Дзякуй за наведванне Nature.com. Версія браўзера, якую вы выкарыстоўваеце, мае абмежаваную падтрымку CSS. Для дасягнення найлепшых вынікаў мы рэкамендуем выкарыстоўваць навейшы браўзер (або адключыць рэжым сумяшчальнасці ў Internet Explorer). Тым часам, каб забяспечыць пастаянную падтрымку, мы будзем паказваць сайт без стыляў і JavaScript.
Вырошчванне насякомых - патэнцыйны спосаб задаволіць расце сусветны попыт на бялок і з'яўляецца новым відам дзейнасці ў заходнім свеце, дзе застаецца шмат пытанняў адносна якасці і бяспекі прадукцыі. Казуркі могуць адыгрываць важную ролю ў цыркулярнай эканоміцы, ператвараючы біяадходы ў каштоўную біямасу. Каля паловы кармавога субстрата для мучных чарвякоў прыпадае на вільготныя корму. Гэта можна атрымаць з біяадходаў, што робіць вырошчванне насякомых больш устойлівым. У гэтым артыкуле распавядаецца пра харчовы склад мучных чарвякоў (Tenebrio molitor), якіх кармілі арганічнымі дабаўкамі з пабочных прадуктаў. У іх ліку нерэалізаваная гародніна, лустачкі бульбы, ферментаваныя карані цыкорыя і лісце агародныя. Ён ацэньваецца шляхам аналізу прыблізнага складу, профілю тоўстых кіслот, утрымання мінералаў і цяжкіх металаў. Мучныя чарвякі, якіх кармілі лустачкамі бульбы, мелі падвойнае ўтрыманне тлушчу і павелічэнне насычаных і монаненасычаных тоўстых кіслот. Ўжыванне ферментаваны кораня цыкорыя павялічвае ўтрыманне мінеральных рэчываў і назапашвае цяжкія металы. Акрамя таго, паглынанне мінералаў мучным чарвяком з'яўляецца выбарчым, так як павялічваецца толькі канцэнтрацыя кальцыя, жалеза і марганца. Даданне ў рацыён агароднінных сумесяў або агародных лісця істотна не зменіць профіль харчавання. У заключэнне можна сказаць, што паток пабочных прадуктаў быў паспяхова ператвораны ў багатую бялком біямасу, утрыманне пажыўных рэчываў і біялагічная даступнасць якой паўплывалі на склад мучных чарвякоў.
Чакаецца, што да 2050 г. чалавечая папуляцыя, якая расце, дасягне 9,7 мільярда чалавек2, што будзе ствараць ціск на нашу вытворчасць прадуктаў харчавання, каб справіцца з высокім попытам на ежу. Паводле ацэнак, попыт на прадукты харчавання вырасце на 70-80% у перыяд з 2012 па 2050 г.3,4,5. Прыродныя рэсурсы, якія выкарыстоўваюцца ў сучаснай вытворчасці прадуктаў харчавання, вычэрпваюцца, што пагражае нашым экасістэмам і харчовым запасам. Акрамя таго, вялікая колькасць біямасы марнуецца ў сувязі з вытворчасцю і спажываннем прадуктаў харчавання. Мяркуецца, што да 2050 года штогадовы аб'ём адходаў у свеце дасягне 27 мільярдаў тон, большасць з якіх складаюць біяадходы6,7,8. У адказ на гэтыя выклікі былі прапанаваны інавацыйныя рашэнні, харчовыя альтэрнатывы і ўстойлівае развіццё сельскай гаспадаркі і харчовых сістэм9,10,11. Адным з такіх падыходаў з'яўляецца выкарыстанне арганічных рэшткаў для вытворчасці сыравіны, напрыклад ядомых насякомых, у якасці ўстойлівых крыніц ежы і кармоў12,13. Вырошчванне насякомых прыводзіць да меншых выкідаў парніковых газаў і аміяку, патрабуе менш вады, чым традыцыйныя крыніцы бялку, і можа вырабляцца ў вертыкальных сістэмах земляробства, якія патрабуюць менш месца14,15,16,17,18,19. Даследаванні паказалі, што казуркі здольныя ператвараць малакаштоўныя біяадходы ў каштоўную біямасу, багатую бялком, з утрыманнем сухога рэчыва да 70%20,21,22. Акрамя таго, малакаштоўная біямаса ў цяперашні час выкарыстоўваецца для вытворчасці энергіі, размяшчэння на палігонах або перапрацоўкі і таму не канкуруе з сучасным сектарам харчавання і кармоў23,24,25,26. Мучны чарвяк (T. molitor)27 лічыцца адным з найбольш перспектыўных відаў для буйнамаштабнай вытворчасці прадуктаў харчавання і кармоў. Як лічынкі, так і дарослыя асобіны сілкуюцца рознымі матэрыяламі, такімі як збожжавыя прадукты, адходы жывёл, гародніна, садавіна і г.д. 28,29. У заходніх грамадствах T. molitor разводзяць у няволі ў невялікіх маштабах, у асноўным у якасці корму для хатніх жывёл, такіх як птушкі або рэптыліі. У цяперашні час іх патэнцыялу ў вытворчасці прадуктаў харчавання і кармоў надаецца больш увагі30,31,32. Напрыклад, T. molitor быў ухвалены з новым харчовым профілем, уключаючы выкарыстанне ў замарожаным, сушаным і парашкападобным выглядзе (Рэгламент (ЕС) № 258/97 і Рэгламент (ЕС) 2015/2283) 33. Аднак буйнамаштабная вытворчасць насякомых у ежу і корм усё яшчэ адносна новая канцэпцыя ў заходніх краінах. Прамысловасць сутыкаецца з такімі праблемамі, як прабелы ў ведах аб аптымальных дыетах і вытворчасці, харчовай якасці канчатковага прадукту і праблемах бяспекі, такіх як назапашванне таксічных рэчываў і мікробная небяспека. У адрозненне ад традыцыйнай жывёлагадоўлі, вырошчванне насякомых не мае падобнага гістарычнага вопыту17,24,25,34.
