Grazas por visitar Nature.com. A versión do navegador que estás a usar ten soporte CSS limitado. Para obter os mellores resultados, recomendamos utilizar un navegador máis recente (ou desactivar o modo de compatibilidade en Internet Explorer). Mentres tanto, para garantir o apoio continuo, mostraremos o sitio sen estilos e JavaScript.
A cría de insectos é unha forma potencial de satisfacer a crecente demanda mundial de proteínas e é unha actividade nova no mundo occidental onde quedan moitas dúbidas sobre a calidade e seguridade dos produtos. Os insectos poden desempeñar un papel importante na economía circular ao converter os biorresiduos en biomasa valiosa. Aproximadamente a metade do substrato alimentario dos vermes da fariña procede da alimentación húmida. Pódese obter a partir dos biorresiduos, facendo que a cría de insectos sexa máis sostible. Este artigo informa sobre a composición nutricional dos vermes da fariña (Tenebrio molitor) alimentados con suplementos orgánicos a partir de subprodutos. Estes inclúen vexetais sen vender, rodajas de pataca, raíces de chicoria fermentadas e follas de xardín. Avalíase analizando a composición próxima, o perfil de ácidos graxos, o contido en minerais e metais pesados. Os vermes da fariña alimentados con rodajas de pataca tiñan un dobre contido de graxa e un aumento dos ácidos graxos saturados e monoinsaturados. O uso de raíz de achicoria fermentada aumenta o contido mineral e acumula metais pesados. Ademais, a absorción de minerais polo verme da fariña é selectiva, xa que só aumentan as concentracións de calcio, ferro e manganeso. A adición de mesturas vexetais ou follas de xardín á dieta non cambiará significativamente o perfil nutricional. En conclusión, o fluxo de subprodutos converteuse con éxito nunha biomasa rica en proteínas, cuxo contido de nutrientes e biodisponibilidade influíron na composición dos vermes da fariña.
Espérase que a crecente poboación humana alcance os 9.700 millóns en 20501,2 presionando a nosa produción de alimentos para facer fronte á gran demanda de alimentos. Estímase que a demanda de alimentos aumentará nun 70-80% entre 2012 e 20503,4,5. Os recursos naturais utilizados na produción de alimentos actual estanse a esgotar, ameazando os nosos ecosistemas e abastos de alimentos. Ademais, grandes cantidades de biomasa son desperdiciadas asociadas á produción e ao consumo de alimentos. Estímase que para 2050, o volume anual de residuos mundial alcanzará os 27.000 millóns de toneladas, a maior parte dos cales son biorresiduos6,7,8. En resposta a estes retos propuxéronse solucións innovadoras, alternativas alimentarias e desenvolvemento sostible da agricultura e dos sistemas alimentarios9,10,11. Un destes enfoques é o uso de residuos orgánicos para producir materias primas como insectos comestibles como fontes sostibles de alimentos e pensos12,13. O cultivo de insectos produce menores emisións de gases de efecto invernadoiro e amoníaco, require menos auga que as fontes tradicionais de proteínas e pódese producir en sistemas de cultivo verticais, requirindo menos espazo14,15,16,17,18,19. Os estudos demostraron que os insectos son capaces de converter os biorresiduos de baixo valor en valiosa biomasa rica en proteínas con contidos de materia seca de ata o 70%20,21,22. Ademais, a biomasa de baixo valor utilízase na actualidade para a produción de enerxía, o vertedoiro ou a reciclaxe e, polo tanto, non compite co sector de alimentación e pensos actual23,24,25,26. O verme da fariña (T. molitor)27 considérase unha das especies máis prometedoras para a produción de alimentos e pensos a gran escala. Tanto as larvas como os adultos aliméntanse de diversos materiais como produtos de cereais, residuos animais, vexetais, froitas, etc. 28,29. Nas sociedades occidentais, T. molitor cría en catividade a pequena escala, principalmente como alimento para animais domésticos como aves ou réptiles. Actualmente, o seu potencial na produción de alimentos e pensos está a recibir máis atención30,31,32. Por exemplo, T. molitor aprobouse cun novo perfil alimentario, incluíndo o seu uso en formas conxeladas, secas e en po (Regulamento (UE) no 258/97 e Regulamento (UE) 2015/2283) 33. Non obstante, a produción a gran escala de insectos para alimentos e pensos é aínda un concepto relativamente novo nos países occidentais. A industria enfróntase a desafíos como as lagoas de coñecemento sobre as dietas e produción óptimas, a calidade nutricional do produto final e problemas de seguridade como a acumulación de tóxicos e os perigos microbianos. A diferenza da gandería tradicional, o cultivo de insectos non ten unha traxectoria histórica semellante17,24,25,34.
