Dankie dat jy Nature.com besoek het. Die blaaierweergawe wat jy gebruik het beperkte CSS-ondersteuning. Vir die beste resultate, beveel ons aan om 'n nuwer blaaier te gebruik (of om versoenbaarheidsmodus in Internet Explorer te deaktiveer). In die tussentyd, om volgehoue ondersteuning te verseker, sal ons die webwerf sonder style en JavaScript vertoon.
Insekboerdery is 'n potensiële manier om aan die groeiende wêreldwye vraag na proteïen te voldoen en is 'n nuwe aktiwiteit in die Westerse wêreld waar baie vrae oor produkkwaliteit en veiligheid bly. Insekte kan 'n belangrike rol in die sirkulêre ekonomie speel deur bioafval in waardevolle biomassa om te skakel. Ongeveer die helfte van die voersubstraat vir meelwurms kom van nat voer. Dit kan uit bioafval verkry word, wat insekboerdery meer volhoubaar maak. Hierdie artikel doen verslag oor die voedingssamestelling van meelwurms (Tenebrio molitor) wat met organiese aanvullings van neweprodukte gevoer word. Dit sluit in onverkoopte groente, aartappelskywe, gefermenteerde sigoreiwortels en tuinblare. Dit word beoordeel deur die naaste samestelling, vetsuurprofiel, mineraal- en swaarmetaalinhoud te ontleed. Maalwurms wat aartappelskywe gevoer het, het 'n dubbele vetinhoud en 'n toename in versadigde en mono-onversadigde vetsure gehad. Die gebruik van gefermenteerde sigoreiwortel verhoog die mineraalinhoud en versamel swaar metale. Boonop is die absorpsie van minerale deur die meelwurm selektief, aangesien slegs kalsium-, yster- en mangaankonsentrasies verhoog word. Die toevoeging van groentemengsels of tuinblare by die dieet sal nie die voedingsprofiel noemenswaardig verander nie. Ten slotte, die neweprodukstroom is suksesvol omgeskakel in 'n proteïenryke biomassa, waarvan die voedingstofinhoud en biobeskikbaarheid die samestelling van die meelwurms beïnvloed het.
Die groeiende menslike bevolking sal na verwagting 9,7 miljard teen 20501 bereik,2 wat druk op ons voedselproduksie plaas om die hoë vraag na voedsel te hanteer. Daar word beraam dat die vraag na voedsel met 70-80% sal toeneem tussen 2012 en 20503,4,5. Die natuurlike hulpbronne wat in huidige voedselproduksie gebruik word, word uitgeput, wat ons ekosisteme en voedselvoorrade bedreig. Boonop word groot hoeveelhede biomassa vermors wat verband hou met voedselproduksie en -verbruik. Daar word beraam dat die jaarlikse globale afvalvolume teen 2050 27 miljard ton sal bereik, waarvan die meeste bio-afval6,7,8 is. In reaksie op hierdie uitdagings is innoverende oplossings, voedselalternatiewe en volhoubare ontwikkeling van landbou en voedselstelsels voorgestel9,10,11. Een so benadering is om organiese residue te gebruik om grondstowwe soos eetbare insekte as volhoubare bronne van voedsel en voer te produseer12,13. Insekboerdery produseer laer kweekhuisgasse en ammoniakvrystellings, benodig minder water as tradisionele proteïenbronne, en kan in vertikale boerderystelsels geproduseer word, wat minder spasie benodig14,15,16,17,18,19. Studies het getoon dat insekte in staat is om laewaarde bioafval in waardevolle proteïenryke biomassa met droëmateriaalinhoude van tot 70%20,21,22 om te skakel. Verder word laewaarde biomassa tans gebruik vir energieproduksie, stortingsterrein of herwinning en ding dus nie met die huidige voedsel- en voersektor mee nie23,24,25,26. Die meelwurm (T. molitor)27 word as een van die mees belowende spesies vir grootskaalse voedsel- en voerproduksie beskou. Beide larwes en volwassenes voed op 'n verskeidenheid materiale soos graanprodukte, diere-afval, groente, vrugte, ens. 28,29. In Westerse samelewings word T. molitor op klein skaal in aanhouding geteel, hoofsaaklik as voer vir mak diere soos voëls of reptiele. Tans geniet hul potensiaal in voedsel- en voerproduksie meer aandag30,31,32. Byvoorbeeld, T. molitor is goedgekeur met 'n nuwe voedselprofiel, insluitend gebruik in bevrore, gedroogde en poeiervorms (Regulasie (EU) No 258/97 en Regulasie (EU) 2015/2283) 33. Grootskaalse produksie is egter van insekte vir voedsel en voer is nog 'n relatief nuwe konsep in Westerse lande. Die bedryf staar uitdagings in die gesig soos kennisgapings rakende optimale diëte en produksie, voedingsgehalte van die finale produk, en veiligheidskwessies soos toksiese opbou en mikrobiese gevare. Anders as tradisionele veeboerdery het insekboerdery nie 'n soortgelyke historiese rekord nie17,24,25,34.