Нягледзячы на тое, што было праведзена шмат даследаванняў харчовай каштоўнасці мучных чарвякоў, фактары, якія ўплываюць на іх харчовую каштоўнасць, яшчэ не да канца вывучаны. Папярэднія даследаванні паказалі, што дыета насякомых можа аказваць нейкі ўплыў на яе склад, але дакладнай заканамернасці выяўлена не было. Акрамя таго, гэтыя даследаванні былі сканцэнтраваны на бялковых і ліпідных кампанентах мучных чарвякоў, але мелі абмежаваны ўплыў на мінеральныя кампаненты21,22,32,35,36,37,38,39,40. Неабходныя дадатковыя даследаванні, каб зразумець здольнасць паглынання мінералаў. Нядаўняе даследаванне прыйшло да высновы, што лічынкі мучных чарвякоў, якіх кармілі рэдзькай, мелі нязначна павышаныя канцэнтрацыі некаторых мінералаў. Аднак гэтыя вынікі абмежаваныя выпрабаванай падкладкай, і неабходныя далейшыя прамысловыя выпрабаванні41. Паведамляецца, што назапашванне цяжкіх металаў (Cd, Pb, Ni, As, Hg) у мучных чарвякоў значна карэлюе з утрыманнем металаў у матрыцы. Нягледзячы на тое, што канцэнтрацыя металаў у рацыёне ў кармах для жывёл ніжэйшая за дазволеныя ліміты42, было выяўлена, што мыш'як таксама біяназапашваецца ў лічынках мучнога чарвяка, у той час як кадмій і свінец не біяназапашваюцца43. Разуменне ўплыву дыеты на пажыўны склад мучных чарвякоў вельмі важна для іх бяспечнага выкарыстання ў харчовых прадуктах і кармах.
Даследаванне, прадстаўленае ў гэтым артыкуле, засяроджваецца на ўплыве выкарыстання пабочных сельскагаспадарчых прадуктаў у якасці крыніцы вільготнага корму на пажыўны склад мучных чарвякоў. Акрамя сухога корму лічынкам трэба даць яшчэ і вільготны корм. Крыніца вільготнага корму забяспечвае неабходную вільгаць, а таксама служыць харчовай дабаўкай для мучных чарвякоў, павялічваючы хуткасць росту і максімальную масу цела44,45. Згодна з нашымі стандартнымі дадзенымі аб вырошчванні мучных чарвякоў у праекце Interreg-Valusect, агульны аб'ём кармоў мучных чарвякоў змяшчае 57% мас./мас. вільготнага корму. Звычайна свежыя гародніна (напрыклад, моркву) выкарыстоўваюцца ў якасці крыніцы вільготнага корму35,36,42,44,46. Выкарыстанне малакаштоўных пабочных прадуктаў у якасці крыніц вільготнага корму прынясе больш устойлівую і эканамічную карысць развядзенню насякомых17. Мэтамі гэтага даследавання было (1) даследаваць уплыў выкарыстання біяадходаў у якасці вільготнага корму на пажыўны склад мучных чарвякоў, (2) вызначыць утрыманне макра- і мікраэлементаў у лічынках мучных чарвякоў, выгадаваных на багатых мінераламі біяадходах, каб праверыць магчымасць выкарыстання ўзбагачэнне мінеральных рэчываў, і (3) ацаніць бяспеку гэтых пабочных прадуктаў у вырошчванні насякомых шляхам аналізу прысутнасці і назапашванне цяжкіх металаў Pb, Cd і Cr. Гэта даследаванне дасць дадатковую інфармацыю аб уплыве дабаўкі біяадходаў на рацыён лічынак мучных чарвякоў, харчовую каштоўнасць і бяспеку.
Утрыманне сухога рэчыва ў бакавым патоку было вышэй у параўнанні з кантрольным вільготным пажыўным агарам. У агароднінных сумесях і лісці ўтрыманне сухога рэчыва было менш за 10%, а ў чаранкоў бульбы і ферментаваных каранёў цыкорыя было больш (13,4 і 29,9 г / 100 г свежага рэчыва, FM).
У агародніннай сумесі было больш высокае ўтрыманне сырой попелу, тлушчу і бялку і больш нізкае ўтрыманне невалакністых вугляводаў, чым у кантрольным карме (агар), у той час як у апрацаваным амілазай нейтральным мыйным сродкам утрыманне абалоніны было аднолькавым. Змест вугляводаў у лустачках бульбы было самым высокім з усіх бакавых патокаў і было параўнальна з утрыманнем агару. У цэлым яго сырой склад быў найбольш падобны на кантрольны корм, але быў дапоўнены невялікай колькасцю бялку (4,9%) і сырой попелу (2,9%) 47,48. Рн бульбы вагаецца ад 5 да 6, і варта адзначыць, што гэты пабочны паток бульбы больш кіслы (4,7). Ферментаваны корань цыкорыя багаты попелам і з'яўляецца найбольш кіслым з усіх пабочных патокаў. Паколькі карані не былі ачышчаны, чакаецца, што большая частка попелу складаецца з пяску (крэмнезу). Садовыя лісце былі адзіным шчолачным прадуктам у параўнанні з кантрольнымі і іншымі бакавымі патокамі. Ён змяшчае высокі ўзровень попелу і бялку і значна менш вугляводаў, чым кантроль. Сырой склад найбольш блізкі да ферментаваны кораня цыкорыя, але канцэнтрацыя сырога бялку вышэй (15,0%), што супастаўна з утрыманнем бялку ў агародніннай сумесі. Статыстычны аналіз прыведзеных вышэй дадзеных паказаў значныя адрозненні ў складзе сыравіны і рн бакавых патокаў.
Даданне ў корм мучнога чарвяка агароднінных сумесяў або лісця не паўплывала на склад біямасы лічынак мучнога чарвяка ў параўнанні з кантрольнай групай (табл. 1). Даданне чаранкоў бульбы прывяло да найбольш значнай розніцы ў складзе біямасы ў параўнанні з кантрольнай групай, якая атрымлівала лічынкі мучнога чарвяка і іншыя крыніцы вільготнага корму. Што тычыцца ўтрымання бялку ў мучных чарвякоў, то, за выключэннем чаранкоў бульбы, розны прыблізны склад бакавых патокаў не ўплываў на ўтрыманне бялку ў лічынках. Скармліванне чаранкоў бульбы як крыніцы вільгаці прыводзіла да двухразовага павелічэння тлустасці лічынак і зніжэння ўтрымання бялку, хітыну і неволокнистых вугляводаў. Ферментаваны корань цыкорыя павялічваў зольнасць лічынак мучнога чарвяка ў паўтара раза.
