Ďakujeme, že ste navštívili Nature.com. Verzia prehliadača, ktorú používate, má obmedzenú podporu CSS. Na dosiahnutie najlepších výsledkov odporúčame použiť novší prehliadač (alebo vypnúť režim kompatibility v programe Internet Explorer). Medzitým, aby sme zabezpečili nepretržitú podporu, budeme stránku zobrazovať bez štýlov a JavaScriptu.
Chov hmyzu je potenciálnym spôsobom, ako uspokojiť rastúci globálny dopyt po bielkovinách a je novou aktivitou v západnom svete, kde zostáva veľa otázok týkajúcich sa kvality a bezpečnosti produktov. Hmyz môže zohrávať dôležitú úlohu v obehovom hospodárstve premenou biologického odpadu na cennú biomasu. Asi polovica kŕmneho substrátu pre múčne červy pochádza z vlhkého krmiva. Ten možno získať z biologického odpadu, vďaka čomu je chov hmyzu udržateľnejší. Tento článok informuje o nutričnom zložení múčnych červov (Tenebrio molitor) kŕmených organickými doplnkami z vedľajších produktov. Patria sem nepredaná zelenina, plátky zemiakov, fermentované korene čakanky a záhradné listy. Hodnotí sa analýzou približného zloženia, profilu mastných kyselín, obsahu minerálov a ťažkých kovov. Múčne červy kŕmené plátkami zemiakov mali dvojnásobný obsah tuku a zvýšený obsah nasýtených a mononenasýtených mastných kyselín. Použitie fermentovaného koreňa čakanky zvyšuje obsah minerálov a akumuluje ťažké kovy. Okrem toho je absorpcia minerálov múčnym červom selektívna, pretože sú zvýšené len koncentrácie vápnika, železa a mangánu. Pridanie zeleninových zmesí alebo záhradného lístia do stravy výrazne nezmení nutričný profil. Záverom možno povedať, že prúd vedľajších produktov sa úspešne premenil na biomasu bohatú na bielkoviny, ktorej obsah živín a biologická dostupnosť ovplyvnili zloženie múčnych červov.
Očakáva sa, že rastúca ľudská populácia dosiahne do roku 2050 9,7 miliardy12, čo bude vyvíjať tlak na našu produkciu potravín, aby sa vyrovnala s vysokým dopytom po potravinách. Odhaduje sa, že dopyt po potravinách sa medzi rokmi 2012 a 2050 zvýši o 70 – 80 %3,4,5. Prírodné zdroje používané pri súčasnej výrobe potravín sa vyčerpávajú, čo ohrozuje naše ekosystémy a zásoby potravín. Okrem toho sa veľké množstvo biomasy plytvá v súvislosti s výrobou a spotrebou potravín. Odhaduje sa, že do roku 2050 dosiahne ročný celosvetový objem odpadu 27 miliárd ton, z ktorých väčšinu tvorí biologický odpad6,7,8. Ako odpoveď na tieto výzvy boli navrhnuté inovatívne riešenia, potravinové alternatívy a trvalo udržateľný rozvoj poľnohospodárstva a potravinových systémov9,10,11. Jedným z takýchto prístupov je použitie organických zvyškov na výrobu surovín, ako je jedlý hmyz, ako udržateľných zdrojov potravín a krmív12,13. Chov hmyzu produkuje nižšie emisie skleníkových plynov a amoniaku, vyžaduje menej vody ako tradičné zdroje bielkovín a môže sa vyrábať vo vertikálnych farmárskych systémoch, ktoré vyžadujú menej priestoru14,15,16,17,18,19. Štúdie ukázali, že hmyz je schopný premeniť bioodpad nízkej hodnoty na hodnotnú biomasu bohatú na bielkoviny s obsahom sušiny až 70 %20,21,22. Okrem toho sa biomasa s nízkou hodnotou v súčasnosti využíva na výrobu energie, skládkovanie alebo recykláciu, a preto nekonkuruje súčasnému sektoru potravín a krmív23,24,25,26. Múčny červ (T. molitor)27 je považovaný za jeden z najperspektívnejších druhov pre veľkovýrobu potravín a krmív. Larvy aj dospelí sa živia rôznymi materiálmi, ako sú obilné produkty, živočíšny odpad, zelenina, ovocie atď. 28,29. V západných spoločnostiach sa T. molitor chová v zajatí v malom rozsahu, hlavne ako krmivo pre domáce zvieratá, ako sú vtáky alebo plazy. V súčasnosti sa ich potenciálu vo výrobe potravín a krmív venuje väčšia pozornosť30,31,32. Napríklad T. molitor bol schválený s novým profilom potravín vrátane použitia v mrazených, sušených a práškových formách (nariadenie (EÚ) č. 258/97 a nariadenie (EÚ) 2015/2283) 33. Veľkovýroba však hmyzu na potravu a krmivo je v západných krajinách stále relatívne nový pojem. Priemysel čelí výzvam, ako sú medzery vo vedomostiach o optimálnej strave a výrobe, nutričná kvalita konečného produktu a bezpečnostné problémy, ako je hromadenie toxických látok a mikrobiálne riziká. Na rozdiel od tradičného chovu dobytka nemá chov hmyzu podobný historický záznam17,24,25,34.
