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昆虫の養殖は、タンパク質に対する世界的な需要の高まりに応える潜在的な方法であり、製品の品質と安全性に関して多くの疑問が残る西側世界では新しい活動です。昆虫は、生物廃棄物を貴重なバイオマスに変換することにより、循環経済において重要な役割を果たすことができます。ミルワームの飼料基質の約半分は湿った飼料から得られます。これは生物廃棄物から得られるので、昆虫の養殖がより持続可能になります。この記事では、副産物からの有機サプリメントを与えられたミルワーム (Tenebrio molitor) の栄養組成について報告します。これらには、売れ残りの野菜、ジャガイモのスライス、発酵したチコリの根、庭の葉などが含まれます。これは、近似組成、脂肪酸プロファイル、ミネラルおよび重金属含有量を分析することによって評価されます。ジャガイモのスライスを与えられたミルワームは、脂肪含量が 2 倍になり、飽和脂肪酸と一価不飽和脂肪酸が増加しました。発酵したチコリの根を使用すると、ミネラル含有量が増加し、重金属が蓄積されます。さらに、カルシウム、鉄、マンガンの濃度のみが増加するため、ミルワームによるミネラルの吸収は選択的です。野菜混合物や庭の葉を食事に加えても、栄養プロファイルは大きく変わりません。結論として、副産物の流れは、タンパク質が豊富なバイオマスに変換されることに成功し、その栄養素含有量と生物学的利用能がミルワームの組成に影響を与えました。
人口の増加は 2050 年までに 97 億人に達すると予想されており 1,2、高い食料需要に対応するために食料生産に圧力がかかっています。食料需要は 2012 年から 2050 年の間に 70 ～ 80% 増加すると推定されています3,4,5。現在の食料生産に使用されている天然資源は枯渇しており、私たちの生態系と食料供給を脅かしています。さらに、食料の生産と消費に関連して、大量のバイオマスが無駄にされています。 2050 年までに世界の年間廃棄物量は 270 億トンに達すると推定されており、そのほとんどは生物廃棄物です6、7、8。これらの課題に対応して、革新的な解決策、代替食品、農業と食料システムの持続可能な開発が提案されています9、10、11。そのようなアプローチの 1 つは、有機残留物を使用して、持続可能な食料および飼料源として食用昆虫などの原材料を生産することです 12,13。昆虫の養殖は、温室効果ガスとアンモニアの排出量が少なく、従来のタンパク質源よりも必要な水の量が少なく、垂直農法システムで生産できるため、必要なスペースも少なくて済みます14、15、16、17、18、19。研究によれば、昆虫は価値の低い生物廃棄物を、乾物含量が最大 70% の貴重なタンパク質が豊富なバイオマスに変換できることが示されています 20,21,22。さらに、低価値のバイオマスは現在、エネルギー生産、埋め立て、またはリサイクルに使用されているため、現在の食品および飼料部門と競合しません23、24、25、26。ミルワーム (T. molitor)27 は、大規模な食料および飼料の生産に最も有望な種の 1 つと考えられています。幼虫も成虫も、穀物製品、動物の排泄物、野菜、果物などのさまざまな物質を食べます28、29。西洋社会では、モリトールは主に鳥や爬虫類などの家畜の飼料として小規模に飼育下で飼育されています。現在、食品および飼料生産におけるその可能性がより注目されています 30,31,32。例えば、モリトールは、冷凍、乾燥、粉末形態での使用を含む新しい食品プロファイルで承認されています (規制 (EU) No 258/97 および規制 (EU) 2015/2283) 33。昆虫を食物や飼料として利用するという概念は、西側諸国ではまだ比較的新しいものです。業界は、最適な食事と生産、最終製品の栄養品質、有毒物質の蓄積や微生物による危険などの安全性の問題に関する知識のギャップなどの課題に直面しています。伝統的な畜産とは異なり、昆虫養殖には同様の歴史的実績がありません17、24、25、34。
