Tak fordi du besøgte Nature.com. Den browserversion, du bruger, har begrænset CSS-understøttelse. For de bedste resultater anbefaler vi at bruge en nyere browser (eller deaktivere kompatibilitetstilstand i Internet Explorer). I mellemtiden, for at sikre fortsat support, vil vi vise webstedet uden typografier og JavaScript.
Insektopdræt er en potentiel måde at imødekomme den voksende globale efterspørgsel efter protein og er en ny aktivitet i den vestlige verden, hvor der stadig er mange spørgsmål vedrørende produktkvalitet og sikkerhed. Insekter kan spille en vigtig rolle i den cirkulære økonomi ved at omdanne bioaffald til værdifuld biomasse. Omkring halvdelen af fodersubstratet til melorme kommer fra vådfoder. Dette kan fås fra bioaffald, hvilket gør insektavl mere bæredygtig. Denne artikel rapporterer om den ernæringsmæssige sammensætning af melorme (Tenebrio molitor) fodret med organiske kosttilskud fra biprodukter. Disse omfatter usolgte grøntsager, kartoffelskiver, fermenterede cikorierødder og haveblade. Det vurderes ved at analysere den nærliggende sammensætning, fedtsyreprofil, mineral- og tungmetalindhold. Melorme fodret med kartoffelskiver havde et dobbelt fedtindhold og en stigning i mættede og enkeltumættede fedtsyrer. Brugen af fermenteret cikorierod øger mineralindholdet og ophober tungmetaller. Desuden er optagelsen af mineraler af melormen selektiv, da kun calcium-, jern- og mangankoncentrationerne øges. Tilsætning af grøntsagsblandinger eller haveblade til kosten vil ikke ændre ernæringsprofilen væsentligt. Afslutningsvis blev biproduktstrømmen med succes omdannet til en proteinrig biomasse, hvis næringsindhold og biotilgængelighed påvirkede melormenes sammensætning.
Den voksende menneskelige befolkning forventes at nå op på 9,7 milliarder i 205012, hvilket lægger pres på vores fødevareproduktion for at klare den store efterspørgsel efter fødevarer. Det anslås, at fødevareefterspørgslen vil stige med 70-80 % mellem 2012 og 20503,4,5. De naturressourcer, der bruges i den nuværende fødevareproduktion, er ved at blive udtømt, hvilket truer vores økosystemer og fødevareforsyninger. Derudover går der store mængder biomasse til spilde i forbindelse med fødevareproduktion og -forbrug. Det anslås, at i 2050 vil den årlige globale affaldsmængde nå op på 27 milliarder tons, hvoraf det meste er bioaffald6,7,8. Som svar på disse udfordringer er innovative løsninger, fødevarealternativer og bæredygtig udvikling af landbrug og fødevaresystemer blevet foreslået9,10,11. En sådan tilgang er at bruge organiske restprodukter til at producere råvarer såsom spiselige insekter som bæredygtige kilder til fødevarer og foder12,13. Insektopdræt producerer lavere drivhusgas- og ammoniakemissioner, kræver mindre vand end traditionelle proteinkilder og kan produceres i vertikale landbrugssystemer, der kræver mindre plads14,15,16,17,18,19. Undersøgelser har vist, at insekter er i stand til at omdanne lavværdi bioaffald til værdifuld proteinrig biomasse med tørstofindhold på op til 70 %20,21,22. Desuden anvendes lavværdibiomasse i dag til energiproduktion, losseplads eller genanvendelse og konkurrerer derfor ikke med den nuværende fødevare- og foderstofsektor23,24,25,26. Melormen (T. molitor)27 betragtes som en af de mest lovende arter til storskala fødevare- og foderproduktion. Både larver og voksne lever af en række forskellige materialer såsom kornprodukter, animalsk affald, grøntsager, frugter osv. 28,29. I vestlige samfund opdrættes T. molitor i fangenskab i lille skala, hovedsageligt som foder til husdyr såsom fugle eller krybdyr. I øjeblikket får deres potentiale inden for fødevare- og foderproduktion mere opmærksomhed30,31,32. For eksempel er T. molitor blevet godkendt med en ny fødevareprofil, herunder anvendelse i frosne, tørrede og pulveriserede former (Forordning (EU) nr. 258/97 og forordning (EU) 2015/2283) 33. Dog produktion i stor skala af insekter til fødevarer og foder er stadig et relativt nyt koncept i vestlige lande. Industrien står over for udfordringer såsom videnshuller vedrørende optimal kost og produktion, ernæringsmæssig kvalitet af slutproduktet og sikkerhedsspørgsmål såsom giftig opbygning og mikrobielle farer. I modsætning til traditionelt husdyrbrug har insektavl ikke en lignende historisk track record17,24,25,34.
