Nature.com сайтына кіргеніңіз үшін рахмет. Сіз пайдаланып жатқан шолғыш нұсқасында шектеулі CSS қолдауы бар. Жақсы нәтижелерге қол жеткізу үшін жаңарақ шолғышты пайдалануды ұсынамыз (немесе Internet Explorer шолғышында үйлесімділік режимін өшіру). Әзірше, үздіксіз қолдауды қамтамасыз ету үшін біз сайтты стильсіз және JavaScriptсіз көрсетеміз.
Жәндіктерді өсіру протеинге өсіп келе жатқан жаһандық сұранысты қанағаттандырудың әлеуетті тәсілі және өнімнің сапасы мен қауіпсіздігіне қатысты көптеген сұрақтар туындайтын Батыс әлеміндегі жаңа қызмет болып табылады. Жәндіктер биоқалдықтарды құнды биомассаға айналдыру арқылы айналмалы экономикада маңызды рөл атқара алады. Ұн құрттары үшін азық субстратының жартысына жуығы дымқыл жемден келеді. Бұл жәндіктер шаруашылығын тұрақтырақ ететін биоқалдықтардан алуға болады. Бұл мақалада жанама өнімдерден алынған органикалық қоспалармен қоректенетін ұн құрттарының (Tenebrio molitor) тағамдық құрамы туралы баяндалады. Оларға сатылмаған көкөністер, картоп кесектері, ашытылған цикорий тамырлары және бақша жапырақтары жатады. Ол жақын құрамын, май қышқылдарының профилін, минералды және ауыр металдардың құрамын талдау арқылы бағаланады. Картоп тілімдерімен қоректенетін ұн құрттарында екі есе майлы және қаныққан және бір қанықпаған май қышқылдары көбейген. Ашытылған цикорий тамырын пайдалану минералды құрамды арттырады және ауыр металдарды жинақтайды. Сонымен қатар, ұн құртының минералды заттарды сіңіруі селективті, өйткені тек кальций, темір және марганец концентрациясы жоғарылайды. Диетаға көкөніс қоспаларын немесе бақша жапырақтарын қосу тағамдық профильді айтарлықтай өзгертпейді. Қорытындылай келе, қосымша өнім ағыны ақуызға бай биомассаға сәтті айналдырылды, оның қоректік заттары мен биожетімділігі ұн құрттарының құрамына әсер етті.
Өсіп келе жатқан адам халқының саны 20501 жылға қарай 9,7 миллиардқа жетеді деп күтілуде,2 бұл азық-түлік өнімдеріне деген жоғары сұранысты қанағаттандыру үшін азық-түлік өндірісіне қысым жасайды. 2012 және 20503,4,5 жылдар аралығында азық-түлікке сұраныс 70-80%-ға артады деген болжам бар. Қазіргі азық-түлік өндірісінде пайдаланылатын табиғи ресурстар таусылып, экожүйелерімізге және азық-түлік қорларына қауіп төндіреді. Сонымен қатар, биомассаның үлкен мөлшері тағамды өндіру мен тұтынуға байланысты босқа кетеді. 2050 жылға қарай жыл сайынғы дүниежүзілік қоқыс көлемі 27 миллиард тоннаға жетеді деген болжам бар, оның басым бөлігі биоқалдықтар6,7,8. Осы қиындықтарға жауап ретінде инновациялық шешімдер, азық-түлік баламалары және ауыл шаруашылығы мен азық-түлік жүйелерінің тұрақты дамуы ұсынылды9,10,11. Осындай тәсілдердің бірі – тамақ пен жемнің тұрақты көзі ретінде жеуге жарамды жәндіктер сияқты шикізатты өндіру үшін органикалық қалдықтарды пайдалану болып табылады12,13. Жәндіктерді өсіру парниктік газдар мен аммиак шығарындыларын азайтады, дәстүрлі ақуыз көздеріне қарағанда суды аз қажет етеді және тік егіншілік жүйелерінде өндірілуі мүмкін, бұл аз орын қажет14,15,16,17,18,19. Зерттеулер көрсеткендей, жәндіктер төмен құнды биоқалдықтарды құрғақ заттың құрамында 70%-ға дейін құрайтын ақуызға бай құнды биомассаға айналдыра алады20,21,22. Сонымен қатар, құндылығы төмен биомасса қазіргі уақытта энергия өндіру, полигон немесе қайта өңдеу үшін пайдаланылады, сондықтан қазіргі тамақ және жем секторымен бәсекеге түспейді23,24,25,26. Ұн құрты (T. molitor)27 кең көлемде азық-түлік және жем өндіру үшін ең перспективалы түрлердің бірі болып саналады. Дернәсілдер де, ересектер де астық өнімдері, жануарлар қалдықтары, көкөністер, жемістер және т.б. сияқты әртүрлі материалдармен қоректенеді. 28,29. Батыс қоғамдарында T. molitor тұтқында аз мөлшерде, негізінен құстар немесе бауырымен жорғалаушылар сияқты үй жануарларына жем ретінде өсіріледі. Қазіргі уақытта олардың азық-түлік және жем өндірісіндегі әлеуетіне көбірек назар аударылуда30,31,32. Мысалы, T. molitor жаңа тағам профилімен бекітілген, оның ішінде мұздатылған, кептірілген және ұнтақ түрінде қолдану (Ереже (ЕО) № 258/97 және Ереже (ЕО) 2015/2283) 33. Дегенмен, ауқымды өндіріс. Азық-түлік пен жемге арналған жәндіктер Батыс елдерінде әлі де салыстырмалы түрде жаңа ұғым. Өнеркәсіп оңтайлы диеталар мен өндіріске, соңғы өнімнің тағамдық сапасына және улы заттардың жиналуы және микробтық қауіптер сияқты қауіпсіздік мәселелеріне қатысты білімдегі кемшіліктер сияқты қиындықтарға тап болады. Дәстүрлі мал шаруашылығынан айырмашылығы, жәндіктер шаруашылығының ұқсас тарихи тәжірибесі жоқ17,24,25,34.
