Terima kasih kerana melawat Nature.com. Versi penyemak imbas yang anda gunakan mempunyai sokongan CSS yang terhad. Untuk hasil terbaik, kami mengesyorkan menggunakan penyemak imbas yang lebih baharu (atau melumpuhkan mod keserasian dalam Internet Explorer). Sementara itu, untuk memastikan sokongan berterusan, kami akan memaparkan tapak tanpa gaya dan JavaScript.
Penternakan serangga ialah cara yang berpotensi untuk memenuhi permintaan global yang semakin meningkat untuk protein dan merupakan aktiviti baharu di dunia Barat di mana masih terdapat banyak persoalan mengenai kualiti dan keselamatan produk. Serangga boleh memainkan peranan penting dalam ekonomi pekeliling dengan menukar sisa bio kepada biojisim yang berharga. Kira-kira separuh daripada substrat makanan untuk cacing makan berasal dari makanan basah. Ini boleh diperoleh daripada sisa bio, menjadikan penternakan serangga lebih mampan. Artikel ini melaporkan tentang komposisi pemakanan cacing makan (Tenebrio molitor) yang diberi makanan tambahan organik daripada produk sampingan. Ini termasuk sayur-sayuran yang tidak terjual, hirisan kentang, akar chicory yang ditapai dan daun taman. Ia dinilai dengan menganalisis komposisi proksimat, profil asid lemak, kandungan mineral dan logam berat. Cacing makan yang diberi hirisan kentang mempunyai kandungan lemak berganda dan peningkatan dalam asid lemak tepu dan tak tepu tunggal. Penggunaan akar chicory yang ditapai meningkatkan kandungan mineral dan mengumpul logam berat. Di samping itu, penyerapan mineral oleh cacing makan adalah selektif, kerana hanya kepekatan kalsium, besi dan mangan meningkat. Penambahan campuran sayuran atau daun taman ke dalam diet tidak akan mengubah profil pemakanan dengan ketara. Kesimpulannya, aliran produk sampingan berjaya ditukar menjadi biojisim yang kaya dengan protein, kandungan nutrien dan bioavailabiliti yang mempengaruhi komposisi cacing makan.
Populasi manusia yang semakin meningkat dijangka mencecah 9.7 bilion menjelang 20501,2 memberi tekanan kepada pengeluaran makanan kita untuk menampung permintaan makanan yang tinggi. Dianggarkan permintaan makanan akan meningkat sebanyak 70-80% antara 2012 dan 20503,4,5. Sumber semula jadi yang digunakan dalam pengeluaran makanan semasa semakin berkurangan, mengancam ekosistem dan bekalan makanan kita. Di samping itu, sejumlah besar biojisim dibazirkan berkaitan dengan pengeluaran dan penggunaan makanan. Dianggarkan menjelang 2050, jumlah sisa tahunan global akan mencecah 27 bilion tan, kebanyakannya adalah sisa bio6,7,8. Sebagai tindak balas kepada cabaran ini, penyelesaian inovatif, alternatif makanan dan pembangunan mampan pertanian dan sistem makanan telah dicadangkan9,10,11. Salah satu pendekatan tersebut ialah menggunakan sisa organik untuk menghasilkan bahan mentah seperti serangga yang boleh dimakan sebagai sumber makanan dan makanan lestari12,13. Penternakan serangga menghasilkan gas rumah hijau dan pelepasan ammonia yang lebih rendah, memerlukan kurang air daripada sumber protein tradisional, dan boleh dihasilkan dalam sistem pertanian menegak, memerlukan ruang yang kurang14,15,16,17,18,19. Kajian telah menunjukkan bahawa serangga mampu menukar biowaste bernilai rendah kepada biojisim kaya protein yang berharga dengan kandungan bahan kering sehingga 70%20,21,22. Tambahan pula, biojisim bernilai rendah kini digunakan untuk pengeluaran tenaga, tapak pelupusan atau kitar semula dan oleh itu tidak bersaing dengan sektor makanan dan makanan semasa23,24,25,26. Mealworm (T. molitor)27 dianggap sebagai salah satu spesies yang paling menjanjikan untuk pengeluaran makanan dan makanan berskala besar. Kedua-dua larva dan orang dewasa memakan pelbagai bahan seperti produk bijirin, sisa haiwan, sayur-sayuran, buah-buahan, dsb. 28,29. Dalam masyarakat Barat, T. molitor dibiakkan dalam kurungan dalam skala kecil, terutamanya sebagai makanan untuk haiwan domestik seperti burung atau reptilia. Pada masa ini, potensi mereka dalam pengeluaran makanan dan makanan semakin mendapat perhatian30,31,32. Sebagai contoh, T. molitor telah diluluskan dengan profil makanan baharu, termasuk penggunaan dalam bentuk beku, kering dan serbuk (Peraturan (EU) No 258/97 dan Peraturan (EU) 2015/2283) 33. Walau bagaimanapun, pengeluaran berskala besar serangga untuk makanan dan makanan masih merupakan konsep yang agak baru di negara Barat. Industri ini menghadapi cabaran seperti jurang pengetahuan mengenai diet dan pengeluaran optimum, kualiti pemakanan produk akhir, dan isu keselamatan seperti pembentukan toksik dan bahaya mikrob. Tidak seperti penternakan tradisional, penternakan serangga tidak mempunyai rekod sejarah yang serupa17,24,25,34.
