Köszönjük, hogy meglátogatta a Nature.com oldalt. Az Ön által használt böngészőverzió korlátozott CSS-támogatással rendelkezik. A legjobb eredmény érdekében javasoljuk, hogy használjon újabb böngészőt (vagy kapcsolja ki a kompatibilitási módot az Internet Explorerben). Addig is a folyamatos támogatás érdekében a webhelyet stílusok és JavaScript nélkül jelenítjük meg.
A rovartenyésztés potenciális módja a fehérje iránti növekvő globális kereslet kielégítésének, és új tevékenység a nyugati világban, ahol számos kérdés maradt még a termékek minőségével és biztonságával kapcsolatban. A rovarok fontos szerepet játszhatnak a körforgásos gazdaságban azáltal, hogy a biohulladékot értékes biomasszává alakítják. A lisztférgek takarmányának körülbelül a fele nedves takarmányból származik. Ez biohulladékból nyerhető, így fenntarthatóbbá válik a rovartenyésztés. Ez a cikk a melléktermékekből származó szerves kiegészítőkkel táplált lisztférgek (Tenebrio molitor) táplálkozási összetételéről számol be. Ide tartoznak az eladatlan zöldségek, burgonyaszeletek, erjesztett cikóriagyökerek és kerti levelek. Ezt a közeli összetétel, zsírsavprofil, ásványianyag- és nehézfém-tartalom elemzésével értékelik. A burgonyaszeletekkel táplált lisztkukacok zsírtartalma kétszeres volt, és megnövekedett a telített és egyszeresen telítetlen zsírsavak mennyisége. Az erjesztett cikóriagyökér használata növeli az ásványianyag-tartalmat és felhalmozza a nehézfémeket. Ezenkívül a lisztféreg az ásványi anyagok felszívódását szelektíven végzi, mivel csak a kalcium, a vas és a mangán koncentrációja nő. A zöldségkeverékek vagy a kerti levelek étrendbe történő hozzáadása nem változtatja meg jelentősen a táplálkozási profilt. Összegzésként elmondható, hogy a melléktermék-áramot sikeresen fehérjedús biomasszává alakították, melynek tápanyagtartalma és biohasznosulása befolyásolta a lisztférgek összetételét.
A növekvő emberi populáció 2050-ra várhatóan eléri a 9,7 milliárd főt1, ami nyomást gyakorol élelmiszertermelésünkre, hogy megbirkózzon az élelmiszerek iránti nagy keresettel. Becslések szerint 2012 és 2050 között 70-80%-kal nő az élelmiszerigény3,4,5. A jelenlegi élelmiszertermelésben felhasznált természeti erőforrások kimerülnek, veszélyeztetve ökoszisztémánkat és élelmiszer-ellátásunkat. Emellett nagy mennyiségű biomassza megy kárba az élelmiszer-előállítás és -fogyasztás kapcsán. A becslések szerint 2050-re az éves globális hulladékmennyiség eléri a 27 milliárd tonnát, amelynek nagy része biohulladék6,7,8. E kihívásokra válaszul innovatív megoldásokat, élelmiszer-alternatívákat, valamint a mezőgazdaság és az élelmiszer-rendszerek fenntartható fejlesztését javasolták9,10,11. Az egyik ilyen megközelítés a szerves maradványok felhasználása nyersanyagok, például ehető rovarok előállítására, mint fenntartható élelmiszer- és takarmányforrások12,13. A rovartenyésztés alacsonyabb üvegházhatású gáz- és ammóniakibocsátással jár, kevesebb vizet igényel, mint a hagyományos fehérjeforrások, és vertikális gazdálkodási rendszerekben is előállítható, kevesebb helyigényű14,15,16,17,18,19. Tanulmányok kimutatták, hogy a rovarok képesek az alacsony értékű biohulladékot értékes, fehérjében gazdag biomasszává alakítani, amelynek szárazanyag-tartalma akár 70% is lehet20,21,22. Ezenkívül az alacsony értékű biomasszát jelenleg energiatermelésre, hulladéklerakókra vagy újrahasznosításra használják, ezért nem versenyez a jelenlegi élelmiszer- és takarmányágazattal23,24,25,26. A lisztkukac (T. molitor)27 az egyik legígéretesebb faj a nagyüzemi élelmiszer- és takarmánygyártásban. Mind a lárvák, mind a kifejlett egyedek különféle anyagokkal táplálkoznak, mint például gabonatermékek, állati hulladékok, zöldségek, gyümölcsök stb. 28,29. A nyugati társadalmakban a T. molitort fogságban kis mennyiségben tenyésztik, főként háziállatok, például madarak vagy hüllők takarmányaként. Jelenleg az élelmiszer- és takarmánygyártásban rejlő potenciáljukra nagyobb figyelem irányul30,31,32. Például a T. molitort új élelmiszerprofillal engedélyezték, beleértve a fagyasztott, szárított és porított formában történő felhasználást (258/97/EU rendelet és 2015/2283/EU rendelet) 33. A nagyüzemi termelés azonban A rovarok élelmiszer- és takarmányként való felhasználása még viszonylag új fogalom a nyugati országokban. Az iparnak olyan kihívásokkal kell szembenéznie, mint az optimális étrenddel és termeléssel kapcsolatos ismeretek hiánya, a végtermék táplálkozási minősége, valamint olyan biztonsági kérdések, mint a mérgező anyagok felhalmozódása és a mikrobiális veszélyek. A hagyományos állattenyésztéssel ellentétben a rovartenyésztés nem rendelkezik hasonló történelmi múlttal17,24,25,34.
