Введение. Современные тенденции в сфере биотехнологии, сельского хозяйства указывают на то, что наблюдается повышенный интерес мировой науки к насекомым, особое внимание отводят большой восковой моли [1]. Большая восковая моль (Galleria mellonella L., Piralidae) – вредитель в пчеловодстве. Насекомое имеет четыре стадии развития: яйцо, личинка, куколка и имаго. Разрушающий эффект от G. mellonella приносит личинка. В естественных условиях насекомое обитает в улье, разрушая соты с расплодом, поедая содержимое сот (мед, перга) [2]. Доказано множество эффектов от приема экстракта из личинок со времен И.И. Мечникова. Его применяют от бронхо-легочных заболеваний, в гинекологии, педиатрии и др., что подтвержается научными исследованиями и патентами ФГБУН Института биофизики клетки РАН [3, 4]. Кроме того, G. Mellonella в виде настойки и в нативной форме используют в сельском хозяйстве для повышения продуктивности животных [5]. Доказано, что продукты жизнедеятельности личинок имеют схожие терапевтические и профилактические эффекты с самой личинкой [6].Личинка G. mellonella является универсальным модельным тест-объектом в ряде научных направлений – иммунология, микробиология, токсикология и др. [7]. Разработаны условия содержания G. mellonella в лаборатории с подробным описанием оптимальных абиотических условий, условий кормления и разведения. Исследования по влиянию добавок лекарственных трав в естественную питательную среду личинок G. mellonella показывают, что они значительно повышают биологические показатели личинок [8]. Лекарственные растения обладают разнообразными эффектами [9]. Их применяют в фармакологии, пищевой промышленности [10], а также в сельском хозяйстве в качестве корма для животных и насекомых [11, 12].Для постановки эксперимента в качестве лекарственной травы были взяты листовые части левзеи сафлоровидной (Rhaponticum carthamoides Willd.), которая обладает эффектом адаптогенности и биостимулятора [13]. Известно, что у данного растения высокое содержание экдистероидов, обладающих способностью изменять гомеостаз организма, воздействуя на рост и дифференциацию клеток. Доказано, что экдистероиды содержатся в экстрактах из всех органов растения, концентрация их выше в образцах розеточных листьев, собранных в более ранние фазы развития [14]. Для повышения усвояемости личинками и доступности для них лекарственных трав применяют различные технологии их измельчения.Использование мельниц в разных сферах деятельности человека не ограничивается лишь строительством, металлургией, горной промышленностью [15], их с успехом используют в пищевой промышленности, фармакологии для измельчения лекарственных растений. При измельчении лекарственных растений необходимо обеспечить сохранение их полезных свойств, исключение перегрева образцов, сохранение чистоты конечного продукта (исключить загрязнение продуктами износа рабочих частей мельницы), минимальный расход энергозатрат на единицу готовой продукции.Среди существующих способов измельчения: резание, раздавливание, распиливание, свободный удар, стесненный удар – наиболее подходящим способом для обеспечения вышеуказанных требований является разрушение свободным ударом за несколько этапов с обеспечением вывода готового продукта из зоны измельчения после каждой стадии измельчения. При таком разрушении образцы будут подвержены минимальным нагрузкам, не будут переизмельчены менее требуемых размеров. Данный способ разрушения определяет высокую чистоту конечного продукта без примесей частиц износа измельчающей установки.