Ұн құрттарының тағамдық құндылығына көптеген зерттеулер жүргізілгенімен, олардың тағамдық құндылығына әсер ететін факторлар әлі толық зерттелмеген. Алдыңғы зерттеулер жәндіктердің диетасы оның құрамына белгілі бір әсер етуі мүмкін екенін көрсетті, бірақ нақты үлгі табылмады. Сонымен қатар, бұл зерттеулер ұн құрттарының ақуыз және липидті компоненттеріне бағытталған, бірақ минералды компоненттерге шектеулі әсер етті21,22,32,35,36,37,38,39,40. Минералды сіңіру қабілетін түсіну үшін қосымша зерттеулер қажет. Жақында жүргізілген зерттеу шалғаммен қоректенетін ұн құртының личинкаларында белгілі бір минералдардың концентрациясы шамалы жоғарылаған деген қорытындыға келді. Дегенмен, бұл нәтижелер сыналған субстратпен шектеледі және одан әрі өндірістік сынақтар қажет41. Ұн құрттарында ауыр металдардың (Cd, Pb, Ni, As, Hg) жинақталуы матрицаның металл құрамымен айтарлықтай байланысты екені хабарланды. Мал азығындағы рациондағы металдардың концентрациясы заңды шектен төмен болғанымен42, мышьяк ұн құрттары дернәсілдерінде де биожинақталады, ал кадмий мен қорғасын биоаккумуляцияланбайды43. Диетаның ұн құрттарының тағамдық құрамына әсерін түсіну оларды тамақ пен жемде қауіпсіз пайдалану үшін өте маңызды.
Осы мақалада ұсынылған зерттеу ауылшаруашылық қосалқы өнімдерін ылғалды жем көзі ретінде пайдаланудың ұн құрттарының қоректік құрамына әсеріне бағытталған. Құрғақ жеммен қатар дернәсілдерге дымқыл жем де берілуі керек. Ылғалды азық көзі қажетті ылғалмен қамтамасыз етеді, сонымен қатар ұн құрттары үшін қоректік қоспа ретінде қызмет етеді, өсу қарқынын арттырады және дене салмағын арттырады44,45. Interreg-Valusect жобасындағы ұн құрттарын өсірудің стандартты деректеріне сәйкес, жалпы құрт азығында 57% дымқыл жем бар. Әдетте жаңа піскен көкөністер (мысалы, сәбіз) дымқыл жем көзі ретінде пайдаланылады35,36,42,44,46. Ылғалды азық көзі ретінде төмен құнды жанама өнімдерді пайдалану жәндіктер шаруашылығына тұрақты әрі экономикалық пайда әкеледі17. Бұл зерттеудің мақсаты (1) биологиялық қалдықтарды ылғалды жем ретінде пайдаланудың ұн құрттарының қоректік құрамына әсерін зерттеу, (2) минералға бай биоқалдықтарда өсірілген ұн құрттарының личинкаларының макро- және микронутриенттердің мазмұнын анықтау. минералды байыту және (3) жәндіктер шаруашылығындағы осы жанама өнімдердің болуын талдау арқылы олардың қауіпсіздігін бағалау және ауыр металдардың Pb, Cd және Cr жинақталуы. Бұл зерттеу ұн құрттарының дернәсілдерінің диеталарына, тағамдық құндылығына және қауіпсіздігіне биоқалдық қоспаларының әсері туралы қосымша ақпарат береді.
Бүйірлік ағындағы құрғақ заттардың мөлшері бақылау ылғалды қоректік агармен салыстырғанда жоғары болды. Өсімдік қоспалары мен бау-бақша жапырақтарындағы құрғақ заттардың мөлшері 10%-дан аз болды, ал картоп кесінділері мен ашытылған цикорий тамырларында (13,4 және 29,9 г/100 г балғын зат, ФМ) жоғары болды.
Өсімдік қоспасында шикі күл, май және ақуыз мөлшері жоғары және талшықты емес көмірсулар мөлшері бақылау жеміне (агар) қарағанда төмен болды, ал амилазамен өңделген бейтарап жуғыш зат талшықтарының құрамы ұқсас болды. Картоп тілімдеріндегі көмірсулардың мөлшері барлық бүйірлік ағындардың ішінде ең жоғары болды және агармен салыстырмалы болды. Тұтастай алғанда, оның шикі құрамы бақылау жеміне барынша ұқсас болды, бірақ аз мөлшерде ақуыз (4,9%) және шикі күл (2,9%) 47,48 . Картоптың рН мәні 5-тен 6-ға дейін ауытқиды және бұл картоптың бүйір ағыны қышқылдырақ (4,7) екенін атап өткен жөн. Ашытылған цикорий тамыры күлге бай және барлық бүйірлік ағындардың ішінде ең қышқыл болып табылады. Тамырлар тазартылмағандықтан, күлдің көп бөлігі құмнан (кремний диоксиді) тұрады деп күтілуде. Бақша жапырақтары бақылау және басқа бүйірлік ағындармен салыстырғанда жалғыз сілтілі өнім болды. Оның құрамында күл мен ақуыздың жоғары деңгейі және бақылауға қарағанда әлдеқайда төмен көмірсулар бар. Шикі құрамы ферменттелген цикорий тамырына ең жақын, бірақ шикі протеиннің концентрациясы жоғары (15,0%), бұл өсімдік қоспасының ақуыздық құрамымен салыстыруға болады. Жоғарыда келтірілген деректердің статистикалық талдауы бүйірлік ағындардың шикі құрамы мен рН-ында айтарлықтай айырмашылықтарды көрсетті.
Ұн құртының азығына көкөніс қоспаларын немесе бақша жапырақтарын қосу бақылау тобымен салыстырғанда құрт дернәсілдерінің биомасса құрамына әсер еткен жоқ (1-кесте). Картоп кесінділерін қосу ұн құртының дернәсілдерін және дымқыл жемнің басқа көздерін қабылдайтын бақылау тобымен салыстырғанда биомасса құрамының айтарлықтай айырмашылығына әкелді. Ұн құрттарының ақуыздық құрамы туралы айтатын болсақ, картоп кесінділерін қоспағанда, бүйірлік ағындардың әртүрлі шамамен құрамы дернәсілдердің ақуыздық құрамына әсер еткен жоқ. Ылғал көзі ретінде картоп кесінділерін азықтандыру дернәсілдердің майлылығының екі есе артуына және ақуыздың, хитиннің және талшықсыз көмірсулардың азаюына әкелді. Ашытылған цикорий тамыры ұн құртының дернәсілдерінің күлділігін бір жарым есеге арттырды.
