių rūšių gyvūnams (Algae fos aquaculture and animal feeds)

Baltymai Riebalai Angliavandeniai

Apykaitinė

energija

Pašarų

sąnaudos

kgkg

priesvorio

Paukščiai 210 50 60 130 22

Kiaulės 160 50 60 125 30

Galvijai 120 40 65 101 58

Lašišos 370 320 15 210 10

Jūros karšiai 450 200 20 191 16

Tilapija 350 60 40 135 15

Krevetės 350 60 40 135 20

Iš pateiktų duomenų matyti kad užsienyje auginamų žuvų receptūroje lyginant su

paukščių kiaulių ir galvijų pašarais yra žymiai daugiau baltymų tačiau mažiau

angliavandenių Be to šių pašarų apykaitinė energija yra šiek tiek didesnė o pašarų kiekis

užauginti 1 kg prieaugio yra mažesnis

Lietuvoje platinamų pašarų žuvims sudėtis priklauso nuo gamintojo yra gana

skirtinga ir priklauso nuo maitinamų žuvų rūšies Iš užsienio vežami pašarai savo sudėtyje turi

daugiau baltymų vietos gamybos pašarai pasižymi mažesniu baltymų kiekiu (34 lentelė)

34 lentelė Šalyje platinamų pašarų žuvims sudėtis

35 lentelė Tipinė pramoninių baltyminių žaliavų sudėtis

Žaliava Baltymai Riebalai Angliavandeniai Pelenai

Žuvų miltai 630 110 - 158

Kukurūzų

gliutenas

620 50 183 48

Sojų miltai 440 22 390 61

Pašarų kokybė ir sudėtis priklauso nuo juos sudarančių komponentų Atsižvelgiant į

tai kad pašarų žuvims vienas pagrindinių komponentų yra baltymai pašarų gamybai

naudojami įvairūs baltymų šaltiniai (35 lentelė)

Pašarai Proteinai Riebalai Ląsteliena

Upėtakiams 42-48 20-22 09-38

Šamams 43-54 12-15 02-40

Karpinėms žuvims 48-56 12-15 03-07

Eršketams 47-55 9-18 09-1

Karpinėms žuvims 2301 323 742

Karpinėms vienmetėms 25-26 90

Karpinėms dvimetėms 22-23 100

22

Pastaruoju metu kaip baltyminė žaliava žuvų pašarų gamyboje plačiai naudojami žuvų

miltai ir augalinės kilmės produktai (grūdai ir aliejingosios sėklos) pastarieji pasižymi

mažesne kaina todėl jais pakeičiama dalis žuvų miltų žuvų racione Nors augalinių produktų

naudojimas pašarų gamyboje užtikrina pakankamą žuvų prieaugį jie gali sukelti žymius žuvų

maistinės vertės pokyčius Todėl pastaruoju metu nagrinėjamos galimybės į žuvų mitybos

racioną įtraukti mikrodumblius Jie galėtų būti alternatyva žuvų miltams nes mikrodumbliai

yra bazinis akvakultūros mitybinės grandinės elementas ir yra maisto atsarga kurią žuvys

prisitaikiusios naudoti Tačiau yra daugybė mikrodumblių rūšių pasižyminčių skirtingomis

savybėmis ir maistine verte todėl jų vertė turi būti analizuojama ir vertinama juos naudojant

pašarų žuvims gamybai Apibendrinta įvairių rūšių mikrodumblių cheminė sudėtis pateikta

36 lentelėje Kaip matyti baltymų kiekis žaliadumbliuose ir melsvadumbliuose yra gana

didelis ir siekia 60-71 Lipidų kiekis šiuose dumbliuose varijuoja nuo 2 iki 7 Pelenų

kiekis žaliadumbliuose siekia 3-11 Pigmentų (chlorofilo ir karotinoidų) kiekis dumbliuose

siekia iki 5 (s m) Mikrodumblių ląstelių virškinamumas yra mažas dėl storų sienelių šios

problemos sprendžiamos juos džiovinant ar suardant kitais metodais (ultragarsu) tuo būdu

pasiekiamas apie 90 virškinamumas

36 lentelė Cheminė mikrodumblių sudėtis ( sausos medžiagos)

Mikrodumbliai Proteinai Lipidai Angliavandeniai

Spirulina platensis 46 ndash 50 4 ndash 9 8 ndash 14

Spirulina maxima 60 ndash 71 6 ndash 7 13 ndash 16

Chlorella vulgaris 51 ndash 58 14 ndash 22 12 ndash 17

Chlorella pyrenoidosa 57 2 26

Scenedesmus obliquus 50 ndash 56 12 ndash 14 10 ndash 17

Scenedesmus quadricauda 47 2

Dunaliella salina 57 6 32

Synechococcus 63 11 15

Euglena gracilis 39 ndash 61 14 ndash 20 14 ndash 18

Hormidium 41 38

Ulothrix 45 1

Pašarų gamybai plačiai naudojamuose žuvų miltuose yra gausus svarbių aukštos

kokybės baltymų kiekis Skirtingai nei žuvų miltuose augalinės kilmės žaliavose kuriomis

keičiami žuvų miltai yra mažiau tokių svarbių amino rūgščių kaip lizinas metioninas

triptofanas (Li et al 2008) Tuo tarpu daugumoje mikrodumblių rūšių randamos šios

svarbiausios amino rūgštys Išanalizavus net 40 mikrodumblių rūšių biomasės sudėtį

nustatyta kad jos pasižymėjo panašia amino rūgščių sudėtimi (Brown et al 1997)

Viena svarbesnių maisto medžiagų yra neproteininė sulforūgštis ndash taurinas kuris yra

lygiavertis aminorūgštims Jis svarbus žuvų mityboje tačiau nerandamas augalinėje žaliavoje

23

Nors taurinas mažiau tyrinėtas tačiau mikrodumblių biomasėje rasti ženklūs jo kiekiai

(Dawczynski et al 2007 Murata and Nakazoe 2001)

Labai svarbus komponentas žuvų dietoje yra riebalai kurių randama ir mikrodumblių

ląstelėse Jų kiekis svyruoja priklausomai nuo dumblių rūšies ir auginimo būdo Pastaruoju

metu net nagrinėjamos galimybės mikrodumblių aliejų panaudoti degalų gamybai

Be didelio aukštos kokybės baltymų kiekio žuvų pašarai turi turėti riebalų kurių

sudėtyje būtų polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 Šios rūgštys randamos žuvų

taukuose ir saugo žmogaus organizmą nuo širdies ir kraujagyslių ligų Mikrodumblių sudėtyje

yra šių svarbių riebalų rūgščių kurios per maisto grandinę patenka į žuvų organizmą todėl

dumbliai yra svarbus elementas žuvų mityboje Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA) Dėl šių rūgščių buvimo

mikrodumblių ląstelėse jie laikomi nepamainomu maisto elementu akvakultūrose ypač

auginant zooplanktoną naudojamą žuvų mailiaus maitinimui Pastaruoju metu domimasi ir

sterolių sudėtimi žuvų pašaruose nes augalų fitosteroliai (fitohormonai) gali sukelti

neigiamus endokrininius efektus žuvų organizme

Atlikus tyrimus šeriant žuvis mikrodumbliais nustatyta kad pakeitus žuvų taukus

pašaruose mikrodumblių aliejumi padidėjo nepakeičiamų riebalų rūgščių (omega-3 ir omega-

6) kiekis upėtakių organizmuose (Carrillo et al 2008) Labai svarbi sudėtinė mikrodumblių

biomasės dalis yra pigmentai Mikrodumbliuose sintetinami karotinoidai kurie būtini

auginant kai kurių rūšių žuvis Lašišinių žuvų dietoje turi būti astaksantino kuris nudažo žuvų

mėsą rausva spalva Tuo tikslu pramoniniame žuvų auginime dažniausiai naudojami

sintetiniai karotinoidai tačiau ir dumblių karotinoidai skatina žuvų mėsos nuspalvinimą

(Soler-Vila et al 2009)

Mikrodumbliuose esantys pigmentai naudojami ir kai kurių kitų rūšių žuvų ar krevečių

odos nuspalvinimui siekiant suteikti komerciškai patrauklesnį vaizdą Pvz Chlorella sp ir

Spirulina paprastai įkorporuojami į dekoratyvinių žuvelių kurioms komerciškai labai svarbi

spalva ir sveikas įvaizdis maistą (Zatkova et al 2011 Sergejevova et al 2011) Keletas

mikrodumblių rūšių naudojamos kaip pigmentai žuvų pašarų gamyboje Pvz Haematococcus

naudojamas astaksantino gamyboje kuris suteikia raudoną spalvą lašišoms Tai lėmė

mikrodumblio Haematococcus pluvialis auginimo pramoninę plėtrą Izraelyje ir Japonijoje

kur šie mikrodumbliai auginami vamzdeliniuose ir plokšteliniuose bioreaktoriuose

Havajuose Islandijoje ir Kinijoje Haematococcus auginamas atvirose sistemose (Pulz and

Gross 2004) Spirulina naudojama kaip karotinoidų šaltinis kuriuos kai kurios žuvys

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

16

lengva sterilizuoti gerai tinka

dumblių imobilizavimui sumažinta

fotoinhibicija ir fotooksidacija

kultūroms mažėja apšvietimo plotas

didėjant masteliui

Plokštiniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšviečiamo paviršiaus

plotas tinkami lauko kultūroms geri

dumblių imobilizacijai geras

biomasės produktyvumas palyginti

pigūs lengva valyti nedideli

deguonies kiekiai

Didesniems įrenginiams reikia daugiau

sekcijų ir atraminių medžiagų sunki

temperatūrinė kontrolė galimybė

atsirasti hidrodinaminiam stresui kai

kurioms dumblių rūšims atsiranda

apnašų ant sienų

Vamzdeliniai

fotobioreaktoriai

Didelis apšvietimo paviršiaus plotas

tinkami lauko kultūroms

pakankamai geras biomasės

produktyvumas palyginti pigūs

pH gradientas ištirpęs deguonis ir

anglies dvideginis išilgai vamzdelio

atsiranda apnašų ant sienų reikia

nemažų plotų auginimui

Fotosintezei vykdyti gali būti naudojama ne tik natūrali bet ir dirbtinė šviesa Žemiau

pateiktame 36 pav pavaizduotas fotobioreaktorius apšviečiamas dirbtine šviesa ndash

fluorescencine lempa

36 pav Tipinis fotobioreaktorius su dirbtiniu apšvietimu (Ugwu et al 2008 Newman

2009)

Įrenginys sumontuotas su rotoriumi ir sparnuotės įrenginiu kultūrų sumaišymui Šio

tipo reaktorių galima modifikuoti apšvietimui naudojant tiek dirbtinę tiek natūralią šviesą

Taigi šis įrenginys veikia naudojant dirbtinę šviesą tuomet kai natūralios šviesos

intensyvumas sumažėja ndash kuomet stipriai debesuota ar nakties periodu Yra duomenų kad

galima sukaupti optines skaidulas padalyti saulės šviesą cilindrinio reaktoriaus viduje

Pagrindinis viduje apšviečiamo reaktoriaus privalumas būtų tai kad šilumos ir slėgio dėka

minimizuojamas užkrėtimas Be to apšvietimas būtų nepertraukiamas (tiek šviesiu tiek

Reaktoriaus siena

Fluorescencinė lempa

Rotorius Anga aeracijai

Sparnuotė

17

tamsiu paros metu) Vis dėlto dumblių auginimas lauko sąlygomis naudojant minėto tipo

reaktorius reikalautų šiek tiek techninių pastangų

32 Mikrodumblių biomasės koncentravimas

Užaugintos mikrodumblių biomasės paruošimas apima kelis etapus biomasės

sukoncentravimą apdorojimą aliejaus ekstrakciją Biomasę sukoncentruoti galima įvairiais

metodais įskaitant mechaninius cheminius bei biologinius būdus sedimentaciją

centrifugavimą filtraciją (įskaitant ultrafiltraciją) flokuliaciją bei flotaciją ultragarsinę bei

magnetinę separaciją (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010 Carlsson et al 2007

Chen et al 2011 Wu et al 2012 Bilad et al 2012 Xu et al 2008) bei elektroforezę

(Christenson and Sims 2011) Universalaus metodo minėtam tikslui pasiekti nėra paprastai iš

daugelio jis pasirenkamas priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jų dydžio (mikrodumblių

dydis 3ndash30 microm) ląstelių tankio taip pat atsižvelgiant į metodo ekonomiškumą Sąlyginai

nedidelė dumblių koncentracija (05ndash5 kg m-3

auginimo terpės (Greenwell et al 2010 Grima

et al 2003)) ir jų dydis apsunkina ir pabrangina (sukoncentravimas sudaro apie 20ndash30 visų

biomasės apdorojimo išlaidų sumos (Grima et al 2003)) biomasės sukoncentravimo procesą

Techniškai pats paprasčiausias ir pigiausias mechaninis būdas sukoncentruoti

dumblius yra jų biomasės nusodinimas Pramoniniais tikslais auginami dumbliai nusodinami

nusodinimo baseinuose taip jų masė sukoncentruojama 85ndash95 (sausų medžiagų masė

sudaro apie 3 ) nusodinimo baseinų dugne Šis būdas gana pigus tačiau nepatrauklus tuo

kad reikalingas papildomas plotas nusodinimo baseinui įrengti Be to pats nusodinimo

procesas vyksta gana lėtai todėl jo metu esant aukštesnei aplinkos temperatūrai nusodinama

biomasė gali pradėti gesti (Greenwell et al 2010) Nusodinimo ir filtracijos procesus

paspartinti gali flokuliantų ar koaguliantų naudojimas susidarant dumblių ląstelių

aglomeratams Atlikta eilė tyrimų siekiant surasti optimalius flokuliantus ir koaguliantus

Dažniausiai tam tikslui naudojamos neorganinės geležies ar aliuminio druskos FeCl3

Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 (Grima et al 2003) Elektrolitų efektyvumą sužadinti koaguliaciją

nusako kritinė koagulianto koncentracija arba kitaip tariant koagulianto koncentracija

reikalinga greitai sukelti koaguliaciją Metalo jonų koaguliacinis efektyvumas didėja didėjant

jono krūviui Poligeležies sulfatas Fe2(OH)n(SO4)3-n2]m yra bene efektyviausias lyginant šį su

tradiciniais nepolimerizuotais metalo druskų flokuliantais (Grima et al 2003) Flokulėms

sudaryti yra naudojami ir polimerai Ignacio de Godos ir bendratyrėjai nustatė kad naudojant

flokuliantus Drewfloc 447 Flocudex CS5000 Flocusol CM78 Chemifloc CV300 ir

18

chitozaną keletui dumblių rūšių biomasės sukoncentravimo efektyvumas 66ndash98

pasiekiamas su 5ndash6 kartus mažesne koncentracija nei naudojant FeCl3 ir Fe2(SO4)3 (De Godos

et al 2011) Be to tų pačių atliktų tyrimų duomenimis vienaląsčių ir kolonijinių dumblių

biomasės sukoncentravimo efektyvumai labai panašūs

Paprastas ir greitas būdas sukoncentruoti dumblių ląsteles yra magnetinė separacija

naudojant Fe3O4 nanomagnetines daleles Minėtos magnetinės dalelės buvo pritaikytos

mikrodumblių Botryococcus braunii ir Chlorella ellipsoidea sukoncentravimui Pridėjus

Fe3O4 į dumblių suspensiją dumblių ląstelės jas adsorbuoja o dumblių sukoncentravimas

vyksta dėl veikiančio išorinio magnetinio lauko Pasak tyrėjų taikant šį metodą pasiekiamas

didesnis nei 98 sukoncentravimo efektyvumas Be to tai laiką ir energiją tausojantis

dumblių biomasės sukoncentravimo būdas (Xu et al 2011)

Siekiant nenaudoti jokių cheminių medžiagų kiti galimi dumblių biomasės

sukoncentravimo būdai yra flotacija centrifugavimas filtracija bei elektroforezė Flotacija

atliekama naudojant suspaustą orą tiksliau disperguotus arba ištirpusio oro mikroburbuliukus

nukreipiamus į auginimo terpės dugną prie kurių prilipusios dumblių ląstelės susikaupia

flotuojamos terpės paviršiuje Siekiant suintensyvinti flotacijos procesą kartu su disperguotu

oru gali būti naudojami ir flokuliantai (Chen et al 2011) Kai kurios dumblių rūšys sugeba

natūraliai floatuoti terpės paviršiuje Šis procesas vyksta dėl fotosintezės metu gaminamo

deguonies kuris burbuliukų pavidalu kyla į terpės paviršių (Bruton et al 2009) Kitas būdas

dumblių biomasei sukoncentruoti yra filtracija Galima slėginė vakuuminė ir rotacinė

filtracija Ji labiau tinkama dumblių rūšims kurios pasižymi didesnėmis dumblių ląstelėmis

(gt70 microm) tokioms kaip Coelastrum ir Spirulina ir netinkamas Scenedesmus Dunaliella

Chlorella (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010) Minėtus dumblius galima

sukoncentruoti naudojant membraninę mikrofiltraciją bei ultrafiltraciją (Mata et al 2010)

Esminis filtracijos trūkumas yra tai kad ant filtro nusėdanti dumblių biomasė laikui bėgant

užkemša filtro poras tai apsunkina ir sulėtina patį procesą tuo pačiu padidinamos ir

energijos sąnaudos Be to membranų keitimas ir siurblių darbas ženkliai didina

eksploatacines išlaidas todėl šis metodas labiau taikytinas nedideliems tūriams filtruoti (lt 2

m3p

-1) didesniems tūriams labiau tiktų centrifugavimas (Grima et al 2003)

Centrifugavimas ndash tai gana dažnai naudojamas greitas gana efektyvus būdas

(sukoncentruojama gt95 ) sukoncentruoti biomasę Centrifugavimas yra pripažintas bene

geriausiu metodu sukoncentruoti smulkių vos kelių mikrometrų dydžio dumblių biomasę

(Grima et al 2003) Gaunama geros konsistencijos (tiršta) sukoncentruota biomasė tačiau šis

19

būdas reikalauja nemažai energetinių išlaidų ir techninės priežiūros dėl judančių detalių

(Brennan and Owende 2010 Grima et al 2003 Sim et al 1988)

33 Mikrodumblių biomasės džiovinimas

Sukoncentruota dumblių biomasė kurioje yra nuo 5 iki 20 ir daugiau sausų

medžiagų prieš atliekant ekstrahavimą turi būti džiovinama (iki 92 ir daugiau SM) nes

lipidų ekstrakcija iš sausos biomasės yra žymiai efektyvesnė už ekstrakciją iš drėgnos

medžiagos (Grima et al 2003 Zhu et al 2002) Džiovinimo procesas neturėtų būti atidėtas

ilgesniam laikui ypatingai karšto klimato šalyse (Brennan and Owende 2010 Grima et al

2003) Džiovinimas gali būti vykdomas įvairiais būdais (įskaitant ir džiovinimą saulėje) ir

gana plačiame temperatūrų diapazone Džiovinimas saulėje nors yra paprastas bei pigus deja

turi nemažai trūkumų jis ganėtinai ilgas tokiam biomasės džiovinimui reikalingi nemaži

plotai klimatinės sąlygos ir t t Kiti būdai apima žemo slėgio pakopinį džiovinimą (Prakash

et al 1997) išpurškiamąjį džiovinimą (Grima et al 2003 Prakash et al 1997) (džiovinama

medžiaga išpurškiama ir džiovinama karštomis dujomis tai labai plačiai naudojamas bet

vienas brangiausių džiovinimo metodų (Bruton et al 2009) būgninį džiovinimą (Grima et

al 2003 Prakash et al 1997) džiovinimą žemoje temperatūroje ndash šaltyje (taikant

liofilizaciją kuomet drėgmė pašalinama sublimacijos metu) (Grima et al 2003) ir tt

Liofilizacija yra gana brangus medžiagos džiovinimo būdas ypač jei medžiaga džiovinama

dideliais kiekiais tačiau nepaisant to didelis šio metodo privalumas yra tai kad iš

liofilizuotos medžiagos žymiai lengviau išekstrahuojami lipidai (Grima et al 2003) Visi

džiovinimo metodai išskyrus džiovinimą saulėje reikalauja nemažai energijos sąnaudų Šis

dumblių biomasės paruošimo etapas biodegalams gaminti gali sudaryti net iki 70 visų

žaliavos ruošimo išlaidų (Bruton et al 2009)

34 Žuvų auginimui naudojamos mikrodumblių rūšys

Nors sutinkama nepaprastai daug mikrodumblių rūšių tik nedidelis jų skaičius

auginamas dirbtinai akvakultūrų inkubatoriuose Tai lemia tam tikrų mikrodumblių rūšių

prieinamumas kultivavimo sudėtingumas fizinės ląstelių savybės jų sudėtis virškinamumas

toksinų ir dirgiklių buvimas biomasėje (Muller-Feuga et al 2003 (a) Muller-Feuga et al

2003 (b)) 32 lentelėje pateiktas nevisiškai išsamus paprastai akvakultūrose naudojamų

mikrodumblių rūšių sąrašas ir panaudojimo galimybės

20

32 lentelė Pagrindinių akvakultūrose naudojamų mikrodumblių grupės gentys ir rūšys bei

panaudojimo sritys

Grupė Gentis Rūšis Panaudojimo sritis

Cianobakterijos Arthrospira platensis Kombinuotų pašarų ingredientas

Chlorofita Tetraselmis suecica chui Dvigeldžiams moliuskams

Chlorella sp vulgaris

minutissima

virginica grossii

Plėšriųjų žuvų šėrimui

kombinuotų pašarų ingredientas

Dunaliella sp tertiolecta salina Kombinuotų pašarų ingredientas

Haematococcus pluvialis Kombinuotų pašarų ingredientas

Eustigmatophyceae

(Phyklum

Heterokontophyta)

Nanochloropsis sp oculata Plėšriųjų žuvų šėrimui bdquoŽaliasis

vanduoldquo (suspensija) pelėkinių

žuvų mailiui

Labyrinthulea

(Phyklum

Heterokonta)

Schizochytrium sp Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Ulkenia sp Gyvas maistas plėšriosioms žuvims

Bacillariophyta

(diatoms)

Chaetoceros calcitrans gracilis Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Skeletonema costatum Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Thalassiosira pseudonana Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Nitszchia sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Navicula sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Amphora sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Haptophyta Pavlova lutheri Dvigeldžiams moliuskams

Isochrysis galbana add galbana

bdquoTahitildquo

Dvigeldžiams moliuskams

bdquoŽaliasis vanduoldquo (suspensija)

pelėkinių žuvų mailiui

Dinophyta

(dinoflagellates)

Crypthecodinium cohnii Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Yra žinoma šių mikrodumblių rūšių biomasės sudėtis kuri gali būti keičiama

modifikuojant mikroorganizmus Paprastai žuvų pašaruose vyrauja ne viena kažkuri

mikrodumblių rūšis tačiau atitinkamai subalansuotos jų kompozicijos

35 Mikrodumblių biomasės sudėtis ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai galimybės

Mikrodumbliai savo sudėtyje turi vitaminų mineralų pigmentų nepakeičiamų riebalų

rūgščių todėl gali būti naudojami žuvų šėrimui Tyrinėjamos galimybės juos naudoti grynus

ar koncentratą taip pat analizuojamos galimybės mikrodumblius įterpti į pašarus žuvims

21

Pašarų pramoniniu būdu auginamoms žuvims sudėtis lyginant su kitų gyvūnų pašarų

sudėtimis pateikta 33 lentelėje

33 lentelė Tipinė pašarų sudėtis įvairių rūšių gyvūnams (Algae fos aquaculture and animal feeds)

Baltymai Riebalai Angliavandeniai

Apykaitinė

energija

Pašarų

sąnaudos

kgkg

priesvorio

Paukščiai 210 50 60 130 22

Kiaulės 160 50 60 125 30

Galvijai 120 40 65 101 58

Lašišos 370 320 15 210 10

Jūros karšiai 450 200 20 191 16

Tilapija 350 60 40 135 15

Krevetės 350 60 40 135 20

Iš pateiktų duomenų matyti kad užsienyje auginamų žuvų receptūroje lyginant su

paukščių kiaulių ir galvijų pašarais yra žymiai daugiau baltymų tačiau mažiau

angliavandenių Be to šių pašarų apykaitinė energija yra šiek tiek didesnė o pašarų kiekis

užauginti 1 kg prieaugio yra mažesnis

Lietuvoje platinamų pašarų žuvims sudėtis priklauso nuo gamintojo yra gana

skirtinga ir priklauso nuo maitinamų žuvų rūšies Iš užsienio vežami pašarai savo sudėtyje turi

daugiau baltymų vietos gamybos pašarai pasižymi mažesniu baltymų kiekiu (34 lentelė)

34 lentelė Šalyje platinamų pašarų žuvims sudėtis

35 lentelė Tipinė pramoninių baltyminių žaliavų sudėtis

Žaliava Baltymai Riebalai Angliavandeniai Pelenai

Žuvų miltai 630 110 - 158

Kukurūzų

gliutenas

620 50 183 48

Sojų miltai 440 22 390 61

Pašarų kokybė ir sudėtis priklauso nuo juos sudarančių komponentų Atsižvelgiant į

tai kad pašarų žuvims vienas pagrindinių komponentų yra baltymai pašarų gamybai

naudojami įvairūs baltymų šaltiniai (35 lentelė)

