Bedankt voor uw bezoek aan Nature.com. De browserversie die u gebruikt heeft beperkte CSS-ondersteuning. Voor de beste resultaten raden wij u aan een nieuwere browser te gebruiken (of de compatibiliteitsmodus in Internet Explorer uit te schakelen). Om voortdurende ondersteuning te garanderen, zullen we de site in de tussentijd weergeven zonder stijlen en JavaScript.
Insectenteelt is een potentiële manier om aan de groeiende mondiale vraag naar eiwitten te voldoen en is een nieuwe activiteit in de westerse wereld waar veel vragen blijven bestaan over de kwaliteit en veiligheid van producten. Insecten kunnen een belangrijke rol spelen in de circulaire economie door bioafval om te zetten in waardevolle biomassa. Ongeveer de helft van het voedingssubstraat voor meelwormen is afkomstig van natvoer. Dit kan worden gewonnen uit bioafval, waardoor de insectenkweek duurzamer wordt. Dit artikel doet verslag van de voedingssamenstelling van meelwormen (Tenebrio molitor) gevoed met biologische supplementen uit bijproducten. Denk hierbij aan onverkochte groenten, aardappelschijfjes, gefermenteerde cichoreiwortels en tuinbladeren. Het wordt beoordeeld door de nabije samenstelling, het vetzuurprofiel, het gehalte aan mineralen en zware metalen te analyseren. Meelwormen die aardappelschijfjes kregen, hadden een dubbel vetgehalte en een toename van verzadigde en enkelvoudig onverzadigde vetzuren. Het gebruik van gefermenteerde cichoreiwortel verhoogt het mineraalgehalte en accumuleert zware metalen. Bovendien is de opname van mineralen door de meelworm selectief, omdat alleen de calcium-, ijzer- en mangaanconcentraties worden verhoogd. De toevoeging van groentemengsels of tuinbladeren aan het dieet zal het voedingsprofiel niet significant veranderen. Concluderend werd de bijproductstroom met succes omgezet in een eiwitrijke biomassa, waarvan het nutriëntengehalte en de biologische beschikbaarheid de samenstelling van de meelwormen beïnvloedden.
De groeiende menselijke bevolking zal naar verwachting in 2050 9,7 miljard mensen bereiken1,2 waardoor onze voedselproductie onder druk komt te staan om aan de grote vraag naar voedsel te kunnen voldoen. Er wordt geschat dat de vraag naar voedsel tussen 2012 en 2050 met 70-80% zal toenemen3,4,5. De natuurlijke hulpbronnen die bij de huidige voedselproductie worden gebruikt, raken uitgeput, waardoor onze ecosystemen en voedselvoorraden worden bedreigd. Bovendien worden grote hoeveelheden biomassa verspild in verband met de voedselproductie en -consumptie. Er wordt geschat dat in 2050 het jaarlijkse mondiale afvalvolume 27 miljard ton zal bedragen, waarvan het grootste deel bioafval is6,7,8. Als antwoord op deze uitdagingen zijn innovatieve oplossingen, voedselalternatieven en duurzame ontwikkeling van landbouw en voedselsystemen voorgesteld9,10,11. Eén van die benaderingen is het gebruik van organische reststromen om grondstoffen zoals eetbare insecten te produceren als duurzame bronnen van voedsel en veevoer12,13. De insectenkweek produceert een lagere uitstoot van broeikasgassen en ammoniak, vereist minder water dan traditionele eiwitbronnen en kan worden geproduceerd in verticale landbouwsystemen, waardoor minder ruimte nodig is14,15,16,17,18,19. Uit onderzoek is gebleken dat insecten laagwaardig bioafval kunnen omzetten in waardevolle eiwitrijke biomassa met een drogestofgehalte tot wel 70%20,21,22. Bovendien wordt laagwaardige biomassa momenteel gebruikt voor energieproductie, storten of recycling en concurreert deze daarom niet met de huidige voedsel- en diervoedersector23,24,25,26. De meelworm (T. molitor)27 wordt beschouwd als een van de meest veelbelovende soorten voor grootschalige voedsel- en diervoederproductie. Zowel larven als volwassenen voeden zich met een verscheidenheid aan materialen, zoals graanproducten, dierlijk afval, groenten, fruit, enz. 28,29. In westerse samenlevingen wordt T. molitor op kleine schaal in gevangenschap gefokt, voornamelijk als voer voor huisdieren zoals vogels of reptielen. Momenteel krijgt hun potentieel in de voedsel- en diervoederproductie meer aandacht30,31,32. T. molitor is bijvoorbeeld goedgekeurd met een nieuw voedingsprofiel, inclusief gebruik in bevroren, gedroogde en poedervorm (Verordening (EU) nr. 258/97 en Verordening (EU) 2015/2283)33. Grootschalige productie van insecten voor voedsel en veevoer is in westerse landen nog een relatief nieuw concept. De industrie wordt geconfronteerd met uitdagingen zoals kennislacunes met betrekking tot optimale diëten en productie, de voedingskwaliteit van het eindproduct en veiligheidsproblemen zoals de opbouw van toxische stoffen en microbiële gevaren. In tegenstelling tot de traditionele veehouderij heeft de insectenteelt geen vergelijkbaar historisch trackrecord17,24,25,34.
