Takk for at du besøker Nature.com. Nettleserversjonen du bruker har begrenset CSS-støtte. For best resultat anbefaler vi å bruke en nyere nettleser (eller deaktivere kompatibilitetsmodus i Internet Explorer). I mellomtiden, for å sikre fortsatt støtte, vil vi vise nettstedet uten stiler og JavaScript.
Insektoppdrett er en potensiell måte å møte den økende globale etterspørselen etter protein og er en ny aktivitet i den vestlige verden hvor mange spørsmål gjenstår angående produktkvalitet og sikkerhet. Insekter kan spille en viktig rolle i den sirkulære økonomien ved å omdanne bioavfall til verdifull biomasse. Omtrent halvparten av fôrsubstratet til melorm kommer fra våtfôr. Dette kan hentes fra bioavfall, noe som gjør insektoppdrett mer bærekraftig. Denne artikkelen rapporterer om næringssammensetningen til melorm (Tenebrio molitor) fôret med organiske kosttilskudd fra biprodukter. Disse inkluderer usolgte grønnsaker, potetskiver, fermenterte sikorirøtter og hageblader. Det vurderes ved å analysere den nærmeste sammensetningen, fettsyreprofilen, mineral- og tungmetallinnholdet. Melorm som ble matet med potetskiver hadde dobbelt fettinnhold og en økning i mettede og enumettede fettsyrer. Bruk av fermentert sikorirot øker mineralinnholdet og akkumulerer tungmetaller. I tillegg er absorpsjonen av mineraler av melormen selektiv, da kun kalsium-, jern- og mangankonsentrasjoner økes. Tilsetning av grønnsaksblandinger eller hageblader til kostholdet vil ikke endre ernæringsprofilen vesentlig. Avslutningsvis ble biproduktstrømmen omdannet til en proteinrik biomasse, hvis næringsinnhold og biotilgjengelighet påvirket sammensetningen av melormene.
Den voksende menneskelige befolkningen forventes å nå 9,7 milliarder innen 20501,2 og legger press på matproduksjonen vår for å takle den høye etterspørselen etter mat. Det er anslått at etterspørselen etter mat vil øke med 70-80 % mellom 2012 og 20503,4,5. Naturressursene som brukes i dagens matproduksjon er i ferd med å tømmes, noe som truer våre økosystemer og matforsyninger. I tillegg går store mengder biomasse til spille i forhold til matproduksjon og forbruk. Det er anslått at innen 2050 vil det årlige globale avfallsvolumet nå 27 milliarder tonn, hvorav det meste er bioavfall6,7,8. Som svar på disse utfordringene har innovative løsninger, matalternativer og bærekraftig utvikling av landbruk og matsystemer blitt foreslått9,10,11. En slik tilnærming er å bruke organiske rester til å produsere råvarer som spiselige insekter som bærekraftige kilder til mat og fôr12,13. Insektoppdrett produserer lavere klimagass- og ammoniakkutslipp, krever mindre vann enn tradisjonelle proteinkilder, og kan produseres i vertikale oppdrettssystemer, som krever mindre plass14,15,16,17,18,19. Studier har vist at insekter er i stand til å omdanne lavverdi bioavfall til verdifull proteinrik biomasse med tørrstoffinnhold på opptil 70 %20,21,22. Videre brukes lavverdi biomasse i dag til energiproduksjon, deponi eller resirkulering og konkurrerer derfor ikke med dagens mat- og fôrsektor23,24,25,26. Melormen (T. molitor)27 regnes som en av de mest lovende artene for storskala mat- og fôrproduksjon. Både larver og voksne lever av en rekke materialer som kornprodukter, animalsk avfall, grønnsaker, frukt osv. 28,29. I vestlige samfunn avles T. molitor i fangenskap i liten skala, hovedsakelig som fôr til husdyr som fugler eller krypdyr. For tiden får potensialet deres i mat- og fôrproduksjon mer oppmerksomhet30,31,32. For eksempel er T. molitor godkjent med ny næringsmiddelprofil, inkludert bruk i frosne, tørkede og pulveriserte former (forordning (EU) nr. 258/97 og forordning (EU) 2015/2283) 33. Imidlertid storskala produksjon av insekter for mat og fôr er fortsatt et relativt nytt konsept i vestlige land. Industrien står overfor utfordringer som kunnskapshull om optimal diett og produksjon, ernæringsmessig kvalitet på sluttproduktet, og sikkerhetsspørsmål som giftig oppbygging og mikrobielle farer. I motsetning til tradisjonell husdyrhold, har ikke insektoppdrett en lignende historisk merittliste17,24,25,34.