Pašarai Proteinai Riebalai Ląsteliena

Upėtakiams 42-48 20-22 09-38

Šamams 43-54 12-15 02-40

Karpinėms žuvims 48-56 12-15 03-07

Eršketams 47-55 9-18 09-1

Karpinėms žuvims 2301 323 742

Karpinėms vienmetėms 25-26 90

Karpinėms dvimetėms 22-23 100

22

Pastaruoju metu kaip baltyminė žaliava žuvų pašarų gamyboje plačiai naudojami žuvų

miltai ir augalinės kilmės produktai (grūdai ir aliejingosios sėklos) pastarieji pasižymi

mažesne kaina todėl jais pakeičiama dalis žuvų miltų žuvų racione Nors augalinių produktų

naudojimas pašarų gamyboje užtikrina pakankamą žuvų prieaugį jie gali sukelti žymius žuvų

maistinės vertės pokyčius Todėl pastaruoju metu nagrinėjamos galimybės į žuvų mitybos

racioną įtraukti mikrodumblius Jie galėtų būti alternatyva žuvų miltams nes mikrodumbliai

yra bazinis akvakultūros mitybinės grandinės elementas ir yra maisto atsarga kurią žuvys

prisitaikiusios naudoti Tačiau yra daugybė mikrodumblių rūšių pasižyminčių skirtingomis

savybėmis ir maistine verte todėl jų vertė turi būti analizuojama ir vertinama juos naudojant

pašarų žuvims gamybai Apibendrinta įvairių rūšių mikrodumblių cheminė sudėtis pateikta

36 lentelėje Kaip matyti baltymų kiekis žaliadumbliuose ir melsvadumbliuose yra gana

didelis ir siekia 60-71 Lipidų kiekis šiuose dumbliuose varijuoja nuo 2 iki 7 Pelenų

kiekis žaliadumbliuose siekia 3-11 Pigmentų (chlorofilo ir karotinoidų) kiekis dumbliuose

siekia iki 5 (s m) Mikrodumblių ląstelių virškinamumas yra mažas dėl storų sienelių šios

problemos sprendžiamos juos džiovinant ar suardant kitais metodais (ultragarsu) tuo būdu

pasiekiamas apie 90 virškinamumas

36 lentelė Cheminė mikrodumblių sudėtis ( sausos medžiagos)

Mikrodumbliai Proteinai Lipidai Angliavandeniai

Spirulina platensis 46 ndash 50 4 ndash 9 8 ndash 14

Spirulina maxima 60 ndash 71 6 ndash 7 13 ndash 16

Chlorella vulgaris 51 ndash 58 14 ndash 22 12 ndash 17

Chlorella pyrenoidosa 57 2 26

Scenedesmus obliquus 50 ndash 56 12 ndash 14 10 ndash 17

Scenedesmus quadricauda 47 2

Dunaliella salina 57 6 32

Synechococcus 63 11 15

Euglena gracilis 39 ndash 61 14 ndash 20 14 ndash 18

Hormidium 41 38

Ulothrix 45 1

Pašarų gamybai plačiai naudojamuose žuvų miltuose yra gausus svarbių aukštos

kokybės baltymų kiekis Skirtingai nei žuvų miltuose augalinės kilmės žaliavose kuriomis

keičiami žuvų miltai yra mažiau tokių svarbių amino rūgščių kaip lizinas metioninas

triptofanas (Li et al 2008) Tuo tarpu daugumoje mikrodumblių rūšių randamos šios

svarbiausios amino rūgštys Išanalizavus net 40 mikrodumblių rūšių biomasės sudėtį

nustatyta kad jos pasižymėjo panašia amino rūgščių sudėtimi (Brown et al 1997)

Viena svarbesnių maisto medžiagų yra neproteininė sulforūgštis ndash taurinas kuris yra

lygiavertis aminorūgštims Jis svarbus žuvų mityboje tačiau nerandamas augalinėje žaliavoje

23

Nors taurinas mažiau tyrinėtas tačiau mikrodumblių biomasėje rasti ženklūs jo kiekiai

(Dawczynski et al 2007 Murata and Nakazoe 2001)

Labai svarbus komponentas žuvų dietoje yra riebalai kurių randama ir mikrodumblių

ląstelėse Jų kiekis svyruoja priklausomai nuo dumblių rūšies ir auginimo būdo Pastaruoju

metu net nagrinėjamos galimybės mikrodumblių aliejų panaudoti degalų gamybai

Be didelio aukštos kokybės baltymų kiekio žuvų pašarai turi turėti riebalų kurių

sudėtyje būtų polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 Šios rūgštys randamos žuvų

taukuose ir saugo žmogaus organizmą nuo širdies ir kraujagyslių ligų Mikrodumblių sudėtyje

yra šių svarbių riebalų rūgščių kurios per maisto grandinę patenka į žuvų organizmą todėl

dumbliai yra svarbus elementas žuvų mityboje Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA) Dėl šių rūgščių buvimo

mikrodumblių ląstelėse jie laikomi nepamainomu maisto elementu akvakultūrose ypač

auginant zooplanktoną naudojamą žuvų mailiaus maitinimui Pastaruoju metu domimasi ir

sterolių sudėtimi žuvų pašaruose nes augalų fitosteroliai (fitohormonai) gali sukelti

neigiamus endokrininius efektus žuvų organizme

Atlikus tyrimus šeriant žuvis mikrodumbliais nustatyta kad pakeitus žuvų taukus

pašaruose mikrodumblių aliejumi padidėjo nepakeičiamų riebalų rūgščių (omega-3 ir omega-

6) kiekis upėtakių organizmuose (Carrillo et al 2008) Labai svarbi sudėtinė mikrodumblių

biomasės dalis yra pigmentai Mikrodumbliuose sintetinami karotinoidai kurie būtini

auginant kai kurių rūšių žuvis Lašišinių žuvų dietoje turi būti astaksantino kuris nudažo žuvų

mėsą rausva spalva Tuo tikslu pramoniniame žuvų auginime dažniausiai naudojami

sintetiniai karotinoidai tačiau ir dumblių karotinoidai skatina žuvų mėsos nuspalvinimą

(Soler-Vila et al 2009)

Mikrodumbliuose esantys pigmentai naudojami ir kai kurių kitų rūšių žuvų ar krevečių

odos nuspalvinimui siekiant suteikti komerciškai patrauklesnį vaizdą Pvz Chlorella sp ir

Spirulina paprastai įkorporuojami į dekoratyvinių žuvelių kurioms komerciškai labai svarbi

spalva ir sveikas įvaizdis maistą (Zatkova et al 2011 Sergejevova et al 2011) Keletas

mikrodumblių rūšių naudojamos kaip pigmentai žuvų pašarų gamyboje Pvz Haematococcus

naudojamas astaksantino gamyboje kuris suteikia raudoną spalvą lašišoms Tai lėmė

mikrodumblio Haematococcus pluvialis auginimo pramoninę plėtrą Izraelyje ir Japonijoje

kur šie mikrodumbliai auginami vamzdeliniuose ir plokšteliniuose bioreaktoriuose

Havajuose Islandijoje ir Kinijoje Haematococcus auginamas atvirose sistemose (Pulz and

Gross 2004) Spirulina naudojama kaip karotinoidų šaltinis kuriuos kai kurios žuvys

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

17

tamsiu paros metu) Vis dėlto dumblių auginimas lauko sąlygomis naudojant minėto tipo

reaktorius reikalautų šiek tiek techninių pastangų

32 Mikrodumblių biomasės koncentravimas

Užaugintos mikrodumblių biomasės paruošimas apima kelis etapus biomasės

sukoncentravimą apdorojimą aliejaus ekstrakciją Biomasę sukoncentruoti galima įvairiais

metodais įskaitant mechaninius cheminius bei biologinius būdus sedimentaciją

centrifugavimą filtraciją (įskaitant ultrafiltraciją) flokuliaciją bei flotaciją ultragarsinę bei

magnetinę separaciją (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010 Carlsson et al 2007

Chen et al 2011 Wu et al 2012 Bilad et al 2012 Xu et al 2008) bei elektroforezę

(Christenson and Sims 2011) Universalaus metodo minėtam tikslui pasiekti nėra paprastai iš

daugelio jis pasirenkamas priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jų dydžio (mikrodumblių

dydis 3ndash30 microm) ląstelių tankio taip pat atsižvelgiant į metodo ekonomiškumą Sąlyginai

nedidelė dumblių koncentracija (05ndash5 kg m-3

auginimo terpės (Greenwell et al 2010 Grima

et al 2003)) ir jų dydis apsunkina ir pabrangina (sukoncentravimas sudaro apie 20ndash30 visų

biomasės apdorojimo išlaidų sumos (Grima et al 2003)) biomasės sukoncentravimo procesą

Techniškai pats paprasčiausias ir pigiausias mechaninis būdas sukoncentruoti

dumblius yra jų biomasės nusodinimas Pramoniniais tikslais auginami dumbliai nusodinami

nusodinimo baseinuose taip jų masė sukoncentruojama 85ndash95 (sausų medžiagų masė

sudaro apie 3 ) nusodinimo baseinų dugne Šis būdas gana pigus tačiau nepatrauklus tuo

kad reikalingas papildomas plotas nusodinimo baseinui įrengti Be to pats nusodinimo

procesas vyksta gana lėtai todėl jo metu esant aukštesnei aplinkos temperatūrai nusodinama

biomasė gali pradėti gesti (Greenwell et al 2010) Nusodinimo ir filtracijos procesus

paspartinti gali flokuliantų ar koaguliantų naudojimas susidarant dumblių ląstelių

aglomeratams Atlikta eilė tyrimų siekiant surasti optimalius flokuliantus ir koaguliantus

Dažniausiai tam tikslui naudojamos neorganinės geležies ar aliuminio druskos FeCl3

Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 (Grima et al 2003) Elektrolitų efektyvumą sužadinti koaguliaciją

nusako kritinė koagulianto koncentracija arba kitaip tariant koagulianto koncentracija

reikalinga greitai sukelti koaguliaciją Metalo jonų koaguliacinis efektyvumas didėja didėjant

jono krūviui Poligeležies sulfatas Fe2(OH)n(SO4)3-n2]m yra bene efektyviausias lyginant šį su

tradiciniais nepolimerizuotais metalo druskų flokuliantais (Grima et al 2003) Flokulėms

sudaryti yra naudojami ir polimerai Ignacio de Godos ir bendratyrėjai nustatė kad naudojant

flokuliantus Drewfloc 447 Flocudex CS5000 Flocusol CM78 Chemifloc CV300 ir

18

chitozaną keletui dumblių rūšių biomasės sukoncentravimo efektyvumas 66ndash98

pasiekiamas su 5ndash6 kartus mažesne koncentracija nei naudojant FeCl3 ir Fe2(SO4)3 (De Godos

et al 2011) Be to tų pačių atliktų tyrimų duomenimis vienaląsčių ir kolonijinių dumblių

biomasės sukoncentravimo efektyvumai labai panašūs

Paprastas ir greitas būdas sukoncentruoti dumblių ląsteles yra magnetinė separacija

naudojant Fe3O4 nanomagnetines daleles Minėtos magnetinės dalelės buvo pritaikytos

mikrodumblių Botryococcus braunii ir Chlorella ellipsoidea sukoncentravimui Pridėjus

Fe3O4 į dumblių suspensiją dumblių ląstelės jas adsorbuoja o dumblių sukoncentravimas

vyksta dėl veikiančio išorinio magnetinio lauko Pasak tyrėjų taikant šį metodą pasiekiamas

didesnis nei 98 sukoncentravimo efektyvumas Be to tai laiką ir energiją tausojantis

dumblių biomasės sukoncentravimo būdas (Xu et al 2011)

Siekiant nenaudoti jokių cheminių medžiagų kiti galimi dumblių biomasės

sukoncentravimo būdai yra flotacija centrifugavimas filtracija bei elektroforezė Flotacija

atliekama naudojant suspaustą orą tiksliau disperguotus arba ištirpusio oro mikroburbuliukus

nukreipiamus į auginimo terpės dugną prie kurių prilipusios dumblių ląstelės susikaupia

flotuojamos terpės paviršiuje Siekiant suintensyvinti flotacijos procesą kartu su disperguotu

oru gali būti naudojami ir flokuliantai (Chen et al 2011) Kai kurios dumblių rūšys sugeba

natūraliai floatuoti terpės paviršiuje Šis procesas vyksta dėl fotosintezės metu gaminamo

deguonies kuris burbuliukų pavidalu kyla į terpės paviršių (Bruton et al 2009) Kitas būdas

dumblių biomasei sukoncentruoti yra filtracija Galima slėginė vakuuminė ir rotacinė

filtracija Ji labiau tinkama dumblių rūšims kurios pasižymi didesnėmis dumblių ląstelėmis

(gt70 microm) tokioms kaip Coelastrum ir Spirulina ir netinkamas Scenedesmus Dunaliella

Chlorella (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010) Minėtus dumblius galima

sukoncentruoti naudojant membraninę mikrofiltraciją bei ultrafiltraciją (Mata et al 2010)

Esminis filtracijos trūkumas yra tai kad ant filtro nusėdanti dumblių biomasė laikui bėgant

užkemša filtro poras tai apsunkina ir sulėtina patį procesą tuo pačiu padidinamos ir

energijos sąnaudos Be to membranų keitimas ir siurblių darbas ženkliai didina

eksploatacines išlaidas todėl šis metodas labiau taikytinas nedideliems tūriams filtruoti (lt 2

m3p

-1) didesniems tūriams labiau tiktų centrifugavimas (Grima et al 2003)

Centrifugavimas ndash tai gana dažnai naudojamas greitas gana efektyvus būdas

(sukoncentruojama gt95 ) sukoncentruoti biomasę Centrifugavimas yra pripažintas bene

geriausiu metodu sukoncentruoti smulkių vos kelių mikrometrų dydžio dumblių biomasę

(Grima et al 2003) Gaunama geros konsistencijos (tiršta) sukoncentruota biomasė tačiau šis

19

būdas reikalauja nemažai energetinių išlaidų ir techninės priežiūros dėl judančių detalių

(Brennan and Owende 2010 Grima et al 2003 Sim et al 1988)

33 Mikrodumblių biomasės džiovinimas

Sukoncentruota dumblių biomasė kurioje yra nuo 5 iki 20 ir daugiau sausų

medžiagų prieš atliekant ekstrahavimą turi būti džiovinama (iki 92 ir daugiau SM) nes

lipidų ekstrakcija iš sausos biomasės yra žymiai efektyvesnė už ekstrakciją iš drėgnos

medžiagos (Grima et al 2003 Zhu et al 2002) Džiovinimo procesas neturėtų būti atidėtas

ilgesniam laikui ypatingai karšto klimato šalyse (Brennan and Owende 2010 Grima et al

2003) Džiovinimas gali būti vykdomas įvairiais būdais (įskaitant ir džiovinimą saulėje) ir

gana plačiame temperatūrų diapazone Džiovinimas saulėje nors yra paprastas bei pigus deja

turi nemažai trūkumų jis ganėtinai ilgas tokiam biomasės džiovinimui reikalingi nemaži

plotai klimatinės sąlygos ir t t Kiti būdai apima žemo slėgio pakopinį džiovinimą (Prakash

et al 1997) išpurškiamąjį džiovinimą (Grima et al 2003 Prakash et al 1997) (džiovinama

medžiaga išpurškiama ir džiovinama karštomis dujomis tai labai plačiai naudojamas bet

vienas brangiausių džiovinimo metodų (Bruton et al 2009) būgninį džiovinimą (Grima et

al 2003 Prakash et al 1997) džiovinimą žemoje temperatūroje ndash šaltyje (taikant

liofilizaciją kuomet drėgmė pašalinama sublimacijos metu) (Grima et al 2003) ir tt

Liofilizacija yra gana brangus medžiagos džiovinimo būdas ypač jei medžiaga džiovinama

dideliais kiekiais tačiau nepaisant to didelis šio metodo privalumas yra tai kad iš

liofilizuotos medžiagos žymiai lengviau išekstrahuojami lipidai (Grima et al 2003) Visi

džiovinimo metodai išskyrus džiovinimą saulėje reikalauja nemažai energijos sąnaudų Šis

dumblių biomasės paruošimo etapas biodegalams gaminti gali sudaryti net iki 70 visų

žaliavos ruošimo išlaidų (Bruton et al 2009)

34 Žuvų auginimui naudojamos mikrodumblių rūšys

Nors sutinkama nepaprastai daug mikrodumblių rūšių tik nedidelis jų skaičius

auginamas dirbtinai akvakultūrų inkubatoriuose Tai lemia tam tikrų mikrodumblių rūšių

prieinamumas kultivavimo sudėtingumas fizinės ląstelių savybės jų sudėtis virškinamumas

toksinų ir dirgiklių buvimas biomasėje (Muller-Feuga et al 2003 (a) Muller-Feuga et al

2003 (b)) 32 lentelėje pateiktas nevisiškai išsamus paprastai akvakultūrose naudojamų

mikrodumblių rūšių sąrašas ir panaudojimo galimybės

20

32 lentelė Pagrindinių akvakultūrose naudojamų mikrodumblių grupės gentys ir rūšys bei

panaudojimo sritys

Grupė Gentis Rūšis Panaudojimo sritis

Cianobakterijos Arthrospira platensis Kombinuotų pašarų ingredientas

Chlorofita Tetraselmis suecica chui Dvigeldžiams moliuskams

Chlorella sp vulgaris

minutissima

virginica grossii

Plėšriųjų žuvų šėrimui

kombinuotų pašarų ingredientas

Dunaliella sp tertiolecta salina Kombinuotų pašarų ingredientas

Haematococcus pluvialis Kombinuotų pašarų ingredientas

Eustigmatophyceae

(Phyklum

Heterokontophyta)

Nanochloropsis sp oculata Plėšriųjų žuvų šėrimui bdquoŽaliasis

vanduoldquo (suspensija) pelėkinių

žuvų mailiui

Labyrinthulea

(Phyklum

Heterokonta)

Schizochytrium sp Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Ulkenia sp Gyvas maistas plėšriosioms žuvims

Bacillariophyta

(diatoms)

Chaetoceros calcitrans gracilis Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Skeletonema costatum Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Thalassiosira pseudonana Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Nitszchia sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Navicula sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Amphora sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Haptophyta Pavlova lutheri Dvigeldžiams moliuskams

Isochrysis galbana add galbana

bdquoTahitildquo

Dvigeldžiams moliuskams

bdquoŽaliasis vanduoldquo (suspensija)

pelėkinių žuvų mailiui

Dinophyta

(dinoflagellates)

Crypthecodinium cohnii Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Yra žinoma šių mikrodumblių rūšių biomasės sudėtis kuri gali būti keičiama

modifikuojant mikroorganizmus Paprastai žuvų pašaruose vyrauja ne viena kažkuri

mikrodumblių rūšis tačiau atitinkamai subalansuotos jų kompozicijos

35 Mikrodumblių biomasės sudėtis ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai galimybės

Mikrodumbliai savo sudėtyje turi vitaminų mineralų pigmentų nepakeičiamų riebalų

rūgščių todėl gali būti naudojami žuvų šėrimui Tyrinėjamos galimybės juos naudoti grynus

ar koncentratą taip pat analizuojamos galimybės mikrodumblius įterpti į pašarus žuvims

21

Pašarų pramoniniu būdu auginamoms žuvims sudėtis lyginant su kitų gyvūnų pašarų

sudėtimis pateikta 33 lentelėje

33 lentelė Tipinė pašarų sudėtis įvairių rūšių gyvūnams (Algae fos aquaculture and animal feeds)

Baltymai Riebalai Angliavandeniai

Apykaitinė

energija

Pašarų

sąnaudos

kgkg

priesvorio

Paukščiai 210 50 60 130 22

Kiaulės 160 50 60 125 30

Galvijai 120 40 65 101 58

Lašišos 370 320 15 210 10

Jūros karšiai 450 200 20 191 16

Tilapija 350 60 40 135 15

Krevetės 350 60 40 135 20

Iš pateiktų duomenų matyti kad užsienyje auginamų žuvų receptūroje lyginant su

paukščių kiaulių ir galvijų pašarais yra žymiai daugiau baltymų tačiau mažiau

angliavandenių Be to šių pašarų apykaitinė energija yra šiek tiek didesnė o pašarų kiekis

užauginti 1 kg prieaugio yra mažesnis

Lietuvoje platinamų pašarų žuvims sudėtis priklauso nuo gamintojo yra gana

skirtinga ir priklauso nuo maitinamų žuvų rūšies Iš užsienio vežami pašarai savo sudėtyje turi

daugiau baltymų vietos gamybos pašarai pasižymi mažesniu baltymų kiekiu (34 lentelė)

34 lentelė Šalyje platinamų pašarų žuvims sudėtis

35 lentelė Tipinė pramoninių baltyminių žaliavų sudėtis

Žaliava Baltymai Riebalai Angliavandeniai Pelenai

Žuvų miltai 630 110 - 158

Kukurūzų

gliutenas

620 50 183 48

Sojų miltai 440 22 390 61

Pašarų kokybė ir sudėtis priklauso nuo juos sudarančių komponentų Atsižvelgiant į

tai kad pašarų žuvims vienas pagrindinių komponentų yra baltymai pašarų gamybai

naudojami įvairūs baltymų šaltiniai (35 lentelė)

Pašarai Proteinai Riebalai Ląsteliena

Upėtakiams 42-48 20-22 09-38

Šamams 43-54 12-15 02-40

Karpinėms žuvims 48-56 12-15 03-07

Eršketams 47-55 9-18 09-1

Karpinėms žuvims 2301 323 742

Karpinėms vienmetėms 25-26 90

Karpinėms dvimetėms 22-23 100

22

Pastaruoju metu kaip baltyminė žaliava žuvų pašarų gamyboje plačiai naudojami žuvų

miltai ir augalinės kilmės produktai (grūdai ir aliejingosios sėklos) pastarieji pasižymi

mažesne kaina todėl jais pakeičiama dalis žuvų miltų žuvų racione Nors augalinių produktų

naudojimas pašarų gamyboje užtikrina pakankamą žuvų prieaugį jie gali sukelti žymius žuvų

maistinės vertės pokyčius Todėl pastaruoju metu nagrinėjamos galimybės į žuvų mitybos

racioną įtraukti mikrodumblius Jie galėtų būti alternatyva žuvų miltams nes mikrodumbliai

yra bazinis akvakultūros mitybinės grandinės elementas ir yra maisto atsarga kurią žuvys

prisitaikiusios naudoti Tačiau yra daugybė mikrodumblių rūšių pasižyminčių skirtingomis

savybėmis ir maistine verte todėl jų vertė turi būti analizuojama ir vertinama juos naudojant

pašarų žuvims gamybai Apibendrinta įvairių rūšių mikrodumblių cheminė sudėtis pateikta

36 lentelėje Kaip matyti baltymų kiekis žaliadumbliuose ir melsvadumbliuose yra gana

didelis ir siekia 60-71 Lipidų kiekis šiuose dumbliuose varijuoja nuo 2 iki 7 Pelenų

kiekis žaliadumbliuose siekia 3-11 Pigmentų (chlorofilo ir karotinoidų) kiekis dumbliuose

siekia iki 5 (s m) Mikrodumblių ląstelių virškinamumas yra mažas dėl storų sienelių šios

problemos sprendžiamos juos džiovinant ar suardant kitais metodais (ultragarsu) tuo būdu

pasiekiamas apie 90 virškinamumas

36 lentelė Cheminė mikrodumblių sudėtis ( sausos medžiagos)

Mikrodumbliai Proteinai Lipidai Angliavandeniai

Spirulina platensis 46 ndash 50 4 ndash 9 8 ndash 14

Spirulina maxima 60 ndash 71 6 ndash 7 13 ndash 16

Chlorella vulgaris 51 ndash 58 14 ndash 22 12 ndash 17

Chlorella pyrenoidosa 57 2 26

Scenedesmus obliquus 50 ndash 56 12 ndash 14 10 ndash 17

Scenedesmus quadricauda 47 2

Dunaliella salina 57 6 32

Synechococcus 63 11 15

Euglena gracilis 39 ndash 61 14 ndash 20 14 ndash 18

Hormidium 41 38

Ulothrix 45 1

Pašarų gamybai plačiai naudojamuose žuvų miltuose yra gausus svarbių aukštos

kokybės baltymų kiekis Skirtingai nei žuvų miltuose augalinės kilmės žaliavose kuriomis

keičiami žuvų miltai yra mažiau tokių svarbių amino rūgščių kaip lizinas metioninas

triptofanas (Li et al 2008) Tuo tarpu daugumoje mikrodumblių rūšių randamos šios

svarbiausios amino rūgštys Išanalizavus net 40 mikrodumblių rūšių biomasės sudėtį

nustatyta kad jos pasižymėjo panašia amino rūgščių sudėtimi (Brown et al 1997)

Viena svarbesnių maisto medžiagų yra neproteininė sulforūgštis ndash taurinas kuris yra

lygiavertis aminorūgštims Jis svarbus žuvų mityboje tačiau nerandamas augalinėje žaliavoje

23

Nors taurinas mažiau tyrinėtas tačiau mikrodumblių biomasėje rasti ženklūs jo kiekiai

(Dawczynski et al 2007 Murata and Nakazoe 2001)

Labai svarbus komponentas žuvų dietoje yra riebalai kurių randama ir mikrodumblių

ląstelėse Jų kiekis svyruoja priklausomai nuo dumblių rūšies ir auginimo būdo Pastaruoju

metu net nagrinėjamos galimybės mikrodumblių aliejų panaudoti degalų gamybai

Be didelio aukštos kokybės baltymų kiekio žuvų pašarai turi turėti riebalų kurių

sudėtyje būtų polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 Šios rūgštys randamos žuvų

taukuose ir saugo žmogaus organizmą nuo širdies ir kraujagyslių ligų Mikrodumblių sudėtyje

yra šių svarbių riebalų rūgščių kurios per maisto grandinę patenka į žuvų organizmą todėl

dumbliai yra svarbus elementas žuvų mityboje Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA) Dėl šių rūgščių buvimo

mikrodumblių ląstelėse jie laikomi nepamainomu maisto elementu akvakultūrose ypač

auginant zooplanktoną naudojamą žuvų mailiaus maitinimui Pastaruoju metu domimasi ir

sterolių sudėtimi žuvų pašaruose nes augalų fitosteroliai (fitohormonai) gali sukelti

neigiamus endokrininius efektus žuvų organizme

Atlikus tyrimus šeriant žuvis mikrodumbliais nustatyta kad pakeitus žuvų taukus

pašaruose mikrodumblių aliejumi padidėjo nepakeičiamų riebalų rūgščių (omega-3 ir omega-