Bár számos tanulmányt végeztek a lisztférgek tápértékével kapcsolatban, a tápértéküket befolyásoló tényezőket még nem ismerték teljesen. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a rovarok étrendje hatással lehet a rovarok összetételére, de egyértelmű mintát nem találtak. Ezenkívül ezek a vizsgálatok a lisztférgek fehérje- és lipidkomponenseire összpontosítottak, de korlátozott hatásuk volt az ásványi összetevőkre21,22,32,35,36,37,38,39,40. További kutatásokra van szükség az ásványi anyagok abszorpciós képességének megértéséhez. Egy közelmúltbeli tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a retekkel táplált lisztkukac lárváiban enyhén megemelkedett bizonyos ásványi anyagok koncentrációja. Ezek az eredmények azonban a vizsgált hordozóra korlátozódnak, és további ipari kísérletekre van szükség41. A lisztkukacokban a nehézfémek (Cd, Pb, Ni, As, Hg) felhalmozódása szignifikánsan korrelál a mátrix fémtartalmával. Bár az állati takarmányban a takarmányban található fémek koncentrációja a törvényes határértékek alatt van42, az arzénről azt is kimutatták, hogy biológiailag felhalmozódik a lisztféreg lárváiban, míg a kadmium és az ólom nem halmozódik fel biológiailag43. Az étrendnek a lisztférgek táplálkozási összetételére gyakorolt hatásának megértése kritikus fontosságú az élelmiszerekben és takarmányokban való biztonságos felhasználásuk szempontjából.
Az ebben a cikkben bemutatott tanulmány a mezőgazdasági melléktermékek nedves takarmányforrásként történő felhasználásának a lisztférgek táplálkozási összetételére gyakorolt hatásával foglalkozik. A száraz takarmányon kívül nedves takarmányt is kell biztosítani a lárvák számára. A nedves takarmányforrás biztosítja a szükséges nedvességet, és táplálék-kiegészítőként szolgál a lisztférgek számára, növelve a növekedési ütemet és a maximális testtömeget44,45. Az Interreg-Valusect projektben szereplő lisztkukac-tenyésztési adataink szerint a teljes lisztféreg takarmány 57 tömeg% nedves takarmányt tartalmaz. Általában friss zöldségeket (pl. sárgarépát) használnak nedves takarmányforrásként35,36,42,44,46. Az alacsony értékű melléktermékek nedves takarmányforrásként történő felhasználása fenntarthatóbb és gazdasági előnyökkel jár a rovartenyésztés számára17. A tanulmány célja az volt, hogy (1) megvizsgálja a biohulladék nedves takarmányként történő felhasználásának a lisztférgek táplálkozási összetételére gyakorolt hatását, (2) meghatározza az ásványi anyagokban gazdag biohulladékon nevelt lisztféreg lárvák makro- és mikrotápanyag-tartalmát, hogy tesztelje a biohulladék felhasználásának lehetőségét. ásványi anyagok dúsítása, és (3) értékelje e melléktermékek biztonságosságát a rovartenyésztésben a nehéz anyagok jelenlétének és felhalmozódásának elemzésével. fémek Pb, Cd és Cr. Ez a tanulmány további információkat nyújt a biohulladék-kiegészítésnek a lisztféreg lárvák étrendjére gyakorolt hatásairól, a tápértékről és a biztonságról.
A szárazanyag-tartalom az oldalsó áramlásban magasabb volt a kontroll nedves tápagarhoz képest. A zöldségkeverékek és a kerti levelek szárazanyag-tartalma 10% alatti, míg a burgonya dugványokban és az erjesztett cikóriagyökerekben magasabb (13,4 és 29,9 g/100 g frissanyag, FM).
A zöldségkeverék nyershamu-, zsír- és fehérjetartalma magasabb, valamint a nem rostos szénhidrát tartalma alacsonyabb volt, mint a kontroll takarmány (agar), míg az amilázzal kezelt semleges detergens rosttartalom hasonló volt. A burgonyaszeletek szénhidráttartalma az összes mellékáram közül a legmagasabb volt, és összehasonlítható volt az agaréval. Összességében nyers összetétele hasonlított leginkább a kontroll takarmányhoz, de kis mennyiségű fehérjével (4,9%) és nyershamuval (2,9%) kiegészítették 47,48 . A burgonya pH-ja 5 és 6 között mozog, és érdemes megjegyezni, hogy ez a burgonya mellékáram savasabb (4,7). Az erjesztett cikóriagyökér hamuban gazdag, és a mellékáramok közül a legsavasabb. Mivel a gyökereket nem tisztították meg, a hamu nagy része várhatóan homokból (szilícium-dioxid) áll majd. A kerti levelek voltak az egyetlen lúgos termék a kontrollhoz és a többi mellékpatakhoz képest. Magas hamut és fehérjét tartalmaz, és sokkal kevesebb szénhidrátot, mint a kontroll. A nyers összetétel a legközelebb a fermentált cikóriagyökérhez áll, de a nyersfehérje koncentrációja magasabb (15,0%), ami összemérhető a zöldségkeverék fehérjetartalmával. A fenti adatok statisztikai elemzése szignifikáns különbségeket mutatott a mellékáramok nyers összetételében és pH-jában.
Zöldségkeverékek vagy kerti levelek hozzáadása a lisztféreg takarmányhoz nem befolyásolta a lisztféreg lárvák biomassza összetételét a kontroll csoporthoz képest (1. táblázat). A burgonya dugványok hozzáadása eredményezte a legjelentősebb eltérést a biomassza összetételében a lisztkukac lárvát és egyéb nedves takarmányt kapó kontrollcsoporthoz képest. Ami a lisztkukacok fehérjetartalmát illeti, a burgonya dugványok kivételével a mellékpatak eltérő hozzávetőleges összetétele nem befolyásolta a lárvák fehérjetartalmát. A burgonya dugványok, mint nedvességforrás etetése a lárvák zsírtartalmának kétszeresére, a fehérje-, kitin- és nem rostos szénhidráttartalom csökkenéséhez vezetett. Az erjesztett cikóriagyökér másfélszeresére növelte a lisztféreg lárvák hamutartalmát.
