Täname, et külastasite veebilehte Nature.com. Teie kasutataval brauseri versioonil on piiratud CSS-i tugi. Parimate tulemuste saavutamiseks soovitame kasutada uuemat brauserit (või keelata Internet Exploreris ühilduvusrežiim). Seni kuvame saidi jätkuva toe tagamiseks ilma stiilide ja JavaScriptita.
Putukakasvatus on potentsiaalne viis rahuldada kasvavat ülemaailmset nõudlust valgu järele ning see on uus tegevus läänemaailmas, kus on palju küsimusi seoses toodete kvaliteedi ja ohutusega. Putukad võivad mängida olulist rolli ringmajanduses, muutes biojäätmed väärtuslikuks biomassiks. Umbes pool jahuusside söödasubstraadist pärineb märgsöödast. Seda on võimalik saada biojäätmetest, muutes putukakasvatuse säästvamaks. See artikkel käsitleb jahuusside (Tenebrio molitor) toiteväärtust, mida toidetakse kõrvalsaaduste orgaaniliste lisanditega. Nende hulka kuuluvad müümata jäänud köögiviljad, kartuliviilud, kääritatud sigurijuured ja aialehed. Seda hinnatakse, analüüsides lähedast koostist, rasvhapete profiili, mineraalide ja raskmetallide sisaldust. Kartuliviiludega söödetud jahuussidel oli kahekordne rasvasisaldus ning suurenenud küllastunud ja monoküllastumata rasvhapete sisaldus. Kääritatud sigurijuure kasutamine suurendab mineraalide sisaldust ja akumuleerib raskmetalle. Lisaks on jahuussi mineraalide omastamine selektiivne, kuna suureneb ainult kaltsiumi, raua ja mangaani kontsentratsioon. Köögiviljasegude või aialehtede lisamine toidule ei muuda oluliselt toitumisprofiili. Kokkuvõttes muudeti kõrvalsaaduse voog edukalt valgurikkaks biomassiks, mille toitainete sisaldus ja biosaadavus mõjutasid jahuusside koostist.
Eeldatakse, et 2050. aastaks jõuab kasvav rahvastik 9,7 miljardini1,2 avaldades survet meie toiduainete tootmisele, et tulla toime suure nõudlusega toidu järele. Hinnanguliselt kasvab toidunõudlus aastatel 2012–2050 70–80%3,4,5. Praeguses toidutootmises kasutatavad loodusvarad on ammendunud, ohustades meie ökosüsteeme ja toiduvarusid. Lisaks raisatakse suures koguses biomassi seoses toidu tootmise ja tarbimisega. Hinnanguliselt ulatub 2050. aastaks aastane ülemaailmne jäätmekogus 27 miljardi tonnini, millest enamuse moodustavad biojäätmed6,7,8. Vastuseks nendele väljakutsetele on välja pakutud uuenduslikke lahendusi, toidualternatiive ning põllumajanduse ja toidusüsteemide säästvat arengut9,10,11. Üks selline lähenemisviis on kasutada orgaanilisi jääke toorainete, näiteks söödavate putukate tootmiseks säästva toidu ja sööda allikana12,13. Putukakasvatus tekitab vähem kasvuhoonegaaside ja ammoniaagi heitkoguseid, vajab vähem vett kui traditsioonilised valguallikad ning seda saab toota vertikaalsetes põllumajandussüsteemides, mis nõuavad vähem ruumi14,15,16,17,18,19. Uuringud on näidanud, et putukad on võimelised muutma väheväärtuslikke biojäätmeid väärtuslikuks valgurikkaks biomassiks, mille kuivainesisaldus on kuni 70%20,21,22. Lisaks kasutatakse väheväärtuslikku biomassi praegu energia tootmiseks, prügilasse ladestamiseks või ringlussevõtuks ning seetõttu ei konkureeri see praeguse toidu- ja söödasektoriga23,24,25,26. Jahuussi (T. molitor)27 peetakse üheks kõige lootustandvamaks liigiks suuremahuliseks toidu- ja söödatootmiseks. Nii vastsed kui ka täiskasvanud isendid toituvad mitmesugustest materjalidest, nagu teraviljatooted, loomsed jäätmed, köögiviljad, puuviljad jne. 28,29. Lääne ühiskondades kasvatatakse T. molitorit vangistuses vähesel määral, peamiselt koduloomade, näiteks lindude või roomajate söödaks. Praegu pööratakse rohkem tähelepanu nende potentsiaalile toidu- ja söödatootmises30,31,32. Näiteks on T. molitor heaks kiidetud uue toiduprofiiliga, mis hõlmab kasutamist külmutatud, kuivatatud ja pulbrilisel kujul (määrus (EL) nr 258/97 ja määrus (EL) 2015/2283) 33. Suuremahuline tootmine putukate kasutamine toiduks ja söödaks on lääneriikides veel suhteliselt uus mõiste. Tööstus seisab silmitsi väljakutsetega, nagu teadmiste lüngad optimaalse toitumise ja tootmise, lõpptoote toiteväärtuse ja ohutusprobleemide, näiteks toksiliste ainete kogunemise ja mikroobide ohu kohta. Erinevalt traditsioonilisest loomakasvatusest ei ole putukakasvatusel sarnaseid ajaloolisi tulemusi17,24,25,34.