Hoewel er veel onderzoeken zijn gedaan naar de voedingswaarde van meelwormen, zijn de factoren die hun voedingswaarde beïnvloeden nog niet volledig begrepen. Eerdere studies hebben aangetoond dat het dieet van insecten enig effect kan hebben op de samenstelling ervan, maar er werd geen duidelijk patroon gevonden. Bovendien concentreerden deze onderzoeken zich op de eiwit- en lipidecomponenten van meelwormen, maar hadden ze beperkte effecten op de minerale componenten21,22,32,35,36,37,38,39,40. Er is meer onderzoek nodig om het absorptievermogen van mineralen te begrijpen. Een recente studie concludeerde dat meelwormlarven die radijs kregen, licht verhoogde concentraties van bepaalde mineralen hadden. Deze resultaten zijn echter beperkt tot het geteste substraat en er zijn verdere industriële proeven nodig41. Er is gerapporteerd dat de accumulatie van zware metalen (Cd, Pb, Ni, As, Hg) in meelwormen significant gecorreleerd is met het metaalgehalte van de matrix. Hoewel de concentraties metalen in de voeding van veevoer onder de wettelijke limieten liggen42, blijkt arseen ook te bioaccumuleren in meelwormlarven, terwijl cadmium en lood niet bioaccumuleren43. Het begrijpen van de effecten van voeding op de voedingssamenstelling van meelwormen is van cruciaal belang voor het veilige gebruik ervan in voedsel en diervoeder.
Het onderzoek dat in dit artikel wordt gepresenteerd, richt zich op de impact van het gebruik van agrarische bijproducten als natte voerbron op de voedingssamenstelling van meelwormen. Naast droogvoer moet ook natvoer aan de larven worden verstrekt. De natte voerbron zorgt voor het nodige vocht en dient tevens als voedingssupplement voor meelwormen, waardoor de groeisnelheid en het maximale lichaamsgewicht toenemen44,45. Volgens onze standaard meelwormkweekgegevens in het Interreg-Valusect project bevat het totale meelwormvoer 57% w/w natvoer. Als natvoerbron worden doorgaans verse groenten (bijvoorbeeld wortelen) gebruikt35,36,42,44,46. Het gebruik van laagwaardige bijproducten als natte voerbronnen zal meer duurzame en economische voordelen opleveren voor de insectenkweek17. De doelstellingen van deze studie waren (1) het onderzoeken van de effecten van het gebruik van bioafval als natvoer op de voedingssamenstelling van meelwormen, (2) het bepalen van de macro- en micronutriënteninhoud van meelwormlarven gekweekt op mineraalrijk bioafval om de haalbaarheid te testen van minerale verrijking, en (3) de veiligheid van deze bijproducten in de insectenkweek evalueren door de aanwezigheid en accumulatie van zware metalen Pb, Cd en Cr te analyseren. Deze studie zal meer informatie opleveren over de effecten van suppletie met bioafval op het dieet van meelwormlarven, de voedingswaarde en de veiligheid.
Het drogestofgehalte in de zijstroom was hoger vergeleken met de controle natte voedingsagar. Het drogestofgehalte in de groentemengsels en tuinbladeren was minder dan 10%, terwijl dit hoger was in aardappelstekken en gefermenteerde cichoreiwortels (13,4 en 29,9 g/100 g verse stof, FM).
Het groentemengsel had een hoger gehalte aan ruwe as, vet en eiwit en een lager gehalte aan niet-vezelachtige koolhydraten dan het controlevoer (agar), terwijl het met amylase behandelde neutrale wasmiddelvezelgehalte vergelijkbaar was. Het koolhydraatgehalte van de aardappelschijfjes was het hoogste van alle zijstromen en vergelijkbaar met dat van de agar. Over het geheel genomen kwam de ruwe samenstelling het meest overeen met die van het controlevoer, maar werd aangevuld met kleine hoeveelheden eiwit (4,9%) en ruwe as (2,9%) 47,48. De pH van aardappel varieert van 5 tot 6, en het is vermeldenswaard dat deze aardappelzijstroom zuurder is (4,7). Gefermenteerde cichoreiwortel is rijk aan as en is de zuurste van alle zijstromen. Omdat de wortels niet zijn schoongemaakt, zal de as naar verwachting grotendeels uit zand (silica) bestaan. Tuinbladeren waren het enige alkalische product vergeleken met de controle- en andere zijstromen. Het bevat een hoog as- en eiwitgehalte en veel minder koolhydraten dan de controle. De ruwe samenstelling komt het dichtst in de buurt van gefermenteerde cichoreiwortel, maar de concentratie ruw eiwit is hoger (15,0%), wat vergelijkbaar is met het eiwitgehalte van het groentemengsel. Statistische analyse van de bovenstaande gegevens toonde significante verschillen in de ruwe samenstelling en pH van de zijstromen.
Toevoeging van groentemengsels of tuinbladeren aan het meelwormvoer had geen invloed op de biomassasamenstelling van meelwormlarven vergeleken met de controlegroep (Tabel 1). Toevoeging van aardappelstek resulteerde in het grootste verschil in biomassasamenstelling vergeleken met de controlegroep die meelwormlarven en andere bronnen van natvoer kreeg. Wat betreft het eiwitgehalte van meelwormen, met uitzondering van aardappelstekken, had een verschillende samenstelling van de zijstromen bij benadering geen invloed op het eiwitgehalte van de larven. Het voeren van aardappelstekken als vochtbron leidde tot een tweevoudige toename van het vetgehalte van de larven en een afname van het gehalte aan eiwitten, chitine en niet-vezelachtige koolhydraten. Gefermenteerde cichoreiwortel verhoogde het asgehalte van meelwormlarven anderhalf maal.