Минералды профильдер дымқыл жем мен ұн құртының дернәсілінің биомассасындағы макроминералды (2-кесте) және микронутриенттердің (3-кесте) мазмұны ретінде көрсетілді.
Жалпы алғанда, ауылшаруашылық бүйірлік ағындары Mg, Na және Ca мөлшері төмен картоп қалемшелерін қоспағанда, бақылау тобымен салыстырғанда макроминералдарға бай болды. Калий концентрациясы бақылаумен салыстырғанда барлық бүйірлік ағындарда жоғары болды. Агарда 3 мг/100 г DM K бар, ал бүйірлік ағындағы K концентрациясы 1070-9909 мг/100 г DM аралығында болды. Өсімдік қоспасының макроминералды мөлшері бақылау тобына қарағанда айтарлықтай жоғары болды, бірақ Na мөлшері айтарлықтай төмен болды (88 қарсы 111 мг/100 г ДМ). Картоп кесінділеріндегі макроминералды концентрация барлық бүйірлік ағындардың ішіндегі ең төмені болды. Картоп кесінділеріндегі макроминералды құрам басқа бүйірлік және бақылауға қарағанда айтарлықтай төмен болды. Оны қоспағанда, Mg мазмұны бақылау тобымен салыстыруға болатын. Ашытылған цикорий тамырында макроминералды заттардың ең жоғары концентрациясы болмағанымен, бұл бүйірлік ағынның күлділігі барлық бүйірлік ағындардың ең жоғарысы болды. Бұл олардың тазартылмағандығына және құрамында кремнеземнің (құмның) жоғары концентрациясына байланысты болуы мүмкін. Na және Ca мазмұны өсімдік қоспасының құрамымен салыстырмалы болды. Ашытылған цикорий тамыры барлық бүйір ағындардың ішінде Na-ның ең жоғары концентрациясын қамтиды. Na қоспағанда, бау-бақша жапырақтарында барлық ылғалды жемшөптердің макроминералды концентрациясы ең жоғары болды. К концентрациясы (9909 мг/100 г ДМ) бақылаудағыдан (3 мг/100 г ДМ) үш мың есе және өсімдік қоспасынан (4057 мг/100 г ДМ) 2,5 есе жоғары болды. Ca мазмұны барлық бүйірлік ағындар арасында ең жоғары болды (7276 мг/100 г DM), бақылаудан 20 есе жоғары (336 мг/100 г ДМ) және ферменттелген цикорий тамырларында немесе өсімдік қоспасында (530 г) Ca концентрациясынан 14 есе жоғары. және 496 мг/100 г ДМ).
Рациондардың макроминералды құрамында айтарлықтай айырмашылықтар болғанымен (2-кесте), өсімдік қоспалары мен бақылау диеталарында өсірілген ұн құрттарының макроминералды құрамында айтарлықтай айырмашылықтар табылмады.
Картоп үгінділерімен қоректенетін дернәсілдерде салыстырмалы концентрацияға ие Na қоспағанда, бақылаумен салыстырғанда барлық макроминералдар концентрациясы айтарлықтай төмен болды. Сонымен қатар, картопты қытырлақ азықтандыру басқа бүйір ағындармен салыстырғанда дернәсілдердің макроминералды құрамының ең көп төмендеуіне әкелді. Бұл жақын маңдағы ұн құртының құрамдарында байқалатын төменгі күлге сәйкес келеді. Дегенмен, бұл ылғалды диетада P және K басқа бүйірлік ағындарға және бақылауға қарағанда айтарлықтай жоғары болғанымен, личинка құрамы мұны көрсетпеді. Ұн құртының биомассасында табылған төмен Ca және Mg концентрациясы ылғалды диетадағы Ca және Mg төмен концентрацияларына байланысты болуы мүмкін.
Ашытылған цикорий тамырлары мен бақ жапырақтарын азықтандыру бақылауға қарағанда кальций деңгейін айтарлықтай жоғарылатты. Бақша жапырақтарында барлық ылғалды диеталар ішінде P, Mg, K және Ca ең жоғары деңгейлері бар, бірақ бұл ұн құртының биомассасында көрсетілмеген. Na концентрациясы осы дернәсілдерде ең төмен болды, ал Na концентрациясы картоп кесінділеріне қарағанда бақ жапырақтарында жоғары болды. Личинкаларда (66 мг/100 г DM) Ca мөлшері жоғарылады, бірақ цикорий тамырының ашытылған сынақтарында Ca концентрациясы ұн құртының биомассасындағыдай (79 мг/100 г DM) жоғары болмады, дегенмен бау-бақша дақылдарында Ca концентрациясы жоғары болды. Цикорий тамырына қарағанда 14 есе жоғары.
Ылғалды азықтардың микроэлементтік құрамы негізінде (3-кесте) өсімдік қоспасының минералдық құрамы бақылау тобына ұқсас болды, тек Mn концентрациясы айтарлықтай төмен болды. Барлық талданған микроэлементтердің концентрациясы картоп кесінділерінде бақылау және басқа жанама өнімдермен салыстырғанда төмен болды. Ашытылған цикорий тамырының құрамында 100 есеге жуық темір, 4 есе көп мыс, 2 есе көп мырыш және шамамен бірдей мөлшерде марганец болды. Бау-бақша дақылдарының жапырақтарындағы мырыш пен марганецтің мөлшері бақылау тобына қарағанда айтарлықтай жоғары болды.