Kuigi jahuusside toiteväärtuse kohta on tehtud palju uuringuid, ei ole nende toiteväärtust mõjutavaid tegureid veel täielikult mõistetud. Varasemad uuringud on näidanud, et putukate toitumine võib selle koostist mõnevõrra mõjutada, kuid selget mustrit ei leitud. Lisaks keskendusid need uuringud jahuusside valgu- ja lipiidikomponentidele, kuid neil oli piiratud mõju mineraalainetele 21, 22, 32, 35, 36, 37, 38, 39, 40. Mineraalide neeldumisvõime mõistmiseks on vaja rohkem uuringuid. Hiljutises uuringus jõuti järeldusele, et redisega toidetud jahuusside vastsetes oli teatud mineraalide kontsentratsioon veidi kõrgem. Need tulemused piirduvad siiski testitud substraadiga ja vaja on täiendavaid tööstuslikke katseid41. On teatatud, et raskmetallide (Cd, Pb, Ni, As, Hg) akumuleerumine jahuussides on olulises korrelatsioonis maatriksi metallisisaldusega. Kuigi toidus leiduvate metallide kontsentratsioon loomasöödas on alla lubatud piiri42, on leitud, et arseen bioakumuleerub ka jahuusside vastsetes, samas kui kaadmium ja plii ei akumuleeru43. Dieedi mõju mõistmine jahuusside toitainelisele koostisele on nende toidus ja söödas ohutuks kasutamiseks ülioluline.
Käesolevas artiklis esitatud uuring keskendub põllumajanduslike kõrvalsaaduste kasutamise mõjule märja söödaallikana jahuusside toiteväärtusele. Lisaks kuivsöödale tuleks anda vastsetele ka märgsööta. Märg söödaallikas tagab vajaliku niiskuse ja toimib ka jahuusside toidulisandina, suurendades kasvukiirust ja maksimaalset kehakaalu44,45. Vastavalt meie standardsetele jahuusside kasvatamise andmetele Interreg-Valusecti projektis sisaldab jahuusside kogusööt 57% w/w märgsööta. Tavaliselt kasutatakse märgsöödana värsket köögivilja (nt porgandit)35,36,42,44,46. Madala väärtusega kõrvalsaaduste kasutamine märgade söödaallikatena toob putukakasvatusele säästvamat ja majanduslikku kasu17. Selle uuringu eesmärgid olid (1) uurida biojäätmete märgsöödana kasutamise mõju jahuusside toitumiskoostisele, (2) määrata mineraalirikastel biojäätmetel kasvanud jahuussivastsete makro- ja mikrotoitainete sisaldus, et testida biojäätmete kasutamise võimalikkust. mineraalainete rikastamine ja (3) hindab nende kõrvalsaaduste ohutust putukakasvatuses, analüüsides raskete ainete olemasolu ja kogunemist. metallid Pb, Cd ja Cr. See uuring annab lisateavet biojäätmete lisamise mõju kohta jahuusside vastsete toitumisele, toiteväärtusele ja ohutusele.
Kuivainesisaldus külgvoolus oli kõrgem võrreldes kontrollmärja toitaineagariga. Köögiviljasegudes ja aialehtedes oli kuivainesisaldus alla 10%, kõrgem oli see aga kartulipistikutes ja kääritatud sigurijuurtes (13,4 ja 29,9 g/100 g värsket ainet, FM).
Taimses segus oli suurem toortuha, rasva ja valgu sisaldus ning madalam mittekiuliste süsivesikute sisaldus kui kontrollsöödas (agar), samas kui amülaasiga töödeldud neutraalse pesuaine kiu sisaldus oli sarnane. Kartuliviilude süsivesikute sisaldus oli kõigist kõrvalvoogudest kõrgeim ja võrreldav agari omaga. Üldiselt sarnanes selle toorkoostis kõige enam kontrollsöödaga, kuid sellele lisati väikeses koguses valku (4,9%) ja toortuha (2,9%) 47,48 . Kartuli pH jääb vahemikku 5–6 ja tasub tähele panna, et see kartuli kõrvalvool on happelisem (4,7). Kääritatud sigurijuur on rikas tuhasisaldusega ja on kõrvalvooludest kõige happelisem. Kuna juuri ei puhastatud, peaks suurem osa tuhast koosnema liivast (ränidioksiid). Võrreldes kontroll- ja teiste kõrvalvooludega olid aialehed ainuke leeliseline toode. See sisaldab palju tuhka ja valku ning palju vähem süsivesikuid kui kontroll. Toorkoostis on kõige lähedasem kääritatud sigurijuurele, kuid toorvalgu kontsentratsioon on kõrgem (15,0%), mis on võrreldav köögiviljasegu valgusisaldusega. Ülaltoodud andmete statistiline analüüs näitas olulisi erinevusi kõrvalvoolude toorkoostises ja pH-s.
Köögiviljasegude või aialehtede lisamine jahuussi söödale ei mõjutanud jahuusside vastsete biomassi koostist kontrollrühmaga võrreldes (tabel 1). Kartulipistikute lisamine andis tulemuseks kõige olulisema erinevuse biomassi koostises võrreldes kontrollrühmaga, kes sai jahuussi vastseid ja muid märgsööda allikaid. Jahuusside valgusisalduse osas, välja arvatud kartulipistikud, ei mõjutanud kõrvalvoolude erinev ligikaudne koostis vastsete valgusisaldust. Kartulipistikute söötmine niiskuseallikana tõi kaasa vastsete rasvasisalduse kahekordse suurenemise ning valgu, kitiini ja mittekiudsete süsivesikute sisalduse vähenemise. Kääritatud sigurijuur suurendas jahuussi vastsete tuhasisaldust poolteist korda.