Alhoewel baie studies oor die voedingswaarde van meelwurms gedoen is, is die faktore wat hul voedingswaarde beïnvloed nog nie ten volle verstaan nie. Vorige studies het getoon dat die dieet van insekte 'n mate van effek op die samestelling daarvan kan hê, maar geen duidelike patroon is gevind nie. Daarbenewens het hierdie studies gefokus op die proteïen- en lipiedkomponente van meelwurms, maar het beperkte uitwerking op die mineraalkomponente gehad21,22,32,35,36,37,38,39,40. Meer navorsing is nodig om die mineraalabsorpsievermoë te verstaan. 'n Onlangse studie het tot die gevolgtrekking gekom dat meelwurmlarwes wat radyse gevoer het, effens verhoogde konsentrasies van sekere minerale gehad het. Hierdie resultate is egter beperk tot die substraat wat getoets is, en verdere industriële proewe is nodig41. Daar is gerapporteer dat die ophoping van swaar metale (Cd, Pb, Ni, As, Hg) in meelwurms beduidend gekorreleer is met die metaalinhoud van die matriks. Alhoewel die konsentrasies metale wat in die dieet in veevoer gevind word onder wettige perke42 is, is daar ook gevind dat arseen in meelwurmlarwes bioophoop, terwyl kadmium en lood nie bioophoop nie43. Om die uitwerking van dieet op die voedingssamestelling van meelwurms te verstaan, is van kritieke belang vir hul veilige gebruik in voedsel en voer.
Die studie wat in hierdie referaat aangebied word, fokus op die impak van die gebruik van landbou neweprodukte as 'n natvoerbron op die voedingssamestelling van meelwurms. Benewens droë voer, moet nat voer ook aan die larwes verskaf word. Die natvoerbron verskaf die nodige vog en dien ook as 'n voedingsaanvulling vir meelwurms, verhoogde groeitempo en maksimum liggaamsgewig44,45. Volgens ons standaard meelwurm grootmaakdata in die Interreg-Valusect-projek, bevat die totale meelwurmvoer 57% w/w nat voer. Gewoonlik word vars groente (bv. wortels) as natvoerbron35,36,42,44,46 gebruik. Die gebruik van laewaarde neweprodukte as natvoerbronne sal meer volhoubare en ekonomiese voordele vir insekboerdery inhou17. Die doelwitte van hierdie studie was om (1) die uitwerking van die gebruik van bioafval as nat voer op die voedingsamestelling van meelwurms te ondersoek, (2) die makro- en mikronutriëntinhoud van meelwurmlarwes wat op mineraalryke bioafval grootgemaak word te bepaal om die haalbaarheid van minerale versterking, en (3) die veiligheid van hierdie neweprodukte in insekboerdery te evalueer deur die teenwoordigheid en ophoping van swaar metale Pb, Cd en Cr. Hierdie studie sal verdere inligting verskaf oor die uitwerking van bioafvalaanvulling op meelwurmlarwale dieet, voedingswaarde en veiligheid.
Die droëmateriaalinhoud in die laterale vloei was hoër in vergelyking met die kontrole nat voedingstof agar. Die droëmateriaalinhoud in die groentemengsels en tuinblare was minder as 10%, terwyl dit hoër was in aartappelsteggies en gefermenteerde sigoreiwortels (13,4 en 29,9 g/100 g vars materiaal, FM).
Die groentemengsel het hoër ru-as-, vet- en proteïeninhoude en laer nie-veselagtige koolhidraatinhoude gehad as die kontrolevoer (agar), terwyl die amilase-behandelde neutrale skoonmaakmiddelveselinhoud soortgelyk was. Die koolhidraatinhoud van die aartappelskywe was die hoogste van al die systrome en was vergelykbaar met dié van die agar. Oor die algemeen was sy rusamestelling die meeste soortgelyk aan die kontrolevoer, maar is aangevul met klein hoeveelhede proteïen (4,9%) en ru-as (2,9%) 47,48. Die pH van aartappel wissel van 5 tot 6, en dit is opmerklik dat hierdie aartappelsystroom suurder is (4,7). Gefermenteerde sigoreiwortel is ryk aan as en is die suurste van al die systrome. Aangesien die wortels nie skoongemaak is nie, sal die meeste van die as na verwagting uit sand (silika) bestaan. Tuinblare was die enigste alkaliese produk in vergelyking met die kontrole en ander systrome. Dit bevat hoë vlakke van as en proteïen en baie laer koolhidrate as die kontrole. Die ru-samestelling is die naaste aan gefermenteerde sigoreiwortel, maar die ruproteïenkonsentrasie is hoër (15,0%), wat vergelykbaar is met die proteïeninhoud van die groentemengsel. Statistiese ontleding van bogenoemde data het betekenisvolle verskille in die ru samestelling en pH van die systrome getoon.
Byvoeging van groentemengsels of tuinblare by meelwurmvoer het nie die biomassasamestelling van meelwurmlarwes in vergelyking met die kontrolegroep beïnvloed nie (Tabel 1). Byvoeging van aartappelsteggies het gelei tot die mees betekenisvolle verskil in biomassa samestelling in vergelyking met die kontrolegroep wat meelwurmlarwes en ander bronne van nat voer ontvang het. Wat die proteïeninhoud van meelwurms betref, met die uitsondering van aartappelsteggies, het verskillende benaderde samestelling van systrome nie die proteïeninhoud van larwes beïnvloed nie. Die voeding van aartappelsteggies as 'n bron van vog het gelei tot 'n tweevoudige toename in die vetinhoud van larwes en 'n afname in die inhoud van proteïene, chitien en nie-veselagtige koolhidrate. Gefermenteerde sigoreiwortel het die as-inhoud van meelwurmlarwes met een en 'n half keer verhoog.