ミルワームの栄養価については多くの研究が行われていますが、その栄養価に影響を与える要因はまだ完全には理解されていません。これまでの研究では、昆虫の食事が昆虫の組成に何らかの影響を与える可能性があることが示されていますが、明確なパターンは見つかりませんでした。さらに、これらの研究はミルワームのタンパク質と脂質成分に焦点を当てていましたが、ミネラル成分への影響は限定的でした 21、22、32、35、36、37、38、39、40。ミネラルの吸収能力を理解するには、さらなる研究が必要です。最近の研究では、大根を食べたミルワームの幼虫には、特定のミネラルの濃度がわずかに上昇していると結論付けられました。ただし、これらの結果はテストされた基板に限定されており、さらなる工業的試験が必要です41。ミルワーム内の重金属 (Cd、Pb、Ni、As、Hg) の蓄積は、マトリックスの金属含有量と有意に相関していることが報告されています。動物の飼料中の食事に含まれる金属の濃度は法的制限値を下回っていますが 42、ヒ素はゴミムシダマシの幼虫に生体内蓄積することがわかっていますが、カドミウムと鉛は生体内蓄積しません 43。ミルワームの栄養成分に対する食事の影響を理解することは、食品や飼料としてミルワームを安全に使用するために重要です。
この論文で発表された研究は、湿った飼料源として農業副産物を使用することがミルワームの栄養組成に及ぼす影響に焦点を当てています。乾燥飼料に加えて、湿った飼料も幼虫に与える必要があります。湿った飼料源は必要な水分を提供し、ミルワームの栄養補給としても機能し、成長速度と最大体重を増加させます 44,45。 Interreg-Valuset プロジェクトにおける当社の標準的なミルワーム飼育データによると、ミルワームの総飼料には 57% w/w の湿った飼料が含まれています。通常、新鮮な野菜（ニンジンなど）が湿った飼料源として使用されます35、36、42、44、46。低価値の副産物を湿性飼料源として使用することは、昆虫養殖にさらに持続可能で経済的な利益をもたらすでしょう17。この研究の目的は、(1) バイオ廃棄物を湿潤飼料として使用するミルワームの栄養組成への影響を調査すること、(2) ミネラル豊富なバイオ廃棄物で飼育されたミルワーム幼虫の多量栄養素および微量栄養素の含有量を測定し、その実現可能性をテストすることでした。 (3) 重金属である Pb、Cd、Cr の存在と蓄積を分析することにより、昆虫養殖におけるこれらの副産物の安全性を評価します。この研究は、ゴミムシダマシの幼虫の食事、栄養価、安全性に対するバイオ廃棄物の補給の影響に関するさらなる情報を提供するでしょう。
側方流動中の乾物含量は、対照の湿った栄養寒天と比較して高かった。野菜混合物と庭の葉の乾物含有量は 10% 未満でしたが、ジャガイモの挿し木と発酵したチコリの根ではそれが高かった (13.4 および 29.9 g/100 g 生鮮物、FM)。
野菜混合物は、対照飼料（寒天）よりも粗灰分、脂肪、タンパク質含量が高く、非繊維質炭水化物含量が低かったが、アミラーゼ処理した中性洗剤繊維含量は同様であった。ジャガイモのスライスの炭水化物含有量はすべてのサイドストリームの中で最も高く、寒天の炭水化物含有量に匹敵しました。全体として、その粗組成は対照飼料と最も類似していましたが、少量のタンパク質 (4.9%) と粗灰分 (2.9%) が補充されていました 47,48 。ジャガイモの pH は 5 ～ 6 の範囲ですが、このジャガイモの側流の方が酸性 (4.7) であることは注目に値します。発酵したチコリの根は灰分が豊富で、すべての副流の中で最も酸性です。根が掃除されていないため、灰の大部分は砂（シリカ）で構成されていると予想されます。対照および他の側流と比較して、庭の葉だけがアルカリ性生成物でした。これには高レベルの灰分とタンパク質が含まれており、対照よりもはるかに少ない炭水化物が含まれています。粗組成は発酵チコリ根に最も近いですが、粗タンパク質濃度はより高く (15.0%)、野菜混合物のタンパク質含有量に匹敵します。上記データの統計分析により、副流の粗組成と pH に大きな違いがあることが示されました。
野菜混合物または庭の葉をミルワーム飼料に添加しても、対照群と比較してミルワーム幼虫のバイオマス組成には影響を与えませんでした（表 1）。ジャガイモの挿し木を追加すると、ゴミムシダマシの幼虫や他の湿潤飼料源を与えられた対照群と比較して、バイオマス組成に最も大きな違いが生じました。ミルワームのタンパク質含有量に関しては、ジャガイモの挿し木を除いて、側流のおおよその組成の違いは幼虫のタンパク質含有量に影響を与えませんでした。水分源としてジャガイモの挿し木を与えると、幼虫の脂肪含量が 2 倍に増加し、タンパク質、キチン、非繊維性炭水化物の含量が減少しました。チコリの根を発酵させると、ミルワームの幼虫の灰分が 1.5 倍増加しました。
ミネラルプロファイルは、湿った飼料およびミルワーム幼虫バイオマス中の多量ミネラル（表 2）および微量栄養素（表 3）の含有量として表されました。
