Hvala vam što ste posjetili Nature.com. Verzija pretraživača koju koristite ima ograničenu podršku za CSS. Za najbolje rezultate preporučujemo upotrebu novijeg pretraživača (ili onemogućavanje režima kompatibilnosti u Internet Explorer-u). U međuvremenu, kako bismo osigurali kontinuiranu podršku, prikazat ćemo stranicu bez stilova i JavaScripta.
Uzgoj insekata je potencijalni način da se zadovolji rastuća globalna potražnja za proteinima i nova je aktivnost u zapadnom svijetu gdje ostaju mnoga pitanja u vezi s kvalitetom i sigurnošću proizvoda. Insekti mogu igrati važnu ulogu u kružnoj ekonomiji pretvarajući biootpad u vrijednu biomasu. Otprilike polovina hranidbenog supstrata za brašnare dolazi od vlažne hrane. Ovo se može dobiti iz biološkog otpada, čineći uzgoj insekata održivijim. Ovaj članak izvještava o nutritivnom sastavu crva brašnara (Tenebrio molitor) hranjenih organskim dodacima iz nusproizvoda. To uključuje neprodato povrće, kriške krompira, fermentisano korenje cikorije i baštensko lišće. Procjenjuje se analizom približnog sastava, profila masnih kiselina, sadržaja minerala i teških metala. Crvi brašnari hranjeni kriškama krompira imali su dvostruki sadržaj masti i povećanje zasićenih i mononezasićenih masnih kiselina. Upotreba fermentisanog korijena cikorije povećava sadržaj minerala i akumulira teške metale. Osim toga, apsorpcija minerala od strane brašnara je selektivna, jer se povećavaju samo koncentracije kalcija, željeza i mangana. Dodavanje mješavine povrća ili vrtnog lišća u ishranu neće značajno promijeniti nutritivni profil. U zaključku, tok nusproizvoda je uspješno pretvoren u biomasu bogatu proteinima, čiji je sadržaj nutrijenata i bioraspoloživost utjecao na sastav brašnastih crva.
Očekuje se da će rastuća ljudska populacija dostići 9,7 milijardi do 2050. godine1,2 čime će se naša proizvodnja hrane nositi s velikom potražnjom za hranom. Procjenjuje se da će potražnja za hranom porasti za 70-80% između 2012. i 20503,4,5. Prirodni resursi koji se koriste u trenutnoj proizvodnji hrane se iscrpljuju, ugrožavajući naše ekosisteme i zalihe hrane. Osim toga, velike količine biomase se rasipaju povezane s proizvodnjom i potrošnjom hrane. Procjenjuje se da će do 2050. godine godišnja globalna količina otpada dostići 27 milijardi tona, od čega je većina biootpad6,7,8. Kao odgovor na ove izazove, predložena su inovativna rješenja, alternative ishrani i održivi razvoj poljoprivrede i prehrambenih sistema9,10,11. Jedan takav pristup je korištenje organskih ostataka za proizvodnju sirovina kao što su jestivi insekti kao održivi izvori hrane i hrane za životinje12,13. Uzgoj insekata proizvodi manje emisije stakleničkih plinova i amonijaka, zahtijeva manje vode od tradicionalnih izvora proteina i može se proizvoditi u vertikalnim sistemima uzgoja, zahtijevajući manje prostora14,15,16,17,18,19. Istraživanja su pokazala da insekti mogu pretvoriti biootpad niske vrijednosti u vrijednu biomasu bogatu proteinima sa sadržajem suhe tvari do 70%20,21,22. Nadalje, biomasa niske vrijednosti se trenutno koristi za proizvodnju energije, deponiju ili reciklažu i stoga ne konkurira sadašnjem sektoru hrane i hrane za životinje23,24,25,26. Crv brašnar (T. molitor)27 smatra se jednom od najperspektivnijih vrsta za proizvodnju hrane i hrane za životinje velikih razmera. I larve i odrasle jedinke hrane se raznim materijalima kao što su proizvodi od žitarica, životinjski otpad, povrće, voće, itd. 28,29. U zapadnim društvima, T. molitor se uzgaja u zatočeništvu u malom obimu, uglavnom kao hrana za domaće životinje kao što su ptice ili gmizavci. Trenutno se više pažnje posvećuje njihovom potencijalu u proizvodnji hrane i stočne hrane30,31,32. Na primjer, T. molitor je odobren s novim profilom hrane, uključujući upotrebu u smrznutim, sušenim i praškastim oblicima (Uredba (EU) br. 258/97 i Uredba (EU) 2015/2283) 33. Međutim, proizvodnja velikih razmjera Insekata za hranu i stočnu hranu još uvijek je relativno nov koncept u zapadnim zemljama. Industrija se suočava s izazovima kao što su praznine u znanju u vezi s optimalnom ishranom i proizvodnjom, nutritivnim kvalitetom finalnog proizvoda i sigurnosnim pitanjima kao što su nakupljanje toksičnosti i mikrobiološke opasnosti. Za razliku od tradicionalnog stočarstva, uzgoj insekata nema sličan istorijski trag17,24,25,34.
