სასოფლო-სამეურნეო სუბპროდუქტების გამოყენებით გამოყვანილი ფქვილის ჭიების კვების მდგომარეობა, მინერალური შემცველობა და მძიმე მეტალების შეწოვა.

გმადლობთ, რომ ეწვიეთ Nature.com-ს. ბრაუზერის ვერსიას, რომელსაც იყენებთ, აქვს შეზღუდული CSS მხარდაჭერა. საუკეთესო შედეგისთვის, ჩვენ გირჩევთ გამოიყენოთ უფრო ახალი ბრაუზერი (ან გამორთოთ თავსებადობის რეჟიმი Internet Explorer-ში). ამასობაში, მუდმივი მხარდაჭერის უზრუნველსაყოფად, ჩვენ გამოვაჩენთ საიტს სტილის და JavaScript-ის გარეშე.
მწერების მოშენება არის პოტენციური გზა ცილაზე მზარდი გლობალური მოთხოვნილების დასაკმაყოფილებლად და არის ახალი საქმიანობა დასავლურ სამყაროში, სადაც რჩება მრავალი კითხვა პროდუქტის ხარისხთან და უსაფრთხოებასთან დაკავშირებით. მწერებს შეუძლიათ მნიშვნელოვანი როლი შეასრულონ წრიულ ეკონომიკაში ბიონარჩენების ღირებულ ბიომასად გარდაქმნით. ჭიების საკვების სუბსტრატის დაახლოებით ნახევარი მოდის სველ საკვებზე. ამის მიღება შესაძლებელია ბიონარჩენებისგან, რაც მწერების მეურნეობას უფრო მდგრადს ხდის. ეს სტატია ასახავს ფქვილის ჭიების (Tenebrio molitor) კვების შემადგენლობას, რომლებიც იკვებებიან ორგანული დანამატებით ქვეპროდუქტებიდან. მათ შორისაა გაუყიდავი ბოსტნეული, კარტოფილის ნაჭრები, ფერმენტირებული ვარდკაჭაჭას ფესვები და ბაღის ფოთლები. იგი ფასდება მიახლოებითი შემადგენლობის, ცხიმოვანი მჟავების პროფილის, მინერალებისა და მძიმე ლითონების შემცველობის ანალიზით. კარტოფილის ნაჭრებით მიღებულ ჭიებს ჰქონდათ ორმაგი ცხიმის შემცველობა და გაჯერებული და მონოუჯერი ცხიმოვანი მჟავების მატება. ფერმენტირებული ვარდკაჭაჭას ფესვის გამოყენება ზრდის მინერალურ შემცველობას და აგროვებს მძიმე მეტალებს. გარდა ამისა, წიაღისეულის მიერ მინერალების შეწოვა შერჩევითია, რადგან მხოლოდ კალციუმის, რკინის და მანგანუმის კონცენტრაცია იზრდება. დიეტაში ბოსტნეულის ნარევების ან ბაღის ფოთლების დამატება მნიშვნელოვნად არ შეცვლის კვების პროფილს. დასასრულს, ქვეპროდუქტის ნაკადი წარმატებით გადაკეთდა ცილებით მდიდარ ბიომასად, რომლის საკვები ნივთიერებების შემცველობა და ბიოშეღწევადობა გავლენას ახდენდა ჭიების შემადგენლობაზე.
მოსალოდნელია, რომ 20501 წლისთვის ადამიანთა მზარდი პოპულაცია 9,7 მილიარდს მიაღწევს2, რაც ზეწოლას ახდენს ჩვენს საკვების წარმოებაზე, რათა გაუმკლავდეს საკვებზე დიდ მოთხოვნას. ვარაუდობენ, რომ სურსათზე მოთხოვნა 70-80%-ით გაიზრდება 2012 წლიდან 20503,4,5 წლამდე. ამჟამინდელი საკვების წარმოებაში გამოყენებული ბუნებრივი რესურსები ამოწურულია, რაც საფრთხეს უქმნის ჩვენს ეკოსისტემებს და საკვების მარაგს. გარდა ამისა, დიდი რაოდენობით ბიომასის იხარჯება საკვების წარმოებასა და მოხმარებასთან დაკავშირებით. ვარაუდობენ, რომ 2050 წლისთვის გლობალური ნარჩენების წლიური მოცულობა 27 მილიარდ ტონას მიაღწევს, რომელთა უმეტესობა ბიო-ნარჩენებია6,7,8. ამ გამოწვევების საპასუხოდ, შემოთავაზებულია ინოვაციური გადაწყვეტილებები, კვების ალტერნატივები და სოფლის მეურნეობისა და კვების სისტემების მდგრადი განვითარება9,10,11. ერთ-ერთი ასეთი მიდგომაა ორგანული ნარჩენების გამოყენება ნედლეულის წარმოებისთვის, როგორიცაა საკვები მწერები, როგორც საკვებისა და საკვების მდგრადი წყაროები12,13. მწერების მეურნეობა აწარმოებს სათბურის გაზების და ამიაკის ნაკლებ გამონაბოლქვს, მოითხოვს ნაკლებ წყალს, ვიდრე ტრადიციული ცილის წყაროები და შეიძლება წარმოებული იყოს ვერტიკალური მეურნეობის სისტემებში, რაც მოითხოვს ნაკლებ ადგილს14,15,16,17,18,19. კვლევებმა აჩვენა, რომ მწერებს შეუძლიათ გადააკეთონ დაბალი ღირებულების ბიონარჩენები ძვირფას ცილებით მდიდარ ბიომასად, მშრალი ნივთიერების შემცველობით 70%20,21,22-მდე. გარდა ამისა, დაბალი ღირებულების ბიომასა ამჟამად გამოიყენება ენერგიის წარმოებისთვის, ნაგავსაყრელებისთვის ან გადამუშავებისთვის და, შესაბამისად, არ უწევს კონკურენციას სურსათისა და საკვების ამჟამინდელ სექტორს23,24,25,26. ფქვილის ჭია (T. molitor)27 ითვლება ერთ-ერთ ყველაზე პერსპექტიულ სახეობად ფართომასშტაბიანი საკვებისა და საკვების წარმოებისთვის. როგორც ლარვები, ასევე მოზრდილები იკვებებიან სხვადასხვა მასალებით, როგორიცაა მარცვლეული პროდუქტები, ცხოველური ნარჩენები, ბოსტნეული, ხილი და ა.შ. 28,29. დასავლურ საზოგადოებებში T. molitor გამოყვანილია ტყვეობაში მცირე მასშტაბით, ძირითადად შინაური ცხოველების საკვებად, როგორიცაა ფრინველები ან ქვეწარმავლები. ამჟამად მათ პოტენციალს სურსათისა და საკვების წარმოებაში უფრო მეტი ყურადღება ექცევა30,31,32. მაგალითად, T. molitor დამტკიცებულია საკვების ახალი პროფილით, მათ შორის გამოყენება გაყინულ, გამხმარ და ფხვნილ ფორმებში (რეგულაცია (EU) No 258/97 და რეგულაცია (EU) 2015/2283) 33. თუმცა, ფართომასშტაბიანი წარმოება მწერების შესახებ საკვები და საკვები ჯერ კიდევ შედარებით ახალი კონცეფციაა დასავლეთის ქვეყნებში. ინდუსტრიას აწყდება ისეთი გამოწვევები, როგორიცაა ცოდნის ხარვეზები ოპტიმალურ დიეტებთან და წარმოებასთან დაკავშირებით, საბოლოო პროდუქტის კვების ხარისხი და უსაფრთხოების საკითხები, როგორიცაა ტოქსიკური დაგროვება და მიკრობული საფრთხეები. ტრადიციული მეცხოველეობისგან განსხვავებით, მწერების მეურნეობას არ აქვს მსგავსი ისტორიული გამოცდილება17,24,25,34.