Selv om det er utført mange studier på næringsverdien til melorm, er faktorene som påvirker deres næringsverdi ennå ikke fullt ut forstått. Tidligere studier har vist at dietten til insekter kan ha en viss effekt på sammensetningen, men det ble ikke funnet noe klart mønster. I tillegg fokuserte disse studiene på protein- og lipidkomponentene til melorm, men hadde begrenset effekt på mineralkomponentene21,22,32,35,36,37,38,39,40. Mer forskning er nødvendig for å forstå mineralabsorpsjonskapasiteten. En fersk studie konkluderte med at melormlarver matet reddik hadde litt forhøyede konsentrasjoner av visse mineraler. Disse resultatene er imidlertid begrenset til substratet som er testet, og ytterligere industrielle forsøk er nødvendig41. Akkumulering av tungmetaller (Cd, Pb, Ni, As, Hg) i melorm er rapportert å være signifikant korrelert med metallinnholdet i matrisen. Selv om konsentrasjonene av metaller som finnes i dietten i dyrefôr er under lovlige grenser42, har arsen også vist seg å bioakkumulere i melormlarver, mens kadmium og bly ikke bioakkumuleres43. Å forstå effekten av kosthold på ernæringssammensetningen til melorm er avgjørende for sikker bruk i mat og fôr.
Studien presentert i denne artikkelen fokuserer på virkningen av å bruke landbruksbiprodukter som en våtfôrkilde på ernæringssammensetningen til melorm. I tillegg til tørrfôr bør det også gis våtfôr til larvene. Våtfôrkilden gir nødvendig fuktighet og fungerer også som et næringstilskudd for melorm, øker veksthastigheten og maksimal kroppsvekt44,45. I følge våre standard oppdrettsdata for melorm i Interreg-Valusect-prosjektet inneholder det totale melormfôret 57 % w/w våtfôr. Vanligvis brukes ferske grønnsaker (f.eks. gulrøtter) som våtfôrkilde35,36,42,44,46. Å bruke biprodukter med lav verdi som våtfôrkilder vil gi mer bærekraftige og økonomiske fordeler for insektoppdrett17. Målet med denne studien var å (1) undersøke effekten av å bruke bioavfall som våtfôr på næringssammensetningen til melorm, (2) bestemme makro- og mikronæringsstoffinnholdet i melormlarver oppdrettet på mineralrikt bioavfall for å teste gjennomførbarheten av mineralbefestning, og (3) evaluere sikkerheten til disse biproduktene i insektoppdrett ved å analysere tilstedeværelse og akkumulering av tunge metaller Pb, Cd og Cr. Denne studien vil gi ytterligere informasjon om effekten av tilskudd av bioavfall på melormlarvedietter, ernæringsmessig verdi og sikkerhet.
Tørrstoffinnholdet i sidestrømmen var høyere sammenlignet med kontroll våtnæringsagaren. Tørrstoffinnholdet i grønnsaksblandingene og hagebladene var mindre enn 10 %, mens det var høyere i potetstikkinger og fermenterte sikorirøtter (13,4 og 29,9 g/100 g ferskstoff, FM).
Grønnsaksblandingen hadde høyere råaske-, fett- og proteininnhold og lavere ikke-fibrøst karbohydratinnhold enn kontrollfôret (agar), mens det amylasebehandlede nøytrale vaskemiddelfiberinnholdet var likt. Karbohydratinnholdet i potetskivene var det høyeste av alle sidestrømmene og var sammenlignbart med agarens. Totalt sett var råsammensetningen mest lik kontrollfôret, men ble supplert med små mengder protein (4,9 %) og råaske (2,9 %) 47,48 . Potetens pH varierer fra 5 til 6, og det er verdt å merke seg at denne potetsidestrømmen er surere (4,7). Fermentert sikorirot er rik på aske og er den sureste av alle sidestrømmene. Siden røttene ikke ble renset, forventes det meste av asken å bestå av sand (silika). Hageblader var det eneste alkaliske produktet sammenlignet med kontroll og andre sidestrømmer. Den inneholder høye nivåer av aske og protein og mye lavere karbohydrater enn kontrollen. Råsammensetningen er nærmest fermentert sikorirot, men råproteinkonsentrasjonen er høyere (15,0 %), noe som kan sammenlignes med proteininnholdet i grønnsaksblandingen. Statistisk analyse av dataene ovenfor viste signifikante forskjeller i råsammensetningen og pH til sidestrømmene.
Tilsetning av grønnsaksblandinger eller hageblader til melormfôr påvirket ikke biomassesammensetningen til melormlarver sammenlignet med kontrollgruppen (tabell 1). Tilsetning av potetstiklinger resulterte i den mest signifikante forskjellen i biomassesammensetning sammenlignet med kontrollgruppen som fikk melormlarver og andre kilder til våtfôr. Når det gjelder proteininnholdet i melorm, med unntak av potetstikkinger, påvirket ikke forskjellig omtrentlig sammensetning av sidestrømmer proteininnholdet i larvene. Fôring av potetstiklinger som en kilde til fuktighet førte til en dobling av fettinnholdet i larvene og en reduksjon i innholdet av protein, kitin og ikke-fibrøse karbohydrater. Fermentert sikorirot økte askeinnholdet i melormlarver med en og en halv gang.
Mineralprofiler ble uttrykt som innhold av makromineral (tabell 2) og mikronæringsstoff (tabell 3) i våtfôr og melormlarvebiomasse.