Mineraaliprofiilid väljendati makromineraalide (tabel 2) ja mikroelementide (tabel 3) sisaldusena märgsöödas ja jahuusside vastsete biomassis.
Üldiselt olid põllumajanduslikud kõrvaljoad makromineraalide poolest rikkamad võrreldes kontrollrühmaga, välja arvatud kartulipistikud, mille Mg, Na ja Ca sisaldus oli madalam. Võrreldes kontrolliga oli kaaliumi kontsentratsioon kõigis kõrvalvooludes kõrge. Agar sisaldab 3 mg/100 g DM K, samas kui K kontsentratsioon kõrvalvoolus oli vahemikus 1070 kuni 9909 mg/100 g DM. Makromineraalide sisaldus köögiviljasegus oli oluliselt kõrgem kui kontrollrühmal, kuid Na sisaldus oluliselt madalam (88 vs 111 mg/100 g DM). Makromineraalide kontsentratsioon kartulipistikutes oli kõrvalvooludest madalaim. Makromineraalide sisaldus kartulipistikutes oli oluliselt madalam kui teistes kõrvalvooludes ja kontrollis. Välja arvatud see, et Mg sisaldus oli võrreldav kontrollrühmaga. Kuigi kääritatud sigurijuures ei olnud kõige suuremat makromineraalide kontsentratsiooni, oli selle kõrvaljoa tuhasisaldus kõigist kõrvalvooludest kõrgeim. See võib olla tingitud asjaolust, et need ei ole puhastatud ja võivad sisaldada suures kontsentratsioonis ränidioksiidi (liiva). Na ja Ca sisaldus oli võrreldav köögiviljasegu omaga. Kääritatud sigurijuur sisaldas kõigist kõrvalvoogudest suurimat Na kontsentratsiooni. Kui Na, välja arvata, oli aialehtedes kõigist märgadest söödadest kõrgeim makromineraalide kontsentratsioon. K kontsentratsioon (9909 mg / 100 g DM) oli kolm tuhat korda kõrgem kui kontroll (3 mg / 100 g DM) ja 2,5 korda kõrgem kui köögiviljasegul (4057 mg / 100 g DM). Ca sisaldus oli kõigist kõrvaljoadest kõrgeim (7276 mg/100 g DM), 20 korda kõrgem kui kontroll (336 mg/100 g DM) ja 14 korda kõrgem kui Ca sisaldus fermenteeritud sigurijuurtes või köögiviljasegus ( 530 ja 496 mg/100 g DM).
Kuigi dieetide makromineraalide koostises esines olulisi erinevusi (tabel 2), ei leitud olulisi erinevusi köögiviljasegudel ja kontrolltoidul kasvatatud jahuusside makromineraalse koostises.
Kartulipuruga toidetud vastsetel oli kõigi makromineraalide kontsentratsioon võrreldes kontrolliga oluliselt madalam, välja arvatud Na, mille kontsentratsioonid olid võrreldavad. Lisaks põhjustas kartulikrõpsu söötmine vastsete makromineraalide sisalduse suurima vähenemise võrreldes teiste kõrvalvooludega. See on kooskõlas lähedal asuvates jahuussipreparaatides täheldatud väiksema tuhasisaldusega. Kuigi P ja K olid selles märjas dieedis oluliselt kõrgemad kui teistes kõrvalvooludes ja kontrollrühmas, ei kajastanud vastsete koostis seda. Jahuusside biomassi madalad Ca ja Mg kontsentratsioonid võivad olla seotud madala Ca ja Mg kontsentratsiooniga märjas toidus.
Kääritatud sigurijuurte ja viljapuuaia lehtede söötmine tõi kaasa oluliselt kõrgema kaltsiumisisalduse kui kontrollrühmas. Viljapuuaia lehed sisaldasid kõigist märgtoitudest kõige rohkem P, Mg, K ja Ca, kuid jahuusside biomassis see ei kajastunud. Na kontsentratsioonid olid nendel vastsetel madalaimad, viljapuuaia lehtedes aga kõrgemad kui kartulipistikutel. Ca sisaldus suurenes vastsetes (66 mg/100 g DM), kuid Ca kontsentratsioonid ei olnud kääritatud sigurijuure katsetes nii kõrged kui jahuusside biomassis (79 mg/100 g DM), kuigi Ca kontsentratsioon viljapuuaia lehtedes oli 14 korda kõrgem kui sigurijuurel.
Märgsöötade mikroelementide koostise (tabel 3) põhjal oli köögiviljasegu mineraalne koostis kontrollrühmaga sarnane, välja arvatud see, et Mn kontsentratsioon oli oluliselt madalam. Kõikide analüüsitud mikroelementide kontsentratsioonid olid kartulitükkides madalamad võrreldes kontroll- ja muude kõrvalsaadustega. Kääritatud sigurijuur sisaldas ligi 100 korda rohkem rauda, 4 korda rohkem vaske, 2 korda rohkem tsinki ja umbes sama palju mangaani. Tsingi ja mangaani sisaldus aiakultuuride lehtedes oli oluliselt kõrgem kui kontrollrühmas.