一般に、農業副流は、Mg、Na、Ca の含有量が低いジャガイモの挿し木を除いて、対照群と比較して多量ミネラルが豊富でした。カリウム濃度は、対照と比較してすべての側流で高かった。寒天には 3 mg/100 g DM K が含まれていますが、側流の K 濃度は 1070 ～ 9909 mg/100 g DM の範囲でした。野菜混合物中のマクロミネラル含有量は対照群よりも有意に高かったが、Na 含有量は有意に低かった（88 対 111 mg/100 g DM）。ジャガイモの挿し木中のマクロミネラル濃度は、すべての副流の中で最も低かった。ジャガイモの挿し木中のマクロミネラル含有量は、他の副流および対照よりも著しく低かった。ただし、Mg 含有量は対照群と同等でした。発酵したチコリ根の多量ミネラル濃度は最高ではありませんでしたが、この副流の灰分含量はすべての副流の中で最も高かったです。これは、それらが精製されておらず、高濃度のシリカ（砂）が含まれている可能性があるという事実によるものと考えられます。 Na と Ca の含有量は野菜混合物と同等でした。発酵したチコリの根には、すべての副流の中で最も高い濃度の Na が含まれていました。 Na を除いて、園芸用葉はすべての湿った飼料の中で多量ミネラルの濃度が最も高かった。 K 濃度 (9909 mg/100 g DM) は、対照 (3 mg/100 g DM) よりも 3,000 倍高く、野菜混合物 (4057 mg/100 g DM) よりも 2.5 倍高かった。 Ca 含有量はすべてのサイドストリームの中で最も高く (7276 mg/100 g DM)、対照 (336 mg/100 g DM) より 20 倍高く、発酵チコリの根または野菜混合物中の Ca 濃度より 14 倍高かった ( 530 および 496 mg/100 g DM）。
飼料のマクロミネラル組成には有意差がありましたが（表 2）、野菜混合飼料と対照飼料で飼育したミルワームのマクロミネラル組成には有意差は見つかりませんでした。
ジャガイモのパン粉を与えられた幼虫は、同等の濃度のNaを除いて、対照と比較してすべての多量ミネラルの濃度が著しく低かった。さらに、ポテトクリスプ給餌は、他の側流と比較して、幼虫のマクロミネラル含有量の最大の減少を引き起こしました。これは、近くのミルワーム製剤で観察された灰の量が少ないことと一致しています。しかし、この湿った餌では他の側流および対照よりも P と K が有意に高かったにもかかわらず、幼虫の組成はこれを反映していませんでした。ミルワームバイオマスに見られる低い Ca および Mg 濃度は、湿った餌自体に存在する低い Ca および Mg 濃度に関連している可能性があります。
発酵させたチコリの根や果樹園の葉を与えると、対照よりもカルシウムレベルが著しく高くなりました。果樹園の葉には、すべての湿った餌の中で最も高いレベルのリン、マグネシウム、カリウム、カルシウムが含まれていましたが、これはミルワームのバイオマスには反映されていませんでした。これらの幼虫では Na 濃度が最も低く、一方果樹園の葉ではジャガイモの挿し木よりも Na 濃度が高かった。 Ca 含有量は幼虫で増加しましたが (66 mg/100 g DM)、発酵チコリ根実験では、Ca 濃度はミルワーム バイオマス (79 mg/100 g DM) ほど高くはありませんでしたが、果樹園の葉作物の Ca 濃度はチコリの根よりも14倍高い。
湿った飼料の微量元素組成（表 3）に基づくと、野菜混合物のミネラル組成は、Mn 濃度が大幅に低かったことを除いて、対照群と同様でした。分析されたすべての微量元素の濃度は、対照および他の副産物と比較してジャガイモのカットで低かった。発酵したチコリの根には、ほぼ100倍の鉄、4倍の銅、2倍の亜鉛、そしてほぼ同量のマンガンが含まれていました。園芸作物の葉に含まれる亜鉛とマンガンの含有量は、対照群よりも有意に高かった。
対照食、野菜混合食、および湿ったジャガイモくず食を与えた幼虫の微量元素含有量の間には、有意差は見られませんでした。しかし、発酵チコリ根飼料を与えられた幼虫の鉄とマンガンの含有量は、対照群に与えられたミルワームのそれとは大きく異なりました。 Fe 含有量の増加は、湿った飼料自体の微量元素濃度が 100 倍に増加したためである可能性があります。しかしながら、発酵させたチコリの根と対照群との間にマンガン濃度に有意差はなかったが、発酵させたチコリの根を与えた幼虫ではマンガン濃度が増加した。また、対照と比較して園芸飼料の湿った葉飼料ではマンガン濃度が高かった（3 倍）が、ミルワームのバイオマス組成には有意な差がなかったことにも留意すべきである。対照葉と園芸葉の唯一の違いは、葉の方が銅含有量が低かったことです。
表 4 は、基質に含まれる重金属の濃度を示しています。完全な動物飼料中の Pb、Cd、Cr の欧州最大濃度は、副流中に見出される濃度との比較を容易にするために、mg/100 g 乾物に換算され、表 4 に追加されています 47。