Walaupun banyak kajian telah dijalankan tentang khasiat cacing makan, faktor yang mempengaruhi nilai pemakanannya masih belum difahami sepenuhnya. Kajian terdahulu telah menunjukkan bahawa diet serangga mungkin mempunyai sedikit kesan ke atas komposisinya, tetapi tiada corak yang jelas ditemui. Di samping itu, kajian ini memberi tumpuan kepada komponen protein dan lipid cacing makan, tetapi mempunyai kesan terhad pada komponen mineral21,22,32,35,36,37,38,39,40. Lebih banyak penyelidikan diperlukan untuk memahami kapasiti penyerapan mineral. Satu kajian baru-baru ini menyimpulkan bahawa larva cacing makan yang diberi makan lobak mempunyai sedikit kepekatan mineral tertentu yang meningkat. Walau bagaimanapun, keputusan ini terhad kepada substrat yang diuji, dan ujian industri selanjutnya diperlukan41. Pengumpulan logam berat (Cd, Pb, Ni, As, Hg) dalam cacing makan telah dilaporkan mempunyai korelasi yang ketara dengan kandungan logam matriks. Walaupun kepekatan logam yang terdapat dalam diet dalam makanan haiwan adalah di bawah had undang-undang42, arsenik juga didapati membioakumulasi dalam larva cacing makan, manakala kadmium dan plumbum tidak bioakumulasi43. Memahami kesan diet ke atas komposisi pemakanan cacing makan adalah penting untuk penggunaan selamat mereka dalam makanan dan makanan.
Kajian yang dibentangkan dalam kertas kerja ini memberi tumpuan kepada kesan penggunaan produk sampingan pertanian sebagai sumber makanan basah ke atas komposisi pemakanan cacing makan. Selain makanan kering, makanan basah juga perlu diberikan kepada larva. Sumber makanan basah membekalkan kelembapan yang diperlukan dan juga berfungsi sebagai suplemen pemakanan untuk cacing makan, meningkatkan kadar pertumbuhan dan berat badan maksimum44,45. Menurut data penternakan cacing makan standard kami dalam projek Interreg-Valusect, jumlah makanan cacing makan mengandungi 57% w/w makanan basah. Biasanya, sayur-sayuran segar (cth lobak merah) digunakan sebagai sumber makanan basah35,36,42,44,46. Menggunakan produk sampingan yang bernilai rendah sebagai sumber makanan basah akan membawa faedah yang lebih mampan dan ekonomi kepada penternakan serangga17. Objektif kajian ini adalah untuk (1) menyiasat kesan penggunaan biowaste sebagai makanan basah ke atas komposisi pemakanan cacing tepung, (2) menentukan kandungan makro dan mikronutrien larva cacing tepung yang diternak pada biowaste yang kaya dengan mineral untuk menguji kebolehlaksanaan pengukuhan mineral, dan (3) menilai keselamatan produk sampingan ini dalam penternakan serangga dengan menganalisis kehadiran dan pengumpulan logam berat Pb, Cd dan Cr. Kajian ini akan memberi maklumat lanjut tentang kesan suplemen biowaste terhadap diet larva cacing makan, nilai pemakanan dan keselamatan.
Kandungan bahan kering dalam aliran sisi adalah lebih tinggi berbanding dengan agar nutrien basah kawalan. Kandungan bahan kering dalam campuran sayuran dan daun taman adalah kurang daripada 10%, manakala ia lebih tinggi dalam keratan kentang dan akar chicory yang ditapai (13.4 dan 29.9 g/100 g bahan segar, FM).
Campuran sayuran mempunyai kandungan abu kasar, lemak dan protein yang lebih tinggi dan kandungan karbohidrat bukan gentian yang lebih rendah daripada makanan kawalan (agar), manakala kandungan gentian detergen neutral yang dirawat amilase adalah serupa. Kandungan karbohidrat hirisan kentang adalah yang tertinggi daripada semua aliran sampingan dan setanding dengan agar-agar. Secara keseluruhannya, komposisi kasarnya adalah paling serupa dengan makanan kawalan, tetapi ditambah dengan sejumlah kecil protein (4.9%) dan abu mentah (2.9%) 47,48 . pH kentang berkisar antara 5 hingga 6, dan perlu diperhatikan bahawa aliran sampingan kentang ini lebih berasid (4.7). Akar chicory yang ditapai kaya dengan abu dan merupakan yang paling berasid daripada semua aliran sampingan. Oleh kerana akar tidak dibersihkan, kebanyakan abu dijangka terdiri daripada pasir (silika). Daun taman adalah satu-satunya produk beralkali berbanding dengan kawalan dan aliran sampingan yang lain. Ia mengandungi tahap abu dan protein yang tinggi serta karbohidrat yang jauh lebih rendah daripada kawalan. Komposisi kasar adalah paling hampir dengan akar chicory yang ditapai, tetapi kepekatan protein kasar lebih tinggi (15.0%), yang setanding dengan kandungan protein campuran sayuran. Analisis statistik data di atas menunjukkan perbezaan yang ketara dalam komposisi kasar dan pH aliran sampingan.
Penambahan campuran sayur-sayuran atau daun taman kepada makanan cacing tepung tidak menjejaskan komposisi biojisim larva cacing makan berbanding kumpulan kawalan (Jadual 1). Penambahan keratan kentang menghasilkan perbezaan yang paling ketara dalam komposisi biojisim berbanding kumpulan kawalan yang menerima larva cacing tepung dan sumber makanan basah yang lain. Bagi kandungan protein cacing makan, kecuali keratan kentang, komposisi anggaran aliran sampingan yang berbeza tidak menjejaskan kandungan protein larva. Memberi makan keratan kentang sebagai sumber kelembapan membawa kepada peningkatan dua kali ganda dalam kandungan lemak larva dan penurunan dalam kandungan protein, kitin, dan karbohidrat bukan berserat. Akar chicory yang ditapai meningkatkan kandungan abu larva cacing makan sebanyak satu setengah kali ganda.