Generelt var sidebekker i landbruket rikere på makromineraler sammenlignet med kontrollgruppen, bortsett fra potetstikkinger som hadde lavere Mg-, Na- og Ca-innhold. Kaliumkonsentrasjonen var høy i alle sidestrømmer sammenlignet med kontrollen. Agar inneholder 3 mg/100 g DM K, mens K-konsentrasjonen i sidestrømmen varierte fra 1070 til 9909 mg/100 g DM. Makromineralinnholdet i grønnsaksblandingen var signifikant høyere enn i kontrollgruppen, men Na-innholdet var signifikant lavere (88 vs. 111 mg/100 g DM). Makromineralkonsentrasjonen i potetstikkene var den laveste av alle sidestrømmer. Makromineralinnholdet i potetstikkene var betydelig lavere enn i andre sidestrømmer og kontroll. Bortsett fra at Mg-innholdet var sammenlignbart med kontrollgruppen. Selv om fermentert sikorirot ikke hadde den høyeste konsentrasjonen av makromineraler, var askeinnholdet i denne sidestrømmen høyest av alle sidestrømmene. Dette kan skyldes at de ikke er renset og kan inneholde høye konsentrasjoner av silika (sand). Na- og Ca-innholdet var sammenlignbart med grønnsaksblandingen. Fermentert sikorirot inneholdt den høyeste konsentrasjonen av Na av alle sidestrømmene. Med unntak av Na, hadde hagebruksblader de høyeste konsentrasjonene av makromineraler av alle våte fôr. K-konsentrasjonen (9909 mg/100 g DM) var tre tusen ganger høyere enn kontrollen (3 mg/100 g DM) og 2,5 ganger høyere enn grønnsaksblandingen (4057 mg/100 g DM). Ca-innholdet var det høyeste av alle sidestrømmer (7276 mg/100 g DM), 20 ganger høyere enn kontrollen (336 mg/100 g DM), og 14 ganger høyere enn Ca-konsentrasjonen i fermenterte sikorirøtter eller grønnsaksblanding ( 530 og 496 mg/100 g DM).
Selv om det var signifikante forskjeller i den makrominerale sammensetningen av diettene (tabell 2), ble det ikke funnet signifikante forskjeller i den makrominerale sammensetningen til melorm oppdrettet på grønnsaksblandinger og kontrolldietter.
Larver foret med potetsmuler hadde signifikant lavere konsentrasjoner av alle makromineraler sammenlignet med kontrollen, med unntak av Na, som hadde sammenlignbare konsentrasjoner. I tillegg forårsaket fôring av potetsprø den største reduksjonen i larvenes makromineralinnhold sammenlignet med de andre sidestrømmene. Dette samsvarer med den lavere asken som er observert i de nærliggende melormformuleringene. Men selv om P og K var signifikant høyere i denne våte dietten enn de andre sidestrømmene og kontrollen, reflekterte ikke larvesammensetningen dette. De lave Ca- og Mg-konsentrasjonene som finnes i melormbiomasse kan være relatert til de lave Ca- og Mg-konsentrasjonene som finnes i selve det våte dietten.
Fôring av fermenterte sikorirøtter og fruktblader resulterte i betydelig høyere kalsiumnivåer enn kontroller. Frukthageblader inneholdt de høyeste nivåene av P, Mg, K og Ca av alle våte dietter, men dette ble ikke reflektert i melorms biomasse. Na-konsentrasjonene var lavest i disse larvene, mens Na-konsentrasjonene var høyere i fruktblader enn i potetstikkinger. Ca-innholdet økte i larver (66 mg/100 g DM), men Ca-konsentrasjonene var ikke så høye som i melormbiomasse (79 mg/100 g DM) i de fermenterte sikorirotforsøkene, selv om Ca-konsentrasjonen i fruktbladavlinger var 14 ganger høyere enn i sikorirot.
Basert på mikroelementsammensetningen til våtfôrene (tabell 3), var mineralsammensetningen i grønnsaksblandingen lik kontrollgruppen, bortsett fra at Mn-konsentrasjonen var betydelig lavere. Konsentrasjonene av alle analyserte mikroelementer var lavere i potetkutt sammenlignet med kontrollen og andre biprodukter. Fermentert sikorirot inneholdt nesten 100 ganger mer jern, 4 ganger mer kobber, 2 ganger mer sink og omtrent like mye mangan. Sink- og manganinnholdet i bladene til hagevekster var signifikant høyere enn i kontrollgruppen.
Det ble ikke funnet noen signifikante forskjeller mellom sporelementinnholdet i larvene som ble fôret med kontroll-, grønnsaksblandingen og våt potetavfallsdiett. Fe- og Mn-innholdet i larvene som ble matet med den fermenterte sikorirot-dietten var imidlertid signifikant forskjellig fra innholdet til melormene som ble matet kontrollgruppen. Økningen i Fe-innhold kan skyldes hundredobling av sporstoffkonsentrasjonen i selve våtkosten. Men selv om det ikke var noen signifikant forskjell i Mn-konsentrasjoner mellom de fermenterte sikorirøttene og kontrollgruppen, økte Mn-nivåene i larvene som ble matet til de fermenterte sikorirøttene. Det bør også bemerkes at Mn-konsentrasjonen var høyere (3 ganger) i våtbladsdietten til hagebruksdietten sammenlignet med kontrollen, men det var ingen signifikant forskjell i biomassesammensetningen til melormene. Den eneste forskjellen mellom kontroll- og hagebruksbladene var Cu-innholdet, som var lavere i bladene.