対照の湿った飼料、野菜混合物、ジャガイモのふすまからは Pb は検出されませんでしたが、庭の葉には 0.002 mg の Pb/100 g DM が含まれ、発酵チコリの根には 0.041 mg の Pb/100 g DM という最高濃度の Pb が含まれていました。対照飼料と庭の葉の C 濃度は同等でしたが (0.023 と 0.021 mg/100 g DM)、野菜混合物とジャガイモふすまでは低かった (0.004 と 0.007 mg/100 g DM)。他の基質と比較して、発酵チコリ根中の Cr 濃度は著しく高く (0.135 mg/100 g DM)、対照飼料の 6 倍高かった。 Cd は、コントロール ストリームでも使用されたサイド ストリームでも検出されませんでした。
発酵したチコリの根を与えられた幼虫では、有意に高いレベルの Pb と Cr が検出されました。しかし、ミルワームの幼虫からはカドミウムは検出されませんでした。
ミルワーム幼虫の脂肪酸プロファイルが、餌を与えられた側流のさまざまな成分によって影響を受けるかどうかを決定するために、粗脂肪中の脂肪酸の定性分析が行われました。これらの脂肪酸の分布を表 5 に示します。脂肪酸は、一般名と分子構造 (「Cx:y」として指定されます。x は炭素原子の数、y は不飽和結合の数に対応します) によってリストされています。 ）。
ジャガイモの細切りを与えられたミルワームの脂肪酸プロファイルは大幅に変化しました。これらには、著しく多量のミリスチン酸 (C14:0)、パルミチン酸 (C16:0)、パルミトレイン酸 (C16:1)、およびオレイン酸 (C18:1) が含まれていました。ペンタデカン酸 (C15:0)、リノール酸 (C18:2)、およびリノレン酸 (C18:3) の濃度は、他のミルワームと比較して著しく低かった。他の脂肪酸プロファイルと比較すると、ジャガイモの細切りでは C18:1 と C18:2 の比率が逆転しました。園芸用の葉を与えられたミルワームには、他の湿った餌を与えられたミルワームよりも多量のペンタデカン酸 (C15:0) が含まれていました。
脂肪酸は、飽和脂肪酸（SFA）、一価不飽和脂肪酸（MUFA）、多価不飽和脂肪酸（PUFA）に分けられます。これらの脂肪酸基の濃度を表５に示す。全体として、ジャガイモ廃棄物を与えられたミルワームの脂肪酸プロファイルは、対照および他の副流と大きく異なりました。各脂肪酸グループについて、ポテトチップスを与えられたミルワームは、他のすべてのグループとは大きく異なりました。これらには、SFA と MUFA が多く含まれ、PUFA は少なく含まれていました。
異なる基質上で飼育された幼虫の生存率と総収量重量の間に有意差はありませんでした。全体の平均生存率は 90%、総平均収量重量は 974 グラムでした。ミルワームは副産物を湿った飼料源としてうまく処理します。ミルワームのウェット飼料は、総飼料重量 (ドライ + ウェット) の半分以上を占めます。従来の湿潤飼料として新鮮な野菜を農業副産物に置き換えることは、ミルワーム養殖にとって経済的および環境的利点があります。
表 1 は、対照食で飼育されたミルワーム幼虫のバイオマス組成が、水分約 72%、灰分 5%、脂質 19%、タンパク質 51%、キチン 8%、および非繊維状炭水化物としての乾物 18% であったことを示しています。これは、文献で報告されている値と同等です48,49。ただし、使用される分析方法に応じて、他の成分も文献で見つけることができます。たとえば、私たちはケルダール法を使用して N 対 P 比 5.33 の粗タンパク質含量を測定しましたが、他の研究者は肉や飼料のサンプルに対してより広く使用されている 6.25 の比を使用しています。50,51
ジャガイモのスクラップ（炭水化物が豊富な湿った餌）を餌に追加すると、ミルワームの脂肪含有量が 2 倍になりました。ジャガイモの炭水化物含有量は主にデンプンで構成されていると予想されますが、寒天には糖 (多糖類) が含まれています 47,48。この発見は、タンパク質が少なく（10.7％）、でんぷんが多い（49.8％）、蒸気で皮をむいたジャガイモを補充した餌をミルワームに与えると、脂肪含量が減少することを発見した別の研究とは対照的である36。オリーブの搾りかすを餌に加えると、ミルワームのタンパク質と炭水化物の含有量は湿った餌のそれと一致しましたが、脂肪含有量は変化しませんでした35。対照的に、他の研究では、側流で飼育された幼虫のタンパク質含有量は、脂肪含有量と同様に根本的な変化を受けることが示されています 22,37。