მიუხედავად იმისა, რომ მრავალი კვლევა ჩატარდა ჭიების კვების ღირებულებაზე, ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ მათ კვებით ღირებულებაზე, ჯერ ბოლომდე არ არის გასაგები. წინა კვლევებმა აჩვენა, რომ მწერების დიეტას შეიძლება ჰქონდეს გარკვეული გავლენა მის შემადგენლობაზე, მაგრამ მკაფიო ნიმუში არ იქნა ნაპოვნი. გარდა ამისა, ეს კვლევები ფოკუსირებული იყო ჭიების ცილოვან და ლიპიდურ კომპონენტებზე, მაგრამ შეზღუდული გავლენა ჰქონდა მინერალურ კომპონენტებზე21,22,32,35,36,37,38,39,40. მეტი კვლევაა საჭირო მინერალების შთანთქმის უნარის გასაგებად. ბოლოდროინდელმა კვლევამ დაასკვნა, რომ ჭიების ლარვას, რომელიც იკვებება ბოლოკით, ჰქონდა გარკვეული მინერალების ოდნავ მომატებული კონცენტრაცია. თუმცა, ეს შედეგები შემოიფარგლება მხოლოდ შემოწმებული სუბსტრატით და საჭიროა შემდგომი სამრეწველო გამოცდები41. მძიმე მეტალების (Cd, Pb, Ni, As, Hg) დაგროვება ფქვილის ჭიებში მნიშვნელოვანი კორელაციაა მატრიცის ლითონის შემცველობასთან. მიუხედავად იმისა, რომ ცხოველთა საკვებში რაციონში აღმოჩენილი ლითონების კონცენტრაცია ლეგალურ ლიმიტებზე დაბალია42, დარიშხანი ასევე ბიოაკუმულირდება ჭიის ლარვებში, ხოლო კადმიუმი და ტყვია არ გროვდება43. დიეტის ზემოქმედების გაგება ჭიების კვების შემადგენლობაზე გადამწყვეტია მათი უსაფრთხო გამოყენებისათვის საკვებსა და საკვებში.
ამ ნაშრომში წარმოდგენილი კვლევა ყურადღებას ამახვილებს სასოფლო-სამეურნეო სუბპროდუქტების, როგორც სველი საკვების წყაროს გამოყენების ზეგავლენას ფქვილის ჭიების კვების შემადგენლობაზე. მშრალი საკვების გარდა, ლარვას უნდა მიეწოდოს სველი საკვებიც. სველი საკვების წყარო უზრუნველყოფს აუცილებელ ტენიანობას და ასევე ემსახურება როგორც საკვები დანამატი ჭიები, ზრდის ზრდის ტემპს და სხეულის მაქსიმალურ წონას44,45. Interreg-Valusect-ის პროექტში ჩვენი სტანდარტული ჭიების აღზრდის მონაცემების მიხედვით, ჭიების მთლიანი საკვები შეიცავს 57% w/w სველ საკვებს. ჩვეულებრივ, ახალ ბოსტნეულს (მაგ. სტაფილოს) იყენებენ სველ საკვებად35,36,42,44,46. დაბალი ღირებულების ქვეპროდუქტების გამოყენება სველი საკვების წყაროდ უფრო მდგრად და ეკონომიკურ სარგებელს მოუტანს მწერების მეურნეობას17. ამ კვლევის მიზნები იყო (1) გამოიკვლიოს ბიონარჩენების, როგორც სველი საკვების გამოყენების ეფექტი ფქვილის ჭიების კვების შემადგენლობაზე, (2) დადგინდეს მაკრო და მიკროელემენტების შემცველობა მინერალებით მდიდარ ბიონარჩენებზე გაზრდილი ფქვილის ჭიის ლარვების შემცველობის შესამოწმებლად. მინერალური გამაგრება და (3) ამ ქვეპროდუქტების უსაფრთხოების შეფასება მწერების მეურნეობაში მძიმე ნივთიერებების არსებობისა და დაგროვების ანალიზით ლითონები Pb, Cd და Cr. ეს კვლევა მოგაწვდით დამატებით ინფორმაციას ბიონარჩენების დანამატების ეფექტებზე ჭიის ლარვის დიეტაზე, კვების ღირებულებასა და უსაფრთხოებაზე.
მშრალი ნივთიერების შემცველობა ლატერალურ ნაკადში უფრო მაღალი იყო საკონტროლო სველ საკვებ აგარსთან შედარებით. ბოსტნეულის ნარევებში და ბაღის ფოთლებში მშრალი ნივთიერების შემცველობა იყო 10%-ზე ნაკლები, ხოლო კარტოფილის კალმებსა და ფერმენტირებულ ვარდკაჭაჭას ფესვებში (13.4 და 29.9 გ/100 გ სუფთა ნივთიერება, FM) უფრო მაღალი იყო.
ბოსტნეულის ნარევს უფრო მაღალი იყო ნედლი ნაცარი, ცხიმი და ცილები და დაბალი ბოჭკოვანი ნახშირწყლების შემცველობა, ვიდრე საკონტროლო საკვებს (აგარი), ხოლო ამილაზათ დამუშავებული ნეიტრალური სარეცხი ბოჭკოების შემცველობა მსგავსი იყო. კარტოფილის ნაჭრებში ნახშირწყლების შემცველობა ყველაზე მაღალი იყო ყველა გვერდითი ნაკადიდან და შედარებული იყო აგარის შემცველობასთან. მთლიანობაში, მისი ნედლი შემადგენლობა ყველაზე მეტად ჰგავდა საკონტროლო საკვებს, მაგრამ დაემატა მცირე რაოდენობით ცილა (4.9%) და ნედლი ნაცარი (2.9%) 47,48. კარტოფილის pH მერყეობს 5-დან 6-მდე და აღსანიშნავია, რომ ეს კარტოფილის გვერდითი ნაკადი უფრო მჟავეა (4.7). ფერმენტირებული ვარდკაჭაჭას ფესვი მდიდარია ნაცრით და ყველაზე მჟავეა ყველა გვერდითი ნაკადიდან. ვინაიდან ფესვები არ იყო გაწმენდილი, ნაცრის უმეტესი ნაწილი სავარაუდოდ შედგება ქვიშისგან (სილიციუმი). ბაღის ფოთლები იყო ერთადერთი ტუტე პროდუქტი საკონტროლო და სხვა გვერდითი ნაკადებთან შედარებით. ის შეიცავს ნაცრისა და ცილის მაღალ დონეს და გაცილებით დაბალ ნახშირწყლებს, ვიდრე საკონტროლო. ნედლი შემადგენლობა ყველაზე ახლოს არის ფერმენტირებული ვარდკაჭაჭას ფესვთან, მაგრამ ნედლი ცილის კონცენტრაცია უფრო მაღალია (15.0%), რაც შედარებულია ბოსტნეულის ნარევის ცილის შემცველობასთან. ზემოაღნიშნული მონაცემების სტატისტიკურმა ანალიზმა აჩვენა მნიშვნელოვანი განსხვავებები ნედლი შემადგენლობისა და გვერდითი ნაკადების pH-ში.
ბოსტნეულის ნარევების ან ბაღის ფოთლების დამატება ჭიის საკვებში არ იმოქმედა საკონტროლო ჯგუფთან შედარებით ფქვილის ჭიის ლარვების ბიომასის შემადგენლობაზე (ცხრილი 1). კარტოფილის კალმების დამატებამ გამოიწვია ბიომასის შემადგენლობის ყველაზე მნიშვნელოვანი განსხვავება საკონტროლო ჯგუფთან შედარებით, რომელიც იღებდა ჭიის ლარვას და სველი საკვების სხვა წყაროებს. რაც შეეხება ფქვილის ჭიების ცილის შემცველობას, კარტოფილის კალმების გარდა, გვერდითი ნაკადების სხვადასხვა სავარაუდო შემადგენლობა გავლენას არ ახდენდა ლარვების ცილის შემცველობაზე. კარტოფილის კალმების, როგორც ტენიანობის წყაროს გამოკვებამ გამოიწვია ლარვების ცხიმის შემცველობის ორჯერ გაზრდა და ცილის, ქიტინის და არაბოჭკოვანი ნახშირწყლების შემცველობის შემცირება. ფერმენტირებული ვარდკაჭაჭას ფესვმა გაზარდა ნაცარი შემცველობა ფქვილის ჭიის ლარვებში ერთნახევარჯერ.