Minerale profielen werden uitgedrukt als macrominerale (Tabel 2) en micronutriënten (Tabel 3) gehalten in natvoer en meelwormlarvale biomassa.
Over het algemeen waren agrarische zijstromen rijker aan macromineralen vergeleken met de controlegroep, behalve aardappelstekken, die een lager Mg-, Na- en Ca-gehalte hadden. De kaliumconcentratie was in alle zijstromen hoog vergeleken met de controle. Agar bevat 3 mg/100 g DM K, terwijl de K-concentratie in de zijstroom varieerde van 1070 tot 9909 mg/100 g DM. Het macromineralengehalte in het groentemengsel was significant hoger dan in de controlegroep, maar het Na-gehalte was significant lager (88 vs. 111 mg/100 g DM). De macrominerale concentratie in aardappelstekken was de laagste van alle zijstromen. Het macromineralengehalte in aardappelstekken was significant lager dan in andere zijstromen en controle. Behalve dat het Mg-gehalte vergelijkbaar was met de controlegroep. Hoewel gefermenteerde cichoreiwortel niet de hoogste concentratie macromineralen had, was het asgehalte van deze zijstroom het hoogste van alle zijstromen. Dit kan te wijten zijn aan het feit dat ze niet gezuiverd zijn en hoge concentraties silica (zand) kunnen bevatten. De Na- en Ca-gehalten waren vergelijkbaar met die van het groentemengsel. Gefermenteerde cichoreiwortel bevatte de hoogste concentratie Na van alle zijstromen. Met uitzondering van Na hadden tuinbouwbladeren de hoogste concentraties macromineralen van alle natte voedergewassen. De K-concentratie (9909 mg/100 g DS) was drieduizend maal hoger dan de controle (3 mg/100 g DS) en 2,5 maal hoger dan het groentemengsel (4057 mg/100 g DS). Het Ca-gehalte was het hoogste van alle zijstromen (7276 mg/100 g DS), 20 maal hoger dan de controle (336 mg/100 g DS) en 14 maal hoger dan de Ca-concentratie in gefermenteerde cichoreiwortels of groentemengsels (530 mg/100 g DS). en 496 mg/100 g DM).
Hoewel er significante verschillen waren in de macrominerale samenstelling van de diëten (Tabel 2), werden er geen significante verschillen gevonden in de macrominerale samenstelling van meelwormen gekweekt met groentemengsels en controlediëten.
Larven gevoed met aardappelkruimels hadden significant lagere concentraties van alle macromineralen vergeleken met de controle, met uitzondering van Na, die vergelijkbare concentraties had. Bovendien veroorzaakte het voeren van aardappelchips de grootste vermindering van het macrominerale gehalte van de larven in vergelijking met de andere zijstromen. Dit komt overeen met het lagere asgehalte dat wordt waargenomen in de nabijgelegen meelwormformuleringen. Hoewel P en K significant hoger waren in dit natte dieet dan de andere zijstromen en de controle, weerspiegelde de larvensamenstelling dit niet. De lage Ca- en Mg-concentraties in de meelwormbiomassa kunnen verband houden met de lage Ca- en Mg-concentraties in het natte dieet zelf.
Het voeren van gefermenteerde cichoreiwortels en boomgaardbladeren resulteerde in significant hogere calciumniveaus dan de controlegroep. Boomgaardbladeren bevatten de hoogste niveaus van P, Mg, K en Ca van alle natte diëten, maar dit kwam niet tot uiting in de meelwormbiomassa. De Na-concentraties waren het laagst in deze larven, terwijl de Na-concentraties hoger waren in boomgaardbladeren dan in aardappelstekken. Het Ca-gehalte nam toe in de larven (66 mg/100 g DS), maar de Ca-concentraties waren niet zo hoog als die in de meelwormbiomassa (79 mg/100 g DS) in de gefermenteerde cichoreiwortelproeven, hoewel de Ca-concentratie in de boomgaardbladgewassen lager was dan die in de meelwormbiomassa (79 mg/100 g DS). 14 keer hoger dan in cichoreiwortel.
Op basis van de samenstelling van de micro-elementen van het natte voer (Tabel 3) was de mineraalsamenstelling van het groentemengsel vergelijkbaar met die van de controlegroep, behalve dat de Mn-concentratie aanzienlijk lager was. De concentraties van alle geanalyseerde micro-elementen waren lager in aardappelstukken vergeleken met de controle en andere bijproducten. Gefermenteerde cichoreiwortel bevatte bijna 100 keer meer ijzer, 4 keer meer koper, 2 keer meer zink en ongeveer dezelfde hoeveelheid mangaan. Het zink- en mangaangehalte in de bladeren van tuingewassen was aanzienlijk hoger dan in de controlegroep.
Er werden geen significante verschillen gevonden tussen het gehalte aan sporenelementen van de larven die het controledieet, het groentemengsel en het natte aardappelrestenvoer kregen. De Fe- en Mn-gehalten van de larven die het gefermenteerde cichoreiworteldieet kregen, waren echter significant verschillend van die van de meelwormen die de controlegroep kregen. De toename van het Fe-gehalte kan te wijten zijn aan de honderdvoudige toename van de concentratie sporenelementen in het natte dieet zelf. Hoewel er geen significant verschil was in Mn-concentraties tussen de gefermenteerde cichoreiwortels en de controlegroep, namen de Mn-niveaus toe in de larven die de gefermenteerde cichoreiwortels voedden. Ook moet worden opgemerkt dat de Mn-concentratie hoger was (drievoudig) in het natte bladdieet van het tuinbouwdieet vergeleken met de controle, maar er was geen significant verschil in de biomassasamenstelling van de meelwormen. Het enige verschil tussen de controlebladeren en de tuinbouwbladeren was het Cu-gehalte, dat lager was in de bladeren.