Kontroll-, köögiviljasegu ja märja kartulijääkide dieediga söödetud vastsete mikroelementide sisalduse vahel olulisi erinevusi ei leitud. Kuid kääritatud sigurijuure dieediga toidetud vastsete Fe ja Mn sisaldus erines oluliselt kontrollrühma söödetud jahuusside omast. Fe sisalduse suurenemine võib olla tingitud mikroelementide kontsentratsiooni sajakordsest suurenemisest märjas toidus endas. Kuigi kääritatud sigurijuurte ja kontrollrühma vahel ei olnud Mn kontsentratsioonides olulist erinevust, tõusis Mn tase kääritatud sigurijuurtega toidetud vastsetes. Samuti tuleb märkida, et aiandustoidu märgade lehtede toidus oli Mn kontsentratsioon kõrgem (3 korda) võrreldes kontrollrühmaga, kuid jahuusside biomassi koostises olulist erinevust ei esinenud. Ainus erinevus kontroll- ja aianduslehtede vahel oli Cu sisaldus, mis oli lehtedes madalam.
Tabelis 4 on näidatud substraatides leitud raskmetallide kontsentratsioonid. Pb, Cd ja Cr Euroopa maksimaalsed kontsentratsioonid täissöödas on ümber arvutatud mg/100 g kuivaine kohta ja lisatud tabelisse 4, et hõlbustada võrdlust kõrvalvooludes leitud kontsentratsioonidega47.
Kontrollmärgsöötades, köögiviljasegudes ega kartulikliides Pb-d ei tuvastatud, samas kui aialehed sisaldasid 0,002 mg Pb/100 g DM-i ja kääritatud sigurijuured sisaldasid suurimat kontsentratsiooni 0,041 mg Pb/100 g DM-i kohta. C kontsentratsioonid kontrollsöötades ja aialehtedes olid võrreldavad (0,023 ja 0,021 mg/100 g DM), samas kui köögiviljasegudes ja kartulikliides olid need madalamad (0,004 ja 0,007 mg/100 g DM). Võrreldes teiste substraatidega oli Cr kontsentratsioon fermenteeritud sigurijuurtes oluliselt kõrgem (0,135 mg/100 g DM) ja kuus korda kõrgem kui kontrollsöödas. Cd ei tuvastatud ei kontrollvoos ega üheski kasutatud kõrvalvoos.
Kääritatud sigurijuurtega toidetud vastsetel leiti oluliselt kõrgem Pb ja Cr tase. Kuid Cd ei tuvastatud üheski jahuussi vastsetes.
Viidi läbi toorrasvas sisalduvate rasvhapete kvalitatiivne analüüs, et teha kindlaks, kas jahuusside vastsete rasvhappeprofiili võivad mõjutada külgvoolu erinevad komponendid, millega neid toideti. Nende rasvhapete jaotus on näidatud tabelis 5. Rasvhapped on loetletud nende üldnimetuse ja molekulaarstruktuuri järgi (tähistatud kui "Cx:y", kus x vastab süsinikuaatomite arvule ja y küllastumata sidemete arvule ).
Kartulitükkidega söödetud jahuusside rasvhapete profiil oli oluliselt muutunud. Need sisaldasid oluliselt suuremas koguses müristiinhapet (C14:0), palmitiinhapet (C16:0), palmitoleiinhapet (C16:1) ja oleiinhapet (C18:1). Pentadekaanhappe (C15:0), linoolhappe (C18:2) ja linoleenhappe (C18:3) kontsentratsioonid olid teiste jahuussidega võrreldes oluliselt madalamad. Võrreldes teiste rasvhapete profiilidega oli kartulitükkide puhul C18:1 ja C18:2 suhe vastupidine. Aialehtedega toidetud jahuussid sisaldasid suuremas koguses pentadekaanhapet (C15:0) kui jahuussid, keda toideti muu märja toiduga.
Rasvhapped jagunevad küllastunud rasvhapeteks (SFA), monoküllastumata rasvhapeteks (MUFA) ja polüküllastumata rasvhapeteks (PUFA). Tabelis 5 on näidatud nende rasvhapperühmade kontsentratsioonid. Üldiselt erinesid kartulijäätmetega söödetud jahuusside rasvhapete profiilid oluliselt kontroll- ja muudest kõrvalvoogudest. Iga rasvhapete rühma puhul erinesid kartulikrõpsudega söödetud jahuussid oluliselt kõigist teistest rühmadest. Need sisaldasid rohkem SFA-d ja MUFA-d ning vähem PUFA-d.
Erinevatel substraatidel aretatud vastsete ellujäämismäära ja kogusaagi massi vahel olulisi erinevusi ei olnud. Üldine keskmine elulemus oli 90% ja keskmine saagikaal oli 974 grammi. Jahuussid töötlevad kõrvalsaadusi edukalt märgsööda allikana. Jahuussi märgsööt moodustab üle poole sööda kogumassist (kuiv + märg). Värskete köögiviljade asendamine põllumajanduslike kõrvalsaadustega traditsioonilise märgsöödana toob jahuusside kasvatamisel kasu majandusele ja keskkonnale.