მინერალური პროფილები გამოხატული იყო მაკრომინერალების (ცხრილი 2) და მიკროელემენტების (ცხრილი 3) შემცველობით სველ საკვებში და ჭიის ლარვის ბიომასაში.
ზოგადად, სასოფლო-სამეურნეო გვერდითი ნაკადები საკონტროლო ჯგუფთან შედარებით უფრო მდიდარი იყო მაკრომინერალებით, გარდა კარტოფილის კალმებისა, რომლებსაც ჰქონდათ Mg, Na და Ca-ის დაბალი შემცველობა. კალიუმის კონცენტრაცია მაღალი იყო ყველა გვერდით ნაკადში კონტროლთან შედარებით. აგარი შეიცავს 3 მგ/100 გ DM K, ხოლო K კონცენტრაცია გვერდით ნაკადში მერყეობდა 1070-დან 9909 მგ/100 გ DM-მდე. მაკრომინერალური შემცველობა ბოსტნეულის ნარევში მნიშვნელოვნად მაღალი იყო, ვიდრე საკონტროლო ჯგუფში, მაგრამ ნატრიუმის შემცველობა მნიშვნელოვნად დაბალი იყო (88 წინააღმდეგ 111 მგ/100 გ DM). მაკრომინერალური კონცენტრაცია კარტოფილის კალმებში იყო ყველაზე დაბალი ყველა გვერდითი ნაკადიდან. მაკრომინერალური შემცველობა კარტოფილის კალმებში მნიშვნელოვნად დაბალი იყო, ვიდრე სხვა გვერდითა ნაკადებში და კონტროლში. გარდა იმისა, რომ Mg შემცველობა შედარებული იყო საკონტროლო ჯგუფთან. მიუხედავად იმისა, რომ ფერმენტირებული ვარდკაჭაჭას ფესვს არ გააჩნდა მაკრომინერალების ყველაზე მაღალი კონცენტრაცია, ამ გვერდითი ნაკადის ნაცარი ყველაზე მაღალი იყო ყველა გვერდითი ნაკადიდან. ეს შეიძლება გამოწვეული იყოს იმით, რომ ისინი არ არის გაწმენდილი და შეიძლება შეიცავდეს სილიციუმის დიოქსიდის (ქვიშა) მაღალ კონცენტრაციას. Na და Ca-ს შემცველობა შედარებული იყო ბოსტნეულის ნარევის შემცველობასთან. ფერმენტირებული ვარდკაჭაჭას ფესვი შეიცავდა Na-ს ყველაზე მეტ კონცენტრაციას ყველა გვერდითი ნაკადიდან. Na-ის გარდა, მებაღეობის ფოთლებს ჰქონდათ მაკრომინერალების ყველაზე მაღალი კონცენტრაცია ყველა სველ საკვებს შორის. K კონცენტრაცია (9909 მგ/100 გ DM) იყო სამ ათასჯერ უფრო მაღალი ვიდრე კონტროლი (3 მგ/100 გ DM) და 2,5-ჯერ მეტი ვიდრე ბოსტნეულის ნარევი (4057 მგ/100 გ DM). Ca-ის შემცველობა იყო ყველაზე მაღალი ყველა გვერდითი ნაკადიდან (7276 მგ/100 გ DM), 20-ჯერ მეტი ვიდრე საკონტროლო (336 მგ/100 გ DM) და 14-ჯერ მეტი Ca კონცენტრაცია ფერმენტირებულ ვარდკაჭაჭას ფესვებში ან მცენარეულ ნარევში. 530 და 496 მგ/100 გ DM).
მიუხედავად იმისა, რომ იყო მნიშვნელოვანი განსხვავებები დიეტის მაკრომინერალურ შემადგენლობაში (ცხრილი 2), არ იქნა ნაპოვნი მნიშვნელოვანი განსხვავებები ბოსტნეულის ნარევებზე და საკონტროლო დიეტებზე გამოყვანილი ფქვილის ჭიების მაკრომინერალურ შემადგენლობაში.
ლარვას, რომელიც იკვებება კარტოფილის ნამსხვრევებით, ჰქონდა ყველა მაკრომინერალის მნიშვნელოვნად დაბალი კონცენტრაცია კონტროლთან შედარებით, გარდა Na-ისა, რომელსაც ჰქონდა შესადარებელი კონცენტრაცია. გარდა ამისა, კარტოფილის ხრაშუნა კვებამ გამოიწვია ლარვების მაკრომინერალების შემცველობის უდიდესი შემცირება სხვა გვერდით ნაკადებთან შედარებით. ეს შეესაბამება ქვედა ფერფლს, რომელიც შეინიშნება მიმდებარე ჭიის ფორმულებში. თუმცა, მიუხედავად იმისა, რომ P და K მნიშვნელოვნად მაღალი იყო ამ სველ დიეტაში, ვიდრე სხვა გვერდითი ნაკადები და კონტროლი, ლარვის შემადგენლობა არ ასახავს ამას. Ca და Mg-ის დაბალი კონცენტრაციები, რომლებიც გვხვდება ფქვილის ჭიის ბიომასაში, შეიძლება დაკავშირებული იყოს Ca და Mg დაბალ კონცენტრაციებთან, რომლებიც გვხვდება თავად სველ დიეტაში.
ფერმენტირებული ვარდკაჭაჭას ფესვებისა და ბაღის ფოთლების გამოკვებამ გამოიწვია კალციუმის მნიშვნელოვნად მაღალი დონე, ვიდრე კონტროლი. ბაღის ფოთლები შეიცავდა P, Mg, K და Ca-ს ყველაზე მაღალ დონეს ყველა სველ დიეტაში, მაგრამ ეს არ აისახებოდა ჭიების ბიომასაზე. Na კონცენტრაცია ყველაზე დაბალი იყო ამ ლარვებში, ხოლო Na კონცენტრაცია უფრო მაღალი იყო ბაღის ფოთლებში, ვიდრე კარტოფილის კალმებში. Ca-ის შემცველობა გაიზარდა ლარვებში (66 მგ/100 გ DM), მაგრამ Ca კონცენტრაცია არ იყო ისეთი მაღალი, როგორც ჭიაყელას ბიომასაში (79 მგ/100 გ DM) ფერმენტირებული ვარდკაჭაჭას ფესვის ექსპერიმენტებში, თუმცა Ca კონცენტრაცია ბაღის ფოთლოვან კულტურებში იყო 14-ჯერ მეტი ვიდრე ვარდკაჭაჭას ფესვში.
სველი საკვების მიკროელემენტების შემადგენლობის საფუძველზე (ცხრილი 3), ბოსტნეულის ნარევის მინერალური შემადგენლობა საკონტროლო ჯგუფის მსგავსი იყო, გარდა იმისა, რომ Mn კონცენტრაცია მნიშვნელოვნად დაბალი იყო. ყველა გაანალიზებული მიკროელემენტის კონცენტრაცია უფრო დაბალი იყო კარტოფილის ნაჭრებში საკონტროლო და სხვა ქვეპროდუქტებთან შედარებით. ფერმენტირებული ვარდკაჭაჭას ფესვი შეიცავდა თითქმის 100-ჯერ მეტ რკინას, 4-ჯერ მეტ სპილენძს, 2-ჯერ მეტ თუთიას და დაახლოებით იგივე რაოდენობის მანგანუმს. თუთიის და მანგანუმის შემცველობა ბაღის კულტურების ფოთლებში საგრძნობლად მაღალი იყო, ვიდრე საკონტროლო ჯგუფში.