Tabel 4 toont de concentraties zware metalen die in substraten worden aangetroffen. De Europese maximumconcentraties van Pb, Cd en Cr in volledige diervoeders zijn omgerekend naar mg/100 g droge stof en toegevoegd aan Tabel 4 om vergelijking met concentraties in zijstromen te vergemakkelijken47.
Er werd geen Pb gedetecteerd in de controle natvoer, groentemengsels of aardappelzemelen, terwijl tuinbladeren 0,002 mg Pb/100 g DS bevatten en gefermenteerde cichoreiwortels de hoogste concentratie van 0,041 mg Pb/100 g DS bevatten. De C-concentraties in de controlevoeders en tuinbladeren waren vergelijkbaar (0,023 en 0,021 mg/100 g DS), terwijl ze lager waren in de groentemengsels en aardappelzemelen (0,004 en 0,007 mg/100 g DS). Vergeleken met de andere substraten was de Cr-concentratie in de gefermenteerde cichoreiwortels significant hoger (0,135 mg/100 g DS) en zes keer hoger dan in het controlevoer. Cd werd noch in de controlestroom, noch in een van de gebruikte zijstromen gedetecteerd.
Significant hogere niveaus van Pb en Cr werden gevonden in larven die gevoederd werden met gefermenteerde cichoreiwortels. Cd werd echter in geen enkele meelwormlarve aangetroffen.
Om te bepalen of het vetzuurprofiel van meelwormlarven beïnvloed kan worden door de verschillende componenten van de zijstroom waarmee ze gevoed worden, is een kwalitatieve analyse van de vetzuren in het ruwe vet uitgevoerd. De verdeling van deze vetzuren wordt weergegeven in Tabel 5. De vetzuren worden weergegeven met hun algemene naam en moleculaire structuur (aangeduid als “Cx:y”, waarbij x overeenkomt met het aantal koolstofatomen en y met het aantal onverzadigde bindingen). ).
Het vetzuurprofiel van meelwormen die aardappelsnippers kregen, was significant veranderd. Ze bevatten aanzienlijk grotere hoeveelheden myristinezuur (C14:0), palmitinezuur (C16:0), palmitoleïnezuur (C16:1) en oliezuur (C18:1). De concentraties pentadecaanzuur (C15:0), linolzuur (C18:2) en linoleenzuur (C18:3) waren significant lager vergeleken met andere meelwormen. Vergeleken met andere vetzuurprofielen was de verhouding C18:1 tot C18:2 in aardappelreepjes omgekeerd. Meelwormen die met tuinbouwbladeren werden gevoed, bevatten grotere hoeveelheden pentadecaanzuur (C15:0) dan meelwormen die andere natte diëten kregen.
Vetzuren worden onderverdeeld in verzadigde vetzuren (SFA), enkelvoudig onverzadigde vetzuren (MUFA) en meervoudig onverzadigde vetzuren (PUFA). Tabel 5 toont de concentraties van deze vetzuurgroepen. Over het geheel genomen waren de vetzuurprofielen van meelwormen die met aardappelafval werden gevoerd significant verschillend van die van de controle- en andere zijstromen. Voor elke vetzuurgroep waren de meelwormen die chips kregen significant verschillend van alle andere groepen. Ze bevatten meer SFA en MUFA en minder PUFA.
Er waren geen significante verschillen tussen het overlevingspercentage en het totale opbrengstgewicht van larven gekweekt op verschillende substraten. Het totale gemiddelde overlevingspercentage was 90% en het totale gemiddelde opbrengstgewicht was 974 gram. Meelwormen verwerken met succes bijproducten als bron van natvoer. Meelwormnatvoer is goed voor ruim de helft van het totale voergewicht (droog + nat). Het vervangen van verse groenten door agrarische bijproducten als traditioneel natvoer heeft economische en ecologische voordelen voor de meelwormkweek.
Tabel 1 laat zien dat de biomassasamenstelling van meelwormlarven gekweekt op het controledieet ongeveer 72% vocht, 5% as, 19% lipide, 51% eiwit, 8% chitine en 18% droge stof als niet-vezelachtige koolhydraten was. Dit is vergelijkbaar met waarden die in de literatuur worden gerapporteerd.48,49 Er zijn echter ook andere componenten in de literatuur te vinden, vaak afhankelijk van de gebruikte analysemethode. We hebben bijvoorbeeld de Kjeldahl-methode gebruikt om het ruw eiwitgehalte te bepalen met een N tot P-verhouding van 5,33, terwijl andere onderzoekers de meer algemeen gebruikte verhouding van 6,25 gebruiken voor vlees- en voermonsters.50,51
Toevoeging van aardappelresten (een koolhydraatrijke natte voeding) aan de voeding zorgde voor een verdubbeling van het vetgehalte van meelwormen. Het koolhydraatgehalte van aardappel zou naar verwachting voornamelijk uit zetmeel bestaan, terwijl agar suikers (polysachariden) bevat47,48. Deze bevinding staat in contrast met een ander onderzoek waaruit bleek dat het vetgehalte afnam als meelwormen een dieet kregen aangevuld met stoomgeschilde aardappelen met een laag eiwitgehalte (10,7%) en een hoog zetmeelgehalte (49,8%)36. Toen olijvenpulp aan het dieet werd toegevoegd, kwamen de eiwit- en koolhydraatgehalten van meelwormen overeen met die van het natte dieet, terwijl het vetgehalte onveranderd bleef35. Uit andere onderzoeken is daarentegen gebleken dat het eiwitgehalte van in zijstromen gekweekte larven fundamentele veranderingen ondergaat, evenals het vetgehalte22,37.
