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L'agricultura di l'insetti hè un modu potenziale per risponde à a crescente dumanda glubale di proteine è hè una nova attività in u mondu occidentale induve parechje dumande restanu in quantu à a qualità è a sicurezza di u produttu. L'insetti ponu ghjucà un rolu impurtante in l'ecunumia circular cunvertisce biowaste in biomassa preziosa. Circa a mità di u sustrato di l'alimentazione per i vermi di farina vene da l'alimentazione umida. Questu pò esse acquistatu da biowaste, facendu l'agricultura di l'insetti più sustinibili. Questu articulu informa nantu à a cumpusizioni nutrizionale di i vermi di farina (Tenebrio molitor) alimentati cù supplementi organici da i prudutti derivati. Questi include ligumi invenduti, fette di patata, razzi di cicoria fermentata è foglie di giardinu. Hè valutata analizendu a cumpusizioni vicinu, u prufilu di l'acidu grassu, u cuntenutu di minerali è metalli pesanti. I mealworms alimentati cù fette di patata anu un doppiu cuntenutu di grassu è un aumentu di l'acidi grassi saturati è monoinsaturati. L'usu di a radica di cicoria fermentata aumenta u cuntenutu minerale è accumula metalli pesanti. Inoltre, l'absorzione di minerali da u mealworm hè selettivu, postu chì solu a concentrazione di calciu, ferru è manganese sò aumentate. L'aghjunzione di mischii vegetali o foglie di giardinu à a dieta ùn cambia micca significativamente u prufilu nutrizionale. In cunclusioni, u flussu di u produttu hè stata cunvertita cun successu in una biomassa ricca di proteini, u cuntenutu di nutrienti è a biodisponibilità di quale hà influenzatu a cumpusizioni di i vermi di farina.
A pupulazione umana in crescita hè prevista per ghjunghje à 9,7 miliardi da u 20501,2 mettendu pressione nantu à a nostra pruduzzione alimentaria per fà fronte à l'alta dumanda di cibo. Hè stimatu chì a dumanda alimentaria aumenterà da 70-80% trà 2012 è 20503,4,5. I risorsi naturali utilizati in a produzzione alimentaria attuale sò sguassati, minacciandu i nostri ecosistemi è i pruvisti alimentari. Inoltre, grandi quantità di biomassa sò sprecate in relazione à a produzzione è u cunsumu di l'alimentariu. Hè stimatu chì da u 2050, u voluminu annuale di rifiuti glubale righjunghji 27 miliardi di tunnellate, a maiò parte di i quali sò bio-rifiuti6,7,8. In risposta à queste sfide, sò stati pruposti suluzioni innovatori, alternative alimentari è sviluppu sustinibili di l'agricultura è i sistemi alimentari9,10,11. Un tali approcciu hè di utilizà residui organici per pruduce materie prime cum'è insetti comestibili cum'è fonti sustinibili di alimentazione è alimentazione12,13. L'agricoltura di l'insetti produce emissioni di gas di serra è ammonia, richiede menu acqua di e fonti di prutezione tradiziunali, è pò esse prodotta in sistemi agriculi verticali, chì necessitanu menu spaziu14,15,16,17,18,19. I studii anu dimustratu chì l'insetti sò capaci di cunvertisce biowaste di pocu valore in biomassa preziosa ricca di proteine con cuntenutu di materia secca finu à u 70%20,21,22. Inoltre, a biomassa di pocu valore hè attualmente aduprata per a produzzione d'energia, a discarica o u riciclamentu è per quessa ùn hè micca in competizione cù u settore di l'alimentazione è l'alimentazione attuale23,24,25,26. U mealworm (T. molitor)27 hè cunsideratu cum'è una di e spezie più promettenti per a pruduzzioni alimentaria è di l'alimentazione à grande scala. Tramindui i larvati è l'adulti si alimentanu di una varietà di materiali, cum'è prudutti di granu, scarti animali, ligumi, frutti, etc. 28,29. In e società occidentali, T. molitor hè criatu in cattività in una piccula scala, principalmente com'è alimentazione per l'animali domestici cum'è l'acelli o i rettili. Attualmente, u so putenziale in a produzzione di l'alimentariu è di l'alimentazione riceve più attenzione30,31,32. Per esempiu, T. molitor hè statu appruvatu cù un novu prufilu di l'alimentu, cumpresu l'usu in forma congelata, secca è pulverulenta (Regolamentu (UE) No 258/97 è Regulamentu (UE) 2015/2283) 33. Tuttavia, a pruduzzione à grande scala. di insetti per l'alimentariu è l'alimentazione hè sempre un cuncettu relativamente novu in i paesi occidentali. L'industria affruntà sfide cum'è lacune di cunniscenza in quantu à e dieti ottimali è a produzzione, a qualità nutrizionale di u pruduttu finali, è i prublemi di sicurezza cum'è l'accumulazione tossica è i periculi microbichi. A cuntrariu di l'allevamentu tradiziunale di l'allevamentu, l'allevamentu di l'insetti ùn hà micca una storia storica simili17,24,25,34.