Hoci sa uskutočnilo mnoho štúdií o nutričnej hodnote múčnych červov, faktory ovplyvňujúce ich nutričnú hodnotu ešte nie sú úplne pochopené. Predchádzajúce štúdie ukázali, že strava hmyzu môže mať určitý vplyv na jej zloženie, no nenašiel sa žiadny jasný vzorec. Okrem toho sa tieto štúdie zamerali na proteínové a lipidové zložky múčnych červov, ale mali obmedzené účinky na minerálne zložky21,22,32,35,36,37,38,39,40. Na pochopenie absorpčnej kapacity minerálov je potrebný ďalší výskum. Nedávna štúdia dospela k záveru, že larvy múčnych červov kŕmené reďkovkou mali mierne zvýšené koncentrácie určitých minerálov. Tieto výsledky sú však obmedzené na testovaný substrát a sú potrebné ďalšie priemyselné skúšky41. Uvádza sa, že akumulácia ťažkých kovov (Cd, Pb, Ni, As, Hg) v múčnych červoch významne koreluje s obsahom kovu v matrici. Hoci koncentrácie kovov v potrave v krmivách pre zvieratá sú pod zákonnými limitmi42, zistilo sa, že arzén sa bioakumuluje aj v larvách múčnych červov, zatiaľ čo kadmium a olovo sa bioakumulujú ne43. Pochopenie účinkov stravy na nutričné zloženie múčnych červov je rozhodujúce pre ich bezpečné používanie v potravinách a krmivách.
Štúdia prezentovaná v tomto príspevku sa zameriava na vplyv využívania poľnohospodárskych vedľajších produktov ako zdroja vlhkého krmiva na nutričné zloženie múčnych červov. Okrem suchého krmiva by sa larvám malo poskytovať aj mokré krmivo. Mokrý zdroj krmiva poskytuje potrebnú vlhkosť a slúži aj ako doplnok výživy pre múčne červy, zvyšuje rýchlosť rastu a maximálnu telesnú hmotnosť44,45. Podľa našich štandardných údajov o chove múčnych červov v projekte Interreg-Valusect obsahuje celkové krmivo pre múčne červy 57 % w/w vlhkého krmiva. Zvyčajne sa ako zdroj mokrého krmiva používa čerstvá zelenina (napr. mrkva)35,36,42,44,46. Používanie vedľajších produktov nízkej hodnoty ako zdrojov mokrého krmiva prinesie chovu hmyzu udržateľnejšie a ekonomické výhody17. Cieľom tejto štúdie bolo (1) preskúmať účinky používania biologického odpadu ako mokrého krmiva na nutričné zloženie múčnych červov, (2) určiť obsah makro- a mikroživín lariev múčnych červov chovaných na biologickom odpade bohatom na minerály, aby sa otestovala uskutočniteľnosť obohatenie minerálov a (3) vyhodnotiť bezpečnosť týchto vedľajších produktov pri chove hmyzu analýzou prítomnosti a akumulácie ťažkých kovov Pb, Cd a Cr. Táto štúdia poskytne ďalšie informácie o účinkoch suplementácie biologického odpadu na stravu lariev múčnych červov, nutričnú hodnotu a bezpečnosť.