チコリの根を発酵させると、ミルワーム幼虫の灰分含有量が大幅に増加しました (表 1)。ゴミムシダマシの幼虫の灰とミネラル組成に対する副産物の影響に関する研究は限られています。副産物の給餌研究のほとんどは、灰分を分析することなく、幼虫の脂肪とタンパク質の含有量に焦点を当てています21、35、36、38、39。しかし、副産物を与えられた幼虫の灰分を分析したところ、灰分が増加していることが判明した。たとえば、ミルワームに庭の廃棄物を与えると灰分が 3.01% から 5.30% に増加し、スイカの廃棄物を餌に加えると灰分が 1.87% から 4.40% に増加しました。
すべてのウェットフード源のおおよその組成は大きく異なりますが（表 1）、それぞれのウェットフード源を給餌したミルワーム幼虫のバイオマス組成の差はわずかでした。ジャガイモの塊または発酵したチコリの根を与えられたミルワームの幼虫のみが顕著な変化を示しました。この結果について考えられる説明の 1 つは、チコリの根に加えてジャガイモの塊も部分的に発酵し (pH 4.7、表 1)、デンプン/炭水化物がミルワームの幼虫にとってより消化しやすく、利用しやすくなったということです。ゴミムシダマシの幼虫が炭水化物などの栄養素から脂質をどのように合成するかは非常に興味深いことであり、今後の研究で十分に調査される必要があります。ミルワーム幼虫の成長に対する湿った飼料の pH の影響に関する以前の研究では、pH 3 ～ 9 の範囲で湿った飼料を含む寒天ブロックを使用した場合、有意な差は観察されないと結論付けられました。これは、発酵した湿った飼料がミルワームの培養に使用できることを示しています。テネブリオモリトール53． Coudron et al.53 と同様に、対照実験では、ミネラルと栄養素が不足しているため、提供された湿式飼料に寒天ブロックを使用しました。彼らの研究では、野菜やジャガイモなどのより栄養的に多様な湿った食事源が消化率や生物学的利用能の改善に及ぼす影響については調査されていません。この理論をさらに探究するには、湿った飼料源の発酵がミルワーム幼虫に及ぼす影響についてのさらなる研究が必要です。
この研究で見つかった対照ミルワーム バイオマスのミネラル分布 (表 2 および 3) は、文献で見つかった多量栄養素および微量栄養素の範囲に匹敵します 48、54、55。湿った餌源として発酵したチコリの根をミルワームに与えると、ミルワームのミネラル含有量が最大化されます。ほとんどの多量栄養素と微量栄養素は野菜ミックスと庭の葉の方が高かったが（表 2 および 3）、それらは発酵したチコリの根と同程度にはミルワーム バイオマスのミネラル含有量に影響を与えませんでした。考えられる説明の 1 つは、アルカリ性の庭の葉に含まれる栄養素は、他のより酸性の湿った餌に比べて生体利用可能性が低いということです (表 1)。以前の研究では、ミルワームの幼虫に発酵させた稲わらを与え、この側流でよく発育することがわかり、発酵による基質の前処理が栄養素の摂取を誘導することも示した。発酵したチコリの根を使用すると、ミルワームバイオマスの Ca、Fe、および Mn 含有量が増加しました。この副流には高濃度の他のミネラル (リン、マグネシウム、カリウム、ナトリウム、亜鉛、銅) も含まれていましたが、これらのミネラルはコントロールと比較してミルワーム バイオマス中に有意に豊富ではなく、ミネラル摂取の選択性を示しています。ミルワームバイオマス中のこれらのミネラルの含有量を増やすと、食品や飼料の目的で栄養価が高まります。カルシウムは、神経筋機能や、血液凝固、骨や歯の形成などの多くの酵素媒介プロセスにおいて重要な役割を果たす必須ミネラルです。 57,58 鉄欠乏症は発展途上国でよく見られる問題であり、子供、女性、高齢者は食事から十分な鉄分を摂取していないことがよくあります。 54 マンガンは人間の食事に必須の元素であり、多くの酵素の機能において中心的な役割を果たしていますが、過剰摂取は有毒となる可能性があります。発酵したチコリの根を与えたミルワームのマンガン濃度が高いことは問題ではなく、ニワトリのマンガン濃度と同程度でした。 59