Selvom der er udført mange undersøgelser af melormens ernæringsmæssige værdi, er de faktorer, der påvirker deres næringsværdi, endnu ikke fuldt ud forstået. Tidligere undersøgelser har vist, at insekternes kost kan have en vis effekt på dens sammensætning, men der blev ikke fundet noget klart mønster. Derudover fokuserede disse undersøgelser på protein- og lipidkomponenterne i melorme, men havde begrænset effekt på mineralkomponenterne21,22,32,35,36,37,38,39,40. Mere forskning er nødvendig for at forstå mineralabsorptionskapaciteten. En nylig undersøgelse konkluderede, at melormslarver fodret med radise havde let forhøjede koncentrationer af visse mineraler. Disse resultater er dog begrænset til det testede substrat, og der er behov for yderligere industrielle forsøg41. Akkumuleringen af tungmetaller (Cd, Pb, Ni, As, Hg) i melorme er blevet rapporteret at være signifikant korreleret med metalindholdet i matrixen. Selvom koncentrationerne af metaller fundet i kosten i dyrefoder er under lovlige grænser42, har arsen også vist sig at bioakkumulere i melormelarver, hvorimod cadmium og bly ikke bioakkumuleres43. Forståelse af kostens indvirkning på melormens ernæringsmæssige sammensætning er afgørende for deres sikre anvendelse i fødevarer og foder.
Undersøgelsen præsenteret i denne artikel fokuserer på virkningen af at bruge landbrugsbiprodukter som vådfoderkilde på melormens ernæringsmæssige sammensætning. Udover tørfoder bør der også gives vådfoder til larverne. Den våde foderkilde giver den nødvendige fugt og fungerer også som et ernæringstilskud til melorme, hvilket øger væksthastigheden og maksimal kropsvægt44,45. Ifølge vores standard melormeopdrætsdata i Interreg-Valusect-projektet indeholder det samlede melormfoder 57 % w/w vådfoder. Normalt bruges friske grøntsager (f.eks. gulerødder) som vådfoderkilde35,36,42,44,46. Brug af biprodukter af lav værdi som vådfoderkilder vil medføre mere bæredygtige og økonomiske fordele for insektopdræt17. Formålet med denne undersøgelse var at (1) undersøge virkningerne af at bruge bioaffald som vådfoder på næringssammensætningen af melorme, (2) bestemme makro- og mikronæringsstofindholdet i melormelarver opdrættet på mineralrigt bioaffald for at teste gennemførligheden af melorme. mineralberigning, og (3) vurdere sikkerheden af disse biprodukter i insektopdræt ved at analysere tilstedeværelsen og akkumuleringen af tunge metaller Pb, Cd og Cr. Denne undersøgelse vil give yderligere information om virkningerne af tilskud af bioaffald på melormlarvernes diæter, ernæringsværdi og sikkerhed.
Tørstofindholdet i den laterale strømning var højere sammenlignet med kontrol-vådnæringsagaren. Tørstofindholdet i grøntsagsblandingerne og havebladene var mindre end 10 %, hvorimod det var højere i kartoffelstiklinger og fermenterede cikorierødder (13,4 og 29,9 g/100 g frisk stof, FM).
Grøntsagsblandingen havde højere indhold af råaske, fedt og protein og lavere indhold af ikke-fibrøst kulhydrat end kontrolfoderet (agar), mens indholdet af amylasebehandlet neutralt detergentfiber var ens. Kulhydratindholdet i kartoffelskiverne var det højeste af alle sidestrømmene og var sammenligneligt med agarens. Samlet set lignede dens råsammensætning mest kontrolfoderet, men blev suppleret med små mængder protein (4,9%) og råaske (2,9%) 47,48. Kartoflens pH-værdi varierer fra 5 til 6, og det er værd at bemærke, at denne kartoffelsidestrøm er mere sur (4,7). Fermenteret cikorierod er rig på aske og er den sureste af alle sidestrømme. Da rødderne ikke blev renset, forventes det meste af asken at bestå af sand (silica). Haveblade var det eneste alkaliske produkt sammenlignet med kontrol og andre sidestrømme. Den indeholder høje niveauer af aske og protein og meget lavere kulhydrater end kontrollen. Råsammensætningen er tættest på fermenteret cikorierod, men råproteinkoncentrationen er højere (15,0%), hvilket kan sammenlignes med proteinindholdet i grøntsagsblandingen. Statistisk analyse af ovennævnte data viste signifikante forskelle i den rå sammensætning og pH af sidestrømmene.
Tilsætning af grøntsagsblandinger eller haveblade til melormfoder påvirkede ikke biomassesammensætningen af melormlarver sammenlignet med kontrolgruppen (tabel 1). Tilsætning af kartoffelstiklinger resulterede i den mest signifikante forskel i biomassesammensætning sammenlignet med kontrolgruppen, der modtog melormelarver og andre kilder til vådfoder. Hvad angår proteinindholdet i melorme, med undtagelse af kartoffelstiklinger, påvirkede forskellig omtrentlig sammensætning af sidestrømme ikke proteinindholdet i larverne. Fodring af kartoffelstiklinger som en kilde til fugt førte til en dobbelt stigning i fedtindholdet i larver og et fald i indholdet af protein, kitin og ikke-fibrøse kulhydrater. Fermenteret cikorierod øgede askeindholdet i melormlarver med halvanden gang.