Obsah sušiny v laterálnom toku bol vyšší v porovnaní s kontrolným vlhkým živným agarom. Obsah sušiny v zeleninových zmesiach a záhradnom liste bol nižší ako 10 %, kým v zemiakových odrezkoch a fermentovaných koreňoch čakanky bol vyšší (13,4 a 29,9 g/100 g čerstvej hmoty, FM).
Zeleninová zmes mala vyšší obsah surového popola, tuku a bielkovín a nižší obsah nevláknitých sacharidov ako kontrolné krmivo (agar), zatiaľ čo obsah neutrálnej detergentnej vlákniny upravenej amylázou bol podobný. Obsah sacharidov v plátkoch zemiakov bol najvyšší zo všetkých vedľajších prúdov a bol porovnateľný s obsahom agaru. Celkovo bolo jeho surové zloženie najviac podobné kontrolnému krmivu, ale bolo doplnené malým množstvom bielkovín (4,9 %) a surovým popolom (2,9 %)47,48. Hodnota pH zemiakov sa pohybuje od 5 do 6 a stojí za zmienku, že tento vedľajší prúd zemiakov je kyslejší (4,7). Fermentovaný koreň čakanky je bohatý na popol a je najkyslejší zo všetkých vedľajších tokov. Keďže korene neboli vyčistené, predpokladá sa, že väčšina popola bude pozostávať z piesku (oxid kremičitý). Záhradné listy boli jediným zásaditým produktom v porovnaní s kontrolným a inými vedľajšími prúdmi. Obsahuje vysoké množstvo popola a bielkovín a oveľa menej sacharidov ako kontrola. Surovým zložením sa najviac približuje fermentovanému koreňu čakanky, ale koncentrácia hrubých bielkovín je vyššia (15,0 %), čo je porovnateľné s obsahom bielkovín v zeleninovej zmesi. Štatistická analýza vyššie uvedených údajov ukázala významné rozdiely v surovom zložení a pH vedľajších prúdov.
Pridanie zeleninových zmesí alebo záhradného lístia do krmiva pre múčne červy neovplyvnilo zloženie biomasy lariev múčneho červa v porovnaní s kontrolnou skupinou (tabuľka 1). Pridanie odrezkov zemiakov viedlo k najvýraznejšiemu rozdielu v zložení biomasy v porovnaní s kontrolnou skupinou, ktorá dostávala larvy múčnych červov a iné zdroje vlhkého krmiva. Čo sa týka obsahu bielkovín u múčnych červov, s výnimkou zemiakových odrezkov, rozdielne približné zloženie bočných tokov neovplyvnilo obsah bielkovín lariev. Kŕmenie zemiakových odrezkov ako zdroja vlhkosti viedlo k dvojnásobnému zvýšeniu obsahu tuku lariev a zníženiu obsahu bielkovín, chitínu a nevláknitých sacharidov. Fermentovaný koreň čakanky zvýšil obsah popola v larvách múčneho červa jedenapolkrát.
Minerálne profily boli vyjadrené ako obsahy makrominerálov (tabuľka 2) a mikroživín (tabuľka 3) vo vlhkom krmive a v biomase lariev múčnych červov.