Tabel 1 näitab, et kontrolltoidul kasvatatud jahuusside vastsete biomassi koostis oli ligikaudu 72% niiskust, 5% tuhka, 19% lipiide, 51% valku, 8% kitiini ja 18% kuivainet mittekiuliste süsivesikutena. See on võrreldav kirjanduses esitatud väärtustega.48,49 Siiski võib kirjandusest leida ka teisi komponente, mis sageli sõltuvad kasutatavast analüüsimeetodist. Näiteks kasutasime Kjeldahli meetodit toorvalgu sisalduse määramiseks N ja P suhtega 5,33, samas kui teised teadlased kasutavad liha- ja söödaproovide jaoks laialdasemalt kasutatavat suhet 6,25.50,51
Kartulijääkide (süsivesikuterikas märgdieet) lisamine dieedile tõi kaasa jahuusside rasvasisalduse kahekordistumise. Kartuli süsivesikute sisaldus peaks koosnema peamiselt tärklisest, agar aga sisaldab suhkruid (polüsahhariide)47,48. See leid on vastupidine teisele uuringule, milles leiti, et rasvasisaldus vähenes, kui jahuussidele lisati aurukoorega kartulit, mis oli madala valgusisaldusega (10,7%) ja tärklisesisaldusega (49,8%)36. Kui toidule lisati oliivijääk, kattus jahuusside valgu- ja süsivesikute sisaldus märja dieedi omaga, samas kui rasvasisaldus jäi muutumatuks35. Seevastu teised uuringud on näidanud, et kõrvalvooludes kasvatatud vastsete valgusisaldus muutub põhjalikult, nagu ka rasvasisaldus22,37.
Kääritatud sigurijuur suurendas oluliselt jahuussi vastsete tuhasust (tabel 1). Kõrvalsaaduste mõju jahuusside vastsete tuhale ja mineraalsele koostisele on vähe uuritud. Enamik kõrvalsaaduste söötmise uuringuid on keskendunud vastsete rasva- ja valgusisaldusele ilma tuhasisaldust analüüsimata21,35,36,38,39. Kui aga analüüsiti kõrvalsaadustega toidetud vastsete tuhasisaldust, leiti tuhasisalduse suurenemine. Näiteks jahuusside söötmine aiajäätmetega suurendas nende tuhasisaldust 3,01%-lt 5,30%-le ja arbuusijäätmete toidule lisamine suurendas tuhasisaldust 1,87%-lt 4,40%-le.
Kuigi kõigi märgade toiduallikate ligikaudne koostis varieerus oluliselt (tabel 1), olid erinevused vastavate märgade toiduallikatega toidetud jahuusside vastsete biomassi koostises väikesed. Olulisi muutusi näitasid ainult jahuussi vastsed, keda toideti kartulitükkidega või kääritatud sigurijuurega. Üks võimalik seletus sellele tulemusele on see, et lisaks sigurijuurtele kääritati osaliselt ka kartulitükid (pH 4,7, tabel 1), mistõttu tärklis/süsivesikud on jahuussi vastsete jaoks paremini seeditavad/kättesaadavad. See, kuidas jahuusside vastsed sünteesivad lipiide toitainetest, näiteks süsivesikutest, pakub suurt huvi ja seda tuleks tulevastes uuringutes täielikult uurida. Eelmises uuringus märgtoidu pH mõju kohta jahuusside vastsete kasvule jõuti järeldusele, et agariplokkide kasutamisel märgtoiduga pH-vahemikus 3–9 ei täheldatud olulisi erinevusi. See näitab, et kääritatud märgtoitu saab kasutada seemnete kasvatamiseks. Tenebrio molitor53. Sarnaselt Coudroni jt 53-ga kasutati kontrollkatsetes agarplokke pakutavates märgades toitudes, kuna neis puudusid mineraalid ja toitained. Nende uuringus ei uuritud mitmekesisemate toitumisallikate, näiteks köögiviljade või kartulite mõju seeduvuse või biosaadavuse parandamisele. Selle teooria edasiseks uurimiseks on vaja täiendavaid uuringuid märgade toitumisallikate kääritamise mõju kohta jahuusside vastsetele.
Selles uuringus leitud kontrolljahuusside biomassi mineraalne jaotus (tabelid 2 ja 3) on võrreldav kirjanduses leitud makro- ja mikrotoitainete vahemikuga48,54,55. Jahuussidele kääritatud sigurijuure kasutamine märgtoiduallikana maksimeerib nende mineraalainete sisaldust. Kuigi enamik makro- ja mikrotoitaineid olid köögiviljasegudes ja aialehtedes kõrgemad (tabelid 2 ja 3), ei mõjutanud need jahuussi biomassi mineraalainete sisaldust samal määral kui kääritatud sigurijuured. Üks võimalik seletus on see, et leeliseliste aialehtede toitained on vähem biosaadavad kui teistes, happelisemates niisketes toitudes (tabel 1). Varasemad uuringud toitsid jahuussi vastseid kääritatud riisikõrtega ja leidsid, et nad arenesid selles kõrvalvoolus hästi ning näitasid ka, et substraadi eeltöötlemine kääritamisega indutseeris toitainete omastamist. 56 Kääritatud sigurijuurte kasutamine suurendas jahuusside biomassi Ca, Fe ja Mn sisaldust. Kuigi see kõrvalvool sisaldas ka teiste mineraalide (P, Mg, K, Na, Zn ja Cu) kõrgemaid kontsentratsioone, ei olnud neid mineraale jahuusside biomassis kontrolliga võrreldes oluliselt rohkem, mis näitab mineraalide omastamise selektiivsust. Nende mineraalide sisalduse suurendamine jahuusside biomassis omab toiteväärtust toidu ja sööda jaoks. Kaltsium on oluline mineraal, mis mängib olulist rolli neuromuskulaarses funktsioonis ja paljudes ensüümi vahendatud protsessides, nagu vere hüübimine, luude ja hammaste moodustumine. 57,58 Rauapuudus on arengumaades levinud probleem, kus lapsed, naised ja vanurid ei saa sageli toidust piisavalt rauda. 54 Kuigi mangaan on inimese toitumise oluline element ja mängib keskset rolli paljude ensüümide toimimises, võib liigne tarbimine olla mürgine. Kääritatud sigurijuurega toidetud jahuusside kõrgem mangaanisisaldus ei tekitanud muret ja oli võrreldav kanade omaga. 59