Gefermenteerde cichoreiwortel verhoogde het asgehalte van meelwormlarven aanzienlijk (Tabel 1). Onderzoek naar de effecten van bijproducten op de as- en mineralensamenstelling van meelwormlarven is beperkt. De meeste onderzoeken naar het voeden van bijproducten hebben zich gericht op het vet- en eiwitgehalte van larven zonder het asgehalte te analyseren21,35,36,38,39. Toen echter het asgehalte van de met bijproducten gevoede larven werd geanalyseerd, werd een toename van het asgehalte gevonden. Het voeren van tuinafval met meelwormen verhoogde bijvoorbeeld het asgehalte van 3,01% naar 5,30%, en het toevoegen van watermeloenafval aan het dieet verhoogde het asgehalte van 1,87% naar 4,40%.
Hoewel alle natvoerbronnen aanzienlijk varieerden in hun geschatte samenstelling (tabel 1), waren de verschillen in de biomassasamenstelling van meelwormlarven die met de respectieve natvoerbronnen werden gevoed klein. Alleen meelwormlarven die aardappelstukjes of gefermenteerde cichoreiwortel kregen, vertoonden significante veranderingen. Een mogelijke verklaring voor dit resultaat is dat naast de cichoreiwortels ook de aardappelstukjes gedeeltelijk gefermenteerd zijn (pH 4,7, Tabel 1), waardoor het zetmeel/koolhydraten beter verteerbaar/beschikbaar zijn voor de meelwormlarven. Hoe meelwormlarven lipiden synthetiseren uit voedingsstoffen zoals koolhydraten is van groot belang en zou in toekomstige studies volledig moeten worden onderzocht. Een eerder onderzoek naar het effect van de pH van natte voeding op de groei van meelwormlarven concludeerde dat er geen significante verschillen werden waargenomen bij het gebruik van agarblokken met natte voeding over een pH-bereik van 3 tot 9. Dit geeft aan dat gefermenteerde natte voeding kan worden gebruikt voor het kweken van Tenebrio molitor53 . Net als bij Coudron et al.53 werden bij controle-experimenten agarblokken gebruikt in de natte diëten die werden verstrekt omdat deze een tekort aan mineralen en voedingsstoffen hadden. In hun onderzoek werd niet gekeken naar het effect van qua voedingswaarde diversere natte voedingsbronnen, zoals groenten of aardappelen, op het verbeteren van de verteerbaarheid of biologische beschikbaarheid. Verder onderzoek naar de effecten van fermentatie van natte voedingsbronnen op meelwormlarven is nodig om deze theorie verder te onderzoeken.
De minerale verdeling van de controlemeelwormbiomassa die in dit onderzoek wordt gevonden (tabellen 2 en 3) is vergelijkbaar met het bereik van macro- en micronutriënten dat in de literatuur wordt gevonden48,54,55. Het verstrekken van meelwormen met gefermenteerde cichoreiwortel als natte voedingsbron maximaliseert hun mineraalgehalte. Hoewel de meeste macro- en micronutriënten hoger waren in de groentemixen en tuinbladeren (tabellen 2 en 3), hadden ze niet in dezelfde mate invloed op het mineraalgehalte van de meelwormbiomassa als gefermenteerde cichoreiwortels. Een mogelijke verklaring is dat de voedingsstoffen in de alkalische tuinbladeren minder biologisch beschikbaar zijn dan die in de andere, zuurdere natte diëten (Tabel 1). Eerdere studies voedden meelwormlarven met gefermenteerd rijststro en ontdekten dat ze zich goed ontwikkelden in deze zijstroom en toonden ook aan dat voorbehandeling van het substraat door fermentatie de opname van voedingsstoffen induceerde. 56 Het gebruik van gefermenteerde cichoreiwortels verhoogde de Ca-, Fe- en Mn-gehalten van de meelwormbiomassa. Hoewel deze zijstroom ook hogere concentraties van andere mineralen (P, Mg, K, Na, Zn en Cu) bevatte, waren deze mineralen niet significant overvloediger aanwezig in de meelwormbiomassa vergeleken met de controle, wat wijst op selectiviteit van de opname van mineralen. Het verhogen van het gehalte aan deze mineralen in de biomassa van meelwormen heeft voedingswaarde voor voedings- en diervoederdoeleinden. Calcium is een essentieel mineraal dat een cruciale rol speelt in de neuromusculaire functie en veel enzymgemedieerde processen zoals bloedstolling, bot- en tandvorming. 57,58 IJzergebrek is een veel voorkomend probleem in ontwikkelingslanden, waarbij kinderen, vrouwen en ouderen vaak niet genoeg ijzer uit hun voeding halen. 54 Hoewel mangaan een essentieel element is in het menselijke dieet en een centrale rol speelt in het functioneren van veel enzymen, kan overmatige inname giftig zijn. Hogere mangaangehalten in meelwormen gevoederd met gefermenteerde cichoreiwortel waren niet zorgwekkend en waren vergelijkbaar met die bij kippen. 59