Mineralprofiler blev udtrykt som indhold af makromineral (tabel 2) og mikronæringsstof (tabel 3) i vådfoder og melormelarvebiomasse.
Generelt var landbrugssidestrømme rigere på makromineraler sammenlignet med kontrolgruppen, bortset fra kartoffelstiklinger, som havde lavere Mg-, Na- og Ca-indhold. Kaliumkoncentrationen var høj i alle sidestrømme sammenlignet med kontrollen. Agar indeholder 3 mg/100 g DM K, mens K-koncentrationen i sidestrømmen varierede fra 1070 til 9909 mg/100 g DM. Makromineralindholdet i grøntsagsblandingen var signifikant højere end i kontrolgruppen, men Na-indholdet var signifikant lavere (88 vs. 111 mg/100 g DM). Makromineral koncentration i kartoffelstiklinger var den laveste af alle sidestrømme. Makromineralindholdet i kartoffelstiklinger var signifikant lavere end i andre sidestrømme og kontrol. Bortset fra at Mg-indholdet var sammenligneligt med kontrolgruppen. Selvom fermenteret cikorierod ikke havde den højeste koncentration af makromineraler, var askeindholdet i denne sidestrøm det højeste af alle sidestrømmene. Dette kan skyldes, at de ikke er rensede og kan indeholde høje koncentrationer af silica (sand). Na- og Ca-indholdet var sammenligneligt med grøntsagsblandingens indhold. Fermenteret cikorierod indeholdt den højeste koncentration af Na af alle sidestrømmene. Med undtagelse af Na havde gartnerbladene de højeste koncentrationer af makromineraler af alle de våde foder. K-koncentrationen (9909 mg/100 g DM) var tre tusinde gange højere end kontrollen (3 mg/100 g DM) og 2,5 gange højere end vegetabilsk blanding (4057 mg/100 g DM). Ca-indholdet var det højeste af alle sidestrømme (7276 mg/100 g DM), 20 gange højere end kontrollen (336 mg/100 g DM) og 14 gange højere end Ca-koncentrationen i fermenterede cikorierødder eller grøntsagsblandinger (530 og 496 mg/100 g DM).
Selvom der var signifikante forskelle i den makrominerale sammensætning af diæterne (tabel 2), blev der ikke fundet signifikante forskelle i den makrominerale sammensætning af melorme opdrættet på grøntsagsblandinger og kontroldiæter.
Larver fodret med kartoffelkrummer havde signifikant lavere koncentrationer af alle makromineraler sammenlignet med kontrollen, med undtagelse af Na, som havde sammenlignelige koncentrationer. Derudover forårsagede kartoffelsprødfodring den største reduktion i larvernes makromineralindhold sammenlignet med de andre sidestrømme. Dette er i overensstemmelse med den lavere aske observeret i de nærliggende melormeformuleringer. Men selvom P og K var signifikant højere i denne våde diæt end de andre sidestrømme og kontrollen, afspejlede larvesammensætningen ikke dette. De lave Ca- og Mg-koncentrationer, der findes i melorms biomasse, kan være relateret til de lave Ca- og Mg-koncentrationer, der findes i selve den våde kost.
Fodring af fermenterede cikorierødder og frugtplantageblade resulterede i signifikant højere calciumniveauer end kontroller. Frugtblade indeholdt de højeste niveauer af P, Mg, K og Ca af alle våde diæter, men dette blev ikke afspejlet i melormens biomasse. Na-koncentrationerne var lavest i disse larver, mens Na-koncentrationerne var højere i frugtplantageblade end i kartoffelstiklinger. Ca-indholdet steg i larver (66 mg/100 g DM), men Ca-koncentrationerne var ikke så høje som i melormebiomasse (79 mg/100 g DM) i de fermenterede cikorierodsforsøg, selvom Ca-koncentrationen i frugtplantagebladsafgrøder var 14 gange højere end i cikorierod.
Baseret på vådfodernes mikroelementsammensætning (tabel 3) svarede mineralsammensætningen af grøntsagsblandingen til kontrolgruppen, bortset fra at Mn-koncentrationen var signifikant lavere. Koncentrationerne af alle analyserede mikroelementer var lavere i kartoffeludskæringer sammenlignet med kontrollen og andre biprodukter. Fermenteret cikorierod indeholdt næsten 100 gange mere jern, 4 gange mere kobber, 2 gange mere zink og omtrent den samme mængde mangan. Zink- og manganindholdet i bladene fra haveafgrøder var signifikant højere end i kontrolgruppen.
Der blev ikke fundet signifikante forskelle mellem indholdet af sporstoffer i larverne fodret med kontrol-, grøntsagsblandingen og våde kartoffelrester. Fe- og Mn-indholdet i larverne, der blev fodret med den fermenterede cikorierodsdiæt, var imidlertid signifikant forskellige fra indholdet af melormene, der blev fodret med kontrolgruppen. Stigningen i Fe-indholdet kan skyldes den hundreddobbelte stigning i sporstofkoncentrationen i selve den våde kost. Men selvom der ikke var nogen signifikant forskel i Mn-koncentrationer mellem de fermenterede cikorierødder og kontrolgruppen, steg Mn-niveauerne i larverne, der blev fodret med de fermenterede cikorierødder. Det skal også bemærkes, at Mn-koncentrationen var højere (3 gange) i den våde bladdiæt i gartneriets diæt sammenlignet med kontrollen, men der var ingen signifikant forskel i melormenes biomassesammensætning. Den eneste forskel mellem kontrol- og gartnerbladene var Cu-indholdet, som var lavere i bladene.