Vo všeobecnosti boli poľnohospodárske vedľajšie prúdy bohatšie na makrominerály v porovnaní s kontrolnou skupinou, s výnimkou zemiakových odrezkov, ktoré mali nižší obsah Mg, Na a Ca. Koncentrácia draslíka bola vysoká vo všetkých vedľajších prúdoch v porovnaní s kontrolou. Agar obsahuje 3 mg/100 g DM K, pričom koncentrácia K v bočnom prúde sa pohybovala od 1070 do 9909 mg/100 g DM. Obsah makrominerálov v zeleninovej zmesi bol signifikantne vyšší ako v kontrolnej skupine, ale obsah Na bol signifikantne nižší (88 vs. 111 mg/100 g sušiny). Koncentrácia makrominerálov v odrezkoch zemiakov bola najnižšia zo všetkých vedľajších prúdov. Obsah makrominerálov v odrezkoch zemiakov bol výrazne nižší ako v iných vedľajších prúdoch a kontrole. Okrem toho, že obsah Mg bol porovnateľný s kontrolnou skupinou. Hoci fermentovaný koreň čakanky nemal najvyššiu koncentráciu makrominerálov, obsah popola v tomto vedľajšom prúde bol najvyšší zo všetkých vedľajších prúdov. Môže to byť spôsobené tým, že nie sú čistené a môžu obsahovať vysoké koncentrácie oxidu kremičitého (piesku). Obsah Na a Ca bol porovnateľný s obsahom rastlinnej zmesi. Fermentovaný koreň čakanky obsahoval najvyššiu koncentráciu Na zo všetkých vedľajších prúdov. S výnimkou Na mali záhradnícke listy najvyššie koncentrácie makrominerálov zo všetkých vlhkých krmovín. Koncentrácia K (9909 mg/100 g sušiny) bola tritisíckrát vyššia ako u kontroly (3 mg/100 g sušiny) a 2,5-krát vyššia ako v zeleninovej zmesi (4057 mg/100 g sušiny). Obsah Ca bol najvyšší zo všetkých vedľajších prúdov (7276 mg/100 g sušiny), 20-krát vyšší ako kontrolný (336 mg/100 g sušiny) a 14-krát vyšší ako koncentrácia vápnika vo fermentovaných koreňoch čakanky alebo zeleninovej zmesi (530 a 496 mg/100 g sušiny).
Hoci boli významné rozdiely v makrominerálnom zložení stravy (tabuľka 2), v makrominerálnom zložení múčnych červov chovaných na zeleninových zmesiach a kontrolných diétach neboli zistené žiadne významné rozdiely.
Larvy kŕmené zemiakovou drťou mali výrazne nižšie koncentrácie všetkých makrominerálov v porovnaní s kontrolou, s výnimkou Na, ktorý mal porovnateľné koncentrácie. Okrem toho kŕmenie zemiakovými chrumkami spôsobilo najväčšie zníženie obsahu makrominerálnych lariev v porovnaní s inými vedľajšími prúdmi. To je v súlade s nižším popolom pozorovaným v blízkych prípravkoch s múčnymi červami. Avšak hoci P a K boli v tejto vlhkej strave významne vyššie ako v iných vedľajších prúdoch a kontrole, zloženie lariev to neodrážalo. Nízke koncentrácie Ca a Mg zistené v biomase múčnych červov môžu súvisieť s nízkymi koncentráciami Ca a Mg prítomnými v samotnej mokrej strave.
Kŕmenie fermentovanými koreňmi čakanky a listami ovocného sadu malo za následok výrazne vyššie hladiny vápnika ako kontroly. Sadové listy obsahovali najvyššie hladiny P, Mg, K a Ca zo všetkých mokrých diét, čo sa však neodrazilo v biomase múčnych červov. Koncentrácie Na boli najnižšie v týchto larvách, zatiaľ čo koncentrácie Na boli vyššie v listoch sadov ako v odrezkoch zemiakov. Obsah Ca sa zvýšil u lariev (66 mg/100 g sušiny), ale koncentrácie Ca neboli také vysoké ako v biomase múčnych červov (79 mg/100 g sušiny) v pokusoch fermentovaných koreňov čakanky, hoci koncentrácia Ca v listových plodinách sadov bola 14-krát vyššia ako v koreni čakanky.
Na základe zloženia mikroprvkov mokrých krmív (tabuľka 3) bolo minerálne zloženie zeleninovej zmesi podobné ako v kontrolnej skupine, až na to, že koncentrácia Mn bola výrazne nižšia. Koncentrácie všetkých analyzovaných mikroprvkov boli nižšie v rezoch zemiakov v porovnaní s kontrolou a inými vedľajšími produktmi. Fermentovaný koreň čakanky obsahoval takmer 100-krát viac železa, 4-krát viac medi, 2-krát viac zinku a približne rovnaké množstvo mangánu. Obsah zinku a mangánu v listoch záhradných plodín bol výrazne vyšší ako v kontrolnej skupine.