Az ásványianyag-profilokat makroásványi (2. táblázat) és mikrotápanyag-tartalomban (3. táblázat) fejeztük ki a nedves takarmányban és a lisztféreg lárva biomasszájában.
Általánosságban elmondható, hogy a mezőgazdasági mellékpatakok makroásványokban gazdagabbak voltak a kontroll csoporthoz képest, kivéve a burgonya dugványokat, amelyek Mg-, Na- és Ca-tartalma alacsonyabb volt. A káliumkoncentráció minden mellékáramban magas volt a kontrollhoz képest. Az agar 3 mg/100 g DM K-t tartalmaz, míg a mellékáramban a K koncentrációja 1070-9909 mg/100 g DM között volt. A zöldségkeverék makroásvány-tartalma szignifikánsan magasabb volt, mint a kontrollcsoportban, de a Na-tartalom szignifikánsan alacsonyabb (88 vs. 111 mg/100 g DM). A burgonya dugványok makroásványi koncentrációja volt a legalacsonyabb az összes mellékáram közül. A burgonya dugványok makroásványi anyag tartalma szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a többi mellékáramban és a kontrollban. Kivéve, hogy a Mg-tartalom hasonló volt a kontrollcsoportéhoz. Bár az erjesztett cikóriagyökérben nem volt a legmagasabb a makroásványi anyagok koncentrációja, ennek a mellékáramnak a hamutartalma volt a legmagasabb az összes mellékáram közül. Ennek oka lehet, hogy nem tisztítottak, és nagy koncentrációban tartalmazhatnak szilícium-dioxidot (homokot). A Na- és Ca-tartalma a növényi keverékéhez hasonló volt. Az erjesztett cikóriagyökér tartalmazta a legnagyobb Na-koncentrációt az összes mellékáram közül. A Na kivételével a kertészeti levelek tartalmazták a legmagasabb makroásványi anyagokat az összes nedves takarmány közül. A K-koncentráció (9909 mg/100 g DM) háromezerszerese a kontrollénak (3 mg/100 g DM) és 2,5-szerese a növényi keveréknek (4057 mg/100 g DM). A Ca-tartalom az összes mellékáram közül a legmagasabb volt (7276 mg/100 g DM), 20-szor magasabb a kontrollnál (336 mg/100 g DM), és 14-szerese a fermentált cikóriagyökérben vagy zöldségkeverékben ( 530 és 496 mg/100 g DM).
Bár a takarmányok makroásványi összetételében szignifikáns különbségek voltak (2. táblázat), a zöldségkeveréken és kontrolltápokon nevelt lisztférgek makroásványi összetételében nem találtunk szignifikáns különbséget.
A burgonyamorzsával táplált lárvák összes makroásványi anyag koncentrációja szignifikánsan alacsonyabb volt a kontrollhoz képest, kivéve a Na-t, amelynek koncentrációja hasonló volt. Ezenkívül a burgonya ropogós takarmányozása okozta a legnagyobb csökkenést a lárva makroásványi anyag tartalmában a többi mellékáramhoz képest. Ez összhangban van a közeli lisztféreg-készítményekben megfigyelt alacsonyabb hamuval. Bár a P és K szignifikánsan magasabb volt ebben a nedves táplálékban, mint a többi mellékáramban és a kontrollban, a lárva összetétele nem tükrözte ezt. A lisztkuka biomasszában található alacsony Ca és Mg koncentrációk összefügghetnek magában a nedves étrendben jelen lévő alacsony Ca és Mg koncentrációkkal.
A fermentált cikóriagyökerek és a gyümölcsös levelek etetése lényegesen magasabb kalciumszintet eredményezett, mint a kontrollok. Az összes nedves táp közül a gyümölcsös levelei tartalmazták a legmagasabb P, Mg, K és Ca szintet, de ez nem tükröződött a lisztféreg biomasszájában. A Na-koncentráció ezekben a lárvákban volt a legalacsonyabb, míg a Na-koncentráció magasabb a gyümölcsös leveleiben, mint a burgonya dugványokban. A lárvák Ca-tartalma nőtt (66 mg/100 g DM), de a Ca-koncentráció nem volt olyan magas, mint a lisztféreg biomasszában (79 mg/100 g DM) a fermentált cikóriagyökér-kísérletekben, bár a Ca-koncentráció a gyümölcsös leveles kultúrákban 14-szer magasabb, mint a cikóriagyökérben.
A nedves takarmányok mikroelem összetétele alapján (3. táblázat) a zöldségkeverék ásványi összetétele hasonló volt a kontroll csoportéhoz, azzal az eltéréssel, hogy a Mn koncentrációja szignifikánsan alacsonyabb volt. Az összes vizsgált mikroelem koncentrációja alacsonyabb volt a burgonyadarabokban, mint a kontrollban és az egyéb melléktermékekben. Az erjesztett cikóriagyökér csaknem 100-szor több vasat, 4-szer több rezet, 2-szer több cinket és körülbelül ugyanennyi mangánt tartalmazott. A kerti növények leveleinek cink- és mangántartalma szignifikánsan magasabb volt, mint a kontrollcsoportban.