Tabell 4 viser konsentrasjoner av tungmetaller funnet i underlag. Europeiske maksimalkonsentrasjoner av Pb, Cd og Cr i komplett dyrefôr er konvertert til mg/100 g tørrstoff og lagt til tabell 4 for å lette sammenligning med konsentrasjoner funnet i sidestrømmer47.
Det ble ikke påvist Pb i kontrollvåtfôr, grønnsaksblandinger eller potetkli, mens hageblader inneholdt 0,002 mg Pb/100 g DM og fermenterte sikorirøtter inneholdt den høyeste konsentrasjonen på 0,041 mg Pb/100 g DM. C-konsentrasjonene i kontrollfôret og hagebladene var sammenlignbare (0,023 og 0,021 mg/100 g tm), mens de var lavere i grønnsaksblandingene og potetkliene (0,004 og 0,007 mg/100 g tm). Sammenlignet med de andre substratene var Cr-konsentrasjonen i de fermenterte sikorirøttene signifikant høyere (0,135 mg/100 g DM) og seks ganger høyere enn i kontrollfôret. Cd ble ikke detektert i verken kontrollstrømmen eller noen av sidestrømmene som ble brukt.
Betydelig høyere nivåer av Pb og Cr ble funnet i larver som ble matet med fermenterte sikorirøtter. Cd ble imidlertid ikke påvist i noen melormlarver.
En kvalitativ analyse av fettsyrene i råfettet ble utført for å avgjøre om fettsyreprofilen til melormelarver kunne påvirkes av de ulike komponentene i sidestrømmen de ble matet på. Fordelingen av disse fettsyrene er vist i tabell 5. Fettsyrene er oppført etter deres vanlige navn og molekylstruktur (betegnet som "Cx:y", der x tilsvarer antall karbonatomer og y til antall umettede bindinger ).
Fettsyreprofilen til melorm som ble matet med potetstrimler ble betydelig endret. De inneholdt betydelig høyere mengder myristinsyre (C14:0), palmitinsyre (C16:0), palmitolsyre (C16:1) og oljesyre (C18:1). Konsentrasjoner av pentadekansyre (C15:0), linolsyre (C18:2) og linolensyre (C18:3) var signifikant lavere sammenlignet med andre melorm. Sammenlignet med andre fettsyreprofiler ble forholdet mellom C18:1 til C18:2 reversert i potetstrimler. Melorm som ble fôret med hagebruksblader inneholdt høyere mengder pentadekansyre (C15:0) enn melorm som ble fôret med andre våte dietter.
Fettsyrer er delt inn i mettede fettsyrer (SFA), enumettede fettsyrer (MUFA) og flerumettede fettsyrer (PUFA). Tabell 5 viser konsentrasjonene av disse fettsyregruppene. Totalt sett var fettsyreprofilene til melorm matet med potetavfall signifikant forskjellig fra kontroll- og andre sidestrømmer. For hver fettsyregruppe var melorm som ble matet med potetgull signifikant forskjellig fra alle andre grupper. De inneholdt mer SFA og MUFA og mindre PUFA.
Det var ingen signifikante forskjeller mellom overlevelsesrate og total avlingsvekt for larver avlet på forskjellige substrater. Den totale gjennomsnittlige overlevelsesraten var 90 %, og den totale gjennomsnittlige avlingsvekten var 974 gram. Melorm behandler biprodukter med hell som en kilde til våtfôr. Melorm våtfôr utgjør mer enn halvparten av den totale fôrvekten (tørt + vått). Å erstatte ferske grønnsaker med biprodukter fra landbruket som tradisjonelt våtfôr har økonomiske og miljømessige fordeler for oppdrett av melorm.
Tabell 1 viser at biomassesammensetningen til melormlarver oppdrettet på kontrolldietten var omtrent 72 % fuktighet, 5 % aske, 19 % lipid, 51 % protein, 8 % kitin og 18 % tørrstoff som ikke-fibrøse karbohydrater. Dette er sammenlignbart med verdier rapportert i litteraturen.48,49 Imidlertid kan andre komponenter finnes i litteraturen, ofte avhengig av hvilken analysemetode som brukes. For eksempel brukte vi Kjeldahl-metoden for å bestemme råproteininnhold med et N til P-forhold på 5,33, mens andre forskere bruker det mer utbredte forholdet på 6,25 for kjøtt- og fôrprøver.50,51
Tilsetning av potetsraper (et karbohydratrikt vått kosthold) til dietten resulterte i en dobling av fettinnholdet til melorm. Karbohydratinnholdet i potet forventes å bestå hovedsakelig av stivelse, mens agar inneholder sukker (polysakkarider)47,48. Dette funnet står i motsetning til en annen studie som fant at fettinnholdet gikk ned når melorm ble matet med en diett supplert med dampskrellede poteter som hadde lavt proteininnhold (10,7 %) og høyt innhold av stivelse (49,8 %)36. Når olivenrester ble tilsatt kostholdet, samsvarte protein- og karbohydratinnholdet i melormene med det våte kostholdet, mens fettinnholdet forble uendret35. Derimot har andre studier vist at proteininnholdet i larver oppdrettet i sidebekker gjennomgår fundamentale endringer, det samme gjør fettinnholdet22,37.