Ancu s'è parechji studii sò stati realizati nantu à u valore nutrizionale di i vermi di farina, i fatturi chì affettanu u so valore nutrizionale ùn sò micca stati capiti. Studi precedenti anu dimustratu chì a dieta di l'insetti pò avè qualchì effettu nantu à a so cumpusizioni, ma ùn hè statu trovu un mudellu chjaru. Inoltre, sti studii anu focu annantu à i cumpunenti di proteine è lipidi di i vermi di farina, ma avianu effetti limitati nantu à i cumpunenti minerali21,22,32,35,36,37,38,39,40. Hè necessariu più ricerca per capiscenu a capacità di assorbimentu minerale. Un studiu recente hà cunclusu chì e larve di vermi di farina alimentati cù ravanelli avianu cuncintrazioni ligeramente elevate di certi minerali. Tuttavia, sti risultati sò limitati à u sustrato testatu, è più prucessi industriali sò necessarii41. L'accumulazione di metalli pisanti (Cd, Pb, Ni, As, Hg) in i vermi di farina hè stata rapportata per esse significativamente correlata cù u cuntenutu di metalli di a matrice. Ancu s'è a cuncentrazione di metalli truvati in a dieta in l'alimentazione di l'animali sò sottu à i limiti legali42, l'arsenicu hè ancu truvatu per bioaccumulà in e larve di vermi di farina, mentre chì u cadmiu è u piombo ùn si bioaccumulanu43. Capisce l'effetti di a dieta nantu à a cumpusizioni nutrizionale di i vermi di farina hè critica per u so usu sicuru in l'alimentariu è l'alimentazione.
U studiu prisentatu in stu documentu si cuncentra nantu à l'impattu di l'usu di i prudutti agriculi cum'è una fonte di alimentazione umida nantu à a cumpusizioni nutrizionale di i vermi di farina. In più di l'alimentazione secca, l'alimentu umitu deve ancu esse furnitu à e larva. A fonte di l'alimentu umitu furnisce l'umidità necessaria è serve ancu com'è supplementu nutrizionale per i vermi di a farina, aumentendu a rata di crescita è u pesu massimu di u corpu44,45. Sicondu i nostri dati standard di l'allevamentu di vermi di farina in u prughjettu Interreg-Valusect, l'alimentu tutale di vermi di farina cuntene 57% w/w feed wet. Di solitu, ligumi freschi (per esempiu, carotte) sò usati com'è fonte d'alimentazione umida35,36,42,44,46. L'usu di sottoprodotti di pocu valore cum'è fonti di alimentazione umida darà benefici più sustenibili è ecunomichi à l'allevamentu di l'insetti17. L'ugettivi di stu studiu eranu di (1) investigà l'effetti di l'usu di biowaste cum'è alimentazione umida nantu à a cumpusizioni nutrizionale di i vermi di farina, (2) determinà u cuntenutu di macro- è micronutrienti di larve di vermi di farina allevate nantu à biowaste ricchi di minerali per pruvà a fattibilità di furtificazione minerale, è (3) valutà a sicurità di questi sottoprodotti in l'agricultura di insetti analizendu a prisenza è l'accumulazione di metalli pesanti Pb, Cd è Cr. Stu studiu furnisce più infurmazione nantu à l'effetti di a supplementazione di biowaste nantu à i dieti di larva di vermi di farina, u valore nutrizionale è a sicurità.
U cuntenutu di materia secca in u flussu laterale era più altu cumparatu cù l'agar nutriente umitu di cuntrollu. U cuntenutu di materia secca in i mischii di verdura è foglie di giardinu era menu di 10%, mentri era più altu in i cuttings di patata è e radiche di cicoria fermentata (13,4 è 29,9 g / 100 g materia fresca, FM).
A mistura vegetale avia un cuntenutu più altu di cendra cruda, grassa è proteina è più bassu di carbuidrati non fibrous chì l'alimentu di cuntrollu (agar), mentre chì u cuntenutu di fibra detergente neutru trattatu di amilasi era simile. U cuntenutu di carbuidrati di e fette di patata era u più altu di tutti i flussi laterali è era paragunabile à quellu di l'agar. In generale, a so cumpusizioni cruda era più simili à l'alimentu di cuntrollu, ma hè stata supplementata cù picculi quantità di prutezione (4.9%) è cendra cruda (2.9%) 47,48. U pH di a patata varieghja da 5 à 6, è vale a pena nutà chì questu flussu di patata hè più acidicu (4,7). A radica di cicoria fermentata hè ricca in frassini è hè u più acidu di tutti i flussi laterali. Siccomu i radichi ùn sò micca stati puliti, a maiò parte di a cendra hè prevista per esse di sabbia (silica). Foglie di giardinu eranu l'unicu pruduttu alkaline cumparatu cù u cuntrollu è altri flussi laterali. Contene alti livelli di cendra è proteina è carbuidrati assai più bassi cà u cuntrollu. A cumpusizioni cruda hè più vicinu à a radica di cicoria fermentata, ma a cuncintrazione di a proteina cruda hè più altu (15,0%), chì hè paragunabile à u cuntenutu di prutezione di a mistura vegetale. L'analisi statistiche di e dati di sopra hà dimustratu differenzi significati in a cumpusizioni cruda è u pH di i flussi laterali.
L'aghjunzione di mischii vegetali o foglie di giardinu à l'alimentu di i vermi ùn anu micca affettatu a cumpusizioni di biomassa di e larve di vermi in paragunà à u gruppu di cuntrollu (Table 1). L'aghjunzione di cuttings di patata hà risultatu in a differenza più significativa in a cumpusizioni di biomassa cumparatu cù u gruppu di cuntrollu chì riceve larve di vermi di farina è altre fonti di alimentazione umida. In quantu à u cuntenutu di prutezione di i vermi di farina, cù l'eccezzioni di i cuttings di patata, a cumpusizioni apprussimata differenti di i flussi laterali ùn anu micca affettatu u cuntenutu di prutezione di larva. L'alimentazione di i cuttings di patata cum'è una fonte di umidità hà purtatu à un aumentu duie volte di u cuntenutu di grassu di larva è una diminuzione di u cuntenutu di proteina, chitina è carbuidrati non fibrous. A radica di cicoria fermentata hà aumentatu u cuntenutu di cendra di e larva di mealworm per una volta è mezza.
I profili minerali sò stati spressi cum'è macrominerale (Table 2) è micronutrienti (Table 3) cuntenuti in l'alimentu umitu è a biomassa larvale di vermi.