Бақылау, көкөніс қоспасы және дымқыл картоп қалдықтары диеталарымен қоректенетін дернәсілдердің микроэлементтерінің құрамында айтарлықтай айырмашылықтар табылмады. Дегенмен, цикорий тамырының ашытылған диетасымен қоректенетін дернәсілдердің Fe және Mn мазмұны бақылау тобын тамақтандырған ұн құрттарынан айтарлықтай ерекшеленді. Fe мазмұнының жоғарылауы ылғалды диетадағы микроэлемент концентрациясының жүз есе артуына байланысты болуы мүмкін. Дегенмен, ферменттелген цикорий тамырлары мен бақылау тобы арасында Mn концентрациясында айтарлықтай айырмашылық болмаса да, ашытылған цикорий тамырларын тамақтандырған дернәсілдерде Mn деңгейі жоғарылады. Сондай-ақ, Mn концентрациясы бау-бақша рационының дымқыл жапырақ рационында бақылаумен салыстырғанда жоғары (3 есе) болғанын, бірақ ұн құрттарының биомасса құрамында айтарлықтай айырмашылық болмағанын атап өткен жөн. Бақылау мен бау-бақша жапырақтарының арасындағы жалғыз айырмашылық жапырақта төмен болатын Cu мөлшері болды.
4-кестеде субстраттардағы ауыр металдардың концентрациясы көрсетілген. Жануарлардың толық жеміндегі Pb, Cd және Cr еуропалық ең жоғары концентрациялары мг/100 г құрғақ затқа айналдырылды және жанама ағындардағы концентрациялармен салыстыруды жеңілдету үшін 47-кестеге қосылды.
Бақылау дымқыл жемдерде, көкөніс қоспаларында немесе картоп кебектерінде Pb анықталмады, ал бау-бақша жапырақтарында 0,002 мг Pb/100 г ДМ және ферменттелген цикорий тамырларында ең жоғары концентрация 0,041 мг Pb/100 г ДМ болды. Бақылау жемдері мен бау-бақша жапырақтарындағы C концентрациясы салыстырмалы (0,023 және 0,021 мг/100 г ДМ), ал көкөніс қоспалары мен картоп кебектерінде (0,004 және 0,007 мг/100 г ДМ) төмен болды. Басқа субстраттармен салыстырғанда, ферменттелген цикорий тамырларында Cr концентрациясы айтарлықтай жоғары болды (0,135 мг/100 г DM) және бақылау жеміне қарағанда алты есе жоғары. Басқару ағынында да, пайдаланылған бүйірлік ағындардың ешқайсысында да CD анықталмады.
Ашытылған цикорий тамырымен қоректенетін дернәсілдерде Pb және Cr-дың едәуір жоғары деңгейі анықталды. Дегенмен, бірде-бір ұн құртының дернәсілінде Cd анықталмады.
Шикі майдың құрамындағы май қышқылдарының сапалық талдауы ұн құрттарының дернәсілдерінің май қышқылдарының профиліне олар қоректенетін бүйірлік ағынның әртүрлі компоненттерінің әсер етуі мүмкін екенін анықтау үшін жүргізілді. Бұл май қышқылдарының таралуы 5-кестеде көрсетілген. Май қышқылдары олардың жалпы атауы және молекулалық құрылымы бойынша берілген («Cx:y» деп белгіленген, мұнда х көміртегі атомдарының санына және у қанықпаған байланыстар санына сәйкес келеді. ).
Картоп ұнтақтарымен қоректенетін ұн құрттарының май қышқылының профилі айтарлықтай өзгерді. Олардың құрамында мирист қышқылы (С14:0), пальмитин қышқылы (С16:0), пальмитол қышқылы (С16:1) және олеин қышқылы (С18:1) айтарлықтай жоғары болды. Пентадекан қышқылының (С15:0), линол қышқылының (С18:2) және линолен қышқылының (С18:3) концентрациясы басқа ұн құрттарымен салыстырғанда айтарлықтай төмен болды. Басқа май қышқылдарының профильдерімен салыстырғанда, картоп үгінділерінде С18:1 мен С18:2 арақатынасы керісінше болды. Бау-бақша жапырақтарымен қоректенетін ұн құрттарында басқа дымқыл диеталармен қоректенетін құрттарға қарағанда, пентадекан қышқылының мөлшері (С15:0) жоғары болды.
Май қышқылдары қаныққан май қышқылдары (ҚҚҚ), бір қанықпаған май қышқылдары (МФҚ) және полиқанықпаған май қышқылдары (ҚҚҚҚ) болып бөлінеді. 5-кестеде осы май қышқылы топтарының концентрациясы көрсетілген. Тұтастай алғанда, картоп қалдықтарымен қоректенетін құрттардың май қышқылдарының профилі бақылау және басқа бүйірлік ағындардан айтарлықтай ерекшеленді. Әрбір май қышқылы тобы үшін картоп чиптерімен қоректенетін ұн құрттары барлық басқа топтардан айтарлықтай ерекшеленді. Олардың құрамында SFA және MUFA көп, ал PUFA аз болды.
Әртүрлі субстраттарда өсірілген дернәсілдердің өмір сүру жылдамдығы мен жалпы өнім салмағы арасында айтарлықтай айырмашылықтар болған жоқ. Жалпы орташа тірі қалу деңгейі 90%, ал жалпы орташа өнімділік салмағы 974 грамм болды. Ұн құрттары дымқыл азық көзі ретінде жанама өнімдерді сәтті өңдейді. Ұн құртының дымқыл азығы жалпы жем салмағының жартысынан астамын құрайды (құрғақ + ылғалды). Дәстүрлі дымқыл жем ретінде жаңа піскен көкөністерді ауылшаруашылық қосалқы өнімдерімен алмастыру ұн құрттарын өсіру үшін экономикалық және экологиялық пайда әкеледі.
1-кестеде бақылау рационында өсірілген ұн құрттарының дернәсілдерінің биомассасының құрамы талшықсыз көмірсулар ретінде шамамен 72% ылғал, 5% күл, 19% липид, 51% ақуыз, 8% хитин және 18% құрғақ зат екенін көрсетеді. Бұл әдебиетте көрсетілген мәндермен салыстыруға болады.48,49 Дегенмен, басқа компоненттерді әдебиеттерде жиі қолданылатын аналитикалық әдіске байланысты табуға болады. Мысалы, біз N/P қатынасы 5,33 болатын шикі ақуыздың құрамын анықтау үшін Кьельдал әдісін қолдандық, ал басқа зерттеушілер ет пен жем үлгілері үшін кеңінен қолданылатын 6,25 қатынасын пайдаланады.50,51
Диетаға картоп қалдықтарын (көмірсуларға бай дымқыл диета) қосу ұн құрттарының май құрамының екі есе артуына әкелді. Картоп құрамындағы көмірсулар негізінен крахмалдан тұрады, ал агарда қанттар (полисахаридтер) болады47,48. Бұл тұжырым ұн құрттары ақуызы төмен (10,7%) және крахмалда (49,8%) жоғары бумен аршылған картоппен толықтырылған диетаны тамақтандырған кезде май мөлшері азайғанын анықтаған басқа зерттеуден айырмашылығы бар. Рационға зәйтүн позасын қосқанда ұн құрттарының құрамындағы ақуыз және көмірсулар ылғалды диетаға сәйкес келді, ал май мөлшері өзгеріссіз қалды35. Керісінше, басқа зерттеулер бүйірлік ағындарда өсірілген дернәсілдердің ақуыздық құрамы май құрамы сияқты түбегейлі өзгерістерге ұшырайтынын көрсетті22,37.
