Merci d'avoir visité Nature.com. La version du navigateur que vous utilisez a une prise en charge CSS limitée. Pour de meilleurs résultats, nous vous recommandons d'utiliser un navigateur plus récent (ou de désactiver le mode de compatibilité dans Internet Explorer). En attendant, pour garantir un support continu, nous afficherons le site sans styles ni JavaScript.
L’élevage d’insectes est un moyen potentiel de répondre à la demande mondiale croissante en protéines et constitue une nouvelle activité dans le monde occidental où de nombreuses questions demeurent concernant la qualité et la sécurité des produits. Les insectes peuvent jouer un rôle important dans l’économie circulaire en convertissant les biodéchets en biomasse précieuse. Environ la moitié du substrat alimentaire des vers de farine provient d’aliments humides. Celui-ci peut être obtenu à partir de biodéchets, ce qui rend l’élevage d’insectes plus durable. Cet article rend compte de la composition nutritionnelle des vers de farine (Tenebrio molitor) nourris avec des suppléments biologiques issus de sous-produits. Il s'agit notamment de légumes invendus, de tranches de pommes de terre, de racines de chicorée fermentées et de feuilles de jardin. Elle est évaluée en analysant la composition immédiate, le profil en acides gras, la teneur en minéraux et en métaux lourds. Les vers de farine nourris avec des tranches de pomme de terre présentaient une double teneur en matières grasses et une augmentation des acides gras saturés et monoinsaturés. L'utilisation de racine de chicorée fermentée augmente la teneur en minéraux et accumule les métaux lourds. De plus, l’absorption des minéraux par le ver de farine est sélective, puisque seules les concentrations de calcium, de fer et de manganèse sont augmentées. L’ajout de mélanges de légumes ou de feuilles de jardin à l’alimentation ne modifiera pas de manière significative le profil nutritionnel. En conclusion, le flux de sous-produits a été converti avec succès en une biomasse riche en protéines, dont la teneur en nutriments et la biodisponibilité ont influencé la composition des vers de farine.
La population humaine croissante devrait atteindre 9,7 milliards d’ici 205012, ce qui exercera une pression sur notre production alimentaire pour répondre à la forte demande alimentaire. On estime que la demande alimentaire augmentera de 70 à 80 % entre 2012 et 20503,4,5. Les ressources naturelles utilisées dans la production alimentaire actuelle s’épuisent, menaçant nos écosystèmes et nos approvisionnements alimentaires. De plus, de grandes quantités de biomasse associées à la production et à la consommation alimentaires sont gaspillées. On estime que d’ici 2050, le volume annuel mondial de déchets atteindra 27 milliards de tonnes, dont la plupart sont des biodéchets6,7,8. En réponse à ces défis, des solutions innovantes, des alternatives alimentaires et un développement durable de l'agriculture et des systèmes alimentaires ont été proposés9,10,11. L’une de ces approches consiste à utiliser des résidus organiques pour produire des matières premières telles que des insectes comestibles comme sources durables de denrées alimentaires et d’aliments pour animaux12,13. L’élevage d’insectes produit moins d’émissions de gaz à effet de serre et d’ammoniac, nécessite moins d’eau que les sources de protéines traditionnelles et peut être produit dans des systèmes agricoles verticaux, nécessitant moins d’espace14,15,16,17,18,19. Des études ont montré que les insectes sont capables de convertir les biodéchets de faible valeur en biomasse précieuse, riche en protéines, avec une teneur en matière sèche allant jusqu'à 70 %20,21,22. En outre, la biomasse de faible valeur est actuellement utilisée pour la production d’énergie, la mise en décharge ou le recyclage et n’entre donc pas en concurrence avec le secteur actuel de l’alimentation humaine et animale23,24,25,26. Le ver de farine (T. molitor)27 est considéré comme l’une des espèces les plus prometteuses pour la production humaine et animale à grande échelle. Les larves et les adultes se nourrissent de divers matériaux tels que des produits céréaliers, des déchets animaux, des légumes, des fruits, etc. 28,29. Dans les sociétés occidentales, T. molitor est élevé en captivité à petite échelle, principalement pour nourrir les animaux domestiques tels que les oiseaux ou les reptiles. Actuellement, leur potentiel dans la production de denrées alimentaires et d’aliments pour animaux fait l’objet de plus d’attention30,31,32. Par exemple, T. molitor a été approuvé avec un nouveau profil alimentaire, incluant une utilisation sous forme congelée, séchée et en poudre (Règlement (UE) n° 258/97 et Règlement (UE) 2015/2283) 33. Cependant, la production à grande échelle L'utilisation d'insectes pour l'alimentation humaine et animale est encore un concept relativement nouveau dans les pays occidentaux. L'industrie est confrontée à des défis tels que le manque de connaissances concernant les régimes alimentaires et la production optimaux, la qualité nutritionnelle du produit final et des problèmes de sécurité tels que l'accumulation de produits toxiques et les risques microbiens. Contrairement à l’élevage traditionnel, l’élevage d’insectes n’a pas un historique similaire17,24,25,34.