側流で見つかった重金属の濃度は、完全な動物飼料の欧州基準を下回っていました。ミルワーム幼虫の重金属分析では、発酵チコリ根を与えたミルワームの Pb および Cr レベルが、対照群や他の基質よりも有意に高いことが示されました (表 4)。チコリの根は土壌で成長し、重金属を吸収することが知られていますが、他の側流は人間の管理された食料生産に由来しています。発酵したチコリの根を与えられたミルワームには、より高いレベルの Pb と Cr も含まれていました (表 4)。計算された生物蓄積係数 (BAF) は、Pb については 2.66、Cr については 1.14、つまり 1 より大きく、ミルワームが重金属を蓄積する能力があることを示しています。鉛に関して、EU は人間が消費する生肉 1 キログラム当たり鉛の最大含有量を 0.10 mg に設定しています61。実験データの評価では、発酵したチコリ根ミルワームで見つかった最大 Pb 濃度は 0.11 mg/100 g DM でした。これらのミルワームの乾物含量を 30.8% として値を再計算すると、Pb 含量は 0.034 mg/kg 生鮮物となり、最大レベルの 0.10 mg/kg を下回りました。ヨーロッパの食品規制では、Cr の最大含有量は指定されていません。 Cr は環境、食品、食品添加物に一般的に含まれており、少量であれば人間にとって必須の栄養素であることが知られています 62,63,64。これらの分析 (表 4) は、重金属が餌に存在する場合、T. モリトール幼虫が重金属を蓄積する可能性があることを示しています。しかし、この研究でミルワームバイオマス中に検出された重金属のレベルは、人間が消費しても安全であると考えられています。モリトールの湿潤供給源として重金属を含む可能性のある側流を使用する場合は、定期的かつ慎重なモニタリングが推奨されます。
T. モリトール幼虫の総バイオマス中に最も豊富な脂肪酸はパルミチン酸 (C16:0)、オレイン酸 (C18:1)、およびリノール酸 (C18:2) でした (表 5)。これは以前の研究と一致しています。 T.モリトールについて。脂肪酸スペクトルの結果は一貫しています36、46、50、65。モリトールの脂肪酸プロファイルは一般に、オレイン酸 (C18:1)、パルミチン酸 (C16:0)、リノール酸 (C18:2)、ミリスチン酸 (C14:0)、およびステアリン酸の 5 つの主要成分で構成されます。 (C18:0)。オレイン酸はゴミムシダマシの幼虫に最も豊富な脂肪酸 (30 ～ 60%) であり、パルミチン酸とリノール酸がそれに続くと報告されています 22,35,38,39。これまでの研究では、この脂肪酸プロファイルがミルワーム幼虫の食事によって影響を受けることが示されていますが、その違いは食事と同じ傾向には従いません 38。他の脂肪酸プロファイルと比較すると、ジャガイモの皮の C18:1 ～ C18:2 の比率は逆転しています。蒸したジャガイモの皮を与えたミルワームの脂肪酸プロファイルの変化についても、同様の結果が得られました 36。これらの結果は、ミルワーム油の脂肪酸プロファイルが変化した可能性があるにもかかわらず、依然として不飽和脂肪酸の豊富な供給源であることを示しています。
この研究の目的は、4 つの異なる農産業バイオ廃棄物ストリームを湿潤飼料として使用した場合のミルワームの組成に対する影響を評価することでした。影響は幼虫の栄養価に基づいて評価されました。結果は、副産物が食品および飼料源として使用できるタンパク質豊富なバイオマス (タンパク質含量 40.7 ～ 52.3%) に変換されることに成功したことを示しました。さらに、この研究では、副産物を湿った飼料として使用すると、ミルワームバイオマスの栄養価に影響を与えることが示されました。特に、高濃度の炭水化物（ジャガイモのカットなど）を幼虫に与えると、幼虫の脂肪含有量が増加し、脂肪酸組成が変化します。つまり、多価不飽和脂肪酸の含有量が低下し、飽和および一価不飽和脂肪酸の含有量が増加しますが、不飽和脂肪酸の濃度は変化しません。 。脂肪酸 (一価不飽和 + 多価不飽和) が依然として優勢です。この研究では、ミルワームが酸性ミネラルが豊富な側流からカルシウム、鉄、マンガンを選択的に蓄積することも示された。ミネラルの生物学的利用能は重要な役割を果たしているようであり、これを完全に理解するにはさらなる研究が必要です。側流に存在する重金属はミルワームに蓄積する可能性があります。しかし、幼虫バイオマス中の Pb、Cd、Cr の最終濃度は許容レベルを下回っており、これらの副流を湿潤飼料源として安全に使用できます。