Nem találtunk szignifikáns különbséget a kontroll, zöldségkeverék és a nedves burgonyatörmelék takarmányt kapó lárvák nyomelem-tartalma között. A fermentált cikóriagyökér-táppal etetett lárvák Fe- és Mn-tartalma azonban szignifikánsan különbözött a kontrollcsoporttal táplált lisztkukakétól. A Fe-tartalom növekedése annak tudható be, hogy magában a nedves étrendben a nyomelemkoncentráció százszorosára nőtt. Azonban bár nem volt szignifikáns különbség a Mn-koncentrációban a fermentált cikóriagyökerek és a kontrollcsoport között, az erjesztett cikóriagyökérrel táplált lárvák Mn-szintje emelkedett. Azt is meg kell jegyezni, hogy a kertészeti takarmány nedves leveles takarmányában a Mn-koncentráció magasabb (3-szoros) volt a kontrollhoz képest, de a lisztférgek biomassza összetételében nem volt szignifikáns különbség. Az egyetlen különbség a kontroll és a kertészeti levelek között a réztartalom volt, amely alacsonyabb volt a levelekben.
A 4. táblázat a szubsztrátumokban található nehézfémek koncentrációit mutatja be. A teljes értékű takarmányban a Pb, Cd és Cr európai maximális koncentrációit átváltották mg/100 g szárazanyagra, és hozzáadták a 4. táblázathoz, hogy megkönnyítsék az összehasonlítást a mellékáramokban található koncentrációkkal47.
A kontroll nedves takarmányokban, zöldségkeverékekben és burgonyakorpában Pb nem volt kimutatható, míg a kerti levelek 0,002 mg Pb/100 g DM-et, a fermentált cikóriagyökér pedig 0,041 mg Pb/100 g DM-t tartalmazott a legmagasabb koncentrációban. A C-koncentráció a kontroll takarmányokban és a kerti levelekben hasonló volt (0,023 és 0,021 mg/100 g DM), míg a zöldségkeverékekben és a burgonyakorpában alacsonyabb (0,004 és 0,007 mg/100 g DM). A fermentált cikóriagyökér Cr-koncentrációja a többi szubsztráthoz képest szignifikánsan magasabb (0,135 mg/100 g DM) és hatszorosa a kontroll takarmányban. Cd nem volt kimutatható sem a kontroll-folyamban, sem a használt mellékáramok egyikében sem.
Az erjesztett cikóriagyökérrel táplált lárvákban szignifikánsan magasabb Pb és Cr szintet találtunk. A Cd azonban egyetlen lisztféreg lárvában sem volt kimutatható.
A nyers zsírban lévő zsírsavak kvalitatív elemzését elvégezték annak megállapítására, hogy a lisztféreg lárváinak zsírsavprofilját befolyásolhatják-e az oldalsó áramlás különböző összetevői, amelyekkel táplálkoztak. Ezen zsírsavak megoszlása az 5. táblázatban látható. A zsírsavak általános nevük és molekulaszerkezetük szerint vannak felsorolva (jelölése „Cx:y”, ahol x a szénatomok, y pedig a telítetlen kötések számának felel meg ).
A burgonyareszelékkel táplált lisztférgek zsírsavprofilja jelentősen megváltozott. Szignifikánsan nagyobb mennyiségben tartalmaztak mirisztinsavat (C14:0), palmitinsavat (C16:0), palmitoleinsavat (C16:1) és olajsavat (C18:1). A pentadekánsav (C15:0), a linolsav (C18:2) és a linolénsav (C18:3) koncentrációja szignifikánsan alacsonyabb volt a többi lisztkukachoz képest. Más zsírsavprofilokhoz képest a C18:1 és a C18:2 aránya megfordult a burgonyareszeléknél. A kertészeti levelekkel etetett lisztférgek nagyobb mennyiségű pentadekánsavat (C15:0) tartalmaztak, mint a más nedves táppal etetett lisztférgek.
A zsírsavakat telített zsírsavakra (SFA), egyszeresen telítetlen zsírsavakra (MUFA) és többszörösen telítetlen zsírsavakra (PUFA) osztják. Az 5. táblázat ezen zsírsavcsoportok koncentrációit mutatja. Összességében a burgonyahulladékkal táplált lisztférgek zsírsavprofilja szignifikánsan különbözött a kontroll és a többi mellékáramtól. Az egyes zsírsavcsoportok esetében a burgonyachipsszel táplált lisztférgek szignifikánsan különböztek az összes többi csoporttól. Több SFA-t és MUFA-t, és kevesebb PUFA-t tartalmaztak.
Nem volt szignifikáns különbség a különböző szubsztrátokon tenyésztett lárvák túlélési aránya és összhozam tömege között. A teljes átlagos túlélési arány 90%, a teljes átlagos terméstömeg 974 gramm volt. A lisztférgek sikeresen dolgozzák fel a melléktermékeket nedves takarmányforrásként. A lisztféreg nedves takarmánya a teljes takarmánytömeg több mint felét teszi ki (száraz + nedves). A friss zöldségek mezőgazdasági melléktermékekkel való helyettesítése hagyományos nedves takarmányként gazdasági és környezeti előnyökkel jár a lisztkukac-tenyésztés számára.
Az 1. táblázat azt mutatja, hogy a kontrolltápon felnevelt lisztféreg lárvák biomassza összetétele megközelítőleg 72% nedvesség, 5% hamu, 19% lipid, 51% fehérje, 8% kitin és 18% szárazanyag, mint nem rostos szénhidrát volt. Ez összevethető a szakirodalomban közölt értékekkel.48,49 A szakirodalomban azonban más összetevők is megtalálhatók, gyakran az alkalmazott analitikai módszertől függően. Például a Kjeldahl-módszerrel határoztuk meg a nyersfehérje-tartalmat 5,33-as N/P arány mellett, míg más kutatók a hús- és takarmánymintáknál a szélesebb körben használt 6,25-ös arányt használják.50,51
A burgonyatörmelék (szénhidrátban gazdag nedves étrend) hozzáadása az étrendhez a lisztférgek zsírtartalmának megduplázódását eredményezte. A burgonya szénhidráttartalma várhatóan főként keményítőből áll, míg az agar cukrokat (poliszacharidokat) tartalmaz47,48. Ez a megállapítás ellentétben áll egy másik vizsgálattal, amely azt találta, hogy a zsírtartalom csökkent, ha a lisztkukacokat alacsony fehérjetartalmú (10,7%) és keményítőben (49,8%) magas gőzzel hámozott burgonyával etették36. Amikor olívatörkölyt adtunk az étrendhez, a lisztkukac fehérje- és szénhidráttartalma megegyezett a nedves diétáéval, míg a zsírtartalom változatlan maradt35. Ezzel szemben más tanulmányok kimutatták, hogy a mellékpatakokban nevelt lárvák fehérjetartalma alapvetően megváltozik, csakúgy, mint a zsírtartalom22,37.