Цель исследований – изучить морфофизиологические параметры личинок большой восковой моли (Galleria mellonella L.) при выращивании на корме с добавлением левзеи сафлоровидной для перспективы использования личинок в качестве подкормки для продуктивных сельскохозяйственных животных.Задачи: оценить влияние размера частиц измельченной левзеи на морфофизиологические показатели личинок (масса, длина, головная капсула, выживаемость); выявить оптимальное процентное соотношение лекарственного растения в корме по морфологическим показателям личинок; провести сравнительный биохимический анализ личинок G. mellonella на сырой протеин, жир, содержание золы.Объекты и методы. Объект исследований – личинка G. mellonella. Исследования проводились в период 2020–2021 гг. на базе Удмуртского НИИСХ – структурного подразделения УдмФИЦ УрО РАН. Первоначально маточная культура G. mellonella была взята с пасеки КФХ «Медонос» (Шарканский район Удмуртской Республики). Насекомое содержалось в лабораторных условиях в садках при заданных абиотических условиях – температура (32 ± 10) °С, относительная влажность 60–70 %, абсолютная темнота.При выполнении работ было использовано оборудование Центра коллективного пользования «Центр физических и физико-химических методов анализа, исследования свойств и характеристик поверхности, наноструктур, материалов и изделий» УдмФИЦ УрО РАН.Для проведения экспериментальных исследований использовалась многоступенчатая центробежно-ударная мельница производительностью 1 т/ч [16–18], имеющая 3 ступени измельчения с выводом готового продукта после каждой ступени за счет установленных скатных конусов-сит с ячейкой 125 мкм. Для привода мельницы был использован асинхронный электродвигатель АИР 80В2 мощностью 2,2 кВт с номинальной скоростью вращения 2 920 об/мин. Двигатель и ротор мельницы установлены вал в вал, и для расширения диапазона оборотов ротора использован частотный преобразователь Altivar 312 4 кВт. Как показали многочисленные экспериментальные исследования, указанный выше электродвигатель может длительное время работать со скоростью вдвое выше номинальной без каких-либо повреждений. Изменения размера конечного продукта достигали за счет регулирования скорости вращения ротора мельницы. Для эксперимента были выбраны разгонные диски наружным диаметром 250 мм. Коэффициент трения частиц левзеи по стали приблизительно равен 0,4. Ниже представлена зависимость скорости вылета частиц от скорости вращения ротора (ω- угловая скорость, рад/с) мельницы при коэффициенте трения 0,4 (формулы (1),( 2)) [16]. В соответствии с графиком оптимальный угол наклона лопаток (rn/R) при f = 0,4 равен нулю – радиальные лопатки, поэтому для эксперимента были использованы разгонные диски с радиальными лопатками:                     .                  (1) Продифференцировав уравнение (1), получим                                              (2)  Надземные части (стебель и листья) левзеи измельчали в многоступенчатой центробежно-ударной мельнице до нужного размера частиц и добавляли к выбракованным сотам (пасечные вытопки) остатки перги, продуктов жизнедеятельности пчел в разном соотношении (табл. 1).   Таблица 1Схема исследований Research scheme Группа (n = 30)Диаметр частиц, мкмПроцентное соотношение, %Контрольная––1-я опытнаяМеньше 14010, 20, 502-я опытная140–2503-я опытная250–3154-я опытная315–500  Для отделения нужной фракции измельченного продукта (левзеи) был использован лабораторный рассев с набором сит: 140; 250; 315; 500 мкм. С целью улучшения консистенции конечной питательной среды подготовленные ингредиенты растирали в ступке в течение 5 мин с добавлением 5–8 мл воды в зависимости от количества лекарственной травы.