ミルワームの幼虫は、トーマス モア応用科学大学の Radius (ベルギー、Giel) と Inagro (ベルギー、Rumbeke-Beitem) によって 27 °C、相対湿度 60% で飼育されました。 60×40cm水槽で飼育したミルワームの密度は4.17匹/cm2（ミルワーム10,000匹）でした。幼虫には、最初に飼育タンクごとに乾燥餌として小麦ふすま 2.1 kg を与え、その後必要に応じて補充しました。コントロールのウェットフード処理として寒天ブロックを使用します。 4週目からは、寒天の代わりにウェットフードとしてサイドストリーム（水分源でもあります）を自由に与え始めます。各側流の乾物パーセンテージは、処理全体にわたってすべての昆虫に等しい量の水分を確保するために事前に決定および記録されました。餌はテラリウム全体に均等に分配されます。幼虫は、実験グループで最初の蛹が出現したときに収集されます。幼虫の収穫は、直径 2 mm の機械式シェーカーを使用して行われます。ジャガイモの角切りの実験を除いて。さいの目に切った乾燥ジャガイモの大部分も、幼虫がこのメッシュを這い、金属トレイに集められるようにすることによって分離されます。総収穫重量は、総収穫重量を計量することによって決定されます。生存率は、総収穫重量を幼虫の重量で割ることによって計算されます。幼虫の体重は、少なくとも 100 匹の幼虫を選択し、その総重量を数で割ることによって決定されます。収集した幼虫は、分析前に腸を空にするために 24 時間絶食させます。最後に、幼虫を再度スクリーニングして残りの幼虫を分離します。それらを冷凍して安楽死させ、分析まで-18℃で保存します。
乾燥飼料は小麦ふすま（ベルギー産モーレンス・ジョイ）でした。小麦ふすまは、2 mm 未満の粒径に事前にふるいにかけられました。乾燥飼料に加えて、ミルワームの幼虫は、ミルワームに必要な水分とミネラルの補給を維持するために湿った飼料も必要とします。湿性飼料は全飼料（乾性飼料＋湿性飼料）の半分以上を占めます。私たちの実験では、寒天（ベルギー、ブローランド、25 g/l）を対照の湿った飼料として使用しました45。図 1 に示すように、異なる栄養素含有量を持つ 4 つの農業副産物が、ゴミムシダマシの幼虫用の湿潤飼料としてテストされました。これらの副産物には、(a) キュウリ栽培の葉 (ベルギー、イナグロ)、(b) ジャガイモの切り身 (ベルギー、デュイニー)、(c) 発酵したチコリの根 (ベルギー、イナグロ)、(d) オークションでの売れ残った果物や野菜が含まれます。 。 （ベルギー、ベロールタ）。側流は湿ったミルワーム飼料としての使用に適した断片に切り刻まれます。
ミルワームの湿潤飼料としての農業副産物。 (a) キュウリ栽培で得た庭の葉、(b) ジャガイモの挿し木、(c) チコリの根、(d) オークションで売れ残った野菜、および (e) 寒天ブロック。コントロールとして。
飼料とミルワーム幼虫の組成を 3 回測定しました (n = 3)。迅速な分析、ミネラル組成、重金属含有量、脂肪酸組成が評価されました。収集して飢えた幼虫から２５０ｇの均質化サンプルを採取し、一定重量になるまで６０℃で乾燥し、粉砕し（ＩＫＡ、チューブミル１００）、１ｍｍのふるいを通してふるい分けた。乾燥させたサンプルを暗色の容器に密封した。
乾燥物含量（DM）は、サンプルをオーブン内で 105℃で 24 時間乾燥させることによって決定されました（Memmert、UF110）。乾燥物のパーセンテージは、サンプルの重量損失に基づいて計算されました。
粗灰分（CA）は、マッフル炉（Nabertherm、L9/11/SKM）内で550℃で4時間燃焼中の質量損失によって決定されました。
粗脂肪分またはジエチルエーテル (EE) 抽出は、ソックスレー抽出装置を使用して石油エーテル (沸点 40 ～ 60 °C) で実行されました。約 10 g のサンプルを抽出ヘッドに置き、サンプルの損失を防ぐためにセラミックウールで覆いました。サンプルを１５０ｍｌの石油エーテルで一晩抽出した。抽出物を冷却し、有機溶媒を除去し、300 mbarおよび50℃でロータリーエバポレーション(Buchi、R-300)によって回収した。粗脂質またはエーテル抽出物を冷却し、化学天秤で秤量した。
粗タンパク質 (CP) 含有量は、ケルダール法 BN EN ISO 5983-1 (2005) を使用してサンプル中に存在する窒素を分析することによって決定されました。適切な N ～ P 係数を使用してタンパク質含有量を計算します。標準的な乾燥飼料 (小麦ふすま) の場合は、合計係数 6.25 を使用します。サイドストリームには係数 4.2366 が使用され、野菜混合物には係数 4.3967 が使用されます。幼虫の粗タンパク質含量は、N to P 係数 5.3351 を使用して計算されました。