Fermentert sikorirot økte askeinnholdet i melormlarver betydelig (tabell 1). Forskning på effekter av biprodukter på aske- og mineralsammensetningen til melormlarver er begrenset. De fleste biproduktfôringsstudier har fokusert på fett- og proteininnholdet i larver uten å analysere askeinnholdet21,35,36,38,39. Men når askeinnholdet i larver matet biprodukter ble analysert, ble det funnet en økning i askeinnholdet. Fôring av hageavfall med melorm økte for eksempel askeinnholdet fra 3,01 % til 5,30 %, og tilsetning av vannmelonavfall til dietten økte askeinnholdet fra 1,87 % til 4,40 %.
Selv om alle våtfôrkilder varierte betydelig i deres omtrentlige sammensetning (tabell 1), var forskjellene i biomassesammensetningen til melormlarver som ble matet med de respektive våtfôrkildene små. Bare melormlarver matet med potetbiter eller fermentert sikorirot viste signifikante endringer. En mulig forklaring på dette resultatet er at i tillegg til sikorirøttene, ble potetbitene også delvis fermentert (pH 4,7, tabell 1), noe som gjorde stivelsen/karbohydratene mer fordøyelige/tilgjengelige for melormlarvene. Hvordan melormlarver syntetiserer lipider fra næringsstoffer som karbohydrater er av stor interesse og bør utforskes fullt ut i fremtidige studier. En tidligere studie på effekten av pH i våt diett på melorms larvevekst konkluderte med at det ikke ble observert noen signifikante forskjeller ved bruk av agarblokker med våte dietter over et pH-område på 3 til 9. Dette indikerer at fermenterte våte dietter kan brukes til dyrking av Tenebrio molitor53. I likhet med Coudron et al.53, brukte kontrolleksperimenter agarblokker i de våte diettene som ble gitt fordi de var mangelfulle på mineraler og næringsstoffer. Studien deres undersøkte ikke effekten av mer ernæringsmessig varierte våtkostkilder som grønnsaker eller poteter på å forbedre fordøyelighet eller biotilgjengelighet. Ytterligere studier på effekten av gjæring av våte diettkilder på melormlarver er nødvendig for å utforske denne teorien ytterligere.
Mineralfordelingen av kontrollmelormbiomassen funnet i denne studien (tabell 2 og 3) er sammenlignbar med rekkevidden av makro- og mikronæringsstoffer funnet i litteraturen48,54,55. Å gi melorm fermentert sikorirot som en våt diettkilde maksimerer mineralinnholdet deres. Selv om de fleste makro- og mikronæringsstoffer var høyere i grønnsaksblandingene og hagebladene (tabell 2 og 3), påvirket de ikke mineralinnholdet i melormbiomasse i samme grad som fermenterte sikorirøtter. En mulig forklaring er at næringsstoffene i de alkaliske hagebladene er mindre biotilgjengelige enn de i de andre, surere våte diettene (tabell 1). Tidligere studier matet melormlarver med fermentert rishalm og fant at de utviklet seg godt i denne sidestrømmen og viste også at forbehandling av substratet ved fermentering induserte næringsopptak. 56 Bruk av fermenterte sikorirøtter økte Ca-, Fe- og Mn-innholdet i melormbiomassen. Selv om denne sidestrømmen også inneholdt høyere konsentrasjoner av andre mineraler (P, Mg, K, Na, Zn og Cu), var disse mineralene ikke signifikant mer tallrike i melormbiomasse sammenlignet med kontrollen, noe som indikerer selektivitet for mineralopptak. Å øke innholdet av disse mineralene i melormbiomasse har ernæringsmessig verdi for mat- og fôrformål. Kalsium er et essensielt mineral som spiller en kritisk rolle i nevromuskulær funksjon og mange enzymmedierte prosesser som blodpropp, ben- og tanndannelse. 57,58 Jernmangel er et vanlig problem i utviklingsland, med barn, kvinner og eldre som ofte ikke får nok jern fra kosten. 54 Selv om mangan er et essensielt element i menneskets kosthold og spiller en sentral rolle i funksjonen til mange enzymer, kan overdreven inntak være giftig. Høyere mangannivåer i melorm som ble matet med fermentert sikorirot var ikke til bekymring og var sammenlignbare med de hos kyllinger. 59