Tabel 4 viser koncentrationerne af tungmetaller fundet i substrater. Europæiske maksimale koncentrationer af Pb, Cd og Cr i fuldfoder til dyr er blevet omregnet til mg/100 g tørstof og tilføjet til tabel 4 for at lette sammenligning med koncentrationer fundet i sidestrømme47.
Der blev ikke påvist Pb i kontrolvådfoder, grøntsagsblandinger eller kartoffelsklid, mens haveblade indeholdt 0,002 mg Pb/100 g TS og fermenterede cikorierødder indeholdt den højeste koncentration på 0,041 mg Pb/100 g TS. C-koncentrationer i kontrolfoder og haveblade var sammenlignelige (0,023 og 0,021 mg/100 g TS), mens de var lavere i grøntsagsblandingerne og kartoffelsklid (0,004 og 0,007 mg/100 g TS). Sammenlignet med de andre substrater var Cr-koncentrationen i de fermenterede cikorierødder signifikant højere (0,135 mg/100 g DM) og seks gange højere end i kontrolfoderet. Cd blev ikke detekteret i hverken kontrolstrømmen eller nogen af de anvendte sidestrømme.
Signifikant højere niveauer af Pb og Cr blev fundet i larver fodret med fermenterede cikorierødder. Cd blev dog ikke påvist i nogen melormelarver.
En kvalitativ analyse af fedtsyrerne i råfedtet blev udført for at bestemme, om melormelarvernes fedtsyreprofil kunne påvirkes af de forskellige komponenter i sidestrømmen, som de blev fodret med. Fordelingen af disse fedtsyrer er vist i tabel 5. Fedtsyrerne er angivet ved deres almindelige navn og molekylære struktur (betegnet som "Cx:y", hvor x svarer til antallet af kulstofatomer og y til antallet af umættede bindinger ).
Fedtsyreprofilen for melorme, der blev fodret med kartoffelstrimler, blev væsentligt ændret. De indeholdt signifikant højere mængder af myristinsyre (C14:0), palmitinsyre (C16:0), palmitolsyre (C16:1) og oliesyre (C18:1). Koncentrationer af pentadecansyre (C15:0), linolsyre (C18:2) og linolensyre (C18:3) var signifikant lavere sammenlignet med andre melorme. Sammenlignet med andre fedtsyreprofiler var forholdet mellem C18:1 og C18:2 vendt i kartoffelstrimler. Melorme fodret med gartneriblade indeholdt højere mængder pentadecansyre (C15:0) end melorme fodret med anden våd kost.
Fedtsyrer er opdelt i mættede fedtsyrer (SFA), monoumættede fedtsyrer (MUFA) og flerumættede fedtsyrer (PUFA). Tabel 5 viser koncentrationerne af disse fedtsyregrupper. Samlet set var fedtsyreprofilerne for melorme fodret med kartoffelaffald signifikant forskellige fra kontrol- og andre sidestrømme. For hver fedtsyregruppe var melorme, der blev fodret med kartoffelchips, signifikant forskellige fra alle andre grupper. De indeholdt mere SFA og MUFA og mindre PUFA.
Der var ingen signifikante forskelle mellem overlevelsesraten og den samlede udbyttevægt af larver opdrættet på forskellige substrater. Den samlede gennemsnitlige overlevelsesrate var 90%, og den samlede gennemsnitlige udbyttevægt var 974 gram. Melorme behandler med succes biprodukter som en kilde til vådfoder. Melorm vådfoder udgør mere end halvdelen af den samlede fodervægt (tør + våd). At erstatte friske grøntsager med landbrugsbiprodukter som traditionelt vådfoder har økonomiske og miljømæssige fordele for melormeopdræt.
Tabel 1 viser, at biomassesammensætningen af melormelarver opdrættet på kontroldiæten var ca. 72 % fugt, 5 % aske, 19 % lipid, 51 % protein, 8 % kitin og 18 % tørstof som ikke-fibrøse kulhydrater. Dette kan sammenlignes med værdier rapporteret i litteraturen.48,49 Dog kan andre komponenter findes i litteraturen, ofte afhængigt af den anvendte analysemetode. For eksempel brugte vi Kjeldahl-metoden til at bestemme råproteinindholdet med et N til P-forhold på 5,33, hvorimod andre forskere bruger det mere udbredte forhold på 6,25 til kød- og foderprøver.50,51
Tilsætning af kartoffelrester (en kulhydratrig våd kost) til kosten resulterede i en fordobling af fedtindholdet i melorme. Kulhydratindholdet i kartofler forventes hovedsageligt at bestå af stivelse, hvorimod agar indeholder sukkerarter (polysaccharider)47,48. Dette fund står i modsætning til en anden undersøgelse, der fandt, at fedtindholdet faldt, når melorme blev fodret med en kost suppleret med dampskrællede kartofler, der havde et lavt proteinindhold (10,7%) og et højt indhold af stivelse (49,8%)36. Når olivenpresserester blev tilføjet til kosten, svarede protein- og kulhydratindholdet i melorme til indholdet i den våde kost, mens fedtindholdet forblev uændret35. I modsætning hertil har andre undersøgelser vist, at proteinindholdet i larver opdrættet i sidestrømme undergår fundamentale ændringer, ligesom fedtindholdet22,37.