Az erjesztett cikóriagyökér szignifikánsan növelte a lisztféreg lárvák hamutartalmát (1. táblázat). A melléktermékek lisztféreg lárvák hamu- és ásványianyag-összetételére gyakorolt hatásaival kapcsolatos kutatások korlátozottak. A legtöbb melléktermék takarmányozási vizsgálat a lárvák zsír- és fehérjetartalmára összpontosított anélkül, hogy a hamutartalmat elemezte volna21,35,36,38,39. A melléktermékekkel táplált lárvák hamutartalmának elemzésekor azonban a hamutartalom növekedését tapasztalták. Például a lisztkukacok etetése a kerti hulladékkal 3,01%-ról 5,30%-ra növelte hamutartalmukat, a görögdinnyehulladék táplálékhoz való hozzáadásával pedig 1,87%-ról 4,40%-ra nőtt a hamutartalom.
Bár az összes nedves táplálékforrás hozzávetőleges összetétele szignifikánsan változott (1. táblázat), az adott nedves táplálékforrással táplált lisztféreg lárvák biomassza összetételében a különbségek csekélyek voltak. Csak a burgonyadarabokkal vagy erjesztett cikóriagyökérrel táplált lisztféreg lárvák mutattak jelentős változást. Ennek az eredménynek az egyik lehetséges magyarázata, hogy a cikóriagyökerek mellett a burgonyadarabokat is részben erjesztették (pH 4,7, 1. táblázat), így a keményítő/szénhidrátok jobban emészthetővé/hozzáférhetővé váltak a lisztféreg lárvái számára. Nagy érdeklődés övezi, hogy a lisztféreg lárvái hogyan szintetizálják a lipideket tápanyagokból, például szénhidrátokból, és ezt a jövőbeli tanulmányok során teljes mértékben fel kell tárni. Egy korábbi, a nedves étrend pH-értékének a lisztféreg lárváinak növekedésére gyakorolt hatásával foglalkozó tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy nem figyeltek meg szignifikáns különbségeket az agarblokkok nedves étrenddel történő használatakor 3 és 9 közötti pH-tartományban. Ez azt jelzi, hogy a fermentált nedves diéták használhatók a tenyésztéshez. Tenebrio molitor53. Coudron és munkatársaihoz (53) hasonlóan a kontrollkísérletek során agarblokkokat használtak a nedves étrendben, mert hiányosak voltak ásványi anyagokban és tápanyagokban. Vizsgálatuk nem vizsgálta a táplálkozási szempontból változatosabb nedves étrend-források, például a zöldségek vagy a burgonya hatását az emészthetőség vagy a biológiai hozzáférhetőség javítására. Az elmélet további feltárásához további vizsgálatokra van szükség a nedves táplálékforrások fermentációjának lisztféreg lárvákra gyakorolt hatásairól.
A vizsgálatban (2. és 3. táblázat) talált kontroll lisztféreg biomasszájának ásványianyag-eloszlása összevethető az irodalomban található makro- és mikrotápanyagok skálájával48,54,55. A lisztférgek erjesztett cikóriagyökérrel, mint nedves táplálékforrással való ellátása maximalizálja ásványianyag-tartalmukat. Bár a legtöbb makro- és mikrotápanyag magasabb volt a zöldségkeverékekben és a kerti levelekben (2. és 3. táblázat), ezek nem befolyásolták olyan mértékben a lisztféreg biomassza ásványianyag-tartalmát, mint a fermentált cikóriagyökér. Az egyik lehetséges magyarázat az, hogy a lúgos kerti levelekben lévő tápanyagok biológiailag kevésbé hozzáférhetők, mint a többi, savasabb nedves étrendben (1. táblázat). Korábbi vizsgálatok erjesztett rizsszalmával etették a lisztféreg lárváit, és azt találták, hogy jól fejlődtek ebben a mellékáramban, és azt is kimutatták, hogy a szubsztrát fermentációval történő előkezelése tápanyagfelvételt indukált. 56 A fermentált cikóriagyökér használata növelte a lisztkuka biomassza Ca-, Fe- és Mn-tartalmát. Bár ez a mellékáram nagyobb koncentrációban tartalmazott más ásványi anyagokat (P, Mg, K, Na, Zn és Cu), ezek az ásványok nem voltak lényegesen nagyobb mennyiségben a lisztféreg biomasszában a kontrollhoz képest, ami az ásványi anyag felvétel szelektivitását jelzi. Ezen ásványi anyagok mennyiségének növelése a lisztkukac biomasszájában táplálkozási és takarmányozási szempontból is értékes. A kalcium esszenciális ásványi anyag, amely kritikus szerepet játszik a neuromuszkuláris működésben és számos enzim által közvetített folyamatban, például a véralvadásban, a csontok és a fogak képződésében. 57,58 A vashiány gyakori probléma a fejlődő országokban, ahol a gyermekek, nők és idősek gyakran nem jutnak elegendő vashoz az étrendjükből. 54 Bár a mangán az emberi táplálkozás elengedhetetlen eleme, és számos enzim működésében központi szerepet játszik, túlzott bevitele mérgező lehet. A fermentált cikóriagyökérrel etetett lisztférgek magasabb mangánszintje nem okozott aggodalmat, és összehasonlítható volt a csirkékéivel. 59