6) kiekis upėtakių organizmuose (Carrillo et al 2008) Labai svarbi sudėtinė mikrodumblių

biomasės dalis yra pigmentai Mikrodumbliuose sintetinami karotinoidai kurie būtini

auginant kai kurių rūšių žuvis Lašišinių žuvų dietoje turi būti astaksantino kuris nudažo žuvų

mėsą rausva spalva Tuo tikslu pramoniniame žuvų auginime dažniausiai naudojami

sintetiniai karotinoidai tačiau ir dumblių karotinoidai skatina žuvų mėsos nuspalvinimą

(Soler-Vila et al 2009)

Mikrodumbliuose esantys pigmentai naudojami ir kai kurių kitų rūšių žuvų ar krevečių

odos nuspalvinimui siekiant suteikti komerciškai patrauklesnį vaizdą Pvz Chlorella sp ir

Spirulina paprastai įkorporuojami į dekoratyvinių žuvelių kurioms komerciškai labai svarbi

spalva ir sveikas įvaizdis maistą (Zatkova et al 2011 Sergejevova et al 2011) Keletas

mikrodumblių rūšių naudojamos kaip pigmentai žuvų pašarų gamyboje Pvz Haematococcus

naudojamas astaksantino gamyboje kuris suteikia raudoną spalvą lašišoms Tai lėmė

mikrodumblio Haematococcus pluvialis auginimo pramoninę plėtrą Izraelyje ir Japonijoje

kur šie mikrodumbliai auginami vamzdeliniuose ir plokšteliniuose bioreaktoriuose

Havajuose Islandijoje ir Kinijoje Haematococcus auginamas atvirose sistemose (Pulz and

Gross 2004) Spirulina naudojama kaip karotinoidų šaltinis kuriuos kai kurios žuvys

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

18

chitozaną keletui dumblių rūšių biomasės sukoncentravimo efektyvumas 66ndash98

pasiekiamas su 5ndash6 kartus mažesne koncentracija nei naudojant FeCl3 ir Fe2(SO4)3 (De Godos

et al 2011) Be to tų pačių atliktų tyrimų duomenimis vienaląsčių ir kolonijinių dumblių

biomasės sukoncentravimo efektyvumai labai panašūs

Paprastas ir greitas būdas sukoncentruoti dumblių ląsteles yra magnetinė separacija

naudojant Fe3O4 nanomagnetines daleles Minėtos magnetinės dalelės buvo pritaikytos

mikrodumblių Botryococcus braunii ir Chlorella ellipsoidea sukoncentravimui Pridėjus

Fe3O4 į dumblių suspensiją dumblių ląstelės jas adsorbuoja o dumblių sukoncentravimas

vyksta dėl veikiančio išorinio magnetinio lauko Pasak tyrėjų taikant šį metodą pasiekiamas

didesnis nei 98 sukoncentravimo efektyvumas Be to tai laiką ir energiją tausojantis

dumblių biomasės sukoncentravimo būdas (Xu et al 2011)

Siekiant nenaudoti jokių cheminių medžiagų kiti galimi dumblių biomasės

sukoncentravimo būdai yra flotacija centrifugavimas filtracija bei elektroforezė Flotacija

atliekama naudojant suspaustą orą tiksliau disperguotus arba ištirpusio oro mikroburbuliukus

nukreipiamus į auginimo terpės dugną prie kurių prilipusios dumblių ląstelės susikaupia

flotuojamos terpės paviršiuje Siekiant suintensyvinti flotacijos procesą kartu su disperguotu

oru gali būti naudojami ir flokuliantai (Chen et al 2011) Kai kurios dumblių rūšys sugeba

natūraliai floatuoti terpės paviršiuje Šis procesas vyksta dėl fotosintezės metu gaminamo

deguonies kuris burbuliukų pavidalu kyla į terpės paviršių (Bruton et al 2009) Kitas būdas

dumblių biomasei sukoncentruoti yra filtracija Galima slėginė vakuuminė ir rotacinė

filtracija Ji labiau tinkama dumblių rūšims kurios pasižymi didesnėmis dumblių ląstelėmis

(gt70 microm) tokioms kaip Coelastrum ir Spirulina ir netinkamas Scenedesmus Dunaliella

Chlorella (Brennan and Owende 2010 Mata et al 2010) Minėtus dumblius galima

sukoncentruoti naudojant membraninę mikrofiltraciją bei ultrafiltraciją (Mata et al 2010)

Esminis filtracijos trūkumas yra tai kad ant filtro nusėdanti dumblių biomasė laikui bėgant

užkemša filtro poras tai apsunkina ir sulėtina patį procesą tuo pačiu padidinamos ir

energijos sąnaudos Be to membranų keitimas ir siurblių darbas ženkliai didina

eksploatacines išlaidas todėl šis metodas labiau taikytinas nedideliems tūriams filtruoti (lt 2

m3p

-1) didesniems tūriams labiau tiktų centrifugavimas (Grima et al 2003)

Centrifugavimas ndash tai gana dažnai naudojamas greitas gana efektyvus būdas

(sukoncentruojama gt95 ) sukoncentruoti biomasę Centrifugavimas yra pripažintas bene

geriausiu metodu sukoncentruoti smulkių vos kelių mikrometrų dydžio dumblių biomasę

(Grima et al 2003) Gaunama geros konsistencijos (tiršta) sukoncentruota biomasė tačiau šis

19

būdas reikalauja nemažai energetinių išlaidų ir techninės priežiūros dėl judančių detalių

(Brennan and Owende 2010 Grima et al 2003 Sim et al 1988)

33 Mikrodumblių biomasės džiovinimas

Sukoncentruota dumblių biomasė kurioje yra nuo 5 iki 20 ir daugiau sausų

medžiagų prieš atliekant ekstrahavimą turi būti džiovinama (iki 92 ir daugiau SM) nes

lipidų ekstrakcija iš sausos biomasės yra žymiai efektyvesnė už ekstrakciją iš drėgnos

medžiagos (Grima et al 2003 Zhu et al 2002) Džiovinimo procesas neturėtų būti atidėtas

ilgesniam laikui ypatingai karšto klimato šalyse (Brennan and Owende 2010 Grima et al

2003) Džiovinimas gali būti vykdomas įvairiais būdais (įskaitant ir džiovinimą saulėje) ir

gana plačiame temperatūrų diapazone Džiovinimas saulėje nors yra paprastas bei pigus deja

turi nemažai trūkumų jis ganėtinai ilgas tokiam biomasės džiovinimui reikalingi nemaži

plotai klimatinės sąlygos ir t t Kiti būdai apima žemo slėgio pakopinį džiovinimą (Prakash

et al 1997) išpurškiamąjį džiovinimą (Grima et al 2003 Prakash et al 1997) (džiovinama

medžiaga išpurškiama ir džiovinama karštomis dujomis tai labai plačiai naudojamas bet

vienas brangiausių džiovinimo metodų (Bruton et al 2009) būgninį džiovinimą (Grima et

al 2003 Prakash et al 1997) džiovinimą žemoje temperatūroje ndash šaltyje (taikant

liofilizaciją kuomet drėgmė pašalinama sublimacijos metu) (Grima et al 2003) ir tt

Liofilizacija yra gana brangus medžiagos džiovinimo būdas ypač jei medžiaga džiovinama

dideliais kiekiais tačiau nepaisant to didelis šio metodo privalumas yra tai kad iš

liofilizuotos medžiagos žymiai lengviau išekstrahuojami lipidai (Grima et al 2003) Visi

džiovinimo metodai išskyrus džiovinimą saulėje reikalauja nemažai energijos sąnaudų Šis

dumblių biomasės paruošimo etapas biodegalams gaminti gali sudaryti net iki 70 visų

žaliavos ruošimo išlaidų (Bruton et al 2009)

34 Žuvų auginimui naudojamos mikrodumblių rūšys

Nors sutinkama nepaprastai daug mikrodumblių rūšių tik nedidelis jų skaičius

auginamas dirbtinai akvakultūrų inkubatoriuose Tai lemia tam tikrų mikrodumblių rūšių

prieinamumas kultivavimo sudėtingumas fizinės ląstelių savybės jų sudėtis virškinamumas

toksinų ir dirgiklių buvimas biomasėje (Muller-Feuga et al 2003 (a) Muller-Feuga et al

2003 (b)) 32 lentelėje pateiktas nevisiškai išsamus paprastai akvakultūrose naudojamų

mikrodumblių rūšių sąrašas ir panaudojimo galimybės

20

32 lentelė Pagrindinių akvakultūrose naudojamų mikrodumblių grupės gentys ir rūšys bei

panaudojimo sritys

Grupė Gentis Rūšis Panaudojimo sritis

Cianobakterijos Arthrospira platensis Kombinuotų pašarų ingredientas

Chlorofita Tetraselmis suecica chui Dvigeldžiams moliuskams

Chlorella sp vulgaris

minutissima

virginica grossii

Plėšriųjų žuvų šėrimui

kombinuotų pašarų ingredientas

Dunaliella sp tertiolecta salina Kombinuotų pašarų ingredientas

Haematococcus pluvialis Kombinuotų pašarų ingredientas

Eustigmatophyceae

(Phyklum

Heterokontophyta)

Nanochloropsis sp oculata Plėšriųjų žuvų šėrimui bdquoŽaliasis

vanduoldquo (suspensija) pelėkinių

žuvų mailiui

Labyrinthulea

(Phyklum

Heterokonta)

Schizochytrium sp Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Ulkenia sp Gyvas maistas plėšriosioms žuvims

Bacillariophyta

(diatoms)

Chaetoceros calcitrans gracilis Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Skeletonema costatum Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Thalassiosira pseudonana Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Nitszchia sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Navicula sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Amphora sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Haptophyta Pavlova lutheri Dvigeldžiams moliuskams

Isochrysis galbana add galbana

bdquoTahitildquo

Dvigeldžiams moliuskams

bdquoŽaliasis vanduoldquo (suspensija)

pelėkinių žuvų mailiui

Dinophyta

(dinoflagellates)

Crypthecodinium cohnii Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Yra žinoma šių mikrodumblių rūšių biomasės sudėtis kuri gali būti keičiama

modifikuojant mikroorganizmus Paprastai žuvų pašaruose vyrauja ne viena kažkuri

mikrodumblių rūšis tačiau atitinkamai subalansuotos jų kompozicijos

35 Mikrodumblių biomasės sudėtis ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai galimybės

Mikrodumbliai savo sudėtyje turi vitaminų mineralų pigmentų nepakeičiamų riebalų

rūgščių todėl gali būti naudojami žuvų šėrimui Tyrinėjamos galimybės juos naudoti grynus

ar koncentratą taip pat analizuojamos galimybės mikrodumblius įterpti į pašarus žuvims

21

Pašarų pramoniniu būdu auginamoms žuvims sudėtis lyginant su kitų gyvūnų pašarų

sudėtimis pateikta 33 lentelėje

33 lentelė Tipinė pašarų sudėtis įvairių rūšių gyvūnams (Algae fos aquaculture and animal feeds)

Baltymai Riebalai Angliavandeniai

Apykaitinė

energija

Pašarų

sąnaudos

kgkg

priesvorio

Paukščiai 210 50 60 130 22

Kiaulės 160 50 60 125 30

Galvijai 120 40 65 101 58

Lašišos 370 320 15 210 10

Jūros karšiai 450 200 20 191 16

Tilapija 350 60 40 135 15

Krevetės 350 60 40 135 20

Iš pateiktų duomenų matyti kad užsienyje auginamų žuvų receptūroje lyginant su

paukščių kiaulių ir galvijų pašarais yra žymiai daugiau baltymų tačiau mažiau

angliavandenių Be to šių pašarų apykaitinė energija yra šiek tiek didesnė o pašarų kiekis

užauginti 1 kg prieaugio yra mažesnis

Lietuvoje platinamų pašarų žuvims sudėtis priklauso nuo gamintojo yra gana

skirtinga ir priklauso nuo maitinamų žuvų rūšies Iš užsienio vežami pašarai savo sudėtyje turi

daugiau baltymų vietos gamybos pašarai pasižymi mažesniu baltymų kiekiu (34 lentelė)

34 lentelė Šalyje platinamų pašarų žuvims sudėtis

35 lentelė Tipinė pramoninių baltyminių žaliavų sudėtis

Žaliava Baltymai Riebalai Angliavandeniai Pelenai

Žuvų miltai 630 110 - 158

Kukurūzų

gliutenas

620 50 183 48

Sojų miltai 440 22 390 61

Pašarų kokybė ir sudėtis priklauso nuo juos sudarančių komponentų Atsižvelgiant į

tai kad pašarų žuvims vienas pagrindinių komponentų yra baltymai pašarų gamybai

naudojami įvairūs baltymų šaltiniai (35 lentelė)

Pašarai Proteinai Riebalai Ląsteliena

Upėtakiams 42-48 20-22 09-38

Šamams 43-54 12-15 02-40

Karpinėms žuvims 48-56 12-15 03-07

Eršketams 47-55 9-18 09-1

Karpinėms žuvims 2301 323 742

Karpinėms vienmetėms 25-26 90

Karpinėms dvimetėms 22-23 100

22

Pastaruoju metu kaip baltyminė žaliava žuvų pašarų gamyboje plačiai naudojami žuvų

miltai ir augalinės kilmės produktai (grūdai ir aliejingosios sėklos) pastarieji pasižymi

mažesne kaina todėl jais pakeičiama dalis žuvų miltų žuvų racione Nors augalinių produktų

naudojimas pašarų gamyboje užtikrina pakankamą žuvų prieaugį jie gali sukelti žymius žuvų

maistinės vertės pokyčius Todėl pastaruoju metu nagrinėjamos galimybės į žuvų mitybos

racioną įtraukti mikrodumblius Jie galėtų būti alternatyva žuvų miltams nes mikrodumbliai

yra bazinis akvakultūros mitybinės grandinės elementas ir yra maisto atsarga kurią žuvys

prisitaikiusios naudoti Tačiau yra daugybė mikrodumblių rūšių pasižyminčių skirtingomis

savybėmis ir maistine verte todėl jų vertė turi būti analizuojama ir vertinama juos naudojant

pašarų žuvims gamybai Apibendrinta įvairių rūšių mikrodumblių cheminė sudėtis pateikta

36 lentelėje Kaip matyti baltymų kiekis žaliadumbliuose ir melsvadumbliuose yra gana

didelis ir siekia 60-71 Lipidų kiekis šiuose dumbliuose varijuoja nuo 2 iki 7 Pelenų

kiekis žaliadumbliuose siekia 3-11 Pigmentų (chlorofilo ir karotinoidų) kiekis dumbliuose

siekia iki 5 (s m) Mikrodumblių ląstelių virškinamumas yra mažas dėl storų sienelių šios

problemos sprendžiamos juos džiovinant ar suardant kitais metodais (ultragarsu) tuo būdu

pasiekiamas apie 90 virškinamumas

36 lentelė Cheminė mikrodumblių sudėtis ( sausos medžiagos)

Mikrodumbliai Proteinai Lipidai Angliavandeniai

Spirulina platensis 46 ndash 50 4 ndash 9 8 ndash 14

Spirulina maxima 60 ndash 71 6 ndash 7 13 ndash 16

Chlorella vulgaris 51 ndash 58 14 ndash 22 12 ndash 17

Chlorella pyrenoidosa 57 2 26

Scenedesmus obliquus 50 ndash 56 12 ndash 14 10 ndash 17

Scenedesmus quadricauda 47 2

Dunaliella salina 57 6 32

Synechococcus 63 11 15

Euglena gracilis 39 ndash 61 14 ndash 20 14 ndash 18

Hormidium 41 38

Ulothrix 45 1

Pašarų gamybai plačiai naudojamuose žuvų miltuose yra gausus svarbių aukštos

kokybės baltymų kiekis Skirtingai nei žuvų miltuose augalinės kilmės žaliavose kuriomis

keičiami žuvų miltai yra mažiau tokių svarbių amino rūgščių kaip lizinas metioninas

triptofanas (Li et al 2008) Tuo tarpu daugumoje mikrodumblių rūšių randamos šios

svarbiausios amino rūgštys Išanalizavus net 40 mikrodumblių rūšių biomasės sudėtį

nustatyta kad jos pasižymėjo panašia amino rūgščių sudėtimi (Brown et al 1997)

Viena svarbesnių maisto medžiagų yra neproteininė sulforūgštis ndash taurinas kuris yra

lygiavertis aminorūgštims Jis svarbus žuvų mityboje tačiau nerandamas augalinėje žaliavoje

23

Nors taurinas mažiau tyrinėtas tačiau mikrodumblių biomasėje rasti ženklūs jo kiekiai

(Dawczynski et al 2007 Murata and Nakazoe 2001)

Labai svarbus komponentas žuvų dietoje yra riebalai kurių randama ir mikrodumblių

ląstelėse Jų kiekis svyruoja priklausomai nuo dumblių rūšies ir auginimo būdo Pastaruoju

metu net nagrinėjamos galimybės mikrodumblių aliejų panaudoti degalų gamybai

Be didelio aukštos kokybės baltymų kiekio žuvų pašarai turi turėti riebalų kurių

sudėtyje būtų polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 Šios rūgštys randamos žuvų

taukuose ir saugo žmogaus organizmą nuo širdies ir kraujagyslių ligų Mikrodumblių sudėtyje

yra šių svarbių riebalų rūgščių kurios per maisto grandinę patenka į žuvų organizmą todėl

dumbliai yra svarbus elementas žuvų mityboje Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA) Dėl šių rūgščių buvimo

mikrodumblių ląstelėse jie laikomi nepamainomu maisto elementu akvakultūrose ypač

auginant zooplanktoną naudojamą žuvų mailiaus maitinimui Pastaruoju metu domimasi ir

sterolių sudėtimi žuvų pašaruose nes augalų fitosteroliai (fitohormonai) gali sukelti

neigiamus endokrininius efektus žuvų organizme

Atlikus tyrimus šeriant žuvis mikrodumbliais nustatyta kad pakeitus žuvų taukus

pašaruose mikrodumblių aliejumi padidėjo nepakeičiamų riebalų rūgščių (omega-3 ir omega-

6) kiekis upėtakių organizmuose (Carrillo et al 2008) Labai svarbi sudėtinė mikrodumblių

biomasės dalis yra pigmentai Mikrodumbliuose sintetinami karotinoidai kurie būtini

auginant kai kurių rūšių žuvis Lašišinių žuvų dietoje turi būti astaksantino kuris nudažo žuvų

mėsą rausva spalva Tuo tikslu pramoniniame žuvų auginime dažniausiai naudojami

sintetiniai karotinoidai tačiau ir dumblių karotinoidai skatina žuvų mėsos nuspalvinimą

(Soler-Vila et al 2009)

Mikrodumbliuose esantys pigmentai naudojami ir kai kurių kitų rūšių žuvų ar krevečių

odos nuspalvinimui siekiant suteikti komerciškai patrauklesnį vaizdą Pvz Chlorella sp ir

Spirulina paprastai įkorporuojami į dekoratyvinių žuvelių kurioms komerciškai labai svarbi

spalva ir sveikas įvaizdis maistą (Zatkova et al 2011 Sergejevova et al 2011) Keletas

mikrodumblių rūšių naudojamos kaip pigmentai žuvų pašarų gamyboje Pvz Haematococcus

naudojamas astaksantino gamyboje kuris suteikia raudoną spalvą lašišoms Tai lėmė

mikrodumblio Haematococcus pluvialis auginimo pramoninę plėtrą Izraelyje ir Japonijoje

kur šie mikrodumbliai auginami vamzdeliniuose ir plokšteliniuose bioreaktoriuose

Havajuose Islandijoje ir Kinijoje Haematococcus auginamas atvirose sistemose (Pulz and

Gross 2004) Spirulina naudojama kaip karotinoidų šaltinis kuriuos kai kurios žuvys

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

19

būdas reikalauja nemažai energetinių išlaidų ir techninės priežiūros dėl judančių detalių

(Brennan and Owende 2010 Grima et al 2003 Sim et al 1988)

33 Mikrodumblių biomasės džiovinimas

Sukoncentruota dumblių biomasė kurioje yra nuo 5 iki 20 ir daugiau sausų

medžiagų prieš atliekant ekstrahavimą turi būti džiovinama (iki 92 ir daugiau SM) nes

lipidų ekstrakcija iš sausos biomasės yra žymiai efektyvesnė už ekstrakciją iš drėgnos

medžiagos (Grima et al 2003 Zhu et al 2002) Džiovinimo procesas neturėtų būti atidėtas

ilgesniam laikui ypatingai karšto klimato šalyse (Brennan and Owende 2010 Grima et al

2003) Džiovinimas gali būti vykdomas įvairiais būdais (įskaitant ir džiovinimą saulėje) ir

gana plačiame temperatūrų diapazone Džiovinimas saulėje nors yra paprastas bei pigus deja

turi nemažai trūkumų jis ganėtinai ilgas tokiam biomasės džiovinimui reikalingi nemaži

plotai klimatinės sąlygos ir t t Kiti būdai apima žemo slėgio pakopinį džiovinimą (Prakash

et al 1997) išpurškiamąjį džiovinimą (Grima et al 2003 Prakash et al 1997) (džiovinama

medžiaga išpurškiama ir džiovinama karštomis dujomis tai labai plačiai naudojamas bet

vienas brangiausių džiovinimo metodų (Bruton et al 2009) būgninį džiovinimą (Grima et

al 2003 Prakash et al 1997) džiovinimą žemoje temperatūroje ndash šaltyje (taikant

liofilizaciją kuomet drėgmė pašalinama sublimacijos metu) (Grima et al 2003) ir tt

Liofilizacija yra gana brangus medžiagos džiovinimo būdas ypač jei medžiaga džiovinama

dideliais kiekiais tačiau nepaisant to didelis šio metodo privalumas yra tai kad iš

liofilizuotos medžiagos žymiai lengviau išekstrahuojami lipidai (Grima et al 2003) Visi

džiovinimo metodai išskyrus džiovinimą saulėje reikalauja nemažai energijos sąnaudų Šis

dumblių biomasės paruošimo etapas biodegalams gaminti gali sudaryti net iki 70 visų

žaliavos ruošimo išlaidų (Bruton et al 2009)

34 Žuvų auginimui naudojamos mikrodumblių rūšys

Nors sutinkama nepaprastai daug mikrodumblių rūšių tik nedidelis jų skaičius

auginamas dirbtinai akvakultūrų inkubatoriuose Tai lemia tam tikrų mikrodumblių rūšių

prieinamumas kultivavimo sudėtingumas fizinės ląstelių savybės jų sudėtis virškinamumas

toksinų ir dirgiklių buvimas biomasėje (Muller-Feuga et al 2003 (a) Muller-Feuga et al

2003 (b)) 32 lentelėje pateiktas nevisiškai išsamus paprastai akvakultūrose naudojamų

mikrodumblių rūšių sąrašas ir panaudojimo galimybės

20

32 lentelė Pagrindinių akvakultūrose naudojamų mikrodumblių grupės gentys ir rūšys bei

panaudojimo sritys

Grupė Gentis Rūšis Panaudojimo sritis

Cianobakterijos Arthrospira platensis Kombinuotų pašarų ingredientas

Chlorofita Tetraselmis suecica chui Dvigeldžiams moliuskams

Chlorella sp vulgaris

minutissima

virginica grossii

Plėšriųjų žuvų šėrimui

kombinuotų pašarų ingredientas

Dunaliella sp tertiolecta salina Kombinuotų pašarų ingredientas

Haematococcus pluvialis Kombinuotų pašarų ingredientas

Eustigmatophyceae

(Phyklum

Heterokontophyta)

Nanochloropsis sp oculata Plėšriųjų žuvų šėrimui bdquoŽaliasis

vanduoldquo (suspensija) pelėkinių

žuvų mailiui

Labyrinthulea

(Phyklum

Heterokonta)

Schizochytrium sp Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Ulkenia sp Gyvas maistas plėšriosioms žuvims

Bacillariophyta

(diatoms)

Chaetoceros calcitrans gracilis Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Skeletonema costatum Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Thalassiosira pseudonana Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Nitszchia sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Navicula sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Amphora sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Haptophyta Pavlova lutheri Dvigeldžiams moliuskams

Isochrysis galbana add galbana

bdquoTahitildquo

Dvigeldžiams moliuskams

bdquoŽaliasis vanduoldquo (suspensija)

pelėkinių žuvų mailiui

Dinophyta

(dinoflagellates)

Crypthecodinium cohnii Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Yra žinoma šių mikrodumblių rūšių biomasės sudėtis kuri gali būti keičiama

modifikuojant mikroorganizmus Paprastai žuvų pašaruose vyrauja ne viena kažkuri

mikrodumblių rūšis tačiau atitinkamai subalansuotos jų kompozicijos

35 Mikrodumblių biomasės sudėtis ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai galimybės

Mikrodumbliai savo sudėtyje turi vitaminų mineralų pigmentų nepakeičiamų riebalų

rūgščių todėl gali būti naudojami žuvų šėrimui Tyrinėjamos galimybės juos naudoti grynus

ar koncentratą taip pat analizuojamos galimybės mikrodumblius įterpti į pašarus žuvims

21

Pašarų pramoniniu būdu auginamoms žuvims sudėtis lyginant su kitų gyvūnų pašarų

sudėtimis pateikta 33 lentelėje

33 lentelė Tipinė pašarų sudėtis įvairių rūšių gyvūnams (Algae fos aquaculture and animal feeds)