Fermenteret cikorierod øgede signifikant askeindholdet i melormelarver (tabel 1). Der er begrænset forskning i biprodukters effekt på aske- og mineralsammensætningen af melormelarver. De fleste fodringsundersøgelser af biprodukter har fokuseret på fedt- og proteinindholdet i larver uden at analysere askeindholdet21,35,36,38,39. Men da askeindholdet i larver fodret med biprodukter blev analyseret, blev der fundet en stigning i askeindholdet. For eksempel øgede fodring af melorme haveaffald deres askeindhold fra 3,01 % til 5,30 %, og tilsætning af vandmelonaffald til kosten øgede askeindholdet fra 1,87 % til 4,40 %.
Selvom alle vådfoderkilder varierede signifikant i deres omtrentlige sammensætning (tabel 1), var forskellene i biomassesammensætningen af melormelarver, der blev fodret med de respektive vådfoderkilder, mindre. Kun melormelarver fodret med kartoffelstykker eller fermenteret cikorierod viste signifikante ændringer. En mulig forklaring på dette resultat er, at kartoffelstykkerne foruden cikorierødderne også var delvist fermenteret (pH 4,7, tabel 1), hvilket gjorde stivelsen/kulhydraterne mere fordøjelige/tilgængelige for melormelarverne. Hvordan melormelarver syntetiserer lipider fra næringsstoffer som kulhydrater er af stor interesse og bør undersøges fuldt ud i fremtidige undersøgelser. En tidligere undersøgelse af effekten af våd diæt-pH på melorms larvevækst konkluderede, at der ikke blev observeret nogen signifikante forskelle ved brug af agarblokke med vådfoder over et pH-område på 3 til 9. Dette indikerer, at fermenteret vådfoder kan bruges til at dyrke Tenebrio molitor53 . I lighed med Coudron et al.53 brugte kontrolforsøg agarblokke i de våde diæter, der blev tilvejebragt, fordi de var mangelfulde på mineraler og næringsstoffer. Deres undersøgelse undersøgte ikke effekten af mere ernæringsmæssigt forskelligartede våd kostkilder såsom grøntsager eller kartofler på at forbedre fordøjeligheden eller biotilgængeligheden. Yderligere undersøgelser af virkningerne af fermentering af våde kostkilder på melormlarver er nødvendige for yderligere at udforske denne teori.
Mineralfordelingen af kontrolmelormens biomasse fundet i denne undersøgelse (tabel 2 og 3) er sammenlignelig med rækken af makro- og mikronæringsstoffer fundet i litteraturen48,54,55. At forsyne melorme med fermenteret cikorierod som en våd kostkilde maksimerer deres mineralindhold. Selvom de fleste makro- og mikronæringsstoffer var højere i grøntsagsblandingerne og havebladene (tabel 2 og 3), påvirkede de ikke mineralindholdet i melorms biomasse i samme grad som fermenterede cikorierødder. En mulig forklaring er, at næringsstofferne i de basiske haveblade er mindre biotilgængelige end i de andre, mere sure vådfoder (tabel 1). Tidligere undersøgelser fodrede melormelarver med fermenteret rishalm og fandt, at de udviklede sig godt i denne sidestrøm og viste også, at forbehandling af substratet ved fermentering inducerede næringsoptagelse. 56 Brugen af fermenterede cikorierødder øgede indholdet af Ca, Fe og Mn i melorms biomasse. Selvom denne sidestrøm også indeholdt højere koncentrationer af andre mineraler (P, Mg, K, Na, Zn og Cu), var disse mineraler ikke signifikant mere rigelige i melorms biomasse sammenlignet med kontrollen, hvilket indikerer selektivitet af mineraloptagelse. Forøgelse af indholdet af disse mineraler i melorms biomasse har ernæringsmæssig værdi til fødevare- og foderformål. Calcium er et essentielt mineral, der spiller en afgørende rolle i neuromuskulær funktion og mange enzymmedierede processer såsom blodpropper, knogle- og tanddannelse. 57,58 Jernmangel er et almindeligt problem i udviklingslande, hvor børn, kvinder og ældre ofte ikke får nok jern fra deres kost. 54 Selvom mangan er et væsentligt element i den menneskelige kost og spiller en central rolle i mange enzymers funktion, kan overdreven indtagelse være giftig. Højere manganniveauer i melorme fodret med fermenteret cikorierod var ikke bekymrende og var sammenlignelige med dem hos kyllinger. 59