Profil mineral dinyatakan sebagai kandungan makromineral (Jadual 2) dan mikronutrien (Jadual 3) dalam makanan basah dan biojisim larva cacing makan.
Secara amnya, aliran sampingan pertanian lebih kaya dengan makromineral berbanding kumpulan kawalan, kecuali keratan kentang, yang mempunyai kandungan Mg, Na dan Ca yang lebih rendah. Kepekatan kalium adalah tinggi dalam semua aliran sampingan berbanding dengan kawalan. Agar mengandungi 3 mg/100 g DM K, manakala kepekatan K dalam aliran sampingan adalah antara 1070 hingga 9909 mg/100 g DM. Kandungan makromineral dalam campuran sayuran adalah jauh lebih tinggi daripada kumpulan kawalan, tetapi kandungan Na adalah lebih rendah dengan ketara (88 berbanding 111 mg/100 g DM). Kepekatan makromineral dalam keratan kentang adalah yang paling rendah daripada semua aliran sampingan. Kandungan makromineral dalam keratan kentang adalah jauh lebih rendah daripada aliran sampingan dan kawalan yang lain. Kecuali kandungan Mg adalah setanding dengan kumpulan kawalan. Walaupun akar chicory yang ditapai tidak mempunyai kepekatan makromineral tertinggi, kandungan abu aliran sampingan ini adalah yang tertinggi daripada semua aliran sampingan. Ini mungkin disebabkan oleh fakta bahawa ia tidak ditulenkan dan mungkin mengandungi kepekatan tinggi silika (pasir). Kandungan Na dan Ca adalah setanding dengan campuran sayuran. Akar chicory yang ditapai mengandungi kepekatan tertinggi Na dari semua aliran sampingan. Kecuali Na, daun hortikultur mempunyai kepekatan makromineral tertinggi daripada semua foraj basah. Kepekatan K (9909 mg/100 g DM) adalah tiga ribu kali lebih tinggi daripada kawalan (3 mg/100 g DM) dan 2.5 kali lebih tinggi daripada campuran sayuran (4057 mg/100 g DM). Kandungan Ca adalah yang tertinggi daripada semua aliran sampingan (7276 mg/100 g DM), 20 kali lebih tinggi daripada kawalan (336 mg/100 g DM), dan 14 kali lebih tinggi daripada kepekatan Ca dalam akar chicory yang ditapai atau campuran sayuran ( 530 dan 496 mg/100 g DM).
Walaupun terdapat perbezaan yang ketara dalam komposisi makromineral diet (Jadual 2), tiada perbezaan ketara ditemui dalam komposisi makromineral cacing makan yang dibesarkan pada campuran sayuran dan diet kawalan.
Larva yang diberi serbuk ubi kentang mempunyai kepekatan yang jauh lebih rendah daripada semua makromineral berbanding kawalan, kecuali Na, yang mempunyai kepekatan yang setanding. Selain itu, pemberian makanan rangup kentang menyebabkan pengurangan terbesar kandungan makromineral larva berbanding dengan aliran sampingan yang lain. Ini konsisten dengan abu bawah yang diperhatikan dalam formulasi cacing makan berdekatan. Walau bagaimanapun, walaupun P dan K jauh lebih tinggi dalam diet basah ini daripada aliran sampingan dan kawalan yang lain, komposisi larva tidak mencerminkan ini. Kepekatan Ca dan Mg rendah yang terdapat dalam biojisim cacing makan mungkin berkaitan dengan kepekatan Ca dan Mg rendah yang terdapat dalam diet basah itu sendiri.
Memberi makan akar chicory yang ditapai dan daun dusun menghasilkan paras kalsium yang jauh lebih tinggi daripada kawalan. Daun dusun mengandungi paras tertinggi P, Mg, K dan Ca daripada semua diet basah, tetapi ini tidak ditunjukkan dalam biojisim cacing makan. Kepekatan Na adalah paling rendah dalam larva ini, manakala kepekatan Na lebih tinggi dalam daun dusun berbanding keratan kentang. Kandungan Ca meningkat dalam larva (66 mg/100 g DM), tetapi kepekatan Ca tidak setinggi yang terdapat dalam biojisim cacing makan (79 mg/100 g DM) dalam eksperimen akar chicory yang ditapai, walaupun kepekatan Ca dalam tanaman daun dusun adalah. 14 kali lebih tinggi daripada akar chicory.
Berdasarkan komposisi mikroelemen makanan basah (Jadual 3), komposisi mineral campuran sayuran adalah serupa dengan kumpulan kawalan, kecuali kepekatan Mn jauh lebih rendah. Kepekatan semua unsur mikro yang dianalisis adalah lebih rendah dalam potongan kentang berbanding kawalan dan produk sampingan lain. Akar chicory yang ditapai mengandungi hampir 100 kali lebih zat besi, 4 kali lebih banyak tembaga, 2 kali lebih banyak zink dan lebih kurang jumlah mangan yang sama. Kandungan zink dan mangan dalam daun tanaman kebun adalah jauh lebih tinggi daripada kumpulan kawalan.