In generale, i corsi di u latu agriculu eranu più ricchi in macrominerals cumparatu cù u gruppu di cuntrollu, salvu per i cuttings di patata, chì avianu cuntenuti più bassi di Mg, Na è Ca. A cuncentrazione di potassiu era alta in tutti i flussi laterali cumparatu cù u cuntrollu. L'agar cuntene 3 mg/100 g DM K, mentri a concentrazione di K in u flussu laterale variava da 1070 à 9909 mg/100 g DM. U cuntenutu macromineral in a mistura vegetale era significativamente più altu ch'è in u gruppu di cuntrollu, ma u cuntenutu di Na era significativamente più bassu (88 vs 111 mg / 100 g DM). A cuncentrazione macrominerale in i cuttings di patata era a più bassa di tutti i flussi laterali. U cuntenutu macrominerale in i cuttings di patata era significativamente più bassu cà in altri flussi laterali è cuntrollu. Eccettu chì u cuntenutu di Mg era paragunabili à u gruppu di cuntrollu. Ancu s'è a radica di cicoria fermentata ùn hà micca a più alta cuncentrazione di macrominerali, u cuntenutu di cendra di questu flussu laterale era u più altu di tutti i flussi laterali. Questu pò esse duvuta à u fattu chì ùn sò micca purificati è ponu cuntene alta concentrazione di silice (sabbia). U cuntenutu di Na è Ca sò paragunabili à quelli di a mistura vegetale. A radica di cicoria fermentata cuntene a più alta concentrazione di Na di tutti i flussi laterali. Cù l'eccezzioni di Na, e foglie di l'orticultura anu avutu a più alta concentrazione di macrominerali di tutti i foraggi umidi. A cuncentrazione di K (9909 mg / 100 g DM) era trè mila volte più altu ch'è u cuntrollu (3 mg / 100 g DM) è 2,5 volte più altu ch'è a mistura vegetale (4057 mg / 100 g DM). U cuntenutu di Ca era u più altu di tutti i flussi laterali (7276 mg / 100 g DM), 20 volte più altu ch'è u cuntrollu (336 mg / 100 g DM), è 14 volte più altu ch'è a cuncentrazione di Ca in radici di cicoria fermentata o mistura vegetale. 530 è 496 mg/100 g DM).
Ancu s'ellu ci era differenzi significati in a cumpusizioni macrominerale di i dieti (Table 2), ùn ci sò micca differenzi significati in a cumpusizioni macrominerale di i vermi di farina suscitati nantu à mischii vegetali è di dieti di cuntrollu.
I larvati di patate fritte avianu cuncintrazioni significativamente più bassu di tutti i macrominerali cumparatu cù u cuntrollu, cù l'eccezzioni di Na, chì avia cuncentrazione comparable. Inoltre, l'alimentazione croccante di patata hà causatu a più grande riduzione di u cuntenutu macrominerale di larva cumparatu cù l'altri sidestreams. Questu hè coherente cù a cendra più bassa osservata in e formulazioni di vermi di farina vicinu. In ogni casu, ancu chì P è K eranu significativamente più altu in questa dieta umida chì l'altri sidestreams è u cuntrollu, a cumpusizioni larvali ùn hà micca riflettutu questu. A bassa concentrazione di Ca è Mg truvata in a biomassa di vermi di farina pò esse ligata à a bassa concentrazione di Ca è Mg presente in a dieta umida stessa.
L'alimentazione di e radiche di cicoria fermentata è di foglie di l'arburetu hà risultatu in livelli di calciu significativamente più altu cà i cuntrolli. E foglie di l'arbureti cuntenenu i più alti livelli di P, Mg, K è Ca di tutti i dieti umidi, ma questu ùn era micca riflessu in a biomassa di vermi di farina. A cuncentrazione di Na era più bassu in queste larva, mentri a concentrazione di Na era più altu in e foglie di l'arburetu cà in i cuttings di patata. U cuntenutu di Ca hè aumentatu in larva (66 mg/100 g DM), ma a cuncentrazione di Ca ùn era micca altu cum'è quelli in a biomassa di vermi di farina (79 mg/100 g DM) in l'esperimenti di radici di cicoria fermentata, ancu s'è a cuncentrazione di Ca in i culturi di foglie di l'arburetu hè stata. 14 volte più altu ch'è in a radica di cicoria.
Basatu nantu à a cumpusizioni di microelementu di l'alimenti umidi (Table 3), a cumpusizioni minerali di a mistura vegetale era simile à u gruppu di cuntrollu, salvu chì a cuncentrazione di Mn era significativamente più bassu. A cuncentrazione di tutti i microelementi analizati era più bassu in tagliati di patata cumparatu cù u cuntrollu è altri prudutti derivati. A radica di cicoria fermentata cuntene quasi 100 volte più di ferru, 4 volte più di cobre, 2 volte più di zincu è circa a stessa quantità di manganese. U cuntenutu di zincu è manganese in e foglie di i culturi di giardinu era significativamente più altu ch'è in u gruppu di cuntrollu.
Nisuna differenza significativa hè stata truvata trà u cuntenutu di l'elementu traccia di e larve alimentate cù u cuntrollu, a mistura vegetale è a dieta di scarti di patata bagnata. In ogni casu, i cuntenuti Fe è Mn di e larve alimentate cù a dieta di a radica di cicoria fermentata eranu significativamente sfarente da quelli di i vermi alimentati da u gruppu di cuntrollu. L'aumentu di u cuntenutu di Fe pò esse duvuta à l'aumentu di centu volte in a cuncentrazione di elementi traccia in a dieta umida stessu. In ogni casu, ancu s'ellu ùn ci era micca una differenza significativa in a cuncentrazione di Mn trà e razzi di cicoria fermentata è u gruppu di cuntrollu, i livelli di Mn anu aumentatu in e larve alimentate cù e razzi di cicoria fermentata. Hè ancu esse nutatu chì a cuncentrazione di Mn era più altu (3-fold) in a dieta di foglia umida di a dieta di l'orticultura cumparatu cù u cuntrollu, ma ùn ci era micca una diferenza significativa in a cumpusizioni di biomassa di i vermi di farina. L'unica diferenza trà e foglie di cuntrollu è di l'orticultura era u cuntenutu di Cu, chì era più bassu in e foglie.