Aínda que se realizaron moitos estudos sobre o valor nutricional dos vermes da fariña, os factores que afectan o seu valor nutricional aínda non foron completamente entendidos. Estudos anteriores demostraron que a dieta dos insectos pode ter algún efecto na súa composición, pero non se atopou un patrón claro. Ademais, estes estudos centráronse nos compoñentes proteicos e lipídicos dos vermes da fariña, pero tiveron efectos limitados sobre os compoñentes minerais21,22,32,35,36,37,38,39,40. Necesítanse máis investigacións para comprender a capacidade de absorción de minerais. Un estudo recente concluíu que as larvas de vermes de fariña alimentadas con rabanete tiñan concentracións lixeiramente elevadas de certos minerais. Non obstante, estes resultados limítanse ao substrato probado e son necesarios máis ensaios industriais41. A acumulación de metais pesados (Cd, Pb, Ni, As, Hg) nos vermes da fariña está significativamente correlacionada co contido metálico da matriz. Aínda que as concentracións de metais que se atopan na dieta na alimentación animal están por debaixo dos límites legais42, tamén se comprobou que o arsénico se bioacumula nas larvas de vermes da fariña, mentres que o cadmio e o chumbo non se bioacumulan43. Comprender os efectos da dieta na composición nutricional dos vermes da fariña é fundamental para o seu uso seguro en alimentos e pensos.
O estudo presentado neste traballo céntrase no impacto do uso de subprodutos agrícolas como fonte de alimento húmido na composición nutricional dos vermes da fariña. Ademais da alimentación seca, tamén se debe proporcionar alimentación húmida ás larvas. A fonte de alimento húmido proporciona a humidade necesaria e tamén serve como suplemento nutricional para os vermes da fariña, aumentando a taxa de crecemento e o peso corporal máximo44,45. Segundo os nosos datos estándar de cría de vermes de fariña no proxecto Interreg-Valusect, a alimentación total de vermes de fariña contén un 57 % p/p de alimento húmido. Normalmente, as verduras frescas (por exemplo, as cenorias) úsanse como fonte de alimento húmido35,36,42,44,46. O uso de subprodutos de baixo valor como fontes de alimentación húmida traerá beneficios máis sostibles e económicos para a cría de insectos17. Os obxectivos deste estudo foron (1) investigar os efectos do uso de biorresiduos como alimento húmido sobre a composición nutricional dos vermes da fariña, (2) determinar os contidos de macro e micronutrientes das larvas de vermes da fariña criadas en biorresiduos ricos en minerais para probar a viabilidade de fortificación mineral, e (3) avaliar a seguridade destes subprodutos na cría de insectos mediante a análise da presenza e acumulación de metais pesados Pb, Cd e Cr. Este estudo proporcionará máis información sobre os efectos da suplementación de biorresiduos nas dietas das larvas de vermes da fariña, o valor nutricional e a seguridade.
O contido de materia seca no fluxo lateral foi maior en comparación co agar nutriente húmido control. O contido de materia seca nas mesturas vexetais e follas de horta foi inferior ao 10%, mentres que foi maior en estacas de pataca e raíces de achicoria fermentada (13,4 e 29,9 g/100 g de materia fresca, FM).
A mestura vexetal tiña uns contidos máis altos de cinzas brutas, graxas e proteínas e menores contidos de hidratos de carbono non fibrosos que o penso control (agar), mentres que o contido de fibra de deterxente neutro tratado con amilasa era similar. O contido de hidratos de carbono das rodajas de pataca era o máis alto de todos os fluxos laterais e era comparable ao do ágar. En xeral, a súa composición bruta era máis similar á do penso control, pero complementouse con pequenas cantidades de proteína (4,9%) e cinzas brutas (2,9%) 47,48 . O pH da pataca oscila entre 5 e 6, e paga a pena notar que este fluxo lateral da pataca é máis ácido (4,7). A raíz de achicoria fermentada é rica en cinzas e é a máis ácida de todas as correntes secundarias. Dado que non se limparon as raíces, espérase que a maior parte da cinza consista en area (sílice). As follas do xardín eran o único produto alcalino en comparación co control e outros fluxos secundarios. Contén altos niveis de cinzas e proteínas e hidratos de carbono moito máis baixos que o control. A composición bruta é máis próxima á raíz de achicoria fermentada, pero a concentración de proteína bruta é maior (15,0%), o que é comparable ao contido de proteína da mestura vexetal. A análise estatística dos datos anteriores mostrou diferenzas significativas na composición bruta e no pH das correntes secundarias.
A adición de mesturas de vexetais ou follas de xardín ao alimento dos vermes da fariña non afectou a composición da biomasa das larvas dos vermes da fariña en comparación co grupo control (táboa 1). A adición de cortes de pataca resultou na diferenza máis significativa na composición da biomasa en comparación co grupo control que recibiu larvas de vermes de fariña e outras fontes de alimento húmido. En canto ao contido proteico dos vermes da fariña, a excepción dos cortes de pataca, a composición aproximada diferente dos fluxos laterais non afectou o contido proteico das larvas. A alimentación de cortes de pataca como fonte de humidade levou a un aumento dobre do contido de graxa das larvas e unha diminución do contido de proteínas, quitina e carbohidratos non fibrosos. A raíz de achicoria fermentada aumentou o contido de cinzas das larvas de vermes da fariña unha vez e media.
Os perfís minerais expresáronse como contidos macrominerais (táboa 2) e micronutrientes (táboa 3) no alimento húmido e na biomasa de larvas de vermes de fariña.