Iako su provedena mnoga istraživanja o nutritivnoj vrijednosti crva brašnara, faktori koji utiču na njihovu nutritivnu vrijednost još uvijek nisu u potpunosti shvaćeni. Prethodne studije su pokazale da ishrana insekata može uticati na njen sastav, ali nije pronađen jasan obrazac. Pored toga, ove studije su se fokusirale na proteinske i lipidne komponente crva iz brašna, ali su imale ograničene efekte na mineralne komponente21,22,32,35,36,37,38,39,40. Potrebno je više istraživanja da bi se razumio kapacitet apsorpcije minerala. Nedavna studija je zaključila da su ličinke brašnara hranjene rotkvom imale blago povišene koncentracije određenih minerala. Međutim, ovi rezultati su ograničeni na testiranu podlogu i potrebna su daljnja industrijska ispitivanja41. Prijavljeno je da je akumulacija teških metala (Cd, Pb, Ni, As, Hg) u brašnastim crvima značajno povezana sa sadržajem metala u matriksu. Iako su koncentracije metala pronađene u ishrani u stočnoj hrani ispod zakonskih granica42, utvrđeno je da se arsen bioakumulira i u larvama brašnara, dok se kadmij i olovo ne bioakumuliraju43. Razumijevanje efekata ishrane na nutritivni sastav crva brašnara ključno je za njihovu sigurnu upotrebu u hrani i hrani za životinje.
Studija predstavljena u ovom radu fokusira se na utjecaj korištenja poljoprivrednih nusproizvoda kao izvora vlažne hrane na nutritivni sastav brašnara. Osim suve hrane, larvama treba dati i mokru hranu. Izvor vlažne hrane obezbjeđuje potrebnu vlagu, a služi i kao dodatak ishrani za brašnare, povećavajući brzinu rasta i maksimalnu tjelesnu težinu44,45. Prema našim standardnim podacima o uzgoju crva brašnara u projektu Interreg-Valusect, ukupna hrana za brašnare sadrži 57% w/w mokre hrane. Obično se svježe povrće (npr. šargarepa) koristi kao izvor mokre hrane35,36,42,44,46. Korištenje nusproizvoda niske vrijednosti kao izvora vlažne hrane donijet će održivije i ekonomske koristi uzgoju insekata17. Ciljevi ove studije bili su (1) istražiti efekte korištenja biootpada kao vlažne hrane na nutritivni sastav brašnara, (2) odrediti sadržaj makro- i mikronutrijenata u larvi brašnara uzgojenih na biootpadu bogatom mineralima kako bi se ispitala izvodljivost mineralno obogaćivanje, i (3) procijeniti sigurnost ovih nusproizvoda u uzgoju insekata analizom prisutnosti i akumulacije teških metala Pb, Cd i Cr. Ova studija će pružiti dodatne informacije o efektima suplementacije biootpadom na ishranu larvi brašnara, nutritivnu vrijednost i sigurnost.
Sadržaj suhe materije u bočnom toku bio je veći u poređenju sa kontrolnim vlažnim nutritivnim agarom. Sadržaj suhe materije u povrtnim mešavinama i baštenskom lišću bio je manji od 10%, dok je veći u reznicama krompira i fermentisanom korenu cikorije (13,4 i 29,9 g/100 g sveže materije, FM).
Mješavina povrća imala je veći sadržaj sirovog pepela, masti i proteina i manji sadržaj nevlaknastih ugljikohidrata od kontrolne hrane (agar), dok je sadržaj vlakana neutralnog deterdženta tretiranog amilazom bio sličan. Sadržaj ugljikohidrata u kriškama krompira bio je najveći od svih sporednih tokova i bio je uporediv sa sadržajem u agaru. Sveukupno, njegov sirovi sastav bio je najsličniji kontrolnoj hrani, ali je dopunjen malim količinama proteina (4,9%) i sirovog pepela (2,9%) 47,48. pH krompira se kreće od 5 do 6, a vredi napomenuti da je ova bočna struja krompira kiselija (4,7). Fermentirani korijen cikorije bogat je pepelom i najkiseliji je od svih sporednih tokova. Budući da korijenje nije očišćeno, očekuje se da će najveći dio pepela biti pijesak (silicijum dioksid). Baštensko lišće je bilo jedini alkalni proizvod u odnosu na kontrolu i druge sporedne tokove. Sadrži visok nivo pepela i proteina i mnogo manje ugljenih hidrata od kontrolne. Sirovi sastav je najbliži fermentisanom korenu cikorije, ali je koncentracija sirovih proteina veća (15,0%), što je uporedivo sa sadržajem proteina u mešavini povrća. Statistička analiza navedenih podataka pokazala je značajne razlike u sirovom sastavu i pH sporednih tokova.
Dodavanje mješavine povrća ili baštenskog lišća hrani za brašnari nije utjecalo na sastav biomase larvi brašnara u odnosu na kontrolnu grupu (Tabela 1). Dodavanje reznica krompira rezultiralo je najznačajnijom razlikom u sastavu biomase u odnosu na kontrolnu grupu koja je primala larve brašnara i druge izvore vlažne hrane. Što se tiče sadržaja proteina brašnara, sa izuzetkom reznica krompira, različiti približni sastavi bočnih tokova nisu uticali na sadržaj proteina larvi. Ishrana reznicama krompira kao izvora vlage dovela je do dvostrukog povećanja sadržaja masti ličinki i smanjenja sadržaja proteina, hitina i nevlaknastih ugljikohidrata. Fermentirani korijen cikorije povećao je sadržaj pepela u larvi brašnara za jedan i pol puta.