Mineraalprofiele is uitgedruk as makrominerale (Tabel 2) en mikrovoedingstof (Tabel 3) inhoude in natvoer en meelwurmlarfbiomassa.
Oor die algemeen was landbou-systrome ryker aan makrominerale in vergelyking met die kontrolegroep, behalwe vir aartappelsteggies, wat laer Mg-, Na- en Ca-inhoud gehad het. Kaliumkonsentrasie was hoog in alle systrome in vergelyking met die kontrole. Agar bevat 3 mg/100 g DM K, terwyl K-konsentrasie in die systroom van 1070 tot 9909 mg/100 g DM gewissel het. Makrominerale inhoud in die groentemengsel was betekenisvol hoër as in die kontrolegroep, maar Na-inhoud was betekenisvol laer (88 vs. 111 mg/100 g DM). Makrominerale konsentrasie in aartappelsteggies was die laagste van alle systrome. Makrominerale inhoud in aartappelsteggies was aansienlik laer as in ander systrome en kontrole. Behalwe dat Mg-inhoud vergelykbaar was met die kontrolegroep. Alhoewel gefermenteerde sigoreiwortel nie die hoogste konsentrasie makrominerale gehad het nie, was die asinhoud van hierdie systroom die hoogste van al die systrome. Dit kan wees as gevolg van die feit dat hulle nie gesuiwer is nie en hoë konsentrasies silika (sand) kan bevat. Die Na- en Ca-inhoude was vergelykbaar met dié van die groentemengsel. Gefermenteerde sigoreiwortel het die hoogste konsentrasie Na van al die systrome bevat. Met die uitsondering van Na, het tuinboublare die hoogste konsentrasies makrominerale van al die nat voere gehad. Die K-konsentrasie (9909 mg/100 g DM) was drieduisend keer hoër as die kontrole (3 mg/100 g DM) en 2.5 keer hoër as die groentemengsel (4057 mg/100 g DM). Die Ca-inhoud was die hoogste van alle systrome (7276 mg/100 g DM), 20 keer hoër as die kontrole (336 mg/100 g DM) en 14 keer hoër as die Ca-konsentrasie in gefermenteerde sigoreiwortels of groentemengsel (530 en 496 mg/100 g DM).
Alhoewel daar betekenisvolle verskille in die makrominerale samestelling van die diëte was (Tabel 2), is geen betekenisvolle verskille gevind in die makrominerale samestelling van meelwurms wat op groentemengsels en kontrolediëte gekweek is nie.
Larwes wat aartappelkrummels gevoer het, het aansienlik laer konsentrasies van alle makrominerale gehad in vergelyking met die kontrole, met die uitsondering van Na, wat vergelykbare konsentrasies gehad het. Boonop het voeding van aartappels die grootste verlaging in larwale makrominerale inhoud in vergelyking met die ander systrome veroorsaak. Dit stem ooreen met die laer as wat in die nabygeleë meelwurmformulerings waargeneem word. Alhoewel P en K aansienlik hoër was in hierdie nat dieet as die ander systrome en die kontrole, het die larwesamestelling dit egter nie weerspieël nie. Die lae Ca- en Mg-konsentrasies wat in meelwurmbiomassa gevind word, kan verband hou met die lae Ca- en Mg-konsentrasies teenwoordig in die nat dieet self.
Die voeding van gefermenteerde sigoreiwortels en boordblare het aansienlik hoër kalsiumvlakke as kontroles tot gevolg gehad. Boordblare het die hoogste vlakke van P, Mg, K en Ca van alle nat diëte bevat, maar dit is nie in meelwurmbiomassa weerspieël nie. Na-konsentrasies was die laagste in hierdie larwes, terwyl Na-konsentrasies hoër was in boordblare as in aartappelsteggies. Ca-inhoud het in larwes (66 mg/100 g DM) toegeneem, maar Ca-konsentrasies was nie so hoog soos dié in meelwurmbiomassa (79 mg/100 g DM) in die gefermenteerde sigoreiwortelproewe nie, alhoewel die Ca-konsentrasie in boordblaargewasse was 14 keer hoër as in sigoreiwortel.
Gebaseer op die mikro-elementsamestelling van die nat voere (Tabel 3), was die mineraalsamestelling van die groentemengsel soortgelyk aan die kontrolegroep, behalwe dat die Mn-konsentrasie aansienlik laer was. Konsentrasies van alle geanaliseerde mikro-elemente was laer in aartappelsnitte in vergelyking met die kontrole en ander neweprodukte. Gefermenteerde sigoreiwortel het amper 100 keer meer yster, 4 keer meer koper, 2 keer meer sink en omtrent dieselfde hoeveelheid mangaan bevat. Die sink- en mangaaninhoud in die blare van tuingewasse was aansienlik hoër as in die kontrolegroep.
Geen betekenisvolle verskille is gevind tussen die spoorelementinhoude van die larwes wat die kontrole-, groentemengsel- en nat aartappelafvaldiëte gevoer is nie. Die Fe- en Mn-inhoud van die larwes wat die gefermenteerde sigoreiworteldieet gevoer is, was egter betekenisvol verskillend van dié van die meelwurms wat die kontrolegroep gevoer is. Die toename in Fe-inhoud kan wees as gevolg van die honderdvoudige toename in die spoorelementkonsentrasie in die nat dieet self. Alhoewel daar geen betekenisvolle verskil in Mn konsentrasies tussen die gefermenteerde sigoreiwortels en die kontrolegroep was nie, het Mn vlakke in die larwes wat die gefermenteerde sigoreiwortels gevoer het, toegeneem. Daar moet ook kennis geneem word dat die Mn-konsentrasie hoër (3-voudig) in die natblaardieet van die tuinboudieet in vergelyking met die kontrole was, maar daar was geen betekenisvolle verskil in die biomassa samestelling van die meelwurms nie. Die enigste verskil tussen die kontrole- en tuinboublare was die Cu-inhoud, wat laer in die blare was.