Baltymai Riebalai Angliavandeniai

Apykaitinė

energija

Pašarų

sąnaudos

kgkg

priesvorio

Paukščiai 210 50 60 130 22

Kiaulės 160 50 60 125 30

Galvijai 120 40 65 101 58

Lašišos 370 320 15 210 10

Jūros karšiai 450 200 20 191 16

Tilapija 350 60 40 135 15

Krevetės 350 60 40 135 20

Iš pateiktų duomenų matyti kad užsienyje auginamų žuvų receptūroje lyginant su

paukščių kiaulių ir galvijų pašarais yra žymiai daugiau baltymų tačiau mažiau

angliavandenių Be to šių pašarų apykaitinė energija yra šiek tiek didesnė o pašarų kiekis

užauginti 1 kg prieaugio yra mažesnis

Lietuvoje platinamų pašarų žuvims sudėtis priklauso nuo gamintojo yra gana

skirtinga ir priklauso nuo maitinamų žuvų rūšies Iš užsienio vežami pašarai savo sudėtyje turi

daugiau baltymų vietos gamybos pašarai pasižymi mažesniu baltymų kiekiu (34 lentelė)

34 lentelė Šalyje platinamų pašarų žuvims sudėtis

35 lentelė Tipinė pramoninių baltyminių žaliavų sudėtis

Žaliava Baltymai Riebalai Angliavandeniai Pelenai

Žuvų miltai 630 110 - 158

Kukurūzų

gliutenas

620 50 183 48

Sojų miltai 440 22 390 61

Pašarų kokybė ir sudėtis priklauso nuo juos sudarančių komponentų Atsižvelgiant į

tai kad pašarų žuvims vienas pagrindinių komponentų yra baltymai pašarų gamybai

naudojami įvairūs baltymų šaltiniai (35 lentelė)

Pašarai Proteinai Riebalai Ląsteliena

Upėtakiams 42-48 20-22 09-38

Šamams 43-54 12-15 02-40

Karpinėms žuvims 48-56 12-15 03-07

Eršketams 47-55 9-18 09-1

Karpinėms žuvims 2301 323 742

Karpinėms vienmetėms 25-26 90

Karpinėms dvimetėms 22-23 100

22

Pastaruoju metu kaip baltyminė žaliava žuvų pašarų gamyboje plačiai naudojami žuvų

miltai ir augalinės kilmės produktai (grūdai ir aliejingosios sėklos) pastarieji pasižymi

mažesne kaina todėl jais pakeičiama dalis žuvų miltų žuvų racione Nors augalinių produktų

naudojimas pašarų gamyboje užtikrina pakankamą žuvų prieaugį jie gali sukelti žymius žuvų

maistinės vertės pokyčius Todėl pastaruoju metu nagrinėjamos galimybės į žuvų mitybos

racioną įtraukti mikrodumblius Jie galėtų būti alternatyva žuvų miltams nes mikrodumbliai

yra bazinis akvakultūros mitybinės grandinės elementas ir yra maisto atsarga kurią žuvys

prisitaikiusios naudoti Tačiau yra daugybė mikrodumblių rūšių pasižyminčių skirtingomis

savybėmis ir maistine verte todėl jų vertė turi būti analizuojama ir vertinama juos naudojant

pašarų žuvims gamybai Apibendrinta įvairių rūšių mikrodumblių cheminė sudėtis pateikta

36 lentelėje Kaip matyti baltymų kiekis žaliadumbliuose ir melsvadumbliuose yra gana

didelis ir siekia 60-71 Lipidų kiekis šiuose dumbliuose varijuoja nuo 2 iki 7 Pelenų

kiekis žaliadumbliuose siekia 3-11 Pigmentų (chlorofilo ir karotinoidų) kiekis dumbliuose

siekia iki 5 (s m) Mikrodumblių ląstelių virškinamumas yra mažas dėl storų sienelių šios

problemos sprendžiamos juos džiovinant ar suardant kitais metodais (ultragarsu) tuo būdu

pasiekiamas apie 90 virškinamumas

36 lentelė Cheminė mikrodumblių sudėtis ( sausos medžiagos)

Mikrodumbliai Proteinai Lipidai Angliavandeniai

Spirulina platensis 46 ndash 50 4 ndash 9 8 ndash 14

Spirulina maxima 60 ndash 71 6 ndash 7 13 ndash 16

Chlorella vulgaris 51 ndash 58 14 ndash 22 12 ndash 17

Chlorella pyrenoidosa 57 2 26

Scenedesmus obliquus 50 ndash 56 12 ndash 14 10 ndash 17

Scenedesmus quadricauda 47 2

Dunaliella salina 57 6 32

Synechococcus 63 11 15

Euglena gracilis 39 ndash 61 14 ndash 20 14 ndash 18

Hormidium 41 38

Ulothrix 45 1

Pašarų gamybai plačiai naudojamuose žuvų miltuose yra gausus svarbių aukštos

kokybės baltymų kiekis Skirtingai nei žuvų miltuose augalinės kilmės žaliavose kuriomis

keičiami žuvų miltai yra mažiau tokių svarbių amino rūgščių kaip lizinas metioninas

triptofanas (Li et al 2008) Tuo tarpu daugumoje mikrodumblių rūšių randamos šios

svarbiausios amino rūgštys Išanalizavus net 40 mikrodumblių rūšių biomasės sudėtį

nustatyta kad jos pasižymėjo panašia amino rūgščių sudėtimi (Brown et al 1997)

Viena svarbesnių maisto medžiagų yra neproteininė sulforūgštis ndash taurinas kuris yra

lygiavertis aminorūgštims Jis svarbus žuvų mityboje tačiau nerandamas augalinėje žaliavoje

23

Nors taurinas mažiau tyrinėtas tačiau mikrodumblių biomasėje rasti ženklūs jo kiekiai

(Dawczynski et al 2007 Murata and Nakazoe 2001)

Labai svarbus komponentas žuvų dietoje yra riebalai kurių randama ir mikrodumblių

ląstelėse Jų kiekis svyruoja priklausomai nuo dumblių rūšies ir auginimo būdo Pastaruoju

metu net nagrinėjamos galimybės mikrodumblių aliejų panaudoti degalų gamybai

Be didelio aukštos kokybės baltymų kiekio žuvų pašarai turi turėti riebalų kurių

sudėtyje būtų polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 Šios rūgštys randamos žuvų

taukuose ir saugo žmogaus organizmą nuo širdies ir kraujagyslių ligų Mikrodumblių sudėtyje

yra šių svarbių riebalų rūgščių kurios per maisto grandinę patenka į žuvų organizmą todėl

dumbliai yra svarbus elementas žuvų mityboje Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA) Dėl šių rūgščių buvimo

mikrodumblių ląstelėse jie laikomi nepamainomu maisto elementu akvakultūrose ypač

auginant zooplanktoną naudojamą žuvų mailiaus maitinimui Pastaruoju metu domimasi ir

sterolių sudėtimi žuvų pašaruose nes augalų fitosteroliai (fitohormonai) gali sukelti

neigiamus endokrininius efektus žuvų organizme

Atlikus tyrimus šeriant žuvis mikrodumbliais nustatyta kad pakeitus žuvų taukus

pašaruose mikrodumblių aliejumi padidėjo nepakeičiamų riebalų rūgščių (omega-3 ir omega-

6) kiekis upėtakių organizmuose (Carrillo et al 2008) Labai svarbi sudėtinė mikrodumblių

biomasės dalis yra pigmentai Mikrodumbliuose sintetinami karotinoidai kurie būtini

auginant kai kurių rūšių žuvis Lašišinių žuvų dietoje turi būti astaksantino kuris nudažo žuvų

mėsą rausva spalva Tuo tikslu pramoniniame žuvų auginime dažniausiai naudojami

sintetiniai karotinoidai tačiau ir dumblių karotinoidai skatina žuvų mėsos nuspalvinimą

(Soler-Vila et al 2009)

Mikrodumbliuose esantys pigmentai naudojami ir kai kurių kitų rūšių žuvų ar krevečių

odos nuspalvinimui siekiant suteikti komerciškai patrauklesnį vaizdą Pvz Chlorella sp ir

Spirulina paprastai įkorporuojami į dekoratyvinių žuvelių kurioms komerciškai labai svarbi

spalva ir sveikas įvaizdis maistą (Zatkova et al 2011 Sergejevova et al 2011) Keletas

mikrodumblių rūšių naudojamos kaip pigmentai žuvų pašarų gamyboje Pvz Haematococcus

naudojamas astaksantino gamyboje kuris suteikia raudoną spalvą lašišoms Tai lėmė

mikrodumblio Haematococcus pluvialis auginimo pramoninę plėtrą Izraelyje ir Japonijoje

kur šie mikrodumbliai auginami vamzdeliniuose ir plokšteliniuose bioreaktoriuose

Havajuose Islandijoje ir Kinijoje Haematococcus auginamas atvirose sistemose (Pulz and

Gross 2004) Spirulina naudojama kaip karotinoidų šaltinis kuriuos kai kurios žuvys

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

20

32 lentelė Pagrindinių akvakultūrose naudojamų mikrodumblių grupės gentys ir rūšys bei

panaudojimo sritys

Grupė Gentis Rūšis Panaudojimo sritis

Cianobakterijos Arthrospira platensis Kombinuotų pašarų ingredientas

Chlorofita Tetraselmis suecica chui Dvigeldžiams moliuskams

Chlorella sp vulgaris

minutissima

virginica grossii

Plėšriųjų žuvų šėrimui

kombinuotų pašarų ingredientas

Dunaliella sp tertiolecta salina Kombinuotų pašarų ingredientas

Haematococcus pluvialis Kombinuotų pašarų ingredientas

Eustigmatophyceae

(Phyklum

Heterokontophyta)

Nanochloropsis sp oculata Plėšriųjų žuvų šėrimui bdquoŽaliasis

vanduoldquo (suspensija) pelėkinių

žuvų mailiui

Labyrinthulea

(Phyklum

Heterokonta)

Schizochytrium sp Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Ulkenia sp Gyvas maistas plėšriosioms žuvims

Bacillariophyta

(diatoms)

Chaetoceros calcitrans gracilis Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Skeletonema costatum Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Thalassiosira pseudonana Dvigeldžiams moliuskams

vėžiagyvių (krevečių omarų)

mailiui

Nitszchia sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Navicula sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Amphora sp Pilvakojams moliuskams ir jūrų

ežiams

Haptophyta Pavlova lutheri Dvigeldžiams moliuskams

Isochrysis galbana add galbana

bdquoTahitildquo

Dvigeldžiams moliuskams

bdquoŽaliasis vanduoldquo (suspensija)

pelėkinių žuvų mailiui

Dinophyta

(dinoflagellates)

Crypthecodinium cohnii Gyvas maistas plėšriosioms

žuvims sausas maistas artemijai ir

plėšriosioms žuvims

Yra žinoma šių mikrodumblių rūšių biomasės sudėtis kuri gali būti keičiama

modifikuojant mikroorganizmus Paprastai žuvų pašaruose vyrauja ne viena kažkuri

mikrodumblių rūšis tačiau atitinkamai subalansuotos jų kompozicijos

35 Mikrodumblių biomasės sudėtis ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai galimybės

Mikrodumbliai savo sudėtyje turi vitaminų mineralų pigmentų nepakeičiamų riebalų

rūgščių todėl gali būti naudojami žuvų šėrimui Tyrinėjamos galimybės juos naudoti grynus

ar koncentratą taip pat analizuojamos galimybės mikrodumblius įterpti į pašarus žuvims

21

Pašarų pramoniniu būdu auginamoms žuvims sudėtis lyginant su kitų gyvūnų pašarų

sudėtimis pateikta 33 lentelėje

33 lentelė Tipinė pašarų sudėtis įvairių rūšių gyvūnams (Algae fos aquaculture and animal feeds)

Baltymai Riebalai Angliavandeniai

Apykaitinė

energija

Pašarų

sąnaudos

kgkg

priesvorio

Paukščiai 210 50 60 130 22

Kiaulės 160 50 60 125 30

Galvijai 120 40 65 101 58

Lašišos 370 320 15 210 10

Jūros karšiai 450 200 20 191 16

Tilapija 350 60 40 135 15

Krevetės 350 60 40 135 20

Iš pateiktų duomenų matyti kad užsienyje auginamų žuvų receptūroje lyginant su

paukščių kiaulių ir galvijų pašarais yra žymiai daugiau baltymų tačiau mažiau

angliavandenių Be to šių pašarų apykaitinė energija yra šiek tiek didesnė o pašarų kiekis

užauginti 1 kg prieaugio yra mažesnis

Lietuvoje platinamų pašarų žuvims sudėtis priklauso nuo gamintojo yra gana

skirtinga ir priklauso nuo maitinamų žuvų rūšies Iš užsienio vežami pašarai savo sudėtyje turi

daugiau baltymų vietos gamybos pašarai pasižymi mažesniu baltymų kiekiu (34 lentelė)

34 lentelė Šalyje platinamų pašarų žuvims sudėtis

35 lentelė Tipinė pramoninių baltyminių žaliavų sudėtis

Žaliava Baltymai Riebalai Angliavandeniai Pelenai

Žuvų miltai 630 110 - 158

Kukurūzų

gliutenas

620 50 183 48

Sojų miltai 440 22 390 61

Pašarų kokybė ir sudėtis priklauso nuo juos sudarančių komponentų Atsižvelgiant į

tai kad pašarų žuvims vienas pagrindinių komponentų yra baltymai pašarų gamybai

naudojami įvairūs baltymų šaltiniai (35 lentelė)

Pašarai Proteinai Riebalai Ląsteliena

Upėtakiams 42-48 20-22 09-38

Šamams 43-54 12-15 02-40

Karpinėms žuvims 48-56 12-15 03-07

Eršketams 47-55 9-18 09-1

Karpinėms žuvims 2301 323 742

Karpinėms vienmetėms 25-26 90

Karpinėms dvimetėms 22-23 100

22

Pastaruoju metu kaip baltyminė žaliava žuvų pašarų gamyboje plačiai naudojami žuvų

miltai ir augalinės kilmės produktai (grūdai ir aliejingosios sėklos) pastarieji pasižymi

mažesne kaina todėl jais pakeičiama dalis žuvų miltų žuvų racione Nors augalinių produktų

naudojimas pašarų gamyboje užtikrina pakankamą žuvų prieaugį jie gali sukelti žymius žuvų

maistinės vertės pokyčius Todėl pastaruoju metu nagrinėjamos galimybės į žuvų mitybos

racioną įtraukti mikrodumblius Jie galėtų būti alternatyva žuvų miltams nes mikrodumbliai

yra bazinis akvakultūros mitybinės grandinės elementas ir yra maisto atsarga kurią žuvys

prisitaikiusios naudoti Tačiau yra daugybė mikrodumblių rūšių pasižyminčių skirtingomis

savybėmis ir maistine verte todėl jų vertė turi būti analizuojama ir vertinama juos naudojant

pašarų žuvims gamybai Apibendrinta įvairių rūšių mikrodumblių cheminė sudėtis pateikta

36 lentelėje Kaip matyti baltymų kiekis žaliadumbliuose ir melsvadumbliuose yra gana

didelis ir siekia 60-71 Lipidų kiekis šiuose dumbliuose varijuoja nuo 2 iki 7 Pelenų

kiekis žaliadumbliuose siekia 3-11 Pigmentų (chlorofilo ir karotinoidų) kiekis dumbliuose

siekia iki 5 (s m) Mikrodumblių ląstelių virškinamumas yra mažas dėl storų sienelių šios

problemos sprendžiamos juos džiovinant ar suardant kitais metodais (ultragarsu) tuo būdu

pasiekiamas apie 90 virškinamumas

36 lentelė Cheminė mikrodumblių sudėtis ( sausos medžiagos)

Mikrodumbliai Proteinai Lipidai Angliavandeniai

Spirulina platensis 46 ndash 50 4 ndash 9 8 ndash 14

Spirulina maxima 60 ndash 71 6 ndash 7 13 ndash 16

Chlorella vulgaris 51 ndash 58 14 ndash 22 12 ndash 17

Chlorella pyrenoidosa 57 2 26

Scenedesmus obliquus 50 ndash 56 12 ndash 14 10 ndash 17

Scenedesmus quadricauda 47 2

Dunaliella salina 57 6 32

Synechococcus 63 11 15

Euglena gracilis 39 ndash 61 14 ndash 20 14 ndash 18

Hormidium 41 38

Ulothrix 45 1

Pašarų gamybai plačiai naudojamuose žuvų miltuose yra gausus svarbių aukštos

kokybės baltymų kiekis Skirtingai nei žuvų miltuose augalinės kilmės žaliavose kuriomis

keičiami žuvų miltai yra mažiau tokių svarbių amino rūgščių kaip lizinas metioninas

triptofanas (Li et al 2008) Tuo tarpu daugumoje mikrodumblių rūšių randamos šios

svarbiausios amino rūgštys Išanalizavus net 40 mikrodumblių rūšių biomasės sudėtį

nustatyta kad jos pasižymėjo panašia amino rūgščių sudėtimi (Brown et al 1997)

Viena svarbesnių maisto medžiagų yra neproteininė sulforūgštis ndash taurinas kuris yra

lygiavertis aminorūgštims Jis svarbus žuvų mityboje tačiau nerandamas augalinėje žaliavoje

23

Nors taurinas mažiau tyrinėtas tačiau mikrodumblių biomasėje rasti ženklūs jo kiekiai

(Dawczynski et al 2007 Murata and Nakazoe 2001)

Labai svarbus komponentas žuvų dietoje yra riebalai kurių randama ir mikrodumblių

ląstelėse Jų kiekis svyruoja priklausomai nuo dumblių rūšies ir auginimo būdo Pastaruoju

metu net nagrinėjamos galimybės mikrodumblių aliejų panaudoti degalų gamybai

Be didelio aukštos kokybės baltymų kiekio žuvų pašarai turi turėti riebalų kurių

sudėtyje būtų polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 Šios rūgštys randamos žuvų

taukuose ir saugo žmogaus organizmą nuo širdies ir kraujagyslių ligų Mikrodumblių sudėtyje

yra šių svarbių riebalų rūgščių kurios per maisto grandinę patenka į žuvų organizmą todėl

dumbliai yra svarbus elementas žuvų mityboje Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA) Dėl šių rūgščių buvimo

mikrodumblių ląstelėse jie laikomi nepamainomu maisto elementu akvakultūrose ypač

auginant zooplanktoną naudojamą žuvų mailiaus maitinimui Pastaruoju metu domimasi ir

sterolių sudėtimi žuvų pašaruose nes augalų fitosteroliai (fitohormonai) gali sukelti

neigiamus endokrininius efektus žuvų organizme

Atlikus tyrimus šeriant žuvis mikrodumbliais nustatyta kad pakeitus žuvų taukus

pašaruose mikrodumblių aliejumi padidėjo nepakeičiamų riebalų rūgščių (omega-3 ir omega-

6) kiekis upėtakių organizmuose (Carrillo et al 2008) Labai svarbi sudėtinė mikrodumblių

biomasės dalis yra pigmentai Mikrodumbliuose sintetinami karotinoidai kurie būtini

auginant kai kurių rūšių žuvis Lašišinių žuvų dietoje turi būti astaksantino kuris nudažo žuvų

mėsą rausva spalva Tuo tikslu pramoniniame žuvų auginime dažniausiai naudojami

sintetiniai karotinoidai tačiau ir dumblių karotinoidai skatina žuvų mėsos nuspalvinimą

(Soler-Vila et al 2009)

Mikrodumbliuose esantys pigmentai naudojami ir kai kurių kitų rūšių žuvų ar krevečių

odos nuspalvinimui siekiant suteikti komerciškai patrauklesnį vaizdą Pvz Chlorella sp ir

Spirulina paprastai įkorporuojami į dekoratyvinių žuvelių kurioms komerciškai labai svarbi

spalva ir sveikas įvaizdis maistą (Zatkova et al 2011 Sergejevova et al 2011) Keletas

mikrodumblių rūšių naudojamos kaip pigmentai žuvų pašarų gamyboje Pvz Haematococcus

naudojamas astaksantino gamyboje kuris suteikia raudoną spalvą lašišoms Tai lėmė

mikrodumblio Haematococcus pluvialis auginimo pramoninę plėtrą Izraelyje ir Japonijoje

kur šie mikrodumbliai auginami vamzdeliniuose ir plokšteliniuose bioreaktoriuose

Havajuose Islandijoje ir Kinijoje Haematococcus auginamas atvirose sistemose (Pulz and

Gross 2004) Spirulina naudojama kaip karotinoidų šaltinis kuriuos kai kurios žuvys

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

21

Pašarų pramoniniu būdu auginamoms žuvims sudėtis lyginant su kitų gyvūnų pašarų

sudėtimis pateikta 33 lentelėje

33 lentelė Tipinė pašarų sudėtis įvairių rūšių gyvūnams (Algae fos aquaculture and animal feeds)

Baltymai Riebalai Angliavandeniai

Apykaitinė

energija

Pašarų

sąnaudos

kgkg

priesvorio

Paukščiai 210 50 60 130 22

Kiaulės 160 50 60 125 30

Galvijai 120 40 65 101 58

Lašišos 370 320 15 210 10

Jūros karšiai 450 200 20 191 16

Tilapija 350 60 40 135 15

Krevetės 350 60 40 135 20

Iš pateiktų duomenų matyti kad užsienyje auginamų žuvų receptūroje lyginant su

paukščių kiaulių ir galvijų pašarais yra žymiai daugiau baltymų tačiau mažiau

angliavandenių Be to šių pašarų apykaitinė energija yra šiek tiek didesnė o pašarų kiekis

užauginti 1 kg prieaugio yra mažesnis

Lietuvoje platinamų pašarų žuvims sudėtis priklauso nuo gamintojo yra gana

skirtinga ir priklauso nuo maitinamų žuvų rūšies Iš užsienio vežami pašarai savo sudėtyje turi

daugiau baltymų vietos gamybos pašarai pasižymi mažesniu baltymų kiekiu (34 lentelė)

34 lentelė Šalyje platinamų pašarų žuvims sudėtis

35 lentelė Tipinė pramoninių baltyminių žaliavų sudėtis

Žaliava Baltymai Riebalai Angliavandeniai Pelenai

Žuvų miltai 630 110 - 158

Kukurūzų

gliutenas

620 50 183 48

Sojų miltai 440 22 390 61

Pašarų kokybė ir sudėtis priklauso nuo juos sudarančių komponentų Atsižvelgiant į

tai kad pašarų žuvims vienas pagrindinių komponentų yra baltymai pašarų gamybai

naudojami įvairūs baltymų šaltiniai (35 lentelė)

Pašarai Proteinai Riebalai Ląsteliena

Upėtakiams 42-48 20-22 09-38

Šamams 43-54 12-15 02-40

Karpinėms žuvims 48-56 12-15 03-07

Eršketams 47-55 9-18 09-1

Karpinėms žuvims 2301 323 742

Karpinėms vienmetėms 25-26 90

Karpinėms dvimetėms 22-23 100

22

Pastaruoju metu kaip baltyminė žaliava žuvų pašarų gamyboje plačiai naudojami žuvų

miltai ir augalinės kilmės produktai (grūdai ir aliejingosios sėklos) pastarieji pasižymi

mažesne kaina todėl jais pakeičiama dalis žuvų miltų žuvų racione Nors augalinių produktų

naudojimas pašarų gamyboje užtikrina pakankamą žuvų prieaugį jie gali sukelti žymius žuvų

maistinės vertės pokyčius Todėl pastaruoju metu nagrinėjamos galimybės į žuvų mitybos

racioną įtraukti mikrodumblius Jie galėtų būti alternatyva žuvų miltams nes mikrodumbliai

yra bazinis akvakultūros mitybinės grandinės elementas ir yra maisto atsarga kurią žuvys

prisitaikiusios naudoti Tačiau yra daugybė mikrodumblių rūšių pasižyminčių skirtingomis

savybėmis ir maistine verte todėl jų vertė turi būti analizuojama ir vertinama juos naudojant

pašarų žuvims gamybai Apibendrinta įvairių rūšių mikrodumblių cheminė sudėtis pateikta

36 lentelėje Kaip matyti baltymų kiekis žaliadumbliuose ir melsvadumbliuose yra gana

didelis ir siekia 60-71 Lipidų kiekis šiuose dumbliuose varijuoja nuo 2 iki 7 Pelenų

kiekis žaliadumbliuose siekia 3-11 Pigmentų (chlorofilo ir karotinoidų) kiekis dumbliuose

siekia iki 5 (s m) Mikrodumblių ląstelių virškinamumas yra mažas dėl storų sienelių šios

problemos sprendžiamos juos džiovinant ar suardant kitais metodais (ultragarsu) tuo būdu

pasiekiamas apie 90 virškinamumas

36 lentelė Cheminė mikrodumblių sudėtis ( sausos medžiagos)

Mikrodumbliai Proteinai Lipidai Angliavandeniai

Spirulina platensis 46 ndash 50 4 ndash 9 8 ndash 14

Spirulina maxima 60 ndash 71 6 ndash 7 13 ndash 16

Chlorella vulgaris 51 ndash 58 14 ndash 22 12 ndash 17

Chlorella pyrenoidosa 57 2 26

Scenedesmus obliquus 50 ndash 56 12 ndash 14 10 ndash 17

Scenedesmus quadricauda 47 2

Dunaliella salina 57 6 32

Synechococcus 63 11 15

Euglena gracilis 39 ndash 61 14 ndash 20 14 ndash 18

Hormidium 41 38

Ulothrix 45 1

Pašarų gamybai plačiai naudojamuose žuvų miltuose yra gausus svarbių aukštos

kokybės baltymų kiekis Skirtingai nei žuvų miltuose augalinės kilmės žaliavose kuriomis

keičiami žuvų miltai yra mažiau tokių svarbių amino rūgščių kaip lizinas metioninas

triptofanas (Li et al 2008) Tuo tarpu daugumoje mikrodumblių rūšių randamos šios

svarbiausios amino rūgštys Išanalizavus net 40 mikrodumblių rūšių biomasės sudėtį

nustatyta kad jos pasižymėjo panašia amino rūgščių sudėtimi (Brown et al 1997)