Koncentrationerne af tungmetaller fundet i sidestrømmen var under de europæiske standarder for fuldfoder til dyr. Tungmetalanalyse af melormelarver viste, at Pb- og Cr-niveauer var signifikant højere hos melorme fodret med fermenteret cikorierod end i kontrolgruppen og andre substrater (tabel 4). Cikorierødder vokser i jorden og er kendt for at absorbere tungmetaller, mens de andre sidestrømme stammer fra kontrolleret menneskelig fødevareproduktion. Melorme fodret med fermenteret cikorierod indeholdt også højere niveauer af Pb og Cr (tabel 4). De beregnede bioakkumulationsfaktorer (BAF) var 2,66 for Pb og 1,14 for Cr, dvs. større end 1, hvilket indikerer, at melorme har evnen til at akkumulere tungmetaller. Med hensyn til Pb fastsætter EU et maksimalt Pb-indhold på 0,10 mg pr. kilogram fersk kød til konsum61. I vores eksperimentelle dataevaluering var den maksimale Pb-koncentration påvist i fermenterede cikorierodmelorme 0,11 mg/100 g DM. Når værdien blev omregnet til et tørstofindhold på 30,8 % for disse melorme, var Pb-indholdet 0,034 mg/kg frisk stof, hvilket var under maksimumsniveauet på 0,10 mg/kg. Der er ikke angivet et maksimalt Cr-indhold i de europæiske fødevareregler. Cr findes almindeligvis i miljøet, fødevarer og fødevaretilsætningsstoffer og er kendt for at være et væsentligt næringsstof for mennesker i små mængder62,63,64. Disse analyser (tabel 4) indikerer, at T. molitor-larver kan akkumulere tungmetaller, når tungmetaller er til stede i kosten. Men niveauerne af tungmetaller fundet i melorms biomasse i denne undersøgelse anses for at være sikre til konsum. Regelmæssig og omhyggelig overvågning anbefales, når der anvendes sidestrømme, der kan indeholde tungmetaller, som vådføde til T. molitor.
De mest udbredte fedtsyrer i den samlede biomasse af T. molitor-larver var palmitinsyre (C16:0), oliesyre (C18:1) og linolsyre (C18:2) (tabel 5), hvilket er i overensstemmelse med tidligere undersøgelser på T. molitor. Fedtsyrespektrumresultaterne er konsistente36,46,50,65. Fedtsyreprofilen for T. molitor består generelt af fem hovedkomponenter: oliesyre (C18:1), palmitinsyre (C16:0), linolsyre (C18:2), myristinsyre (C14:0) og stearinsyre (C18:0). Oliesyre er rapporteret at være den mest udbredte fedtsyre (30-60%) i melormelarver, efterfulgt af palmitinsyre og linolsyre22,35,38,39. Tidligere undersøgelser har vist, at denne fedtsyreprofil er påvirket af melormes larvekost, men forskellene følger ikke de samme tendenser som kosten38. Sammenlignet med andre fedtsyreprofiler er forholdet mellem C18:1-C18:2 i kartoffelskræller omvendt. Lignende resultater blev opnået for ændringer i fedtsyreprofilen af melorme fodret med dampede kartoffelskræller36. Disse resultater indikerer, at selvom fedtsyreprofilen af melormeolie kan blive ændret, er den stadig en rig kilde til umættede fedtsyrer.
Formålet med denne undersøgelse var at evaluere effekten af at bruge fire forskellige agroindustrielle bioaffaldsstrømme som vådfoder på sammensætningen af melorme. Påvirkningen blev vurderet ud fra larvernes næringsværdi. Resultaterne viste, at biprodukterne med succes blev omdannet til proteinrig biomasse (proteinindhold 40,7-52,3%), som kan bruges som fødevare- og foderkilde. Derudover viste undersøgelsen, at anvendelse af biprodukterne som vådfoder påvirker næringsværdien af melorms biomasse. Især at give larver en høj koncentration af kulhydrater (f.eks. kartoffeludskæringer) øger deres fedtindhold og ændrer deres fedtsyresammensætning: lavere indhold af flerumættede fedtsyrer og højere indhold af mættede og enkeltumættede fedtsyrer, men ikke koncentrationer af umættede fedtsyrer . Fedtsyrerne (enkeltumættede + flerumættede) dominerer stadig. Undersøgelsen viste også, at melorme selektivt akkumulerer calcium, jern og mangan fra sidestrømme rige på sure mineraler. Biotilgængeligheden af mineraler ser ud til at spille en vigtig rolle, og yderligere undersøgelser er nødvendige for fuldt ud at forstå dette. Tungmetaller til stede i sidestrømmene kan ophobes i melorme. De endelige koncentrationer af Pb, Cd og Cr i larvebiomasse var imidlertid under acceptable niveauer, hvilket gjorde det muligt at bruge disse sidestrømme sikkert som en vådfoderkilde.