Bien que de nombreuses études aient été menées sur la valeur nutritionnelle des vers de farine, les facteurs affectant leur valeur nutritionnelle ne sont pas encore entièrement compris. Des études antérieures ont montré que le régime alimentaire des insectes pouvait avoir un certain effet sur sa composition, mais aucune tendance claire n'a été trouvée. De plus, ces études se sont concentrées sur les composants protéiques et lipidiques des vers de farine, mais ont eu des effets limités sur les composants minéraux21,22,32,35,36,37,38,39,40. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre la capacité d’absorption des minéraux. Une étude récente a conclu que les larves de vers de farine nourries avec du radis présentaient des concentrations légèrement élevées de certains minéraux. Cependant, ces résultats sont limités au substrat testé et des essais industriels supplémentaires sont nécessaires41. Il a été rapporté que l’accumulation de métaux lourds (Cd, Pb, Ni, As, Hg) chez les vers de farine est significativement corrélée à la teneur en métaux de la matrice. Bien que les concentrations de métaux présentes dans l’alimentation animale soient inférieures aux limites légales42, il a également été constaté que l’arsenic se bioaccumule dans les larves de vers de farine, alors que le cadmium et le plomb ne se bioaccumulent pas43. Comprendre les effets du régime alimentaire sur la composition nutritionnelle des vers de farine est essentiel à leur utilisation sûre dans l’alimentation humaine et animale.
L'étude présentée dans cet article se concentre sur l'impact de l'utilisation de sous-produits agricoles comme source d'aliments humides sur la composition nutritionnelle des vers de farine. En plus de la nourriture sèche, une nourriture humide doit également être fournie aux larves. La source d’aliment humide fournit l’humidité nécessaire et sert également de complément nutritionnel aux vers de farine, augmentant ainsi le taux de croissance et le poids corporel maximum44,45. Selon nos données standards d'élevage de vers de farine dans le cadre du projet Interreg-Valusect, l'aliment total pour vers de farine contient 57 % p/p d'aliment humide. Habituellement, les légumes frais (par exemple les carottes) sont utilisés comme source d'aliments humides35,36,42,44,46. L’utilisation de sous-produits de faible valeur comme sources d’aliments humides apportera des avantages plus durables et économiques à l’élevage d’insectes17. Les objectifs de cette étude étaient de (1) étudier les effets de l'utilisation des biodéchets comme aliments humides sur la composition nutritionnelle des vers de farine, (2) déterminer la teneur en macro et micronutriments des larves de vers de farine élevées sur des biodéchets riches en minéraux pour tester la faisabilité de enrichissement minéral, et (3) évaluer la sécurité de ces sous-produits dans l'élevage d'insectes en analysant la présence et l'accumulation de métaux lourds Pb, Cd et Cr. Cette étude fournira des informations supplémentaires sur les effets de la supplémentation en biodéchets sur l'alimentation des larves de vers de farine, leur valeur nutritionnelle et leur sécurité.
La teneur en matière sèche dans le flux latéral était plus élevée que celle de la gélose nutritive humide témoin. La teneur en matière sèche des mélanges de légumes et des feuilles de jardin était inférieure à 10 %, alors qu'elle était plus élevée dans les boutures de pommes de terre et les racines de chicorée fermentées (13,4 et 29,9 g/100 g de matière fraîche, FM).
Le mélange de légumes avait des teneurs en cendres brutes, matières grasses et protéines plus élevées et des teneurs en glucides non fibreux plus faibles que l'aliment témoin (agar), tandis que la teneur en fibres au détergent neutre traité à l'amylase était similaire. La teneur en glucides des tranches de pomme de terre était la plus élevée de tous les flux secondaires et comparable à celle de la gélose. Dans l'ensemble, sa composition brute était très similaire à celle de l'aliment témoin, mais était complétée par de petites quantités de protéines (4,9 %) et de cendres brutes (2,9 %) 47,48. Le pH de la pomme de terre varie de 5 à 6, et il convient de noter que ce courant secondaire de pomme de terre est plus acide (4,7). La racine de chicorée fermentée est riche en cendres et est la plus acide de tous les courants secondaires. Comme les racines n’ont pas été nettoyées, la majeure partie des cendres devrait être constituée de sable (silice). Les feuilles du jardin étaient le seul produit alcalin par rapport au témoin et aux autres courants secondaires. Il contient des niveaux élevés de cendres et de protéines et beaucoup moins de glucides que le témoin. La composition brute est la plus proche de la racine de chicorée fermentée, mais la concentration en protéines brutes est plus élevée (15,0 %), ce qui est comparable à la teneur en protéines du mélange végétal. L'analyse statistique des données ci-dessus a montré des différences significatives dans la composition brute et le pH des flux secondaires.
L'ajout de mélanges de légumes ou de feuilles de jardin à l'alimentation des vers de farine n'a pas affecté la composition de la biomasse des larves de vers de farine par rapport au groupe témoin (tableau 1). L'ajout de boutures de pommes de terre a entraîné la différence la plus significative dans la composition de la biomasse par rapport au groupe témoin recevant des larves de vers de farine et d'autres sources d'aliments humides. Quant à la teneur en protéines des vers de farine, à l'exception des boutures de pommes de terre, la composition approximative différente des flux secondaires n'a pas affecté la teneur en protéines des larves. Nourrir les boutures de pommes de terre comme source d'humidité a entraîné une multiplication par deux de la teneur en graisse des larves et une diminution de la teneur en protéines, en chitine et en glucides non fibreux. La racine de chicorée fermentée a augmenté d’une fois et demie la teneur en cendres des larves de vers de farine.
Les profils minéraux ont été exprimés en teneurs en macrominéraux (Tableau 2) et en micronutriments (Tableau 3) dans les aliments humides et la biomasse larvaire des vers de farine.