Mineralni profili izraženi su kao sadržaji makrominerala (Tabela 2) i mikronutrijenata (Tabela 3) u vlažnoj hrani i biomasi larvi brašnara.
Općenito, poljoprivredne sporedne tokove bile su bogatije makromineralima u odnosu na kontrolnu grupu, osim reznica krompira koje su imale manji sadržaj Mg, Na i Ca. Koncentracija kalijuma je bila visoka u svim sporednim tokovima u odnosu na kontrolu. Agar sadrži 3 mg/100 g DM K, dok se koncentracija K u bočnom toku kretala od 1070 do 9909 mg/100 g DM. Sadržaj makrominerala u biljnoj mješavini bio je značajno veći nego u kontrolnoj grupi, ali je sadržaj Na bio značajno manji (88 prema 111 mg/100 g DM). Koncentracija makrominerala u reznicama krompira bila je najniža od svih sporednih tokova. Sadržaj makrominerala u reznicama krompira bio je značajno niži nego u drugim bočnim tokovima i kontroli. Osim što je sadržaj Mg bio uporediv sa kontrolnom grupom. Iako fermentirani korijen cikorije nije imao najveću koncentraciju makrominerala, sadržaj pepela u ovoj bočnoj struji bio je najveći od svih sporednih tokova. To može biti zbog činjenice da nisu pročišćeni i mogu sadržavati visoke koncentracije silicijum dioksida (pijesak). Sadržaj Na i Ca bio je uporediv sa sadržajem mešavine povrća. Fermentirani korijen cikorije sadržavao je najveću koncentraciju Na od svih sporednih tokova. Sa izuzetkom Na, hortikulturno lišće je imalo najveću koncentraciju makrominerala od svih vlažnih krma. Koncentracija K (9909 mg/100 g DM) bila je tri hiljade puta veća od kontrolne (3 mg/100 g DM) i 2,5 puta veća od biljne mješavine (4057 mg/100 g DM). Sadržaj Ca bio je najveći od svih sporednih tokova (7276 mg/100 g DM), 20 puta veći od kontrolne (336 mg/100 g DM) i 14 puta veći od koncentracije Ca u fermentiranom korijenu cikorije ili mješavini povrća (530 i 496 mg/100 g DM).
Iako su postojale značajne razlike u makromineralnom sastavu ishrane (Tabela 2), nisu nađene značajne razlike u makromineralnom sastavu brašnara uzgojenih na mešavinama povrća i kontrolnim dijetama.
Ličinke hranjene mrvicama krompira imale su značajno niže koncentracije svih makrominerala u odnosu na kontrolu, sa izuzetkom Na koji je imao uporedive koncentracije. Dodatno, hranjenje krompirom hrskavim krompirom izazvalo je najveće smanjenje sadržaja makrominerala larve u poređenju sa drugim bočnim tokovima. Ovo je u skladu sa nižim pepelom uočenim u obližnjim formulacijama brašnara. Međutim, iako su P i K bili značajno veći u ovoj mokroj ishrani od ostalih sporednih tokova i kontrole, sastav larvi to nije odražavao. Niske koncentracije Ca i Mg pronađene u biomasi brašnara mogu biti povezane s niskim koncentracijama Ca i Mg prisutnim u samoj mokroj ishrani.
Hranjenje fermentiranim korijenjem cikorije i lišćem voćnjaka rezultiralo je znatno višim nivoima kalcija od kontrolne skupine. Listovi voćnjaka su sadržavali najviše P, Mg, K i Ca od svih vlažnih namirnica, ali to se nije odrazilo na biomasu brašnara. Koncentracije Na su bile najniže kod ovih ličinki, dok su koncentracije Na bile veće u lišću voćnjaka nego u reznicama krompira. Sadržaj Ca se povećao u larvama (66 mg/100 g DM), ali koncentracije Ca nisu bile tako visoke kao one u biomasi brašnara (79 mg/100 g DM) u ispitivanjima fermentiranog korijena cikorije, iako je koncentracija Ca u lisnim usjevima voćnjaka bila 14 puta veći nego u korijenu cikorije.
Na osnovu sastava mikroelemenata vlažnih krmiva (tabela 3), mineralni sastav biljne mješavine bio je sličan kontrolnoj grupi, osim što je koncentracija Mn bila značajno niža. Koncentracije svih analiziranih mikroelemenata bile su niže u rezovima krompira u odnosu na kontrolu i druge nusproizvode. Fermentirani korijen cikorije sadržavao je skoro 100 puta više željeza, 4 puta više bakra, 2 puta više cinka i otprilike istu količinu mangana. Sadržaj cinka i mangana u listovima baštenskih kultura bio je značajno veći nego u kontrolnoj grupi.
Nisu nađene značajne razlike između sadržaja elemenata u tragovima larvi hranjenih kontrolnom hranom, mješavinom povrća i mokrim ostacima krompira. Međutim, sadržaj Fe i Mn larvi hranjenih hranom fermentiranog korijena cikorije značajno se razlikovao od sadržaja brašnastih crva kojima je hranjena kontrolna grupa. Povećanje sadržaja Fe može biti posljedica stostrukog povećanja koncentracije elemenata u tragovima u samoj vlažnoj prehrani. Međutim, iako nije bilo značajne razlike u koncentracijama Mn između fermentiranog korijena cikorije i kontrolne grupe, nivoi Mn su se povećali u larvama koje su hranjene fermentiranim korijenom cikorije. Takođe treba napomenuti da je koncentracija Mn bila viša (3 puta) u vlažnoj lisnoj ishrani hortikulturne ishrane u odnosu na kontrolu, ali nije bilo značajne razlike u sastavu biomase brašnara. Jedina razlika između kontrolnih i hortikulturnih listova bio je sadržaj Cu, koji je bio manji u listovima.