Tabel 4 toon die konsentrasies swaar metale wat in substrate aangetref word. Europese maksimum konsentrasies van Pb, Cd en Cr in volledige veevoere is omgeskakel na mg/100 g droëmateriaal en by Tabel 4 gevoeg om vergelyking met konsentrasies wat in systrome gevind word, te vergemaklik47.
Geen Pb is in die kontrole natvoere, groentemengsels of aartappelsemels opgespoor nie, terwyl tuinblare 0,002 mg Pb/100 g DM bevat het en gefermenteerde sigoreiwortels die hoogste konsentrasie van 0,041 mg Pb/100 g DM bevat het. C-konsentrasies in die kontrolevoere en tuinblare was vergelykbaar (0,023 en 0,021 mg/100 g DM), terwyl dit laer was in die groentemengsels en aartappelsemels (0,004 en 0,007 mg/100 g DM). In vergelyking met die ander substrate was die Cr-konsentrasie in die gefermenteerde sigoreiwortels betekenisvol hoër (0.135 mg/100 g DM) en ses keer hoër as in die kontrolevoer. Cd is nie opgespoor in óf die beheerstroom óf enige van die systrome wat gebruik is nie.
Aansienlik hoër vlakke van Pb en Cr is gevind in larwes wat gefermenteerde sigoreiwortels gevoer is. Cd is egter nie in enige meelwurmlarwes opgespoor nie.
'n Kwalitatiewe analise van die vetsure in die ruvet is uitgevoer om te bepaal of die vetsuurprofiel van meelwurmlarwes beïnvloed kan word deur die verskillende komponente van die laterale stroom waarop hulle gevoer is. Die verspreiding van hierdie vetsure word in Tabel 5 getoon. Die vetsure word gelys deur hul algemene naam en molekulêre struktuur (aangedui as "Cx:y", waar x ooreenstem met die aantal koolstofatome en y met die aantal onversadigde bindings ).
Die vetsuurprofiel van meelwurms wat aartappelsnippers gevoer is, is aansienlik verander. Hulle het aansienlik hoër hoeveelhede myristiensuur (C14:0), palmitiensuur (C16:0), palmitoleinsuur (C16:1) en oliesuur (C18:1) bevat. Konsentrasies van pentadekaansuur (C15:0), linoleïensuur (C18:2) en linoleensuur (C18:3) was aansienlik laer in vergelyking met ander meelwurms. In vergelyking met ander vetsuurprofiele is die verhouding van C18:1 tot C18:2 omgekeer in aartappelsnippers. Maalwurms wat tuinboublare gevoer het, het hoër hoeveelhede pentadekaansuur (C15:0) bevat as meelwurms wat ander nat diëte gevoer het.
Vetsure word verdeel in versadigde vetsure (SFA), mono-onversadigde vetsure (MUFA) en poli-onversadigde vetsure (PUFA). Tabel 5 toon die konsentrasies van hierdie vetsuurgroepe. Oor die algemeen was die vetsuurprofiele van meelwurms wat aartappelafval gevoer het, betekenisvol verskillend van die kontrole en ander systrome. Vir elke vetsuurgroep was meelwurms wat aartappelskyfies gevoer het, aansienlik verskil van alle ander groepe. Hulle het meer SFA en MUFA en minder PUFA bevat.
Daar was geen betekenisvolle verskille tussen die oorlewingsyfer en totale opbrengsgewig van larwes wat op verskillende substrate geteel is nie. Die algehele gemiddelde oorlewingsyfer was 90%, en die totale gemiddelde opbrengsgewig was 974 gram. Maalwurms verwerk neweprodukte suksesvol as 'n bron van nat voer. Maalwurm-natvoer maak meer as die helfte van die totale voergewig uit (droog + nat). Die vervanging van vars groente met landbou-byprodukte as tradisionele nat voer hou ekonomiese en omgewingsvoordele vir meelwurmboerdery in.
Tabel 1 toon dat die biomassa samestelling van meelwurmlarwes wat op die kontrole dieet grootgemaak is, ongeveer 72% vog, 5% as, 19% lipied, 51% proteïen, 8% chitien en 18% droëmateriaal as nie-veselagtige koolhidrate was. Dit is vergelykbaar met waardes wat in die literatuur gerapporteer word.48,49 Ander komponente kan egter in die literatuur gevind word, dikwels na gelang van die analitiese metode wat gebruik word. Ons het byvoorbeeld die Kjeldahl-metode gebruik om ruproteïeninhoud met 'n N tot P-verhouding van 5.33 te bepaal, terwyl ander navorsers die meer algemeen gebruikte verhouding van 6.25 vir vleis- en voermonsters gebruik.50,51
Toevoeging van aartappelreste ('n koolhidraatryke nat dieet) tot die dieet het gelei tot 'n verdubbeling van die vetinhoud van meelwurms. Die koolhidraatinhoud van aartappel sal na verwagting hoofsaaklik uit stysel bestaan, terwyl agar suikers (polisakkariede) bevat47,48. Hierdie bevinding is in teenstelling met 'n ander studie wat bevind het dat vetinhoud afgeneem het wanneer meelwurms 'n dieet gevoer is wat aangevul is met stoomgeskilde aartappels wat laag in proteïen (10,7%) en hoog in stysel (49,8%) was36. Wanneer olyfafval by die dieet gevoeg is, het die proteïen- en koolhidraatinhoud van meelwurms ooreenstem met dié van die nat dieet, terwyl die vetinhoud onveranderd gebly het35. Daarteenoor het ander studies getoon dat die proteïeninhoud van larwes wat in systrome grootgemaak word, fundamentele veranderinge ondergaan, asook die vetinhoud22,37.