En général, les cours d'eau agricoles étaient plus riches en macrominéraux que le groupe témoin, à l'exception des boutures de pommes de terre, qui avaient une teneur plus faible en Mg, Na et Ca. La concentration de potassium était élevée dans tous les flux secondaires par rapport au témoin. La gélose contient 3 mg/100 g de DM K, tandis que la concentration de K dans le flux latéral variait de 1 070 à 9 909 mg/100 g de DM. La teneur en macrominéraux dans le mélange de légumes était significativement plus élevée que dans le groupe témoin, mais la teneur en Na était significativement inférieure (88 contre 111 mg/100 g MS). La concentration de macrominéraux dans les boutures de pommes de terre était la plus faible de tous les flux secondaires. La teneur en macrominéraux des boutures de pommes de terre était significativement inférieure à celle des autres flux secondaires et témoins. Sauf que la teneur en Mg était comparable à celle du groupe témoin. Bien que la racine de chicorée fermentée ne présente pas la plus forte concentration de macrominéraux, la teneur en cendres de ce flux secondaire était la plus élevée de tous les flux secondaires. Cela peut être dû au fait qu’ils ne sont pas purifiés et peuvent contenir de fortes concentrations de silice (sable). Les teneurs en Na et Ca étaient comparables à celles du mélange végétal. La racine de chicorée fermentée contenait la plus forte concentration de Na de tous les courants secondaires. À l'exception du Na, les feuilles horticoles présentaient les plus fortes concentrations de macrominéraux parmi tous les fourrages humides. La concentration en K (9 909 mg/100 g MS) était trois mille fois supérieure à celle du témoin (3 mg/100 g MS) et 2,5 fois supérieure à celle du mélange végétal (4 057 mg/100 g MS). La teneur en Ca était la plus élevée de tous les flux secondaires (7 276 mg/100 g MS), 20 fois supérieure à celle du témoin (336 mg/100 g MS) et 14 fois supérieure à la concentration en Ca dans les racines de chicorée fermentées ou le mélange de légumes (530 et 496 mg/100 g MS).
Bien qu'il y ait des différences significatives dans la composition macrominérale des régimes (tableau 2), aucune différence significative n'a été trouvée dans la composition macrominérale des vers de farine élevés avec des mélanges de légumes et des régimes témoins.
Les larves nourries avec des miettes de pommes de terre présentaient des concentrations significativement plus faibles de tous les macrominéraux par rapport au témoin, à l'exception du Na, qui présentait des concentrations comparables. De plus, l’alimentation en chips de pommes de terre a entraîné la plus grande réduction de la teneur en macrominéraux des larves par rapport aux autres flux secondaires. Ceci est cohérent avec la faible teneur en cendres observée dans les formulations de vers de farine à proximité. Cependant, bien que P et K soient significativement plus élevés dans ce régime humide que dans les autres flux secondaires et le contrôle, la composition larvaire ne reflète pas cela. Les faibles concentrations de Ca et de Mg trouvées dans la biomasse des vers de farine peuvent être liées aux faibles concentrations de Ca et de Mg présentes dans le régime humide lui-même.
L'alimentation des racines de chicorée fermentées et des feuilles du verger a entraîné des niveaux de calcium significativement plus élevés que les témoins. Les feuilles des vergers contenaient les niveaux les plus élevés de P, Mg, K et Ca de tous les régimes humides, mais cela ne se reflétait pas dans la biomasse des vers de farine. Les concentrations de Na étaient les plus faibles chez ces larves, tandis que les concentrations de Na étaient plus élevées dans les feuilles du verger que dans les boutures de pommes de terre. La teneur en Ca a augmenté chez les larves (66 mg/100 g MS), mais les concentrations de Ca n'étaient pas aussi élevées que celles de la biomasse des vers de farine (79 mg/100 g MS) dans les essais sur les racines de chicorée fermentées, bien que la concentration en Ca dans les cultures de feuilles du verger ait été 14 fois plus élevé que dans la racine de chicorée.
Sur la base de la composition en microéléments des aliments humides (tableau 3), la composition minérale du mélange végétal était similaire à celle du groupe témoin, sauf que la concentration en Mn était significativement inférieure. Les concentrations de tous les microéléments analysés étaient inférieures dans les coupes de pommes de terre par rapport au contrôle et aux autres sous-produits. La racine de chicorée fermentée contenait près de 100 fois plus de fer, 4 fois plus de cuivre, 2 fois plus de zinc et environ la même quantité de manganèse. La teneur en zinc et en manganèse des feuilles des cultures maraîchères était nettement plus élevée que dans le groupe témoin.
Aucune différence significative n'a été trouvée entre les teneurs en oligo-éléments des larves nourries avec le régime témoin, le mélange de légumes et les restes de pommes de terre humides. Cependant, les teneurs en Fe et Mn des larves nourries avec le régime de racine de chicorée fermentée étaient significativement différentes de celles des vers de farine nourris avec le groupe témoin. L’augmentation de la teneur en Fe peut être due à une multiplication par cent de la concentration en oligo-éléments dans l’alimentation humide elle-même. Cependant, bien qu’il n’y ait pas de différence significative dans les concentrations de Mn entre les racines de chicorée fermentées et le groupe témoin, les niveaux de Mn ont augmenté chez les larves nourries avec les racines de chicorée fermentées. Il convient également de noter que la concentration de Mn était plus élevée (3 fois) dans le régime à feuilles humides du régime horticole par rapport au contrôle, mais il n'y avait pas de différence significative dans la composition de la biomasse des vers de farine. La seule différence entre les feuilles témoins et horticoles était la teneur en Cu, qui était plus faible dans les feuilles.