Мінеральныя профілі былі выяўлены ў выглядзе макрамінеральных (табліца 2) і мікраэлементаў (табліца 3) у вільготным карме і біямасе лічынак мучных чарвякоў.
У цэлым сельскагаспадарчыя пабочныя патокі былі больш багатыя на макрамінералы ў параўнанні з кантрольнай групай, за выключэннем чаранкоў бульбы, якія мелі больш нізкае ўтрыманне Mg, Na і Ca. Канцэнтрацыя калію была высокай ва ўсіх бакавых патоках у параўнанні з кантролем. Агар змяшчае 3 мг / 100 г DM K, у той час як канцэнтрацыя K у бакавым патоку вагалася ад 1070 да 9909 мг / 100 г DM. Змест макрамінералаў у агародніннай сумесі было значна вышэй, чым у кантрольнай групе, але ўтрыманне Na было значна ніжэй (88 супраць 111 мг / 100 г сур.). Канцэнтрацыя макрамінералаў у чаранках бульбы была самай нізкай з усіх пабочных патокаў. Утрыманне макрамінералаў у чаранках бульбы было значна ніжэй, чым у іншых пабочных патоках і кантролі. За выключэннем таго, што ўтрыманне Mg было параўнальна з кантрольнай групай. Хоць ферментаваны корань цыкорыя не меў самай высокай канцэнтрацыі макрамінералаў, утрыманне попелу ў гэтым бакавым патоку было самым высокім з усіх бакавых патокаў. Гэта можа быць звязана з тым, што яны не ачышчаны і могуць утрымліваць высокую канцэнтрацыю кремнезема (пяску). Змест Na і Ca было параўнальна з такім у агародніннай сумесі. Ферментаваны корань цыкорыя ўтрымліваў самую высокую канцэнтрацыю Na з усіх бакавых патокаў. За выключэннем Na, садовыя лісце мелі самыя высокія канцэнтрацыі макрамінералаў з усіх вільготных кармоў. Канцэнтрацыя К (9909 мг / 100 г СУ) у 3 тыс. разоў перавышала кантроль (3 мг / 100 г СУ) і ў 2,5 разы вышэй, чым у агародніннай сумесі (4057 мг / 100 г СУ). Змест Ca было самым высокім з усіх пабочных патокаў (7276 мг / 100 г DM), у 20 разоў вышэй, чым кантроль (336 мг / 100 г DM), і ў 14 разоў вышэй, чым канцэнтрацыя Ca ў ферментаваны каранях цыкорыя або агародніннай сумесі ( 530 і 496 мг/100 г сухой рэчывы).
Нягледзячы на значныя адрозненні ў макроминеральном складзе рацыёнаў (табл. 2), істотных адрозненняў не было выяўлена ў макроминеральном складзе мучных чарвякоў, выгадаваных на агароднінных сумесях і кантрольных рацыёнах.
Лічынкі, якіх кармілі бульбяной дробкай, мелі значна больш нізкія канцэнтрацыі ўсіх макрамінералаў у параўнанні з кантролем, за выключэннем Na, які меў супастаўныя канцэнтрацыі. Акрамя таго, кармленне бульбяным чыпсам прывяло да найбольшага зніжэння ўтрымання макрамінералаў у лічынках у параўнанні з іншымі пабочнымі патокамі. Гэта супадае з меншай попелам, якая назіраецца ў бліжэйшых складах мучных чарвякоў. Аднак, хоць P і K былі значна вышэй у гэтай вільготнай дыеце, чым у іншых пабочных патоках і кантролі, склад лічынак не адлюстроўваў гэтага. Нізкія канцэнтрацыі Ca і Mg, знойдзеныя ў біямасе мучнога чарвяка, могуць быць звязаны з нізкімі канцэнтрацыямі Ca і Mg, якія прысутнічаюць у самім вільготным рацыёне.
Кармленне ферментаваных каранёў цыкорыя і лісця фруктовага саду прывяло да значна больш высокіх узроўняў кальцыя, чым кантроль. Садовыя лісце ўтрымлівалі самыя высокія ўзроўні P, Mg, K і Ca з усіх вільготных рацыёнаў, але гэта не адлюстроўвалася на біямасе мучнога чарвяка. Канцэнтрацыі Na былі самымі нізкімі ў гэтых лічынках, у той час як канцэнтрацыі Na былі вышэй у лісці саду, чым у тронках бульбы. Змест Ca павялічылася ў лічынках (66 мг / 100 г DM), але канцэнтрацыі Ca былі не такімі высокімі, як у біямасе мучнога чарвяка (79 мг / 100 г DM) у эксперыментах з ферментаваным коранем цыкорыя, хоць канцэнтрацыя Ca ў ліставых культурах фруктовага саду была У 14 разоў вышэй, чым у кораня цыкорыя.
Па мікраэлементнага складу вільготных кармоў (табл. 3) мінеральны склад агародніннай сумесі быў аналагічны кантрольнай групе, за выключэннем таго, што канцэнтрацыя Mn была значна ніжэй. Канцэнтрацыі ўсіх аналізаваных мікраэлементаў былі ніжэй у зрэзе бульбы ў параўнанні з кантролем і іншымі пабочнымі прадуктамі. Ферментаваны корань цыкорыя змяшчае амаль у 100 разоў больш жалеза, у 4 разы больш медзі, у 2 разы больш цынку і прыкладна столькі ж марганца. Змест цынку і марганца ў лісці садовых культур было значна вышэй, чым у кантрольнай групе.
Істотных адрозненняў паміж утрыманнем мікраэлементаў у лічынках, якія атрымлівалі кантроль, агароднінную сумесь і вільготныя абрэзкі бульбы, не выяўлена. Аднак утрыманне Fe і Mn у лічынках, якіх кармілі ферментаваным каранём цыкорыя, значна адрознівалася ад утрымання мучных чарвякоў, якіх кармілі кантрольнай групай. Павелічэнне ўтрымання Fe можа быць звязана з стократным павелічэннем канцэнтрацыі мікраэлемента ў самым вільготным рацыёне. Тым не менш, хоць не было істотнай розніцы ў канцэнтрацыях Mn паміж ферментаванымі каранямі цыкорыя і кантрольнай групай, узровень марганца павялічыўся ў лічынках, якіх кармілі ферментаванымі каранямі цыкорыя. Варта таксама адзначыць, што канцэнтрацыя марганца была вышэй (у 3 разы) у дыеце з вільготным лісцем садаводства ў параўнанні з кантролем, але істотнай розніцы ў складзе біямасы мучных чарвякоў не было. Адзінай розніцай паміж кантрольным і садовым лісцем было ўтрыманне Cu, якое было ніжэй у лісці.