U tabeli 4 prikazane su koncentracije teških metala u supstratima. Europske maksimalne koncentracije Pb, Cd i Cr u potpunoj stočnoj hrani pretvorene su u mg/100 g suhe tvari i dodane u tablicu 4 kako bi se olakšalo poređenje sa koncentracijama pronađenim u sporednim tokovima47.
U kontrolnoj vlažnoj hrani, biljnim mješavinama ili mekinjama krompira nije detektovan Pb, dok je lišće vrta sadržavalo 0,002 mg Pb/100 g DM, a fermentirani korijen cikorije sadržavao je najveću koncentraciju od 0,041 mg Pb/100 g DM. Koncentracije C u kontrolnoj hrani i lišću bašte bile su uporedive (0,023 i 0,021 mg/100 g DM), dok su bile niže u mešavinama povrća i mekinjama krompira (0,004 i 0,007 mg/100 g DM). U poređenju sa drugim supstratima, koncentracija Cr u fermentisanom korenu cikorije bila je značajno viša (0,135 mg/100 g DM) i šest puta veća nego u kontrolnoj hrani. Cd nije detektovan ni u kontrolnom toku ni u bilo kojoj od korištenih bočnih struja.
Značajno viši nivoi Pb i Cr pronađeni su u larvama hranjenim fermentiranim korijenjem cikorije. Međutim, Cd nije otkriven ni u jednoj larvi brašnara.
Provedena je kvalitativna analiza masnih kiselina u sirovoj masti kako bi se utvrdilo da li na profil masnih kiselina larvi brašnara mogu utjecati različite komponente bočne struje kojom su se hranile. Raspodjela ovih masnih kiselina prikazana je u Tabeli 5. Masne kiseline su navedene prema uobičajenom nazivu i molekularnoj strukturi (označene kao “Cx:y”, gdje x odgovara broju atoma ugljika, a y broju nezasićenih veza ).
Profil masnih kiselina crva brašnara hranjenih komadićima krompira je značajno izmenjen. Sadržavale su značajno veće količine miristinske kiseline (C14:0), palmitinske kiseline (C16:0), palmitoleinske kiseline (C16:1) i oleinske kiseline (C18:1). Koncentracije pentadekanske kiseline (C15:0), linolne kiseline (C18:2) i linolenske kiseline (C18:3) bile su značajno niže u odnosu na druge brašnare. U poređenju sa drugim profilima masnih kiselina, odnos C18:1 prema C18:2 je obrnut u komadima krompira. Crvi brašnari hranjeni hortikulturnim listovima sadržavali su veće količine pentadekanske kiseline (C15:0) nego crvi brašnari hranjeni drugim vlažnim namirnicama.
Masne kiseline se dijele na zasićene masne kiseline (SFA), mononezasićene masne kiseline (MUFA) i polinezasićene masne kiseline (PUFA). Tabela 5 prikazuje koncentracije ovih grupa masnih kiselina. Sve u svemu, profili masnih kiselina crva brašnara hranjenih krompirovim otpadom su se značajno razlikovali od kontrolnih i drugih sporednih tokova. Za svaku grupu masnih kiselina, crvi brašnari hranjeni čipsom značajno su se razlikovali od svih ostalih grupa. Sadržavale su više SFA i MUFA i manje PUFA.
Nije bilo značajnih razlika između stope preživljavanja i ukupne težine prinosa larvi uzgojenih na različitim supstratima. Ukupna prosječna stopa preživljavanja bila je 90%, a ukupna prosječna težina prinosa bila je 974 grama. Crvi brašnari uspješno prerađuju nusproizvode kao izvor mokre hrane. Vlažna hrana brašnara čini više od polovine ukupne težine hrane (suvo + mokro). Zamjena svježeg povrća poljoprivrednim nusproizvodima kao tradicionalnom vlažnom hranom ima ekonomske i ekološke prednosti za uzgoj brašnara.
Tabela 1 pokazuje da je sastav biomase larvi brašnara uzgojenih na kontrolnoj ishrani bio približno 72% vlage, 5% pepela, 19% lipida, 51% proteina, 8% hitina i 18% suhe tvari kao nevlaknastih ugljikohidrata. Ovo je uporedivo sa vrijednostima navedenim u literaturi.48,49 Međutim, u literaturi se mogu naći i druge komponente, često ovisno o korištenoj analitičkoj metodi. Na primjer, koristili smo Kjeldahlovu metodu za određivanje sadržaja sirovih proteina s omjerom N prema P od 5,33, dok drugi istraživači koriste široko korišteni omjer od 6,25 za uzorke mesa i hrane za životinje.50,51
Dodavanje ostataka krompira (mokra dijeta bogata ugljenim hidratima) u ishranu je rezultirala udvostručavanjem sadržaja masti u brašnarima. Očekuje se da se sadržaj ugljenih hidrata u krompiru sastoji uglavnom od skroba, dok agar sadrži šećere (polisaharide)47,48. Ovaj nalaz je u suprotnosti s drugom studijom koja je otkrila da se sadržaj masti smanjio kada su crvi od brašna hranjeni ishranom dopunjenom krompirom oguljenim na pari koji je imao malo proteina (10,7%) i visok sadržaj škroba (49,8%)36. Kada je komina maslina dodana u ishranu, sadržaj proteina i ugljikohidrata u brašnarima odgovara onom u mokroj prehrani, dok je sadržaj masti ostao nepromijenjen35. Nasuprot tome, druge studije su pokazale da sadržaj proteina larvi uzgojenih u bočnim tokovima prolazi kroz fundamentalne promjene, kao i sadržaj masti22,37.