Viena svarbesnių maisto medžiagų yra neproteininė sulforūgštis ndash taurinas kuris yra

lygiavertis aminorūgštims Jis svarbus žuvų mityboje tačiau nerandamas augalinėje žaliavoje

23

Nors taurinas mažiau tyrinėtas tačiau mikrodumblių biomasėje rasti ženklūs jo kiekiai

(Dawczynski et al 2007 Murata and Nakazoe 2001)

Labai svarbus komponentas žuvų dietoje yra riebalai kurių randama ir mikrodumblių

ląstelėse Jų kiekis svyruoja priklausomai nuo dumblių rūšies ir auginimo būdo Pastaruoju

metu net nagrinėjamos galimybės mikrodumblių aliejų panaudoti degalų gamybai

Be didelio aukštos kokybės baltymų kiekio žuvų pašarai turi turėti riebalų kurių

sudėtyje būtų polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 Šios rūgštys randamos žuvų

taukuose ir saugo žmogaus organizmą nuo širdies ir kraujagyslių ligų Mikrodumblių sudėtyje

yra šių svarbių riebalų rūgščių kurios per maisto grandinę patenka į žuvų organizmą todėl

dumbliai yra svarbus elementas žuvų mityboje Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA) Dėl šių rūgščių buvimo

mikrodumblių ląstelėse jie laikomi nepamainomu maisto elementu akvakultūrose ypač

auginant zooplanktoną naudojamą žuvų mailiaus maitinimui Pastaruoju metu domimasi ir

sterolių sudėtimi žuvų pašaruose nes augalų fitosteroliai (fitohormonai) gali sukelti

neigiamus endokrininius efektus žuvų organizme

Atlikus tyrimus šeriant žuvis mikrodumbliais nustatyta kad pakeitus žuvų taukus

pašaruose mikrodumblių aliejumi padidėjo nepakeičiamų riebalų rūgščių (omega-3 ir omega-

6) kiekis upėtakių organizmuose (Carrillo et al 2008) Labai svarbi sudėtinė mikrodumblių

biomasės dalis yra pigmentai Mikrodumbliuose sintetinami karotinoidai kurie būtini

auginant kai kurių rūšių žuvis Lašišinių žuvų dietoje turi būti astaksantino kuris nudažo žuvų

mėsą rausva spalva Tuo tikslu pramoniniame žuvų auginime dažniausiai naudojami

sintetiniai karotinoidai tačiau ir dumblių karotinoidai skatina žuvų mėsos nuspalvinimą

(Soler-Vila et al 2009)

Mikrodumbliuose esantys pigmentai naudojami ir kai kurių kitų rūšių žuvų ar krevečių

odos nuspalvinimui siekiant suteikti komerciškai patrauklesnį vaizdą Pvz Chlorella sp ir

Spirulina paprastai įkorporuojami į dekoratyvinių žuvelių kurioms komerciškai labai svarbi

spalva ir sveikas įvaizdis maistą (Zatkova et al 2011 Sergejevova et al 2011) Keletas

mikrodumblių rūšių naudojamos kaip pigmentai žuvų pašarų gamyboje Pvz Haematococcus

naudojamas astaksantino gamyboje kuris suteikia raudoną spalvą lašišoms Tai lėmė

mikrodumblio Haematococcus pluvialis auginimo pramoninę plėtrą Izraelyje ir Japonijoje

kur šie mikrodumbliai auginami vamzdeliniuose ir plokšteliniuose bioreaktoriuose

Havajuose Islandijoje ir Kinijoje Haematococcus auginamas atvirose sistemose (Pulz and

Gross 2004) Spirulina naudojama kaip karotinoidų šaltinis kuriuos kai kurios žuvys

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

22

Pastaruoju metu kaip baltyminė žaliava žuvų pašarų gamyboje plačiai naudojami žuvų

miltai ir augalinės kilmės produktai (grūdai ir aliejingosios sėklos) pastarieji pasižymi

mažesne kaina todėl jais pakeičiama dalis žuvų miltų žuvų racione Nors augalinių produktų

naudojimas pašarų gamyboje užtikrina pakankamą žuvų prieaugį jie gali sukelti žymius žuvų

maistinės vertės pokyčius Todėl pastaruoju metu nagrinėjamos galimybės į žuvų mitybos

racioną įtraukti mikrodumblius Jie galėtų būti alternatyva žuvų miltams nes mikrodumbliai

yra bazinis akvakultūros mitybinės grandinės elementas ir yra maisto atsarga kurią žuvys

prisitaikiusios naudoti Tačiau yra daugybė mikrodumblių rūšių pasižyminčių skirtingomis

savybėmis ir maistine verte todėl jų vertė turi būti analizuojama ir vertinama juos naudojant

pašarų žuvims gamybai Apibendrinta įvairių rūšių mikrodumblių cheminė sudėtis pateikta

36 lentelėje Kaip matyti baltymų kiekis žaliadumbliuose ir melsvadumbliuose yra gana

didelis ir siekia 60-71 Lipidų kiekis šiuose dumbliuose varijuoja nuo 2 iki 7 Pelenų

kiekis žaliadumbliuose siekia 3-11 Pigmentų (chlorofilo ir karotinoidų) kiekis dumbliuose

siekia iki 5 (s m) Mikrodumblių ląstelių virškinamumas yra mažas dėl storų sienelių šios

problemos sprendžiamos juos džiovinant ar suardant kitais metodais (ultragarsu) tuo būdu

pasiekiamas apie 90 virškinamumas

36 lentelė Cheminė mikrodumblių sudėtis ( sausos medžiagos)

Mikrodumbliai Proteinai Lipidai Angliavandeniai

Spirulina platensis 46 ndash 50 4 ndash 9 8 ndash 14

Spirulina maxima 60 ndash 71 6 ndash 7 13 ndash 16

Chlorella vulgaris 51 ndash 58 14 ndash 22 12 ndash 17

Chlorella pyrenoidosa 57 2 26

Scenedesmus obliquus 50 ndash 56 12 ndash 14 10 ndash 17

Scenedesmus quadricauda 47 2

Dunaliella salina 57 6 32

Synechococcus 63 11 15

Euglena gracilis 39 ndash 61 14 ndash 20 14 ndash 18

Hormidium 41 38

Ulothrix 45 1

Pašarų gamybai plačiai naudojamuose žuvų miltuose yra gausus svarbių aukštos

kokybės baltymų kiekis Skirtingai nei žuvų miltuose augalinės kilmės žaliavose kuriomis

keičiami žuvų miltai yra mažiau tokių svarbių amino rūgščių kaip lizinas metioninas

triptofanas (Li et al 2008) Tuo tarpu daugumoje mikrodumblių rūšių randamos šios

svarbiausios amino rūgštys Išanalizavus net 40 mikrodumblių rūšių biomasės sudėtį

nustatyta kad jos pasižymėjo panašia amino rūgščių sudėtimi (Brown et al 1997)

Viena svarbesnių maisto medžiagų yra neproteininė sulforūgštis ndash taurinas kuris yra

lygiavertis aminorūgštims Jis svarbus žuvų mityboje tačiau nerandamas augalinėje žaliavoje

23

Nors taurinas mažiau tyrinėtas tačiau mikrodumblių biomasėje rasti ženklūs jo kiekiai

(Dawczynski et al 2007 Murata and Nakazoe 2001)

Labai svarbus komponentas žuvų dietoje yra riebalai kurių randama ir mikrodumblių

ląstelėse Jų kiekis svyruoja priklausomai nuo dumblių rūšies ir auginimo būdo Pastaruoju

metu net nagrinėjamos galimybės mikrodumblių aliejų panaudoti degalų gamybai

Be didelio aukštos kokybės baltymų kiekio žuvų pašarai turi turėti riebalų kurių

sudėtyje būtų polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 Šios rūgštys randamos žuvų

taukuose ir saugo žmogaus organizmą nuo širdies ir kraujagyslių ligų Mikrodumblių sudėtyje

yra šių svarbių riebalų rūgščių kurios per maisto grandinę patenka į žuvų organizmą todėl

dumbliai yra svarbus elementas žuvų mityboje Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA) Dėl šių rūgščių buvimo

mikrodumblių ląstelėse jie laikomi nepamainomu maisto elementu akvakultūrose ypač

auginant zooplanktoną naudojamą žuvų mailiaus maitinimui Pastaruoju metu domimasi ir

sterolių sudėtimi žuvų pašaruose nes augalų fitosteroliai (fitohormonai) gali sukelti

neigiamus endokrininius efektus žuvų organizme

Atlikus tyrimus šeriant žuvis mikrodumbliais nustatyta kad pakeitus žuvų taukus

pašaruose mikrodumblių aliejumi padidėjo nepakeičiamų riebalų rūgščių (omega-3 ir omega-

6) kiekis upėtakių organizmuose (Carrillo et al 2008) Labai svarbi sudėtinė mikrodumblių

biomasės dalis yra pigmentai Mikrodumbliuose sintetinami karotinoidai kurie būtini

auginant kai kurių rūšių žuvis Lašišinių žuvų dietoje turi būti astaksantino kuris nudažo žuvų

mėsą rausva spalva Tuo tikslu pramoniniame žuvų auginime dažniausiai naudojami

sintetiniai karotinoidai tačiau ir dumblių karotinoidai skatina žuvų mėsos nuspalvinimą

(Soler-Vila et al 2009)

Mikrodumbliuose esantys pigmentai naudojami ir kai kurių kitų rūšių žuvų ar krevečių

odos nuspalvinimui siekiant suteikti komerciškai patrauklesnį vaizdą Pvz Chlorella sp ir

Spirulina paprastai įkorporuojami į dekoratyvinių žuvelių kurioms komerciškai labai svarbi

spalva ir sveikas įvaizdis maistą (Zatkova et al 2011 Sergejevova et al 2011) Keletas

mikrodumblių rūšių naudojamos kaip pigmentai žuvų pašarų gamyboje Pvz Haematococcus

naudojamas astaksantino gamyboje kuris suteikia raudoną spalvą lašišoms Tai lėmė

mikrodumblio Haematococcus pluvialis auginimo pramoninę plėtrą Izraelyje ir Japonijoje

kur šie mikrodumbliai auginami vamzdeliniuose ir plokšteliniuose bioreaktoriuose

Havajuose Islandijoje ir Kinijoje Haematococcus auginamas atvirose sistemose (Pulz and

Gross 2004) Spirulina naudojama kaip karotinoidų šaltinis kuriuos kai kurios žuvys

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

23

Nors taurinas mažiau tyrinėtas tačiau mikrodumblių biomasėje rasti ženklūs jo kiekiai

(Dawczynski et al 2007 Murata and Nakazoe 2001)

Labai svarbus komponentas žuvų dietoje yra riebalai kurių randama ir mikrodumblių

ląstelėse Jų kiekis svyruoja priklausomai nuo dumblių rūšies ir auginimo būdo Pastaruoju

metu net nagrinėjamos galimybės mikrodumblių aliejų panaudoti degalų gamybai

Be didelio aukštos kokybės baltymų kiekio žuvų pašarai turi turėti riebalų kurių

sudėtyje būtų polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 Šios rūgštys randamos žuvų

taukuose ir saugo žmogaus organizmą nuo širdies ir kraujagyslių ligų Mikrodumblių sudėtyje

yra šių svarbių riebalų rūgščių kurios per maisto grandinę patenka į žuvų organizmą todėl

dumbliai yra svarbus elementas žuvų mityboje Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA) Dėl šių rūgščių buvimo

mikrodumblių ląstelėse jie laikomi nepamainomu maisto elementu akvakultūrose ypač

auginant zooplanktoną naudojamą žuvų mailiaus maitinimui Pastaruoju metu domimasi ir

sterolių sudėtimi žuvų pašaruose nes augalų fitosteroliai (fitohormonai) gali sukelti

neigiamus endokrininius efektus žuvų organizme

Atlikus tyrimus šeriant žuvis mikrodumbliais nustatyta kad pakeitus žuvų taukus

pašaruose mikrodumblių aliejumi padidėjo nepakeičiamų riebalų rūgščių (omega-3 ir omega-

6) kiekis upėtakių organizmuose (Carrillo et al 2008) Labai svarbi sudėtinė mikrodumblių

biomasės dalis yra pigmentai Mikrodumbliuose sintetinami karotinoidai kurie būtini

auginant kai kurių rūšių žuvis Lašišinių žuvų dietoje turi būti astaksantino kuris nudažo žuvų

mėsą rausva spalva Tuo tikslu pramoniniame žuvų auginime dažniausiai naudojami

sintetiniai karotinoidai tačiau ir dumblių karotinoidai skatina žuvų mėsos nuspalvinimą

(Soler-Vila et al 2009)

Mikrodumbliuose esantys pigmentai naudojami ir kai kurių kitų rūšių žuvų ar krevečių

odos nuspalvinimui siekiant suteikti komerciškai patrauklesnį vaizdą Pvz Chlorella sp ir

Spirulina paprastai įkorporuojami į dekoratyvinių žuvelių kurioms komerciškai labai svarbi

spalva ir sveikas įvaizdis maistą (Zatkova et al 2011 Sergejevova et al 2011) Keletas

mikrodumblių rūšių naudojamos kaip pigmentai žuvų pašarų gamyboje Pvz Haematococcus

naudojamas astaksantino gamyboje kuris suteikia raudoną spalvą lašišoms Tai lėmė

mikrodumblio Haematococcus pluvialis auginimo pramoninę plėtrą Izraelyje ir Japonijoje

kur šie mikrodumbliai auginami vamzdeliniuose ir plokšteliniuose bioreaktoriuose

Havajuose Islandijoje ir Kinijoje Haematococcus auginamas atvirose sistemose (Pulz and

Gross 2004) Spirulina naudojama kaip karotinoidų šaltinis kuriuos kai kurios žuvys

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

24

paverčia į astaksantiną ir kitus ryškius pigmentus Dunaliella gamina didelį beta karotino

kiekį

Pastaruoju metu didėja susidomėjimas natūraliu neturinčiu sintetinių medžiagų

maistu organine žemdirbyste ir gamyba kuri susijusi su natūralių vitaminų ir mineralinių

medžiagų naudojimu Šiame kontekste mikrodumbliai kaip natūralių mikroelementų ir

vitaminų priedai turi dideles perspektyvas Jais gali būti pakeičiamos paprastai pašarų

gamyboje naudojamos neorganinės mineralinės druskos Manoma kad natūralios

mikroelementų ir vitaminų formos yra lengviau įsisavinamos gyvūnų Jūrų dumbliai

kuriuose gausu mineralinių medžiagų įterpiami į lašišų pašarus (iki 15 ) vitamininius ir

mineralinius premiksus (Kraan and Mair 2010) Nustatyta kad naudojant tokius pašarus

lašišų šėrimui dėl juos esančių bromofenolinių junginių žuvys tampa sveikesnės labiau

aktyvios pagerėja jų mėsos skonis ir tekstūra

Vitaminų kiekis mikrodumbliuose yra skirtingas ir priklauso nuo dumblių rūšies ir

auginimo sąlygų Labiausiai mikrodumbliai tarpusavyje skiriasi biomasėje esančiu askorbo

rūgšties kiekiu Tai susiję su skirtingais mikrodumblių biomasės apdorojimo būdais

paruošiant juos pašarų gamybai Askorbo rūgštis yra jautri karščiui ir dalis jos prarandama

dumblius džiovinant (Brown and Miller 1992) Dėl nepastovaus vitaminų kiekio kuris

priklauso tiek nuo auginamų dumblių rūšies tiek nuo auginimo ir perdirbimo sąlygų

aprūpinti pašarus vitaminais išimtinai iš natūralių išteklių (dumblių) yra sudėtinga todėl

mikrodumblių biomasė dažniausia yra ne pagrindinis bet papildomas vitaminų išteklius

Yra atlikta nemažai tyrimų susijusių su mikrodumblių panaudojimo auginant žuvis

efektyvumu Iš daugelio jų rezultatų matyti teigiamas mikrodumblių efektas Chlorella ir

Scenedesmus buvo naudoti tilapijos maitinimui (Tartiel et al 2008) Chlorella maitinta

Korėjos uolažuvė Undaria Ascophyllum Porphyra Spirulina naudoti maitinant jūros

karšius (Mustafa and Nakagawa 1995) Gracilaria ir Ulva maitinti europiniai jūros ešeriai

Porphyra ir Nannochloropsis-Isochrysis naudoti gaminant pašarus atlantinei menkei Tačiau

šie šėrimo bandymai nebuvo pakankamai išsamūs ir pagrindžiantys mikrodumblių

panaudojimo pašarų gamyboje efektyvumą

Kai kurios kompanijos gamina maistą akvakultūroms naudodamos Chlorella ir

Spirulina mikrodumblius ar jų mišinius Didelis jūrinių dumblių rūšių skaičius išbandytas

auginant tilapijas Nustatyta kad jūrinė cianobakterija Phormidium valderianum užtikrina

pilnavertę akvakultūros mitybą ir yra netoksiška žuvims (Thajuddin et al 2005) Gana dažnai

mikrodumbliai kaip žuvų pašaras pasirenkami dėl palyginti mažos jų kainos ir prieinamumo

rinkoje Tokie mikrodumbliai kaip Spirulina Chlorella ir Dunaliella gali būti auginami

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

25

mažomis energijos ir materialinėmis sąnaudomis didelės talpos uždarose ar atvirose auginimo

sistemose šilto klimato zonose Jie parduodami džiovinti miltelių pavidalo nurodant dumblių

sudėtį ir maistinę vertę Akvakultūrų mitybai naudojama apie 40 mikrodumblių rūšių iš jų 62

tenka maisto moliuskams gamybai 21 maistui krevetėms ir 16 žuvų maistui

Spirulina ir Chlorella mikrodumblių priedas žuvų pašaruose gerina žuvų imuninę

sistemącedil kaip matyti iš karpių tyrimų Iš kai kurių tyrimų rezultatų galima spręsti kad

geriausias efektas pasiekiamas į žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-

10 ) Tai lemia didesnį augimo greitį efektyvesnį maisto medžiagų įsisavinimą fizinį

aktyvumą geresnę žarnyno mikrobiotą atsparumą ligoms stresui pagerina lipidų

metabolizmą (Satoh et al 1987 Wassef et al 2005 Nakagawa 1997 Nakagawa et al

1993) Ir atvirkščiai didesnis nei 15-20 mikrodumblių priedas pašaruose gali turėti

neigiamą efektą žuvų augimo greičiui ir maitinimo efektyvumui Tai aiškinama

mikrodumbliuose esančiomis medžiagomis stabdančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą

lecitinais taninais proteazės ir amilazės inhibitoriais (Diler et al 2007 Nakagawa et al

1987 Oliveira et al 2009)

Vėžiagyvių maitinimui naudojami brangesni mikrodumbliai kurie yra auginami

uždarose sistemose vengiant užkrėstumo mikroorganizmais Šie mikrodumbliai nedžiovinami

prieš naudojimą nes praranda maistinę vertę pakinta jų fizikinės savybės

Parenkant pašarų sudėtį būtina įvertinti mikrodumblių specifines savybes bei maistinę

vertę Polisacharidai kurių mikrodumblių ląstelėse yra nemažas kiekis yra gali trukdyti

maisto medžiagų absorbcijai tačiau sėkmingai tarnauja kaip surišikliai formuojant pašarų

granules storos dumblių ląstelių sienelės (pvz Chlorella sp atveju) neleidžia žuvims

efektyviai įsisavinti dumblių sudėtyje esančių maisto medžiagų ir mikroelementų bromo

junginiai randami kai kuriose mikrodumblių rūšyse (Laurencia) juos daro netinkamus žuvų

mitybai nepaisant geros maisto medžiagų sudėties Be to auginant ir perdirbant

mikrodumblius juose gali susidaryti dideli pašalinių medžiagų tokių kaip sunkieji metalai

kiekiai Į tai turi būti atsižvelgiama naudojant mikrodumblius žuvų pašarų gamybai

Didėjant susidomėjimu mikrodumblių auginimu ir panaudojimu techninėms

reikmėms atsiranda potenciali žaliava pašarų gamybai Tačiau siekiant pakeisti baltymines

žaliavas pašarų gamyboje būtina įvertinti ne tik naujų produktų sudėtį bet ir atlikti išsamius

bandymus kurie leistų nustatyti koks kiekis naujų rūšių žaliavų yra efektyvus auginant

įvairius gyvūnus Tokie bandymai kaip jau minėta jau pradėti užsienio mokslininkų kurie

susidūrė su kai kuriomis problemomis įterpdami į žuvų maistą mikrodumblių biomasę ir ja

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

26

pakeisdami žuvų taukus ir žuvų miltus Pirmoji problema ndash mikrodumblių virškinamumas

Mikrodumblių ląstelės yra padengtos gana tvirtomis sienelėmis kurias būtina suardyti

įsisavinant ląstelėse esančias naudingas medžiagas Ištyrus mikrodumblių proteinų

virškinamumo priklausomybę nuo jų paruošimo būdo matyti kad virškinamumas padidėja

džiovintą ar drėgną mikrodumlių Chlorella sp biomasę veikiant ultragarsu t y suardant

ląstelių sieneles ir padidinant baltymų prieinamumą (Becker 2004 Janczyk et al 2007)

37 pav Eksperimentiniai sausi žuvų pašarai su skirtingu mikrodumblių biomasės kiekiu

(Algae for Agriculture and animal feeds)

Džiovintų mikrodumblių panaudojimo žuvų šėrimui tyrimų rezultatai yra gana

prieštaringi Vieni autoriai teigia kad mikrodumblių panaudojimas yra efektyvus ir duoda

pakankamai gerus rezultatus ir kad dumbliais galima pakeisti žuvų miltus ar kitus

baltymingus pašarų komponentus kiti nurodo kad mikrodumblių panaudojimas neduoda

didelio efekto žuvys menkai įsisavina mikrodumblių baltymus be to tik dalis baltymingų

žaliavų gali būti pakeista mikrodumblių biomase Burr et al (2011) teigia kad į pašarus

įterpus 30 džiovintų mikrodumblių Spirulina ir šeriant jais lašišas pastebimas gana didelis

proteinų virškinamumas (82-84 ) Kitų natūrinių tyrimų rezultatai atskleidžia kad šeriant

žuvis mikrodumblių turinčiais pašarais lėtėja masės prieaugis o tai aiškinama prastesniu

pašarų skoniu ir sumažėjusiu jų sunaudojimu (Coutinho et al 2006) Tam prieštarauja

Nandeesha ir kt (2001) skelbiami tyrimų rezultatai iš kurių matyti kad didinant

mikrodumblių Spirulina kiekį pašaruose ženkliai padidėjo karpių augimo greitis Panašius

rezultatus aprašo ir kiti autoriai atlikę eršketų šėrimo tyrimus (Palmegiano et al 2005) Tuo

tarpu tilapijų auginimo tyrimų rezultatai buvo priešingi iš jų matyti kad Spirulinos priedas

pašaruose sumažino žuvų augimo greitį (Olvera-Novoa et al 1998) Panašūs rezultatai gauti

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

27

ir auginant Atlanto menkes Nurodoma kad didinant mikrodumblių kiekį pašaruose ženkliai

mažėjo žuvų augimo greitis tai buvo aiškinama pašarų skonio pablogėjimu Todėl kai kurie

autoriai tvirtina kad tik iki 10 sausų mikrodumblių kiekis pašaruose nesukelia neigiamo

efekto Išanalizavus literatūrą matyti kad vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą

žuvų pašarų gamybai kol kas nėra Būtini kiti papildomi tyrimai kurių rezultatai patikslintų

gautas žinias ir įvertintų mikrodumblių efektyvumą šeriant žuvis bei patvirtintų galimybes

mikrodumbliais dalinai pakeisti baltymines žaliavas naudojamas žuvų pašarų gamybai

kurios nuolat brangsta

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

28

36 Mikrodumblių tinkamumo žuvų mailiaus maitinimui bandymai

Įvertinus anksčiau paminėtus įvairių tyrėjų gautus prieštaringus rezultatus apie

mikrodumblių panaudojimą žuvų šėrimui žuvų pašarų gamybai buvo atlikti bandymai šerti

mikrodumbliais ASU Akvakultūros centre auginamą žuvų mailių Bandymai buvo pirmiausia

atliekami su Spirulina ir Chlorella mikrodumblių milteliais naudojamais kaip papildais

žmonių mitybai o vėliau pabandyti ir ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių

tyrimų laboratorijoje užauginti ir džiovinti Chlorella mikrodumbliai

Bandymai buvo atlikti su lydekų vaivorykštinių upėtakių sibirinių eršketų mailiumi

karpių lervutėmis bei mailiumi Bandymams naudota ASU Akvakultūros centre žuvų

inkubavimo laboratorijoje įrengta uždara apytakinė sistema atskiriant joje auginamo mailiaus

grupėje apie 30 individų juos auginant tomis pačiomis sąlygomis Gauti bandymų rezultatai

visgi parodė kad maitinti vien mikrodumbliais žuvų mailių nėra galima

Išsiritęs lydekų mailius pirmiausia buvo maitinamas gerai žinomos gamintojos X

pašarais kurių dydis ndash 02 ndash 03 mm Vidutiniškai 2 gr svorio mailiaus tiriamąją grupę

pradėta maitinti panašaus stambumo mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant

vandens paviršiaus ir palengva sumaišant su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai

skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų maitinimų metu tiriamieji individai griebdavo

maisto daleles tačiau po paros pastebėta kad į skęstančias daleles mailius nebereaguoja

tačiau tuo pat metu suintensyvėjo mailiaus kanibalizmas bandymą teko nutraukti

Vaivorykštinių upėtakių mailiaus (vidutiniškai 2 gr svorio) tiriamoji grupė maitinta

mikrodumblių Spirulina milteliais juos beriant ant vandens paviršiaus ir palengva sumaišant

su vandeniu kad mailius galėtų maitintis lėtai skęstančiomis maisto dalelėmis Pirmųjų