繊維含有量には、ゲルハルト抽出プロトコル (バッグ内の手動繊維分析、ゲルハルト、ドイツ) および van Soest 68 法に基づく中性洗剤繊維 (NDF) の測定が含まれます。 NDF 測定では、1 g のサンプルをガラスライナー付きの特別なファイバーバッグ (Gerhardt、ADF/NDF バッグ) に入れました。サンプルを詰めたファイバーバッグを最初に石油エーテル (沸点 40 ～ 60 °C) で脱脂し、次に室温で乾燥させました。脱脂サンプルを、熱安定性α-アミラーゼを含む中性繊維洗剤溶液を用いて沸騰温度で 1.5 時間抽出しました。次に、サンプルを沸騰した脱イオン水で 3 回洗浄し、105 °C で一晩乾燥させました。乾燥繊維バッグ (繊維残留物を含む) を化学天秤 (Sartorius、P224-1S) を使用して計量し、マッフル炉 (Nabertherm、L9/11/SKM) で 550°C で 4 時間焼成しました。灰の重量を再度測定し、サンプルの乾燥と燃焼の間の重量損失に基づいて繊維含有量を計算しました。
幼虫のキチン含有量を決定するために、van Soest 68 による粗繊維分析に基づいて修正されたプロトコルを使用しました。 1 g のサンプルを特別なファイバーバッグ (Gerhardt、CF Bag) とガラスシールに入れました。サンプルはファイバーバッグに詰められ、石油エーテル (約 40 ～ 60 °C) で脱脂され、風乾されました。脱脂サンプルを最初に、0.13 M 硫酸の酸性溶液を用いて沸騰温度で 30 分間抽出しました。サンプルを含む抽出ファイバーバッグを沸騰した脱イオン水で 3 回洗浄し、次に 0.23 M 水酸化カリウム溶液で 2 時間抽出しました。サンプルを入れた抽出繊維バッグを沸騰した脱イオン水で再度 3 回洗浄し、105℃で一晩乾燥させました。繊維残留物を含む乾燥バッグを化学天秤で秤量し、マッフル炉内で550℃で4時間焼却した。灰の重量を量り、焼却サンプルの重量損失に基づいて繊維含有量を計算しました。
総炭水化物含有量を計算しました。飼料中の非繊維性炭水化物（NFC）濃度は NDF 分析を使用して計算され、昆虫濃度はキチン分析を使用して計算されました。
マトリックスの pH は、NBN EN 15933 に従って、脱イオン水 (1:5 v/v) で抽出した後に測定されました。
サンプルは、Broeckx et al. の記載に従って調製されました。ミネラルプロファイルは、ICP-OES (Optima 4300™ DV ICP-OES、米国マサチューセッツ州パーキンエルマー) を使用して決定されました。
重金属 Cd、Cr、および Pb は、グラファイト炉原子吸光分析 (AAS) (GFS 炉オートサンプラーを備えた Thermo Scientific、ICE 3000 シリーズ) によって分析されました。約 200 mg のサンプルを酸性 HNO3/HCl (1:3 v/v) 中でマイクロ波 (CEM、MARS 5) を使用して消化しました。マイクロ波消化を 190℃、600 W で 25 分間実行しました。抽出物を超純水で希釈します。
脂肪酸は、GC-MS (Agilent Technologies、5977 E MSD 検出器を備えた 7820A GC システム) によって測定しました。 Joseph and Akman70 の方法に従って、20% BF3/MeOH 溶液をメタノール KOH 溶液に添加し、エステル化後のエーテル抽出物から脂肪酸メチルエステル (FAME) を得ました。脂肪酸は、その保持時間を 37 種類の FAME 混合標準 (Chemical Lab) と比較することによって、またはその MS スペクトルを NIST データベースなどのオンライン ライブラリと比較することによって同定できます。定性分析は、クロマトグラムの合計ピーク面積のパーセンテージとしてピーク面積を計算することによって実行されます。
データ分析は、SAS (バッキンガムシャー、英国) の JMP Pro 15.1.1 ソフトウェアを使用して実行されました。評価は、有意水準0.05の一元配置分散分析および事後検定としてTukey HSDを使用して実行されました。
生物蓄積係数 (BAF) は、ミルワーム幼虫バイオマス (DM) 中の重金属の濃度を湿った飼料 (DM) 中の濃度で割ることによって計算されました 43 。 BAF が 1 より大きい場合は、幼虫の湿った餌から重金属が生物蓄積していることを示します。
現在の研究中に生成および/または分析されたデータセットは、合理的な要求に応じて責任著者から入手できます。
国連経済社会局人口課。世界人口予測 2019: ハイライト (ST/ESA/SER.A/423) (2019)。
コール、MB、オーガスティン、MA、ロバートソン、MJ、およびマナーズ、JM、食品安全科学。 NPJ Sci.食品 2018、2。 https://doi.org/10.1038/s41538-018-0021-9 (2018)。
投稿日時: 2024 年 12 月 19 日