У табліцы 4 паказаны канцэнтрацыі цяжкіх металаў, якія знаходзяцца ў субстратах. Еўрапейскія максімальныя канцэнтрацыі Pb, Cd і Cr у паўнавартасных кармах для жывёл былі пераведзены ў мг/100 г сухога рэчыва і дададзены ў табліцу 4 для палягчэння параўнання з канцэнтрацыямі, знойдзенымі ў бакавых патоках47.
У кантрольных вільготных кармах, агароднінных сумесях і бульбяных вотруб'і свінцу не было выяўлена, у той час як у садовых лісці ўтрымлівалася 0,002 мг Pb / 100 г DM, а ў ферментаваных каранях цыкорыя - 0,041 mg Pb / 100 г DM. Канцэнтрацыі C у кантрольных кармах і садовых лісці былі супастаўныя (0,023 і 0,021 мг / 100 г СУ), у той час як яны былі ніжэй у агароднінных сумесях і бульбяных вотруб'і (0,004 і 0,007 мг / 100 г СУ). У параўнанні з іншымі субстратамі канцэнтрацыя Cr у ферментаваны каранях цыкорыя была значна вышэй (0,135 мг / 100 г DM) і ў шэсць разоў вышэй, чым у кантрольным карме. Cd не быў выяўлены ні ў кантрольным патоку, ні ў любым з выкарыстаных бакавых патокаў.
Значна больш высокія ўзроўні Pb і Cr былі знойдзены ў лічынках, якіх кармілі ферментаваны каранямі цыкорыя. Аднак Cd не быў выяўлены ні ў адной лічынкі мучнога чарвяка.
Быў праведзены якасны аналіз тоўстых кіслот у сырым тлушчы, каб вызначыць, ці могуць на профіль тоўстых кіслот лічынак мучнога чарвяка ўплываць розныя кампаненты бакавога патоку, якім яны харчаваліся. Размеркаванне гэтых тоўстых кіслот паказана ў табліцы 5. Тлустыя кіслоты пералічаны паводле іх агульнай назвы і малекулярнай структуры (пазначаецца як "Cx:y", дзе x адпавядае колькасці атамаў вугляроду, а y - колькасці ненасычаных сувязяў ).
Профіль тоўстых кіслот мучных чарвякоў, якіх кармілі лустачкамі бульбы, быў істотна зменены. Яны ўтрымлівалі значна большую колькасць мірыстынавай кіслаты (C14:0), пальміцінавай кіслаты (C16:0), пальмітолеінавай кіслаты (C16:1) і олеінавай кіслаты (C18:1). Канцэнтрацыі пентадекановой кіслаты (C15:0), лінолевая кіслаты (C18:2) і ліноленовой кіслаты (C18:3) былі значна ніжэй у параўнанні з іншымі мучнымі чарвякамі. У параўнанні з іншымі профілямі тоўстых кіслот, суадносіны C18:1 да C18:2 былі адваротнымі ў кавалачках бульбы. Мучныя чарвякі, якіх кармілі садовым лісцем, утрымлівалі большую колькасць пентадэканавай кіслаты (C15:0), чым мучныя чарвякі, якіх кармілі іншымі вільготнымі дыетамі.
Тоўстыя кіслоты дзеляцца на насычаныя тлустыя кіслоты (НЖК), монаненасычаныя тлустыя кіслоты (МНЖК) і поліненасычаныя тлустыя кіслоты (ПНЖК). Табліца 5 паказвае канцэнтрацыі гэтых груп тоўстых кіслот. У цэлым профілі тоўстых кіслот мучных чарвякоў, якіх кармілі адходамі бульбы, значна адрозніваліся ад кантрольных і іншых пабочных патокаў. Для кожнай групы тоўстых кіслот мучныя чарвякі, якіх кармілі бульбянымі чыпсамі, значна адрозніваліся ад усіх іншых груп. Яны ўтрымлівалі больш SFA і MUFA і менш PUFA.
Істотных адрозненняў паміж выжывальнасцю і агульнай масай выхаду лічынак, разведзеных на розных субстратах, не было. Агульная сярэдняя прыжывальнасць склала 90%, агульная сярэдняя маса ўраджаю - 974 грамы. Мучныя чарвякі паспяхова перапрацоўваюць субпрадукты ў якасці крыніцы вільготнага корму. Вільготныя корму мучных чарвякоў складаюць больш за палову ад агульнай масы корму (сухі + вільготны). Замена свежай гародніны пабочнымі сельскагаспадарчымі прадуктамі ў якасці традыцыйнага вільготнага корму мае эканамічныя і экалагічныя перавагі для вырошчвання мучных чарвякоў.
Табліца 1 паказвае, што склад біямасы лічынак мучнога чарвяка, выгадаваных на кантрольным рацыёне, складаўся з прыблізна 72% вільгаці, 5% попелу, 19% ліпідаў, 51% бялку, 8% хітыну і 18% сухога рэчыва ў выглядзе невалакністых вугляводаў. Гэта супастаўна са значэннямі, прыведзенымі ў літаратуры.48,49 Аднак у літаратуры можна знайсці і іншыя кампаненты, часта ў залежнасці ад выкарыстоўванага аналітычнага метаду. Напрыклад, мы выкарысталі метад К'ельдаля для вызначэння ўтрымання сырога бялку з стаўленнем N да P 5,33, у той час як іншыя даследчыкі выкарыстоўваюць больш шырокае стаўленне 6,25 для мяса і пробаў корму.50,51
Даданне ў рацыён абрэзкаў бульбы (багатая вугляводамі вільготная дыета) прывяло да падваення ўтрымання тлушчу ў мучных чарвякоў. Чакаецца, што ўтрыманне вугляводаў у бульбе будзе складацца ў асноўным з крухмалу, у той час як агар змяшчае цукру (поліцукрыды)47,48. Гэтая выснова кантрастуе з іншым даследаваннем, якое паказала, што ўтрыманне тлушчу зніжаецца, калі мучных чарвякоў кармілі дыетай, дабаўленай ачышчанай на пару бульбай з нізкім утрыманнем бялку (10,7%) і высокім утрыманнем крухмалу (49,8%)36. Калі аліўкавы жмых быў дададзены ў рацыён, утрыманне бялку і вугляводаў у мучных чарвякоў супадала з такім у вільготным рацыёне, у той час як утрыманне тлушчу заставалася нязменным35. Наадварот, іншыя даследаванні паказалі, што ўтрыманне бялку ў лічынках, якія гадуюцца ў бакавых ручаях, падвяргаецца фундаментальным зменам, як і ўтрыманне тлушчу 22,37.