მნიშვნელოვანი განსხვავებები არ იქნა ნაპოვნი ლარვების კვალი ელემენტების შემცველობას შორის, რომლებიც იკვებება კონტროლის, ბოსტნეულის ნარევით და სველი კარტოფილის ნარჩენებით. თუმცა, ფერმენტირებული ვარდკაჭაჭას ფესვების საკვებით გამოკვლეული ლარვების Fe და Mn შემცველობა მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდა საკონტროლო ჯგუფის მიერ გამოკვლეული ფქვილის ჭიებისგან. Fe-ს შემცველობის მატება შესაძლოა გამოწვეული იყოს კვალი ელემენტების კონცენტრაციის ასჯერ გაზრდით თვით სველ საკვებში. თუმცა, მიუხედავად იმისა, რომ არ იყო მნიშვნელოვანი განსხვავება Mn-ის კონცენტრაციებში ფერმენტირებულ ვარდკაჭაჭას ფესვებსა და საკონტროლო ჯგუფს შორის, Mn დონე გაიზარდა ლარვებში, რომლებიც იკვებებოდნენ ფერმენტირებული ვარდკაჭაჭას ფესვებით. ასევე უნდა აღინიშნოს, რომ მებაღეობის დიეტის სველ ფოთლის დიეტაში Mn-ის კონცენტრაცია უფრო მაღალი იყო (3-ჯერ), კონტროლთან შედარებით, მაგრამ არ იყო მნიშვნელოვანი განსხვავება ფქვილის ჭიების ბიომასის შემადგენლობაში. საკონტროლო და მებაღეობის ფოთლებს შორის ერთადერთი განსხვავება იყო Cu შემცველობა, რომელიც უფრო დაბალი იყო ფოთლებში.
ცხრილი 4 გვიჩვენებს სუბსტრატებში ნაპოვნი მძიმე მეტალების კონცენტრაციებს. Pb, Cd და Cr ევროპული მაქსიმალური კონცენტრაციები ცხოველის სრულ საკვებში გადაკეთდა მგ/100 გ მშრალ ნივთიერებად და დაემატა ცხრილში 4, რათა გაადვილდეს შედარება გვერდითი ნაკადების კონცენტრაციებთან47.
Pb არ იყო გამოვლენილი საკონტროლო სველ საკვებში, ბოსტნეულის ნარევებში ან კარტოფილის ქატოში, ხოლო ბაღის ფოთლები შეიცავდა 0,002 მგ Pb/100 გ DM და ფერმენტირებული ვარდკაჭაჭას ფესვები შეიცავდა ყველაზე მაღალ კონცენტრაციას 0,041 მგ Pb/100 გ DM. C კონცენტრაციები საკონტროლო საკვებსა და ბაღის ფოთლებში შედარებადი იყო (0.023 და 0.021 მგ/100 გ DM), ხოლო ისინი უფრო დაბალი იყო ბოსტნეულის ნარევებში და კარტოფილის ქატოში (0.004 და 0.007 მგ/100 გ DM). სხვა სუბსტრატებთან შედარებით, Cr კონცენტრაცია ფერმენტირებულ ვარდკაჭაჭას ფესვებში იყო მნიშვნელოვნად მაღალი (0.135 მგ/100 გ DM) და ექვსჯერ მეტი, ვიდრე საკონტროლო საკვებში. Cd არ იქნა აღმოჩენილი არც საკონტროლო ნაკადში და არც გამოყენებულ გვერდით ნაკადებში.
Pb და Cr-ის საგრძნობლად მაღალი დონე დაფიქსირდა ლარვებში, რომლებიც იკვებებოდნენ ფერმენტირებული ვარდკაჭაჭას ფესვებით. თუმცა, Cd არ იქნა აღმოჩენილი არცერთ ჭიის ლარვაში.
ნედლ ცხიმში შემავალი ცხიმოვანი მჟავების თვისებრივი ანალიზი ჩატარდა იმის დასადგენად, შეიძლებოდა თუ არა ზეგავლენა მოახდინოს ფქვილის ჭიის ლარვების ცხიმოვანი მჟავების პროფილზე გვერდითი ნაკადის სხვადასხვა კომპონენტი, რომლითაც ისინი იკვებებოდნენ. ამ ცხიმოვანი მჟავების განაწილება ნაჩვენებია ცხრილში 5. ცხიმოვანი მჟავები ჩამოთვლილია მათი საერთო სახელწოდებით და მოლეკულური სტრუქტურით (მონიშნულია როგორც „Cx:y“, სადაც x შეესაბამება ნახშირბადის ატომების რაოდენობას და y უჯერი ბმების რაოდენობას. ).
საგრძნობლად შეიცვალა ჭიების ცხიმოვანი მჟავების პროფილი, რომლებიც იკვებებიან კარტოფილის ნაჭრებით. ისინი შეიცავდნენ მნიშვნელოვნად უფრო მეტ რაოდენობას მირისტიკულ მჟავას (C14:0), პალმიტის მჟავას (C16:0), პალმიტოლეინის მჟავას (C16:1) და ოლეინის მჟავას (C18:1). პენტადეკანოინის მჟავას (C15:0), ლინოლეინის მჟავას (C18:2) და ლინოლენის მჟავას (C18:3) კონცენტრაციები მნიშვნელოვნად დაბალი იყო სხვა ფქვილის ჭიებთან შედარებით. სხვა ცხიმოვანი მჟავების პროფილებთან შედარებით, C18:1 და C18:2 თანაფარდობა შეცვლილი იყო კარტოფილის ნაჭრებში. მებაღეობის ფოთლებით გამოკვებავი ჭიები შეიცავდნენ უფრო მეტ რაოდენობას პენტადეკანოინის მჟავას (C15:0), ვიდრე ჭიები, რომლებიც იკვებებოდნენ სხვა სველი დიეტებით.
ცხიმოვანი მჟავები იყოფა გაჯერებულ ცხიმოვან მჟავებად (SFA), მონოუჯერი ცხიმოვან მჟავებად (MUFA) და პოლიუჯერი ცხიმოვან მჟავებად (PUFA). ცხრილი 5 გვიჩვენებს ამ ცხიმოვანი მჟავების ჯგუფების კონცენტრაციებს. მთლიანობაში, ცხიმოვანი მჟავების პროფილები ფქვილის ჭიების, რომლებიც იკვებება კარტოფილის ნარჩენებით, მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდა კონტროლისა და სხვა გვერდითი ნაკადებისგან. ცხიმოვანი მჟავების თითოეული ჯგუფისთვის, ჭიები, რომლებიც იკვებებოდნენ კარტოფილის ჩიფსებით, მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდნენ ყველა სხვა ჯგუფისგან. ისინი შეიცავდნენ მეტ SFA და MUFA და ნაკლებ PUFA-ს.
არ იყო მნიშვნელოვანი განსხვავებები სხვადასხვა სუბსტრატებზე გამოყვანილი ლარვების გადარჩენის მაჩვენებელსა და საერთო მოსავლიან წონას შორის. გადარჩენის საერთო საშუალო მაჩვენებელი იყო 90%, ხოლო მოსავლიანობის მთლიანი საშუალო წონა იყო 974 გრამი. ფქვილის ჭიები წარმატებით ამუშავებენ ქვეპროდუქტებს, როგორც სველი საკვების წყაროს. ჭიების სველ საკვებს შეადგენს საკვების მთლიანი წონის ნახევარზე მეტი (მშრალი + სველი). ახალი ბოსტნეულის სასოფლო-სამეურნეო სუბპროდუქტებით ჩანაცვლებას, როგორც ტრადიციულ სველ საკვებს, აქვს ეკონომიკური და გარემოსდაცვითი სარგებელი ჭიების მეურნეობისთვის.