Tiada perbezaan yang ketara ditemui antara kandungan unsur surih larva yang diberi makan kawalan, campuran sayuran, dan makanan sisa kentang basah. Walau bagaimanapun, kandungan Fe dan Mn larva yang diberi diet akar chicory yang ditapai adalah berbeza dengan ketara daripada kandungan cacing makan yang diberi makan kumpulan kawalan. Peningkatan kandungan Fe mungkin disebabkan oleh peningkatan seratus kali ganda dalam kepekatan unsur surih dalam diet basah itu sendiri. Walau bagaimanapun, walaupun tidak terdapat perbezaan ketara dalam kepekatan Mn antara akar chicory yang ditapai dan kumpulan kawalan, tahap Mn meningkat dalam larva yang diberi makan akar chicory yang ditapai. Perlu juga diperhatikan bahawa kepekatan Mn adalah lebih tinggi (3 kali ganda) dalam diet daun basah diet hortikultur berbanding kawalan, tetapi tidak terdapat perbezaan yang ketara dalam komposisi biojisim cacing makan. Satu-satunya perbezaan antara daun kawalan dan hortikultur ialah kandungan Cu, yang lebih rendah dalam daun.
Jadual 4 menunjukkan kepekatan logam berat yang terdapat dalam substrat. Kepekatan maksimum Eropah Pb, Cd dan Cr dalam makanan haiwan yang lengkap telah ditukar kepada mg/100 g bahan kering dan ditambah kepada Jadual 4 untuk memudahkan perbandingan dengan kepekatan yang terdapat dalam aliran sampingan47.
Tiada Pb dikesan dalam makanan basah kawalan, campuran sayuran atau dedak kentang, manakala daun taman mengandungi 0.002 mg Pb/100 g DM dan akar chicory yang ditapai mengandungi kepekatan tertinggi 0.041 mg Pb/100 g DM. Kepekatan C dalam makanan kawalan dan daun taman adalah setanding (0.023 dan 0.021 mg/100 g DM), manakala ia lebih rendah dalam campuran sayuran dan dedak kentang (0.004 dan 0.007 mg/100 g DM). Berbanding dengan substrat lain, kepekatan Cr dalam akar chicory yang ditapai adalah lebih tinggi dengan ketara (0.135 mg/100 g DM) dan enam kali lebih tinggi daripada dalam suapan kawalan. Cd tidak dikesan sama ada dalam aliran kawalan atau mana-mana aliran sampingan yang digunakan.
Tahap Pb dan Cr yang lebih tinggi didapati dalam larva yang diberi makan akar chicory yang ditapai. Walau bagaimanapun, Cd tidak dikesan dalam mana-mana larva cacing makan.
Analisis kualitatif bagi asid lemak dalam lemak mentah telah dijalankan untuk menentukan sama ada profil asid lemak larva cacing tepung boleh dipengaruhi oleh komponen berbeza aliran sisi di mana ia diberi makan. Taburan asid lemak ini ditunjukkan dalam Jadual 5. Asid lemak disenaraikan mengikut nama sepunya dan struktur molekulnya (ditetapkan sebagai “Cx:y”, di mana x sepadan dengan bilangan atom karbon dan y kepada bilangan ikatan tak tepu. ).
Profil asid lemak cacing makan yang diberi serpihan kentang telah diubah dengan ketara. Ia mengandungi jumlah asid miris (C14:0), asid palmitik (C16:0), asid palmitoleik (C16:1) dan asid oleik (C18:1) yang jauh lebih tinggi. Kepekatan asid pentadekanoik (C15:0), asid linoleik (C18:2), dan asid linolenik (C18:3) adalah jauh lebih rendah berbanding cacing makan lain. Berbanding dengan profil asid lemak lain, nisbah C18:1 hingga C18:2 telah diterbalikkan dalam cincang kentang. Cacing makan yang diberi makan daun hortikultur mengandungi jumlah asid pentadekanoik yang lebih tinggi (C15:0) berbanding cacing makan yang diberi makanan basah yang lain.
Asid lemak dibahagikan kepada asid lemak tepu (SFA), asid lemak tak jenuh tunggal (MUFA), dan asid lemak tak tepu (PUFA). Jadual 5 menunjukkan kepekatan kumpulan asid lemak ini. Secara keseluruhannya, profil asid lemak cacing makan yang diberi makan sisa kentang adalah berbeza dengan ketara daripada kawalan dan aliran sampingan yang lain. Bagi setiap kumpulan asid lemak, cacing makan yang diberi makan kerepek kentang adalah berbeza dengan ketara daripada semua kumpulan lain. Mereka mengandungi lebih banyak SFA dan MUFA dan kurang PUFA.
Tidak terdapat perbezaan yang ketara antara kadar kemandirian dan jumlah berat hasil larva yang dibiakkan pada substrat yang berbeza. Kadar kemandirian purata keseluruhan ialah 90%, dan jumlah berat hasil purata ialah 974 gram. Mealworms berjaya memproses produk sampingan sebagai sumber makanan basah. Makanan basah cacing makan menyumbang lebih daripada separuh daripada jumlah berat makanan (kering + basah). Menggantikan sayur-sayuran segar dengan produk sampingan pertanian sebagai makanan basah tradisional mempunyai faedah ekonomi dan alam sekitar untuk penternakan ulat.