Ферментаваны корань цыкорыя значна павялічваў зольнасць лічынак мучнога чарвяка (табл. 1). Даследаванні ўплыву пабочных прадуктаў на попел і мінеральны склад лічынак мучнога чарвяка абмежаваныя. Большасць даследаванняў кармлення пабочнымі прадуктамі сканцэнтраваны на ўтрыманні тлушчу і бялку ў лічынках без аналізу ўтрымання попелу21,35,36,38,39. Аднак пры аналізе зольнасці лічынак, якіх кармілі субпрадуктамі, было выяўлена павышэнне зольнасці. Напрыклад, кармленне мучных чарвякоў садовымі адходамі павялічыла іх зольнасць з 3,01% да 5,30%, а даданне ў рацыён адходаў кавуна павялічыла зольнасць з 1,87% да 4,40%.
Нягледзячы на тое, што прыблізны склад усіх крыніц вільготнага корму істотна адрозніваўся (табл. 1), адрозненні ў складзе біямасы лічынак мучнога чарвяка, якіх кармілі адпаведнымі крыніцамі вільготнага корму, былі нязначнымі. Толькі лічынкі мучных чарвякоў, якіх кармілі кавалачкамі бульбы або ферментаваным коранем цыкорыя, паказалі значныя змены. Адным з магчымых тлумачэнняў гэтага выніку з'яўляецца тое, што ў дадатак да каранёў цыкорыя кавалкі бульбы таксама былі часткова ферментаваны (pH 4,7, табліца 1), што зрабіла крухмал/вугляводы больш засваяльнымі/даступнымі для лічынак мучнога чарвяка. Тое, як лічынкі мучнога чарвяка сінтэзуюць ліпіды з такіх пажыўных рэчываў, як вугляводы, уяўляе вялікую цікавасць і павінна быць цалкам вывучана ў будучых даследаваннях. Папярэдняе даследаванне ўплыву pH вільготнага рацыёну на рост лічынак мучнога чарвяка прыйшло да высновы, што істотных адрозненняў пры выкарыстанні агаравых блокаў з вільготнымі рацыёнамі ў дыяпазоне pH ад 3 да 9 не назіраецца. Гэта сведчыць аб тым, што ферментаваны вільготны рацыён можна выкарыстоўваць для культуры Tenebrio molitor53. Падобна Coudron et al.53, у кантрольных эксперыментах выкарыстоўваліся агаравыя блокі ў вільготных дыетах, паколькі яны мелі дэфіцыт мінералаў і пажыўных рэчываў. Іх даследаванне не вывучала ўплыў больш разнастайных па пажыўнасці крыніц вільготнага рацыёну, такіх як гародніна або бульба, на паляпшэнне засваяльнасці або біялагічнай даступнасці. Для далейшага вывучэння гэтай тэорыі неабходныя далейшыя даследаванні ўплыву ферментацыі вільготных крыніц дыеты на лічынак мучнога чарвяка.
Размеркаванне мінеральных рэчываў у кантрольнай біямасе мучнога чарвяка, выяўленае ў гэтым даследаванні (табліцы 2 і 3), параўнальна з дыяпазонам макра- і мікраэлементаў, знойдзеных у літаратуры48,54,55. Забеспячэнне мучных чарвякоў ферментаваным коранем цыкорыя ў якасці крыніцы вільготнага рацыёну павялічвае ўтрыманне мінеральных рэчываў у іх. Нягледзячы на тое, што большасць макра- і мікраэлементаў было вышэй у агароднінных сумесях і садовых лісці (табл. 2 і 3), яны не ўплывалі на мінеральнае ўтрыманне біямасы мучнога чарвяка ў такой жа ступені, як ферментаваны карані цыкорыя. Адным з магчымых тлумачэнняў з'яўляецца тое, што пажыўныя рэчывы ў шчолачным садовым лісці менш біядаступныя, чым у іншых, больш кіслых вільготных дыетах (табл. 1). Папярэднія даследаванні кармілі лічынак мучных чарвякоў ферментаванай рысавай саломай і выявілі, што яны добра развіваліся ў гэтым пабочным рэчышчы, а таксама паказалі, што папярэдняя апрацоўка субстрата ферментацыяй выклікала паглынанне пажыўных рэчываў. 56 Выкарыстанне ферментаваных каранёў цыкорыя павялічыла ўтрыманне Ca, Fe і Mn у біямасе мучнога чарвяка. Нягледзячы на тое, што гэты бакавы паток таксама ўтрымліваў больш высокія канцэнтрацыі іншых мінералаў (P, Mg, K, Na, Zn і Cu), гэтых мінералаў не было значна больш у біямасе мучнога чарвяка ў параўнанні з кантролем, што паказвае на селектыўнасць паглынання мінералаў. Павелічэнне ўтрымання гэтых мінералаў у біямасе мучнога чарвяка мае харчовую каштоўнасць для харчовых і кармавых мэтаў. Кальцый з'яўляецца важным мінералам, які гуляе важную ролю ў нервова-мышачнай функцыі і многіх працэсах, апасродкаваных ферментамі, такіх як згортванне крыві, фарміраванне костак і зубоў. 57,58 Дэфіцыт жалеза з'яўляецца распаўсюджанай праблемай у краінах, якія развіваюцца, дзе дзеці, жанчыны і пажылыя людзі часта не атрымліваюць дастатковай колькасці жалеза з рацыёну. 54 Хоць марганец з'яўляецца неабходным элементам у рацыёне чалавека і адыгрывае цэнтральную ролю ў функцыянаванні многіх ферментаў, празмернае спажыванне можа быць таксічным. Больш высокія ўзроўні марганца ў мучных чарвякоў, якіх кармілі ферментаваным коранем цыкорыя, не выклікалі турботы і былі параўнальныя з такімі ў курэй. 59