Kõrvalvoolus leitud raskmetallide kontsentratsioonid jäid alla Euroopa täissööda standardeid. Jahuusside vastsete raskemetallide analüüs näitas, et kääritatud sigurijuurega toidetud jahuusside Pb ja Cr tase oli oluliselt kõrgem kui kontrollrühmas ja teistes substraatides (tabel 4). Sigurijuured kasvavad mullas ja neelavad teadaolevalt raskmetalle, samas kui teised kõrvalvoolud pärinevad inimeste kontrollitud toidutootmisest. Kääritatud sigurijuurega toidetud jahuussid sisaldasid ka kõrgemat Pb ja Cr taset (tabel 4). Arvutatud bioakumulatsioonitegurid (BAF) olid Pb puhul 2,66 ja Cr puhul 1,14 ehk suuremad kui 1, mis näitab, et jahuussidel on võime akumuleerida raskemetalle. Pb osas kehtestab EL Pb maksimaalseks sisalduseks 0,10 mg inimtoiduks ettenähtud värske liha kilogrammi kohta61. Katseandmete hindamisel oli kääritatud sigurijuure jahuusside maksimaalne Pb kontsentratsioon 0,11 mg/100 g DM. Kui väärtus arvutati ümber nende jahuusside kuivainesisalduseks 30,8%, oli Pb sisaldus 0,034 mg/kg värske aine kohta, mis jäi alla maksimumtaseme 0,10 mg/kg. Euroopa toidumäärustes ei ole sätestatud maksimaalset Cr sisaldust. Cr leidub tavaliselt keskkonnas, toiduainetes ja toidu lisaainetes ning on teadaolevalt inimeste jaoks oluline toitaine väikestes kogustes62,63,64. Need analüüsid (tabel 4) näitavad, et T. molitori vastsed võivad koguda raskmetalle, kui toidus on raskmetalle. Siiski peetakse selles uuringus jahuusside biomassist leitud raskmetallide sisaldust inimtoiduks ohutuks. Regulaarne ja hoolikas jälgimine on soovitatav, kui kasutatakse T. molitori märja toiteallikana raskmetalle sisaldavaid kõrvalvooge.
T. molitor vastsete kogubiomassis olid kõige rohkem rasvhappeid palmitiinhape (C16:0), oleiinhape (C18:1) ja linoolhape (C18:2) (tabel 5), mis on kooskõlas varasemate uuringutega. kohta T. molitor. Rasvhapete spektri tulemused on ühtsed36,46,50,65. T. molitori rasvhappeprofiil koosneb üldiselt viiest põhikomponendist: oleiinhape (C18:1), palmitiinhape (C16:0), linoolhape (C18:2), müristiinhape (C14:0) ja steariinhape. (C18:0). Oleiinhape on jahuusside vastsetes kõige rikkalikum rasvhape (30–60%), millele järgnevad palmitiinhape ja linoolhape 22, 35, 38, 39. Varasemad uuringud on näidanud, et seda rasvhapete profiili mõjutab jahuusside vastsete toitumine, kuid erinevused ei järgi samu suundumusi kui dieet38. Võrreldes teiste rasvhapete profiilidega on kartulikoorides C18:1–C18:2 suhe vastupidine. Sarnased tulemused saadi aurutatud kartulikoortega söödetud jahuusside rasvhapete profiili muutuste kohta36. Need tulemused näitavad, et kuigi jahuussiõli rasvhapete profiil võib muutuda, jääb see siiski rikkalikuks küllastumata rasvhapete allikaks.
Selle uuringu eesmärk oli hinnata nelja erineva agrotööstusliku biojäätmete voo märgsöödana kasutamise mõju jahuusside koostisele. Mõju hinnati vastsete toiteväärtuse põhjal. Tulemused näitasid, et kõrvalsaadused muudeti edukalt valgurikkaks biomassiks (valgusisaldus 40,7-52,3%), mida saab kasutada toidu- ja söödaallikana. Lisaks näitas uuring, et kõrvalsaaduste kasutamine märgsöödana mõjutab jahuusside biomassi toiteväärtust. Eelkõige suurendab vastsete pakkumine suure süsivesikute kontsentratsiooniga (nt kartulilõigud) nende rasvasisaldust ja muudab nende rasvhapete koostist: madalam polüküllastumata rasvhapete sisaldus ning suurem küllastunud ja monoküllastumata rasvhapete sisaldus, kuid mitte küllastumata rasvhapete kontsentratsioon. . Endiselt domineerivad rasvhapped (monoküllastumata + polüküllastumata). Uuring näitas ka, et jahuussid koguvad valikuliselt kaltsiumi, rauda ja mangaani happeliste mineraalide rikastest kõrvalvooludest. Mineraalide biosaadavus näib mängivat olulist rolli ja selle täielikuks mõistmiseks on vaja täiendavaid uuringuid. Kõrvalvooludes olevad raskemetallid võivad koguneda jahuussidesse. Kuid Pb, Cd ja Cr lõplikud kontsentratsioonid vastsete biomassis olid alla vastuvõetava taseme, võimaldades neid kõrvalvooge ohutult kasutada märja söödaallikana.