Gefermenteerde sigoreiwortel het die as-inhoud van meelwurmlarwes aansienlik verhoog (Tabel 1). Navorsing oor die uitwerking van neweprodukte op die as- en mineraalsamestelling van meelwurmlarwes is beperk. Die meeste neweprodukvoedingstudies het gefokus op die vet- en proteïeninhoud van larwes sonder om die asinhoud te ontleed21,35,36,38,39. Toe die asinhoud van larwes wat byprodukte gevoer is, ontleed is, is egter 'n toename in asinhoud gevind. Byvoorbeeld, die voeding van meelwurms se tuinafval het hul asinhoud van 3,01% tot 5,30% verhoog, en die toevoeging van waatlemoenafval by die dieet het asinhoud van 1,87% tot 4,40% verhoog.
Alhoewel alle nat voedselbronne aansienlik gevarieer het in hul benaderde samestelling (Tabel 1), was die verskille in die biomassa samestelling van meelwurmlarwes wat die onderskeie nat voedselbronne gevoer is gering. Slegs meelwurmlarwes wat aartappelstukke of gefermenteerde sigoreiwortel gevoer het, het betekenisvolle veranderinge getoon. Een moontlike verklaring vir hierdie resultaat is dat benewens die sigoreiwortels, die aartappelstukke ook gedeeltelik gefermenteer is (pH 4.7, Tabel 1), wat die stysel/koolhidrate meer verteerbaar/beskikbaar maak vir die meelwurmlarwes. Hoe meelwurmlarwes lipiede sintetiseer uit voedingstowwe soos koolhidrate is van groot belang en behoort volledig ondersoek te word in toekomstige studies. 'n Vorige studie oor die effek van nat dieet-pH op meelwurmlarwegroei het tot die gevolgtrekking gekom dat geen beduidende verskille waargeneem is wanneer agarblokke met nat diëte oor 'n pH-reeks van 3 tot 9 gebruik word nie. Dit dui daarop dat gefermenteerde nat diëte gebruik kan word om Tenebrio molitor53 te kweek. . Soortgelyk aan Coudron et al.53, het kontrole-eksperimente agarblokke gebruik in die nat diëte wat verskaf is omdat dit 'n tekort aan minerale en voedingstowwe gehad het. Hul studie het nie die effek van meer voedingsdiverse nat dieetbronne soos groente of aartappels op die verbetering van verteerbaarheid of biobeskikbaarheid ondersoek nie. Verdere studies oor die uitwerking van fermentasie van nat dieetbronne op meelwurmlarwes is nodig om hierdie teorie verder te verken.
Die mineraalverspreiding van die kontrolemeelwurmbiomassa wat in hierdie studie gevind is (Tabelle 2 en 3) is vergelykbaar met die reeks makro- en mikrovoedingstowwe wat in die literatuur gevind word48,54,55. Die verskaffing van meelwurms van gefermenteerde sigoreiwortel as 'n nat dieetbron maksimeer hul mineraalinhoud. Alhoewel die meeste makro- en mikrovoedingstowwe hoër was in die groentemengsels en tuinblare (Tabelle 2 en 3), het dit nie die mineraalinhoud van meelwurmbiomassa in dieselfde mate as gefermenteerde sigoreiwortels beïnvloed nie. Een moontlike verklaring is dat die voedingstowwe in die alkaliese tuinblare minder biobeskikbaar is as dié in die ander, meer suur nat diëte (Tabel 1). Vorige studies het meelwurmlarwes met gefermenteerde rysstrooi gevoer en gevind dat hulle goed in hierdie systroom ontwikkel het en ook getoon dat voorbehandeling van die substraat deur fermentasie voedingstofopname geïnduseer het. 56 Die gebruik van gefermenteerde sigoreiwortels het die Ca-, Fe- en Mn-inhoud van meelwurmbiomassa verhoog. Alhoewel hierdie systroom ook hoër konsentrasies van ander minerale (P, Mg, K, Na, Zn en Cu) bevat het, was hierdie minerale nie betekenisvol meer volop in meelwurmbiomassa in vergelyking met die kontrole nie, wat selektiwiteit van mineraalopname aandui. Die verhoging van die inhoud van hierdie minerale in meelwurmbiomassa het voedingswaarde vir voedsel- en voerdoeleindes. Kalsium is 'n noodsaaklike mineraal wat 'n belangrike rol speel in neuromuskulêre funksie en baie ensiem-gemedieerde prosesse soos bloedstolling, been- en tandvorming. 57,58 Ystertekort is 'n algemene probleem in ontwikkelende lande, met kinders, vroue en bejaardes wat dikwels nie genoeg yster uit hul dieet kry nie. 54 Alhoewel mangaan 'n noodsaaklike element in die menslike dieet is en 'n sentrale rol in die funksionering van baie ensieme speel, kan oormatige inname giftig wees. Hoër mangaanvlakke in meelwurms wat gefermenteerde sigoreiwortel gevoer is, was nie kommerwekkend nie en was vergelykbaar met dié in hoenders. 59