Konsentrasjonene av tungmetaller funnet i sidestrømmen var under de europeiske standardene for komplett dyrefôr. Tungmetallanalyse av melormlarver viste at Pb- og Cr-nivåer var signifikant høyere hos melorm fôret med fermentert sikorirot enn i kontrollgruppen og andre substrater (tabell 4). Sikorirøtter vokser i jord og er kjent for å absorbere tungmetaller, mens de andre sidestrømmene stammer fra kontrollert menneskelig matproduksjon. Melorm foret med fermentert sikorirot inneholdt også høyere nivåer av Pb og Cr (tabell 4). De beregnede bioakkumuleringsfaktorene (BAF) var 2,66 for Pb og 1,14 for Cr, dvs. større enn 1, noe som indikerer at melorm har evnen til å akkumulere tungmetaller. Når det gjelder Pb, setter EU et maksimalt Pb-innhold på 0,10 mg per kilo ferskt kjøtt til konsum61. I en evaluering av eksperimentelle data var den maksimale Pb-konsentrasjonen funnet i fermenterte sikorirotmelorm 0,11 mg/100 g DM. Når verdien ble omregnet til et tørrstoffinnhold på 30,8 % for disse melormene, var Pb-innholdet 0,034 mg/kg ferskstoff, som var under maksimalt nivå på 0,10 mg/kg. Det er ikke spesifisert noe maksimalt innhold av Cr i de europeiske næringsmiddelforskriftene. Cr er ofte funnet i miljøet, matvarer og mattilsetningsstoffer og er kjent for å være et essensielt næringsstoff for mennesker i små mengder62,63,64. Disse analysene (tabell 4) indikerer at T. molitor-larver kan akkumulere tungmetaller når tungmetaller er tilstede i dietten. Nivåene av tungmetaller funnet i melormbiomasse i denne studien anses imidlertid som trygge for konsum. Regelmessig og nøye overvåking anbefales ved bruk av sidestrømmer som kan inneholde tungmetaller som våtfôrkilde for T. molitor.
De mest tallrike fettsyrene i den totale biomassen til T. molitor-larver var palmitinsyre (C16:0), oljesyre (C18:1) og linolsyre (C18:2) (tabell 5), noe som samsvarer med tidligere studier på T. molitor. Fettsyrespektrumresultatene er konsistente36,46,50,65. Fettsyreprofilen til T. molitor består vanligvis av fem hovedkomponenter: oljesyre (C18:1), palmitinsyre (C16:0), linolsyre (C18:2), myristinsyre (C14:0) og stearinsyre (C18:0). Oljesyre er rapportert å være den mest tallrike fettsyren (30–60 %) i melormlarver, etterfulgt av palmitinsyre og linolsyre22,35,38,39. Tidligere studier har vist at denne fettsyreprofilen er påvirket av melormlarvediett, men forskjellene følger ikke de samme trendene som kosthold38. Sammenlignet med andre fettsyreprofiler er forholdet C18:1–C18:2 i potetskreller reversert. Lignende resultater ble oppnådd for endringer i fettsyreprofilen til melorm som ble matet med dampede potetskreller36. Disse resultatene indikerer at selv om fettsyreprofilen til melormolje kan bli endret, er den fortsatt en rik kilde til umettede fettsyrer.
Målet med denne studien var å evaluere effekten av å bruke fire ulike agroindustrielt bioavfall som våtfôr på sammensetningen av melorm. Påvirkningen ble vurdert ut fra næringsverdien til larvene. Resultatene viste at biproduktene ble vellykket omdannet til proteinrik biomasse (proteininnhold 40,7-52,3%), som kan brukes som mat- og fôrkilde. I tillegg viste studien at bruk av biproduktene som våtfôr påvirker næringsverdien til melormbiomasse. Spesielt øker det å gi larver en høy konsentrasjon av karbohydrater (f.eks. potetkutt) fettinnholdet og endrer fettsyresammensetningen: lavere innhold av flerumettede fettsyrer og høyere innhold av mettede og enumettede fettsyrer, men ikke konsentrasjoner av umettede fettsyrer . Fettsyrene (enumettede + flerumettede) dominerer fortsatt. Studien viste også at melorm selektivt akkumulerer kalsium, jern og mangan fra sidestrømmer rike på sure mineraler. Biotilgjengeligheten til mineraler ser ut til å spille en viktig rolle og ytterligere studier er nødvendig for å forstå dette fullt ut. Tungmetaller som finnes i sidestrømmene kan samle seg i melorm. Imidlertid var endelige konsentrasjoner av Pb, Cd og Cr i larvebiomasse under akseptable nivåer, noe som gjør at disse sidestrømmene trygt kan brukes som en våtfôrkilde.