De concentraties zware metalen in de zijstroom lagen onder de Europese normen voor volledig diervoeder. Analyse van zware metalen van meelwormlarven toonde aan dat de Pb- en Cr-niveaus significant hoger waren bij meelwormen gevoed met gefermenteerde cichoreiwortel dan in de controlegroep en andere substraten (Tabel 4). Cichoreiwortels groeien in de bodem en staan erom bekend zware metalen te absorberen, terwijl de overige zijstromen afkomstig zijn van gecontroleerde menselijke voedselproductie. Meelwormen gevoed met gefermenteerde cichoreiwortel bevatten ook hogere gehalten aan Pb en Cr (Tabel 4). De berekende bioaccumulatiefactoren (BAF) waren 2,66 voor Pb en 1,14 voor Cr, dwz groter dan 1, wat aangeeft dat meelwormen het vermogen hebben om zware metalen te accumuleren. Wat betreft Pb stelt de EU een maximaal Pb-gehalte vast van 0,10 mg per kilogram vers vlees voor menselijke consumptie61. In onze experimentele gegevensevaluatie was de maximale Pb-concentratie die werd gedetecteerd in gefermenteerde cichoreiwortelmeelwormen 0,11 mg/100 g DM. Wanneer voor deze meelwormen de waarde wordt omgerekend naar een drogestofgehalte van 30,8%, bedraagt het Pb-gehalte 0,034 mg/kg verse stof, wat onder de maximale waarde van 0,10 mg/kg ligt. In de Europese levensmiddelenregelgeving is geen maximaal Cr-gehalte vastgelegd. Cr wordt vaak aangetroffen in het milieu, in voedingsmiddelen en in levensmiddelenadditieven en het is bekend dat het in kleine hoeveelheden een essentiële voedingsstof voor de mens is62,63,64. Deze analyses (Tabel 4) geven aan dat T. molitor-larven zware metalen kunnen accumuleren als er zware metalen in het dieet aanwezig zijn. De niveaus van zware metalen die in dit onderzoek in de meelwormbiomassa worden aangetroffen, worden echter als veilig voor menselijke consumptie beschouwd. Regelmatige en zorgvuldige monitoring wordt aanbevolen bij het gebruik van zijstromen die zware metalen kunnen bevatten als natte voedingsbron voor T. molitor.
De meest voorkomende vetzuren in de totale biomassa van T. molitor-larven waren palmitinezuur (C16:0), oliezuur (C18:1) en linolzuur (C18:2) (tabel 5), wat consistent is met eerdere studies. op T.molitor. De resultaten van het vetzuurspectrum zijn consistent36,46,50,65. Het vetzuurprofiel van T. molitor bestaat doorgaans uit vijf hoofdcomponenten: oliezuur (C18:1), palmitinezuur (C16:0), linolzuur (C18:2), myristinezuur (C14:0) en stearinezuur. (C18:0). Oliezuur is naar verluidt het meest voorkomende vetzuur (30-60%) in meelwormlarven, gevolgd door palmitinezuur en linolzuur22,35,38,39. Eerdere studies hebben aangetoond dat dit vetzuurprofiel wordt beïnvloed door het dieet van meelwormlarven, maar de verschillen volgen niet dezelfde trends als het dieet38. Vergeleken met andere vetzuurprofielen is de verhouding C18:1–C18:2 in aardappelschillen omgekeerd. Vergelijkbare resultaten werden verkregen voor veranderingen in het vetzuurprofiel van meelwormen gevoederd met gestoomde aardappelschillen36. Deze resultaten geven aan dat, hoewel het vetzuurprofiel van meelwormolie kan worden gewijzigd, het nog steeds een rijke bron van onverzadigde vetzuren blijft.
Het doel van deze studie was om het effect van het gebruik van vier verschillende agro-industriële bioafvalstromen als natvoer op de samenstelling van meelwormen te evalueren. De impact werd beoordeeld op basis van de voedingswaarde van de larven. Uit de resultaten bleek dat de bijproducten succesvol werden omgezet in eiwitrijke biomassa (eiwitgehalte 40,7-52,3%), die kan worden gebruikt als voedsel- en veevoerbron. Daarnaast bleek uit het onderzoek dat het gebruik van de bijproducten als natvoer invloed heeft op de voedingswaarde van de meelwormbiomassa. Vooral door larven te voorzien van een hoge concentratie koolhydraten (bijv. aardappelschijfjes) wordt hun vetgehalte verhoogd en verandert hun vetzuursamenstelling: lager gehalte aan meervoudig onverzadigde vetzuren en hoger gehalte aan verzadigde en enkelvoudig onverzadigde vetzuren, maar geen concentraties aan onverzadigde vetzuren . De vetzuren (enkelvoudig onverzadigd + meervoudig onverzadigd) domineren nog steeds. Uit het onderzoek bleek ook dat meelwormen selectief calcium, ijzer en mangaan accumuleren uit zijstromen die rijk zijn aan zure mineralen. De biologische beschikbaarheid van mineralen lijkt een belangrijke rol te spelen en verder onderzoek is nodig om dit volledig te begrijpen. Zware metalen aanwezig in de zijstromen kunnen zich ophopen in meelwormen. De eindconcentraties van Pb, Cd en Cr in de biomassa van de larven lagen echter onder aanvaardbare niveaus, waardoor deze zijstromen veilig konden worden gebruikt als natte voedingsbron.