Jahuusside vastseid kasvatasid Radius (Giel, Belgia) ja Inagro (Rumbeke-Beitem, Belgia) Thomas More'i rakendusteaduste ülikoolis temperatuuril 27 °C ja suhtelise õhuniiskuse juures 60%. 60 x 40 cm akvaariumis kasvatatud jahuusside tihedus oli 4,17 ussi/cm2 (10 000 jahuussi). Vastsetele söödeti algul 2,1 kg nisukliisid kuivtoiduna kasvatuspaagi kohta ja seejärel lisati vastavalt vajadusele. Märgtoidu kontrollainena kasutage agariplokke. Alates 4. nädalast hakake ad libitum agari asemel söötma külgvoogusid (samuti niiskusallikat) märgtoiduna. Kuivaine protsent iga kõrvalvoolu jaoks määrati eelnevalt kindlaks ja registreeriti, et tagada kõikidele putukatele võrdne niiskuse kogus töötluste jooksul. Toit jaotub terraariumis ühtlaselt. Vastsed kogutakse siis, kui katserühmas tekivad esimesed nukud. Vastsekoristus tehakse 2 mm läbimõõduga mehaanilise loksuti abil. Välja arvatud kartuli kuubikuteks lõigatud katse. Suured osad tükeldatud kuivatatud kartulist eraldatakse ka nii, et lastakse vastsetel sellest võrgust läbi roomata ja kogutakse need metallalustele. Saagi kogumass määratakse kogu saagi kaalu kaalumise teel. Elulemus arvutatakse, jagades saagi kogumassi vastsete massiga. Vastse massi määramiseks valitakse välja vähemalt 100 vastset ja jagatakse nende kogukaal arvuga. Kogutud vastseid näljutatakse 24 tundi, et nende sisikond enne analüüsimist tühjendada. Lõpuks sõelutakse vastsed uuesti läbi, et need ülejäänud osast eraldada. Need külmutatakse ja eutaniseeritakse ning säilitatakse kuni analüüsimiseni temperatuuril -18 °C.
Kuivsöödaks oli nisukliid (Belgia Molens Joye). Nisukliid sõeluti eelnevalt alla 2 mm osakeste suuruseni. Jahuusside vastsed vajavad lisaks kuivsöödale ka märgsööta, et säilitada niiskust ja jahuussidele vajalikke mineraalaineid. Märgsööt moodustab üle poole kogusöödast (kuivsööt + märgsööt). Meie katsetes kasutati agarit (Brouwland, Belgia, 25 g/l) kontrollmärgsöödana45. Nagu on näidatud joonisel 1, testiti nelja erineva toitainesisaldusega põllumajanduslikku kõrvalsaadust jahuusside vastsete märgsöödana. Nende kõrvalsaaduste hulka kuuluvad a) kurgikasvatusest saadud lehed (Inagro, Belgia), b) kartulilõiked (Duigny, Belgia), c) kääritatud sigurijuured (Inagro, Belgia) ja d) oksjonitelt müümata jäänud puu- ja köögiviljad. . (Belorta, Belgia). Kõrvaljoa hakitakse tükkideks, mis sobivad kasutamiseks märja jahuussi söödana.
Põllumajanduslikud kõrvalsaadused jahuusside märgsöödana; a) kurgikasvatusest saadud aialehed, b) kartulipistikud, c) sigurijuured, d) oksjonil müümata jäänud köögiviljad ja e) agariplokid. Juhtelementidena.
Sööda- ja jahuussi vastsete koostis määrati kolmel korral (n = 3). Hinnati kiiranalüüsi, mineraalide koostist, raskmetallide sisaldust ja rasvhapete koostist. Kogutud ja nälginud vastsetelt võeti 250 g homogeniseeritud proov, kuivatati 60 °C juures konstantse massini, jahvatati (IKA, Tube mill 100) ja sõeluti läbi 1 mm sõela. Kuivatatud proovid suleti pimedatesse anumatesse.
Kuivainesisaldus (DM) määrati proovide kuivatamisel ahjus temperatuuril 105 °C 24 tundi (Memmert, UF110). Kuivaine protsent arvutati proovi kaalukaotuse põhjal.
Toortuha sisaldus (CA) määrati massikao järgi muhvelahjus (Nabertherm, L9/11/SKM) 550 °C juures 4 tundi.
Toorrasvasisalduse või dietüüleetri (EE) ekstraheerimine viidi läbi petrooleetriga (kp 40–60 °C), kasutades Soxhleti ekstraheerimisseadmeid. Umbes 10 g proovi asetati ekstraheerimispeasse ja kaeti proovi kadumise vältimiseks keraamilise villaga. Proove ekstraheeriti üleöö 150 ml petrooleetriga. Ekstrakt jahutati, orgaaniline lahusti eemaldati ja koguti rotaatoraurustiga (Büchi, R-300) 300 mbar ja 50 °C juures. Toorlipiidi- või eetriekstraktid jahutati ja kaaluti analüütilisel kaalul.
Toorvalgu (CP) sisaldus määrati proovis sisalduva lämmastiku analüüsimisel Kjeldahli meetodil BN EN ISO 5983-1 (2005). Valgusisalduse arvutamiseks kasutage sobivaid N kuni P tegureid. Standardse kuivsööda (nisukliid) puhul kasutage kogutegurit 6,25. Külgvoolu puhul kasutatakse koefitsienti 4,2366 ja köögiviljasegude puhul tegurit 4,3967. Vastsete toorvalgusisaldus arvutati N kuni P teguri 5,3351 abil.