Melormlarver ble oppdrettet av Radius (Giel, Belgia) og Inagro (Rumbeke-Beitem, Belgia) ved Thomas More University of Applied Sciences ved 27 °C og 60 % relativ fuktighet. Tettheten av melorm oppdrettet i et 60 x 40 cm akvarium var 4,17 ormer/cm2 (10 000 melormer). Larvene ble først matet med 2,1 kg hvetekli som tørrfôr per oppdrettstank og deretter tilsatt etter behov. Bruk agarblokker som en kontroll våtmatbehandling. Start fra uke 4, begynn å mate sidestrømmer (også en fuktighetskilde) som våtfôr i stedet for agar ad libitum. Tørrstoffprosenten for hver sidestrøm ble forhåndsbestemt og registrert for å sikre like mengder fuktighet for alle insekter på tvers av behandlinger. Maten fordeles jevnt over hele terrariet. Larver samles når de første puppene dukker opp i forsøksgruppen. Larvehøsting gjøres med en mekanisk rister med en diameter på 2 mm. Bortsett fra eksperimentet med potet terninger. Store deler av tørket potet i terninger skilles også ved å la larvene krype gjennom dette nettet og samle dem i metallbrett. Total slaktevekt bestemmes ved å veie total slaktevekt. Overlevelse beregnes ved å dele den totale slaktevekten på larvevekten. Larvevekten bestemmes ved å velge ut minst 100 larver og dele deres totale vekt med antallet. Innsamlede larver sultes i 24 timer for å tømme tarmen før analyse. Til slutt blir larvene screenet igjen for å skille dem fra resten. De fryses og avlives og lagres ved -18°C frem til analyse.
Tørrfôr var hvetekli (belgiske Molens Joye). Hvetekli ble forhåndssiktet til en partikkelstørrelse på mindre enn 2 mm. I tillegg til tørrfôr, trenger melormlarver også våtfôr for å opprettholde fuktighet og mineraltilskudd som kreves av melorm. Våtfôr utgjør mer enn halvparten av totalfôret (tørrfôr + våtfôr). I våre eksperimenter ble agar (Brouwland, Belgia, 25 g/l) brukt som kontrollvåtfôr45. Som vist i figur 1 ble fire landbruksbiprodukter med ulikt næringsinnhold testet som våtfôr til melormlarver. Disse biproduktene inkluderer (a) blader fra agurkdyrking (Inagro, Belgia), (b) potetavskjær (Duigny, Belgia), (c) fermenterte sikorirøtter (Inagro, Belgia) og (d) usolgte frukt og grønnsaker fra auksjoner . (Belorta, Belgia). Sidestrømmen kuttes i biter som egner seg for bruk som vått melormfôr.
Landbruksbiprodukter som våtfôr til melorm; (a) hageblader fra agurkdyrking, (b) potetstiklinger, (c) sikorirøtter, (d) usolgte grønnsaker på auksjon og (e) agarblokker. Som kontroller.
Sammensetningen av fôr- og melormlarvene ble bestemt tre ganger (n = 3). Rask analyse, mineralsammensetning, tungmetallinnhold og fettsyresammensetning ble vurdert. En homogenisert prøve på 250 g ble tatt fra de oppsamlede og sultede larvene, tørket ved 60°C til konstant vekt, malt (IKA, Rørmølle 100) og siktet gjennom en 1 mm sikt. De tørkede prøvene ble forseglet i mørke beholdere.
Tørrstoffinnholdet (DM) ble bestemt ved å tørke prøvene i ovn ved 105°C i 24 timer (Memmert, UF110). Prosentandelen tørrstoff ble beregnet basert på vekttapet til prøven.
Råaskeinnhold (CA) ble bestemt ved massetap under forbrenning i en muffelovn (Nabertherm, L9/11/SKM) ved 550°C i 4 timer.
Råfettinnhold eller dietyleter (EE) ekstraksjon ble utført med petroleumseter (kokepunkt 40–60 °C) ved bruk av Soxhlet ekstraksjonsutstyr. Omtrent 10 g prøve ble plassert i ekstraksjonshodet og dekket med keramisk ull for å forhindre prøvetap. Prøver ble ekstrahert over natten med 150 ml petroleumseter. Ekstraktet ble avkjølt, det organiske løsningsmidlet ble fjernet og gjenvunnet ved rotasjonsfordampning (Büchi, R-300) ved 300 mbar og 50 °C. De rå lipid- eller eterekstraktene ble avkjølt og veid på en analytisk vekt.
Råproteininnholdet (CP) ble bestemt ved å analysere nitrogenet tilstede i prøven ved bruk av Kjeldahl-metoden BN EN ISO 5983-1 (2005). Bruk de riktige N til P-faktorene for å beregne proteininnholdet. For standard tørrfôr (hvetekli) bruk en totalfaktor på 6,25. For sidestrøm brukes en faktor på 4,2366 og for grønnsaksblandinger brukes en faktor på 4,3967. Råproteininnholdet i larvene ble beregnet ved å bruke en N til P-faktor på 5,3351.