Meelwormlarven werden gekweekt door Radius (Giel, België) en Inagro (Rumbeke-Beitem, België) aan de Thomas More Hogeschool bij 27 °C en 60% relatieve vochtigheid. De dichtheid van meelwormen gekweekt in een aquarium van 60 x 40 cm was 4,17 wormen/cm2 (10.000 meelwormen). Larven kregen aanvankelijk 2,1 kg tarwezemelen als droogvoer per kweektank en werden vervolgens indien nodig aangevuld. Agarblokken werden gebruikt als controlebehandeling met nat voedsel. Vanaf week 4 werden zijstromen (tevens een bron van vocht) gevoerd als natvoer in plaats van agar ad libitum. Het drogestofpercentage voor elke zijstroom werd vooraf bepaald en geregistreerd om gelijke hoeveelheden vocht voor alle insecten bij alle behandelingen te garanderen. Het voer wordt gelijkmatig over het terrarium verdeeld. Larven worden verzameld wanneer de eerste poppen in de experimentele groep verschijnen. Het oogsten van de larven wordt gedaan met behulp van een mechanisch schudapparaat met een diameter van 2 mm. Behalve het experiment met aardappelblokjes. Grote porties gedroogde aardappelblokjes worden eveneens gescheiden door de larven door deze zeef te laten kruipen en ze op te vangen in een metalen bakje. Het totale oogstgewicht wordt bepaald door het totale oogstgewicht te wegen. De overleving wordt berekend door het totale oogstgewicht te delen door het gewicht van de larven. Het larvengewicht wordt bepaald door minimaal 100 larven te selecteren en hun totale gewicht te delen door het aantal. De verzamelde larven worden 24 uur lang uitgehongerd om hun ingewanden te legen vóór analyse. Tenslotte worden de larven nogmaals gescreend om ze van de rest te scheiden. Ze worden gevriesdroogd en tot analyse bij -18°C bewaard.
Droogvoer was tarwezemelen (Belgische Molens Joye). Tarwezemelen werden vooraf gezeefd tot een deeltjesgrootte van minder dan 2 mm. Naast droogvoer hebben meelwormlarven ook natvoer nodig om het vocht en de mineralensupplementen die meelwormen nodig hebben op peil te houden. Natvoer is goed voor ruim de helft van het totale voer (droogvoer + natvoer). In onze experimenten werd agar (Brouwland, België, 25 g/l) gebruikt als controle natvoer45. Zoals weergegeven in Figuur 1 zijn vier agrarische bijproducten met verschillende nutriëntengehalten getest als natvoer voor meelwormlarven. Tot deze bijproducten behoren (a) bladeren van de komkommerteelt (Inagro, België), (b) aardappelsnoeisel (Duigny, België), (c) gefermenteerde cichoreiwortels (Inagro, België) en (d) onverkochte groenten en fruit van veilingen . (Belorta, België). De zijstroom wordt in stukken gehakt die geschikt zijn als natmeelwormvoer.
Agrarische bijproducten als natvoer voor meelwormen; (a) tuinbladeren afkomstig van de komkommerteelt, (b) aardappelstekken, (c) cichoreiwortels, (d) onverkochte groenten op de veiling en (e) agarblokken. Als controles.
De samenstelling van de voer- en meelwormlarven werd driemaal bepaald (n = 3). Snelle analyse, mineraalsamenstelling, gehalte aan zware metalen en vetzuursamenstelling werden beoordeeld. Van de verzamelde en uitgehongerde larven werd een gehomogeniseerd monster van 250 g genomen, bij 60°C tot constant gewicht gedroogd, gemalen (IKA, Tube mill 100) en door een zeef van 1 mm gezeefd. De gedroogde monsters werden in donkere containers verzegeld.
Het drogestofgehalte (DM) werd bepaald door de monsters 24 uur in een oven bij 105°C te drogen (Memmert, UF110). Op basis van het gewichtsverlies van het monster werd het percentage droge stof berekend.
Het ruwe asgehalte (CA) werd bepaald door het massaverlies na verbranding in een moffeloven (Nabertherm, L9/11/SKM) bij 550°C gedurende 4 uur.
Ruw vetgehalte of diethylether (EE) extractie werd uitgevoerd met petroleumether (kookpunt 40–60 ° C) met behulp van Soxhlet-extractieapparatuur. Ongeveer 10 g monster werd in de extractiekop geplaatst en bedekt met keramische wol om monsterverlies te voorkomen. Monsters werden overnacht geëxtraheerd met 150 ml petroleumether. Het extract werd gekoeld, het organische oplosmiddel werd verwijderd en teruggewonnen door rotatieverdamping (Büchi, R-300) bij 300 mbar en 50°C. De ruwe lipide- of etherextracten werden gekoeld en op een analytische balans gewogen.
Het gehalte aan ruw eiwit (CP) werd bepaald door de in het monster aanwezige stikstof te analyseren met behulp van de Kjeldahl-methode BN EN ISO 5983-1 (2005). Gebruik de juiste N tot P-factoren om het eiwitgehalte te berekenen. Voor standaard droogvoer (tarwezemelen) geldt een totaalfactor van 6,25. Voor zijstroom wordt een factor 4,2366 gehanteerd en voor groentemengsels een factor 4,3967. Het ruweiwitgehalte van de larven werd berekend met behulp van een N tot P-factor van 5,3351.