Kiusisaldus hõlmas neutraalse detergentkiu (NDF) määramist Gerhardti ekstraheerimisprotokolli (käsitsi kiuanalüüs kottides, Gerhardt, Saksamaa) ja van Soest 68 meetodil. NDF määramiseks asetati 1 g proov spetsiaalsesse klaasvoodriga kiudkotti (Gerhardt, ADF/NDF kott). Proovidega täidetud kiudkotid eemaldati esmalt petrooleetriga (keemistemperatuur 40–60 °C) ja kuivatati seejärel toatemperatuuril. Rasvast eemaldatud proovi ekstraheeriti keemistemperatuuril 1,5 tundi neutraalse kiu detergendi lahusega, mis sisaldas kuumakindlat α-amülaasi. Seejärel pesti proove kolm korda keeva deioniseeritud veega ja kuivatati 105 °C juures üleöö. Kuivad kiudkotid (sisaldavad kiujääke) kaaluti analüütiliste kaaludega (Sartorius, P224-1S) ja seejärel põletati muhvelahjus (Nabertherm, L9/11/SKM) 550 °C juures 4 tundi. Tuhk kaaluti uuesti ja kiusisaldus arvutati proovi kuivatamise ja põletamise vahelise kaalukaotuse põhjal.
Vastsete kitiinisisalduse määramiseks kasutasime van Soesti 68 toorkiu analüüsil põhinevat modifitseeritud protokolli. 1 g proov asetati spetsiaalsesse kiudkotti (Gerhardt, CF Bag) ja klaasist tihendisse. Proovid pakiti kiudkottidesse, rasvatustati petrooleetris (umbes 40–60 °C) ja kuivatati õhu käes. Rasvast eemaldatud proovi ekstraheeriti esmalt 0,13 M väävelhappe happelise lahusega keemistemperatuuril 30 minutit. Proovi sisaldavat ekstraheerimiskiudkotti pesti kolm korda keeva deioniseeritud veega ja seejärel ekstraheeriti 2 tundi 0,23 M kaaliumhüdroksiidi lahusega. Proovi sisaldavat ekstraheerimiskiudkotti loputati uuesti kolm korda keeva deioniseeritud veega ja kuivatati 105 °C juures üleöö. Kiujääki sisaldav kuivkott kaaluti analüütilisel kaalul ja põletati muhvelahjus 550 °C juures 4 tundi. Tuhk kaaluti ja põletatud proovi kaalukaotuse põhjal arvutati kiusisaldus.
Arvutati kogu süsivesikute sisaldus. Mittekiuliste süsivesikute (NFC) kontsentratsioon söödas arvutati NDF analüüsi abil ja putukate kontsentratsioon arvutati kitiinanalüüsi abil.
Maatriksi pH määrati pärast ekstraheerimist deioniseeritud veega (1:5 v/v) vastavalt standardile NBN EN 15933.
Proovid valmistati nii, nagu on kirjeldanud Broeckx et al. Mineraalide profiilid määrati, kasutades ICP-OES-i (Optima 4300™ DV ICP-OES, Perkin Elmer, MA, USA).
Raskmetalle Cd, Cr ja Pb analüüsiti grafiitahju aatomabsorptsioonspektromeetria (AAS) abil (Thermo Scientific, ICE 3000 seeria, varustatud GFS ahju automaatse proovivõtturiga). Umbes 200 mg proovi digereeriti happelises HNO3/HCl-s (1:3 maht/maht), kasutades mikrolaineid (CEM, MARS 5). Mikrolaineahjus lagundati 190 °C juures 25 minutit 600 W juures. Ekstrakt lahjendati ülipuhta veega.
Rasvhapped määrati GC-MS abil (Agilent Technologies, 7820A GC süsteem 5977 E MSD detektoriga). Vastavalt Josephi ja Akman70 meetodile lisati metanoolilisele KOH lahusele 20% BF3/MeOH lahust ja pärast esterdamist saadi eetri ekstraktist rasvhappe metüülester (FAME). Rasvhappeid saab tuvastada, võrreldes nende retentsiooniaegu 37 FAME segu standardiga (Chemical Lab) või võrreldes nende MS-spektreid veebipõhiste raamatukogudega, näiteks NIST-i andmebaasiga. Kvalitatiivne analüüs viiakse läbi, arvutades piigi pindala protsendina kromatogrammi piigi kogupindalast.
Andmete analüüs viidi läbi SAS-i (Buckinghamshire, UK) tarkvara JMP Pro 15.1.1 abil. Hindamine viidi läbi, kasutades ühesuunalist dispersioonanalüüsi olulisuse tasemega 0,05 ja Tukey HSD-d post hoc testina.
Bioakumulatsioonitegur (BAF) arvutati, jagades raskmetallide kontsentratsiooni jahuusside vastsete biomassis (DM) kontsentratsiooniga märgsöödas (DM) 43 . BAF, mis on suurem kui 1, näitab, et raskmetallid bioakumuleeruvad vastsetes märgsöödast.
Käesoleva uuringu käigus loodud ja/või analüüsitud andmekogumid on mõistliku nõudmise korral kättesaadavad vastavalt autorilt.
ÜRO majandus- ja sotsiaalosakonna rahvastikuosakond. Maailma rahvastikuväljavaated 2019. aastal: esiletõstmised (ST/ESA/SER.A/423) (2019).
Cole, MB, Augustine, MA, Robertson, MJ ja Manners, JM, toiduohutuse teadus. NPJ Sci. Toit 2018, 2. https://doi.org/10.1038/s41538-018-0021-9 (2018).
Postitusaeg: 19. detsember 2024