šėrimų metu mailius taip pat godžiai gaudė maisto daleles kaip ir prieš tai naudoto gerai

žinomo Y gamintojo pašarų daleles Antrą maitinimo parą buvo stebimas tiriamosios grupės

individų vangumas o dar po kelių šėrimų ndash kritimas

Eršketų mailiaus šėrimui Chlorella mikrodumblių milteliai buvo pirmiausia

sumaišomi su vandeniu iš UAS po to pipete šis mišinys įleidžiamas prie pat baseino dugno

prie pat tiriamojo mailiaus Pirmųjų šėrimų mailius rinko mikrodumblių miltelius tačiau

kiekvieno sekančio šėrimo metu mailius maitinosi vis prasčiau kol pradėjo kristi po 1-2 po

kiekvieno šėrimo

ASU Aplinkos technologijos cheminių ir biocheminių tyrimų laboratorijoje bei

Biologinių atliekų ir šalutinių produktų panaudojimo laboratorijoje užauginti ir džiovinti

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

29

Chlorella mikrodumbliai buvo bandyti šeriant vienmečius karpius visą laiką laikytus UAS

Tiriamieji individai prieš tai jau buvo maitinti Y gamintojo pašarais kurių granulių dydis 1

mm todėl mikrodumbliai buvo suberiami ant vandens paviršiaus ir šiek tiek sumaišomi su

vandeniu kad skęstų stambesni bdquosulipęldquo mikrodumblių dariniai kuriuos pastebėtų karpiai

Bandyta šerti keturis kartus per dieną 3-4 val intervalais Pirmąją šėrimo dieną tiriamieji

individai rinko mikrodumblių darinius tačiau su kiekviena tolimesne šėrimo diena

susidomėjimas skęstančiomis dalelėmis mažėjo Mikrodumbliais bandyta šerti savaitę

kritimo nebuvo tačiau žuvys laikėsi alkanos (godžiai maitinosi pradėjus duoti įprastus

pašarus)

Tikėtina kad bandymų rezultatai būtų kitokie jei mikrodumbliai mailiui sudarytų

tam tikrą procentinę dalį nuo pagrindinių pašarų Remiantis pastaraisiais metais užsienio

šalyse atliktų naujausių tyrimų rezultatais įvairūs mikrodumbliai gali būti suvirškinami gali

būti reikiamų augimui medžiagų šaltiniu tačiau tik kai jų kiekis sudaro iki 10 proc žuvų

pašarų kiekio Pavyzdžiui remiantis Norvegijoje atliktų dviejų tyrimų rezultatais Gong et al

(2017) teigia kad Atlanto lašišos gali virškinti mikrodumblių Nannochloropsis sp masę

(pašalinus riebalus) iki 10 proc pašarų kiekio ir tai neturi jokių pašalinių poveikių bei

nekeičia žuvų elgsenos

Portugalijoje atlikti tyrimai (Leite N et al 2017) rodo kad įvairūs mikrodumbliai gali

būti gan sėkmingai naudojami kaip funkcinis priedas žuvų pašaruose

Pastaraisiais metais ryškėja tendencijos naudoti mikrodumblius bei makrodumblius

tokių žuvų kaip tilapija šėrimui kadangi šios žuvys gali juos lengviau virškinti

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

30

36 Gyvų mikrodumblių panaudojimas žuvų mailiaus šėrimui

Mikrodumbliai žuvų mailiaus šėrimui gali būti naudojami gyvi Tokiu būdu

palengvėja dumblių ląstelių suardymas ir maisto medžiagų įsisavinimas Praktikoje tokia žuvų

auginimo terpė kurioje yra gyvų mikrodumblių vadinama bdquožaliu vandeniuldquo (38 pav)

Mikrodumbliai į ją įterpiami iš jų auginimo rezervuarų ar vystosi kartu su žuvų mailiumi tose

pačiose talpose į kurias tiekiamas išvalytas nuo konkuruojančių mikroorganizmų vanduo

Pastaruoju metu siekiant išsiaiškinti kodėl mikrodumbliai yra puikus maistas žuvų mailiui

atliekami intensyvūs tyrimai optimizuojamos jų tiekimo į žuvų auginimo talpyklas sąlygos

Yra žinoma kad pridėjus mikrodumblių į žuvų mailiaus auginimo talpyklas padidėja

zooplanktono maistinė vertė ir pagerėja mailiaus virškinimo bei imuninės funkcijos (Cahu et

al 1999 Spolaorea et al 2006) Be to nustatyta kad kai kurių žuvų mailius mėgsta

tiesiogiai maitintis mikrodumbliais (Reitan et al 1997) Iš kai kurių tyrimų rezultatų matyti

kad į mailiaus dietą įtraukus mikrodumblius galima atsisakyti zooplanktono (Lazo et al

2000) Atsižvelgiant į natūraliai gamtoje egzistuojančią maisto grandinę nenuostabu kad

mikrodumblių biocheminė sudėtis gerai atitinka kai kurių jūros žuvies rūšių poreikius

Mikrodumblių panaudojimas mailiaus šėrimui yra viena perspektyvesnių galimybių nes

mikrodumbliai yra natūralūs daugelio rūšių žuvų mailiaus maisto komponentų sunaudojamų

tiesiogiai ar gaunant su pagaunamais bestuburiais ir vėžiagyviais Dažnai mikrodumbliai

tiesiogiai įterpiami į mailiaus auginimo talpyklas (taikomos taip vadinamos žaliosios

technologijos) Isochrysis sp Chlorella Chaetoceros gracilis Tetraselmis chui naudojami

auginant karšių pienžuvių didžiųjų korifenų paltusų ir otų mailių Gyvi mikrodumbliai

išbandyti auginant lašišų jauniklius ir krevetes

Mokslininkai taip pat nustatė kad mikrodumbliai gali būti naudojami kaip indikatoriai

nustatant patogenines bakterijas žuvų mailiaus auginimo terpėje (Natrah et al 2011)

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

31

38 pav Žaliojo vandens technologija Swansea universitete (Algae for Agriculture and animal

feeds)

Siekiant išspręsti pašarų su džiovintais mikrodumbliais virškinamumo problemas

tiriamos ir galimybės naudoti gyvų mikrodumblių suspensiją (koncentratus) Ji dažniau

naudojama žuvų mailiaus šėrimui Mikrodumblių koncentratai gaunami jų auginimo terpę

koncentruojant centrifugavimo ar filtravimo metodais Koncentratai pasižymi šiais

privalumais

didelė ląstelių koncentracija be ląstelių pažeidimo

tinkama maisto medžiagų sudėtis

priimtinas naudojimo laikas laikant šaltai nenaudojami konservantai

nėra patogenų

nesulimpa lengvai apskirstomi

prieinami ir pigūs

Mikrodumblių koncentratai jau yra prieinami rinkoje nors dažniausiai jie naudojami

vietinėms reikmėms auginant mikrodumblius netoli arba žuvų auginimo įmonėse

Koncentravimui naudojamos diskinės centrifugos ar membraniniai filtrai Šėrimui gali būti

naudojami natūraliai užaugusių gamtiniuose telkiniuose mikrodumblių ar dirbtinai

heterotrofinėse sąlygose užaugintų mikrodumblių koncentratai

37 Mikrodumblių panaudojimas planktoninių vėžiagyvių maitinimui

Kitas būdas nei tiesioginis mikrodumblių panaudojimas žuvų pašarų gamybai yra

gyvo maisto ndash planktoninių vėžiagyvių auginimas panaudojant mikrodumblius

Fitoplanktoniniai vėžiagyviai yra naudojami kaip žuvų mailiaus maistas Jie minta

mikrodumbliais ir yra tarpinė grandis žuvų maisto grandinėje Vėžiagyvių pagalba žuvų

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

32

mailiui pernešamos mikrodumbliuose esančios pagrindinės maisto medžiagos

mikroelementai ir vitaminai

Bendrasis teigiamas mikrodumblių efektas auginant fitoplanktoninius vėžiagyvius

pasireiškia tuo kad

stabilizuojama vandens kokybė pašalinant metabolizmo šalutinius produktus deguonį

tiesioginis maisto šaltinis kuriame (mikrodumblių ląstelių sienelėse) gausu

polisachsaridų stimuliuoja planktono imuninę sistemą

sukuriamas netiesioginis gyvas maisto šaltinis žuvų mailiui

mikrodumblių eksudatai vykdo mikrobinę vandens ar fitoplanktono kontrolę

37 lentelėje pateikiama bestuburių sudėtis ir mitybinė vertė juos maitinant

mikrodumblių preparatais

37 lentelė Maistinė bestuburių vertė juos maitinant mikrodumblių preparatais

Maisto tipas High PROreg PL Plusreg Ultra PLreg

Taikymas Vidutinis PUFA kiekis

pernakt

Pernakt ar papildomai

2-6 val

Smarkiai padidintas

dokozano rūgšties

kiekis 2 val

Biomasės sudėtis

Riebalų kiekis

(s m)

35 44 66

DHA riebalų

kiekio

37 41 44

EPA 5 2 05

ARA 1 1 12

Bendras PUFA 45 45 48

Proteinai 38 32 18

Angliavandeniai 19 15 7

Pelenai 8 9 10

Sausa masė 9 9 9

Pagrindinės akvakultūroje naudojamo gyvo maisto (fitoplanktoninių vėžiagyvių) rūšys

yra Rotifer Artemia Daphnia Moina Polyphemus ir Gammarus (Jhingran and

Gopalakrishan 1974)

Artemia naudojama dažniau nei kitos rūšys Tai sąlygoja biocheminė šių vėžiagyvių

sudėtis Jaunų vėžiagyvių organizmuose randama nuo 37 iki 71 proteinų 12-30

lipidų 11-23 angliavandenilių 4-21 pelenų Suaugusios artemijos savo sudėtyje turi 50-

69 proteinų 2-19 lipidų 9-17 angliavandenilių ir 9-29 pelenų Tarp lipidų didelę

dalį sudaro ilgos grandinės svarbiausios riebalų rūgštys C160 C161 C181 C182 C183 ir

C205 sudaro apie 80 bendrojo riebalų rūgščių kiekio C183 ir C205 riebalų rūgštys lemia

maistinę artemijų vertę

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

33

Artemijų auginimui kaip maisto medžiagos naudojamos mielės džiovintos acetono-

butanolio fermentavimo atliekos miltų ir sojų miltų mišiniai Be minėtų maisto išteklių

Artemia gali būti auginama naudojant mikrodumblius Nustatyta kad mikrodumbliai

Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant Artemia skirtą žuvų

maistui

Kita gyvojo pašaro rūšis randama gamtoje yra vėžiagyvių klasės planktoniniai

gyvūnai ndash dafnijos Jos yra universalus geriausias maistas daugumai žuvų mailiaus Dafnijų

auginimas ir dauginimas pakankamai paprastas Jos gali būti maitinamos įvairiu maistu

įskaitant dumblius Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus Iš kai kurių tyrimų

rezultatų matyti kad efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella

mišiniu Auginant ir dauginant vėžiagyvius mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti

tiek jų suspensija

38 Laboratoriniai mikrodumblių auginimo tyrimai ir optimalių sąlygų nustatymas

Mikrodumblių augimui svarbūs faktoriai yra maisto medžiagos (N P K

mikroelementai) temperatūra apšviestumas trukmė Siekiant įvertinti maisto medžiagų

kiekio įtaką mikrodumblių biomasės kaupimuisi mikrodumblių auginimui laboratorinėmis

sąlygomis naudota universali auginimo terpė BG11 su skirtingu azoto kiekiu skystoji

frakcija susidaranti po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo kurioje azoto kiekis buvo 06 gl

bei pagrindinės maisto medžiagos (N ir P) pakeistos mineralinėmis trąšomis (taip siekta

sumažinti mikrodumblių auginimo savikainą)

39 paveiksle pateikta mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės augimo dinamika

naudojant skirtingas auginimo terpes Iš pateiktų rezultatų matyti kad per pirmąsias tris

auginimo dienas (delsimo fazės metu) dumbliai visose terpėse augo labai panašiai

koncentracijai didėjant nuo 032 gl iki 053 gl Prasčiausi rezultatai gauti naudojant

mineralines trąšas (amonio nitratą ir superfosfatą) Pirmomis auginimo dienomis

mikrodumbliai turėjo priprasti prie terpės todėl jų augimas buvo nežymus Didžiausias

biomasės koncentracijos pokytis nustatytas 6-17 auginimo parą vėliau augimo tempas

sulėtėjo ir 24 parą biomasės koncentracijos pokyčiai buvo labai maži Apžvelgus gautus

rezultatus galima teigti kad optimali mikrodumblių auginimo trukmė yra 20 parų ilgiau juos

auginti neapsimoka Mikrodumbliai Scenedesmus sp geriausiai augo terpėje kurioje buvo

mažas azoto kiekis ndash 006 gl N koncentracija Mikrodumblių biomasės koncentracija šioje

terpėje pasiekė 168 gl per 24 paras Mikrodumblių augimas kitos sudėties terpėse buvo

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

34

lėtesnis Mineralines trąšas naudojant vietoje cheminių reagentų sudarančių BG11 auginimo

terpę didelio efekto negauta Mikrodumbliai augo lėčiau ir jų biomasės koncentracija

auginimo pabaigoje tesiekė 057 gl Biomasės koncentracijos augimas šiuo atveju beveik

sustojo 10 parą Galima teigti kad trąšose esantys pašaliniai junginiai apnuodija dumblius ir

jų vystymasis sustoja Tuo tarpu biodujų gamybos metu susidaranti atlieka ndash skystoji

substrato frakcija gali būti naudojama mikrodumblių auginimui nors gaunama mažesnė

biomasės koncentracija (151 gl) tačiau atsižvelgiant į tai kad sunaudojama nieko

nekainuojanti atlieka šio substrato panaudojimas yra ekonomiškai perspektyvus

39 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su

skirtingu azoto kiekiu

310 paveiksle pavaizduota mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo dinamika

esant toms pačioms sąlygoms kaip ir auginant mikrodumblius Scenedesmus sp

310 pav Mikrodumblių Chlorella sp augimo kaita naudojant auginimo terpes su skirtingu

azoto kiekiu

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

35

Iš pateiktų rezultatų matyti kad mikrodumblių Chlorella sp biomasės augimo

dinamika yra panaši kaip ir mikrodumblių Scenedesmus sp Pirmąsias 3 paras mikrodumbliai

augo lėčiau nes turėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų vėliau 6-17 augimo parą biomasės

koncentracija didėjo sparčiau (eksponentinė fazė) ir paskutinėmis paromis ji sulėtėjo

Mikrodumblių biomasės koncentracija per tyrimų laikotarpį padidėjo nuo 03 gl iki 172 gl

geriausiu atveju Kaip ir Scenedesmus sp atveju tirti mikrodumbliai pasižymėjo didžiausiu

augimo greičiu ir biomasės prieaugiu kai auginimo terpėje buvo 006 gl azoto Šiek tiek

mažesnis biomasės prieaugis pastebėtas auginant mikrodumblius BG11 auginimo terpėje

esant 012 gl azoto Mineralinių trąšų įterpimas į auginimo terpę laukto efekto nedavė

biomasės prieaugis buvo beveik dvigubai mažesnis nei naudojant BG11 auginimo terpę ar

atidirbusį substratą po biodujų gamybos ndash galutinė mikrodumblių biomasės koncentracija

siekė tik 092 gl Ji yra didesnė nei auginant Scenedesmus sp tokiomis pačiomis sąlygomis

Akivaizdu kad Chlorella sp yra mažiau jautri pašalinėms medžiagoms esančioms trąšose

Atidirbusio substrato po biodujų gamybos naudojimas mikrodumblių auginimui davė

pakankamai gerus rezultatus per 24 paras gauta 159 gl biomasės koncentracija

38 lentelėje pateikta apskaičiuota didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga ir

didžiausias santykinis augimo greitis Iš pateiktų duomenų matyti kad didžiausias santykinis

augimo greitis ir didžiausia biomasės išeiga gaunami tuo atveju kai auginimo terpėje yra 006

gl azoto nitratinėje formoje Tai pastebima auginant abiejų rūšių mikrodumblius

38 lentelė Didžiausia mikrodumblių biomasės išeiga BImax ir didžiausias santykinis augimo greitis

micromax

Azoto kiekis auginimo

terpėje

Scenedesmus sp Chlorella sp

BPmax gl-1

p-1

micromax p-1

BImax gl-1

p-1

micromax p-1

006 gl N 0164plusmn0023 0334plusmn0020 0144plusmn0009 0283plusmn0001

06 gl N 0147plusmn0060 0309plusmn0004 0135plusmn005 0224plusmn00001

Kitas faktorius turintis įtaką mikrodumblių augimo greičiui ir biomasės prieaugiui

yra temperatūra Daugelis autorių tvirtina kad optimali mikrodumblių Chlorella sp auginimo

temperatūra yra 25-30 oC Iš kai kurių tyrimų matyti kad kuo aukštesnė temperatūra tuo

didesnis chlorofilo kiekis biomasėje (Chinnasamy et al 2009) Tuo tarpu didesnis lipidų

kiekis gaunamas mažinant temperatūrą iki 25 oC (Converti et al 2009) Mūsų tyrimų

rezultatai pateikti 311paveiksle kuriame pavaizduotas mikrodumblių biomasės prieaugis juos

auginant skirtingose temperatūrose kai auginimui naudota terpė BG11 su 006 gl mineralinio

azoto

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

36

(a)

(b)

311 pav Mikrodumblių biomasės koncentracija juos auginant 25-30 oC temperatūroje (a) -

Scenedesmus sp (b) ndash Chlorella sp

Iš pateiktų tyrimų rezultatų matyti kad didžiausia biomasės koncentracija auginant

mikrodumblius Chlorella sp ir Scenedesmus sp gaunama mikrodumblius auginant 25 oC

temperatūroje

Literatūroje nurodoma kad auginant mikrodumblius heterotrofinėmis sąlygomis kaip

anglies šaltinis gali būti naudojami organiniai junginiai ndash dažniausia alkoholiai sacharidai

Siekdami padidinti biomasės augimo greitį ir koncentraciją mikrodumblių auginimui

išbandėme naudoti techninį glicerolį kuris susidaro biodyzelino gamyboje kaip šalutinis

produktas Glicerolis buvo terpiamas į BG 11 auginimo terpę su sumažinta azoto

koncentracija (006 gl) Glicerolio kiekis kito nuo 2 iki 10 Mikrodumbliai auginti 25 oC

temperatūroje Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika

priklausomai nuo glicerolio kiekio pateikta 312 paveiksle o mikrodumblių Chlorella sp

koncentracijos dinamika pateikta 313 paveiksle

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

37

312 pav Mikrodumblių Scenedesmus sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai

nuo glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Nesunku pastebėti kad glicerolio priedas didina mikrodumblių augimo greitį ir

biomasės išeigą Tai pastebima didinant glicerolio koncentraciją iki 5 Esant dar didesnei

glicerolio koncentracijai auginimo terpėje mikrodumblių koncentracija per 24 paras gaunama

mažesnė nei naudojant 5 glicerolio koncentraciją auginimo terpėje 5 glicerolio priedas

mikrodumblių biomasės koncentraciją padidina apie 02 gl

313 pav Mikrodumblių Chlorella sp biomasės koncentracijos dinamika priklausomai nuo

glicerolio koncentracijos auginimo terpėje

Apibendrinus gautus tyrimų duomenis galima konstatuoti kad optimalios

mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios

trukmė ndash 20 parų

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

38

azoto kiekis auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės

25 oC temperatūra

5 glicerolio koncentracija auginimo terpėje

Šiomis sąlygomis galima pasiekti maksimalią mikrodumblių biomasės koncentraciją

kuri siekia iki 197 gl

39 Principinė mikrodumblių auginimo ir paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija

Apibendrinant tyrimų rezultatus parengta principinė mikrodumblių auginimo ir

paruošimo žuvų pašarų gamybai technologija Principinė technologinė schema pateikta 314

paveiksle Mikrodumblių auginimui siūloma naudoti pertraukiamo veikimo reaktorius su

mechanine maišykle ir apšvietimu Esant reikalui (šaltuoju metų laiku) reaktorius šildomas

karštu vandeniu patenkančiu į marškinius Reaktoriuje mikrodumbliai išsėjami naudojant

koncentruotą mikrodumblių biomasę taip kad pradinė mikrodumblių biomasės koncentracija

būtų 002 gl Auginimo terpė paruošiama atskirame mitybinės terpės paruošimo reaktoriuje į

kurį tiekiamos reikiamos maisto medžiagos (N P K mikroelementai) ir vanduo Parengta

auginimo terpė tiekiama į mikrodumblių auginimo reaktorių į kurį patenka ir koncentruota

mikrodumblių biomasė Šiame reaktoriuje nuolat maišant mikrodumbliai auginami 20-24

paras Kas 5 paras į reaktorių papildomai pridedama po 10 tūrio naujos auginimo terpės

Praėjus numatytam laikui 90 tūrio reaktoriuje esančios dumblių suspensijos nukreipiama į

centrifugą kurioje dumblių biomasė sukoncentruojama iki 60-70 drėgnio 10

mikrodumblių auginimo reaktoriuje likusios mikrodumblių suspensijos naudojama kitam

naujos mikrodumblių biomasės auginimo etapui į reaktorių papildomai tiekiant naujų maisto

medžiagų tirpalą (90 tūrio) Skystoji frakcija po centrifugavimo turi nesunaudotų maisto

medžiagų (N P K) todėl gali būti nukreipiama augalų tręšimui arba po sterilizavimo atgal į

mitybinės terpės paruošimo reaktorių

Centrifuguojant sukoncentruota mikrodumblių biomasė (tirštoji frakcija) tiekiama į

džiovyklą kurioje išdžiovinama iki 8 drėgnio Neišdžiovinta tirštoji frakcija (koncentruota

mikrodumblių suspensija) gali būti tiesiogiai naudojama žuvų šėrimui Išdžiovinta tirštoji

frakcija sumalama ir naudojama žuvims šerti tiesiogiai arba nukreipiama į granuliatorių

kuriame sumaišius su papildomais ingredientais (baltyminėmis riebalinėmis ir

angliavandenių turinčiomis žaliavomis) sugranuliuojama gaunant sausus pilnaverčius žuvų

pašarus

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

39

314 pav Principinė technologinė mikrodumblių auginimo ir panaudojimo žuvų pašarų gamybai schema

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

40

310 Techninis ekonominis mikrodumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai

pagrindimas

Mikrodumbliai pramoniniu būdu auginami jau apie 40 metų Dažniausiai jie auginami

maisto ir degalų gamybai Tyrinėjami ir diegiami įvairūs skirtingų rūšių dumblių auginimo metodai

tačiau dar ieškoma būdų padidinti mikrodumblių biomasės išeigą mažiausiomis energijos ir

materialinėmis sąnaudomis t y sumažinti mikrodumblių auginimo ir paruošimo savikainą tam

kad jie galėtų konkuruoti su baltymingomis medžiagomis naudojamomis tiek maisto produktų tiek

pašarų gamyboje

Nuo mikrodumblių biomasės kiekio rinkoje jos sudėties ir kainos priklausys ar

mikrodumbliai bus naudojami kaip baltyminės žaliavos pašaruose ar tik kaip papildai Šiuo metu

vis dar yra labai dideli skirtumai tarp į rinką patenkančių mikrodumblių biomasės kiekio bei kainos

lyginant su įprastinių baltyminių pašarų žaliavų kiekiais ir kainomis (39 lentelė)

39 lentelė Gyvūnų pašarų žaliavų kainos lyginant su mikrodumblių biomasės kainomis (Algae for

aquaculture and animal feeds)

Žaliava Pagrindinė naudojimo sritis Kaina 2011 EURt (sm)

Žuvų miltai Pašarai 1091

Sojų miltai Pašarai 254

Rapsų aliejus Maisto produktai 941

Kviečiai Pašarai 212

Žuvų taukai Pašarai 985-1360

Tetraselmis Pašarai vėžiagyviams 190000-270000

Spirulina sp Maisto papildai 7500-14000

Chlorella sp Maisto papildai 34000-45000

Gracilaria sp Agaras pašarai 378-756

Laminaria ndash

džiovinta saulėje

Maisto produktai 1590-1890

Kaip matyti iš lentelėje pateiktų duomenų mikrodumblių rinkos kainos ženkliai viršija kitų

baltyminių ir riebalinių pašarų žaliavų kainas Priklausomai nuo mikrodumblių rūšies jie brangesni

už įprastai naudojamus žuvų pašarams gaminti žuvų miltus nuo 7 iki 270 kartų Chlorella sp ir

Spirulina sp atveju Ypatingai didele kaina pasižymi vėžiagyvių maitinimui naudojami

Tetraselmis Neabejotina kad kol kas mikrodumblių biomasė dar negali konkuruoti su įprastinėmis

pašarų gamybos žaliavomis Nors rinkoje didėja mikrodumblių biomasės kiekis ir mažėja kaina ši

biomasė kol kas turi nišą rinkoje tik kaip pigmentų išteklius Pastebimos tendencijos mikrodumblius

auginti degalų gamybai galėtų padidinti mikrodumblių biomasės kiekį rinkoje tuo būdu pasikeistų

jos kainos ir prieinamumas pašarų gamybai Nemažai problemų naudojant mikrodumblių biomasę

pašarų gamyboje iškyla dėl palyginti skirtingos atskirų mikrodumblių sudėties (baltymų riebalų

angliavandenių kiekio) ir virškinamumo kurie priklauso ir nuo auginimo bei paruošimo sąlygų

todėl būtina ieškoti galimybių gauti kuo vienodesnę mikrodumblių biomasę tam kad gamintojai