Канцэнтрацыі цяжкіх металаў, выяўленыя ў бакавой плыні, былі ніжэйшыя за еўрапейскія стандарты для паўнавартасных кармоў для жывёл. Аналіз цяжкіх металаў у лічынках мучнога чарвяка паказаў, што ўзроўні Pb і Cr былі значна вышэй у мучных чарвякоў, якіх кармілі ферментаваным коранем цыкорыя, чым у кантрольнай групе і іншых субстратах (табліца 4). Карані цыкорыя растуць у глебе і, як вядома, паглынаюць цяжкія металы, у той час як іншыя пабочныя патокі адбываюцца з кантраляванай вытворчасці ежы чалавекам. Мучныя чарвякі, якіх кармілі ферментаваным коранем цыкорыя, таксама ўтрымлівалі больш высокія ўзроўні Pb і Cr (табл. 4). Разліковы каэфіцыент біяназапашвання (BAF) склаў 2,66 для Pb і 1,14 для Cr, г.зн. больш за 1, што паказвае на здольнасць мучных чарвякоў назапашваць цяжкія металы. Што тычыцца свінцу, ЕС устанаўлівае максімальнае ўтрыманне свінцу ў 0,10 мг на кілаграм свежага мяса для спажывання чалавекам61. Пры ацэнцы эксперыментальных дадзеных максімальная канцэнтрацыя свінцу, выяўленая ў ферментаваным карані цыкорыя, складала 0,11 мг/100 г сухой рэчывы. Калі значэнне было пералічана да ўтрымання сухога рэчыва 30,8% для гэтых мучных чарвякоў, утрыманне Pb было 0,034 мг/кг свежага рэчыва, што было ніжэй максімальнага ўзроўню ў 0,10 мг/кг. У еўрапейскіх харчовых правілах не вызначана максімальнае ўтрыманне Cr. Cr звычайна сустракаецца ў навакольным асяроддзі, харчовых прадуктах і харчовых дабаўках і, як вядома, з'яўляецца неабходным пажыўным рэчывам для чалавека ў невялікіх колькасцях62,63,64. Гэтыя аналізы (табліца 4) паказваюць, што лічынкі T. molitor могуць назапашваць цяжкія металы, калі цяжкія металы прысутнічаюць у рацыёне. Аднак узровень цяжкіх металаў, знойдзены ў біямасе мучнога чарвяка ў гэтым даследаванні, лічыцца бяспечным для спажывання чалавекам. Рэкамендуецца рэгулярны і дбайны кантроль пры выкарыстанні бакавых патокаў, якія могуць утрымліваць цяжкія металы, у якасці крыніцы вільготнага корму для T. molitor.
Найбольш распаўсюджанымі тоўстымі кіслотамі ў агульнай біямасе лічынак T. molitor былі пальміціновая кіслата (C16:0), олеіновая кіслата (C18:1) і лінолевая кіслата (C18:2) (табліца 5), што адпавядае папярэднім даследаванням на Т. molitor. Вынікі спектру тоўстых кіслот адпавядаюць36,46,50,65. Профіль тоўстых кіслот T. molitor звычайна складаецца з пяці асноўных кампанентаў: олеіновая кіслата (C18:1), пальміціновая кіслата (C16:0), лінолевая кіслата (C18:2), мірыстынавая кіслата (C14:0) і сцеарынавая кіслата (C18:0). Паведамляецца, што олеіновая кіслата з'яўляецца самай распаўсюджанай тоўстай кіслатой (30-60%) у лічынках мучнога чарвяка, за ёй ідуць пальміціновая кіслата і лінолевая кіслата22,35,38,39. Папярэднія даследаванні паказалі, што на гэты профіль тоўстых кіслот ўплывае дыета лічынак мучнога чарвяка, але адрозненні не адпавядаюць тым жа тэндэнцыям, што і дыета38. У параўнанні з іншымі профілямі тоўстых кіслот, суадносіны C18:1–C18:2 у бульбяной лупіне адваротнае. Падобныя вынікі былі атрыманы для змяненняў у профілі тоўстых кіслот мучных чарвякоў, якіх кармілі прыгатаванай на пару бульбяной лупінай36. Гэтыя вынікі паказваюць, што, хоць профіль тоўстых кіслот алею мучнога чарвяка можа быць зменены, яно ўсё яшчэ застаецца багатай крыніцай ненасычаных тоўстых кіслот.
Мэтай гэтага даследавання было ацаніць уплыў выкарыстання чатырох розных патокаў аграпрамысловых біяадходаў у якасці вільготнага корму на склад мучных чарвякоў. Ўздзеянне ацэньвалася па харчовай каштоўнасці лічынак. Вынікі паказалі, што пабочныя прадукты былі паспяхова ператвораны ў багатую бялком біямасу (утрыманне бялку 40,7-52,3%), якая можа быць выкарыстана ў якасці харчовай і кармавой крыніцы. Акрамя таго, даследаванне паказала, што выкарыстанне пабочных прадуктаў у якасці вільготнага корму ўплывае на харчовую каштоўнасць біямасы мучнога чарвяка. У прыватнасці, забеспячэнне лічынак высокай канцэнтрацыяй вугляводаў (напрыклад, кавалкі бульбы) павялічвае ўтрыманне тлушчу ў іх і змяняе склад іх тоўстых кіслот: меншае ўтрыманне поліненасычаных тоўстых кіслот і больш высокае ўтрыманне насычаных і монаненасычаных тоўстых кіслот, але не канцэнтрацыя ненасычаных тоўстых кіслот . Па-ранейшаму дамінуюць тлустыя кіслоты (монаненасычанымі + поліненасычаныя). Даследаванне таксама паказала, што мучныя чарвякі выбарачна назапашваюць кальцый, жалеза і марганец з бакавых патокаў, багатых кіслымі мінераламі. Здаецца, біялагічная даступнасць мінералаў гуляе важную ролю, і для поўнага разумення гэтага неабходныя дадатковыя даследаванні. Цяжкія металы, якія прысутнічаюць у бакавых патоках, могуць назапашвацца ў мучных чарвякоў. Аднак канчатковыя канцэнтрацыі свінцу, кадмію і хрому ў біямасе лічынак былі ніжэй дапушчальных узроўняў, што дазваляла бяспечна выкарыстоўваць гэтыя бакавыя патокі ў якасці крыніцы вільготнага корму.