Для определения влияния левзеи сафлоровидной в составе питательной среды на процессы жизнедеятельности личинок применяли следующие методы измерения основных морфологических показателей по методикам [19, 20]. Среднюю массу личинок (г) определяли путем взвешивания каждой личинки на электронных весах VIBRA AJ с точностью до 0,001 г (Япония). Длину личинок (мм) оценивали методом измерения длины тела, головную капсулу (мм) – с применением бинокуляра, по ширине головной капсулы. Оценку возраста личинок производили в соответствии со стандартными критериями путем измерения ширины головной капсулы, используя бинокулярный микроскоп МБС-10 с калибровочным окуляром-микрометром при ×40. Замеры головной капсулы проводили по максимально широкой точке по методике H.G. Dyar (1890) (табл. 2).    Таблица 2 Параметры ширины головной капсулы (по H.G. Dyar, 1890)Head capsule width parameters (according to H.G. Dyar, 1890) Стадия развития (возраст личинки)Деления шкалыРазмер головной капсулы, ммI3–4,50,15–0,25II5–70,3–0,35III8–120,4–0,6IV13–180,65–0,85V18–300,9–1,5VI27–371,35–1,85VII38–461,9–2,3  Личинки были взяты с одной маточной культуры, с одной кладки яиц G. mellonella, поэтому в дальнейшем первоначальная масса и возраст личинок приняты за равные во всех изучаемых группах. Выживаемость оценивалась по количеству выживших личинок на момент завершения эксперимента. Продолжительность проведения опыта с личинками составляла 15 дней, после чего личинки замораживали в морозильной камере холодильника при температуре не меньше –15 °С с последующим их измерением по вышеуказанным методикам. Опыт ставился в трехкратной повторности.Биохимический анализ образцов личинок проводился в лаборатории Агрохимцентра «Удмуртский» (г. Ижевск) по ГОСТ 31640-2012 «Корма. Методы определения содержания сухого вещества»; ГОСТ 13496.4-2019 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения содержания азота и сырого протеина» (фотометрический анализ); ГОСТ 13496.15-2016 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения массовой доли сырого жира» (анализ по обезжиренному остатку); ГОСТ 32933-2014 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы содержания сырой золы»; ГОСТ 26573.2-2014 «Статистические методы. Приемочный контроль качества».Сухое вещество оценивалось методом высушивания, содержание азота – по титриметрическому методу определения азота по Къельдалю, сырой жир – по Сокслету, сырая зола определялась путем прокаливания и взвешивания полученного остатка. Для оценки каждого показателя бралась средняя навеска личинок из всех опытных групп в трехкратной повторности в равном объеме и определялась средняя для опытной группы с добавлением лекарственной травы в корм.Полученные данные подвергались статистической обработке методами вариационной статистики с определением значений средней со среднеквадратичным отклонением (X ± m), коэффициент вариации (Cv, %) с проверкой достоверности результатов с помощью критерия Стьюдента и уровня значимости (Р). Корреляционный анализ проводился по критерию Пирсона.Результаты и их обсуждение. Одним из основных количественных показателей получения качественного биосырья является масса личинок. Эксперимент показал, что средние значения массы личинок, выращенных на естественном корме без добавления левзеи, равны 0,11 г (0,11 ± 0,01). Отмечено, что экспоненциальная линия тренда средних значений масс личинок большой восковой моли, выращенных с добавлением левзеи разного гранулометрического состава, варьируется от минимального помола до максимального при разных соотношениях корм : левзея (табл. 3).