Jadual 1 menunjukkan bahawa komposisi biojisim larva cacing makan yang diternak pada diet kawalan adalah kira-kira 72% lembapan, 5% abu, 19% lipid, 51% protein, 8% kitin, dan 18% bahan kering sebagai karbohidrat bukan berserat. Ini adalah setanding dengan nilai yang dilaporkan dalam literatur.48,49 Walau bagaimanapun, komponen lain boleh didapati dalam literatur, selalunya bergantung pada kaedah analisis yang digunakan. Sebagai contoh, kami menggunakan kaedah Kjeldahl untuk menentukan kandungan protein kasar dengan nisbah N kepada P 5.33, manakala penyelidik lain menggunakan nisbah yang lebih meluas iaitu 6.25 untuk sampel daging dan makanan.50,51
Penambahan sisa kentang (diet basah yang kaya dengan karbohidrat) ke dalam diet menyebabkan kandungan lemak cacing makan berganda ganda. Kandungan karbohidrat kentang dijangka terdiri terutamanya daripada kanji, manakala agar-agar mengandungi gula (polisakarida)47,48. Dapatan ini berbeza dengan kajian lain yang mendapati kandungan lemak berkurangan apabila cacing makan diberi diet ditambah dengan kentang yang dikupas wap yang rendah protein (10.7%) dan tinggi kanji (49.8%)36. Apabila buah delima zaitun ditambah ke dalam diet, kandungan protein dan karbohidrat cacing makan sepadan dengan diet basah, manakala kandungan lemak kekal tidak berubah35. Sebaliknya, kajian lain telah menunjukkan bahawa kandungan protein larva yang diternak dalam aliran sampingan mengalami perubahan asas, begitu juga dengan kandungan lemak22,37.
Akar chicory yang ditapai dengan ketara meningkatkan kandungan abu larva cacing makan (Jadual 1). Penyelidikan tentang kesan produk sampingan pada abu dan komposisi mineral larva cacing makan adalah terhad. Kebanyakan kajian pemakanan hasil sampingan telah memfokuskan kepada kandungan lemak dan protein larva tanpa menganalisis kandungan abu21,35,36,38,39. Walau bagaimanapun, apabila kandungan abu larva yang diberi makanan sampingan dianalisis, peningkatan kandungan abu didapati. Sebagai contoh, memberi makan sisa taman cacing makan meningkatkan kandungan abunya daripada 3.01% kepada 5.30%, dan menambah sisa tembikai ke dalam diet meningkatkan kandungan abu daripada 1.87% kepada 4.40%.
Walaupun semua sumber makanan basah berbeza dengan ketara dalam komposisi anggarannya (Jadual 1), perbezaan dalam komposisi biojisim larva cacing makan yang diberi makan sumber makanan basah masing-masing adalah kecil. Hanya larva cacing makan yang diberi makan ketulan kentang atau akar chicory yang ditapai menunjukkan perubahan ketara. Satu penjelasan yang mungkin untuk keputusan ini ialah sebagai tambahan kepada akar chicory, ketulan kentang juga sebahagiannya ditapai (pH 4.7, Jadual 1), menjadikan kanji/karbohidrat lebih mudah dihadam/tersedia kepada larva cacing makan. Cara larva cacing makan mensintesis lipid daripada nutrien seperti karbohidrat adalah sangat menarik dan perlu diterokai sepenuhnya dalam kajian akan datang. Kajian terdahulu mengenai kesan pH diet basah terhadap pertumbuhan larva cacing makan menyimpulkan bahawa tiada perbezaan yang ketara diperhatikan apabila menggunakan blok agar dengan diet basah dalam julat pH 3 hingga 9. Ini menunjukkan bahawa diet basah yang ditapai boleh digunakan untuk kultur Tenebrio molitor53. Sama seperti Coudron et al.53, eksperimen kawalan menggunakan blok agar dalam diet basah yang disediakan kerana ia kekurangan mineral dan nutrien. Kajian mereka tidak mengkaji kesan sumber diet basah yang lebih pelbagai nutrisi seperti sayur-sayuran atau kentang terhadap meningkatkan penghadaman atau bioavailabiliti. Kajian lanjut tentang kesan penapaian sumber diet basah ke atas larva cacing makan diperlukan untuk meneroka lebih lanjut teori ini.
Taburan mineral biojisim cacing makan kawalan yang terdapat dalam kajian ini (Jadual 2 dan 3) adalah setanding dengan julat makro dan mikronutrien yang terdapat dalam literatur48,54,55. Menyediakan cacing makan dengan akar chicory yang ditapai sebagai sumber diet basah memaksimumkan kandungan mineralnya. Walaupun kebanyakan makro dan mikronutrien lebih tinggi dalam campuran sayur-sayuran dan daun taman (Jadual 2 dan 3), ia tidak menjejaskan kandungan mineral biojisim mealworm pada tahap yang sama seperti akar chicory yang ditapai. Satu penjelasan yang mungkin adalah bahawa nutrien dalam daun taman beralkali kurang bioavailabiliti daripada yang lain, diet basah yang lebih berasid (Jadual 1). Kajian terdahulu memberi makan larva cacing makan dengan jerami padi yang ditapai dan mendapati bahawa ia berkembang dengan baik di aliran sampingan ini dan juga menunjukkan bahawa pra-rawatan substrat dengan penapaian mendorong pengambilan nutrien. 56 Penggunaan akar chicory yang ditapai meningkatkan kandungan Ca, Fe dan Mn biojisim mealworm. Walaupun aliran sampingan ini juga mengandungi kepekatan mineral lain yang lebih tinggi (P, Mg, K, Na, Zn dan Cu), mineral ini tidak ketara lebih banyak dalam biojisim mealworm berbanding dengan kawalan, menunjukkan selektiviti pengambilan mineral. Meningkatkan kandungan mineral ini dalam biojisim cacing makan mempunyai nilai pemakanan untuk tujuan makanan dan makanan. Kalsium ialah mineral penting yang memainkan peranan penting dalam fungsi neuromuskular dan banyak proses pengantara enzim seperti pembekuan darah, pembentukan tulang dan gigi. 57,58 Kekurangan zat besi adalah masalah biasa di negara membangun, dengan kanak-kanak, wanita, dan orang tua sering tidak mendapat zat besi yang mencukupi daripada diet mereka. 54 Walaupun mangan adalah unsur penting dalam diet manusia dan memainkan peranan penting dalam fungsi banyak enzim, pengambilan berlebihan boleh menjadi toksik. Tahap mangan yang lebih tinggi dalam cacing makan yang diberi makan akar chicory yang ditapai tidak membimbangkan dan setanding dengan ayam. 59