Ашытылған цикорий тамыры ұн құрттарының дернәсілдерінің күлділігін айтарлықтай арттырды (1-кесте). Ұн құрттары дернәсілдерінің күліне және минералдық құрамына жанама өнімдердің әсері туралы зерттеулер шектеулі. Жанама өнімдерді азықтандыру бойынша зерттеулердің көпшілігі личинкалардың күл құрамын талдамай-ақ май мен ақуызға бағытталған21,35,36,38,39. Дегенмен, жанама өнімдермен қоректенетін дернәсілдердің күлділігін талдағанда, күлділіктің жоғарылауы анықталды. Мысалы, ұн құрттарын азықтандыру бақша қалдықтары олардың күлділігін 3,01%-дан 5,30%-ға, ал рационға қарбыз қалдықтарын қосу күлділігін 1,87%-дан 4,40%-ға дейін арттырды.
Барлық дымқыл тағам көздері шамамен құрамы бойынша айтарлықтай өзгергенімен (1-кесте), сәйкес ылғалды қоректік көздермен қоректенетін ұн құрттарының личинкаларының биомасса құрамындағы айырмашылықтар шамалы болды. Тек картоп кесектерін немесе ашытылған цикорий тамырын тамақтандырған ұн құртының дернәсілдері айтарлықтай өзгерістерді көрсетті. Бұл нәтиженің бір ықтимал түсіндірмесі цикорий тамырларынан басқа, картоп кесектері де ішінара ашытылған (рН 4,7, 1-кесте), бұл крахмал/көмірсуларды ұн құрттары дернәсілдері үшін сіңімді/қолжетімді етеді. Ұн құрттарының личинкалары көмірсулар сияқты қоректік заттардан липидтерді қалай синтездейтіні үлкен қызығушылық тудырады және болашақ зерттеулерде толығымен зерттелуі керек. Ылғалды диетаның рН-ның ұн құрттарының дернәсілдерінің өсуіне әсері туралы алдыңғы зерттеу рН 3-тен 9-ға дейінгі диапазондағы дымқыл диеталары бар агар блоктарын пайдалану кезінде айтарлықтай айырмашылықтар байқалмайды деген қорытындыға келді. Бұл ашытылған ылғалды диеталарды Tenebrio molitor53 өсіру үшін қолдануға болатындығын көрсетеді. . Coudron et al.53 сияқты, бақылау эксперименттерінде минералдар мен қоректік заттар жетіспейтіндіктен берілген ылғалды диеталарда агар блоктары қолданылды. Олардың зерттеуі көкөніс немесе картоп сияқты қоректік жағынан әртүрлі ылғалды диета көздерінің сіңімділікті немесе биожетімділікті жақсартуға әсерін зерттемеген. Бұл теорияны одан әрі зерттеу үшін дымқыл диета көздерін ашытудың ұн құрттарының личинкаларына әсері туралы қосымша зерттеулер қажет.
Осы зерттеуде табылған бақылау ұн құртының биомассасының минералды таралуы (2 және 3 кестелер) әдебиеттерде табылған макро- және микроэлементтер ауқымымен салыстыруға болады48,54,55. Ылғал диета көзі ретінде ұн құрттарын ашытылған цикорий тамырымен қамтамасыз ету олардың минералдық құрамын барынша арттырады. Көкөніс қоспалары мен бақша жапырақтарында макро- және микроэлементтердің көпшілігі жоғары болғанымен (2 және 3-кестелер), олар ашытылған цикорий тамырлары сияқты ұн құртының биомассасының минералдық құрамына әсер еткен жоқ. Бір ықтимал түсініктеме сілтілі бақша жапырақтарындағы қоректік заттардың басқа қышқыл дымқыл диеталарға қарағанда биожетімділігі аз болуы болып табылады (1-кесте). Алдыңғы зерттеулер ұн құртының личинкаларын ашытылған күріш сабанымен тамақтандырды және олардың осы бүйірлік ағында жақсы дамығанын анықтады, сонымен қатар субстратты ферменттеу арқылы алдын ала өңдеу қоректік заттардың сіңуіне әкелетінін көрсетті. 56 Ашытылған цикорий тамырларын қолдану ұн құртының биомассасының Ca, Fe және Mn мазмұнын арттырды. Бұл бүйірлік ағында басқа минералдардың (P, Mg, K, Na, Zn және Cu) жоғары концентрациясы болғанымен, бұл минералдар бақылаумен салыстырғанда ұн құртының биомассасында айтарлықтай көп болмады, бұл минералды сіңірудің селективтілігін көрсетеді. Ұн құртының биомассасындағы осы минералдардың құрамын арттыру тағамдық және жемдік мақсаттар үшін тағамдық құндылыққа ие. Кальций жүйке-бұлшықет қызметінде және қанның ұюы, сүйек пен тістің пайда болуы сияқты көптеген ферменттік процестерде маңызды рөл атқаратын маңызды минерал болып табылады. 57,58 Темір тапшылығы дамушы елдерде жиі кездесетін мәселе болып табылады, балалар, әйелдер және қарт адамдар өз тағамдарынан темірді жиі алмайды. 54 Марганец адам рационындағы маңызды элемент және көптеген ферменттердің жұмысында орталық рөл атқарса да, шамадан тыс тұтыну улы болуы мүмкін. Ашытылған цикорий тамырымен қоректенетін ұн құртындағы марганецтің жоғары деңгейі алаңдаушылық туғызбады және тауықтардағымен салыстыруға болады. 59