Die konsentrasies swaar metale wat in die systroom gevind is, was onder die Europese standaarde vir volledige veevoer. Swaarmetaalontleding van meelwurmlarwes het getoon dat Pb- en Cr-vlakke betekenisvol hoër was in meelwurms wat met gefermenteerde sigoreiwortel gevoer is as in die kontrolegroep en ander substrate (Tabel 4). Sigoreiwortels groei in grond en is bekend om swaar metale te absorbeer, terwyl die ander systrome afkomstig is van beheerde menslike voedselproduksie. Maalwurms wat met gefermenteerde sigoreiwortel gevoer is, het ook hoër vlakke van Pb en Cr bevat (Tabel 4). Die berekende bioakkumulasiefaktore (BAF) was 2.66 vir Pb en 1.14 vir Cr, dit wil sê groter as 1, wat aandui dat meelwurms die vermoë het om swaar metale op te bou. Wat Pb betref, stel die EU 'n maksimum Pb-inhoud van 0,10 mg per kilogram vars vleis vir menslike gebruik61. In ons eksperimentele data-evaluering was die maksimum Pb-konsentrasie wat in gefermenteerde sigoreiwortelmeelwurms opgespoor is 0.11 mg/100 g DM. Toe die waarde omgeskakel is na 'n droëmateriaalinhoud van 30,8% vir hierdie meelwurms, was die Pb-inhoud 0,034 mg/kg vars materiaal, wat onder die maksimum vlak van 0,10 mg/kg was. Geen maksimum Cr-inhoud word in die Europese voedselregulasies gespesifiseer nie. Cr word algemeen in die omgewing, voedsel en voedselbymiddels aangetref en is bekend as 'n noodsaaklike voedingstof vir mense in klein hoeveelhede62,63,64. Hierdie ontledings (Tabel 4) dui aan dat T. molitor larwes swaar metale kan ophoop wanneer swaar metale in die dieet teenwoordig is. Die vlakke van swaar metale wat in meelwurmbiomassa gevind word in hierdie studie word egter as veilig vir menslike gebruik beskou. Gereelde en noukeurige monitering word aanbeveel wanneer systrome wat swaar metale kan bevat as 'n natvoerbron vir T. molitor gebruik word.
Die volopste vetsure in die totale biomassa van T. molitor-larwes was palmitiensuur (C16:0), oliesuur (C18:1) en linoleïensuur (C18:2) (Tabel 5), wat ooreenstem met vorige studies. op T. molitor. Die vetsuurspektrumresultate is konsekwent36,46,50,65. Die vetsuurprofiel van T. molitor bestaan oor die algemeen uit vyf hoofkomponente: oliesuur (C18:1), palmitiensuur (C16:0), linoleïensuur (C18:2), myristiensuur (C14:0) en steariensuur (C18:0). Oleïensuur is na berig word die volopste vetsuur (30–60%) in meelwurmlarwes, gevolg deur palmitiensuur en linoleïensuur22,35,38,39. Vorige studies het getoon dat hierdie vetsuurprofiel deur meelwurmlarwe-dieet beïnvloed word, maar die verskille volg nie dieselfde neigings as dieet nie38. In vergelyking met ander vetsuurprofiele is die C18:1–C18:2 verhouding in aartappelskille omgekeer. Soortgelyke resultate is verkry vir veranderinge in die vetsuurprofiel van meelwurms wat met gestoomde aartappelskille gevoer is36. Hierdie resultate dui aan dat alhoewel die vetsuurprofiel van meelwurmolie verander kan word, dit steeds 'n ryk bron van onversadigde vetsure bly.
Die doel van hierdie studie was om die effek van die gebruik van vier verskillende agro-industriële bioafvalstrome as nat voer op die samestelling van meelwurms te evalueer. Die impak is beoordeel op grond van die voedingswaarde van die larwes. Die resultate het getoon dat die neweprodukte suksesvol omgeskakel is in proteïenryke biomassa (proteïeninhoud 40,7-52,3%), wat as voedsel- en voerbron gebruik kan word. Daarbenewens het die studie getoon dat die gebruik van die neweprodukte as nat voer die voedingswaarde van meelwurmbiomassa beïnvloed. Veral die verskaffing van larwes van 'n hoë konsentrasie koolhidrate (bv. aartappelsnitte) verhoog hul vetinhoud en verander hul vetsuursamestelling: laer inhoud van poli-onversadigde vetsure en hoër inhoud van versadigde en mono-onversadigde vetsure, maar nie konsentrasies van onversadigde vetsure . Die vetsure (een-onversadig + poli-onversadig) oorheers steeds. Die studie het ook getoon dat meelwurms selektief kalsium, yster en mangaan ophoop uit systrome wat ryk is aan suur minerale. Die biobeskikbaarheid van minerale blyk 'n belangrike rol te speel en verdere studies is nodig om dit ten volle te verstaan. Swaar metale teenwoordig in die systrome kan in meelwurms ophoop. Finale konsentrasies van Pb, Cd en Cr in larwale biomassa was egter onder aanvaarbare vlakke, wat dit moontlik gemaak het om hierdie systrome veilig as 'n natvoerbron te gebruik.