A Tabella 4 mostra a cuncentrazione di metalli pesanti truvati in sustrati. E cuncentrazioni massime europee di Pb, Cd è Cr in l'alimentazione di l'animali cumpleti sò stati cunvertiti in mg/100 g di materia secca è aghjunte à a Tabella 4 per facilità a paraguni cù e cuncentrazioni truvate in i flussi laterali47.
Nisun Pb hè statu rilevatu in u cuntrollu di l'alimenti umidi, mischii vegetali o patate di patate, mentre chì e foglie di u giardinu cuntenenu 0,002 mg Pb / 100 g DM è e razzi di cicoria fermentati cuntenenu a più alta concentrazione di 0,041 mg Pb / 100 g DM. A cuncentrazione di C in l'alimenti di cuntrollu è e foglie di u giardinu eranu paragunabili (0,023 è 0,021 mg / 100 g DM), mentre ch'elli eranu più bassu in i mischii di verdura è di patate (0,004 è 0,007 mg / 100 g DM). Comparatu cù l'altri sustrati, a cuncentrazione di Cr in i radichi di cicoria fermentata era significativamente più altu (0,135 mg / 100 g DM) è sei volte più altu ch'è in l'alimentu di cuntrollu. Cd ùn hè statu rilevatu nè in u flussu di cuntrollu nè in alcunu di i flussi laterali utilizati.
Livelli significativamente più alti di Pb è Cr sò stati trovati in larve alimentate cù radici di cicoria fermentata. Tuttavia, u Cd ùn hè statu rilevatu in alcuna larva di vermi di farina.
Una analisi qualitativa di l'acidi grassi in u grassu crudu hè stata realizata per determinà se u prufilu di l'acidu grassu di e larve di vermi di farina puderia esse influenzatu da i diversi cumpunenti di u flussu laterale nantu à quale sò stati alimentati. A distribuzione di questi acidi grassi hè indicatu in a Tabella 5. L'acidi grassi sò listati da u so nome cumuni è a struttura molekulari (designatu cum'è "Cx: y", induve x currisponde à u nùmeru di atomi di carbonu è y à u nùmeru di ligami insaturati). ).
U prufilu di l'acidu grassu di i vermi di a farina alimentati cù shreds di patata hè statu significativamente alteratu. Contenevanu quantità significativamente più altu di l'acidu miristicu (C14: 0), l'acidu palmiticu (C16: 0), l'acidu palmitoleicu (C16: 1) è l'acidu oleicu (C18: 1). A cuncentrazione di l'acidu pentadecanoic (C15: 0), l'acidu linoleicu (C18: 2) è l'acidu linolenicu (C18: 3) eranu significativamente più bassi cumparatu cù l'altri vermi di farina. Comparatu à l'altri profili di l'acidu grassu, a ratio di C18: 1 à C18: 2 hè stata invertita in shreds di patata. I vermi di farina alimentati cù foglie d'orticultura cuntenenu quantità più altu di l'acidu pentadecanoicu (C15: 0) cà i vermi alimentati cù altre dieti umidi.
L'acidi grassi sò divisi in acidi grassi saturati (SFA), acidi grassi monoinsaturati (MUFA) è acidi grassi poliinsaturati (PUFA). A Tabella 5 mostra a cuncentrazione di sti gruppi di l'acidu grassu. In generale, i profili di l'acidu grassu di i vermi di farina alimentati cù i rifiuti di patata eranu significativamente diffirenti da u cuntrollu è altri flussi laterali. Per ogni gruppu di l'acidu grassu, i vermi alimentati cù patatine fritte eranu significativamente diffirenti da tutti l'altri gruppi. Contenevanu più SFA è MUFA è menu PUFA.
Ùn ci era micca differenzi significativu trà a rata di sopravvivenza è u pesu di rendimentu tutale di e larve allevate nantu à diversi sustrati. U tassu di sopravvivenza mediu generale era di 90%, è u pesu tutale mediu di rendiment era 974 grammi. I vermi di farina prucessanu bè i sottoprodotti cum'è fonte di alimentazione umida. L'alimentu umitu di Mealworm conta più di a mità di u pesu tutale di l'alimentu (secu + umitu). A rimpiazzà di i vegetali freschi cù i sottoprodotti agriculi cum'è l'alimentu umitu tradiziunale hà benefici ecunomichi è ambientali per l'agricultura di i vermi.
A Tabella 1 mostra chì a cumpusizioni di biomassa di e larve di vermi di farina allevate nantu à a dieta di cuntrollu era apprussimatamente 72% umidità, 5% cendra, 19% lipidi, 51% proteini, 8% chitina è 18% materia secca cum'è carbuidrati non fibrous. Questu hè paragunabile cù i valori riportati in a literatura.48,49 Tuttavia, altri cumpunenti ponu esse truvati in a literatura, spessu secondu u metudu analiticu utilizatu. Per esempiu, avemu usatu u metudu Kjeldahl per determinà u cuntenutu di proteina cruda cù un rapportu N à P di 5,33, mentri àutri circadori utilizanu u rapportu più largamente utilizatu di 6,25 per i campioni di carne è alimentazione.50,51.