Het vezelgehalte omvatte de bepaling van neutrale wasmiddelvezels (NDF) op basis van het Gerhardt-extractieprotocol (handmatige vezelanalyse in zakken, Gerhardt, Duitsland) en de van Soest 68-methode. Voor NDF-bepaling werd een monster van 1 g in een speciale vezelzak (Gerhardt, ADF/NDF-zak) met een glazen voering geplaatst. De met monsters gevulde vezelzakken werden eerst ontvet met petroleumether (kookpunt 40–60 °C) en vervolgens bij kamertemperatuur gedroogd. Het ontvette monster werd gedurende 1,5 uur bij kooktemperatuur geëxtraheerd met een neutrale vezeldetergensoplossing die hittestabiele a-amylase bevatte. De monsters werden vervolgens driemaal gewassen met kokend gedeïoniseerd water en een nacht bij 105 ° C gedroogd. De droge vezelzakken (die vezelresiduen bevatten) werden gewogen met behulp van een analytische balans (Sartorius, P224-1S) en vervolgens gedurende 4 uur bij 550°C in een moffeloven (Nabertherm, L9/11/SKM) verbrand. De as werd opnieuw gewogen en het vezelgehalte werd berekend op basis van het gewichtsverlies tussen het drogen en het verbranden van het monster.
Om het chitinegehalte van de larven te bepalen, gebruikten we een aangepast protocol gebaseerd op de ruwe celstofanalyse van Van Soest 68 . Een monster van 1 g werd in een speciale vezelzak (Gerhardt, CF Bag) en een glazen afsluiting geplaatst. De monsters werden verpakt in de vezelzakken, ontvet in petroleumether (ca. 40–60 °C) en aan de lucht gedroogd. Het ontvette monster werd eerst gedurende 30 minuten bij kooktemperatuur geëxtraheerd met een zure oplossing van 0,13 M zwavelzuur. De zak met extractievezels die het monster bevatte, werd driemaal gewassen met kokend gedeïoniseerd water en vervolgens gedurende 2 uur geëxtraheerd met een 0,23 M kaliumhydroxideoplossing. De zak met extractievezels die het monster bevatte, werd opnieuw driemaal gespoeld met kokend gedeïoniseerd water en een nacht bij 105°C gedroogd. De droge zak die het vezelresidu bevatte, werd op een analytische balans gewogen en gedurende 4 uur in een moffeloven bij 550°C verbrand. De as werd gewogen en het vezelgehalte werd berekend op basis van het gewichtsverlies van het verbrande monster.
Het totale koolhydraatgehalte werd berekend. De concentratie niet-vezelige koolhydraten (NFC) in het voer werd berekend met behulp van NDF-analyse, en de insectenconcentratie werd berekend met behulp van chitineanalyse.
De pH van de matrix werd bepaald na extractie met gedeïoniseerd water (1:5 v/v) volgens NBN EN 15933.
Er werden monsters bereid zoals beschreven door Broeckx et al. Mineraalprofielen werden bepaald met behulp van ICP-OES (Optima 4300 ™ DV ICP-OES, Perkin Elmer, MA, VS).
De zware metalen Cd, Cr en Pb werden geanalyseerd met behulp van grafietoven-atoomabsorptiespectrometrie (AAS) (Thermo Scientific, ICE 3000-serie, uitgerust met een GFS-oven-autosampler). Ongeveer 200 mg monster werd gedigereerd in zuur HNO3/HCl (1:3 v/v) met behulp van microgolven (CEM, MARS 5). Microgolfdigestie werd gedurende 25 minuten bij 190°C en 600 W uitgevoerd. Verdun het extract met ultrazuiver water.
Vetzuren werden bepaald met GC-MS (Agilent Technologies, 7820A GC-systeem met 5977 E MSD-detector). Volgens de methode van Joseph en Akman70 werd 20% BF3/MeOH-oplossing toegevoegd aan een methanolische KOH-oplossing en werd na verestering vetzuurmethylester (FAME) verkregen uit het etherextract. Vetzuren kunnen worden geïdentificeerd door hun retentietijden te vergelijken met 37 FAME-mengselstandaarden (Chemical Lab) of door hun MS-spectra te vergelijken met online bibliotheken zoals de NIST-database. Kwalitatieve analyse wordt uitgevoerd door het piekoppervlak te berekenen als een percentage van het totale piekoppervlak van het chromatogram.
Gegevensanalyse werd uitgevoerd met behulp van JMP Pro 15.1.1-software van SAS (Buckinghamshire, VK). De evaluatie werd uitgevoerd met behulp van eenzijdige variantieanalyse met een significantieniveau van 0,05 en Tukey's HSD als post-hoctest.
De bioaccumulatiefactor (BAF) werd berekend door de concentratie zware metalen in de biomassa van meelwormlarven (DM) te delen door de concentratie in natvoer (DM) 43 . Een BAF groter dan 1 geeft aan dat zware metalen bioaccumuleren uit natvoer in larven.
De datasets die tijdens het huidige onderzoek zijn gegenereerd en/of geanalyseerd, zijn op redelijk verzoek verkrijgbaar bij de corresponderende auteur.
Ministerie van Economische en Sociale Zaken van de Verenigde Naties, Afdeling Bevolking. Vooruitzichten op de wereldbevolking 2019: hoogtepunten (ST/ESA/SER.A/423) (2019).
Cole, MB, Augustinus, MA, Robertson, MJ, en Manners, JM, Voedselveiligheidswetenschap. NPJ Wetenschap. Voedsel 2018, 2. https://doi.org/10.1038/s41538-018-0021-9 (2018).
Posttijd: 25 december 2024