Fermentirani korijen cikorije značajno je povećao sadržaj pepela u larvi brašnara (Tabela 1). Istraživanja o efektima nusproizvoda na pepeo i mineralni sastav larvi brašnara su ograničena. Većina studija hranjenja nusproizvodima fokusirala se na sadržaj masti i proteina u larvi bez analize sadržaja pepela21,35,36,38,39. Međutim, kada je analiziran sadržaj pepela u larvi hranjenim nusproizvodima, utvrđeno je povećanje sadržaja pepela. Na primjer, hranjenje baštenskog otpada brašnara povećalo je njihov sadržaj pepela sa 3,01% na 5,30%, a dodavanje otpada od lubenice u ishranu povećalo je sadržaj pepela sa 1,87% na 4,40%.
Iako su svi izvori vlažne hrane značajno varirali u svom približnom sastavu (Tablica 1), razlike u sastavu biomase larvi brašnara koje su hranjene odgovarajućim izvorima mokre hrane bile su male. Samo larve brašnara hranjene komadima krompira ili fermentisanim korenom cikorije pokazale su značajne promene. Jedno od mogućih objašnjenja za ovaj rezultat je da su pored korijena cikorije, komadići krompira također bili djelimično fermentirani (pH 4,7, tabela 1), čineći škrob/ugljikohidrate probavljivijim/dostupnijim za larve brašnara. Način na koji larve brašnara sintetiziraju lipide iz nutrijenata kao što su ugljikohidrati je od velikog interesa i trebalo bi ga u potpunosti istražiti u budućim studijama. Prethodna studija o učinku pH mokre hrane na rast larvi brašnara zaključila je da nisu uočene značajne razlike kada se koriste blokovi agara s vlažnom hranom u rasponu pH od 3 do 9. To ukazuje da se fermentirana vlažna hrana može koristiti za uzgoj Tenebrio molitor53 . Slično kao kod Coudron et al.53, kontrolni eksperimenti su koristili blokove agara u vlažnoj ishrani jer su imali manjak minerala i hranljivih materija. Njihova studija nije ispitivala učinak nutritivno raznovrsnijih izvora vlažne ishrane kao što su povrće ili krompir na poboljšanje probavljivosti ili bioraspoloživosti. Potrebne su daljnje studije o efektima fermentacije izvora vlažne hrane na larve brašnara da bi se dalje istražila ova teorija.
Mineralna distribucija kontrolne biomase brašnara pronađena u ovoj studiji (Tabele 2 i 3) je uporediva sa rasponom makro- i mikronutrijenata koji se nalaze u literaturi48,54,55. Pružanje fermentiranog korijena cikorije kao izvora mokre prehrane povećava njihov sadržaj minerala. Iako je većina makro- i mikronutrijenata bila veća u mješavinama povrća i vrtnom lišću (tablice 2 i 3), oni nisu utjecali na mineralni sadržaj biomase brašnara u istoj mjeri kao fermentirani korijen cikorije. Jedno od mogućih objašnjenja je da su hranjive tvari u alkalnim vrtnim listovima manje bioraspoložive od onih u drugim, kiselijim vlažnim dijetama (Tabela 1). Prethodne studije su hranile larve brašnara fermentiranom pirinčanom slamom i otkrile su da su se dobro razvile u ovoj sporednoj struji, a također su pokazale da je prethodna obrada supstrata fermentacijom izazvala unos nutrijenata. 56 Upotreba fermentisanog korijena cikorije povećala je sadržaj Ca, Fe i Mn u biomasi brašnara. Iako je ovaj sporedni tok sadržavao i veće koncentracije drugih minerala (P, Mg, K, Na, Zn i Cu), ovi minerali nisu bili značajno zastupljeniji u biomasi brašnara u odnosu na kontrolu, što ukazuje na selektivnost unosa minerala. Povećanje sadržaja ovih minerala u biomasi brašnara ima nutritivnu vrijednost za hranu i hranu za životinje. Kalcij je esencijalni mineral koji igra vitalnu ulogu u neuromuskularnoj funkciji i mnogim enzimima posredovanim procesima kao što su zgrušavanje krvi, formiranje kostiju i zuba. 57,58 Nedostatak gvožđa je čest problem u zemljama u razvoju, gde deca, žene i starije osobe često ne dobijaju dovoljno gvožđa iz ishrane. 54 Iako je mangan bitan element u ljudskoj prehrani i igra središnju ulogu u funkcioniranju mnogih enzima, prekomjerni unos može biti toksičan. Viši nivoi mangana u crvima od brašna hranjenim fermentisanim korenom cikorije nisu bili zabrinjavajući i bili su uporedivi sa onima u pilića. 59