Nezistili sa žiadne významné rozdiely medzi obsahom stopových prvkov lariev kŕmených kontrolnou diétou, zeleninovou zmesou a mokrým zemiakovým šrotom. Avšak obsah Fe a Mn lariev kŕmených fermentovanou potravou z koreňov čakanky bol významne odlišný od obsahu múčnych červov kŕmených kontrolnou skupinou. Nárast obsahu Fe môže byť spôsobený stonásobným zvýšením koncentrácie stopových prvkov v samotnej mokrej strave. Avšak aj keď medzi fermentovanými koreňmi čakanky a kontrolnou skupinou nebol žiadny významný rozdiel v koncentráciách Mn, hladiny Mn sa zvýšili u lariev kŕmených fermentovanými koreňmi čakanky. Treba tiež poznamenať, že koncentrácia Mn bola vyššia (3-krát) v mokrej listovej strave záhradníckej stravy v porovnaní s kontrolou, ale nebol významný rozdiel v zložení biomasy múčnych červov. Jediným rozdielom medzi kontrolnými a záhradníckymi listami bol obsah Cu, ktorý bol v listoch nižší.
Tabuľka 4 ukazuje koncentrácie ťažkých kovov nachádzajúcich sa v substrátoch. Európske maximálne koncentrácie Pb, Cd a Cr v kompletných krmivách pre zvieratá boli prevedené na mg/100 g sušiny a pridané do tabuľky 4, aby sa uľahčilo porovnanie s koncentráciami zistenými vo vedľajších tokoch47.
V kontrolných mokrých krmivách, zeleninových zmesiach alebo zemiakových otrubách nebolo zistené žiadne Pb, pričom záhradné listy obsahovali 0,002 mg Pb/100 g sušiny a najvyššiu koncentráciu 0,041 mg Pb/100 g sušiny obsahovali fermentované korene čakanky. Koncentrácie C v kontrolných krmivách a záhradnom liste boli porovnateľné (0,023 a 0,021 mg/100 g sušiny), kým v zeleninových zmesiach a zemiakových otruboch boli nižšie (0,004 a 0,007 mg/100 g sušiny). V porovnaní s inými substrátmi bola koncentrácia Cr vo fermentovaných koreňoch čakanky významne vyššia (0,135 mg/100 g sušiny) a šesťkrát vyššia ako v kontrolnom krmive. Cd nebolo zistené ani v kontrolnom prúde, ani v žiadnom z použitých bočných prúdov.
Výrazne vyššie hladiny Pb a Cr boli zistené u lariev kŕmených fermentovanými koreňmi čakanky. Cd však nebolo zistené v žiadnej larve múčnych červov.
Uskutočnila sa kvalitatívna analýza mastných kyselín v surovom tuku, aby sa určilo, či profil mastných kyselín lariev múčnych červov môže byť ovplyvnený rôznymi zložkami bočného prúdu, ktorým boli kŕmené. Distribúcia týchto mastných kyselín je uvedená v tabuľke 5. Mastné kyseliny sú uvedené podľa ich bežného názvu a molekulárnej štruktúry (označené ako „Cx:y“, kde x zodpovedá počtu atómov uhlíka a y počtu nenasýtených väzieb ).
Profil mastných kyselín u múčnych červov kŕmených zemiakovými rezkami bol významne zmenený. Obsahovali výrazne vyššie množstvá kyseliny myristovej (C14:0), kyseliny palmitovej (C16:0), kyseliny palmitolejovej (C16:1) a kyseliny olejovej (C18:1). Koncentrácie kyseliny pentadekanovej (C15:0), kyseliny linolovej (C18:2) a kyseliny linolénovej (C18:3) boli výrazne nižšie v porovnaní s inými múčnymi červami. V porovnaní s inými profilmi mastných kyselín bol pomer C18:1 k C18:2 v zemiakových rezoch obrátený. Múčne červy kŕmené listami v záhradníctve obsahovali vyššie množstvá kyseliny pentadekanovej (C15:0) ako múčne červy kŕmené inou mokrou stravou.