Maalwurmlarwes is grootgemaak deur Radius (Giel, België) en Inagro (Rumbeke-Beitem, België) by die Thomas More Universiteit van Toegepaste Wetenskappe by 27 °C en 60% relatiewe humiditeit. Die digtheid van meelwurms wat in 'n 60 x 40 cm akwarium grootgemaak is, was 4,17 wurms/cm2 (10 000 meelwurms). Larwes is aanvanklik 2,1 kg koringsemels as droë kos per grootmaaktenk gevoer en daarna aangevul soos nodig. Agarblokke is as 'n kontrole natvoedselbehandeling gebruik. Vanaf week 4 is systrome (ook 'n bron van vog) as nat kos in plaas van agar ad libitum gevoer. Die droëmateriaalpersentasie vir elke systroom is vooraf bepaal en aangeteken om gelyke hoeveelhede vog vir alle insekte oor behandelings heen te verseker. Die kos word eweredig deur die terrarium versprei. Larwes word versamel wanneer die eerste papies in die eksperimentele groep opkom. Larwe-oes word gedoen met 'n 2 mm deursnee meganiese skudder. Behalwe vir die eksperiment in blokkies aartappels. Groot porsies gedroogde aartappelblokkies word ook geskei deur die larwes deur hierdie sif te laat kruip en in 'n metaalskinkbord te versamel. Totale oesgewig word bepaal deur die totale oesgewig te weeg. Oorlewing word bereken deur die totale oesgewig deur die larfgewig te deel. Larwalewig word bepaal deur ten minste 100 larwes te selekteer en hul totale gewig deur die getal te deel. Versamelde larwes word 24 uur lank uitgehonger om hul ingewande leeg te maak voor ontleding. Laastens word larwes weer gekeur om hulle van die res te skei. Hulle word gevries-ethanaseer en gestoor by -18°C tot ontleding.
Droë voer was koringsemels (Belg Molens Joye). Koringsemels is vooraf gesif tot 'n deeltjiegrootte van minder as 2 mm. Benewens droë voer het meelwurmlarwes ook nat voer nodig om vog en mineraalaanvullings wat deur meelwurms benodig word, te handhaaf. Nat voer maak meer as die helfte van die totale voer uit (droë voer + nat voer). In ons eksperimente is agar (Brouwland, België, 25 g/l) as 'n kontrole nat voer gebruik45. Soos getoon in Figuur 1, is vier landbou neweprodukte met verskillende nutriëntinhoude getoets as nat voer vir meelwurmlarwes. Hierdie neweprodukte sluit in (a) blare van komkommerverbouing (Inagro, België), (b) aartappelsny (Duigny, België), (c) gefermenteerde sigoreiwortels (Inagro, België) en (d) onverkoopte vrugte en groente van veilings . (Belorta, België). Die systroom word in stukke gekap wat geskik is vir gebruik as nat meelwurmvoer.
Landbou neweprodukte as nat voer vir meelwurms; (a) tuinblare van komkommerverbouing, (b) aartappelsteggies, (c) sigoreiwortels, (d) onverkoopte groente op 'n veiling en (e) agarblokke. As kontroles.
Die samestelling van die voer- en meelwurmlarwes is drie keer bepaal (n = 3). Vinnige analise, mineraalsamestelling, swaarmetaalinhoud en vetsuursamestelling is beoordeel. 'n Gehomogeniseerde monster van 250 g is van die versamelde en uitgehongerde larwes geneem, by 60°C tot konstante gewig gedroog, gemaal (IKA, Buismeul 100) en deur 'n 1 mm sif gesif. Die gedroogde monsters is in donker houers verseël.
Die droëmateriaalinhoud (DM) is bepaal deur die monsters vir 24 uur in 'n oond by 105°C te droog (Memmert, UF110). Die persentasie droë materiaal is bereken op grond van die gewigsverlies van die monster.
Die ru-as-inhoud (CA) is bepaal deur die massaverlies na verbranding in 'n moffeloond (Nabertherm, L9/11/SKM) by 550°C vir 4 uur.
Ruvetinhoud of diëtieleter (EE) ekstraksie is uitgevoer met petroleum eter (kookpunt 40–60 °C) met behulp van Soxhlet ekstraksie toerusting. Ongeveer 10 g monster is in die ekstraksiekop geplaas en met keramiekwol bedek om monsterverlies te voorkom. Monsters is oornag met 150 ml petroleumeter onttrek. Die ekstrak is afgekoel, die organiese oplosmiddel is verwyder en herwin deur roterende verdamping (Büchi, R-300) by 300 mbar en 50 °C. Die ru-lipied- of eterekstrakte is afgekoel en op 'n analitiese balans geweeg.
Die ruproteïeninhoud (CP) is bepaal deur die stikstof wat in die monster teenwoordig is te analiseer deur die Kjeldahl-metode BN EN ISO 5983-1 (2005) te gebruik. Gebruik die toepaslike N tot P faktore om die proteïeninhoud te bereken. Vir standaard droë voer (koringsemels) gebruik 'n totale faktor van 6,25. Vir systroom word 'n faktor van 4,2366 gebruik en vir groentemengsels word 'n faktor van 4,3967 gebruik. Die ruproteïeninhoud van larwes is bereken deur 'n N tot P faktor van 5,3351 te gebruik.