Выявлено, что максимальные значения масс личинок, выращенных с добавлением левзеи помолом менее 140 мкм в соотношении 80 : 20 и 50 : 50, – 0,12 и 0,17 г соотвественно. Вероятно, тонкий помол менее 140 мкм личинки легче захватывают и поедают вместе с кормом. Отмечена закономерность, что при повышении процентного соотношения левзеи в корме увеличивается масса личинок. Из данных таблицы 3 видно, что при помоле левзеи 315–500 мкм достоверно масса личинок при разных соотношениях ниже контроля на 36,4; 45,5 и 18,1 % соотвественно. Таблица 3 Средняя масса личинок, выращенных на корме с добавлением левзеи различного гранулометрического состава, гThe average weight of larvae grown on feed with the addition of Leucea of various granulometric composition, g ГруппаСтатистические значенияПроцентное соотношение корм : лекарственная траваСредние значения90 : 1080 : 2050 : 50КонтрольнаяX±m0,11 ± 0,01 (n = 50)0,11Cv, %34,78lim0,048–0,158 Менее 140 мкмX±m0,08 ± 0,01**(n = 47)0,12 ± 0,01*(n = 50)0,17 ± 0,01***(n = 43)0,12Cv, %32,3433,8432,15lim0,03–0,170,05–0,180,07–0,24140–250 мкмX±m0,07±0,01*** (n = 46)0,05±0,01***(n = 36)0,11±0,01(n = 42)0,08Cv, %29,8131,2844,44lim0,01–0,130,02–0,080,05–0,21250–315 мкмX±m0,09±0,01*(n = 38)0,09±0,01*(n = 40)0,10±0,01(n = 39)0,10Cv, %24.8940.0917.19lim 0,04-0,170.05-0.13315–500 мкмX±m0,07±0,01***(n = 44)0,06±0,01***(n = 40)0,09±0,01*(n = 43)0,07Cv, %34,1639,8635,58lim0,03–0,110,02–0,100,04–0,16Средние значения 0,0770,0800,117 Здесь и далее: *Р ≤ 0,05, **P ≤ 0,01, ***Р ≤ 0,001 при разнице с контрольной группой.  Длина личинок – показатель, отражающий процессы жизнедеятельности, является второстепенной величиной. Результаты исследований показали, что длина личинок в контрольной группе составила 19,4 мм. В экспериментальных группах значения длины ниже контрольных (табл. 4).  Таблица 4 Средняя длина личинок большой восковой моли, выращенных на корме с добавлением левзеи различного гранулометрического состава, смThe average length of larvae of the large wax moth, grown on feed with the addition of leucea of various granulometric composition, cm ГруппаСтатистические значенияПроцентное соотношение корм : лекарственная траваСредние значения90 : 1080 : 2050 : 50123456КонтрольнаяX±m1,94±0,06(n = 50)1,94Cv, %20,42lim1,2–2,7 Окончание табл. 4123456Менее 140 мкмX±m1,70±0,06**(n = 47)1,93±0,03(n = 50)2,24±0,04***(n = 43)1,96Cv, %22,9511,5812,71lim0,09-2,31,5-2,31,8-2,6140–250 мкмX±m1,57±0,05*(n = 46)1,75±0,05*(n = 36)1,88±0,04(n = 42)1,73Cv, %22,7119,6212,64lim0,7-2,31,3-2,41,6-2,4250–315 мкмX±m1,68±0,09* (n = 38)1,75±0,05* (n = 40)1,9±0,04***(n = 39)1,57Cv, %28,6819,6220,96lim0,80-2,401,3-2,41,0-1,7315–500 мкмX±m1,35±0,07***(n = 44)1,45±0,06***(n = 40)1,87±0,05(n = 43)1,56Cv, %29,1229,5619,12lim0,5–2,00,7–2,31,3–3,6Средние значения 1,5751,7201,820          Проанализировав данные таблицы 4, можно увидеть, что существует тенденция варьирования значений длины по экспоненте в зависимости от размера частиц левзеи. Выявлено, что соотношение 50 : 50 во всех опытных группах наиболее оптимально и близко к контролю, на 4,1 % ниже контроля. Соотношение 90 : 10 и 80 : 20 ниже контроля на 18,5 и 14,4 % соответственно. Максимальная длина личинок при помоле менее 140 мкм в соотношении корм : трава 50 : 50 – 2,24 см (при P ≤ 0,001), минимальная при помоле 315–500 мкм в соотношении 90 : 10 – 1,35 см (при P ≤ 0,001).Результаты по длине личинок также подтверждают результаты, полученные по массам – оптимальное соотношение корма и травы 50 : 50 при размере частиц левзеи менее 140 мкм. Выявлена тенденция снижения длины по мере увеличения помола.