Бүйірлік ағында табылған ауыр металдардың концентрациясы толық мал азығына арналған еуропалық стандарттардан төмен болды. Ұн құрттарының дернәсілдерінің ауыр металды талдауы Pb және Cr деңгейлері бақылау тобына және басқа субстраттарға қарағанда ферменттелген цикорий тамырымен қоректенетін ұн құрттарында айтарлықтай жоғары екенін көрсетті (4-кесте). Цикорий тамыры топырақта өседі және ауыр металдарды сіңіретіні белгілі, ал басқа бүйірлік ағындар адам бақыланатын тағам өндірісінен туындайды. Ашытылған цикорий тамырымен қоректенетін ұн құрттарында да Pb және Cr деңгейі жоғары болды (4-кесте). Есептелген биоаккумуляция коэффициенттері (БАФ) Pb үшін 2,66 және Cr үшін 1,14 болды, яғни 1-ден жоғары, бұл ұн құрттарының ауыр металдарды жинақтау қабілеті бар екенін көрсетеді. Pb қатысты ЕО адам тұтынуы үшін жаңа піскен ет килограммына 0,10 мг ең жоғары Pb мазмұнын белгілейді61. Біздің тәжірибелік деректерді бағалауымызда ферменттелген цикорий тамырының ұн құрттарында анықталған ең жоғары Pb концентрациясы 0,11 мг/100 г DM құрады. Мән осы ұн құрттары үшін құрғақ заттың 30,8% мөлшеріне айналдырылған кезде, Pb мазмұны 0,034 мг/кг жаңа піскен затты құрады, бұл 0,10 мг/кг ең жоғары деңгейден төмен болды. Еуропалық азық-түлік ережелерінде ең жоғары Cr мазмұны көрсетілмеген. Cr әдетте қоршаған ортада, тамақ өнімдерінде және тағамдық қоспаларда кездеседі және аз мөлшерде адамдар үшін маңызды қоректік зат екені белгілі62,63,64. Бұл талдаулар (4-кесте) тағамда ауыр металдар болған кезде T. molitor дернәсілдері ауыр металдарды жинақтай алатынын көрсетеді. Дегенмен, осы зерттеуде ұн құртының биомассасында табылған ауыр металдардың деңгейі адам тұтынуы үшін қауіпсіз болып саналады. T. molitor үшін ылғалды қоректендіру көзі ретінде құрамында ауыр металдар болуы мүмкін бүйірлік ағындарды пайдаланған кезде жүйелі және мұқият бақылау ұсынылады.
T. molitor личинкаларының жалпы биомассасында ең көп таралған май қышқылдары пальмитин қышқылы (С16:0), олеин қышқылы (С18:1) және линол қышқылы (С18:2) болды (5-кесте), бұл алдыңғы зерттеулерге сәйкес келеді. T. molitor бойынша. Май қышқылдарының спектрінің нәтижелері сәйкес келеді36,46,50,65. T. molitor май қышқылының профилі негізінен бес негізгі компоненттен тұрады: олеин қышқылы (С18:1), пальмитин қышқылы (С16:0), линол қышқылы (С18:2), мирис қышқылы (С14:0) және стеарин қышқылы (C18:0). Олеин қышқылы ұн құрттарының личинкаларында ең көп таралған май қышқылы (30-60%) болып табылады, одан кейін пальмитин қышқылы және линол қышқылы22,35,38,39. Алдыңғы зерттеулер май қышқылдарының бұл профиліне ұн құрттарының дернәсілдерінің диетасы әсер ететінін көрсетті, бірақ айырмашылықтар диетадағыдай тенденцияларға сәйкес келмейді38. Басқа май қышқылы профильдерімен салыстырғанда, картоп қабығындағы C18:1–C18:2 қатынасы керісінше. Буға пісірілген картоп қабығымен қоректенетін ұн құрттарының май қышқылдарының профиліндегі өзгерістер үшін де осындай нәтижелер алынды36. Бұл нәтижелер ұн құртының майының май қышқылдарының профилі өзгеруі мүмкін екенін көрсетеді, бірақ ол әлі де қанықпаған май қышқылдарының бай көзі болып қала береді.
Бұл зерттеудің мақсаты төрт түрлі агроөнеркәсіптік биологиялық қалдықтарды дымқыл жем ретінде пайдаланудың ұн құрттарының құрамына әсерін бағалау болды. Әсер личинкалардың қоректік құндылығына қарай бағаланды. Нәтижелер жанама өнімдердің тағамдық және азық көзі ретінде пайдалануға болатын ақуызға бай биомассаға (ақуыз мөлшері 40,7-52,3%) сәтті айналдырылғанын көрсетті. Сонымен қатар, зерттеу жанама өнімдерді дымқыл жем ретінде пайдалану ұн құртының биомассасының тағамдық құндылығына әсер ететінін көрсетті. Атап айтқанда, личинкаларды көмірсулардың жоғары концентрациясымен қамтамасыз ету (мысалы, картоп кесінділері) олардың май құрамын арттырады және май қышқылдарының құрамын өзгертеді: полиқанықпаған май қышқылдарының аз мөлшері және қаныққан және бір қанықпаған май қышқылдарының жоғары мөлшері, бірақ қанықпаған май қышқылдарының концентрациясы емес. . Май қышқылдары (бір қанықпаған + полиқанықпаған) әлі де басым. Зерттеу сонымен қатар ұн құрттары қышқыл минералдарға бай бүйірлік ағындардан кальций, темір және марганецті іріктеп жинайтынын көрсетті. Минералды заттардың биожетімділігі маңызды рөл атқарады және мұны толық түсіну үшін қосымша зерттеулер қажет. Бүйірлік ағындардағы ауыр металдар ұн құрттарында жиналуы мүмкін. Дегенмен, дернәсіл биомассасындағы Pb, Cd және Cr соңғы концентрациялары рұқсат етілген деңгейден төмен болды, бұл бүйірлік ағындарды ылғалды азық көзі ретінде қауіпсіз пайдалануға мүмкіндік берді.