L'aggiunta di pezzi di patata (una dieta umida ricca di carbuidrati) à a dieta hà risultatu in un duppiu di u cuntenutu di grassu di i vermi. U cuntenutu di carbuidrati di a patata si deve esse cumpostu principalmente di amidu, mentri l'agar cuntene zuccheri (polisaccharidi)47,48. Questa scuperta hè in cuntrastu cù un altru studiu chì hà truvatu chì u cuntenutu di grassu diminuite quandu i vermi di a farina sò alimentati cù una dieta supplementata cù patate sbucciate à vapore chì eranu bassu in proteini (10,7%) è altu in amidu (49,8%)36. Quandu l'oliu d'oliu hè aghjuntu à a dieta, u cuntenutu di proteine è di carbuidrati di i vermi di a farina currisponde à quelli di a dieta umida, mentre chì u cuntenutu di grassu restava invariatu35. In cuntrastu, altri studii anu dimustratu chì u cuntenutu di prutezione di e larve allevate in i flussi laterali subisce cambiamenti fundamentali, cum'è u cuntenutu di grassu22,37.
A radica di cicoria fermentata hà aumentatu significativamente u cuntenutu di cendra di e larve di vermi di farina (Table 1). A ricerca nantu à l'effetti di i derivati nantu à a cendra è a cumpusizioni minerali di e larva di vermi di farina hè limitata. A maiò parte di i studii di l'alimentazione di i derivati anu focu annantu à u cuntenutu di grassu è di proteina di e larva senza analizà u cuntenutu di cendra21,35,36,38,39. In ogni casu, quandu u cuntenutu di cendra di i larvati alimentati da i derivati hè statu analizatu, un incrementu di u cuntenutu di cendra hè statu truvatu. Per esempiu, l'alimentazione di i vermi di u giardinu hà aumentatu u so cuntenutu di cendra da 3,01% à 5,30%, è aghjunghjendu i rifiuti di anguria à a dieta hà aumentatu u cuntenutu di cendra da 1,87% à 4,40%.
Ancu se tutte e fonti di l'alimentu umitu variavanu significativamente in a so cumpusizioni apprussimativa (Table 1), e differenze in a cumpusizioni di biomassa di e larve di vermi di farina alimentate cù e rispettive fonti di cibo umitu eranu minori. Solu e larve di vermi alimentati cù pezzi di patata o radice di cicoria fermentata anu mostratu cambiamenti significativi. Una spiegazione pussibule per questu risultatu hè chì, in più di e radichi di cicoria, i pezzi di patata sò ancu fermentati parzialmente (pH 4,7, Table 1), facendu l'amido / carbuidrati più digeribili / dispunibuli per e larva di mealworm. Cumu e larve di vermi di farina sintetizzanu lipidi da nutrienti, cum'è carbuidrati, hè di grande interessu è deve esse esploratu cumplettamente in studii futuri. Un studiu precedente nantu à l'effettu di u pH di a dieta umida nantu à a crescita di larva di vermi di farina hà cunclusu chì nisuna differenza significativa hè stata osservata quandu si usanu blocchi d'agar cù dieti umidi nantu à un intervallu di pH da 3 à 9. Questu indica chì i dieti umidi fermentati ponu esse utilizati per a cultura di Tenebriu molitor53. Simile à Coudron et al.53, esperimenti di cuntrollu anu utilizatu blocchi d'agar in i dieti umidi furniti perchè eranu deficienti in minerali è nutrienti. U so studiu ùn hà micca esaminatu l'effettu di e fonti di dieta umida più nutrizionale, cum'è verdura o patate, per migliurà a digestibilità o a biodisponibilità. Ulteriori studii nantu à l'effetti di a fermentazione di e fonti di dieta umida nantu à e larve di vermi di farina sò necessarii per scopre più sta teoria.
A distribuzione minerale di a biomassa di vermi di farina di cuntrollu truvata in stu studiu (Table 2 è 3) hè paragunabile à a gamma di macro- è micronutrienti truvati in a literatura48,54,55. Furnisce i vermi di farina cù a radica di cicoria fermentata cum'è una fonte di dieta umida maximizeghja u so cuntenutu minerale. Ancu s'è a maiò parte di i macro- è micronutrienti eranu più altu in i mischi di verdura è foglie di giardinu (Table 2 è 3), ùn anu micca affettatu u cuntenutu minerale di a biomassa di vermi di farina à a listessa misura cum'è e razzi di cicoria fermentata. Una spiegazione pussibile hè chì i nutrienti in i foglie di u giardinu alkaline sò menu biodisponibili chì quelli in l'altri, dieti umidi più acidi (Table 1). Studi precedenti alimentavanu e larve di vermi di farina cù paglia di risu fermentatu è truvaru chì si sviluppavanu bè in questu sidestream è ancu dimustratu chì u pretrattamentu di u sustrato per fermentazione induva l'assunzione di nutrienti. 56 L'usu di radiche di cicoria fermentata hà aumentatu u cuntenutu di Ca, Fe è Mn di a biomassa di vermi di farina. Ancu se questu sidestream cuntene ancu cuncintrazioni più altu di altri minerali (P, Mg, K, Na, Zn è Cu), questi minerali ùn eranu micca significativamente più abbundanti in a biomassa di verme di farina cumparatu cù u cuntrollu, chì indica a selettività di l'assunzione di minerali. Aumentà u cuntenutu di sti minerali in a biomassa di vermi di farina hà un valore nutrizionale per l'alimentariu è l'alimentazione. U calciu hè un minerale essenziale chì ghjoca un rolu criticu in a funzione neuromuscular è parechji prucessi mediati da l'enzimi, cum'è a coagulazione di sangue, a furmazione di l'ossu è di i denti. 57,58 A carenza di ferru hè un prublema cumuna in i paesi in via di sviluppu, cù i zitelli, e donne è l'anziani spessu ùn anu micca abbastanza ferru da a so dieta. 54 Ancu se u manganese hè un elementu essenziale in a dieta umana è ghjoca un rolu centrale in u funziunamentu di parechje enzimi, l'ingesta eccessiva pò esse tossica. I livelli più alti di manganese in i vermi di farina alimentati cù a radica di cicoria fermentata ùn anu micca preoccupatu è eranu paragunabili à quelli in i pollastri. 59