En xeral, as correntes secundarias agrícolas foron máis ricas en macrominerais en comparación co grupo control, agás os cortes de pataca, que tiñan menor contido en Mg, Na e Ca. A concentración de potasio foi alta en todas as correntes secundarias en comparación co control. O agar contén 3 mg/100 g de MS K, mentres que a concentración de K na corrente lateral variou de 1070 a 9909 mg/100 g de MS. O contido de macromineral na mestura vexetal foi significativamente maior que no grupo control, pero o contido de Na foi significativamente menor (88 vs 111 mg/100 g MS). A concentración de macromineral nos cortes de pataca foi a máis baixa de todas as correntes secundarias. O contido de macromineral nos cortes de pataca foi significativamente menor que noutras correntes secundarias e control. Excepto que o contido de Mg era comparable ao do grupo control. Aínda que a raíz de achicoria fermentada non tiña a maior concentración de macrominerais, o contido de cinzas desta corrente lateral foi o máis alto de todos os fluxos secundarios. Isto pode deberse a que non están purificados e poden conter altas concentracións de sílice (area). Os contidos de Na e Ca foron comparables aos da mestura vexetal. A raíz de achicoria fermentada contiña a maior concentración de Na de todas as correntes secundarias. Con excepción do Na, as follas hortícolas tiñan as concentracións máis altas de macrominerais de todas as forraxes húmidas. A concentración de K (9909 mg/100 g MS) foi tres mil veces superior á do control (3 mg/100 g MS) e 2,5 veces maior que a mestura vexetal (4057 mg/100 g MS). O contido de Ca foi o máis alto de todos os fluxos secundarios (7276 mg/100 g MS), 20 veces maior que o control (336 mg/100 g MS) e 14 veces maior que a concentración de Ca nas raíces de achicoria fermentadas ou na mestura vexetal (530). e 496 mg/100 g MS).
Aínda que houbo diferenzas significativas na composición macromineral das dietas (táboa 2), non se atoparon diferenzas significativas na composición macromineral dos vermes da fariña criados con mesturas de vexetais e dietas de control.
As larvas alimentadas con migas de pataca tiñan concentracións significativamente máis baixas de todos os macrominerais en comparación co control, con excepción do Na, que tiña concentracións comparables. Ademais, a alimentación de patacas crocantes provocou a maior redución do contido macromineral das larvas en comparación coas outras correntes secundarias. Isto é consistente coa menor cinza observada nas formulacións de vermes da fariña próximas. Non obstante, aínda que P e K foron significativamente máis altos nesta dieta húmida que as outras correntes secundarias e o control, a composición larvaria non o reflectiu. As baixas concentracións de Ca e Mg que se atopan na biomasa dos vermes da fariña poden estar relacionadas coas baixas concentracións de Ca e Mg presentes na propia dieta húmida.
A alimentación de raíces de achicoria fermentadas e follas de horta deu como resultado niveis de calcio significativamente máis altos que os controis. As follas da horta contiñan os niveis máis altos de P, Mg, K e Ca de todas as dietas húmidas, pero isto non se reflectiu na biomasa dos vermes da fariña. As concentracións de Na foron máis baixas nestas larvas, mentres que as concentracións de Na foron máis altas nas follas da horta que nos cortes de pataca. O contido de Ca aumentou nas larvas (66 mg/100 g MS), pero as concentracións de Ca non foron tan elevadas como as da biomasa de vermes da fariña (79 mg/100 g MS) nos ensaios de raíces de achicoria fermentada, aínda que a concentración de Ca nos cultivos de follas de horta foi 14 veces maior que na raíz de achicoria.
En base á composición de microelementos dos pensos húmidos (táboa 3), a composición mineral da mestura vexetal foi similar á do grupo control, agás que a concentración de Mn foi significativamente menor. As concentracións de todos os microelementos analizados foron máis baixas nos cortes de pataca en comparación co control e outros subprodutos. A raíz de achicoria fermentada contiña case 100 veces máis ferro, 4 veces máis cobre, 2 veces máis zinc e aproximadamente a mesma cantidade de manganeso. O contido de zinc e manganeso nas follas dos cultivos de xardín foi significativamente maior que no grupo control.
Non se atoparon diferenzas significativas entre o contido de oligoelementos das larvas alimentadas coa dieta de control, mestura de vexetais e restos de pataca húmida. Non obstante, os contidos de Fe e Mn das larvas alimentadas coa dieta de raíz de achicoria fermentada foron significativamente diferentes dos dos vermes da fariña alimentados ao grupo control. O aumento do contido de Fe pode deberse ao aumento cen veces da concentración de oligoelementos na propia dieta húmida. Non obstante, aínda que non houbo diferenzas significativas nas concentracións de Mn entre as raíces de achicoria fermentadas e o grupo control, os niveis de Mn aumentaron nas larvas alimentadas coas raíces de achicoria fermentadas. Tamén hai que ter en conta que a concentración de Mn foi maior (3 veces) na dieta de follas húmidas da dieta hortícola en comparación co control, pero non houbo diferenzas significativas na composición da biomasa dos vermes da fariña. A única diferenza entre as follas de control e de horticultura foi o contido de Cu, que era menor nas follas.