ცხრილი 1 გვიჩვენებს, რომ საკონტროლო დიეტაზე გამოყვანილი ფქვილის ჭიის ლარვების ბიომასის შემადგენლობა იყო დაახლოებით 72% ტენიანობა, 5% ნაცარი, 19% ლიპიდი, 51% ცილა, 8% ქიტინი და 18% მშრალი ნივთიერება, როგორც არაბოჭკოვანი ნახშირწყლები. ეს შედარებადია ლიტერატურაში მოხსენებულ მნიშვნელობებთან.48,49 თუმცა, სხვა კომპონენტები შეიძლება მოიძებნოს ლიტერატურაში, ხშირად გამოყენებული ანალიტიკური მეთოდის მიხედვით. მაგალითად, ჩვენ გამოვიყენეთ Kjeldahl-ის მეთოდი ნედლი ცილის შემცველობის დასადგენად N-დან P-ის თანაფარდობით 5.33, მაშინ როდესაც სხვა მკვლევარები იყენებენ უფრო ფართოდ გამოყენებულ თანაფარდობას 6.25 ხორცისა და საკვების ნიმუშებისთვის.50,51
რაციონში კარტოფილის ნარჩენების (ნახშირწყლებით მდიდარი სველი დიეტა) დამატებამ გამოიწვია ჭიების ცხიმის შემცველობის გაორმაგება. მოსალოდნელია, რომ კარტოფილის ნახშირწყლების შემცველობა ძირითადად სახამებლისგან შედგება, ხოლო აგარი შეიცავს შაქარს (პოლისაქარიდებს)47,48. ეს დასკვნა ეწინააღმდეგება სხვა კვლევას, რომელმაც დაადგინა, რომ ცხიმის შემცველობა მცირდება, როდესაც ჭიები იკვებებიან ორთქლზე გაფცქვნილი კარტოფილით, რომელიც დაბალ ცილებს (10.7%) და სახამებელს (49.8%)36. როდესაც დიეტას დაემატა ზეთისხილის წიწაკა, ჭიების ცილა და ნახშირწყლების შემცველობა ემთხვეოდა სველ დიეტას, ხოლო ცხიმის შემცველობა უცვლელი რჩებოდა35. ამის საპირისპიროდ, სხვა კვლევებმა აჩვენა, რომ გვერდითა ნაკადებში გაზრდილი ლარვების ცილის შემცველობა განიცდის ფუნდამენტურ ცვლილებებს, ისევე როგორც ცხიმის შემცველობა22,37.
ფერმენტირებული ვარდკაჭაჭას ფესვმა საგრძნობლად გაზარდა ნაცარი შემცველობა ფქვილის ჭიის ლარვებში (ცხრილი 1). კვლევა სუბპროდუქტების ზემოქმედების შესახებ ფქვილის ჭიის ლარვების ნაცარზე და მინერალურ შემადგენლობაზე შეზღუდულია. ქვეპროდუქტების კვების კვლევების უმეტესობა ფოკუსირებულია ლარვების ცხიმისა და ცილების შემცველობაზე, ფერფლის შემცველობის ანალიზის გარეშე21,35,36,38,39. თუმცა, როდესაც გაანალიზდა ლარვების ნაცრის შემცველობა, რომლებიც იკვებება ქვეპროდუქტებით, აღმოჩნდა ნაცრის შემცველობის ზრდა. მაგალითად, ჭიების კვებამ ბაღის ნარჩენებით გაზარდა მათი ფერფლის შემცველობა 3,01%-დან 5,30%-მდე, ხოლო საზამთროს ნარჩენების რაციონში დამატებამ გაზარდა ფერფლის შემცველობა 1,87%-დან 4,40%-მდე.
მიუხედავად იმისა, რომ სველი საკვების ყველა წყარო მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდა მიახლოებითი შემადგენლობით (ცხრილი 1), ჭიების ლარვების ბიომასის შემადგენლობაში განსხვავება მცირე იყო. მხოლოდ ფქვილის ჭიის ლარვებმა, რომლებიც იკვებებოდნენ კარტოფილის ნაჭრებით ან ფერმენტირებული ვარდკაჭაჭას ფესვით, აჩვენეს მნიშვნელოვანი ცვლილებები. ამ შედეგის ერთ-ერთი შესაძლო ახსნა არის ის, რომ ვარდკაჭაჭას ფესვების გარდა, კარტოფილის ნაჭრები ასევე ნაწილობრივ ფერმენტირებული იყო (pH 4.7, ცხრილი 1), რაც სახამებელს/ნახშირწყლებს უფრო ასათვისებელ/ხელმისაწვდომს ხდის ფქვილის ჭიის ლარვებისთვის. როგორ ასინთეზირებენ ჭიების ლარვები ლიპიდებს საკვები ნივთიერებებისგან, როგორიცაა ნახშირწყლები, არის დიდი ინტერესი და სრულად უნდა იქნას შესწავლილი მომავალ კვლევებში. წინა კვლევამ სველი დიეტის pH-ის ეფექტის შესახებ ჭიის ლარვის ზრდაზე დაასკვნა, რომ არ შეინიშნებოდა მნიშვნელოვანი განსხვავებები აგარის ბლოკების გამოყენებისას სველი დიეტის დროს pH დიაპაზონში 3-დან 9-მდე. ეს მიუთითებს იმაზე, რომ ფერმენტირებული სველი დიეტა შეიძლება გამოყენებულ იქნას კულტივირებისთვის. Tenebrio molitor53. Coudron et al.53-ის მსგავსად, საკონტროლო ექსპერიმენტებმა გამოიყენეს აგარის ბლოკები სველ დიეტაში, რადგან ისინი დეფიციტური იყო მინერალებითა და ნუტრიენტებით. მათმა კვლევამ არ შეისწავლა უფრო მრავალფეროვანი სველი დიეტის წყაროების გავლენა, როგორიცაა ბოსტნეული ან კარტოფილი, საჭმლის მონელების ან ბიოშეღწევადობის გაუმჯობესებაზე. ამ თეორიის შემდგომი შესწავლისთვის საჭიროა დამატებითი კვლევები სველი დიეტის წყაროების დუღილის ზემოქმედების შესახებ ფქვილის ჭიის ლარვებზე.
ამ კვლევაში ნაპოვნი საკონტროლო ჭიის ბიომასის მინერალური განაწილება (ცხრილები 2 და 3) შედარებულია მაკრო და მიკროელემენტების დიაპაზონთან, რომელიც ნაპოვნია ლიტერატურაში48,54,55. ჭიაყელას ფერმენტირებული ვარდკაჭაჭას ფესვის მიწოდება, როგორც სველი დიეტის წყარო, მაქსიმალურად ზრდის მათ მინერალურ შემცველობას. მიუხედავად იმისა, რომ მაკრო და მიკროელემენტების უმეტესობა უფრო მაღალი იყო ბოსტნეულის ნარევებში და ბაღის ფოთლებში (ცხრილები 2 და 3), ისინი არ ახდენდნენ გავლენას ფქვილის ჭიის ბიომასის მინერალურ შემცველობაზე ისევე, როგორც ფერმენტირებული ვარდკაჭაჭას ფესვები. ერთი შესაძლო ახსნა არის ის, რომ ტუტე ბაღის ფოთლებში საკვები ნივთიერებები ნაკლებად ბიოშეღწევადია, ვიდრე სხვა, უფრო მჟავე სველ დიეტებში (ცხრილი 1). წინა კვლევებმა აჭამეს ჭიების ლარვები ფერმენტირებული ბრინჯის ჩალით და დაადგინეს, რომ ისინი კარგად განვითარდნენ ამ გვერდით ნაკადში და ასევე აჩვენეს, რომ სუბსტრატის წინასწარი დამუშავება ფერმენტაციის გზით იწვევდა საკვები ნივთიერებების მიღებას. 56 ფერმენტირებული ვარდკაჭაჭას ფესვების გამოყენებამ გაზარდა Ca, Fe და Mn შემცველობა ფქვილის ჭიის ბიომასაში. მიუხედავად იმისა, რომ ეს გვერდითი ნაკადი ასევე შეიცავდა სხვა მინერალების უფრო მაღალ კონცენტრაციებს (P, Mg, K, Na, Zn და Cu), ეს მინერალები არ იყო მნიშვნელოვნად უფრო უხვი ჭიის ბიომასაში კონტროლთან შედარებით, რაც მიუთითებს მინერალების შეთვისების სელექციურობაზე. ამ მინერალების შემცველობის გაზრდას ჭიის ბიომასაში აქვს კვებითი ღირებულება საკვებისა და საკვების მიზნებისთვის. კალციუმი არის არსებითი მინერალი, რომელიც მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ნეირომუსკულარულ ფუნქციებში და ბევრ ფერმენტულ პროცესებში, როგორიცაა სისხლის შედედება, ძვლებისა და კბილების ფორმირება. 57,58 რკინის დეფიციტი გავრცელებული პრობლემაა განვითარებად ქვეყნებში, ბავშვები, ქალები და მოხუცები ხშირად არ იღებენ საკმარის რკინას თავიანთი რაციონიდან. 54 მიუხედავად იმისა, რომ მანგანუმი აუცილებელი ელემენტია ადამიანის დიეტაში და ცენტრალურ როლს ასრულებს მრავალი ფერმენტის ფუნქციონირებაში, გადაჭარბებული მიღება შეიძლება იყოს ტოქსიკური. მანგანუმის უფრო მაღალი დონე ჭიაყელას ფერმენტირებულ ვარდკაჭაჭას საკვებში შემაშფოთებელი არ იყო და შედარებული იყო ქათმებში. 59