A cuncentrazione di metalli pesanti truvati in u sidestream era sottu à i normi europei per l'alimentazione animale cumpleta. L'analisi di metalli pesanti di e larve di vermi di farina dimustrava chì i livelli di Pb è Cr eranu significativamente più alti in i vermi alimentati cù a radica di cicoria fermentata cà in u gruppu di cuntrollu è altri sustrati (Table 4). I radichi di cicoria crescenu in a terra è sò cunnisciuti per assorbe i metalli pesanti, mentre chì l'altri sidestreams sò urigginati da a pruduzzione umana cuntrullata di l'alimentariu. I vermi di farina alimentati cù a radica di cicoria fermentata cuntene ancu livelli più alti di Pb è Cr (Table 4). I fattori di bioaccumulazione calculati (BAF) eranu 2,66 per Pb è 1,14 per Cr, vale à dì più grande di 1, chì indicanu chì i vermi di a farina anu a capacità di accumulà metalli pisanti. In quantu à u Pb, l'UE stabilisce un cuntenutu massimu di Pb di 0,10 mg per kilogramu di carne fresca per u cunsumu umanu61. In una valutazione di dati sperimentali, a concentrazione massima di Pb truvata in i vermi di a farina di a radica di cicoria fermentata era 0,11 mg / 100 g DM. Quandu u valore hè statu ricalculatu à un cuntenutu di materia secca di 30,8% per questi vermi di farina, u cuntenutu di Pb era 0,034 mg / kg di materia fresca, chì era sottu à u livellu massimu di 0,10 mg / kg. Nisun cuntenutu massimu di Cr hè specificatu in i regulamenti alimentari europei. Cr si trova cumunimenti in l'ambiente, l'alimenti è l'additivi alimentarii è hè cunnisciutu per esse un nutriente essenziale per l'omu in picculi quantità62,63,64. Queste analisi (Table 4) indicanu chì e larva di T. molitor ponu accumulà metalli pesanti quandu i metalli pesanti sò prisenti in a dieta. Tuttavia, i livelli di metalli pisanti truvati in a biomassa di vermi di farina in stu studiu sò cunsiderati sicuru per u cunsumu umanu. Un surviglianza regulare è attentu hè cunsigliatu quandu si usa i flussi laterali chì ponu cuntene metalli pisanti cum'è una fonte d'alimentazione umida per T. molitor.
L'acidi grassi più abbundanti in a biomassa tutale di T. molitor larvae eranu l'acidu palmiticu (C16: 0), l'acidu oleicu (C18: 1) è l'acidu linoleicu (C18: 2) (Table 5), chì hè coherente cù studii previ. nantu à T. molitor. I risultati di u spettru di l'acidu grassu sò cunsistenti36,46,50,65. U prufilu di l'acidu grassu di T. molitor hè generalmente custituitu da cinque cumpunenti maiò: l'acidu oleicu (C18: 1), l'acidu palmiticu (C16: 0), l'acidu linoleicu (C18: 2), l'acidu miristicu (C14: 0) è l'acidu stearic. (C18: 0). L'acidu oleicu hè l'acidu grassu più abbundante (30-60%) in a larva di vermi, seguita da l'acidu palmiticu è l'acidu linoleicu22,35,38,39. Studi precedenti anu dimustratu chì stu prufilu di l'acidu grassu hè influinzatu da a dieta di a larva di i vermi di a farina, ma e sferenze ùn seguitanu micca i stessi tendenzi di a dieta38. In cunfrontu cù altri profili di l'acidu grassu, u rapportu C18: 1-C18: 2 in scorcia di patate hè invertitu. I risultati simili sò stati ottenuti per cambiamenti in u prufilu di l'acidu grassu di i vermi di a farina alimentati cù buccia di patata steamed36. Questi risultati indicanu chì ancu chì u prufilu di l'acidu grassu di l'oliu di ver di farina pò esse alteratu, ferma sempre una ricca fonte di acidi grassi insaturati.
U scopu di stu studiu era di valutà l'effettu di l'usu di quattru flussi di biowaste agroindustriali diffirenti cum'è alimentazione umida nantu à a cumpusizioni di vermi di farina. L'impattu hè statu evaluatu basatu annantu à u valore nutrizionale di e larva. I risultati dimustranu chì i prudutti derivati sò cunvertiti cun successu in biomassa ricca di prutezione (contenutu di prutezione 40,7-52,3%), chì pò esse usata com'è fonte di alimentazione è alimentazione. Inoltre, u studiu hà dimustratu chì l'usu di i derivati cum'è l'alimentu umitu affetta u valore nutrizionale di a biomassa di vermi di farina. In particulare, furnisce larva cù una alta cuncintrazione di carbuidrati (per esempiu, tagliati di patata) aumenta u so cuntenutu di grassu è cambia a so cumpusizioni di l'acidu grassu: cuntenutu più bassu di acidi grassi poliinsaturati è più altu cuntenutu di acidi grassi saturati è monoinsaturati, ma micca concentrazioni di acidi grassi insaturati. . L'acidi grassi (monoinsaturati + poliinsaturati) dominanu sempre. U studiu hà ancu dimustratu chì i vermi di a farina accumulanu selettivamente calcium, ferru è manganese da i flussi laterali ricchi di minerali acidi. A biodisponibilità di i minerali pare avè un rolu impurtante è più studii sò necessarii per capiscenu cumplettamente questu. I metalli pesanti prisenti in i flussi laterali ponu accumulà in i vermi di farina. Tuttavia, e cuncentrazioni finali di Pb, Cd è Cr in a biomassa larvale eranu sottu à i livelli accettabili, chì permettenu sti flussi laterali per esse utilizati in modu sicuru cum'è fonte di alimentazione umida.