Mastné kyseliny sa delia na nasýtené mastné kyseliny (SFA), mononenasýtené mastné kyseliny (MUFA) a polynenasýtené mastné kyseliny (PUFA). Tabuľka 5 ukazuje koncentrácie týchto skupín mastných kyselín. Celkovo sa profily mastných kyselín u múčnych červov kŕmených zemiakovým odpadom výrazne líšili od kontrolných a iných vedľajších tokov. Pre každú skupinu mastných kyselín sa múčne červy kŕmené zemiakovými lupienkami výrazne líšili od všetkých ostatných skupín. Obsahovali viac SFA a MUFA a menej PUFA.
Medzi mierou prežitia a celkovou hmotnosťou úrody lariev chovaných na rôznych substrátoch neboli žiadne významné rozdiely. Celková priemerná miera prežitia bola 90 % a celková priemerná výnosová hmotnosť bola 974 gramov. Múčne červy úspešne spracovávajú vedľajšie produkty ako zdroj vlhkého krmiva. Mokré krmivo pre múčne červy tvorí viac ako polovicu celkovej hmotnosti krmiva (suché + mokré). Nahradenie čerstvej zeleniny poľnohospodárskymi vedľajšími produktmi ako tradičné mokré krmivo má ekonomické a environmentálne výhody pre chov múčnych červov.
Tabuľka 1 ukazuje, že zloženie biomasy lariev múčnych červov chovaných na kontrolnej potrave bolo približne 72 % vlhkosti, 5 % popola, 19 % lipidov, 51 % bielkovín, 8 % chitínu a 18 % sušiny ako nevláknité sacharidy. To je porovnateľné s hodnotami uvádzanými v literatúre.48,49 V literatúre však možno nájsť aj iné zložky, často v závislosti od použitej analytickej metódy. Napríklad sme použili Kjeldahlovu metódu na stanovenie obsahu hrubých bielkovín s pomerom N ku P 5,33, zatiaľ čo iní výskumníci používajú pre vzorky mäsa a krmív častejšie používaný pomer 6,25.50,51
Pridanie zemiakových kúskov (vlhká strava bohatá na sacharidy) do stravy viedla k zdvojnásobeniu obsahu tuku u múčnych červov. Očakáva sa, že obsah sacharidov v zemiakoch bude pozostávať hlavne zo škrobu, zatiaľ čo agar obsahuje cukry (polysacharidy)47,48. Toto zistenie je v kontraste s inou štúdiou, ktorá zistila, že obsah tuku sa znížil, keď boli múčne červy kŕmené stravou doplnenou o zemiaky ošúpané v pare, ktoré mali nízky obsah bielkovín (10,7 %) a vysoký obsah škrobu (49,8 %)36. Keď sa do stravy pridali olivové výlisky, obsah bielkovín a sacharidov u múčnych červov sa zhodoval s obsahom mokrej stravy, zatiaľ čo obsah tuku zostal nezmenený35. Naproti tomu iné štúdie ukázali, že obsah bielkovín u lariev chovaných vo vedľajších tokoch prechádza zásadnými zmenami, rovnako ako obsah tuku22,37.
Fermentovaný koreň čakanky výrazne zvýšil obsah popola lariev múčneho červa (tab. 1). Výskum účinkov vedľajších produktov na zloženie popola a minerálov lariev múčnych červov je obmedzený. Väčšina štúdií kŕmenia vedľajšími produktmi sa zamerala na obsah tuku a bielkovín lariev bez analýzy obsahu popola21,35,36,38,39. Keď sa však analyzoval obsah popola lariev kŕmených vedľajšími produktmi, zistilo sa zvýšenie obsahu popola. Napríklad kŕmením záhradným odpadom múčnych červov sa zvýšil obsah popola z 3,01 % na 5,30 % a pridaním odpadu z melónu do stravy sa zvýšil obsah popola z 1,87 % na 4,40 %.