Koncentracije teških metala pronađene u sporednom toku bile su ispod evropskih standarda za kompletnu stočnu hranu. Analiza teških metala larvi brašnara pokazala je da su nivoi Pb i Cr bili značajno viši kod crva brašnara hranjenih fermentisanim korijenom cikorije nego u kontrolnoj grupi i drugim supstratima (Tabela 4). Korijen cikorije raste u tlu i poznato je da apsorbira teške metale, dok druge sporedne tokove potiču iz kontrolirane proizvodnje ljudske hrane. Crvi brašnari hranjeni fermentiranim korijenom cikorije također su sadržavali više razine Pb i Cr (Tabela 4). Izračunati faktori bioakumulacije (BAF) bili su 2,66 za Pb i 1,14 za Cr, odnosno veći od 1, što ukazuje da brašnari imaju sposobnost akumulacije teških metala. Što se tiče Pb, EU postavlja maksimalni sadržaj Pb od 0,10 mg po kilogramu svježeg mesa za ljudsku prehranu61. U našoj procjeni eksperimentalnih podataka, maksimalna koncentracija Pb otkrivena u brašnastim crvima fermentiranog korijena cikorije bila je 0,11 mg/100 g DM. Kada je vrijednost prevedena u sadržaj suhe tvari od 30,8% za ove brašnare, sadržaj Pb je bio 0,034 mg/kg svježe tvari, što je bilo ispod maksimalnog nivoa od 0,10 mg/kg. U evropskim propisima o hrani nije naveden maksimalni sadržaj Cr. Cr se obično nalazi u životnoj sredini, prehrambenim proizvodima i aditivima za hranu i poznato je da je esencijalni nutrijent za ljude u malim količinama62,63,64. Ove analize (Tabela 4) pokazuju da larve T. molitor mogu akumulirati teške metale kada su teški metali prisutni u ishrani. Međutim, nivoi teških metala pronađeni u biomasi brašnara u ovoj studiji smatraju se sigurnim za ljudsku ishranu. Preporučuje se redovno i pažljivo praćenje kada se koriste bočni tokovi koji mogu sadržavati teške metale kao izvor mokre hrane za T. molitor.
Najzastupljenije masne kiseline u ukupnoj biomasi larvi T. molitor bile su palmitinska kiselina (C16:0), oleinska kiselina (C18:1) i linolna kiselina (C18:2) (tabela 5), što je u skladu s prethodnim studijama na T. molitoru. Rezultati spektra masnih kiselina su konzistentni36,46,50,65. Profil masnih kiselina T. molitor općenito se sastoji od pet glavnih komponenti: oleinske kiseline (C18:1), palmitinske kiseline (C16:0), linolne kiseline (C18:2), miristinske kiseline (C14:0) i stearinske kiseline (C18:0). Izvještava se da je oleinska kiselina najzastupljenija masna kiselina (30-60%) u larvama brašnara, a slijede je palmitinska kiselina i linolna kiselina22,35,38,39. Prethodne studije su pokazale da na ovaj profil masnih kiselina utiče ishrana larvi brašnara, ali razlike ne prate iste trendove kao ishrana38. U poređenju sa drugim profilima masnih kiselina, odnos C18:1–C18:2 u ljuštenju krompira je obrnut. Slični rezultati su dobijeni za promjene u profilu masnih kiselina crva brašnara hranjenih korama krompira na pari36. Ovi rezultati ukazuju na to da iako profil masnih kiselina ulja crva može biti promijenjen, ono i dalje ostaje bogat izvor nezasićenih masnih kiselina.
Cilj ovog istraživanja bio je procijeniti učinak korištenja četiri različita toka agroindustrijskog biootpada kao vlažne hrane na sastav brašnara. Uticaj je procijenjen na osnovu nutritivne vrijednosti larvi. Rezultati su pokazali da su nusproizvodi uspješno pretvoreni u biomasu bogatu proteinima (sadržaj proteina 40,7-52,3%), koja se može koristiti kao izvor hrane i hrane za životinje. Osim toga, studija je pokazala da korištenje nusproizvoda kao vlažne hrane utječe na nutritivnu vrijednost biomase brašnara. Konkretno, davanje larvi sa visokom koncentracijom ugljikohidrata (npr. rezovi krumpira) povećava njihov sadržaj masti i mijenja njihov sastav masnih kiselina: niži sadržaj polinezasićenih masnih kiselina i veći sadržaj zasićenih i mononezasićenih masnih kiselina, ali ne i koncentracije nezasićenih masnih kiselina . Još uvijek dominiraju masne kiseline (jednostruko nezasićene + polinezasićene). Studija je također pokazala da crvi od brašna selektivno akumuliraju kalcij, željezo i mangan iz sporednih tokova bogatih kiselim mineralima. Čini se da bioraspoloživost minerala igra važnu ulogu i potrebne su daljnje studije kako bi se ovo u potpunosti razumjelo. Teški metali prisutni u bočnim tokovima mogu se akumulirati u brašnarima. Međutim, konačne koncentracije Pb, Cd i Cr u biomasi larve bile su ispod prihvatljivih nivoa, što je omogućilo da se ovi bočni tokovi bezbedno koriste kao izvor mokre hrane.