Melormlarver blev opdrættet af Radius (Giel, Belgien) og Inagro (Rumbeke-Beitem, Belgien) ved Thomas More University of Applied Sciences ved 27 °C og 60 % relativ luftfugtighed. Tætheden af melorme opdrættet i et 60 x 40 cm akvarium var 4,17 orme/cm2 (10.000 melorme). Larverne blev indledningsvis fodret med 2,1 kg hvedeklid som tørfoder pr. opdrætstank og derefter suppleret efter behov. Agarblokke blev anvendt som kontrol-vådfoderbehandling. Fra uge 4 blev sidestrømme (også en kilde til fugt) fodret som vådfoder i stedet for agar ad libitum. Tørstofprocenten for hver sidestrøm blev forudbestemt og registreret for at sikre lige store mængder fugt for alle insekter på tværs af behandlinger. Føden fordeles jævnt i hele terrariet. Larver opsamles, når de første pupper dukker op i forsøgsgruppen. Larvehøsten udføres ved hjælp af en mekanisk ryster med en diameter på 2 mm. Bortset fra eksperimentet med kartoffel i tern. Store portioner af tørrede kartofler i tern adskilles også ved at lade larverne kravle gennem denne sigte og samle dem i en metalbakke. Den samlede høstvægt bestemmes ved at veje den samlede høstvægt. Overlevelse beregnes ved at dividere den samlede høstvægt med larvevægten. Larvevægt bestemmes ved at udvælge mindst 100 larver og dividere deres samlede vægt med antallet. Indsamlede larver sultes i 24 timer for at tømme deres tarme før analyse. Til sidst screenes larverne igen for at adskille dem fra resten. De fryse-ethanaseres og opbevares ved -18°C indtil analyse.
Tørfoder var hvedeklid (belgiske Molens Joye). Hvedeklid blev præ-sigtet til en partikelstørrelse på mindre end 2 mm. Udover tørfoder har melormelarver også brug for vådfoder for at opretholde fugt og mineraltilskud, der kræves af melorme. Vådfoder udgør mere end halvdelen af det samlede foder (tørfoder + vådfoder). I vores forsøg blev agar (Brouwland, Belgien, 25 g/l) brugt som kontrolvådfoder45. Som vist i figur 1 blev fire landbrugsbiprodukter med forskelligt næringsindhold testet som vådfoder til melormelarver. Disse biprodukter omfatter (a) blade fra agurkedyrkning (Inagro, Belgien), (b) kartoffelafpuds (Duigny, Belgien), (c) fermenterede cikorierødder (Inagro, Belgien) og (d) usolgte frugter og grøntsager fra auktioner . (Belorta, Belgien). Sidestrømmen hakkes i stykker, der egner sig til brug som vådt melormefoder.
Landbrugsbiprodukter som vådfoder til melorme; a) haveblade fra agurkedyrkning, b) kartoffelstiklinger, c) cikorierødder, d) usolgte grøntsager på auktion og e) agarblokke. Som kontroller.
Sammensætningen af foder- og melormelarverne blev bestemt tre gange (n = 3). Hurtig analyse, mineralsammensætning, tungmetalindhold og fedtsyresammensætning blev vurderet. En homogeniseret prøve på 250 g blev taget fra de opsamlede og udsultede larver, tørret ved 60°C til konstant vægt, malet (IKA, Rørmølle 100) og sigtet gennem en 1 mm sigte. De tørrede prøver blev forseglet i mørke beholdere.
Tørstofindholdet (DM) blev bestemt ved at tørre prøverne i en ovn ved 105°C i 24 timer (Memmert, UF110). Tørstofprocenten blev beregnet ud fra prøvens vægttab.
Råaskeindholdet (CA) blev bestemt af massetabet efter forbrænding i en muffelovn (Nabertherm, L9/11/SKM) ved 550°C i 4 timer.
Råfedtindhold eller ekstraktion af diethylether (EE) blev udført med petroleumsether (kp. 40-60 °C) under anvendelse af Soxhlet-ekstraktionsudstyr. Ca. 10 g prøve blev anbragt i ekstraktionshovedet og dækket med keramisk uld for at forhindre prøvetab. Prøver blev ekstraheret natten over med 150 ml petroleumsether. Ekstrakten blev afkølet, det organiske opløsningsmiddel blev fjernet og udvundet ved rotationsinddampning (Büchi, R-300) ved 300 mbar og 50 °C. De rå lipid- eller etherekstrakter blev afkølet og vejet på en analytisk vægt.
Råproteinindholdet (CP) blev bestemt ved at analysere det tilstedeværende nitrogen i prøven ved hjælp af Kjeldahl-metoden BN EN ISO 5983-1 (2005). Brug de relevante N til P-faktorer til at beregne proteinindholdet. Til standard tørfoder (hvedeklid) anvendes en samlet faktor på 6,25. For sidestrøm anvendes en faktor på 4,2366 og for grøntsagsblandinger en faktor på 4,3967. Råproteinindholdet i larver blev beregnet under anvendelse af en N til P-faktor på 5,3351.