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

41

galėtų ją kartu su jau naudojamais ingredientais įtraukti į gaminamų pašarų receptūras Be to tam

kad padidinti virškinamumą kai kurių mikrodumblių biomasę gali reikėti papildomai apdoroti

kitais būdais nei įprastines žaliavas o tai didina pašarų kainas

Nežiūrint į anksčiau išvardintas problemas panaudojant pašarų gamybai mikrodumblių

biomasę galima konstatuoti kad jau yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė

pasižymi palyginti dideliu baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių

biomasė pakeis žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas tuo tarpu makrodumbliai bus labiau

naudojami sausumos gyvūnų bei tropinių žuvų pašarų gamybai

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

42

4 IŠVADOS IR REKOMENDACIJOS

1 Mikrodumbliai gali būti naudojami žuvų pašarų gamyboje Proteinų kiekis žaliadumbliuose

ir melsvadumbliuose yra didelis ir siekia 60-71 lipidų kiekis siekia 2-7 Be to

mikrodumblių biomasėje gausu vitaminų karotinoidų polinesočiųjų riebalų rūgščių

pigmentų natūralių antioksidantų bei patvarių izotopinių biocheminių medžiagų

Išdžiovintų mikrodumblių virškinamumas yra apie 90

2 Mikrodumblių lipidai turi polinesočiųjų riebalų rūgščių omega -3 ir omega-6 kurios per

maisto grandinę patenka į žuvų organizmą Pačios svarbiausios riebalų rūgštys yra

eikozapentano (EPA) dokozaheksano (DHA) ir arachidono (ARA)

3 Mikrodumbliai žuvų šėrimui gali būti naudojami sausi (įterpiant į visaverčius pašarus) ar

mikrodumblių suspensija ndash taikant bdquožaliojo vandens technologijąldquo Žuvų mailiaus šėrimui

labiau tinka nedžiovinti mikrodumbliai

4 Mikrodumbliai žuvų mityboje gali būti naudojami dviem būdais tiesiogiai įterpiant

mikrodumblių biomasę (sausoje formoje ar suspensijoje) ar per tarpinę grandį -

mikrodumbliais maitinant fitoplanktoninius vėžiagyvius Geriausias efektas pasiekiamas į

žuvų dietą įtraukiant nedidelius mikrodumblių kiekius (25-10 ) Auginant vėžiagyvius

mikrodumbliai gali būti naudojami tiek džiovinti tiek jų suspensija

5 Dumblių augimui reikalingos maisto medžiagos yra anglis azotas ir fosforas šviesos

šaltinis ir vanduo Anglies šaltiniu dumbliams gali būti naudojamas anglies dioksidas Iš jo

pagaminama 45ndash50 sausos masės dumblių ląstelių Geriausiai įsisavinamas yra

amoniakinis (NH4+) ir nitratinis (NO3

-) azotas Azoto kiekis dumblių auginimo terpėse siekia

007-04 gl-1

Fosforas įsisavinamas fosfatų (PO43-

) pavidalu jo kiekis svyruoja 0002ndash03

gl-1

ribose Azoto ir fosforo šaltiniais mikrodumblių auginime gali būti šių elementų

turinčios atliekos

6 Mikrodumblių auginimui naudojamos atviros ir uždaros sistemos jų biomasė

koncentruojama naudojant flotacijos centrifugavimo filtravimo bei elektroforezės metodus

Dumblių biomasė džiovinama saulėje džiovinimo sistemose ir šalčiu (liofilizuojant)

7 Mikrodumbliai Chlorella ir Chlamydomonas gali būti naudojami auginant ir dauginant

Artemia Daphnia auginimui tinka Spirulina Chlorella Ankistrodesmus Scenedesmus

mikrodumbliai Efektyviausia dafnijas maitinti mielių ir mikrodumblių Chlorella mišiniu

8 Optimalios mikrodumblių auginimo sąlygos yra šios trukmė ndash 20 parų azoto kiekis

auginimo terpėje ndash 006 g azoto litre auginimo terpės 25 oC temperatūra 5 glicerolio

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

43

koncentracija auginimo terpėje Šiomis sąlygomis mikrodumblių biomasės koncentracija

siekia 197 gl

9 Chlorella ir Scenedesmus mikrodumblių auginimui galima naudoti biodujų gamybos atlieką

- skystąja frakciją po biodujų gamybos iš nuotekų dumblo Didžiausia mikrodumblių

biomasės išeiga gaunama kai auginimo terpėje azoto koncentracija yra nedidelė ndash 006 gl-1

N

10 Parengta principinė technologinė dumblių auginimo ir paruošimo pašarų gamybai schema

pagal kurią gaunama gyvų mikrodumblių suspensija tiesiogiai žuvų šėrimui ir visaverčiai

granuliuoti pašarai su mikrodumblių priedu

11 Vieningos nuomonės apie mikrodumblių naudojimą žuvų pašarų gamybai nėra

Mikrodumbliai gali būti naudojami karpinių bei erškėtinių žuvų mailiaus šėrimui tačiau

siūloma į žuvų pašarus įterpti tik iki 10 mikrodumblių biomasės Būtini tolesni tyrimai

kurių rezultatai patvirtintų galimybes mikrodumbliais iš dalies pakeisti baltymines žaliavas

12 Rinkoje esančių mikrodumblių kaina yra ženkliai didesnė nei įprastinių baltymingų pašarų

žaliavų todėl kol kas mikrodumbliai naudojami tik kaip pigmentų priedai ar pašarų papildai

bet ne baltyminių žaliavų pakaitalai

13 Yra žinomos atskiros mikrodumblių rūšys kurių biomasė pasižymi palyginti dideliu

baltymų ar riebalų kiekiu ir tikėtina kad palaipsniui tokių mikrodumblių biomasė pakeis

žuvų pašarų gamyboje naudojamas žaliavas

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

44

5 LITERATŪRA

1 Algae fos aquaculture and animal feeds httpwwwtatup-

journaldedownloads2012tatup121_shlu12apdf (prieiga per internetą 2018 06 15)

2 Algae production an overview of existing options (Yusuf Chris) School of Engineering

Massey University Palmerston North New Yealand

3 Algae-based biofuels a review of challenges opportunities for deleloping contries Mai

2009 Prieiga per internetą

lthttpwwwglobalbioenergyorgbioenergyinfobackgrounddetailennews20824icod

4 Becker W 2004 Microalgae for Aquaculture The Nutritional Value of Microalgae for

Aquaculture In Richmond A (eds) Handbook of Microalgal Culture Biotechnology and

Applied Phycology Oxford pp 380ndash391

5 Bilad M R Vandamme D Foubert I Muylaert K and Vankelecom I F J 2012

Harvesting microalgal biomass using submerged microfiltration membranes Bioresource

Technology 111 343-352

6 Borowitzka MA 1998 Limits to growth In Wong YS amp Tam NFY (eds) Wastewater

treatment with algae Springer-Verlag Berlin 203-226

7 Borowitzka MA 1999 Commercial production of microalgae ponds tanks and

fermenters Journal of Biotechnology 70 (1-3) 313-321

8 Brennan L and Owende P 2010 Biofuels from microalgae-A review of technologies for

production processing and extractions of biofuels and co-products Renewable and

Sustanable Energy Reviews 14 (2) 557-577

9 Brown M R Jeffrey S W Volkman J K Dunstan G A 1997 Nutritional properties

of microalgae for mariculture Aquaculture 151 315-331

10 Brown MR Miller KA 1992 The Ascorbic Acid Content of Eleven Species of

Microalgae Used in Mariculture Journal of Applied Phycology 4 (3) 205ndash215

11 Bruton T Lyons H Lerat Y Stanley M and Rasmussen M B 2009 A review of the

potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland report Sustainable energy

Ireland

12 Burr GS Barrows FT Gaylord G et al 2011 Apparent Digestibility of Macronutrients

and Phosphorus in Plant Derived Ingredients for Atlantic Salmon Salmo salar and Arctic

Charr Salvelinus alpinus Aquaculture Nutrition 17 (5) 570ndash577

45

13 Cahu C L Zambonino-Infante J L Quazuguel P Le Gall M M 1999 Protein

hydrolysate vs fish meal in compound diets for 10-day old seabass Dicentrarchus labrax

larvae Aquaculture 171(1-2)109-119

14 Carlsson A S B van Beilen J Moumlller R and Clayton D 2007 Micro- and macro-algae

utility for industrial applications Outputs from the EPOBIO project (CNAP University of

York)

15 Carrillo S Loacutepez E Casas MM et al 2008 Potential Use of Seaweeds in the Laying

Hen Ration to Improve the Quality of n-3 Fatty Acid Enriched Eggs Journal of Applied

Phycology 20 (5) 721ndash728

16 Chen CY Yeh KL Aisyah R Lee DJ and Chang JS 2011 Cultivation

photobioreactor design and harvesting of microalgae for biodiesel production A critical

review Bioresource Technology 102 (1) 71-81

17 Chinnasamy S Ramakrishnan B Bhatnagar A Das KC 2009 Biomass Production

Potential of a Wastewater Alga Chlorella vulgaris ARC 1 under Elevated Levels of CO2 and

Temperature International Journal of Molecular Sciences 10(2) 518-532

18 Chisti Y 2007 Biodiesel from microalgae Biotechnology advances 25 294-306

19 Christenson L and Sims R 2011 Production and harvesting of microalgae for wastewater

treatment biofuels and bioproducts Biotechnology Advances 29(6) 686-702

20 Converti A Casazza AA Ortiz EY Perego P Del Borghi M 2009 Effect of

temperature and nitrogen concentration on the growth and lipid content of Nannochloropsis

oculata and Chlorella vulgaris for biodiesel production ChemicalEngineering and

Processing 48(6)1146-1151

21 Coutinho P Rema P Otero A et al 2006 Use of Biomass of the Marine Microalga

Isochrysis galbana in the Nutrition of Goldfish (Carassius auratus) Larvae as Source of

Protein and Vitamins Aquaculture Research 37 (8) 793ndash798

22 Dawczynski C Schubert R Jahreis G 2007 Amino acids fatty acids and dietary fibre in

edible seaweed products Food Chem 103(3) 891ndash899

23 De Godos I Guzman H O Soto R Garciacutea-Encina P A Becares E Muntildeoz R and

Vargas VA 2011 Coagulationflocculation-based removal of algalndashbacterial biomass from

piggery wastewater treatment Bioresource Technology 102 (2) 923-927

24 Demirbaş A 2009 Biodegradability of Biodiesel and Petrodiesel Fuels Energy Sources

Part A 31(2)

25 Diler I Tekinay A A Guroy D Kut Guroy B Soyuturk M 2007 Effects of Ulva rigida

on the Growth Feed Intake and Body Composition of Common Carp Cyprinus carpio L J

Biol Sci 7(2)305ndash8

46

26 Greenwell H C Laurens L M L Shields R J Lovitt RW and Flynn KJ 2010 Placing

microalgae on the biofuels priority list a review of the technological challenges Journal of

the Royal Society Interface 7 (6) 703-726

27 Gong Y Soslashrensen M Bjarnason F Guterres H Huntley M Viswanath Kiron V 2017

Microalgae from biorefinery as potential feed ingredients for Atlantic salmon salmo salar

Abstracts International Conference amp Exposition Aquaculture Europe 17ldquo October 17-20

2017 Dubrovnik Crotia 459-460

28 Grima M E Belarbi E H Acieacuten Fernaacutendez F G Robles M A and Chisti Y 2003

Recovery of microalgal biomass and metabolites process options and economics

Biotechnology Advances 20 (7-8) 491-515

29 Hanagata N Takeuchi T Fukuju Y Barnes D J and Karube I 1992 Tolerance of

microalgae to high CO2 and high temperature Phytochemistry 31 (10) 3345-3348

30 Hu Q Sommerfeld M Jarvis E Ghirardi M Posewitz M Seibert M and Darzins A

2008 Microalgal triacylglicerols as feedstocks for biofuel production perspectives and

advances The Plant Journal 54 (4) 621-639

31 Janczyk P Franke H Souffrant WB 2007 Nutritional Value of Chlorella vulgaris

Effects of Ultrasonication and Electroporation on Digestibility in Rats Animal Feed Science

and Technology 132 (1ndash2) 163ndash169

32 Jankavičiūtė G 1996 Lietuvos vandenų vyraujantys dumbliai Vilnius 35-242

33 Jhingran V G and Gopalakrishan V 1934 Catalogue of cultivated aquatic organisms

FAO Fish TechPaper No 130 83 pp)

34 Kao Ch-Y Chiu S-Y Huang T-T Dai L Wang G-H Tseng Ch-P Chen Ch-H and Lin

Ch-S 2012a A mutant strain of microalgae Chlorella sp for the carbon dioxide capture

from biogas Biomass and Bioenergy 36 132-140

35 Kodama M Ikemoto M and Miyachi S 1993 A new species of highly CO2-tolreant fast-

growing marine microalga suitable for high-density culture Journal of marine

biotechnology 1 (1) 21-25

36 Kraan S Mair C 2010 Seaweeds as Ingredients in Aquatic Feeds International

Aquafeed 13 (6) 10ndash14

37 Lazo J P Dinis M T Holt J G Faulk C Arnold CR 2000 Co-feeding

microparticulate diets with algae towards eliminating the need of zooplankton at first

feeding red drum (Sciaenops ocellatus) Aquaculture 188 339-351

38 Leite N Rosales P Couto A Teles A 2017 Microalgae as functional ingredients fish

aquafeeds effect in fish health and welfare Abstracts International Conference amp

Exposition Aquaculture Europe 17ldquo October 17-20 2017 Dubrovnik Crotia 662-663

47

39 Li P Mai K Trushenski J Wu G 2008 New developments in fish amino acid nutrition

towards functional and environmentally oriented aquafeeds Springer DOI 101007s00726-

008-0171-1

40 Lorenz R T and Cysewski G R 2000 Commercial potential for Haematococcus

microalgae as a natural source of astaxanthin Trends in Biotechnology 18 (4) 160-167

41 Mata T M Martins A A and Caetano N S 2010 Microalgae for biodiesel production and

other applications A review Renewable and Sustainable Energy Reviews 14 (1) 217-232

42 Muller-Feuga A Moal J Kaas R 2003a The Microalgae of Aquaculture In Stoslashttrup

JG McEvoy LA (eds) Live Feeds in Marine Aquaculture Oxford pp 206ndash252

43 Muller-Feuga A Robert C Cahu J et al 2003b Uses of Microalgae in Aquaculture In

Stoslashttrup JG McEvoy LA (eds) Live Feeds in Marine Aquaculture Oxford pp 253ndash

299

44 Murata M and Nakazoe J 2001 Production and Use of Marine Algae in Japan Japan

Agricultural Research Quarterly 35 281-290

45 Mustafa M G Nakagawa H 1995 A review Dietary benefits of algae as an additive in

fish feed Israeli J Aquacult Bamidgeh 47 (3ndash4) 155ndash162

46 Nakagawa H 1997 Effect of dietary algae on improvement of lipid metabolism in fish

Biomedicine 51(8) 345ndash8

47 Nakagawa H Kasahara S Sugiyama T 1987 Effect of Ulva meal supplementation on

lipid metabolism of black sea bream Acanthopagrus schlegeli (Bleeker) Aquaculture62(2)

109ndash21

48 Nakagawa H Nematipour G Yamamoto M 1993 Optimum Level of Ulva Meal Diet

Supplement to Minimize Weight Loss During Wintering in Black Sea Bream

Acanthopagrus schlegeli (Bleeker) Asian Fish Soc 6 139ndash148

49 Nakano Y Miyatake K Okuno H Hamazaki K Takenaka S Honami N Kiyota M

Aiga I and Kondo J 1996 Growth of photosynthetic algae Euglena in high CO2 conditions

and its photosynthetic characteristics Acta Horticulturae 440 49-54

50 Nandeesha MC Gangadhara B Manissery JK et al 2001 Growth Performance of Two

Indian Major Carps Catla (Catla catla) and Rohu (Labeo rohita) Fed Diets Containing

Different Levels of Spirulina platensis Bioresource Technology 80 (2) 117ndash120

51 Natrah FMI Kenmegne MM Wiyoto W et al 2011 Effects of Micro-algae

Commonly Used in Aquaculture on Acyl-homoserine Lactone Quorum Sensing

Aquaculture 317 (1ndash4) 53ndash57

52 Newman S How algae biodiesel works Prieiga per

internetąlthttpsciencehowstuffworkscomalgae-biodieselhtmprintablegt

48

53 Oliveira M Nrsquo Freitas A L P Carvalho A F U Sampaio T M T Farias D F Alves

Teixeira D I et al 2009 Nutritive and non-nutritive attributes of washed-up seaweeds from

the coast of Cearaacute Brazil Food Chem 115(1) 254ndash259

54 Oliver RL and Ganf GG 2000 Freshwater blooms in the ecology of cyanobacteria their

diversity in time and space BA Whitton and M Potts Editors Kluwer Dordrecht 149ndash

194

55 Olvera-Novoa MA Dominguez-Cen LJ Olivera-Castillo L 1998 Effect of the Use of

the Microalgae Spirulina maxima as Fish Meal Replacement in Diets for Tilapia

Oreochromis mossambicus Fry Aquaculture Research 29 (10) 709ndash715

56 Palmegiano GB Agradi E Forneris G et al 2005 Spirulina as a Nutrient Source in

Diets for wing Sturgeon (Acipenser baeri) Aquaculture Research 36 (2) 188ndash195

57 Pires J C M Alvim-Ferraz M C M Martins F G and Simotildees M 2012 Carbon dioxide

capture from flue gases using microalgae Engineering aspects and biorefinery concept

Renewable and Sustanable Energy Reviews 16 (5) 3043-3053

58 Posten C 2009 Design principles of photo-bioreactors for cultivation of microalgae

Engineering in Life Sciences 9 (3) 165-177

59 Prakash J Pusparaj B Carlozzi P Torzillo G Montaini E and Materassi R 1997

Microalgal biomass drying by a simple solar device International Journal of Solar Energy

18 (4) 303-311

60 Pulz O and Schreibenbogen K 1998 Photobioreactors design and performance with

respect to light energy input Advances in Biochemical Engineering Biotechnology 59

123ndash152

61 Pulz O and Gross W 2004 Valuable products from biotechnology of microalgae Applied

Microbiology and Biotechnology 65 635-648

62 Reitan KI Rainuzzo JR Olsen Y 1994 Influence of lipid composition of live feed on

growth survivaland pigmentation of turbot larvae Aquacult Int 2 33ndash48

63 Richmond A 2004 Handbook of microalgal culture biotechnology and applied phycology

Blackwell Science Ltd Part 1 3 Part 12 103-106

64 Sakai N Sakamoto Y Kishimoto N Chihara M Karube I 1995 Chlorella strains from

hot springs tolerant to high temperature and high CO2 Energy Conversion Management 36

(6-9) 693-696

65 Saacutenchez Miroacuten A M Ceroacuten Garcacuteıa C Contreras Goacutemeza A Garcacuteıa Camachoa F

Molina Grima E and Chisti Y 2003 Shear stress tolerance and biochemical

characterization of Phaeodactylum tricornutum in quasi steady-state continuous culture in

outdoor photobioreactors Biochemical Engineering Journal 16 (3) 287-297

49

66 Satoh K-I Nakagawa H Kasahara S 1987 Effect of Ulva Meal Supplementation on

Disease Resistance of Red Sea Bream Nippon Suisan Gakkai Shi 53(7) 1115ndash2021

67 Semple K T Cain r B and Schmidt S 1999 Biodegradation of aromatic compounds by

microalgae FEMS Microbiology Letters 170 (2) 291-300

68 Sergejevova M Masojiacutedek J 2011 Chlorella Biomass as Feed Supplement for Freshwater

Fish Sterlet Acipenser ruthenus Aquaculture Research doi101111j1365-

2109201103011x

69 Sim T S Goh A and Becker EW 1988 Comparison of centrifugation dissolved air

flotation and drum filtration techniques for harvesting sewage-grown algae Biomass 16 (1)

51-62

70 Singh R N and Sharma S 2012 Development of suitable photobioreactor for algae

production-A review Renewable and Sustanable Energy Reviews 16 (4) 2347-2353

71 Soler-Vila A Coughlan S Guiry MD et al 2009 The Red Alga Porphyra dioica as a

Fish-feed Ingredient for Rainbow Trout (Oncorhynchus mykiss) Effects on Growth Feed

Efficiency and Carcass Composition In Journal of Applied Phycology 21 (5) 617ndash624

72 Spolaore P Joannis-Cassan C Duran E and Isambert A 2006 Review Commercial

application of microalgae Journal of Bioscience and Bioengineering 101 (2) 87-96

73 Subitec Prieiga per internetąwwwsubiteccom

74 Tartiel M M Badwy E M Ibrahim and M M Zeinhom 2008 Partial replacement of

fishmeal with dried microalga (Chlorella spp and Scenedesmus spp) in nile tilapia

(Oreochromis niloticus) diets pp 801-811 8th International Symposium on Tilapia in

Aquaculture Central Laboratory for Aquaculture Research Agricultural Research Center

Ministry of Agriculture Egypt

75 Thajuddin N Subramanian G 2005 Cyanobacterial biodiversity and potential applications

in biotechnology Curr Sci 8947-57

76 Tredici MR and RMaterassi 1992 From open ponds to vertical alveolar panels the Italian

experience in the development of reactors for the mass cultivation of phototrophic

microorganisms Journal of Applied Phycology 4(3) 221-231

77 Ugwu C U Aoyagi H Uchiyama 2008 Photobioreactors for mass cultivation of algae

Bioresource Technology 99(10) 4021-4028

78 Vilchez C Garbayo I Lobato M V and Vega J M 1997 Microalgae-mediated chemicals

production and wastes removal Enzyme and Microbial Technology 20 (8) 562-572

79 Wassef E El-sayed A M Kandeel K M EM S 2005 Evaluation of pterocladia

(Rhodophyta) and Ulva (Chlorophyta) meals as additives to gilthead seabream Sparus

aurata diets Egypt J of Aquatic Research31321ndash32

46

26 Greenwell H C Laurens L M L Shields R J Lovitt RW and Flynn KJ 2010 Placing

microalgae on the biofuels priority list a review of the technological challenges Journal of

the Royal Society Interface 7 (6) 703-726

27 Gong Y Soslashrensen M Bjarnason F Guterres H Huntley M Viswanath Kiron V 2017

Microalgae from biorefinery as potential feed ingredients for Atlantic salmon salmo salar

Abstracts International Conference amp Exposition Aquaculture Europe 17ldquo October 17-20

2017 Dubrovnik Crotia 459-460

28 Grima M E Belarbi E H Acieacuten Fernaacutendez F G Robles M A and Chisti Y 2003

Recovery of microalgal biomass and metabolites process options and economics

Biotechnology Advances 20 (7-8) 491-515

29 Hanagata N Takeuchi T Fukuju Y Barnes D J and Karube I 1992 Tolerance of

microalgae to high CO2 and high temperature Phytochemistry 31 (10) 3345-3348

30 Hu Q Sommerfeld M Jarvis E Ghirardi M Posewitz M Seibert M and Darzins A

2008 Microalgal triacylglicerols as feedstocks for biofuel production perspectives and

advances The Plant Journal 54 (4) 621-639

31 Janczyk P Franke H Souffrant WB 2007 Nutritional Value of Chlorella vulgaris

Effects of Ultrasonication and Electroporation on Digestibility in Rats Animal Feed Science

and Technology 132 (1ndash2) 163ndash169

32 Jankavičiūtė G 1996 Lietuvos vandenų vyraujantys dumbliai Vilnius 35-242

33 Jhingran V G and Gopalakrishan V 1934 Catalogue of cultivated aquatic organisms

FAO Fish TechPaper No 130 83 pp)

34 Kao Ch-Y Chiu S-Y Huang T-T Dai L Wang G-H Tseng Ch-P Chen Ch-H and Lin

Ch-S 2012a A mutant strain of microalgae Chlorella sp for the carbon dioxide capture

from biogas Biomass and Bioenergy 36 132-140

35 Kodama M Ikemoto M and Miyachi S 1993 A new species of highly CO2-tolreant fast-

growing marine microalga suitable for high-density culture Journal of marine

biotechnology 1 (1) 21-25

36 Kraan S Mair C 2010 Seaweeds as Ingredients in Aquatic Feeds International

Aquafeed 13 (6) 10ndash14

37 Lazo J P Dinis M T Holt J G Faulk C Arnold CR 2000 Co-feeding

microparticulate diets with algae towards eliminating the need of zooplankton at first

feeding red drum (Sciaenops ocellatus) Aquaculture 188 339-351

38 Leite N Rosales P Couto A Teles A 2017 Microalgae as functional ingredients fish

aquafeeds effect in fish health and welfare Abstracts International Conference amp

Exposition Aquaculture Europe 17ldquo October 17-20 2017 Dubrovnik Crotia 662-663

47

39 Li P Mai K Trushenski J Wu G 2008 New developments in fish amino acid nutrition

towards functional and environmentally oriented aquafeeds Springer DOI 101007s00726-

008-0171-1

40 Lorenz R T and Cysewski G R 2000 Commercial potential for Haematococcus

microalgae as a natural source of astaxanthin Trends in Biotechnology 18 (4) 160-167

41 Mata T M Martins A A and Caetano N S 2010 Microalgae for biodiesel production and

other applications A review Renewable and Sustainable Energy Reviews 14 (1) 217-232

42 Muller-Feuga A Moal J Kaas R 2003a The Microalgae of Aquaculture In Stoslashttrup

JG McEvoy LA (eds) Live Feeds in Marine Aquaculture Oxford pp 206ndash252

43 Muller-Feuga A Robert C Cahu J et al 2003b Uses of Microalgae in Aquaculture In

Stoslashttrup JG McEvoy LA (eds) Live Feeds in Marine Aquaculture Oxford pp 253ndash