მძიმე მეტალების კონცენტრაციები, რომლებიც ნაპოვნი იქნა გვერდით ნაკადში, დაბალი იყო ცხოველთა სრული საკვების ევროპულ სტანდარტებზე. ფქვილის ჭიის ლარვების მძიმე მეტალის ანალიზმა აჩვენა, რომ Pb და Cr დონეები მნიშვნელოვნად მაღალი იყო ვარდკაჭაჭას ფერმენტირებული ფესვით იკვებებულ ჭიებში, ვიდრე საკონტროლო ჯგუფში და სხვა სუბსტრატებში (ცხრილი 4). ვარდკაჭაჭას ფესვები იზრდება ნიადაგში და ცნობილია, რომ შთანთქავს მძიმე მეტალებს, ხოლო სხვა გვერდითი ნაკადები წარმოიქმნება ადამიანის კონტროლირებადი საკვების წარმოებიდან. ფერმენტირებული ვარდკაჭაჭას ფესვით გამოკვებადი ჭიები ასევე შეიცავდნენ Pb და Cr-ის უფრო მაღალ დონეს (ცხრილი 4). გამოთვლილი ბიოაკუმულაციის ფაქტორები (BAF) იყო 2.66 Pb-სთვის და 1.14 Cr-სთვის, ანუ 1-ზე მეტი, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ჭიებს აქვთ მძიმე მეტალების დაგროვების უნარი. რაც შეეხება Pb-ს, ევროკავშირი ადგენს Pb-ის მაქსიმალურ შემცველობას 0,10 მგ ყოველ კილოგრამზე ადამიანის მოხმარების ახალ ხორცზე61. ექსპერიმენტული მონაცემების შეფასებისას, Pb მაქსიმალური კონცენტრაცია, რომელიც ნაპოვნი იქნა ფერმენტირებული ვარდკაჭაჭას ფესვის ფქვილის ჭიებში იყო 0.11 მგ/100 გ DM. როდესაც მნიშვნელობა ხელახლა გამოითვალა მშრალი ნივთიერების შემცველობამდე 30.8% ამ ფქვილის ჭიებისთვის, Pb შემცველობა იყო 0.034 მგ/კგ სუფთა ნივთიერება, რაც იყო 0.10 მგ/კგ მაქსიმალურ დონემდე. ევროპული კვების რეგულაციებში Cr-ის მაქსიმალური შემცველობა არ არის მითითებული. Cr ჩვეულებრივ გვხვდება გარემოში, საკვებ პროდუქტებსა და საკვებ დანამატებში და ცნობილია, რომ არის ადამიანისათვის აუცილებელი საკვები მცირე რაოდენობით62,63,64. ეს ანალიზები (ცხრილი 4) მიუთითებს, რომ T. molitor-ის ლარვას შეუძლია მძიმე მეტალების დაგროვება, როდესაც დიეტაში მძიმე მეტალებია. თუმცა, ამ კვლევაში ჭიის ბიომასში ნაპოვნი მძიმე მეტალების დონეები ითვლება უსაფრთხოდ ადამიანის მოხმარებისთვის. რეკომენდირებულია რეგულარული და ფრთხილად მონიტორინგი გვერდითი ნაკადების გამოყენებისას, რომლებიც შეიძლება შეიცავდეს მძიმე მეტალებს, როგორც T. molitor-ის სველი საკვების წყაროს.
T. molitor-ის ლარვების მთლიან ბიომასაში ყველაზე უხვი ცხიმოვანი მჟავები იყო პალმიტის მჟავა (C16:0), ოლეინის მჟავა (C18:1) და ლინოლეინის მჟავა (C18:2) (ცხრილი 5), რაც შეესაბამება წინა კვლევებს. თ.მოლიტორზე. ცხიმოვანი მჟავების სპექტრის შედეგები თანმიმდევრულია36,46,50,65. T. molitor-ის ცხიმოვანი მჟავების პროფილი ძირითადად შედგება ხუთი ძირითადი კომპონენტისგან: ოლეინის მჟავა (C18:1), პალმიტის მჟავა (C16:0), ლინოლეინის მჟავა (C18:2), მირისტული მჟავა (C14:0) და სტეარინის მჟავა. (C18:0). მოხსენებულია, რომ ოლეინის მჟავა არის ყველაზე უხვი ცხიმოვანი მჟავა (30-60%) ფქვილის ჭიის ლარვებში, რასაც მოჰყვება პალმიტის მჟავა და ლინოლეინის მჟავა22,35,38,39. წინა კვლევებმა აჩვენა, რომ ცხიმოვანი მჟავების ამ პროფილზე გავლენას ახდენს ფქვილის ჭიის ლარვის დიეტა, მაგრამ განსხვავებები არ მიჰყვება იგივე ტენდენციებს, როგორც დიეტა38. სხვა ცხიმოვანი მჟავების პროფილებთან შედარებით, C18:1–C18:2 თანაფარდობა კარტოფილის პილინგის დროს შებრუნებულია. მსგავსი შედეგები მიღებულ იქნა ცხიმოვანი მჟავების პროფილის ცვლილებებისთვის, რომლებიც იკვებებიან ორთქლზე მოხარშული კარტოფილის ქერცლით36. ეს შედეგები მიუთითებს იმაზე, რომ მიუხედავად იმისა, რომ ფქვილის ჭიის ზეთის ცხიმოვანი მჟავების პროფილი შეიძლება შეიცვალოს, ის მაინც რჩება უჯერი ცხიმოვანი მჟავების მდიდარ წყაროდ.
ამ კვლევის მიზანი იყო შეაფასოს ოთხი სხვადასხვა აგროინდუსტრიული ბიონარჩენების ნაკადის სველი საკვების გამოყენების ეფექტი ფქვილის ჭიების შემადგენლობაზე. ზემოქმედება შეფასდა ლარვების კვებითი ღირებულების მიხედვით. შედეგებმა აჩვენა, რომ ქვეპროდუქტები წარმატებით გადაკეთდა ცილებით მდიდარ ბიომასად (ცილის შემცველობა 40,7-52,3%), რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც საკვები და საკვების წყარო. გარდა ამისა, კვლევამ აჩვენა, რომ სუბპროდუქტების სველი საკვების გამოყენება გავლენას ახდენს ფქვილის ჭიის ბიომასის კვებით ღირებულებაზე. კერძოდ, ნახშირწყლების მაღალი კონცენტრაციით ლარვების მიწოდება (მაგ. კარტოფილის ნაჭრები) ზრდის მათ ცხიმიანობას და ცვლის ცხიმოვანი მჟავების შემადგენლობას: პოლიუჯერი ცხიმოვანი მჟავების დაბალი შემცველობა და გაჯერებული და მონოუჯერი ცხიმოვანი მჟავების მაღალი შემცველობა, მაგრამ არა უჯერი ცხიმოვანი მჟავების კონცენტრაცია. . ცხიმოვანი მჟავები (მონოუჯერი + პოლიუჯერი) კვლავ დომინირებს. კვლევამ ასევე აჩვენა, რომ ჭიები შერჩევით აგროვებენ კალციუმს, რკინას და მანგანუმს მჟავე მინერალებით მდიდარი გვერდითი ნაკადებიდან. როგორც ჩანს, მინერალების ბიოშეღწევადობა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს და ამის სრულად გასაგებად საჭიროა შემდგომი კვლევები. გვერდითა ნაკადებში არსებული მძიმე მეტალები შეიძლება დაგროვდეს ჭიებში. თუმცა, Pb, Cd და Cr-ის საბოლოო კონცენტრაციები ლარვის ბიომასაში იყო მისაღები დონის ქვემოთ, რაც ამ გვერდითი ნაკადების უსაფრთხოდ გამოყენების საშუალებას იძლევა, როგორც სველი საკვების წყარო.