Лічынкі мучных чарвякоў былі вырашчаны кампаніямі Radius (Giel, Бельгія) і Inagro (Rumbeke-Beitem, Бельгія) ва Універсітэце прыкладных навук Томаса Мора пры 27 °C і адноснай вільготнасці 60%. Шчыльнасць мучных чарвякоў, выгадаваных у акварыуме 60 х 40 см, складала 4,17 чарвякоў / см2 (10 000 мучных чарвякоў). Лічынкам першапачаткова кармілі 2,1 кг пшанічных вотруб'я ў якасці сухога корму на акварыум для вырошчвання, а потым дабаўлялі пры неабходнасці. Выкарыстоўвайце блокі агара ў якасці кантрольнай апрацоўкі вільготнага корму. Пачынаючы з 4-га тыдня, пачніце карміць бакавымі струменямі (таксама крыніцай вільгаці) у якасці вільготнага корму замест агару ad libitum. Працэнт сухога рэчыва для кожнага бакавога патоку быў папярэдне вызначаны і запісаны, каб забяспечыць аднолькавую колькасць вільгаці для ўсіх насякомых пры апрацоўцы. Ежа размяркоўваецца па тэрарыуме раўнамерна. Лічынкі збіраюць, калі ў доследнай групе з'яўляюцца першыя лялячкі. Збор лічынак вырабляецца з дапамогай механічнай качалкі дыяметрам 2 мм. За выключэннем эксперыменту з кубікамі бульбы. Вялікія порцыі сушанай бульбы, нарэзанай кубікамі, таксама аддзяляюць, дазваляючы лічынкам прапаўзці праз гэтую сетку і збіраючы іх у металічныя латкі. Агульная маса ўраджаю вызначаецца шляхам узважвання агульнай масы ўраджаю. Выжывальнасць разлічваецца шляхам дзялення агульнай масы ўраджаю на масу лічынак. Вага лічынак вызначаецца шляхам адбору не менш за 100 лічынак і дзялення іх агульнай масы на колькасць. Сабраныя лічынкі галадаюць на працягу 24 гадзін, каб апаражніць іх кішачнік перад аналізам. Нарэшце, лічынак яшчэ раз прасейваюць, каб аддзяліць іх ад астатніх. Іх замарожваюць, усыпляюць і захоўваюць пры -18°C да аналізу.
Сухім кормам былі пшанічныя вотруб'е (бельгійскі Molens Joye). Пшанічныя вотруб'е папярэдне прасейваюць да памеру часціц менш за 2 мм. Акрамя сухога корму, лічынкам мучнога чарвяка таксама неабходны вільготны корм для падтрымання вільгаці і неабходныя для мучнога чарвяка мінеральныя дабаўкі. Вільготныя корму складаюць больш за палову ад агульнай колькасці кармоў (сухі корм + вільготны корм). У нашых эксперыментах агар (Brouwland, Бельгія, 25 г/л) выкарыстоўваўся ў якасці кантрольнага вільготнага корму45. Як паказана на малюнку 1, чатыры сельскагаспадарчыя пабочныя прадукты з розным утрыманнем пажыўных рэчываў былі пратэставаны ў якасці вільготнага корму для лічынак мучнога чарвяка. Гэтыя пабочныя прадукты ўключаюць (а) лісце ад вырошчвання агуркоў (Inagro, Бельгія), (b) абрэзкі бульбы (Duigny, Бельгія), (c) ферментаваныя карані цыкорыя (Inagro, Бельгія) і (d) непрададзеныя садавіна і гародніна з аўкцыёнаў. . (Белорта, Бельгія). Бакавы струмень здрабняюць на кавалачкі, прыдатныя для выкарыстання ў якасці вільготнага корму для мучных чарвякоў.
Пабочныя прадукты сельскай гаспадаркі ў якасці вільготнага корму для мучных чарвякоў; (а) садовыя лісце ад вырошчвання агуркоў, (б) тронкі бульбы, (с) карані цыкорыя, (г) непрададзеныя гародніна на аўкцыёне і (е) блокі агару. Як элементы кіравання.
Склад корму і лічынак мучнога чарвяка вызначалі тройчы (n = 3). Былі ацэнены экспрэс-аналіз, мінеральны склад, утрыманне цяжкіх металаў і склад тоўстых кіслот. Ад сабраных і галодных лічынак адбіралі гамагенізаваную пробу 250 г, сушылі пры 60°C да пастаяннай масы, здрабнялі (IKA, трубчастая млын 100) і прасейвалі праз сіта 1 мм. Высушаныя ўзоры запячатвалі ў цёмныя кантэйнеры.
Змест сухога рэчыва (DM) вызначалі шляхам высушвання ўзораў у печы пры 105°C на працягу 24 гадзін (Memmert, UF110). Працэнт сухога рэчыва разлічвалі па страце масы ўзору.
Змест сырой попелу (CA) вызначалі па страце масы падчас спальвання ў муфельнай печы (Nabertherm, L9/11/SKM) пры 550°C на працягу 4 гадзін.
Экстракцыя ўтрымання сырога тлушчу або дыэтылавага эфіру (EE) была праведзена з дапамогай петролейного эфіру (кіп. 40-60 °C) з выкарыстаннем абсталявання для экстракцыі Сокслета. Прыкладна 10 г узору змясцілі ў экстракцыйную галоўку і накрылі керамічнай ватай, каб прадухіліць страту ўзору. Узоры экстрагировали на працягу ночы 150 мл петролейного эфіру. Экстракт астуджалі, арганічны растваральнік выдалялі і аднаўлялі ротарным выпарваннем (Büchi, R-300) пры 300 мбар і 50 °C. Неапрацаваныя ліпідныя або эфірныя экстракты астуджалі і ўзважвалі на аналітычных вагах.
Утрыманне сырога бялку (СР) вызначалася шляхам аналізу азоту, які прысутнічае ў пробе, з выкарыстаннем метаду К'ельдаля BN EN ISO 5983-1 (2005). Для разліку ўтрымання бялку выкарыстоўвайце адпаведныя каэфіцыенты ад N да P. Для стандартнага сухога корму (пшанічныя вотруб'е) выкарыстоўваюць агульны каэфіцыент 6,25. Для бакавога патоку выкарыстоўваецца каэфіцыент 4,2366, а для агароднінных сумесяў - каэфіцыент 4,3967. Утрыманне сырога бялку ў лічынках было разлічана з выкарыстаннем каэфіцыента N да P 5,3351.