Die veselinhoud het bepaling van neutrale skoonmaakmiddelvesel (NDF) op grond van die Gerhardt-ekstraksieprotokol (handmatige veselanalise in sakke, Gerhardt, Duitsland) en die van Soest 68-metode ingesluit. Vir NDF-bepaling is 'n 1 g-monster in 'n spesiale veselsak (Gerhardt, ADF/NDF-sak) met 'n glasvoering geplaas. Die veselsakke gevul met monsters is eers met petroleumeter (kookpunt 40–60 °C) ontvet en dan by kamertemperatuur gedroog. Die ontvette monster is onttrek met 'n neutrale vesel skoonmaakmiddel oplossing wat hitte-stabiele α-amilase by kooktemperatuur vir 1,5 uur bevat. Die monsters is dan drie keer met kokende gedeïoniseerde water gewas en oornag by 105 °C gedroog. Die droë veselsakke (wat veselreste bevat) is geweeg met behulp van 'n analitiese balans (Sartorius, P224-1S) en daarna in 'n moffeloond (Nabertherm, L9/11/SKM) by 550°C vir 4 uur gebrand. Die as is weer geweeg en die veselinhoud is bereken op grond van die gewigsverlies tussen droging en verbranding van die monster.
Om die chitieninhoud van die larwes te bepaal, het ons 'n gewysigde protokol gebruik gebaseer op die ruveselanalise deur van Soest 68. 'n Monster van 1 g is in 'n spesiale veselsak (Gerhardt, CF Sak) en 'n glasseël geplaas. Die monsters is in die veselsakke verpak, in petroleumeter (c. 40–60 °C) ontvet en lugdroog. Die ontvette monster is eers vir 30 min by kooktemperatuur met 'n suuroplossing van 0.13 M swaelsuur onttrek. Die ekstraksieveselsak wat die monster bevat is drie keer met kokende gedeïoniseerde water gewas en dan vir 2 uur met 0,23 M kaliumhidroksiedoplossing onttrek. Die ekstraksieveselsak wat die monster bevat, is weer drie keer met kokende gedeïoniseerde water afgespoel en oornag by 105°C gedroog. Die droë sak wat die veselresidu bevat is op 'n analitiese balans geweeg en vir 4 uur in 'n moffeloond by 550°C verbrand. Die as is geweeg en die veselinhoud is bereken op grond van die gewigsverlies van die verbrande monster.
Totale koolhidraatinhoud is bereken. Nie-veselagtige koolhidraat (NFC) konsentrasie in die voer is bereken met behulp van NDF analise, en insek konsentrasie is bereken met behulp van chitien analise.
Die pH van die matriks is bepaal na ekstraksie met gedeïoniseerde water (1:5 v/v) volgens NBN EN 15933.
Monsters is voorberei soos beskryf deur Broeckx et al. Mineraalprofiele is bepaal deur gebruik te maak van ICP-OES (Optima 4300™ DV ICP-OES, Perkin Elmer, MA, VSA).
Die swaar metale Cd, Cr en Pb is ontleed deur grafiet-oond-atoomabsorpsiespektrometrie (AAS) (Thermo Scientific, ICE 3000-reeks, toegerus met 'n GFS-oond-outomonstermasjien). Ongeveer 200 mg monster is verteer in suur HNO3/HCl (1:3 v/v) met behulp van mikrogolwe (CEM, MARS 5). Mikrogolfvertering is uitgevoer by 190°C vir 25 min by 600 W. Verdun die ekstrak met ultrasuiwer water.
Vetsure is bepaal deur GC-MS (Agilent Technologies, 7820A GC stelsel met 5977 E MSD detektor). Volgens die metode van Joseph en Akman70 is 20% BF3/MeOH-oplossing by 'n metanoliese KOH-oplossing gevoeg en vetsuurmetielester (FAME) is verkry uit die eterekstrak na verestering. Vetsure kan geïdentifiseer word deur hul retensietye te vergelyk met 37 FAME-mengselstandaarde (Chemical Lab) of deur hul MS-spektra te vergelyk met aanlynbiblioteke soos die NIST-databasis. Kwalitatiewe analise word uitgevoer deur die piekoppervlakte as 'n persentasie van die totale piekoppervlakte van die chromatogram te bereken.
Data-analise is uitgevoer met behulp van JMP Pro 15.1.1 sagteware van SAS (Buckinghamshire, VK). Evaluering is uitgevoer deur gebruik te maak van eenrigting-variansieanalise met 'n beduidendheidsvlak van 0.05 en Tukey se HSD as 'n post hoc-toets.
Die bioakkumulasiefaktor (BAF) is bereken deur die konsentrasie van swaarmetale in meelwurmlarwale biomassa (DM) deur die konsentrasie in nat voer (DM) 43 te deel. 'n BAF groter as 1 dui aan dat swaar metale bioakkumuleer vanaf nat voer in larwes.
Die datastelle wat tydens die huidige studie gegenereer en/of ontleed is, is op redelike versoek by die ooreenstemmende outeur beskikbaar.
Verenigde Nasies se Departement van Ekonomiese en Sosiale Sake, Bevolkingsafdeling. Wêreldbevolkingsvooruitsigte 2019: Hoogtepunte (ST/ESA/SER.A/423) (2019).
Cole, MB, Augustine, MA, Robertson, MJ, en Manners, JM, Voedselveiligheidswetenskap. NPJ Wetenskap. Kos 2018, 2. https://doi.org/10.1038/s41538-018-0021-9 (2018).
Postyd: 25 Desember 2024