A táboa 4 mostra as concentracións de metais pesados que se atopan nos substratos. As concentracións máximas europeas de Pb, Cd e Cr nos pensos completos para animais convertéronse en mg/100 g de materia seca e engadíronse á Táboa 4 para facilitar a comparación coas concentracións atopadas en correntes secundarias47.
Non se detectou Pb nos pensos húmidos de control, mesturas vexetais ou farelos de pataca, mentres que as follas do xardín contiñan 0,002 mg Pb/100 g MS e as raíces de chicoria fermentadas contiñan a maior concentración de 0,041 mg Pb/100 g MS. As concentracións de C nos pensos control e follas de xardín foron comparables (0,023 e 0,021 mg/100 g MS), mentres que foron máis baixas nas mesturas de vexetais e salvados de pataca (0,004 e 0,007 mg/100 g MS). En comparación cos outros substratos, a concentración de Cr nas raíces de achicoria fermentada foi significativamente maior (0,135 mg/100 g MS) e seis veces maior que no penso control. Non se detectou Cd nin no fluxo de control nin en ningún dos fluxos secundarios utilizados.
Atopáronse niveis significativamente máis altos de Pb e Cr en larvas alimentadas con raíces de achicoria fermentadas. Non obstante, non se detectou Cd en ningunha larva de vermes da fariña.
Realizouse unha análise cualitativa dos ácidos graxos da graxa bruta para determinar se o perfil de ácidos graxos das larvas de vermes da fariña podía verse influenciado polos diferentes compoñentes da corrente lateral da que se alimentaban. A distribución destes ácidos graxos móstrase na Táboa 5. Os ácidos graxos están enumerados polo seu nome común e a súa estrutura molecular (denominado "Cx:y", onde x corresponde ao número de átomos de carbono e y ao número de enlaces insaturados). ).
O perfil de ácidos graxos dos vermes da fariña alimentados con anacos de pataca foi significativamente alterado. Contiñan cantidades significativamente máis altas de ácido mirístico (C14:0), ácido palmítico (C16:0), ácido palmitoleico (C16:1) e ácido oleico (C18:1). As concentracións de ácido pentadecanoico (C15:0), ácido linoleico (C18:2) e ácido linolénico (C18:3) foron significativamente máis baixas en comparación con outros vermes da fariña. En comparación con outros perfís de ácidos graxos, a proporción de C18:1 a C18:2 invertiuse nas patacas anacadas. Os vermes da fariña alimentados con follas hortícolas contiñan maiores cantidades de ácido pentadecanoico (C15:0) que os vermes da fariña alimentados con outras dietas húmidas.
Os ácidos graxos divídense en ácidos graxos saturados (SFA), ácidos graxos monoinsaturados (MUFA) e ácidos graxos poliinsaturados (PUFA). A táboa 5 mostra as concentracións destes grupos de ácidos graxos. En xeral, os perfís de ácidos graxos dos vermes da fariña alimentados con residuos de pataca foron significativamente diferentes do control e doutros fluxos secundarios. Para cada grupo de ácidos graxos, os vermes alimentados con patacas fritas foron significativamente diferentes dos demais grupos. Contiñan máis SFA e MUFA e menos PUFA.
Non houbo diferenzas significativas entre a taxa de supervivencia e o peso de rendemento total das larvas criadas en diferentes substratos. A taxa de supervivencia media global foi do 90% e o peso medio total do rendemento foi de 974 gramos. Os vermes da fariña procesan con éxito os subprodutos como fonte de alimento húmido. O alimento húmido dos vermes da fariña representa máis da metade do peso total do alimento (seco + húmido). Substituír os vexetais frescos por subprodutos agrícolas como alimento húmido tradicional ten beneficios económicos e ambientais para o cultivo de vermes da fariña.
A Táboa 1 mostra que a composición da biomasa das larvas de vermes da fariña criadas coa dieta control foi de aproximadamente 72% de humidade, 5% de cinzas, 19% de lípidos, 51% de proteínas, 8% de quitina e 18% de materia seca como hidratos de carbono non fibrosos. Isto é comparable cos valores informados na literatura.48,49 Non obstante, pódense atopar outros compoñentes na literatura, moitas veces dependendo do método analítico utilizado. Por exemplo, usamos o método Kjeldahl para determinar o contido de proteína bruta cunha relación N a P de 5,33, mentres que outros investigadores usan a relación máis amplamente utilizada de 6,25 para as mostras de carne e pensos.50,51
A adición de restos de pataca (unha dieta húmida rica en carbohidratos) á dieta provocou unha duplicación do contido de graxa dos vermes da comida. Espérase que o contido de hidratos de carbono da pataca consista principalmente en amidón, mentres que o agar contén azucres (polisacáridos)47,48. Este achado contrasta con outro estudo que descubriu que o contido de graxa diminuíu cando os vermes da comida foron alimentados cunha dieta complementada con patacas peladas ao vapor que eran baixas en proteínas (10,7%) e ricas en amidón (49,8%)36. Cando se engadía orujo de oliva á dieta, o contido de proteínas e carbohidratos dos vermes da fariña coincidía cos da dieta húmida, mentres que o contido de graxa permaneceu inalterado35. En cambio, outros estudos demostraron que o contido proteico das larvas criadas en correntes secundarias sofre cambios fundamentais, ao igual que o contido en graxa22,37.