299

44 Murata M and Nakazoe J 2001 Production and Use of Marine Algae in Japan Japan

Agricultural Research Quarterly 35 281-290

45 Mustafa M G Nakagawa H 1995 A review Dietary benefits of algae as an additive in

fish feed Israeli J Aquacult Bamidgeh 47 (3ndash4) 155ndash162

46 Nakagawa H 1997 Effect of dietary algae on improvement of lipid metabolism in fish

Biomedicine 51(8) 345ndash8

47 Nakagawa H Kasahara S Sugiyama T 1987 Effect of Ulva meal supplementation on

lipid metabolism of black sea bream Acanthopagrus schlegeli (Bleeker) Aquaculture62(2)

109ndash21

48 Nakagawa H Nematipour G Yamamoto M 1993 Optimum Level of Ulva Meal Diet

Supplement to Minimize Weight Loss During Wintering in Black Sea Bream

Acanthopagrus schlegeli (Bleeker) Asian Fish Soc 6 139ndash148

49 Nakano Y Miyatake K Okuno H Hamazaki K Takenaka S Honami N Kiyota M

Aiga I and Kondo J 1996 Growth of photosynthetic algae Euglena in high CO2 conditions

and its photosynthetic characteristics Acta Horticulturae 440 49-54

50 Nandeesha MC Gangadhara B Manissery JK et al 2001 Growth Performance of Two

Indian Major Carps Catla (Catla catla) and Rohu (Labeo rohita) Fed Diets Containing

Different Levels of Spirulina platensis Bioresource Technology 80 (2) 117ndash120

51 Natrah FMI Kenmegne MM Wiyoto W et al 2011 Effects of Micro-algae

Commonly Used in Aquaculture on Acyl-homoserine Lactone Quorum Sensing

Aquaculture 317 (1ndash4) 53ndash57

52 Newman S How algae biodiesel works Prieiga per

internetąlthttpsciencehowstuffworkscomalgae-biodieselhtmprintablegt

48

53 Oliveira M Nrsquo Freitas A L P Carvalho A F U Sampaio T M T Farias D F Alves

Teixeira D I et al 2009 Nutritive and non-nutritive attributes of washed-up seaweeds from

the coast of Cearaacute Brazil Food Chem 115(1) 254ndash259

54 Oliver RL and Ganf GG 2000 Freshwater blooms in the ecology of cyanobacteria their

diversity in time and space BA Whitton and M Potts Editors Kluwer Dordrecht 149ndash

194

55 Olvera-Novoa MA Dominguez-Cen LJ Olivera-Castillo L 1998 Effect of the Use of

the Microalgae Spirulina maxima as Fish Meal Replacement in Diets for Tilapia

Oreochromis mossambicus Fry Aquaculture Research 29 (10) 709ndash715

56 Palmegiano GB Agradi E Forneris G et al 2005 Spirulina as a Nutrient Source in

Diets for wing Sturgeon (Acipenser baeri) Aquaculture Research 36 (2) 188ndash195

57 Pires J C M Alvim-Ferraz M C M Martins F G and Simotildees M 2012 Carbon dioxide

capture from flue gases using microalgae Engineering aspects and biorefinery concept

Renewable and Sustanable Energy Reviews 16 (5) 3043-3053

58 Posten C 2009 Design principles of photo-bioreactors for cultivation of microalgae

Engineering in Life Sciences 9 (3) 165-177

59 Prakash J Pusparaj B Carlozzi P Torzillo G Montaini E and Materassi R 1997

Microalgal biomass drying by a simple solar device International Journal of Solar Energy

18 (4) 303-311

60 Pulz O and Schreibenbogen K 1998 Photobioreactors design and performance with

respect to light energy input Advances in Biochemical Engineering Biotechnology 59

123ndash152

61 Pulz O and Gross W 2004 Valuable products from biotechnology of microalgae Applied

Microbiology and Biotechnology 65 635-648

62 Reitan KI Rainuzzo JR Olsen Y 1994 Influence of lipid composition of live feed on

growth survivaland pigmentation of turbot larvae Aquacult Int 2 33ndash48

63 Richmond A 2004 Handbook of microalgal culture biotechnology and applied phycology

Blackwell Science Ltd Part 1 3 Part 12 103-106

64 Sakai N Sakamoto Y Kishimoto N Chihara M Karube I 1995 Chlorella strains from

hot springs tolerant to high temperature and high CO2 Energy Conversion Management 36

(6-9) 693-696

65 Saacutenchez Miroacuten A M Ceroacuten Garcacuteıa C Contreras Goacutemeza A Garcacuteıa Camachoa F

Molina Grima E and Chisti Y 2003 Shear stress tolerance and biochemical

characterization of Phaeodactylum tricornutum in quasi steady-state continuous culture in

outdoor photobioreactors Biochemical Engineering Journal 16 (3) 287-297

49

66 Satoh K-I Nakagawa H Kasahara S 1987 Effect of Ulva Meal Supplementation on

Disease Resistance of Red Sea Bream Nippon Suisan Gakkai Shi 53(7) 1115ndash2021

67 Semple K T Cain r B and Schmidt S 1999 Biodegradation of aromatic compounds by

microalgae FEMS Microbiology Letters 170 (2) 291-300

68 Sergejevova M Masojiacutedek J 2011 Chlorella Biomass as Feed Supplement for Freshwater

Fish Sterlet Acipenser ruthenus Aquaculture Research doi101111j1365-

2109201103011x

69 Sim T S Goh A and Becker EW 1988 Comparison of centrifugation dissolved air

flotation and drum filtration techniques for harvesting sewage-grown algae Biomass 16 (1)

51-62

70 Singh R N and Sharma S 2012 Development of suitable photobioreactor for algae

production-A review Renewable and Sustanable Energy Reviews 16 (4) 2347-2353

71 Soler-Vila A Coughlan S Guiry MD et al 2009 The Red Alga Porphyra dioica as a

Fish-feed Ingredient for Rainbow Trout (Oncorhynchus mykiss) Effects on Growth Feed

Efficiency and Carcass Composition In Journal of Applied Phycology 21 (5) 617ndash624

72 Spolaore P Joannis-Cassan C Duran E and Isambert A 2006 Review Commercial

application of microalgae Journal of Bioscience and Bioengineering 101 (2) 87-96

73 Subitec Prieiga per internetąwwwsubiteccom

74 Tartiel M M Badwy E M Ibrahim and M M Zeinhom 2008 Partial replacement of

fishmeal with dried microalga (Chlorella spp and Scenedesmus spp) in nile tilapia

(Oreochromis niloticus) diets pp 801-811 8th International Symposium on Tilapia in

Aquaculture Central Laboratory for Aquaculture Research Agricultural Research Center

Ministry of Agriculture Egypt

75 Thajuddin N Subramanian G 2005 Cyanobacterial biodiversity and potential applications

in biotechnology Curr Sci 8947-57

76 Tredici MR and RMaterassi 1992 From open ponds to vertical alveolar panels the Italian

experience in the development of reactors for the mass cultivation of phototrophic

microorganisms Journal of Applied Phycology 4(3) 221-231

77 Ugwu C U Aoyagi H Uchiyama 2008 Photobioreactors for mass cultivation of algae

Bioresource Technology 99(10) 4021-4028

78 Vilchez C Garbayo I Lobato M V and Vega J M 1997 Microalgae-mediated chemicals

production and wastes removal Enzyme and Microbial Technology 20 (8) 562-572

79 Wassef E El-sayed A M Kandeel K M EM S 2005 Evaluation of pterocladia

(Rhodophyta) and Ulva (Chlorophyta) meals as additives to gilthead seabream Sparus

aurata diets Egypt J of Aquatic Research31321ndash32

47

39 Li P Mai K Trushenski J Wu G 2008 New developments in fish amino acid nutrition

towards functional and environmentally oriented aquafeeds Springer DOI 101007s00726-

008-0171-1

40 Lorenz R T and Cysewski G R 2000 Commercial potential for Haematococcus

microalgae as a natural source of astaxanthin Trends in Biotechnology 18 (4) 160-167

41 Mata T M Martins A A and Caetano N S 2010 Microalgae for biodiesel production and

other applications A review Renewable and Sustainable Energy Reviews 14 (1) 217-232

42 Muller-Feuga A Moal J Kaas R 2003a The Microalgae of Aquaculture In Stoslashttrup

JG McEvoy LA (eds) Live Feeds in Marine Aquaculture Oxford pp 206ndash252

43 Muller-Feuga A Robert C Cahu J et al 2003b Uses of Microalgae in Aquaculture In

Stoslashttrup JG McEvoy LA (eds) Live Feeds in Marine Aquaculture Oxford pp 253ndash

299

44 Murata M and Nakazoe J 2001 Production and Use of Marine Algae in Japan Japan

Agricultural Research Quarterly 35 281-290

45 Mustafa M G Nakagawa H 1995 A review Dietary benefits of algae as an additive in

fish feed Israeli J Aquacult Bamidgeh 47 (3ndash4) 155ndash162

46 Nakagawa H 1997 Effect of dietary algae on improvement of lipid metabolism in fish

Biomedicine 51(8) 345ndash8

47 Nakagawa H Kasahara S Sugiyama T 1987 Effect of Ulva meal supplementation on

lipid metabolism of black sea bream Acanthopagrus schlegeli (Bleeker) Aquaculture62(2)

109ndash21

48 Nakagawa H Nematipour G Yamamoto M 1993 Optimum Level of Ulva Meal Diet

Supplement to Minimize Weight Loss During Wintering in Black Sea Bream

Acanthopagrus schlegeli (Bleeker) Asian Fish Soc 6 139ndash148

49 Nakano Y Miyatake K Okuno H Hamazaki K Takenaka S Honami N Kiyota M

Aiga I and Kondo J 1996 Growth of photosynthetic algae Euglena in high CO2 conditions

and its photosynthetic characteristics Acta Horticulturae 440 49-54

50 Nandeesha MC Gangadhara B Manissery JK et al 2001 Growth Performance of Two

Indian Major Carps Catla (Catla catla) and Rohu (Labeo rohita) Fed Diets Containing

Different Levels of Spirulina platensis Bioresource Technology 80 (2) 117ndash120

51 Natrah FMI Kenmegne MM Wiyoto W et al 2011 Effects of Micro-algae

Commonly Used in Aquaculture on Acyl-homoserine Lactone Quorum Sensing

Aquaculture 317 (1ndash4) 53ndash57

52 Newman S How algae biodiesel works Prieiga per

internetąlthttpsciencehowstuffworkscomalgae-biodieselhtmprintablegt

48

53 Oliveira M Nrsquo Freitas A L P Carvalho A F U Sampaio T M T Farias D F Alves

Teixeira D I et al 2009 Nutritive and non-nutritive attributes of washed-up seaweeds from

the coast of Cearaacute Brazil Food Chem 115(1) 254ndash259

54 Oliver RL and Ganf GG 2000 Freshwater blooms in the ecology of cyanobacteria their

diversity in time and space BA Whitton and M Potts Editors Kluwer Dordrecht 149ndash

194

55 Olvera-Novoa MA Dominguez-Cen LJ Olivera-Castillo L 1998 Effect of the Use of

the Microalgae Spirulina maxima as Fish Meal Replacement in Diets for Tilapia

Oreochromis mossambicus Fry Aquaculture Research 29 (10) 709ndash715

56 Palmegiano GB Agradi E Forneris G et al 2005 Spirulina as a Nutrient Source in

Diets for wing Sturgeon (Acipenser baeri) Aquaculture Research 36 (2) 188ndash195

57 Pires J C M Alvim-Ferraz M C M Martins F G and Simotildees M 2012 Carbon dioxide

capture from flue gases using microalgae Engineering aspects and biorefinery concept

Renewable and Sustanable Energy Reviews 16 (5) 3043-3053

58 Posten C 2009 Design principles of photo-bioreactors for cultivation of microalgae

Engineering in Life Sciences 9 (3) 165-177

59 Prakash J Pusparaj B Carlozzi P Torzillo G Montaini E and Materassi R 1997

Microalgal biomass drying by a simple solar device International Journal of Solar Energy

18 (4) 303-311

60 Pulz O and Schreibenbogen K 1998 Photobioreactors design and performance with

respect to light energy input Advances in Biochemical Engineering Biotechnology 59

123ndash152

61 Pulz O and Gross W 2004 Valuable products from biotechnology of microalgae Applied

Microbiology and Biotechnology 65 635-648

62 Reitan KI Rainuzzo JR Olsen Y 1994 Influence of lipid composition of live feed on

growth survivaland pigmentation of turbot larvae Aquacult Int 2 33ndash48

63 Richmond A 2004 Handbook of microalgal culture biotechnology and applied phycology

Blackwell Science Ltd Part 1 3 Part 12 103-106

64 Sakai N Sakamoto Y Kishimoto N Chihara M Karube I 1995 Chlorella strains from

hot springs tolerant to high temperature and high CO2 Energy Conversion Management 36

(6-9) 693-696

65 Saacutenchez Miroacuten A M Ceroacuten Garcacuteıa C Contreras Goacutemeza A Garcacuteıa Camachoa F

Molina Grima E and Chisti Y 2003 Shear stress tolerance and biochemical

characterization of Phaeodactylum tricornutum in quasi steady-state continuous culture in

outdoor photobioreactors Biochemical Engineering Journal 16 (3) 287-297

49

66 Satoh K-I Nakagawa H Kasahara S 1987 Effect of Ulva Meal Supplementation on

Disease Resistance of Red Sea Bream Nippon Suisan Gakkai Shi 53(7) 1115ndash2021

67 Semple K T Cain r B and Schmidt S 1999 Biodegradation of aromatic compounds by

microalgae FEMS Microbiology Letters 170 (2) 291-300

68 Sergejevova M Masojiacutedek J 2011 Chlorella Biomass as Feed Supplement for Freshwater

Fish Sterlet Acipenser ruthenus Aquaculture Research doi101111j1365-

2109201103011x

69 Sim T S Goh A and Becker EW 1988 Comparison of centrifugation dissolved air

flotation and drum filtration techniques for harvesting sewage-grown algae Biomass 16 (1)

51-62

70 Singh R N and Sharma S 2012 Development of suitable photobioreactor for algae

production-A review Renewable and Sustanable Energy Reviews 16 (4) 2347-2353

71 Soler-Vila A Coughlan S Guiry MD et al 2009 The Red Alga Porphyra dioica as a

Fish-feed Ingredient for Rainbow Trout (Oncorhynchus mykiss) Effects on Growth Feed

Efficiency and Carcass Composition In Journal of Applied Phycology 21 (5) 617ndash624

72 Spolaore P Joannis-Cassan C Duran E and Isambert A 2006 Review Commercial

application of microalgae Journal of Bioscience and Bioengineering 101 (2) 87-96

73 Subitec Prieiga per internetąwwwsubiteccom

74 Tartiel M M Badwy E M Ibrahim and M M Zeinhom 2008 Partial replacement of

fishmeal with dried microalga (Chlorella spp and Scenedesmus spp) in nile tilapia

(Oreochromis niloticus) diets pp 801-811 8th International Symposium on Tilapia in

Aquaculture Central Laboratory for Aquaculture Research Agricultural Research Center

Ministry of Agriculture Egypt

75 Thajuddin N Subramanian G 2005 Cyanobacterial biodiversity and potential applications

in biotechnology Curr Sci 8947-57

76 Tredici MR and RMaterassi 1992 From open ponds to vertical alveolar panels the Italian

experience in the development of reactors for the mass cultivation of phototrophic

microorganisms Journal of Applied Phycology 4(3) 221-231

77 Ugwu C U Aoyagi H Uchiyama 2008 Photobioreactors for mass cultivation of algae

Bioresource Technology 99(10) 4021-4028

78 Vilchez C Garbayo I Lobato M V and Vega J M 1997 Microalgae-mediated chemicals

production and wastes removal Enzyme and Microbial Technology 20 (8) 562-572

79 Wassef E El-sayed A M Kandeel K M EM S 2005 Evaluation of pterocladia

(Rhodophyta) and Ulva (Chlorophyta) meals as additives to gilthead seabream Sparus

aurata diets Egypt J of Aquatic Research31321ndash32

48

53 Oliveira M Nrsquo Freitas A L P Carvalho A F U Sampaio T M T Farias D F Alves

Teixeira D I et al 2009 Nutritive and non-nutritive attributes of washed-up seaweeds from

the coast of Cearaacute Brazil Food Chem 115(1) 254ndash259

54 Oliver RL and Ganf GG 2000 Freshwater blooms in the ecology of cyanobacteria their

diversity in time and space BA Whitton and M Potts Editors Kluwer Dordrecht 149ndash

194

55 Olvera-Novoa MA Dominguez-Cen LJ Olivera-Castillo L 1998 Effect of the Use of

the Microalgae Spirulina maxima as Fish Meal Replacement in Diets for Tilapia

Oreochromis mossambicus Fry Aquaculture Research 29 (10) 709ndash715

56 Palmegiano GB Agradi E Forneris G et al 2005 Spirulina as a Nutrient Source in

Diets for wing Sturgeon (Acipenser baeri) Aquaculture Research 36 (2) 188ndash195

57 Pires J C M Alvim-Ferraz M C M Martins F G and Simotildees M 2012 Carbon dioxide

capture from flue gases using microalgae Engineering aspects and biorefinery concept

Renewable and Sustanable Energy Reviews 16 (5) 3043-3053

58 Posten C 2009 Design principles of photo-bioreactors for cultivation of microalgae

Engineering in Life Sciences 9 (3) 165-177

59 Prakash J Pusparaj B Carlozzi P Torzillo G Montaini E and Materassi R 1997

Microalgal biomass drying by a simple solar device International Journal of Solar Energy

18 (4) 303-311

60 Pulz O and Schreibenbogen K 1998 Photobioreactors design and performance with

respect to light energy input Advances in Biochemical Engineering Biotechnology 59

123ndash152

61 Pulz O and Gross W 2004 Valuable products from biotechnology of microalgae Applied

Microbiology and Biotechnology 65 635-648

62 Reitan KI Rainuzzo JR Olsen Y 1994 Influence of lipid composition of live feed on

growth survivaland pigmentation of turbot larvae Aquacult Int 2 33ndash48

63 Richmond A 2004 Handbook of microalgal culture biotechnology and applied phycology

Blackwell Science Ltd Part 1 3 Part 12 103-106

64 Sakai N Sakamoto Y Kishimoto N Chihara M Karube I 1995 Chlorella strains from

hot springs tolerant to high temperature and high CO2 Energy Conversion Management 36

(6-9) 693-696

65 Saacutenchez Miroacuten A M Ceroacuten Garcacuteıa C Contreras Goacutemeza A Garcacuteıa Camachoa F

Molina Grima E and Chisti Y 2003 Shear stress tolerance and biochemical

characterization of Phaeodactylum tricornutum in quasi steady-state continuous culture in

outdoor photobioreactors Biochemical Engineering Journal 16 (3) 287-297

49

66 Satoh K-I Nakagawa H Kasahara S 1987 Effect of Ulva Meal Supplementation on

Disease Resistance of Red Sea Bream Nippon Suisan Gakkai Shi 53(7) 1115ndash2021

67 Semple K T Cain r B and Schmidt S 1999 Biodegradation of aromatic compounds by

microalgae FEMS Microbiology Letters 170 (2) 291-300

68 Sergejevova M Masojiacutedek J 2011 Chlorella Biomass as Feed Supplement for Freshwater

Fish Sterlet Acipenser ruthenus Aquaculture Research doi101111j1365-

2109201103011x

69 Sim T S Goh A and Becker EW 1988 Comparison of centrifugation dissolved air

flotation and drum filtration techniques for harvesting sewage-grown algae Biomass 16 (1)

51-62

70 Singh R N and Sharma S 2012 Development of suitable photobioreactor for algae

production-A review Renewable and Sustanable Energy Reviews 16 (4) 2347-2353

71 Soler-Vila A Coughlan S Guiry MD et al 2009 The Red Alga Porphyra dioica as a

Fish-feed Ingredient for Rainbow Trout (Oncorhynchus mykiss) Effects on Growth Feed

Efficiency and Carcass Composition In Journal of Applied Phycology 21 (5) 617ndash624

72 Spolaore P Joannis-Cassan C Duran E and Isambert A 2006 Review Commercial

application of microalgae Journal of Bioscience and Bioengineering 101 (2) 87-96

73 Subitec Prieiga per internetąwwwsubiteccom

74 Tartiel M M Badwy E M Ibrahim and M M Zeinhom 2008 Partial replacement of

fishmeal with dried microalga (Chlorella spp and Scenedesmus spp) in nile tilapia

(Oreochromis niloticus) diets pp 801-811 8th International Symposium on Tilapia in

Aquaculture Central Laboratory for Aquaculture Research Agricultural Research Center

Ministry of Agriculture Egypt

75 Thajuddin N Subramanian G 2005 Cyanobacterial biodiversity and potential applications

in biotechnology Curr Sci 8947-57

76 Tredici MR and RMaterassi 1992 From open ponds to vertical alveolar panels the Italian

experience in the development of reactors for the mass cultivation of phototrophic

microorganisms Journal of Applied Phycology 4(3) 221-231

77 Ugwu C U Aoyagi H Uchiyama 2008 Photobioreactors for mass cultivation of algae

Bioresource Technology 99(10) 4021-4028

78 Vilchez C Garbayo I Lobato M V and Vega J M 1997 Microalgae-mediated chemicals

production and wastes removal Enzyme and Microbial Technology 20 (8) 562-572

79 Wassef E El-sayed A M Kandeel K M EM S 2005 Evaluation of pterocladia

(Rhodophyta) and Ulva (Chlorophyta) meals as additives to gilthead seabream Sparus

aurata diets Egypt J of Aquatic Research31321ndash32

49

66 Satoh K-I Nakagawa H Kasahara S 1987 Effect of Ulva Meal Supplementation on

Disease Resistance of Red Sea Bream Nippon Suisan Gakkai Shi 53(7) 1115ndash2021

67 Semple K T Cain r B and Schmidt S 1999 Biodegradation of aromatic compounds by

microalgae FEMS Microbiology Letters 170 (2) 291-300

68 Sergejevova M Masojiacutedek J 2011 Chlorella Biomass as Feed Supplement for Freshwater

Fish Sterlet Acipenser ruthenus Aquaculture Research doi101111j1365-

2109201103011x

69 Sim T S Goh A and Becker EW 1988 Comparison of centrifugation dissolved air

flotation and drum filtration techniques for harvesting sewage-grown algae Biomass 16 (1)

51-62

70 Singh R N and Sharma S 2012 Development of suitable photobioreactor for algae

production-A review Renewable and Sustanable Energy Reviews 16 (4) 2347-2353

71 Soler-Vila A Coughlan S Guiry MD et al 2009 The Red Alga Porphyra dioica as a

Fish-feed Ingredient for Rainbow Trout (Oncorhynchus mykiss) Effects on Growth Feed

Efficiency and Carcass Composition In Journal of Applied Phycology 21 (5) 617ndash624

72 Spolaore P Joannis-Cassan C Duran E and Isambert A 2006 Review Commercial

application of microalgae Journal of Bioscience and Bioengineering 101 (2) 87-96

73 Subitec Prieiga per internetąwwwsubiteccom

74 Tartiel M M Badwy E M Ibrahim and M M Zeinhom 2008 Partial replacement of

fishmeal with dried microalga (Chlorella spp and Scenedesmus spp) in nile tilapia

(Oreochromis niloticus) diets pp 801-811 8th International Symposium on Tilapia in

Aquaculture Central Laboratory for Aquaculture Research Agricultural Research Center

Ministry of Agriculture Egypt

75 Thajuddin N Subramanian G 2005 Cyanobacterial biodiversity and potential applications

in biotechnology Curr Sci 8947-57

76 Tredici MR and RMaterassi 1992 From open ponds to vertical alveolar panels the Italian

experience in the development of reactors for the mass cultivation of phototrophic

microorganisms Journal of Applied Phycology 4(3) 221-231

77 Ugwu C U Aoyagi H Uchiyama 2008 Photobioreactors for mass cultivation of algae

Bioresource Technology 99(10) 4021-4028

78 Vilchez C Garbayo I Lobato M V and Vega J M 1997 Microalgae-mediated chemicals

production and wastes removal Enzyme and Microbial Technology 20 (8) 562-572

79 Wassef E El-sayed A M Kandeel K M EM S 2005 Evaluation of pterocladia

(Rhodophyta) and Ulva (Chlorophyta) meals as additives to gilthead seabream Sparus

aurata diets Egypt J of Aquatic Research31321ndash32

50

80 Wu Z Zhu Y Huang W Zhang Ch Li T Zhang Y and Li A 2012 Evaluation of

flocculation induced by pH increase for harvesting microalgae and reuse of flocculated

medium Bioresource Technology 110 496-502

81 Xu L Guo Ch Wanga F Zheng S and Liu Ch Z 2011 A simple and rapid harvesting

method for microalgae by in situ magnetic separation Bioresource Technology 102 (21)

10047-10051

82 Zatkova I Sergejevova M Urban J et al 2011 Carotenoid-enriched Microalgal Biomass

as Feed Supplement for Freshwater Ornamentals Albinic Form of Wels Catfish (Silurus

glanis) Aquaculture Nutrition 17 (3) 278ndash286

83 Zebib T 2008 Microalgae growh in photobioreactors for mass production of biofuel

Rutgers University Department of bioenvironmental engineering

84 Zhu M Zhou P P and Yu LJ 2002 Extraction of lipids from Mortierella alpina and

enrichment of arachidonic acid from the fungal lipids Bioresource Technology 84 93-95

SUDERINTA

Žuvininkystės tyrimų priežiūros komisijos pirmininkas

(Vardas Pavardė)

(Data)