Le tableau 4 montre les concentrations de métaux lourds trouvées dans les substrats. Les concentrations maximales européennes de Pb, Cd et Cr dans les aliments complets pour animaux ont été converties en mg/100 g de matière sèche et ajoutées au tableau 4 pour faciliter la comparaison avec les concentrations trouvées dans les flux secondaires47.
Aucun Pb n'a été détecté dans les aliments humides témoins, les mélanges de légumes ou le son de pomme de terre, tandis que les feuilles du jardin contenaient 0,002 mg de Pb/100 g de MS et les racines de chicorée fermentées contenaient la concentration la plus élevée de 0,041 mg de Pb/100 g de MS. Les concentrations de C dans les aliments témoins et les feuilles de jardin étaient comparables (0,023 et 0,021 mg/100 g MS), alors qu'elles étaient plus faibles dans les mélanges de légumes et les sons de pommes de terre (0,004 et 0,007 mg/100 g MS). Par rapport aux autres substrats, la concentration en Cr dans les racines de chicorée fermentées était significativement plus élevée (0,135 mg/100 g MS) et six fois supérieure à celle de l'aliment témoin. Le Cd n’a été détecté ni dans le flux de contrôle ni dans aucun des flux secondaires utilisés.
Des niveaux significativement plus élevés de Pb et de Cr ont été trouvés chez les larves nourries avec des racines de chicorée fermentées. Cependant, le Cd n’a été détecté dans aucune larve de vers de farine.
Une analyse qualitative des acides gras présents dans la graisse brute a été réalisée afin de déterminer si le profil en acides gras des larves de vers de farine pouvait être influencé par les différents composants du flux latéral dont elles se nourrissaient. La répartition de ces acides gras est présentée dans le tableau 5. Les acides gras sont répertoriés par leur nom commun et leur structure moléculaire (désignée par « Cx:y », où x correspond au nombre d'atomes de carbone et y au nombre de liaisons insaturées. ).
Le profil en acides gras des vers de farine nourris avec des lambeaux de pommes de terre a été considérablement modifié. Ils contenaient des quantités significativement plus élevées d’acide myristique (C14 :0), d’acide palmitique (C16 :0), d’acide palmitoléique (C16 :1) et d’acide oléique (C18 :1). Les concentrations d'acide pentadécanoïque (C15:0), d'acide linoléique (C18:2) et d'acide linolénique (C18:3) étaient significativement inférieures à celles des autres vers de farine. Comparé à d’autres profils d’acides gras, le rapport C18:1 à C18:2 était inversé dans les pommes de terre râpées. Les vers de farine nourris avec des feuilles horticoles contenaient des quantités plus élevées d'acide pentadécanoïque (C15: 0) que les vers de farine nourris avec d'autres régimes humides.
Les acides gras sont divisés en acides gras saturés (AGS), acides gras monoinsaturés (AGMI) et acides gras polyinsaturés (AGPI). Le tableau 5 montre les concentrations de ces groupes d'acides gras. Dans l’ensemble, les profils en acides gras des vers de farine nourris avec des déchets de pommes de terre étaient significativement différents de ceux du groupe témoin et des autres flux secondaires. Pour chaque groupe d’acides gras, les vers de farine nourris avec des chips étaient significativement différents de tous les autres groupes. Ils contenaient plus de SFA et de MUFA et moins de PUFA.
Il n'y avait pas de différences significatives entre le taux de survie et le poids total de rendement des larves élevées sur différents substrats. Le taux de survie moyen global était de 90 % et le poids total moyen était de 974 grammes. Les vers de farine traitent avec succès les sous-produits comme source d’aliments humides. Les aliments humides pour vers de farine représentent plus de la moitié du poids total de l’aliment (sec + humide). Remplacer les légumes frais par des sous-produits agricoles comme aliments humides traditionnels présente des avantages économiques et environnementaux pour l'élevage de vers de farine.
Le tableau 1 montre que la composition de la biomasse des larves de vers de farine élevées avec le régime témoin était d'environ 72 % d'humidité, 5 % de cendres, 19 % de lipides, 51 % de protéines, 8 % de chitine et 18 % de matière sèche sous forme de glucides non fibreux. Ceci est comparable aux valeurs rapportées dans la littérature.48,49 Cependant, d’autres composantes peuvent être trouvées dans la littérature, souvent en fonction de la méthode d’analyse utilisée. Par exemple, nous avons utilisé la méthode Kjeldahl pour déterminer la teneur en protéines brutes avec un rapport N/P de 5,33, alors que d'autres chercheurs utilisent le rapport plus largement utilisé de 6,25 pour les échantillons de viande et d'aliments pour animaux.50,51
L’ajout de restes de pommes de terre (un régime humide riche en glucides) au régime alimentaire a permis de doubler la teneur en matières grasses des vers de farine. On s’attendrait à ce que la teneur en glucides de la pomme de terre soit principalement constituée d’amidon, alors que la gélose contient des sucres (polysaccharides)47,48. Cette découverte contraste avec une autre étude qui a révélé que la teneur en matières grasses diminuait lorsque les vers de farine étaient nourris avec un régime complété par des pommes de terre pelées à la vapeur, faibles en protéines (10,7 %) et riches en amidon (49,8 %)36. Lorsque du grignon d’olive était ajouté au régime, la teneur en protéines et en glucides des vers de farine correspondait à celle du régime humide, tandis que la teneur en matières grasses restait inchangée35. En revanche, d’autres études ont montré que la teneur en protéines des larves élevées dans des cours d’eau secondaires subit des changements fondamentaux, tout comme la teneur en matières grasses22,37.