A raíz de achicoria fermentada aumentou significativamente o contido de cinzas das larvas de vermes da fariña (táboa 1). A investigación sobre os efectos dos subprodutos sobre a composición de cinzas e minerais das larvas de vermes da fariña é limitada. A maioría dos estudos de alimentación de subprodutos centráronse no contido de graxa e proteína das larvas sen analizar o contido de cinzas21,35,36,38,39. Non obstante, cando se analizou o contido de cinzas das larvas alimentadas con subprodutos, constatouse un aumento do contido de cinzas. Por exemplo, a alimentación dos vermes de fariña con residuos de xardín aumentou o seu contido de cinzas do 3,01% ao 5,30%, e engadir residuos de sandía á dieta aumentou o contido de cinzas do 1,87% ao 4,40%.
Aínda que todas as fontes de alimentos húmidos variaron significativamente na súa composición aproximada (táboa 1), as diferenzas na composición da biomasa das larvas de vermes de fariña alimentadas coas fontes de alimentos húmidos respectivas foron menores. Só as larvas de vermes de fariña alimentadas con anacos de pataca ou raíz de achicoria fermentada mostraron cambios significativos. Unha posible explicación para este resultado é que ademais das raíces de achicoria, os anacos de pataca tamén foron parcialmente fermentados (pH 4,7, Táboa 1), facendo que o amidón/hidratos de carbono fose máis dixerible/dispoñible para as larvas de vermes da fariña. A forma en que as larvas de vermes da fariña sintetizan os lípidos a partir de nutrientes como os carbohidratos é de gran interese e debería explorarse completamente en estudos futuros. Un estudo previo sobre o efecto do pH da dieta húmida no crecemento das larvas de vermes da fariña concluíu que non se observaron diferenzas significativas ao usar bloques de agar con dietas húmidas nun intervalo de pH de 3 a 9. Isto indica que as dietas húmidas fermentadas poden usarse para cultivar Tenebrio molitor53. . Do mesmo xeito que Coudron et al.53, os experimentos de control utilizaron bloques de agar nas dietas húmidas proporcionadas porque eran deficientes en minerais e nutrientes. O seu estudo non examinou o efecto de fontes de dieta húmida máis nutricionalmente diversas, como as verduras ou as patacas, na mellora da dixestibilidade ou da biodisponibilidade. Necesítanse máis estudos sobre os efectos da fermentación das fontes de dieta húmida nas larvas de vermes da fariña para seguir explorando esta teoría.
A distribución mineral da biomasa de vermes da fariña de control atopada neste estudo (táboas 2 e 3) é comparable á gama de macro e micronutrientes atopados na literatura48,54,55. Proporcionar aos vermes da comida con raíz de achicoria fermentada como fonte de dieta húmida maximiza o seu contido mineral. Aínda que a maioría dos macro e micronutrientes foron máis altos nas mesturas vexetais e nas follas do xardín (táboas 2 e 3), non afectaron o contido mineral da biomasa de vermes da fariña na mesma medida que as raíces de chicoria fermentadas. Unha posible explicación é que os nutrientes das follas alcalinas do xardín son menos biodisponibles que os das outras dietas húmidas máis ácidas (táboa 1). Estudos anteriores alimentaron as larvas de vermes da fariña con palla de arroz fermentada e descubriron que se desenvolveron ben nesta corrente secundaria e tamén mostraron que o tratamento previo do substrato mediante a fermentación inducía a absorción de nutrientes. 56 O uso de raíces de achicoria fermentadas aumentou os contidos de Ca, Fe e Mn da biomasa do verme da fariña. Aínda que esta corrente secundaria tamén contiña concentracións máis altas doutros minerais (P, Mg, K, Na, Zn e Cu), estes minerais non foron significativamente máis abundantes na biomasa de vermes da fariña en comparación co control, o que indica a selectividade da absorción de minerais. Aumentar o contido destes minerais na biomasa de vermes da fariña ten valor nutricional para fins alimenticios e de alimentación. O calcio é un mineral esencial que xoga un papel vital na función neuromuscular e en moitos procesos mediados por encimas como a coagulación do sangue, a formación de ósos e dentes. 57,58 A deficiencia de ferro é un problema común nos países en desenvolvemento, xa que os nenos, as mulleres e os anciáns moitas veces non reciben suficiente ferro das súas dietas. 54 Aínda que o manganeso é un elemento esencial na dieta humana e desempeña un papel central no funcionamento de moitas enzimas, a inxestión excesiva pode ser tóxica. Os niveis máis altos de manganeso en vermes de fariña alimentados con raíz de achicoria fermentada non preocupaban e eran comparables aos dos polos. 59