E larve di mealworm sò state allevate da Radius (Giel, Belgium) è Inagro (Rumbeke-Beitem, Belgium) à l'Università di Scienze Applicate Thomas More à 27 ° C è 60% umidità relativa. A densità di vermi di farina allevati in un aquarium di 60 x 40 cm era di 4,17 vermi / cm2 (10 000 vermi di farina). I larvati sò stati inizialmente alimentati 2,1 kg di branu di granu cum'è alimentu seccu per cisterna d'allevamentu è dopu supplementati quantu necessariu. Aduprate blocchi di agar cum'è trattamentu di l'alimentariu umitu di cuntrollu. Partendu da a settimana 4, cuminciate à alimentà i flussi laterali (ancu una fonte di umidità) cum'è alimentu umitu invece di agar ad libitum. U percentualità di materia secca per ogni flussu laterale hè stata predeterminata è arregistrata per assicurà quantità uguali di umidità per tutti l'insetti in tutti i trattamenti. L'alimentariu hè distribuitu uniformemente in tuttu u terrariu. E larve sò cullate quandu i primi pupi emergenu in u gruppu sperimentale. A cugliera di larva hè fatta cù un agitatore meccanicu di 2 mm di diametru. Eccettu per l'esperimentu di cubetti di patata. Grandi porzioni di patate secche tagliate sò ancu siparati permettendu à e larve di scaccià in questa maglia è cullenduli in vassoi di metallo. U pesu tutale di a cugliera hè determinatu pisendu u pesu tutale di a cugliera. A sopravvivenza hè calculata dividendu u pesu tutale di a cugliera da u pesu di larva. U pesu di larva hè determinatu da selezziunate almenu 100 larva è dividendu u so pesu tutale da u numeru. E larva cullighjate sò affamati per 24 h per svià i so intestini prima di l'analisi. Infine, e larve sò schermate di novu per separà da u restu. Sò congelati è eutanasiati è almacenati à -18 ° C finu à l'analisi.
L'alimentu seccu era u branu di granu (Belgian Molens Joye). U branu di granu hè stata pre-sifted à una dimensione di particella di menu di 2 mm. In più di l'alimentazione secca, e larve di vermi di farina anu ancu bisognu di l'alimentu umitu per mantene l'umidità è i supplementi minerali necessarii da i vermi. L'alimentu umitu cuntene più di a mità di l'alimentu tutale (alimentazione secca + alimentazione umida). In i nostri esperimenti, l'agar (Brouwland, Belgium, 25 g / l) hè stata utilizata com'è alimentazione umida di cuntrollu45. Cum'è mostra in a Figura 1, quattru prudutti agriculi cù diversi cuntenuti di nutrienti sò stati pruvati cum'è alimentu umitu per e larve di vermi di farina. Questi sottoprodotti includenu (a) foglie da a coltivazione di cetrioli (Inagro, Belgio), (b) guarnizioni di patate (Duigny, Belgio), (c) radici di cicoria fermentata (Inagro, Belgio) è (d) frutti è verdura invenduti da aste. . (Belorta, Belgio). U flussu laterale hè tagliatu in pezzi adattati per l'utilizazione cum'è alimentazione umida di vermi di farina.
Sottoprodotti agriculi cum'è alimentazione umida per i vermi di farina; (a) foglie di giardinu da a coltivazione di cucumari, (b) tagliate di patate, (c) radici di cicoria, (d) verdure invendute à l'asta è (e) blocchi di agar. Cum'è cuntrolli.
A cumpusizioni di l'alimentu è a larva di vermi hè stata determinata trè volte (n = 3). L'analisi rapida, a cumpusizioni minerali, u cuntenutu di metalli pesanti è a cumpusizioni di l'acidu grassu sò stati valutati. Un campionu homogenized di 250 g hè stata presa da i larvati cugliati è famati, siccati à 60 ° C à pesu constantu, terra (IKA, Tube mill 100) è sieved through a sieve 1 mm. I campioni secchi sò stati sigillati in cuntenituri scuri.
U cuntenutu di materia secca (DM) hè stata determinata seccandu i campioni in un fornu à 105 ° C per 24 ore (Memmert, UF110). U percentualità di materia secca hè stata calculata nantu à a perdita di pisu di a mostra.
U cuntenutu di cendra cruda (CA) hè stata determinata da a perdita di massa durante a combustione in un furnace muffle (Nabertherm, L9/11/SKM) à 550 ° C per 4 ore.
U cuntenutu di grassu crudu o l'estrazione di etere dietile (EE) hè stata realizata cù etere di petroleum (bp 40-60 ° C) cù l'equipaggiu d'estrazione Soxhlet. Circa 10 g di mostra hè stata posta in u capu d'estrazione è coperto cù lana ceramica per prevene a perdita di mostra. I campioni sò stati estratti durante a notte cù 150 ml di etere di petroliu. L'estrattu hè statu rinfriscatu, u solvente urganicu hè statu eliminatu è recuperatu per evaporazione rotativa (Büchi, R-300) à 300 mbar è 50 ° C. L'estratti di lipidi crudi o etere sò stati rinfriscati è pisati nantu à una bilancia analitica.
U cuntenutu di proteina cruda (CP) hè stata determinata analizendu l'azotu presente in a mostra cù u metudu Kjeldahl BN EN ISO 5983-1 (2005). Aduprate i fatturi N à P appropritatu per calculà u cuntenutu di prutezione. Per l'alimentazione secca standard (branu di granu) utilizate un fattore tutale di 6,25. Per u flussu laterale hè utilizatu un fattore di 4,2366 è per i mischii vegetali un fattore di 4,3967 hè utilizatu. U cuntenutu di proteina cruda di e larva hè stata calculata cù un fattore N à P di 5,3351.