La racine de chicorée fermentée a augmenté de manière significative la teneur en cendres des larves de vers de farine (tableau 1). Les recherches sur les effets des sous-produits sur la composition en cendres et en minéraux des larves de vers de farine sont limitées. La plupart des études sur l'alimentation en sous-produits se sont concentrées sur la teneur en matières grasses et en protéines des larves sans analyser la teneur en cendres21,35,36,38,39. Cependant, lorsque la teneur en cendres des larves nourries avec des sous-produits a été analysée, une augmentation de la teneur en cendres a été constatée. Par exemple, nourrir les vers de farine avec des déchets de jardin a augmenté leur teneur en cendres de 3,01 % à 5,30 %, et l'ajout de déchets de pastèque à l'alimentation a augmenté la teneur en cendres de 1,87 % à 4,40 %.
Bien que la composition approximative de toutes les sources de nourriture humide variait considérablement (tableau 1), les différences dans la composition de la biomasse des larves de vers de farine nourries avec les sources de nourriture humide respectives étaient mineures. Seules les larves de vers de farine nourries avec des morceaux de pomme de terre ou de la racine de chicorée fermentée ont montré des changements significatifs. Une explication possible de ce résultat est qu'en plus des racines de chicorée, les morceaux de pomme de terre ont également été partiellement fermentés (pH 4,7, tableau 1), rendant l'amidon/les glucides plus digestibles/disponibles pour les larves de vers de farine. La manière dont les larves de vers de farine synthétisent les lipides à partir de nutriments tels que les glucides présente un grand intérêt et devrait être pleinement explorée dans les études futures. Une étude précédente sur l'effet du pH d'un régime humide sur la croissance des larves de vers de farine a conclu qu'aucune différence significative n'a été observée lors de l'utilisation de blocs de gélose avec des régimes humides sur une plage de pH de 3 à 9. Cela indique que les régimes humides fermentés peuvent être utilisés pour cultiver Tenebrio molitor53. . À l’instar de Coudron et al.53, des expériences de contrôle ont utilisé des blocs de gélose dans les régimes humides fournis parce qu’ils étaient déficients en minéraux et nutriments. Leur étude n’a pas examiné l’effet de sources d’alimentation humide plus diversifiées sur le plan nutritionnel, telles que les légumes ou les pommes de terre, sur l’amélioration de la digestibilité ou de la biodisponibilité. D’autres études sur les effets de la fermentation des sources d’alimentation humide sur les larves de vers de farine sont nécessaires pour approfondir cette théorie.
La distribution minérale de la biomasse du ver de farine témoin trouvée dans cette étude (Tableaux 2 et 3) est comparable à la gamme de macro et micronutriments trouvés dans la littérature48,54,55. Fournir aux vers de farine de la racine de chicorée fermentée comme source de régime humide maximise leur teneur en minéraux. Bien que la plupart des macro et micronutriments soient plus élevés dans les mélanges de légumes et les feuilles de jardin (Tableaux 2 et 3), ils n'ont pas affecté la teneur en minéraux de la biomasse des vers de farine dans la même mesure que les racines de chicorée fermentées. Une explication possible est que les nutriments contenus dans les feuilles alcalines du jardin sont moins biodisponibles que ceux contenus dans les autres régimes humides plus acides (Tableau 1). Des études antérieures ont nourri des larves de vers de farine avec de la paille de riz fermentée et ont montré qu'elles se développaient bien dans ce courant secondaire et ont également montré que le prétraitement du substrat par fermentation induisait l'absorption des nutriments. 56 L'utilisation de racines de chicorée fermentées a augmenté les teneurs en Ca, Fe et Mn de la biomasse des vers de farine. Bien que ce flux secondaire contienne également des concentrations plus élevées d'autres minéraux (P, Mg, K, Na, Zn et Cu), ces minéraux n'étaient pas significativement plus abondants dans la biomasse des vers de farine par rapport au témoin, ce qui indique une sélectivité de l'absorption des minéraux. L'augmentation de la teneur en ces minéraux dans la biomasse des vers de farine a une valeur nutritionnelle à des fins alimentaires et fourragères. Le calcium est un minéral essentiel qui joue un rôle vital dans la fonction neuromusculaire et dans de nombreux processus médiés par des enzymes tels que la coagulation sanguine et la formation des os et des dents. 57,58 La carence en fer est un problème courant dans les pays en développement, où les enfants, les femmes et les personnes âgées ne reçoivent souvent pas suffisamment de fer dans leur alimentation. 54 Bien que le manganèse soit un élément essentiel de l'alimentation humaine et joue un rôle central dans le fonctionnement de nombreuses enzymes, une consommation excessive peut être toxique. Des niveaux plus élevés de manganèse chez les vers de farine nourris avec de la racine de chicorée fermentée n'étaient pas préoccupants et étaient comparables à ceux des poulets. 59