Aj keď sa všetky zdroje mokrej potravy významne líšili v približnom zložení (tabuľka 1), rozdiely v zložení biomasy lariev múčnych červov kŕmených príslušnými zdrojmi vlhkej potravy boli malé. Významné zmeny vykazovali iba larvy múčnych červov kŕmené kúskami zemiakov alebo fermentovaným koreňom čakanky. Jedným z možných vysvetlení tohto výsledku je, že okrem koreňov čakanky boli čiastočne fermentované aj kúsky zemiakov (pH 4,7, tabuľka 1), vďaka čomu je škrob/sacharidy stráviteľnejšie/dostupnejšie pre larvy múčnych červov. Spôsob, akým larvy múčnych červov syntetizujú lipidy zo živín, ako sú sacharidy, je veľmi zaujímavý a mal by sa plne preskúmať v budúcich štúdiách. Predchádzajúca štúdia o vplyve pH mokrej stravy na rast lariev múčnych červov dospela k záveru, že pri použití agarových blokov s mokrou stravou v rozsahu pH 3 až 9 neboli pozorované žiadne významné rozdiely. To naznačuje, že na kultiváciu Tenebrio molitor53 možno použiť fermentovanú mokrú stravu53 . Podobne ako Coudron et al.53, kontrolné experimenty používali agarové bloky v poskytovanej mokrej strave, pretože mali nedostatok minerálov a živín. Ich štúdia neskúmala vplyv nutrične rozmanitejších zdrojov mokrej stravy, ako je zelenina alebo zemiaky, na zlepšenie stráviteľnosti alebo biologickej dostupnosti. Na ďalšie skúmanie tejto teórie sú potrebné ďalšie štúdie o účinkoch fermentácie zdrojov mokrej stravy na larvy múčnych červov.
Distribúcia minerálov kontrolnej biomasy múčnych červov zistená v tejto štúdii (tabuľky 2 a 3) je porovnateľná s rozsahom makro- a mikroživín nájdených v literatúre48,54,55. Ak sa múčnym červom poskytne fermentovaný koreň čakanky ako zdroj vlhkej stravy, maximalizuje sa ich obsah minerálov. Hoci väčšina makro- a mikroživín bola vyššia v zeleninových zmesiach a záhradných listoch (tabuľky 2 a 3), neovplyvnili obsah minerálov v biomase múčnych červov v takej miere ako fermentované korene čakanky. Jedným z možných vysvetlení je, že živiny v alkalických záhradných listoch sú menej biologicky dostupné ako v iných, kyslejších mokrých diétach (tabuľka 1). Predchádzajúce štúdie kŕmili larvy múčnych červov fermentovanou ryžovou slamou a zistili, že sa dobre vyvíjali v tomto vedľajšom prúde a tiež ukázali, že predbežná úprava substrátu fermentáciou vyvolala príjem živín. 56 Použitie fermentovaných koreňov čakanky zvýšilo obsah Ca, Fe a Mn v biomase múčnych červov. Aj keď tento vedľajší prúd obsahoval aj vyššie koncentrácie iných minerálov (P, Mg, K, Na, Zn a Cu), tieto minerály neboli v biomase múčnych červov v porovnaní s kontrolou významne hojnejšie, čo naznačuje selektivitu príjmu minerálov. Zvýšenie obsahu týchto minerálov v biomase múčnych červov má nutričnú hodnotu pre potravinárske a kŕmne účely. Vápnik je esenciálny minerál, ktorý hrá životne dôležitú úlohu v neuromuskulárnej funkcii a mnohých procesoch sprostredkovaných enzýmami, ako je zrážanie krvi, tvorba kostí a zubov. 57,58 Nedostatok železa je bežným problémom v rozvojových krajinách, kde deti, ženy a starší ľudia často nedostávajú dostatok železa zo stravy. 54 Hoci je mangán základným prvkom v ľudskej strave a hrá ústrednú úlohu vo fungovaní mnohých enzýmov, nadmerný príjem môže byť toxický. Vyššie hladiny mangánu u múčnych červov kŕmených fermentovaným koreňom čakanky neboli znepokojujúce a boli porovnateľné s hladinami u kurčiat. 59