Головная капсула (возраст) – показатель стадии развития личинки. Головная капсула состоит из хитина, которая по мере роста личинок также растет до определенного возраста. После чего личинка линяет и меняет хитиновую капсулу на новую. В контроле головная капсула составила 1,72 мм, что соответствует VI стадии развития (табл. 5). Из полученных результатов видно, что аналогично результатам по длине и массе ширина головной капсулы незначительно уменьшается при увеличении помола лекарственной травы. Максимальная ширина головной капсулы у личинок, выращенных с добавлением левзеи в соотношении 50 : 50. Минимальные значения при гранулометрическом составе 250–315 и 315–500 мкм. В остальных группах значения близки к контролю.При оценке возраста личинок G. mellonella выявилось, что вне зависимости от гранулометрического состава и процентного соотношении левзеи возраст личинок относится к VI стадии развития, за исключением личинок в опытной группе помола левзеи менее 140 мкм, 50 : 50, которые относятся к VII стадии. Таким образом, можно заключить, что на возраст добавка из левзеи повлияла незначительно на возраст личинки.Показатель выживаемости личинок в опытной группе варьируется от 63,33 до 83,33 % (табл. 6).  Таблица 5 Средняя ширина головной капсулы личинок G.mellonella, выращенных на кормес добавлением левзеи различного гранулометрического состава, ммThe average width of the head capsule of G.mellonella larvae grown on feed with the additionof leucea of various granulometric composition, mm ГруппаСтатистические значенияПроцентное соотношение корм : лекарственная траваСреднее значение90 : 1080 : 2050 : 50КонтрольнаяX±m1,77±0,03 (VI) (n = 50)1,77(VI)Cv, %13,63lim1,3-2,1Менее 140 мкмX±m1,60±0,04** (VI)(n = 47)1,79±0,04(VI)(n = 43)1,93±0,04*(VII)(n = 50)1,77(VI)Cv, %16,2814,2817,73lim1,1–2,01,2–2,11,4–3,0140–250 мккмX±m1,66±0,04**(VI)(n = 46)1,58±0,05*(VI)(n = 36)1,84±0,02(VI)(n = 42)1,69(VI)Cv, %21,8321,9610,11lim1,0–2,20,9–2,11,5–2,1250–315 мкмX±m1,55±0,06**(VI) (n = 38)1,67±0,02*(VI) (n = 40)1,72±0,03***(VI)(n = 39)1,53(VI)Cv, %21,7410,5213,48lim0,8–2,01,3–1,91,1–1,6315–500 мкмX±m1,27±0,06***(V)(n = 44)1,43±0,05***(VI)(n = 40)1,95±0,01***(VI)(n = 43)1,55(VI)Cv, %31,7624,645,61lim0,09–1,80,08–2,01,8–2,1Среднее значение 1,52(VI)1,65(VI)1,74(VI)  Таблица 6 Оценка выживаемости личинок, выращенных на корме с добавлением левзеи различного гранулометрического состава, %Assessment of the survival rate of larvae grown on feed with the addition of Leucea of various granulometric composition, % ГруппаПроцентное соотношение корм : лекарственная траваСреднее значение90 : 1080 : 2050 : 50Контрольная группа83,33Менее 14078,3378,3383,3380,00140–25076,6760,0070,0068,89250–31563,3366,676565,00315–50073,3366,6771,6770,56Среднее значение79,9167,9272,50   Выживаемость личинок в группе гранулометрического состава менее 140 мкм в среднем на 4 % ниже контроля. Самое низкое значение выживаемости в группе 250–315 мкм в соотношении корм : лекарственное растение 90 : 10 – 63,33 %. Значение, близкое к контролю, в группе корм : левзея 50 : 50 и состав менее 140 мкм – 83,33 %.Корреляционный анализ (табл. 7) демонстрирует сильную зависимость изучаемых показателей в разных группах гранулометрического состава.Отмечается слабая зависимость показателей в группе 250–315 мкм при соотношении 50 : 50 % массы с головной капсулой и длиной. В остальных группах связь сильная и указывает на прямую зависимость между показателями. Сильная прямая корреляционная зависимость по всем показателям отмечается в опытных группах процентным соотношением левзеи 10 и 20 %. Проведенный биохимический анализ личинок, выращенных на левзее, показал сухого вещества на 42,4 % больше, чем в контрольных личинках (табл. 8). На данный показатель влияет состав пищи.  