Les concentrations de métaux lourds trouvées dans le flux secondaire étaient inférieures aux normes européennes relatives aux aliments complets pour animaux. L'analyse des métaux lourds des larves de vers de farine a montré que les niveaux de Pb et de Cr étaient significativement plus élevés chez les vers de farine nourris avec de la racine de chicorée fermentée que dans le groupe témoin et d'autres substrats (Tableau 4). Les racines de chicorée poussent dans le sol et sont connues pour absorber les métaux lourds, tandis que les autres flux secondaires proviennent d’une production alimentaire humaine contrôlée. Les vers de farine nourris avec de la racine de chicorée fermentée contenaient également des niveaux plus élevés de Pb et de Cr (Tableau 4). Les facteurs de bioaccumulation (FBA) calculés étaient de 2,66 pour le Pb et de 1,14 pour le Cr, soit supérieurs à 1, ce qui indique que les vers de farine ont la capacité d'accumuler des métaux lourds. En ce qui concerne le plomb, l'UE fixe une teneur maximale en plomb de 0,10 mg par kilogramme de viande fraîche destinée à la consommation humaine61. Dans notre évaluation des données expérimentales, la concentration maximale de Pb détectée dans les vers de farine de racine de chicorée fermentés était de 0,11 mg/100 g de MS. Lorsque la valeur a été convertie en une teneur en matière sèche de 30,8 % pour ces vers de farine, la teneur en Pb était de 0,034 mg/kg de matière fraîche, ce qui était inférieur au niveau maximum de 0,10 mg/kg. Aucune teneur maximale en Cr n'est spécifiée dans la réglementation alimentaire européenne. Le Cr est couramment présent dans l’environnement, les denrées alimentaires et les additifs alimentaires et est connu pour être un nutriment essentiel pour l’homme en petites quantités62,63,64. Ces analyses (tableau 4) indiquent que les larves de T. molitor peuvent accumuler des métaux lourds lorsque des métaux lourds sont présents dans l'alimentation. Cependant, les niveaux de métaux lourds trouvés dans la biomasse des vers de farine dans cette étude sont considérés comme sans danger pour la consommation humaine. Une surveillance régulière et minutieuse est recommandée lors de l'utilisation de flux secondaires pouvant contenir des métaux lourds comme source d'alimentation humide pour T. molitor.
Les acides gras les plus abondants dans la biomasse totale des larves de T. molitor étaient l'acide palmitique (C16:0), l'acide oléique (C18:1) et l'acide linoléique (C18:2) (Tableau 5), ce qui concorde avec les études précédentes. sur T. molitor. Les résultats du spectre des acides gras sont cohérents36,46,50,65. Le profil d'acides gras de T. molitor se compose généralement de cinq composants principaux : l'acide oléique (C18 : 1), l'acide palmitique (C16 : 0), l'acide linoléique (C18 : 2), l'acide myristique (C14 : 0) et l'acide stéarique. (C18:0). L'acide oléique serait l'acide gras le plus abondant (30 à 60 %) dans les larves de vers de farine, suivi de l'acide palmitique et de l'acide linoléique22,35,38,39. Des études antérieures ont montré que ce profil en acides gras est influencé par le régime alimentaire des larves de vers de farine, mais les différences ne suivent pas les mêmes tendances que le régime alimentaire38. Comparé à d’autres profils d’acides gras, le rapport C18:1 – C18:2 dans les épluchures de pommes de terre est inversé. Des résultats similaires ont été obtenus pour les modifications du profil en acides gras des vers de farine nourris avec des épluchures de pommes de terre cuites à la vapeur36. Ces résultats indiquent que même si le profil en acides gras de l’huile de ver de farine peut être modifié, elle reste néanmoins une riche source d’acides gras insaturés.
Le but de cette étude était d’évaluer l’effet de l’utilisation de quatre flux de biodéchets agro-industriels différents comme aliments humides sur la composition des vers de farine. L'impact a été évalué en fonction de la valeur nutritionnelle des larves. Les résultats ont montré que les sous-produits ont été convertis avec succès en biomasse riche en protéines (teneur en protéines de 40,7 à 52,3 %), qui peut être utilisée comme source d'alimentation humaine et animale. En outre, l’étude a montré que l’utilisation des sous-produits comme aliments humides affecte la valeur nutritionnelle de la biomasse des vers de farine. En particulier, fournir aux larves une forte concentration de glucides (par exemple des morceaux de pommes de terre) augmente leur teneur en graisses et modifie leur composition en acides gras : teneur plus faible en acides gras polyinsaturés et teneur plus élevée en acides gras saturés et monoinsaturés, mais pas les concentrations d'acides gras insaturés. . Les acides gras (monoinsaturés + polyinsaturés) dominent toujours. L’étude a également montré que les vers de farine accumulent sélectivement le calcium, le fer et le manganèse provenant de flux secondaires riches en minéraux acides. La biodisponibilité des minéraux semble jouer un rôle important et des études supplémentaires sont nécessaires pour bien le comprendre. Les métaux lourds présents dans les courants secondaires peuvent s’accumuler chez les vers de farine. Cependant, les concentrations finales de Pb, Cd et Cr dans la biomasse larvaire étaient inférieures aux niveaux acceptables, permettant à ces flux secondaires d'être utilisés en toute sécurité comme source d'alimentation humide.