Larve brašnara uzgajali su Radius (Giel, Belgija) i Inagro (Rumbeke-Beitem, Belgija) na Thomas More University of Applied Sciences na 27 °C i 60% relativnoj vlažnosti. Gustina brašnara uzgojenih u akvarijumu veličine 60 x 40 cm bila je 4,17 crva/cm2 (10 000 crva brašnara). Larve su u početku hranjene sa 2,1 kg pšeničnih mekinja kao suvom hranom po rezervoaru za uzgoj, a zatim su dopunjene po potrebi. Agar blokovi su korišteni kao kontrolni tretman vlažnom hranom. Od četvrte sedmice, bočni potoci (također izvor vlage) su hranjeni kao mokra hrana umjesto agar ad libitum. Procenat suhe tvari za svaki bočni tok je unaprijed određen i zabilježen kako bi se osigurala jednaka količina vlage za sve insekte tijekom tretmana. Hrana se ravnomjerno raspoređuje po terarijumu. Ličinke se sakupljaju kada se u eksperimentalnoj grupi pojave prve kukuljice. Žetva larvi se vrši pomoću mehaničke mućkalice prečnika 2 mm. Osim eksperimenta s kockicama krompira. Velike porcije sušenog krompira isečenog na kockice se takođe odvajaju tako što se larvama dozvoljava da puze kroz ovo sito i sakupljaju ih u metalnu tacnu. Ukupna težina žetve određuje se vaganjem ukupne žetvene težine. Preživljavanje se izračunava dijeljenjem ukupne težine žetve s težinom larve. Težina ličinki se određuje odabirom najmanje 100 larvi i dijeljenjem njihove ukupne težine s brojem. Sakupljene larve se gladuju 24 sata da isprazne crijeva prije analize. Na kraju, larve se ponovo pregledavaju kako bi se odvojile od ostatka. Oni se zamrzavaju-etanaziraju i čuvaju na -18°C do analize.
Suva hrana su bile pšenične mekinje (belgijski Molens Joye). Pšenične mekinje su prethodno prosejane do veličine čestica manjih od 2 mm. Osim suhe hrane, larve brašnara također trebaju mokru hranu za održavanje vlage i mineralnih dodataka potrebnih crvima brašnara. Mokra hrana čini više od polovine ukupne hrane (suha hrana + mokra hrana). U našim eksperimentima, agar (Brouwland, Belgija, 25 g/l) je korišten kao kontrolna vlažna hrana45. Kao što je prikazano na slici 1, četiri poljoprivredna nusproizvoda sa različitim sadržajem nutrijenata testirana su kao vlažna hrana za larve brašnara. Ovi nusproizvodi uključuju (a) lišće od uzgoja krastavca (Inagro, Belgija), (b) rezine krumpira (Duigny, Belgija), (c) fermentirano korijenje cikorije (Inagro, Belgija) i (d) neprodato voće i povrće s aukcija . (Belorta, Belgija). Bočni tok se isječe na komade pogodne za upotrebu kao mokra hrana za brašnare.
Nusproizvodi poljoprivrede kao mokra hrana za brašnare; (a) baštensko lišće od uzgoja krastavca, (b) reznice krompira, (c) korenje cikorije, (d) neprodato povrće na aukciji i (e) blokovi agara. Kao kontrole.
Sastav larvi krme i brašnara određivan je tri puta (n = 3). Brzom analizom procijenjeni su mineralni sastav, sadržaj teških metala i sastav masnih kiselina. Od prikupljenih i izgladnjelih larvi uzet je homogenizovani uzorak od 250 g, osušen na 60°C do konstantne težine, samljeven (IKA, Tube mlin 100) i prosijan kroz sito od 1 mm. Osušeni uzorci su zatvoreni u tamne posude.
Sadržaj suve materije (DM) određen je sušenjem uzoraka u pećnici na 105°C tokom 24 sata (Memmert, UF110). Procenat suve materije izračunat je na osnovu gubitka mase uzorka.
Sadržaj sirovog pepela (CA) određen je gubitkom mase nakon sagorevanja u muflnoj peći (Nabertherm, L9/11/SKM) na 550°C tokom 4 sata.
Ekstrakcija sirove masti ili dietil etra (EE) izvedena je petroleterom (t.k. 40–60 °C) koristeći Soxhlet opremu za ekstrakciju. Otprilike 10 g uzorka stavljeno je u glavu za ekstrakciju i prekriveno keramičkom vunom kako bi se spriječio gubitak uzorka. Uzorci su ekstrahovani preko noći sa 150 ml petrolej etra. Ekstrakt je ohlađen, organski rastvarač je uklonjen i regenerisan rotacionim isparavanjem (Büchi, R-300) na 300 mbar i 50 °C. Sirovi lipidni ili etarski ekstrakti su ohlađeni i izvagani na analitičkoj vagi.
Sadržaj sirovog proteina (CP) određen je analizom prisutnog dušika u uzorku korištenjem Kjeldahlove metode BN EN ISO 5983-1 (2005). Koristite odgovarajuće faktore od N do P za izračunavanje sadržaja proteina. Za standardnu suhu hranu (pšenične mekinje) koristite ukupan faktor 6,25. Za bočni tok koristi se faktor 4,2366, a za mješavine povrća faktor 4,3967. Sadržaj sirovog proteina u larvi izračunat je korištenjem N do P faktora od 5,3351.