Утрыманне абалоніны ўключала вызначэнне валакна з нейтральным дэтэргентам (NDF) на аснове пратаколу экстракцыі Герхардта (ручной аналіз валакна ў мяшках, Герхардт, Германія) і метаду ван Зоста 68. Для вызначэння NDF, 1 г ўзору быў змешчаны ў спецыяльны валаконны пакет (Gerhardt, ADF/NDF мяшок) са шкляной падкладкай. Напоўненыя ўзорамі валакна мяшкі спачатку абястлушчвалі петролейным эфірам (тэмпература кіпення 40-60 °C), а затым сушылі пры пакаёвай тэмпературы. Абястлушчаны ўзор экстрагировали растворам дэтэргенту нейтральнага валакна, які змяшчае тэрмаўстойлівых α-амілаза пры тэмпературы кіпення на працягу 1,5 гадзін. Затым ўзоры тры разы прамывалі кіпячай дэіянізаванай вадой і сушылі пры 105 °C на працягу ночы. Мяшкі з сухім валакном (з рэшткамі валокнаў) узважвалі з дапамогай аналітычных вагаў (Sartorius, P224-1S), а затым абпальвалі ў муфельнай печы (Nabertherm, L9/11/SKM) пры 550°C на працягу 4 гадзін. Попел узважвалі яшчэ раз і ўтрыманне абалоніны разлічвалі на аснове страты вагі паміж сушкай і спальваннем узору.
Для вызначэння ўтрымання хітыну ў лічынках мы выкарыстоўвалі мадыфікаваны пратакол, заснаваны на аналізе сырой клятчаткі ван Состам 68 . Узор 1 г быў змешчаны ў спецыяльны валаконны пакет (Gerhardt, CF Bag) і шкляны ўшчыльняльнік. Узоры былі спакаваныя ў валаконныя мяшкі, абястлушчаныя ў петролейным эфіры (каля 40-60 °C) і высушаныя на паветры. Абястлушчаны ўзор спачатку экстрагировали кіслым растворам 0,13 М сернай кіслаты пры тэмпературы кіпення на працягу 30 мін. Мяшок для экстракцыі валакна, які змяшчае ўзор, тры разы прамывалі кіпячай дэіянізаванай вадой, а затым экстрагавалі 0,23 М растворам гідраксіду калію на працягу 2 гадзін. Мяшок для экстракцыі валакна, які змяшчае ўзор, зноў тры разы прамывалі кіпячай дэіянізаванай вадой і сушылі пры 105 °C на працягу ночы. Сухі мяшок з рэшткамі валакна ўзважвалі на аналітычных вагах і спальвалі ў муфельнай печы пры 550°C на працягу 4 гадзін. Попел узважвалі і ўтрыманне абалоніны разлічвалі на аснове страты масы спаленага ўзору.
Падлічвалі агульнае ўтрыманне вугляводаў. Канцэнтрацыя невалакністых вугляводаў (NFC) у карме была разлічана з дапамогай аналізу NDF, а канцэнтрацыя насякомых была разлічана з дапамогай аналізу хітыну.
pH матрыцы вызначалі пасля экстракцыі дэіянізаванай вадой (1:5 аб'ём/аб'ём) у адпаведнасці з NBN EN 15933.
Узоры былі падрыхтаваны, як апісана Broeckx і інш. Мінеральныя профілі вызначалі з дапамогай ICP-OES (Optima 4300™ DV ICP-OES, Perkin Elmer, MA, USA).
Цяжкія металы Cd, Cr і Pb былі прааналізаваны метадам атамна-абсарбцыйнай спектраметрыі ў графітавай печы (AAS) (Thermo Scientific, серыя ICE 3000, абсталяваная аўтасамплерам у печы GFS). Каля 200 мг узору расшчаплялі ў кіслай HNO3/HCl (1:3 па аб'ёме) з выкарыстаннем мікрахваляў (CEM, MARS 5). Мікрахвалевае расшчапленне праводзілі пры 190 ° С на працягу 25 хвілін пры 600 Вт. Разбавіць экстракт звышчыстай вадой.
Тоўстыя кіслоты вызначалі з дапамогай ГХ-МС (Agilent Technologies, сістэма ГХ 7820A з дэтэктарам 5977 E MSD). Згодна з метадам Джозэфа і Акмана70, 20% раствор BF3/MeOH дабаўлялі ў метанольны раствор KOH і з эфірнага экстракта пасля этэрыфікацыі атрымлівалі метылавы эфір тоўстай кіслаты (FAME). Тлустыя кіслоты можна ідэнтыфікаваць шляхам параўнання іх часу ўтрымання з 37 стандартамі сумесі FAME (Chemical Lab) або шляхам параўнання іх спектраў МС з онлайн-бібліятэкамі, такімі як база дадзеных NIST. Якасны аналіз праводзіцца шляхам разліку плошчы піку ў працэнтах ад агульнай плошчы піку храматаграмы.
Аналіз дадзеных праводзіўся з дапамогай праграмнага забеспячэння JMP Pro 15.1.1 ад SAS (Бакінгэмшыр, Вялікабрытанія). Ацэнка была праведзена з выкарыстаннем аднабаковага дысперсійнага аналізу з узроўнем значнасці 0,05 і Тьюкі HSD у якасці постспецыальнага тэсту.
Каэфіцыент біяназапашвання (BAF) быў разлічаны шляхам дзялення канцэнтрацыі цяжкіх металаў у біямасе лічынак мучнога чарвяка (DM) на канцэнтрацыю ў вільготным карме (DM) 43 . BAF, большы за 1, паказвае, што цяжкія металы біяназапашваюцца з вільготнага корму ў лічынках.
Наборы даных, створаныя і/або прааналізаваныя падчас бягучага даследавання, даступныя ў адпаведнага аўтара па разумным запыце.
Дэпартамент ААН па эканамічных і сацыяльных пытаннях, аддзел народанасельніцтва. Перспектывы сусветнага народанасельніцтва 2019: асноўныя моманты (ST/ESA/SER.A/423) (2019).
Коўл, М.Б., Аўгусцін, Масачусэтс, Робертсан, М.Дж., і Мэнерс, Дж.М., Навука аб бяспецы харчовых прадуктаў. NPJ навук. Ежа 2018, 2. https://doi.org/10.1038/s41538-018-0021-9 (2018).
Час публікацыі: 19 снежня 2024 г