A mellékáramban található nehézfémek koncentrációja a teljes értékű takarmányra vonatkozó európai szabványok alatt volt. A lisztféreg lárváinak nehézfém-analízise azt mutatta, hogy a Pb- és Cr-szintek szignifikánsan magasabbak voltak az erjesztett cikóriagyökérrel etetett lisztkukacokban, mint a kontrollcsoportban és más szubsztrátokban (4. táblázat). A cikória gyökerei a talajban nőnek, és köztudottan felszívják a nehézfémeket, míg a többi mellékáram az ellenőrzött emberi élelmiszertermelésből származik. Az erjesztett cikóriagyökérrel táplált lisztférgek magasabb Pb- és Cr-szintet is tartalmaztak (4. táblázat). A számított bioakkumulációs faktor (BAF) Pb esetében 2,66, Cr esetében 1,14 volt, azaz nagyobb, mint 1, ami azt jelzi, hogy a lisztférgek képesek nehézfémeket felhalmozni. A Pb tekintetében az EU az emberi fogyasztásra szánt friss hús kilogrammonkénti maximális Pb-tartalmát 0,10 mg-ban határozza meg61. A kísérleti adatok kiértékelése során a fermentált cikóriagyökér-lisztférgek maximális Pb-koncentrációja 0,11 mg/100 g DM volt. Amikor az értéket 30,8%-os szárazanyag-tartalomra számoltuk át ezeknél a lisztkukacoknál, a Pb-tartalom 0,034 mg/kg friss anyag volt, ami a 0,10 mg/kg-os maximális érték alatt volt. Az európai élelmiszer-előírások nem írnak elő maximális Cr-tartalmat. A króm gyakran megtalálható a környezetben, az élelmiszerekben és az élelmiszer-adalékanyagokban, és kis mennyiségben az ember számára nélkülözhetetlen tápanyagként ismert62,63,64. Ezek az elemzések (4. táblázat) azt mutatják, hogy a T. molitor lárvák nehézfémeket halmozhatnak fel, ha nehézfémek jelen vannak az étrendben. A lisztféreg biomasszájában található nehézfém-szintek azonban ebben a tanulmányban emberi fogyasztásra biztonságosnak tekinthetők. Rendszeres és gondos megfigyelés javasolt, ha olyan mellékáramokat használnak, amelyek nehézfémeket tartalmazhatnak a T. molitor nedves tápforrásaként.
A T. molitor lárvák teljes biomasszájában a legnagyobb mennyiségben előforduló zsírsavak a palmitinsav (C16:0), az olajsav (C18:1) és a linolsav (C18:2) voltak (5. táblázat), ami összhangban van a korábbi tanulmányokkal a T. molitoron. A zsírsav spektrum eredményei konzisztensek36,46,50,65. A T. molitor zsírsavprofilja általában öt fő komponensből áll: olajsav (C18:1), palmitinsav (C16:0), linolsav (C18:2), mirisztinsav (C14:0) és sztearinsav (C18:0). A jelentések szerint az olajsav a legnagyobb mennyiségben előforduló zsírsav (30–60%) a lisztféreg lárváiban, ezt követi a palmitinsav és a linolsav22, 35, 38, 39. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy ezt a zsírsavprofilt befolyásolja a lisztféreg lárvák étrendje, de a különbségek nem követik ugyanazokat a tendenciákat, mint az étrend38. Más zsírsavprofilokhoz képest a burgonyahéj C18:1–C18:2 aránya fordított. Hasonló eredményeket kaptak a párolt burgonyahéjjal táplált lisztférgek zsírsavprofiljának változásaira36. Ezek az eredmények azt mutatják, hogy bár a lisztféregolaj zsírsavprofilja megváltozhat, továbbra is a telítetlen zsírsavak gazdag forrása marad.
Ennek a tanulmánynak az volt a célja, hogy értékelje a négy különböző agráripari biohulladék-áram nedves takarmányként történő felhasználásának hatását a lisztférgek összetételére. A hatást a lárvák tápértéke alapján értékelték. Az eredmények azt mutatták, hogy a melléktermékeket sikeresen alakították át fehérjében gazdag biomasszává (fehérjetartalom 40,7-52,3%), amely élelmiszer- és takarmányforrásként használható fel. Ezenkívül a tanulmány kimutatta, hogy a melléktermékek nedves takarmányként történő felhasználása befolyásolja a lisztféreg biomassza tápértékét. Különösen a lárvák magas szénhidrátkoncentrációval való ellátása (pl. burgonyadarabok) növeli zsírtartalmukat és megváltoztatja zsírsav-összetételüket: alacsonyabb többszörösen telítetlen zsírsavak és magasabb telített és egyszeresen telítetlen zsírsavak, de nem telítetlen zsírsavak koncentrációja. . A zsírsavak (egyszeresen telítetlen + többszörösen telítetlen) továbbra is dominálnak. A tanulmány azt is kimutatta, hogy a lisztférgek szelektíven halmozzák fel a kalciumot, vasat és mangánt a savas ásványi anyagokban gazdag mellékáramokból. Úgy tűnik, hogy az ásványi anyagok biológiai hozzáférhetősége fontos szerepet játszik, és ennek teljes megértéséhez további vizsgálatokra van szükség. Az oldalsó patakokban jelenlévő nehézfémek felhalmozódhatnak a lisztférgekben. Azonban a lárva biomasszájában a Pb, Cd és Cr végső koncentrációja az elfogadható szint alatt volt, lehetővé téve ezeknek a mellékáramoknak a biztonságos felhasználását nedves takarmányforrásként.