Таблица 7 Корреляционный анализ морфофизиологических показателей личинок в зависимости от гранулометрического состава и процентного соотношения корма и лекарственной травыCorrelation analysis of morphophysiological parameters of larvae depending on the granulometric composition and percentage ratio of feed and medicinal herb Процентноесоотношениелекарственнойтравы в кормеМеньше 140 мкм140–250 мкм250–315 мкм315–500 мкмМассаи длина, г/смМасса и головнаяКапсула, г/ммДлина и головнаяКапсула, см/ммМассаи длина, г/смМасса и головнаяКапсула, г/ммДлина и головнаяКапсула, см/ммМассаи длина, г/смМасса и головнаяКапсула, г/ммДлина и головнаяКапсула, см/ммМассаи длина, г/смМасса и головнаяКапсула, г/ммДлина и головнаяКапсула, см/ммЛевзея 10 %0,820,420,660,930,840,840,920,930,940,940,820,87Левзея 20 %0,890,590,720,960,630,700,980,430,50,830,860,8Левзея 50 %0,970,720,730,950,740,590,17–0,40,63–0,450,920,92 Таблица 8 Сравнительный биохимический анализ личинок, выращенных на корме с добавлением R. Carthamoides, %Comparative biochemical analysis of larvae grown on feed with the addition of R. Carthamoides, %  ПоказательКонтрольная группа (естественный корм) (M. Bednařova, M. Borkovcova,V. Fišer, 2012 [21])Естественный корм +R. carthamoidesx±mМассовая доля сухого вещества34,5349,20±2,0Процент к контролю100142,4Массовая доля сырого протеина (в сухом веществе)43,4754,44±1,58Процент к контролю100125,2Массовая доля сырого жира22,3020,70±2,91Процент к контролю10092,8Массовая доля сырой золы4,24,6±0,2Процент к контролю100109 Содержание сырого протеина и сырого жира личинок опытной группы выше контрольных значений на 42,4 и 25,2 % соответственно. Данный факт можно объяснить получением из лекарственной травы большего количества минеральных компонентов.По массе выявлено, что 10 % добавления травы положительно влияет на прирост биомассы личинок. Так, в опытных группах менее 140 и 315–500 мкм прирост массы составил в среднем 45 %. По показателю длины значения ближе или выше контрольных при добавлении 50 % добавки травы. На головную капсулу оказало также влияние 50 %-я добавка левзеи.Расчет экономической эффективности применения подкормки личинками указывает, что прирост биомассы личинок большой восковой моли в опытной группе составляет 45 %, что демонстрирует окупаемость затрат на приобретение лекарственной травы. При рыночной стоимости левзеи 1 кг в 5 000 руб. рентабельность составит 145 %. Заключение. Кормление левзеей, измельченной в многоступенчатой центробежно-ударной мельнице положительно повлияло на процессы жизнедеятельности личинок G. Mellonella. Выявлено, что оптимальным по всем изучаемым показателям при гранулометрическом составе левзеи является размер частиц менее 140 мкм без существенного изменения ее биологических параметров. Масса личинок в данной группе 0,17 г, длина личинки – 2,24 см, размер головной капсулы – 1,93 мм, выживаемость – 83,33 %. Оптимальное процентное соотношение корм : лекарственное растение 50 : 50, при котором морфометрические значения приближаются к контрольным. Биохимический анализ демонстрирует, что содержание протеина в личинках Galleria mellonella опытной группы существенно выше (на 42,4 %), чем в контроле, как и сырого жира.Таким образом, поскольку опыт исследователей в данном направлении указывает на положительную тенденцию применения лекарственных трав в качестве добавки для повышения массы личинок, то для воспроизводства высокопродуктивных сельскохозяйственных животных, в т. ч. птицы, и получения экологически чистой продукции применение насекомых в качестве биологически активной подкормки, выращенных с добавлением лекарственных трав, имеет место быть в средних и мелких хозяйствах.