Томас Мор қолданбалы ғылымдар университетінде 27 °C және 60% салыстырмалы ылғалдылықта Радиус (Гиел, Бельгия) және Инагро (Румбеке-Бейтем, Бельгия) құрт құрттарын өсірді. 60 х 40 см аквариумда өсірілген ұн құрттарының тығыздығы 4,17 құрт/см2 (10 000 құрт) болды. Дернәсілдер бастапқыда бір өсірілетін цистернаға құрғақ азық ретінде 2,1 кг бидай кебегін беріп, кейін қажетіне қарай толықтырды. Агар блоктары дымқыл тағамды бақылауға арналған өңдеу ретінде пайдаланылды. 4-ші аптадан бастап агардың орнына дымқыл азық ретінде бүйірлік ағындар (сонымен қатар ылғал көзі) берілді. Әрбір бүйірлік ағын үшін құрғақ заттардың пайызы алдын ала анықталған және өңделген барлық жәндіктер үшін ылғалдың бірдей мөлшерін қамтамасыз ету үшін жазылған. Тамақ бүкіл террариумға біркелкі бөлінеді. Личинкаларды тәжірибе тобында бірінші қуыршақ пайда болған кезде жинайды. Дернәсілді жинау диаметрі 2 мм механикалық шайқағыштың көмегімен жүзеге асырылады. Картопты туралған тәжірибеден басқа. Кептірілген картоптың үлкен бөліктері де личинкалардың осы електен өтуіне және оларды металл науаға жинауға мүмкіндік беру арқылы бөлінеді. Жиынның жалпы салмағы жалпы егіннің салмағын өлшеу арқылы анықталады. Тірі қалу егіннің жалпы салмағын дернәсіл салмағына бөлу арқылы есептеледі. Дернәсілдің салмағы кем дегенде 100 дернәсілді таңдап, олардың жалпы салмағын санына бөлу арқылы анықталады. Жиналған дернәсілдерді талдау алдында ішектерін босату үшін 24 сағат бойы аштықта ұстайды. Соңында, личинкаларды қалғандардан бөлу үшін қайтадан сүзеді. Олар мұздату-этанизацияланады және талдауға дейін -18°C температурада сақталады.
Құрғақ жем бидай кебекі болды (Бельгиялық Моленс Джойе). Бидай кебегі 2 мм-ден аз бөлшектердің өлшеміне дейін алдын ала електен өтті. Құрт құрттары құрғақ жеммен қатар, ұн құрттары қажет ететін ылғал мен минералды қоспаларды сақтау үшін дымқыл жемді де қажет етеді. Ылғалды азық жалпы жемнің жартысынан астамын құрайды (құрғақ жем + дымқыл жем). Біздің тәжірибемізде агар (Броуленд, Бельгия, 25 г/л) бақылау ылғалды жем ретінде қолданылды45. 1-суретте көрсетілгендей, қоректік заттары әртүрлі төрт ауылшаруашылық қосалқы өнімі ұн құрттарының дернәсілдері үшін ылғалды жем ретінде сыналған. Бұл жанама өнімдерге (a) қияр өсіру жапырақтары (Инагро, Бельгия), (b) картоп кесінділері (Duigny, Бельгия), (c) ашытылған цикорий тамырлары (Инагро, Бельгия) және (d) аукциондардан сатылмаған жемістер мен көкөністер жатады. . (Белорта, Бельгия). Бүйірлік ағын дымқыл ұн құртының жемі ретінде пайдалануға жарамды бөліктерге кесіледі.
Ұн құрттары үшін дымқыл жем ретіндегі ауылшаруашылық қосалқы өнімдері; (а) қияр өсіруден алынған бақша жапырақтары, (б) картоптың кесінділері, (в) цикорий тамырлары, (г) аукционда сатылмаған көкөністер және (е) агар блоктары. Басқару элементтері ретінде.
Азық және ұн құрттарының құрамы үш рет анықталды (n = 3). Жылдам талдау, минералдық құрамы, ауыр металдардың құрамы және май қышқылдарының құрамы бағаланды. Жиналған және аш қалған дернәсілдерден гомогенизацияланған 250 г сынама алынып, 60°C температурада тұрақты салмаққа дейін кептірілген, ұнтақталған (ИКА, Tube Mill 100) және 1 мм електен електен өткен. Кептірілген үлгілер қараңғы контейнерлерде жабылған.
Құрғақ заттардың мөлшері (DM) үлгілерді пеште 105°C температурада 24 сағат бойы кептіру арқылы анықталды (Memmert, UF110). Құрғақ заттардың пайызы үлгінің салмағын жоғалту негізінде есептелді.
Шикі күлдің мөлшері (CA) муфельді пеште (Nabertherm, L9/11/SKM) 550°C температурада 4 сағат бойы жанғаннан кейінгі массалық шығынмен анықталды.
Шикі майдың құрамы немесе диэтил эфирі (EE) экстракциясы Soxhlet экстракция жабдығы арқылы мұнай эфирімен (bp 40–60 °C) орындалды. Шамамен 10 г үлгі экстракция басына салынып, үлгінің жоғалуын болдырмау үшін керамикалық жүнмен жабылған. Сынамалар түнде 150 мл мұнай эфирімен экстракцияланды. Экстракт салқындатылды, органикалық еріткіш жойылды және 300 мбар және 50 °C температурада айналмалы булану (Büchi, R-300) арқылы қалпына келтірілді. Шикі липидтер немесе эфир сығындылары салқындатылған және аналитикалық таразыда өлшенген.
Шикі протеин (CP) мазмұны BN EN ISO 5983-1 (2005) Kjeldahl әдісі арқылы үлгідегі азотты талдау арқылы анықталды. Ақуыз құрамын есептеу үшін сәйкес N-Р коэффициенттерін пайдаланыңыз. Стандартты құрғақ жем (бидай кебегі) үшін 6,25 жалпы коэффициентті пайдаланыңыз. Бүйірлік ағын үшін 4,2366 коэффициенті, ал көкөніс қоспалары үшін 4,3967 коэффициенті қолданылады. Дернәсілдердің шикі ақуыз мөлшері 5,3351-ге дейінгі N-Р коэффициенті арқылы есептелді.