ფქვილის ჭიის ლარვები გაიზარდა რადიუსის (გიელი, ბელგია) და ინაგროს მიერ (Rumbeke-Beitem, ბელგია) თომას მორის გამოყენებითი მეცნიერებების უნივერსიტეტში 27 °C და 60% ფარდობითი ტენიანობით. 60 x 40 სმ აკვარიუმში გამოყვანილი ფქვილის ჭიების სიმკვრივე იყო 4,17 ჭია/სმ2 (10000 ფქვილის ჭია). ლარვები თავდაპირველად იკვებებოდნენ 2,1 კგ ხორბლის ქატო მშრალი საკვების სახით თითო აღზრდის ავზში და შემდეგ საჭიროებისამებრ ემატებოდნენ. გამოიყენეთ აგარის ბლოკები, როგორც საკონტროლო სველი საკვების სამკურნალო საშუალება. მე-4 კვირიდან დაიწყეთ გვერდითი ნაკადების (ასევე ტენიანობის წყაროს) კვება სველი საკვების სახით, ნაცვლად agar ad libitum. მშრალი ნივთიერების პროცენტი თითოეული გვერდითი ნაკადისთვის წინასწარ იყო განსაზღვრული და დაფიქსირებული, რათა უზრუნველყოფილიყო ტენის თანაბარი რაოდენობა ყველა მწერისთვის მკურნალობის დროს. საკვები თანაბრად ნაწილდება მთელ ტერარიუმში. ლარვების შეგროვება ხდება ექსპერიმენტულ ჯგუფში პირველი ლეკვების გაჩენისას. ლარვის მოსავლის აღება ხდება 2 მმ დიამეტრის მექანიკური შეკერის გამოყენებით. გარდა კარტოფილის კუბებად დაჭრილი ექსპერიმენტისა. კუბებად დაჭრილი გამხმარი კარტოფილის დიდი ნაწილი ასევე გამოყოფილია, ლარვას ამ ბადეში გაცურვის საშუალებას აძლევს და ლითონის უჯრებში შეგროვებას. მთლიანი მოსავლის წონა განისაზღვრება მოსავლის მთლიანი წონის აწონით. გადარჩენა გამოითვლება მოსავლის მთლიანი წონის ლარვის წონაზე გაყოფით. ლარვის წონა განისაზღვრება მინიმუმ 100 ლარვის შერჩევით და მათი საერთო წონის რაოდენობაზე გაყოფით. შეგროვებულ ლარვებს შიმშილობენ 24 საათის განმავლობაში, რათა დაიცალა მათი ნაწლავები ანალიზის წინ. და ბოლოს, ლარვები კვლავ სკრინინგდება, რათა გამოეყოს ისინი ნარჩენებისგან. ისინი იყინება და ევთანაზია და ინახება -18°C-ზე ანალიზამდე.
მშრალი საკვები იყო ხორბლის ქატო (ბელგიური Molens Joye). ხორბლის ქატო წინასწარ იყო გაცრილი ნაწილაკების ზომით 2 მმ-ზე ნაკლები. მშრალი საკვების გარდა, ფქვილის ჭიების ლარვას ასევე სჭირდება სველი საკვები, რათა შეინარჩუნოს ტენიანობა და მინერალური დანამატები, რომლებიც საჭიროა ფქვილის ჭიებისთვის. სველი საკვები შეადგენს მთლიანი საკვების ნახევარზე მეტს (მშრალი საკვები + სველი საკვები). ჩვენს ექსპერიმენტებში აგარი (Brouwland, ბელგია, 25 გ/ლ) გამოყენებული იყო საკონტროლო სველ საკვებად45. როგორც სურათი 1-ზეა ნაჩვენები, ოთხი სასოფლო-სამეურნეო ქვეპროდუქტი სხვადასხვა საკვები ნივთიერებების შემცველობით გამოკვლეული იყო, როგორც სველი საკვები ფქვილის ჭიის ლარვებისთვის. ეს ქვეპროდუქტები მოიცავს (ა) კიტრის კულტივაციის ფოთლებს (ინაგრო, ბელგია), (ბ) კარტოფილის ნაჭრები (Duigny, ბელგია), (გ) ფერმენტირებული ვარდკაჭაჭას ფესვები (ინაგრო, ბელგია) და (დ) აუქციონებიდან გაუყიდავი ხილი და ბოსტნეული. . (ბელორტა, ბელგია). გვერდითი ნაკადი იჭრება ნაჭრებად, რომლებიც შესაფერისია სველი ჭიების საკვებად გამოსაყენებლად.
სოფლის მეურნეობის სუბპროდუქტები, როგორც სველი საკვები ფქვილის ჭიებისთვის; (ა) ბაღის ფოთლები კიტრის გაშენებიდან, (ბ) კარტოფილის კალმები, (გ) ვარდკაჭაჭას ფესვები, (დ) აუქციონზე გაუყიდავი ბოსტნეული და (ე) აგარის ბლოკები. როგორც კონტროლი.
საკვების და ფქვილის ჭიის ლარვების შემადგენლობა განისაზღვრა სამჯერ (n = 3). შეფასდა სწრაფი ანალიზი, მინერალური შემადგენლობა, მძიმე მეტალების შემცველობა და ცხიმოვანი მჟავების შემადგენლობა. 250 გ ჰომოგენიზებული ნიმუში აღებული იქნა შეგროვებული და შიმშილი ლარვებისგან, გამხმარი 60°C-ზე მუდმივ წონამდე, დაფქული (IKA, Tube mill 100) და გაცრილი 1 მმ საცერში. გამხმარი ნიმუშები დალუქულია მუქი კონტეინერებში.
მშრალი ნივთიერების შემცველობა (DM) განისაზღვრა ნიმუშების გაშრობით ღუმელში 105°C-ზე 24 საათის განმავლობაში (Memmert, UF110). მშრალი ნივთიერების პროცენტი გამოითვალა ნიმუშის წონის დაკლების საფუძველზე.
ნედლი ნაცრის შემცველობა (CA) განისაზღვრა მასის დაკარგვით მაფლის ღუმელში წვის დროს (Nabertherm, L9/11/SKM) 550°C 4 საათის განმავლობაში.
ნედლი ცხიმის შემცველობა ან დიეთილის ეთერი (EE) ექსტრაქცია განხორციელდა ნავთობის ეთერით (bp 40-60 °C) Soxhlet-ის მოპოვების აღჭურვილობის გამოყენებით. დაახლოებით 10 გ ნიმუში მოთავსებული იყო ამოღების თავში და დაფარული კერამიკული ბამბა, რათა თავიდან აიცილოს ნიმუშის დაკარგვა. ნიმუშები ამოღებულია ღამით 150 მლ ნავთობის ეთერით. ექსტრაქტი გაცივდა, ორგანული გამხსნელი ამოღებულ იქნა და აღდგენილი იქნა მბრუნავი აორთქლების გზით (Büchi, R-300) 300 მბარ და 50 °C ტემპერატურაზე. ნედლი ლიპიდური ან ეთერის ექსტრაქტები გაცივდა და იწონიდა ანალიტიკურ ბალანსზე.
ნედლი ცილის (CP) შემცველობა განისაზღვრა ნიმუშში არსებული აზოტის ანალიზით Kjeldahl მეთოდის BN EN ISO 5983-1 (2005) გამოყენებით. გამოიყენეთ შესაბამისი N-დან P ფაქტორები ცილის შემცველობის გამოსათვლელად. სტანდარტული მშრალი საკვებისთვის (ხორბლის ქატო) გამოიყენეთ ჯამური კოეფიციენტი 6,25. გვერდითი ნაკადისთვის გამოიყენება კოეფიციენტი 4.2366, ხოლო ბოსტნეულის ნარევებისთვის გამოიყენება კოეფიციენტი 4.3967. ლარვების ნედლი ცილის შემცველობა გამოითვალა N-დან P-მდე ფაქტორის გამოყენებით 5,3351.