Les larves de vers de farine ont été élevées par Radius (Giel, Belgique) et Inagro (Rumbeke-Beitem, Belgique) à l'Université des Sciences Appliquées Thomas More à 27 °C et 60 % d'humidité relative. La densité de vers de farine élevés dans un aquarium de 60 x 40 cm était de 4,17 vers/cm2 (10 000 vers de farine). Les larves ont été initialement nourries avec 2,1 kg de son de blé sous forme de nourriture sèche par bac d'élevage, puis complétées selon les besoins. Des blocs de gélose ont été utilisés comme traitement témoin avec des aliments humides. À partir de la semaine 4, les flux secondaires (également une source d’humidité) ont été nourris sous forme de nourriture humide au lieu d’agar ad libitum. Le pourcentage de matière sèche pour chaque flux secondaire a été prédéterminé et enregistré afin de garantir des quantités égales d'humidité pour tous les insectes d'un traitement à l'autre. La nourriture est répartie uniformément dans tout le terrarium. Les larves sont collectées lorsque les premières pupes émergent dans le groupe expérimental. Le prélèvement des larves se fait à l'aide d'un agitateur mécanique de 2 mm de diamètre. Sauf pour l’expérience des pommes de terre en dés. De grandes portions de pommes de terre séchées coupées en dés sont également séparées en permettant aux larves de ramper à travers ce tamis et de les collecter dans un plateau métallique. Le poids total de la récolte est déterminé en pesant le poids total de la récolte. La survie est calculée en divisant le poids total de la récolte par le poids des larves. Le poids des larves est déterminé en sélectionnant au moins 100 larves et en divisant leur poids total par le nombre. Les larves collectées sont privées de nourriture pendant 24 heures pour vider leurs intestins avant analyse. Enfin, les larves sont à nouveau filtrées pour les séparer du reste. Ils sont éthanés au congélateur et conservés à -18°C jusqu'à analyse.
L'aliment sec était constitué de son de blé (belge Molens Joye). Le son de blé a été pré-tamisé jusqu'à obtenir une granulométrie inférieure à 2 mm. En plus de la nourriture sèche, les larves de vers de farine ont également besoin d'aliments humides pour maintenir l'humidité et les suppléments minéraux nécessaires aux vers de farine. Les aliments humides représentent plus de la moitié de l’alimentation totale (aliments secs + aliments humides). Dans nos expériences, la gélose (Brouwland, Belgique, 25 g/l) a été utilisée comme aliment humide témoin45. Comme le montre la figure 1, quatre sous-produits agricoles avec différentes teneurs en éléments nutritifs ont été testés comme aliments humides pour les larves de vers de farine. Ces sous-produits comprennent (a) des feuilles de culture de concombre (Inagro, Belgique), (b) des parures de pommes de terre (Duigny, Belgique), (c) des racines de chicorée fermentées (Inagro, Belgique) et (d) des fruits et légumes invendus aux enchères. . (Belorta, Belgique). Le flux latéral est coupé en morceaux pouvant être utilisés comme aliment humide pour les vers de farine.
Sous-produits agricoles comme aliments humides pour vers de farine ; (a) des feuilles de jardin provenant de la culture de concombres, (b) des boutures de pommes de terre, (c) des racines de chicorée, (d) des légumes invendus aux enchères et (e) des blocs de gélose. Comme contrôles.
La composition de la nourriture et des larves de vers de farine a été déterminée trois fois (n = 3). Une analyse rapide, la composition minérale, la teneur en métaux lourds et la composition en acides gras ont été évaluées. Un échantillon homogénéisé de 250 g a été prélevé sur les larves collectées et affamées, séché à 60°C jusqu'à poids constant, broyé (IKA, Tube mill 100) et tamisé à travers un tamis de 1 mm. Les échantillons séchés ont été scellés dans des récipients sombres.
La teneur en matière sèche (MS) a été déterminée en séchant les échantillons dans une étuve à 105°C pendant 24 heures (Memmert, UF110). Le pourcentage de matière sèche a été calculé en fonction de la perte de poids de l'échantillon.
La teneur en cendres brutes (CA) a été déterminée par la perte de masse après combustion dans un four à moufle (Nabertherm, L9/11/SKM) à 550°C pendant 4 heures.
L'extraction de la teneur en matières grasses brutes ou de l'éther diéthylique (EE) a été réalisée avec de l'éther de pétrole (point d'ébullition 40 à 60 ° C) à l'aide d'un équipement d'extraction Soxhlet. Environ 10 g d'échantillon ont été placés dans la tête d'extraction et recouverts de laine de céramique pour éviter la perte d'échantillon. Les échantillons ont été extraits pendant une nuit avec 150 ml d'éther de pétrole. L'extrait a été refroidi, le solvant organique a été éliminé et récupéré par évaporation rotative (Büchi, R-300) à 300 mbar et 50 °C. Les extraits lipidiques ou éther bruts ont été refroidis et pesés sur une balance analytique.
La teneur en protéines brutes (CP) a été déterminée par analyse de l'azote présent dans l'échantillon selon la méthode Kjeldahl BN EN ISO 5983-1 (2005). Utilisez les facteurs N à P appropriés pour calculer la teneur en protéines. Pour les aliments secs standards (son de blé), utilisez un facteur total de 6,25. Pour les flux secondaires, un facteur de 4,2366 est utilisé et pour les mélanges de légumes, un facteur de 4,3967 est utilisé. La teneur en protéines brutes des larves a été calculée en utilisant un facteur N à P de 5,3351.