Талшықтың құрамына Герхардт экстракция протоколы (сөмкелердегі талшықты қолмен талдау, Герхардт, Германия) және van Soest 68 әдісіне негізделген бейтарап жуғыш талшықты (NDF) анықтау кіреді. NDF анықтау үшін 1 г үлгі шыны төсемі бар арнайы талшықты қапшыққа (Gerhardt, ADF/NDF қап) салынды. Үлгілермен толтырылған талшықты қаптар алдымен мұнай эфирімен (қайнау температурасы 40–60 °C) майсыздандырылды, содан кейін бөлме температурасында кептірілді. Майсыздандырылған үлгі 1,5 сағат бойы қайнау температурасында ыстыққа тұрақты α-амилазасы бар бейтарап талшықты жуғыш зат ерітіндісімен экстракцияланды. Содан кейін үлгілер үш рет қайнаған ионсыздандырылған сумен жуылды және түні бойы 105 ° C температурада кептірілді. Құрғақ талшықты қаптар (құрамында талшық қалдықтары бар) аналитикалық таразы (Sartorius, P224-1S) арқылы өлшенді, содан кейін муфельді пеште (Nabertherm, L9/11/SKM) 550°C температурада 4 сағат бойы жағылды. Күл қайтадан өлшеніп, талшықтың құрамы үлгіні кептіру мен күйдіру арасындағы салмақ жоғалтуы негізінде есептелді.
Личинкалардың хитин құрамын анықтау үшін біз ван Соест 68 арқылы шикі талшықты талдау негізінде модификацияланған хаттаманы қолдандық. 1 г үлгі арнайы талшықты қапшыққа (Gerhardt, CF қап) және шыны тығыздағышқа салынды. Үлгілер талшықты қапшықтарға салынып, мұнай эфирінде (шамамен 40–60 °C) майсыздандырылды және ауада кептірілді. Майсыздандырылған үлгіні алдымен 0,13 М күкірт қышқылының қышқыл ерітіндісімен қайнау температурасында 30 минут бойы экстракциялады. Үлгі бар экстракциялық талшықты қапшық қайнаған ионсыздандырылған сумен үш рет жуылды, содан кейін 0,23 М калий гидроксиді ерітіндісімен 2 сағат бойы экстракцияланды. Үлгі бар экстракциялық талшықты қапшық қайтадан үш рет қайнаған ионсыздандырылған сумен шайылды және түні бойы 105 ° C температурада кептірілді. Құрамында талшық қалдығы бар құрғақ қап аналитикалық таразыда өлшеніп, муфельді пеште 550°С температурада 4 сағат бойы жағылды. Күл өлшеніп, талшықтың мөлшері өртенген үлгінің салмағын жоғалту негізінде есептелді.
Көмірсулардың жалпы мөлшері есептелді. Жемдегі талшықты емес көмірсулардың (NFC) концентрациясы NDF талдауы арқылы есептелді, ал жәндіктер концентрациясы хитин талдауы арқылы есептелді.
Матрицаның рН мәні NBN EN 15933 сәйкес ионсыздандырылған сумен (1:5 к/т) экстракциядан кейін анықталды.
Үлгілер Broeckx және т.б. сипаттағандай дайындалды. Минералды профильдер ICP-OES (Optima 4300™ DV ICP-OES, Perkin Elmer, MA, АҚШ) көмегімен анықталды.
Ауыр металдар Cd, Cr және Pb графит пешінің атомдық абсорбциялық спектрометриясы (AAS) арқылы талданды (Thermo Scientific, ICE 3000 сериясы, GFS пешінің автосынағымен жабдықталған). Шамамен 200 мг үлгі микротолқынды пештерді (CEM, MARS 5) пайдаланып қышқылды HNO3/HCl (1:3 к/т) ішінде қорытылды. Микротолқынды ас қорыту 190°C температурада 25 минут бойы 600 Вт қуатта орындалды. Сығындыны аса таза сумен сұйылтыңыз.
Май қышқылдары GC-MS (Agilent Technologies, 5977 E MSD детекторы бар 7820A GC жүйесі) арқылы анықталды. Джозеф пен Акман70 әдісі бойынша метанолды КОН ерітіндісіне 20% BF3/MeOH ерітіндісі қосылып, эфир сығындысынан эфир сығындысынан май қышқылының метил эфирі (FAME) алынған. Май қышқылдарын ұстау уақытын 37 FAME қоспасы стандарттарымен (Химиялық зертхана) салыстыру немесе олардың MS спектрлерін NIST дерекқоры сияқты онлайн кітапханалармен салыстыру арқылы анықтауға болады. Сапалық талдау шыңның ауданын хроматограмманың жалпы шыңының ауданына пайызбен есептеу арқылы орындалады.
Деректер талдауы SAS фирмасының (Букингемшир, Ұлыбритания) JMP Pro 15.1.1 бағдарламалық құралы арқылы орындалды. Бағалау 0,05 мәнділік деңгейі бар дисперсияның бір жақты талдауын және пост hoc тесті ретінде Tukey's HSD көмегімен орындалды.
Биоккумуляция коэффициенті (БАФ) ұн құртының дернәсілінің биомассасындағы (ҚМ) ауыр металдардың концентрациясын ылғалды жемдегі (ҚМ) концентрациясына бөлу арқылы есептелді 43 . 1-ден жоғары BAF ауыр металдардың дернәсілдерде ылғалды жемден биожиналатынын көрсетеді.
Ағымдағы зерттеу барысында жасалған және/немесе талданған деректер жинақтары негізделген сұрау бойынша тиісті автордан қол жетімді.
Біріккен Ұлттар Ұйымының Экономикалық және әлеуметтік мәселелер департаменті, халық бөлімі. Дүниежүзілік халық санының болашағы 2019: маңызды оқиғалар (ST/ESA/SER.A/423) (2019).
Коул, МБ, Августин, М.А., Робертсон, Мэджей және Маннерс, Дж.М., Азық-түлік қауіпсіздігі туралы ғылым. NPJ Sci. Азық-түлік 2018, 2. https://doi.org/10.1038/s41538-018-0021-9 (2018).
Жіберу уақыты: 25 желтоқсан 2024 ж