U cuntenutu di fibra includenu a determinazione di fibra detergente neutra (NDF) basatu nantu à u protocolu di estrazione Gerhardt (analisi manuale di fibre in sacchetti, Gerhardt, Germania) è u metudu van Soest 68. Per a determinazione NDF, una mostra di 1 g hè stata posta in un saccu di fibra speciale (Gerhardt, saccu ADF / NDF) cù un liner di vetru. I sacchetti di fibre pieni di campioni sò stati prima defatted cù l'etere di petroleum (puntu di ebullizione 40-60 ° C) è poi siccati à a temperatura di l'ambienti. U campione sgrassatu hè stata estratta cù una soluzione detergente di fibra neutra chì cuntene α-amylase termostabile à a temperatura di ebollizione per 1,5 h. I campioni sò stati poi lavati trè volte cù acqua deionizzata bollente è siccati à 105 ° C durante a notte. I sacchetti di fibra secca (contenenu residui di fibra) sò stati pesati cù un bilanciu analiticu (Sartorius, P224-1S) è poi brusgiati in un furnace muffle (Nabertherm, L9/11/SKM) à 550 ° C per 4 ore. A cendra hè stata pisata di novu è u cuntenutu di fibra hè stata calculata nantu à a perdita di pisu trà l'asciugatura è a brusgia di a mostra.
Per determinà u cuntenutu di chitina di e larva, avemu usatu un protocolu mudificatu basatu annantu à l'analisi di fibra cruda da van Soest 68 . Una mostra di 1 g hè stata posta in un saccu di fibra speciale (Gerhardt, CF Bag) è un segellu di vetru. I campioni sò stati imballati in i sacchetti di fibra, defatted in etere di petroleum (c. 40-60 ° C) è seccu à l'aria. A mostra degrassata hè stata prima estratta cù una suluzione àcida di 0,13 M d'acidu sulfuricu à a temperatura di ebollizione per 30 min. U saccu di fibra d'estrazione chì cuntene a mostra hè stata lavata trè volte cù acqua deionizzata bollente è poi estratta cù una soluzione di idrossidu di potassiu 0,23 M per 2 h. U saccu di fibra d'estrazione chì cuntene a mostra hè stata rinviata trè volte cù acqua deionizzata bollente è secca à 105 ° C durante a notte. U saccu seccu chì cuntene u residu di fibra hè pesatu nantu à una bilancia analitica è incineratu in un furnace muffle à 550 ° C per 4 ore. A cendra hè stata pesata è u cuntenutu di fibra hè stata calculata nantu à a perdita di pisu di a mostra incinerata.
U cuntenutu tutale di carbuidrati hè statu calculatu. A cuncentrazione di carbuidrati non fibrous (NFC) in l'alimentazione hè stata calculata cù l'analisi NDF, è a cuncentrazione di l'insetti hè stata calculata cù l'analisi di chitina.
U pH di a matrice hè stata determinata dopu l'estrazione cù acqua deionizzata (1: 5 v/v) secondu NBN EN 15933.
I campioni sò stati preparati cum'è descrittu da Broeckx et al. I profili minerali sò stati determinati cù ICP-OES (Optima 4300™ DV ICP-OES, Perkin Elmer, MA, USA).
I metalli pesanti Cd, Cr è Pb sò stati analizzati da spettrometria di assorbimentu atomicu di furnace di grafite (AAS) (Thermo Scientific, serie ICE 3000, equipatu di un autosampler di furnace GFS). Circa 200 mg di mostra hè stata digerita in HNO3 / HCl acidicu (1: 3 v / v) cù microonde (CEM, MARS 5). A digestione di microwave hè stata realizata à 190 ° C per 25 min à 600 W. Dilute l'extracte cù acqua ultrapura.
L'acidi grassi sò stati determinati da GC-MS (Agilent Technologies, 7820A GC system with 5977 E MSD detector). Sicondu u metudu di Ghjiseppu è Akman70, a suluzione 20% BF3 / MeOH hè stata aghjunta à una suluzione metanolica di KOH è l'ester di metilu di l'acidu grassu (FAME) hè stata ottenuta da l'estrattu etere dopu l'esterificazione. L'acidi grassi ponu esse identificati paragunendu i so tempi di ritenzione cù 37 standard di mistura FAME (Chemical Lab) o paragunendu i so spettri MS cù biblioteche in linea cum'è a basa di dati NIST. L'analisi qualitativa hè realizata calculendu l'area di punta cum'è un percentinu di l'area di punta tutale di u cromatogramma.
L'analisi di dati hè stata realizata cù u software JMP Pro 15.1.1 da SAS (Buckinghamshire, UK). A valutazione hè stata realizata utilizendu analisi unidirezionale di varianza cù un livellu di significazione di 0.05 è Tukey HSD cum'è una prova post hoc.
U fattore di bioaccumulazione (BAF) hè statu calculatu dividendu a cuncentrazione di metalli pisanti in a biomassa di larva di vermi di farina (DM) da a cuncentrazione in l'alimentu umitu (DM) 43 . Un BAF più grande di 1 indica chì i metalli pisanti bioaccumulate da l'alimentazione umida in larva.
I datasets generati è / o analizati durante u studiu attuale sò dispunibuli da l'autore currispundenti nantu à una dumanda ragionevule.
Dipartimentu di l'Affari Ecunomichi è Suciali di e Nazioni Unite, Divisione Populazione. Perspettivi di a pupulazione mundiale 2019: Highlights (ST/ESA/SER.A/423) (2019).
Cole, MB, Augustine, MA, Robertson, MJ, è Manners, JM, Scienza di a sicurezza alimentaria. NPJ Sci. Food 2018, 2. https://doi.org/10.1038/s41538-018-0021-9 (2018).
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