Kepekatan logam berat yang terdapat dalam aliran sampingan adalah di bawah piawaian Eropah untuk makanan haiwan yang lengkap. Analisis logam berat larva cacing makan menunjukkan bahawa paras Pb dan Cr adalah lebih tinggi dalam cacing makan yang diberi makan akar chicory yang ditapai berbanding kumpulan kawalan dan substrat lain (Jadual 4). Akar chicory tumbuh di dalam tanah dan diketahui menyerap logam berat, manakala aliran sampingan yang lain berasal dari pengeluaran makanan manusia yang terkawal. Cacing makan yang diberi makan akar chicory yang ditapai juga mengandungi tahap Pb dan Cr yang lebih tinggi (Jadual 4). Faktor bioakumulasi (BAF) yang dikira adalah 2.66 untuk Pb dan 1.14 untuk Cr, iaitu lebih daripada 1, menunjukkan bahawa cacing makan mempunyai keupayaan untuk mengumpul logam berat. Berkenaan dengan Pb, EU menetapkan kandungan Pb maksimum sebanyak 0.10 mg setiap kilogram daging segar untuk kegunaan manusia61. Dalam penilaian data eksperimen, kepekatan Pb maksimum yang ditemui dalam cacing makan akar chicory yang ditapai ialah 0.11 mg/100 g DM. Apabila nilai dikira semula kepada kandungan bahan kering sebanyak 30.8% untuk cacing makan ini, kandungan Pb adalah 0.034 mg/kg bahan segar, iaitu di bawah paras maksimum 0.10 mg/kg. Tiada kandungan maksimum Cr dinyatakan dalam peraturan makanan Eropah. Cr biasanya ditemui dalam persekitaran, bahan makanan dan bahan tambahan makanan dan diketahui sebagai nutrien penting untuk manusia dalam jumlah yang kecil62,63,64. Analisis ini (Jadual 4) menunjukkan bahawa larva T. molitor boleh mengumpul logam berat apabila logam berat terdapat dalam diet. Walau bagaimanapun, paras logam berat yang terdapat dalam biojisim mealworm dalam kajian ini dianggap selamat untuk dimakan oleh manusia. Pemantauan yang kerap dan teliti disyorkan apabila menggunakan aliran sampingan yang mungkin mengandungi logam berat sebagai sumber suapan basah untuk T. molitor.
Asid lemak yang paling banyak dalam jumlah biojisim larva T. molitor ialah asid palmitik (C16:0), asid oleik (C18:1), dan asid linoleik (C18:2) (Jadual 5), yang konsisten dengan kajian terdahulu. pada T. molitor. Keputusan spektrum asid lemak adalah konsisten36,46,50,65. Profil asid lemak T. molitor secara amnya terdiri daripada lima komponen utama: asid oleik (C18:1), asid palmitik (C16:0), asid linoleik (C18:2), asid miris (C14:0), dan asid stearik. (C18:0). Asid oleik dilaporkan sebagai asid lemak yang paling banyak (30–60%) dalam larva cacing tepung, diikuti oleh asid palmitik dan asid linoleik22,35,38,39. Kajian terdahulu telah menunjukkan bahawa profil asid lemak ini dipengaruhi oleh diet larva cacing makan, tetapi perbezaannya tidak mengikut trend yang sama seperti diet38. Berbanding dengan profil asid lemak lain, nisbah C18:1–C18:2 dalam kulit kentang diterbalikkan. Keputusan yang sama diperolehi untuk perubahan dalam profil asid lemak cacing makan yang diberi kulit kentang kukus36. Keputusan ini menunjukkan bahawa walaupun profil asid lemak minyak cacing makan mungkin diubah, ia masih kekal sebagai sumber yang kaya dengan asid lemak tak tepu.
Matlamat kajian ini adalah untuk menilai kesan penggunaan empat aliran bio sisa agro-industri yang berbeza sebagai makanan basah ke atas komposisi cacing makan. Kesannya dinilai berdasarkan nilai pemakanan larva. Keputusan menunjukkan bahawa produk sampingan berjaya ditukar kepada biojisim yang kaya dengan protein (kandungan protein 40.7-52.3%), yang boleh digunakan sebagai sumber makanan dan makanan. Di samping itu, kajian menunjukkan bahawa menggunakan produk sampingan sebagai makanan basah memberi kesan kepada nilai pemakanan biojisim cacing makan. Khususnya, menyediakan larva dengan kepekatan karbohidrat yang tinggi (contohnya potongan kentang) meningkatkan kandungan lemaknya dan mengubah komposisi asid lemaknya: kandungan asid lemak tak tepu yang lebih rendah dan kandungan asid lemak tepu dan tak tepu yang lebih tinggi, tetapi bukan kepekatan asid lemak tak tepu. . Asid lemak (monounsaturated + polyunsaturated) masih mendominasi. Kajian itu juga menunjukkan bahawa cacing makan secara selektif mengumpul kalsium, besi dan mangan daripada aliran sampingan yang kaya dengan mineral berasid. Ketersediaan bio mineral nampaknya memainkan peranan penting dan kajian lanjut diperlukan untuk memahami sepenuhnya perkara ini. Logam berat yang terdapat dalam aliran sampingan mungkin terkumpul dalam cacing makan. Walau bagaimanapun, kepekatan akhir Pb, Cd dan Cr dalam biojisim larva berada di bawah paras yang boleh diterima, membolehkan aliran sampingan ini digunakan dengan selamat sebagai sumber makanan basah.