As concentracións de metais pesados atopados na corrente lateral estaban por debaixo dos estándares europeos para a alimentación animal completa. A análise de metais pesados das larvas de vermes da fariña mostrou que os niveis de Pb e Cr eran significativamente máis altos nos vermes da fariña alimentados con raíz de achicoria fermentada que no grupo control e outros substratos (táboa 4). As raíces de achicoria medran no chan e sábese que absorben metais pesados, mentres que as outras correntes secundarias orixínanse da produción controlada de alimentos humanos. Os vermes da fariña alimentados con raíz de achicoria fermentada tamén contiñan niveis máis altos de Pb e Cr (táboa 4). Os factores de bioacumulación (BAF) calculados foron 2,66 para Pb e 1,14 para Cr, é dicir, maiores de 1, o que indica que os vermes da fariña teñen a capacidade de acumular metais pesados. No que respecta ao Pb, a UE fixa un contido máximo de Pb de 0,10 mg por quilo de carne fresca para consumo humano61. Na nosa avaliación de datos experimentais, a concentración máxima de Pb detectada en vermes da raíz de achicoria fermentada foi de 0,11 mg/100 g de MS. Cando o valor se converteu nun contido de materia seca do 30,8% para estes vermes da fariña, o contido de Pb foi de 0,034 mg/kg de materia fresca, que estaba por debaixo do nivel máximo de 0,10 mg/kg. Non se especifica o contido máximo de Cr na normativa alimentaria europea. O Cr atópase habitualmente no medio ambiente, nos alimentos e nos aditivos alimentarios e sábese que é un nutriente esencial para os humanos en pequenas cantidades62,63,64. Estas análises (táboa 4) indican que as larvas de T. molitor poden acumular metais pesados cando os metais pesados están presentes na dieta. Non obstante, os niveis de metais pesados atopados na biomasa de vermes da fariña neste estudo considéranse seguros para o consumo humano. Recoméndase un seguimento regular e coidadoso cando se usan correntes laterais que poden conter metais pesados como fonte de alimentación húmida para T. molitor.
Os ácidos graxos máis abundantes na biomasa total das larvas de T. molitor foron o ácido palmítico (C16:0), o ácido oleico (C18:1) e o ácido linoleico (C18:2) (táboa 5), o que é consistente con estudos anteriores. sobre T. molitor. Os resultados do espectro de ácidos graxos son consistentes36,46,50,65. O perfil de ácidos graxos de T. molitor consta xeralmente de cinco compoñentes principais: ácido oleico (C18:1), ácido palmítico (C16:0), ácido linoleico (C18:2), ácido mirístico (C14:0) e ácido esteárico. (C18:0). O ácido oleico é o ácido graxo máis abundante (30-60%) nas larvas de vermes da fariña, seguido do ácido palmítico e o ácido linoleico22,35,38,39. Estudos anteriores demostraron que este perfil de ácidos graxos está influenciado pola dieta das larvas de vermes da fariña, pero as diferenzas non seguen as mesmas tendencias que a dieta38. En comparación con outros perfís de ácidos graxos, a proporción C18:1-C18:2 nas cascas de pataca invírtese. Obtivéronse resultados similares para os cambios no perfil de ácidos graxos dos vermes da fariña alimentados con casca de pataca ao vapor36. Estes resultados indican que aínda que o perfil de ácidos graxos do aceite de vermes da fariña pode verse alterado, aínda segue a ser unha rica fonte de ácidos graxos insaturados.
O obxectivo deste estudo foi avaliar o efecto do uso de catro correntes diferentes de biorresiduos agroindustriais como alimento húmido sobre a composición dos vermes da fariña. Valorouse o impacto en función do valor nutricional das larvas. Os resultados mostraron que os subprodutos convertéronse con éxito en biomasa rica en proteínas (contido de proteína 40,7-52,3%), que se pode utilizar como fonte de alimento e penso. Ademais, o estudo demostrou que o uso dos subprodutos como alimento húmido afecta o valor nutricional da biomasa de vermes da fariña. En particular, proporcionar ás larvas unha alta concentración de hidratos de carbono (por exemplo, cortes de pataca) aumenta o seu contido en graxa e cambia a súa composición en ácidos graxos: menor contido de ácidos graxos poliinsaturados e maior contido de ácidos graxos saturados e monoinsaturados, pero non concentracións de ácidos graxos insaturados. . Os ácidos graxos (monoinsaturados + poliinsaturados) aínda dominan. O estudo tamén mostrou que os vermes da fariña acumulan selectivamente calcio, ferro e manganeso a partir de correntes secundarias ricas en minerais ácidos. A biodisponibilidade dos minerais parece desempeñar un papel importante e son necesarios máis estudos para entendelo completamente. Os metais pesados presentes nas correntes laterais poden acumularse nos vermes da fariña. Non obstante, as concentracións finais de Pb, Cd e Cr na biomasa larvaria estaban por debaixo dos niveis aceptables, o que permitiu que estas correntes secundarias se utilizaran con seguridade como fonte de alimentación húmida.