La teneur en fibres comprenait la détermination des fibres au détergent neutre (NDF) basée sur le protocole d'extraction de Gerhardt (analyse manuelle des fibres dans des sacs, Gerhardt, Allemagne) et la méthode van Soest 68. Pour la détermination du NDF, un échantillon de 1 g a été placé dans un sac en fibre spécial (Gerhardt, sac ADF/NDF) avec une doublure en verre. Les sacs en fibres remplis d’échantillons ont d’abord été dégraissés avec de l’éther de pétrole (point d’ébullition 40 à 60 °C), puis séchés à température ambiante. L'échantillon dégraissé a été extrait avec une solution détergente pour fibres neutres contenant de l'α-amylase thermostable à la température d'ébullition pendant 1,5 h. Les échantillons ont ensuite été lavés trois fois avec de l’eau bouillante désionisée et séchés à 105 °C pendant une nuit. Les sacs de fibres sèches (contenant des résidus de fibres) ont été pesés à l'aide d'une balance analytique (Sartorius, P224-1S) puis brûlés dans un four à moufle (Nabertherm, L9/11/SKM) à 550°C pendant 4 heures. Les cendres ont été pesées à nouveau et la teneur en fibres a été calculée sur la base de la perte de poids entre le séchage et la combustion de l'échantillon.
Pour déterminer la teneur en chitine des larves, nous avons utilisé un protocole modifié basé sur l'analyse des fibres brutes par van Soest 68 . Un échantillon de 1 g a été placé dans un sac en fibre spécial (Gerhardt, CF Bag) et un joint en verre. Les échantillons ont été emballés dans des sacs en fibres, dégraissés à l'éther de pétrole (environ 40 à 60 °C) et séchés à l'air. L'échantillon dégraissé a d'abord été extrait avec une solution acide d'acide sulfurique 0,13 M à température d'ébullition pendant 30 min. Le sac de fibres d'extraction contenant l'échantillon a été lavé trois fois avec de l'eau bouillante désionisée, puis extrait avec une solution d'hydroxyde de potassium 0,23 M pendant 2 h. Le sac de fibres d'extraction contenant l'échantillon a été à nouveau rincé trois fois avec de l'eau bouillante désionisée et séché à 105°C pendant une nuit. Le sac sec contenant le résidu de fibres a été pesé sur une balance analytique et incinéré dans un four à moufle à 550°C pendant 4 heures. Les cendres ont été pesées et la teneur en fibres a été calculée sur la base de la perte de poids de l'échantillon incinéré.
La teneur totale en glucides a été calculée. La concentration en glucides non fibreux (NFC) dans l'aliment a été calculée à l'aide d'une analyse NDF, et la concentration en insectes a été calculée à l'aide d'une analyse de chitine.
Le pH de la matrice a été déterminé après extraction avec de l'eau déionisée (1:5 v/v) selon NBN EN 15933.
Les échantillons ont été préparés comme décrit par Broeckx et al. Les profils minéraux ont été déterminés par ICP-OES (Optima 4300 ™ DV ICP-OES, Perkin Elmer, MA, USA).
Les métaux lourds Cd, Cr et Pb ont été analysés par spectrométrie d'absorption atomique (AAS) à four graphite (Thermo Scientific, série ICE 3000, équipé d'un échantillonneur automatique de four GFS). Environ 200 mg d'échantillon ont été digérés dans un mélange acide HNO3/HCl (1:3 v/v) à l'aide de micro-ondes (CEM, MARS 5). La digestion par micro-ondes a été réalisée à 190°C pendant 25 min à 600 W. Diluer l'extrait avec de l'eau ultrapure.
Les acides gras ont été déterminés par GC-MS (Agilent Technologies, système GC 7820A avec détecteur 5977 E MSD). Selon la méthode de Joseph et Akman70, une solution à 20 % de BF3/MeOH a été ajoutée à une solution méthanolique de KOH et de l'ester méthylique d'acide gras (FAME) a été obtenu à partir de l'extrait éthéré après estérification. Les acides gras peuvent être identifiés en comparant leurs temps de rétention avec 37 étalons de mélanges FAME (Chemical Lab) ou en comparant leurs spectres MS avec des bibliothèques en ligne telles que la base de données NIST. L'analyse qualitative est effectuée en calculant la surface du pic en pourcentage de la surface totale du pic du chromatogramme.
L'analyse des données a été réalisée à l'aide du logiciel JMP Pro 15.1.1 de SAS (Buckinghamshire, Royaume-Uni). L'évaluation a été réalisée à l'aide d'une analyse de variance unidirectionnelle avec un niveau de signification de 0,05 et du HSD de Tukey comme test post hoc.
Le facteur de bioaccumulation (FBA) a été calculé en divisant la concentration de métaux lourds dans la biomasse larvaire (MS) des vers de farine par la concentration dans les aliments humides (MS) 43 . Un FBA supérieur à 1 indique que les métaux lourds se bioaccumulent à partir de la nourriture humide chez les larves.
Les ensembles de données générés et/ou analysés au cours de la présente étude sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.
Département des affaires économiques et sociales des Nations Unies, Division de la population. Perspectives de la population mondiale 2019 : points saillants (ST/ESA/SER.A/423) (2019).
Cole, MB, Augustine, MA, Robertson, MJ et Manners, JM, Science de la sécurité alimentaire. NPJ Sci. Alimentation 2018, 2. https://doi.org/10.1038/s41538-018-0021-9 (2018).
Heure de publication : 25 décembre 2024