Larva mealworm diternak oleh Radius (Giel, Belgium) dan Inagro (Rumbeke-Beitem, Belgium) di Universiti Sains Gunaan Thomas More pada 27 ° C dan kelembapan relatif 60%. Ketumpatan cacing makan yang diternak dalam akuarium berukuran 60 x 40 cm ialah 4.17 cacing/cm2 (10,000 ekor cacing makan). Larva pada mulanya diberi makan 2.1 kg dedak gandum sebagai makanan kering setiap tangki penternakan dan kemudian ditambah mengikut keperluan. Gunakan blok agar sebagai kawalan rawatan makanan basah. Bermula dari minggu ke-4, mulakan memberi makan sungai sampingan (juga sumber kelembapan) sebagai makanan basah dan bukannya agar ad libitum. Peratusan bahan kering untuk setiap aliran sampingan telah ditentukan dan direkodkan untuk memastikan jumlah lembapan yang sama untuk semua serangga merentas rawatan. Makanan diagihkan sama rata ke seluruh terarium. Larva dikumpul apabila pupa pertama muncul dalam kumpulan eksperimen. Penuaian larva dilakukan menggunakan shaker mekanikal berdiameter 2 mm. Kecuali percubaan potong dadu kentang. Sebahagian besar kentang kering dipotong dadu juga diasingkan dengan membenarkan larva merangkak melalui jaringan ini dan mengumpulnya dalam dulang logam. Jumlah berat tuaian ditentukan dengan menimbang jumlah berat tuaian. Kemandirian dikira dengan membahagikan jumlah berat tuaian dengan berat larva. Berat larva ditentukan dengan memilih sekurang-kurangnya 100 larva dan membahagikan jumlah beratnya dengan bilangan. Larva yang dikumpul dilaparkan selama 24 jam untuk mengosongkan isi perut mereka sebelum dianalisis. Akhirnya, larva disaring sekali lagi untuk memisahkannya daripada yang lain. Ia dibekukan dan dieutanasi serta disimpan pada suhu -18°C sehingga analisis.
Makanan kering ialah dedak gandum (Belgian Molens Joye). Dedak gandum telah diayak terlebih dahulu kepada saiz zarah kurang daripada 2 mm. Selain makanan kering, larva cacing makan juga memerlukan makanan basah untuk mengekalkan kelembapan dan suplemen mineral yang diperlukan oleh cacing makan. Suapan basah menyumbang lebih separuh daripada jumlah suapan (suapan kering + suapan basah). Dalam eksperimen kami, agar (Brouwland, Belgium, 25 g/l) digunakan sebagai suapan basah kawalan45. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, empat hasil sampingan pertanian dengan kandungan nutrien yang berbeza telah diuji sebagai makanan basah untuk larva cacing makan. Hasil sampingan ini termasuk (a) daun daripada penanaman timun (Inagro, Belgium), (b) pemangkasan kentang (Duigny, Belgium), (c) akar chicory yang ditapai (Inagro, Belgium) dan (d) buah-buahan dan sayur-sayuran yang tidak terjual daripada lelongan . (Belorta, Belgium). Aliran sampingan dicincang menjadi kepingan yang sesuai untuk digunakan sebagai makanan cacing basah.
Hasil sampingan pertanian sebagai makanan basah untuk cacing makan; (a) daun kebun daripada penanaman timun, (b) keratan kentang, (c) akar chicory, (d) sayur-sayuran yang tidak terjual di lelong dan (e) blok agar. Sebagai kawalan.
Komposisi makanan dan larva cacing makan ditentukan tiga kali (n = 3). Analisis pantas, komposisi mineral, kandungan logam berat dan komposisi asid lemak telah dinilai. Sampel homogen sebanyak 250 g telah diambil daripada larva yang dikumpul dan kebuluran, dikeringkan pada suhu 60°C hingga berat malar, dikisar (IKA, Tiub kilang 100) dan diayak melalui ayak 1 mm. Sampel kering dimeteraikan dalam bekas gelap.
Kandungan bahan kering (DM) ditentukan dengan mengeringkan sampel dalam ketuhar pada suhu 105°C selama 24 jam (Memmert, UF110). Peratusan bahan kering dikira berdasarkan penurunan berat sampel.
Kandungan abu kasar (CA) ditentukan oleh kehilangan jisim semasa pembakaran dalam relau meredam (Nabertherm, L9/11/SKM) pada 550°C selama 4 jam.
Pengekstrakan kandungan lemak kasar atau dietil eter (EE) dilakukan dengan eter petroleum (bp 40–60 °C) menggunakan peralatan pengekstrakan Soxhlet. Kira-kira 10 g sampel diletakkan di dalam kepala pengekstrakan dan ditutup dengan bulu seramik untuk mengelakkan kehilangan sampel. Sampel diekstrak semalaman dengan 150 ml petroleum eter. Ekstrak telah disejukkan, pelarut organik dikeluarkan dan diperoleh semula dengan penyejatan berputar (Büchi, R-300) pada 300 mbar dan 50 °C. Lipid mentah atau ekstrak eter telah disejukkan dan ditimbang pada neraca analitik.
Kandungan protein kasar (CP) ditentukan dengan menganalisis nitrogen yang terdapat dalam sampel menggunakan kaedah Kjeldahl BN EN ISO 5983-1 (2005). Gunakan faktor N kepada P yang sesuai untuk mengira kandungan protein. Untuk makanan kering standard (dedak gandum) gunakan jumlah faktor 6.25. Untuk aliran sisi faktor 4.2366 digunakan dan untuk campuran sayuran faktor 4.3967 digunakan. Kandungan protein kasar larva dikira menggunakan faktor N hingga P sebanyak 5.3351.