As larvas de vermes da fariña foron criadas por Radius (Giel, Bélxica) e Inagro (Rumbeke-Beitem, Bélxica) na Universidade de Ciencias Aplicadas Thomas More a 27 °C e 60% de humidade relativa. A densidade de vermes da fariña criados nun acuario de 60 x 40 cm foi de 4,17 vermes/cm2 (10.000 vermes da fariña). Inicialmente, as larvas foron alimentadas con 2,1 kg de farelo de trigo como alimento seco por tanque de cría e despois complementáronse segundo fose necesario. Utilizáronse bloques de agar como tratamento de alimentos húmidos de control. A partir da semana 4, as correntes secundarias (tamén unha fonte de humidade) foron alimentadas como alimento húmido en lugar de agar ad libitum. A porcentaxe de materia seca para cada corrente lateral foi predeterminada e rexistrada para garantir cantidades iguais de humidade para todos os insectos nos tratamentos. A comida distribúese uniformemente por todo o terrario. As larvas recóllense cando xorden as primeiras pupas do grupo experimental. A colleita de larvas realízase mediante un agitador mecánico de 2 mm de diámetro. Excepto o experimento de patacas cortadas en dados. Tamén se separan grandes porcións de pataca seca cortada en dados, deixando que as larvas pasen por esta peneira e recolléndoas nunha bandexa metálica. O peso total da colleita determínase pesando o peso total da colleita. A supervivencia calcúlase dividindo o peso total da colleita polo peso da larva. O peso das larvas determínase seleccionando polo menos 100 larvas e dividindo o seu peso total polo número. As larvas recollidas pasan fame durante 24 h para baleirar as tripas antes da análise. Finalmente, as larvas son cribadas de novo para separalas do resto. Conxelan-etanase e almacénanse a -18 °C ata a súa análise.
O alimento seco era salvado de trigo (Belga Molens Joye). O salvado de trigo foi previamente peneirado a un tamaño de partícula inferior a 2 mm. Ademais da alimentación seca, as larvas de vermes de fariña tamén necesitan alimentación húmida para manter a humidade e os suplementos minerais que requiren os vermes da fariña. A alimentación húmida representa máis da metade da alimentación total (alimento seco + penso húmido). Nos nosos experimentos utilizouse ágar (Brouwland, Bélxica, 25 g/l) como alimento húmido de control45. Como se mostra na Figura 1, probáronse catro subprodutos agrícolas con diferentes contidos de nutrientes como alimento húmido para as larvas de vermes da fariña. Estes subprodutos inclúen (a) follas do cultivo de pepino (Inagro, Bélxica), (b) recortes de patacas (Duigny, Bélxica), (c) raíces de chicoria fermentadas (Inagro, Bélxica) e (d) froitas e verduras sen vender procedentes de poxas. . (Belorta, Bélxica). O fluxo lateral córtase en anacos axeitados para o seu uso como alimento húmido dos vermes da fariña.
Subprodutos agrícolas como alimento húmido para vermes da fariña; (a) follas de xardín do cultivo de pepino, (b) cortes de pataca, (c) raíces de achicoria, (d) vexetais sen vender en poxa e (e) bloques de agar. Como controis.
A composición das larvas do alimento e dos vermes da fariña determinouse tres veces (n = 3). Avaliáronse a análise rápida, a composición mineral, o contido de metais pesados e a composición de ácidos graxos. Tomouse unha mostra homoxeneizada de 250 g das larvas recollidas e carentes de fame, secouse a 60 °C ata peso constante, moíuse (IKA, Tube mill 100) e criouse a través dunha peneira de 1 mm. Seláronse as mostras secas en recipientes escuros.
O contido de materia seca (MS) determinouse secando as mostras nun forno a 105 °C durante 24 horas (Memmert, UF110). A porcentaxe de materia seca calculouse en función da perda de peso da mostra.
O contido de cinzas brutas (CA) determinouse pola perda de masa despois da combustión nun forno de mufla (Nabertherm, L9/11/SKM) a 550 °C durante 4 horas.
A extracción do contido de graxa bruta ou de éter dietílico (EE) realizouse con éter de petróleo (p.b. 40-60 °C) utilizando equipos de extracción Soxhlet. Colocáronse aproximadamente 10 g de mostra no cabezal de extracción e cubriuse con la cerámica para evitar a perda da mostra. As mostras extraéronse durante a noite con 150 ml de éter de petróleo. O extracto arrefriouse, eliminouse o disolvente orgánico e recuperouse por evaporación rotatoria (Büchi, R-300) a 300 mbar e 50 °C. Os extractos de lípidos ou éteres en bruto arrefriáronse e pesáronse nunha balanza analítica.
O contido de proteína bruta (CP) determinouse mediante a análise do nitróxeno presente na mostra mediante o método Kjeldahl BN EN ISO 5983-1 (2005). Use os factores N a P adecuados para calcular o contido proteico. Para o alimento seco estándar (salvado de trigo) use un factor total de 6,25. Para a corrente lateral úsase un factor de 4,2366 e para as mesturas de vexetais úsase un factor de 4,3967. O contido de proteína bruta das larvas calculouse mediante un factor N a P de 5,3351.