ბოჭკოების შემცველობა მოიცავდა ნეიტრალური სარეცხი ბოჭკოს (NDF) განსაზღვრას გერჰარდტის მოპოვების პროტოკოლზე (ბოჭკოების ხელით ანალიზი ჩანთებში, გერჰარდტი, გერმანია) და van Soest 68 მეთოდის საფუძველზე. NDF-ის დასადგენად, 1 გ ნიმუში მოთავსდა სპეციალურ ბოჭკოვანი პარკში (Gerhardt, ADF/NDF ტომარა) მინის ლაინერით. ნიმუშებით სავსე ბოჭკოვანი ჩანთები ჯერ იყო ცხიმოვანი ნავთობის ეთერით (დუღილის წერტილი 40-60 °C) და შემდეგ გაშრეს ოთახის ტემპერატურაზე. ცხიმოვანი ნიმუში ამოღებულია ნეიტრალური ბოჭკოვანი სარეცხი ხსნარით, რომელიც შეიცავს სითბოს მდგრად α-ამილაზას დუღილის ტემპერატურაზე 1,5 საათის განმავლობაში. შემდეგ ნიმუშები სამჯერ გარეცხეს მდუღარე დეიონიზებული წყლით და გააშრეს 105 °C-ზე ღამით. მშრალი ბოჭკოვანი ჩანთები (ბოჭკოვანი ნარჩენების შემცველი) აიწონა ანალიტიკური ბალანსის გამოყენებით (Sartorius, P224-1S) და შემდეგ დაწვეს მაფლის ღუმელში (Nabertherm, L9/11/SKM) 550°C-ზე 4 საათის განმავლობაში. ფერფლი ხელახლა აიწონა და ბოჭკოს შემცველობა გამოითვალა წონის დაკლების საფუძველზე ნიმუშის გაშრობასა და დაწვას შორის.
ლარვების ქიტინის შემცველობის დასადგენად, ჩვენ გამოვიყენეთ შეცვლილი პროტოკოლი, რომელიც დაფუძნებულია ნედლი ბოჭკოების ანალიზზე van Soest 68-ის მიერ. 1 გ ნიმუში მოთავსდა სპეციალურ ბოჭკოვანი ჩანთაში (Gerhardt, CF Bag) და მინის ბეჭედში. ნიმუშები შეფუთული იყო ბოჭკოვანი ტომრებში, ცხიმოვანი ნავთობის ეთერში (დაახლოებით 40–60 °C) და გაშრება ჰაერში. ცხიმოვანი ნიმუში პირველად იქნა ამოღებული 0,13 M გოგირდმჟავას მჟავე ხსნარით დუღილის ტემპერატურაზე 30 წუთის განმავლობაში. ექსტრაქციული ბოჭკოვანი ტომარა, რომელიც შეიცავს ნიმუშს, სამჯერ გარეცხეს მდუღარე დეიონიზებული წყლით და შემდეგ ამოიღეს 0,23 მ კალიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარით 2 საათის განმავლობაში. ექსტრაქციული ბოჭკოვანი ტომარა, რომელიც შეიცავს ნიმუშს, კვლავ სამჯერ ჩამოიბანეთ მდუღარე დეიონიზებული წყლით და გაშრეს 105°C-ზე ღამით. მშრალი ტომარა, რომელიც შეიცავს ბოჭკოს ნარჩენებს, აიწონეს ანალიტიკურ ბალანსზე და დაწვეს მაფლის ღუმელში 550°C-ზე 4 საათის განმავლობაში. ფერფლი აიწონა და ბოჭკოების შემცველობა გამოითვალა დამწვარი ნიმუშის წონის დაკლების საფუძველზე.
გამოითვალა ნახშირწყლების მთლიანი შემცველობა. არაბოჭკოვანი ნახშირწყლების (NFC) კონცენტრაცია საკვებში გამოითვლებოდა NDF ანალიზის გამოყენებით, ხოლო მწერების კონცენტრაცია გამოთვლილი იყო ქიტინის ანალიზის გამოყენებით.
მატრიცის pH განისაზღვრა დეიონირებული წყლით (1:5 ვ/ვ) ექსტრაქციის შემდეგ NBN EN 15933-ის მიხედვით.
ნიმუშები მომზადდა როგორც აღწერილია Broeckx et al. მინერალური პროფილები განისაზღვრა ICP-OES-ის გამოყენებით (Optima 4300™ DV ICP-OES, Perkin Elmer, MA, აშშ).
მძიმე ლითონები Cd, Cr და Pb გაანალიზდა გრაფიტის ღუმელის ატომური შთანთქმის სპექტრომეტრიით (AAS) (Thermo Scientific, ICE 3000 სერია, აღჭურვილია GFS ღუმელის ავტოსემპლერით). დაახლოებით 200 მგ ნიმუში დაიჯესტირდა მჟავე HNO3/HCl-ში (1:3 ვ/ვ) მიკროტალღების გამოყენებით (CEM, MARS 5). მიკროტალღური მონელება ჩატარდა 190°C-ზე 25 წუთის განმავლობაში 600 ვტ-ზე. ექსტრაქტი განზავდეს ულტრასუფთა წყლით.
ცხიმოვანი მჟავები განისაზღვრა GC-MS-ით (Agilent Technologies, 7820A GC system 5977 E MSD დეტექტორით). Joseph და Akman70 მეთოდის მიხედვით, 20% BF3/MeOH ხსნარი დაემატა მეთანოლის KOH ხსნარს და ცხიმოვანი მჟავის მეთილის ესტერი (FAME) მიიღეს ეთერის ექსტრაქტიდან ესტერიფიკაციის შემდეგ. ცხიმოვანი მჟავების იდენტიფიცირება შესაძლებელია მათი შენახვის დროის შედარებით 37 FAME ნარევის სტანდარტებთან (ქიმიური ლაბორატორია) ან მათი MS სპექტრების შედარებით ონლაინ ბიბლიოთეკებთან, როგორიცაა NIST მონაცემთა ბაზა. ხარისხობრივი ანალიზი ხორციელდება პიკის ფართობის გამოთვლით ქრომატოგრამის მთლიანი პიკის ფართობის პროცენტულად.
მონაცემთა ანალიზი განხორციელდა JMP Pro 15.1.1 პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით SAS-დან (Buckinghamshire, დიდი ბრიტანეთი). შეფასება განხორციელდა ცალმხრივი დისპერსიული ანალიზის გამოყენებით მნიშვნელოვნების დონით 0.05 და Tukey HSD, როგორც პოსტ ჰოკ ტესტი.
ბიოკუმულაციის ფაქტორი (BAF) გამოითვალა ჭიის ლარვის ბიომასაში მძიმე მეტალების კონცენტრაციის გაყოფით სველ საკვებში (DM) კონცენტრაციაზე 43 . 1-ზე მეტი BAF მიუთითებს იმაზე, რომ მძიმე მეტალები ბიოაკუმულირდება ლარვებში სველი საკვებიდან.
მიმდინარე კვლევის დროს გენერირებული და/ან გაანალიზებული მონაცემთა ნაკრები ხელმისაწვდომია შესაბამისი ავტორისგან გონივრული მოთხოვნით.
გაეროს ეკონომიკური და სოციალური დაცვის დეპარტამენტი, მოსახლეობის განყოფილება. მსოფლიო მოსახლეობის პერსპექტივები 2019: მნიშვნელოვანი მომენტები (ST/ESA/SER.A/423) (2019).
Cole, MB, Augustine, MA, Robertson, MJ და Manners, JM, Food Security Science. NPJ მეცნიერება. საკვები 2018, 2. https://doi.org/10.1038/s41538-018-0021-9 (2018).