A lisztféreg lárváit Radius (Giel, Belgium) és Inagro (Rumbeke-Beitem, Belgium) nevelte fel a Thomas More Alkalmazott Tudományok Egyetemén 27 °C-on és 60%-os relatív páratartalom mellett. A 60 x 40 cm-es akváriumban nevelt lisztférgek sűrűsége 4,17 féreg/cm2 volt (10 000 lisztkukac). A lárvákat kezdetben 2,1 kg búzakorpával etették szárazeledelként tenyésztőkönként, majd szükség szerint kiegészítették. Használjon agar blokkokat kontroll nedves táplálékkezelésként. A 4. héttől kezdje meg az oldalsó patakok (szintén nedvességforrás) táplálását nedves táplálékként agar helyett ad libitum. Az egyes oldaláramok szárazanyag-százalékát előre meghatároztuk és feljegyeztük, hogy a kezelések során minden rovar számára azonos mennyiségű nedvességet biztosítsunk. Az étel egyenletesen oszlik el a terráriumban. A lárvákat akkor gyűjtik össze, amikor az első bábok megjelennek a kísérleti csoportban. A lárva betakarítása 2 mm átmérőjű mechanikus rázógéppel történik. Kivéve a burgonya kockára vágott kísérletet. A kockára vágott szárított burgonya nagy részeit úgy is szétválasztják, hogy hagyják a lárvákat átmászni ezen a hálón, és fémtálcákba gyűjtik őket. A teljes betakarítási tömeget a teljes betakarítás tömegének lemérésével határozzuk meg. A túlélést úgy számítjuk ki, hogy a teljes betakarítás tömegét elosztjuk a lárva tömegével. A lárva tömegét úgy határozzuk meg, hogy legalább 100 lárvát választunk ki, és össztömegüket elosztjuk a számmal. Az összegyűjtött lárvákat 24 órán át éheztetik, hogy kiürítsék a beleik az elemzés előtt. Végül a lárvákat ismét átvizsgálják, hogy elválasszák őket a maradéktól. Lefagyasztják és elaltatják, és -18 °C-on tárolják az elemzésig.
A száraz takarmány búzakorpa volt (belga Molens Joye). A búzakorpát előszitáltuk 2 mm-nél kisebb részecskeméretűre. A száraz takarmányon kívül a lisztféreg lárváinak nedves takarmányra is szükségük van, hogy fenntartsák a nedvességet és a lisztférgek által igényelt ásványi kiegészítőket. A nedves takarmány a teljes takarmány több mint felét teszi ki (száraz takarmány + nedves takarmány). Kísérleteinkben agart (Brouwland, Belgium, 25 g/l) használtunk kontroll nedves takarmányként45. Amint az 1. ábrán látható, négy különböző tápanyagtartalmú mezőgazdasági mellékterméket vizsgáltunk lisztféreg lárvák nedves takarmányaként. Ezek a melléktermékek közé tartoznak (a) az uborkatermesztésből származó levelek (Inagro, Belgium), (b) a burgonya levágása (Duigny, Belgium), (c) az erjesztett cikóriagyökér (Inagro, Belgium) és (d) az aukciókon el nem adott gyümölcsök és zöldségek . (Belorta, Belgium). Az oldaláramot nedves lisztféreg takarmányozásra alkalmas darabokra aprítják.
Mezőgazdasági melléktermékek lisztférgek nedves takarmányaként; a) uborkatermesztésből származó kerti levelek, b) burgonya dugványok, c) cikóriagyökér, d) árverésen el nem adott zöldségek és e) agartömbök. Vezérlőként.
A takarmány- és lisztféreg lárvák összetételét háromszor határoztuk meg (n = 3). Felmérték a gyors elemzést, az ásványi összetételt, a nehézfém-tartalmat és a zsírsav-összetételt. Az összegyűjtött és kiéheztetett lárvákból 250 g-os homogenizált mintát vettünk, 60°C-on tömegállandóságig szárítottuk, megőröltük (IKA, Tube mill 100) és 1 mm-es szitán átszitáljuk. A szárított mintákat sötét tartályokba zártuk.
A szárazanyag-tartalmat (DM) úgy határoztuk meg, hogy a mintákat kemencében 105°C-on 24 órán át szárítottuk (Memmert, UF110). A szárazanyag százalékát a minta tömegvesztesége alapján számítottuk ki.
A nyershamutartalmat (CA) a tokos kemencében (Nabertherm, L9/11/SKM) 550 °C-on 4 órán keresztül történő égés során bekövetkező tömegveszteséggel határoztuk meg.
A nyers zsírtartalom vagy dietil-éter (EE) extrakcióját petroléterrel (fp. 40-60 °C) végeztük Soxhlet extrakciós berendezéssel. Körülbelül 10 g mintát helyeztünk az extrahálófejbe, és kerámiagyapottal borítottunk a mintaveszteség elkerülése érdekében. A mintákat egy éjszakán át 150 ml petroléterrel extraháltuk. Az extraktumot lehűtjük, a szerves oldószert eltávolítjuk és rotációs bepárlóval (Büchi, R-300) 300 mbar nyomáson és 50 °C-on kinyerjük. A nyers lipid- vagy éter-kivonatokat lehűtjük, és analitikai mérlegen lemérjük.
A nyersfehérje (CP) tartalmat a mintában jelenlévő nitrogén elemzésével határoztuk meg a BN EN ISO 5983-1 (2005) Kjeldahl-módszerrel. A fehérjetartalom kiszámításához használja a megfelelő N–P tényezőket. Normál száraz takarmányhoz (búzakorpa) használjon 6,25-ös össztényezőt. Az oldaláramhoz 4,2366-os, a zöldségkeverékekhez pedig 4,3967-es tényezőt használnak. A lárvák nyersfehérje-tartalmát 5,3351 N-P-tényezővel számítottuk ki.