O contido de fibra incluíu a determinación de fibra deterxente neutra (NDF) baseada no protocolo de extracción Gerhardt (análise manual de fibras en bolsas, Gerhardt, Alemaña) e no método van Soest 68. Para a determinación de NDF, unha mostra de 1 g foi colocada nunha bolsa de fibra especial (Gerhardt, bolsa ADF/NDF) cun forro de vidro. As bolsas de fibra cheas de mostras desgraxáronse primeiro con éter de petróleo (punto de ebulición 40-60 °C) e despois secáronse a temperatura ambiente. A mostra desgraxada extraeuse cunha solución deterxente de fibra neutra que contén α-amilasa termoestable a temperatura de ebulición durante 1,5 h. A continuación, lavaron as mostras tres veces con auga desionizada fervendo e secábanse a 105 °C durante a noite. Pesáronse as bolsas de fibras secas (que conteñen residuos de fibras) mediante unha balanza analítica (Sartorius, P224-1S) e despois queimáronse nun forno de mufla (Nabertherm, L9/11/SKM) a 550 °C durante 4 horas. Pesouse de novo a cinza e calculouse o contido de fibra en función da perda de peso entre o secado e a queima da mostra.
Para determinar o contido de quitina das larvas, utilizamos un protocolo modificado baseado na análise da fibra bruta realizada por van Soest 68 . Colocouse unha mostra de 1 g nunha bolsa de fibra especial (Gerhardt, CF Bag) e un selo de vidro. As mostras empaquetáronse nas bolsas de fibra, desgraxáronse en éter de petróleo (aprox. 40-60 °C) e secáronse ao aire. A mostra desgraxada extraeuse primeiro cunha solución ácida de ácido sulfúrico 0,13 M a temperatura de ebulición durante 30 min. A bolsa de fibra de extracción que contiña a mostra foi lavada tres veces con auga desionizada fervendo e despois extraíuse con solución de hidróxido de potasio 0,23 M durante 2 h. A bolsa de fibra de extracción que contén a mostra foi de novo enxágüe tres veces con auga desionizada fervendo e secou a 105 ° C durante a noite. A bolsa seca que contén o residuo de fibra pesouse nunha balanza analítica e incinerouse nun forno de mufla a 550 °C durante 4 horas. Pesouse a cinza e calculouse o contido de fibra en función da perda de peso da mostra incinerada.
Calculouse o contido total de hidratos de carbono. A concentración de carbohidratos non fibrosos (NFC) no alimento calculouse mediante a análise de NDF e a concentración de insectos mediante a análise de quitina.
O pH da matriz determinouse despois da extracción con auga desionizada (1:5 v/v) segundo NBN EN 15933.
As mostras preparáronse segundo o descrito por Broeckx et al. Os perfís minerais determináronse mediante ICP-OES (Optima 4300™ DV ICP-OES, Perkin Elmer, MA, EUA).
Os metais pesados Cd, Cr e Pb foron analizados mediante espectrometría de absorción atómica (AAS) en forno de grafito (Thermo Scientific, serie ICE 3000, equipado cun automostrador de forno GFS). Uns 200 mg de mostra foron dixeridos en ácido HNO3/HCl (1:3 v/v) utilizando microondas (CEM, MARS 5). A dixestión por microondas realizouse a 190 °C durante 25 min a 600 W. Dilúese o extracto con auga ultrapura.
Os ácidos graxos determináronse mediante GC-MS (Agilent Technologies, sistema GC 7820A con detector MSD 5977 E). Segundo o método de Joseph e Akman70, engadiuse unha solución de BF3/MeOH ao 20% a unha solución metanólica de KOH e obtívose éster metílico de ácidos graxos (FAME) a partir do extracto de éter despois da esterificación. Os ácidos graxos pódense identificar comparando os seus tempos de retención con 37 patróns de mesturas FAME (Chemical Lab) ou comparando os seus espectros de MS con bibliotecas en liña como a base de datos NIST. A análise cualitativa realízase calculando a área de pico como porcentaxe da área de pico total do cromatograma.
A análise dos datos realizouse mediante o software JMP Pro 15.1.1 de SAS (Buckinghamshire, Reino Unido). A avaliación realizouse mediante unha análise unidireccional da varianza cun nivel de significación de 0,05 e o HSD de Tukey como proba post hoc.
O factor de bioacumulación (BAF) calculouse dividindo a concentración de metais pesados na biomasa de larvas (MS) de vermes da fariña entre a concentración no alimento húmido (MS) 43 . Un BAF superior a 1 indica que os metais pesados se bioacumulan a partir da alimentación húmida nas larvas.
Os conxuntos de datos xerados e/ou analizados durante o estudo actual están dispoñibles do autor correspondente previa solicitude razoable.
Departamento de Asuntos Económicos e Sociais das Nacións Unidas, División de Poboación. World Population Prospects 2019: Highlights (ST/ESA/SER.A/423) (2019).
Cole, MB, Augustine, MA, Robertson, MJ, e Manners, JM, Ciencia da seguridade alimentaria. NPJ Sci. Alimentación 2018, 2. https://doi.org/10.1038/s41538-018-0021-9 (2018).
Hora de publicación: 25-12-2024