Fiberindholdet omfattede bestemmelse af neutral detergent fiber (NDF) baseret på Gerhardt-ekstraktionsprotokollen (manuel fiberanalyse i poser, Gerhardt, Tyskland) og van Soest 68-metoden. Til NDF-bestemmelse blev en 1 g prøve anbragt i en speciel fiberpose (Gerhardt, ADF/NDF-pose) med en glasforing. Fiberposerne fyldt med prøver blev først affedtet med petroleumsether (kogepunkt 40-60 °C) og derefter tørret ved stuetemperatur. Den affedtede prøve blev ekstraheret med en neutral fiberdetergentopløsning indeholdende varmestabil a-amylase ved kogetemperatur i 1,5 time. Prøverne blev derefter vasket tre gange med kogende deioniseret vand og tørret ved 105 °C natten over. De tørre fiberposer (indeholdende fiberrester) blev vejet under anvendelse af en analytisk vægt (Sartorius, P224-1S) og derefter brændt i en muffelovn (Nabertherm, L9/11/SKM) ved 550°C i 4 timer. Asken blev vejet igen, og fiberindholdet blev beregnet ud fra vægttabet mellem tørring og afbrænding af prøven.
For at bestemme kitinindholdet i larverne brugte vi en modificeret protokol baseret på råfiberanalysen af van Soest 68. En 1 g prøve blev anbragt i en speciel fiberpose (Gerhardt, CF Bag) og en glasforsegling. Prøverne blev pakket i fiberposerne, affedtet i petroleumsether (ca. 40–60 °C) og lufttørret. Den affedtede prøve blev først ekstraheret med en sur opløsning af 0,13 M svovlsyre ved kogetemperatur i 30 min. Ekstraktionsfiberposen indeholdende prøven blev vasket tre gange med kogende deioniseret vand og derefter ekstraheret med 0,23 M kaliumhydroxidopløsning i 2 timer. Ekstraktionsfiberposen indeholdende prøven blev igen skyllet tre gange med kogende deioniseret vand og tørret ved 105°C natten over. Den tørre pose indeholdende fiberresten blev vejet på en analytisk vægt og forbrændt i en muffelovn ved 550°C i 4 timer. Asken blev vejet, og fiberindholdet blev beregnet ud fra vægttabet af den forbrændte prøve.
Det samlede kulhydratindhold blev beregnet. Koncentrationen af ikke-fibrøst kulhydrat (NFC) i foderet blev beregnet ved hjælp af NDF-analyse, og insektkoncentrationen blev beregnet ved hjælp af kitinanalyse.
Matrixens pH blev bestemt efter ekstraktion med deioniseret vand (1:5 v/v) i henhold til NBN EN 15933.
Prøver blev fremstillet som beskrevet af Broeckx et al. Mineralprofiler blev bestemt under anvendelse af ICP-OES (Optima 4300™ DV ICP-OES, Perkin Elmer, MA, USA).
Tungmetallerne Cd, Cr og Pb blev analyseret ved grafitovns atomabsorptionsspektrometri (AAS) (Thermo Scientific, ICE 3000 serien, udstyret med en GFS ovn autosampler). Ca. 200 mg prøve blev fordøjet i surt HNO3/HCl (1:3 v/v) ved anvendelse af mikrobølger (CEM, MARS 5). Mikrobølgefordøjelse blev udført ved 190°C i 25 minutter ved 600 W. Fortynd ekstraktet med ultrarent vand.
Fedtsyrer blev bestemt ved GC-MS (Agilent Technologies, 7820A GC system med 5977 E MSD detektor). Ifølge metoden ifølge Joseph og Akman70 blev 20% BF3/MeOH-opløsning tilsat til en methanolisk KOH-opløsning, og fedtsyremethylester (FAME) blev opnået fra etherekstrakten efter esterificering. Fedtsyrer kan identificeres ved at sammenligne deres retentionstider med 37 FAME-blandingsstandarder (Chemical Lab) eller ved at sammenligne deres MS-spektre med onlinebiblioteker såsom NIST-databasen. Kvalitativ analyse udføres ved at beregne toparealet som en procentdel af kromatogrammets samlede topareal.
Dataanalyse blev udført ved hjælp af JMP Pro 15.1.1-software fra SAS (Buckinghamshire, UK). Evaluering blev udført ved hjælp af envejsvariansanalyse med et signifikansniveau på 0,05 og Tukeys HSD som en post hoc test.
Bioakkumulationsfaktoren (BAF) blev beregnet ved at dividere koncentrationen af tungmetaller i melormelarvebiomasse (DM) med koncentrationen i vådfoder (DM) 43 . En BAF større end 1 indikerer, at tungmetaller bioakkumuleres fra vådfoder i larver.
De datasæt, der genereres og/eller analyseres under den aktuelle undersøgelse, er tilgængelige fra den tilsvarende forfatter efter rimelig anmodning.
FN's afdeling for økonomiske og sociale anliggender, befolkningsafdelingen. Verdensbefolkningsudsigter 2019: Højdepunkter (ST/ESA/SER.A/423) (2019).
Cole, MB, Augustine, MA, Robertson, MJ, og Manners, JM, Fødevaresikkerhedsvidenskab. NPJ Sci. Mad 2018, 2. https://doi.org/10.1038/s41538-018-0021-9 (2018).
Indlægstid: 25. december 2024