Fiberinnholdet inkluderte bestemmelse av nøytral vaskemiddelfiber (NDF) basert på Gerhardt-ekstraksjonsprotokollen (manuell fiberanalyse i poser, Gerhardt, Tyskland) og van Soest 68-metoden. For NDF-bestemmelse ble en prøve på 1 g plassert i en spesiell fiberpose (Gerhardt, ADF/NDF-pose) med glassforing. Fiberposene fylt med prøver ble først avfettet med petroleumseter (kokepunkt 40–60 °C) og deretter tørket ved romtemperatur. Den avfettede prøven ble ekstrahert med en nøytral fibervaskemiddelløsning inneholdende varmestabil a-amylase ved koketemperatur i 1,5 time. Prøvene ble deretter vasket tre ganger med kokende avionisert vann og tørket ved 105 °C over natten. De tørre fiberposene (inneholdende fiberrester) ble veid ved bruk av en analytisk vekt (Sartorius, P224-1S) og deretter brent i en muffelovn (Nabertherm, L9/11/SKM) ved 550°C i 4 timer. Asken ble veid igjen og fiberinnholdet ble beregnet ut fra vekttapet mellom tørking og brenning av prøven.
For å bestemme kitininnholdet i larvene brukte vi en modifisert protokoll basert på råfiberanalysen av van Soest 68. En prøve på 1 g ble plassert i en spesiell fiberpose (Gerhardt, CF Bag) og en glassforsegling. Prøvene ble pakket i fiberposene, avfettet i petroleumseter (ca. 40–60 °C) og lufttørket. Den avfettede prøven ble først ekstrahert med en sur løsning av 0,13 M svovelsyre ved koketemperatur i 30 minutter. Ekstraksjonsfiberposen som inneholdt prøven ble vasket tre ganger med kokende avionisert vann og deretter ekstrahert med 0,23 M kaliumhydroksidløsning i 2 timer. Ekstraksjonsfiberposen som inneholdt prøven ble igjen skylt tre ganger med kokende avionisert vann og tørket ved 105°C over natten. Den tørre posen som inneholdt fiberresten ble veid på en analytisk vekt og brent i en muffelovn ved 550°C i 4 timer. Asken ble veid og fiberinnholdet ble beregnet ut fra vekttapet til den forbrennede prøven.
Totalt karbohydratinnhold ble beregnet. Konsentrasjon av ikke-fibrøst karbohydrat (NFC) i fôret ble beregnet ved hjelp av NDF-analyse, og insektkonsentrasjon ble beregnet ved hjelp av kitinanalyse.
pH i matrisen ble bestemt etter ekstraksjon med avionisert vann (1:5 v/v) i henhold til NBN EN 15933.
Prøver ble fremstilt som beskrevet av Broeckx et al. Mineralprofiler ble bestemt ved bruk av ICP-OES (Optima 4300™ DV ICP-OES, Perkin Elmer, MA, USA).
Tungmetallene Cd, Cr og Pb ble analysert ved grafittovns atomabsorpsjonsspektrometri (AAS) (Thermo Scientific, ICE 3000-serien, utstyrt med en GFS-ovnsautosampler). Omtrent 200 mg prøve ble fordøyd i sur HNO3/HCl (1:3 v/v) ved bruk av mikrobølger (CEM, MARS 5). Mikrobølgenedbryting ble utført ved 190°C i 25 minutter ved 600 W. Fortynn ekstraktet med ultrarent vann.
Fettsyrer ble bestemt ved GC-MS (Agilent Technologies, 7820A GC system med 5977 E MSD detektor). I henhold til metoden til Joseph og Akman70 ble 20 % BF3/MeOH-løsning tilsatt til en metanolisk KOH-løsning og fettsyremetylester (FAME) ble oppnådd fra eterekstraktet etter forestring. Fettsyrer kan identifiseres ved å sammenligne retensjonstidene deres med 37 FAME-blandingsstandarder (Chemical Lab) eller ved å sammenligne MS-spektrene deres med nettbiblioteker som NIST-databasen. Kvalitativ analyse utføres ved å beregne topparealet som en prosentandel av det totale topparealet til kromatogrammet.
Dataanalyse ble utført ved bruk av JMP Pro 15.1.1-programvare fra SAS (Buckinghamshire, Storbritannia). Evaluering ble utført ved bruk av enveis variansanalyse med et signifikansnivå på 0,05 og Tukey HSD som en post hoc test.
Bioakkumuleringsfaktoren (BAF) ble beregnet ved å dele konsentrasjonen av tungmetaller i melormlarvebiomasse (DM) med konsentrasjonen i våtfôr (DM) 43 . En BAF større enn 1 indikerer at tungmetaller bioakkumuleres fra våtfôr i larver.
Datasettene generert og/eller analysert i løpet av den nåværende studien er tilgjengelig fra den tilsvarende forfatteren på rimelig forespørsel.
FNs avdeling for økonomiske og sosiale saker, befolkningsavdelingen. Verdens befolkningsutsikter 2019: Høydepunkter (ST/ESA/SER.A/423) (2019).
Cole, MB, Augustine, MA, Robertson, MJ, og Manners, JM, Matsikkerhetsvitenskap. NPJ Sci. Mat 2018, 2. https://doi.org/10.1038/s41538-018-0021-9 (2018).
Innleggstid: 19. desember 2024