Sadržaj vlakana uključivao je određivanje vlakana neutralnog deterdženta (NDF) na osnovu Gerhardtovog protokola ekstrakcije (ručna analiza vlakana u vrećama, Gerhardt, Njemačka) i van Soest 68 metode. Za određivanje NDF, uzorak od 1 g stavljen je u posebnu vrećicu od vlakana (Gerhardt, ADF/NDF vrećica) sa staklenom oblogom. Vlaknaste vrećice punjene uzorcima prvo su odmašćene petroleterom (tačka ključanja 40-60 °C), a zatim osušene na sobnoj temperaturi. Odmašćeni uzorak ekstrahovan je rastvorom deterdženta neutralnih vlakana koji sadrži α-amilazu stabilnu na toplotu na temperaturi ključanja 1,5 h. Uzorci su zatim tri puta isprani kipućom dejonizovanom vodom i sušeni na 105 °C preko noći. Vreće od suhih vlakana (koje sadrže ostatke vlakana) su izvagane pomoću analitičke vage (Sartorius, P224-1S) i zatim spaljene u muflnoj peći (Nabertherm, L9/11/SKM) na 550°C 4 sata. Pepeo je ponovo izmeren i sadržaj vlakana je izračunat na osnovu gubitka težine između sušenja i sagorevanja uzorka.
Da bismo odredili sadržaj hitina u larvi, koristili smo modifikovani protokol baziran na analizi sirovih vlakana od strane van Soesta 68 . Uzorak od 1 g stavljen je u posebnu vrećicu od vlakana (Gerhardt, CF Bag) i staklenu zaptivku. Uzorci su spakovani u vrećice od vlakana, odmašćeni u petrolej etru (c. 40–60 °C) i sušeni na vazduhu. Odmašćeni uzorak je prvo ekstrahovan kiselim rastvorom 0,13 M sumporne kiseline na temperaturi ključanja 30 min. Vreća od ekstrakcionih vlakana koja je sadržavala uzorak je isprana tri puta kipućom dejonizovanom vodom i zatim ekstrahovana sa 0,23 M rastvorom kalijum hidroksida 2 h. Vreća od ekstrakcionih vlakana koja je sadržavala uzorak ponovo je tri puta isprana kipućom dejonizovanom vodom i osušena na 105°C preko noći. Suha vreća koja je sadržavala ostatak vlakana izvagana je na analitičkoj vagi i spaljena u muflnoj peći na 550°C 4 sata. Pepeo je izvagan i sadržaj vlakana je izračunat na osnovu gubitka težine spaljenog uzorka.
Izračunat je ukupan sadržaj ugljikohidrata. Koncentracija nevlaknastih ugljikohidrata (NFC) u hrani izračunata je pomoću NDF analize, a koncentracija insekata pomoću analize hitina.
pH matrice je određen nakon ekstrakcije dejonizovanom vodom (1:5 v/v) prema NBN EN 15933.
Uzorci su pripremljeni kako su opisali Broeckx et al. Mineralni profili su određeni korišćenjem ICP-OES (Optima 4300™ DV ICP-OES, Perkin Elmer, MA, SAD).
Teški metali Cd, Cr i Pb su analizirani atomskom apsorpcionom spektrometrijom u grafitnoj peći (AAS) (Thermo Scientific, serija ICE 3000, opremljen GFS autosamplerom za peći). Oko 200 mg uzorka je digestirano u kiseloj HNO3/HCl (1:3 v/v) uz pomoć mikrotalasa (CEM, MARS 5). Razlaganje u mikrotalasnoj pećnici izvedeno je na 190°C tokom 25 minuta na 600 W. Ekstrakt se razblaži ultra čistom vodom.
Masne kiseline su određene pomoću GC-MS (Agilent Technologies, 7820A GC sistem sa 5977 E MSD detektorom). Prema metodi Josepha i Akmana70, 20% otopina BF3/MeOH dodana je metanolnoj otopini KOH i iz ekstrakta etera nakon esterifikacije dobijen je metil ester masne kiseline (FAME). Masne kiseline se mogu identifikovati poređenjem njihovog vremena zadržavanja sa 37 standarda mešavine FAME (Chemical Lab) ili poređenjem njihovih MS spektra sa onlajn bibliotekama kao što je NIST baza podataka. Kvalitativna analiza se vrši izračunavanjem površine pika kao procenta ukupne površine pika hromatograma.
Analiza podataka je izvršena korišćenjem softvera JMP Pro 15.1.1 kompanije SAS (Buckinghamshire, UK). Evaluacija je izvršena korištenjem jednosmjerne analize varijanse sa nivoom značajnosti od 0,05 i Tukeyjevog HSD-a kao post hoc testa.
Faktor bioakumulacije (BAF) izračunat je dijeljenjem koncentracije teških metala u biomasi larvi brašnara (DM) sa koncentracijom u vlažnoj hrani (DM) 43 . BAF veći od 1 ukazuje da se teški metali bioakumuliraju iz vlažne hrane u larvama.
Skupovi podataka generisani i/ili analizirani tokom tekuće studije dostupni su od odgovarajućeg autora na razuman zahtjev.
Odjel Ujedinjenih nacija za ekonomske i socijalne poslove, Odsjek za stanovništvo. Prospekti za svjetsku populaciju 2019: Najvažnije (ST/ESA/SER.A/423) (2019).
Cole, MB, Augustine, MA, Robertson, MJ i Manners, JM, Nauka o sigurnosti hrane. NPJ Sci. Hrana 2018, 2. https://doi.org/10.1038/s41538-018-0021-9 (2018).
Vrijeme objave: 25.12.2024