A rosttartalom a Gerhardt extrakciós protokollon (kézi szálelemzés zsákokban, Gerhardt, Németország) és a van Soest 68 módszeren alapuló semleges detergens szál (NDF) meghatározást tartalmazott. Az NDF meghatározásához egy 1 g-os mintát üvegbéléssel ellátott speciális rostzsákba (Gerhardt, ADF/NDF zacskóba) helyeztünk. A mintákkal megtöltött rostzsákokat először petroléterrel zsírtalanítottam (forráspont 40-60 °C), majd szobahőmérsékleten szárítottuk. A zsírtalanított mintát hőstabil α-amilázt tartalmazó semleges rostos detergens oldattal extraháltuk forráshőmérsékleten 1,5 órán keresztül. A mintákat ezután háromszor mostuk forrásban lévő ionmentesített vízzel, és egy éjszakán át 105 °C-on szárítottuk. A (szálmaradványokat tartalmazó) száraz rostzsákokat analitikai mérleggel (Sartorius, P224-1S) lemértük, majd tokos kemencében (Nabertherm, L9/11/SKM) 550°C-on 4 órán át égettük. A hamut ismét lemértük, és a rosttartalmat a szárítás és a minta elégetése közötti tömegveszteség alapján számítottuk ki.
A lárvák kitintartalmának meghatározásához a van Soest 68-as nyersrost-analízisén alapuló módosított protokollt alkalmaztuk. Egy 1 g-os mintát speciális rostzsákba (Gerhardt, CF Bag) és üvegzárba helyeztünk. A mintákat rostzsákokba csomagoltuk, petroléterben (kb. 40-60 °C) zsírtalanítottuk és levegőn szárítottuk. A zsírtalanított mintát először forrásponton 30 percig savas 0,13 M kénsavoldattal extraháltuk. A mintát tartalmazó extrakciós rostzsákot háromszor mostuk forrásban lévő ionmentesített vízzel, majd 2 órán át 0,23 M kálium-hidroxid-oldattal extraháltuk. A mintát tartalmazó extrakciós rostzsákot ismét háromszor átöblítettük forrásban lévő ionmentesített vízzel, és egy éjszakán át 105 °C-on szárítottuk. A szálmaradékot tartalmazó száraz zacskót analitikai mérlegen lemértük, és tokos kemencében 550 °C-on 4 órán át égettük. A hamut lemértük és a rosttartalmat az elégetett minta tömegvesztesége alapján számítottuk ki.
Kiszámoltuk a teljes szénhidráttartalmat. A takarmányban a nem rostos szénhidrát (NFC) koncentrációját NDF analízissel, a rovarkoncentrációt kitin analízissel számítottuk ki.
A mátrix pH-ját ionmentesített vízzel (1:5 v/v) végzett extrakció után határoztuk meg az NBN EN 15933 szabvány szerint.
A mintákat Broeckx és mtsai. Az ásványi profilokat ICP-OES (Optima 4300™ DV ICP-OES, Perkin Elmer, MA, USA) segítségével határoztuk meg.
A Cd, Cr és Pb nehézfémeket grafitkemencés atomabszorpciós spektrometriával (AAS) elemeztük (Thermo Scientific, ICE 3000 sorozat, GFS kemenceautomata mintavevővel). Körülbelül 200 mg mintát savas HNO3/HCl-ben (1:3 v/v) emésztettünk fel mikrohullámú (CEM, MARS 5) alkalmazásával. Mikrohullámú emésztést végeztünk 190 °C-on 25 percig 600 W-on. Hígítsuk fel az extraktumot ultratiszta vízzel.
A zsírsavakat GC-MS-sel (Agilent Technologies, 7820A GC rendszer 5977 E MSD detektorral) határoztuk meg. Joseph és Akman70 módszere szerint metanolos KOH-oldathoz 20%-os BF3/MeOH oldatot adtunk, és az éteres kivonatból észterezés után zsírsav-metil-észtert (FAME) nyertünk. A zsírsavak azonosíthatók retenciós idejük összehasonlításával 37 FAME keverék standarddal (Chemical Lab), vagy MS spektrumukat online könyvtárakkal, például a NIST adatbázissal összehasonlítva. A kvalitatív elemzést úgy végezzük, hogy a csúcsterületet a kromatogram teljes csúcsterületének százalékában számítják ki.
Az adatok elemzése a SAS (Buckinghamshire, Egyesült Királyság) JMP Pro 15.1.1 szoftverével történt. Az értékelést egyutas varianciaanalízissel 0,05 szignifikanciaszinttel és Tukey HSD-vel post hoc tesztként végeztük.
A bioakkumulációs faktort (BAF) úgy számítottuk ki, hogy a lisztféreg lárva biomasszában (DM) lévő nehézfém-koncentrációt elosztottuk a nedves takarmányban található koncentrációval (DM) 43 . Az 1-nél nagyobb BAF azt jelzi, hogy a nehézfémek a nedves takarmányból biológiailag felhalmozódnak a lárvákban.
Az aktuális vizsgálat során generált és/vagy elemzett adatkészletek ésszerű kérésre elérhetők a megfelelő szerzőtől.
Egyesült Nemzetek Gazdasági és Szociális Ügyek Minisztériuma, Népesedési Osztály. World Population Prospects 2019: Highlights (ST/ESA/SER.A/423) (2019).
Cole, MB, Augustine, MA, Robertson, MJ, és Manners, JM, élelmiszerbiztonsági tudomány. NPJ Sci. Élelmiszer 2018, 2. https://doi.org/10.1038/s41538-018-0021-9 (2018).
Feladás időpontja: 2024. december 19