Kandungan gentian termasuk penentuan gentian detergen neutral (NDF) berdasarkan protokol pengekstrakan Gerhardt (analisis gentian manual dalam beg, Gerhardt, Jerman) dan kaedah van Soest 68. Untuk penentuan NDF, sampel 1 g diletakkan dalam beg gentian khas (Gerhardt, beg ADF/NDF) dengan pelapik kaca. Beg gentian yang diisi dengan sampel terlebih dahulu dinyahlemak dengan eter petroleum (takat didih 40–60 °C) dan kemudian dikeringkan pada suhu bilik. Sampel yang telah dinyahlemak diekstrak dengan larutan detergen gentian neutral yang mengandungi α-amilase yang stabil haba pada suhu mendidih selama 1.5 jam. Sampel kemudian dibasuh tiga kali dengan air ternyahion mendidih dan dikeringkan pada suhu 105 °C semalaman. Beg gentian kering (mengandungi sisa gentian) ditimbang menggunakan neraca analitik (Sartorius, P224-1S) dan kemudian dibakar dalam relau meredam (Nabertherm, L9/11/SKM) pada suhu 550°C selama 4 jam. Abu ditimbang semula dan kandungan gentian dikira berdasarkan penurunan berat antara pengeringan dan pembakaran sampel.
Untuk menentukan kandungan kitin larva, kami menggunakan protokol yang diubah suai berdasarkan analisis gentian mentah oleh van Soest 68 . Sampel 1 g dimasukkan ke dalam beg gentian khas (Gerhardt, Beg CF) dan kedap kaca. Sampel telah dibungkus dalam beg gentian, dinyahlemak dalam eter petroleum (c. 40–60 °C) dan dikeringkan di udara. Sampel yang telah dinyahlemak terlebih dahulu diekstrak dengan larutan berasid 0.13 M asid sulfurik pada suhu mendidih selama 30 minit. Beg gentian pengekstrakan yang mengandungi sampel dibasuh tiga kali dengan air ternyahion mendidih dan kemudian diekstrak dengan larutan kalium hidroksida 0.23 M selama 2 jam. Beg gentian pengekstrakan yang mengandungi sampel sekali lagi dibilas tiga kali dengan air ternyahion mendidih dan dikeringkan pada suhu 105°C semalaman. Beg kering yang mengandungi sisa gentian ditimbang pada neraca analitik dan dibakar dalam relau meredam pada suhu 550°C selama 4 jam. Abu ditimbang dan kandungan gentian dikira berdasarkan penurunan berat sampel yang dibakar.
Jumlah kandungan karbohidrat telah dikira. Kepekatan karbohidrat bukan gentian (NFC) dalam makanan dikira menggunakan analisis NDF, dan kepekatan serangga dikira menggunakan analisis kitin.
pH matriks ditentukan selepas pengekstrakan dengan air ternyahion (1:5 v/v) mengikut NBN EN 15933.
Sampel telah disediakan seperti yang diterangkan oleh Broeckx et al. Profil mineral ditentukan menggunakan ICP-OES (Optima 4300™ DV ICP-OES, Perkin Elmer, MA, USA).
Logam berat Cd, Cr dan Pb telah dianalisis dengan spektrometri penyerapan atom (AAS) relau grafit (Thermo Scientific, siri ICE 3000, dilengkapi dengan autosampler relau GFS). Kira-kira 200 mg sampel telah dicerna dalam HNO3/HCl berasid (1:3 v/v) menggunakan gelombang mikro (CEM, MARS 5). Pencernaan gelombang mikro dilakukan pada suhu 190°C selama 25 minit pada 600 W. Cairkan ekstrak dengan air ultratulen.
Asid lemak ditentukan oleh GC-MS (Agilent Technologies, sistem GC 7820A dengan pengesan 5977 E MSD). Mengikut kaedah Joseph dan Akman70, 20% larutan BF3/MeOH telah ditambah kepada larutan KOH metanol dan asid lemak metil ester (FAME) diperoleh daripada ekstrak eter selepas pengesteran. Asid lemak boleh dikenal pasti dengan membandingkan masa pengekalannya dengan 37 piawaian campuran FAME (Makmal Kimia) atau dengan membandingkan spektrum MS mereka dengan perpustakaan dalam talian seperti pangkalan data NIST. Analisis kualitatif dilakukan dengan mengira kawasan puncak sebagai peratusan daripada jumlah luas puncak kromatogram.
Analisis data dilakukan menggunakan perisian JMP Pro 15.1.1 daripada SAS (Buckinghamshire, UK). Penilaian dilakukan menggunakan analisis varians sehala dengan aras keertian 0.05 dan Tukey HSD sebagai ujian post hoc.
Faktor bioakumulasi (BAF) dikira dengan membahagikan kepekatan logam berat dalam biojisim larva cacing (DM) dengan kepekatan dalam makanan basah (DM) 43 . BAF lebih besar daripada 1 menunjukkan bahawa logam berat bioakumulasi daripada makanan basah dalam larva.
Set data yang dijana dan/atau dianalisis semasa kajian semasa tersedia daripada pengarang yang sepadan atas permintaan yang munasabah.
Jabatan Hal Ehwal Ekonomi dan Sosial Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu, Bahagian Penduduk. Prospek Penduduk Dunia 2019: Sorotan (ST/ESA/SER.A/423) (2019).
Cole, MB, Augustine, MA, Robertson, MJ, dan Manners, JM, Sains keselamatan makanan. NPJ Sci. Makanan 2018, 2. https://doi.org/10.1038/s41538-018-0021-9 (2018).
Masa siaran: Dis-19-2024