Koncentrácie ťažkých kovov zistené vo vedľajšom prúde boli pod európskymi normami pre kompletné krmivo pre zvieratá. Analýza ťažkých kovov lariev múčnych červov ukázala, že hladiny Pb a Cr boli významne vyššie u múčnych červov kŕmených fermentovaným koreňom čakanky ako v kontrolnej skupine a iných substrátoch (tabuľka 4). Korene čakanky rastú v pôde a je známe, že absorbujú ťažké kovy, zatiaľ čo ostatné vedľajšie prúdy pochádzajú z kontrolovanej ľudskej produkcie potravín. Múčne červy kŕmené fermentovaným koreňom čakanky tiež obsahovali vyššie hladiny Pb a Cr (tabuľka 4). Vypočítané bioakumulačné faktory (BAF) boli 2,66 pre Pb a 1,14 pre Cr, tj viac ako 1, čo naznačuje, že múčne červy majú schopnosť akumulovať ťažké kovy. Pokiaľ ide o Pb, EÚ stanovuje maximálny obsah Pb na 0,10 mg na kilogram čerstvého mäsa na ľudskú spotrebu61. V našom experimentálnom vyhodnotení údajov bola maximálna koncentrácia Pb zistená vo fermentovaných múčnych červoch z koreňov čakanky 0,11 mg/100 g sušiny. Pri prepočte hodnoty na obsah sušiny 30,8 % pre tieto múčne červy bol obsah Pb 0,034 mg/kg čerstvej hmoty, čo bolo pod maximálnou hodnotou 0,10 mg/kg. V európskych potravinových predpisoch nie je stanovený maximálny obsah Cr. Cr sa bežne vyskytuje v životnom prostredí, potravinách a potravinárskych prídavných látkach a je známe, že v malých množstvách je základnou živinou pre ľudí62,63,64. Tieto analýzy (tabuľka 4) naznačujú, že larvy T. molitor môžu akumulovať ťažké kovy, keď sú ťažké kovy prítomné v potrave. Avšak hladiny ťažkých kovov nájdené v biomase múčnych červov v tejto štúdii sa považujú za bezpečné pre ľudskú spotrebu. Pri používaní bočných tokov, ktoré môžu obsahovať ťažké kovy ako zdroj mokrého krmiva pre T. molitor, sa odporúča pravidelné a starostlivé monitorovanie.
Najrozšírenejšími mastnými kyselinami v celkovej biomase lariev T. molitor boli kyselina palmitová (C16:0), kyselina olejová (C18:1) a kyselina linolová (C18:2) (tabuľka 5), čo je v súlade s predchádzajúcimi štúdiami na T. molitor. Výsledky spektra mastných kyselín sú konzistentné36,46,50,65. Profil mastných kyselín T. molitor sa vo všeobecnosti skladá z piatich hlavných zložiek: kyselina olejová (C18:1), kyselina palmitová (C16:0), kyselina linolová (C18:2), kyselina myristová (C14:0) a kyselina stearová (C18:0). Kyselina olejová sa uvádza ako najhojnejšia mastná kyselina (30–60 %) v larvách múčnych červov, po ktorej nasleduje kyselina palmitová a kyselina linolová22,35,38,39. Predchádzajúce štúdie ukázali, že tento profil mastných kyselín je ovplyvnený stravou lariev múčnych červov, ale rozdiely nesledujú rovnaké trendy ako strava38. V porovnaní s inými profilmi mastných kyselín je pomer C18:1 – C18:2 v zemiakových šupkách obrátený. Podobné výsledky sa získali pre zmeny v profile mastných kyselín u múčnych červov kŕmených parenými šupkami zemiakov36. Tieto výsledky naznačujú, že hoci profil mastných kyselín oleja z múčnych červov môže byť zmenený, stále zostáva bohatým zdrojom nenasýtených mastných kyselín.
Cieľom tejto štúdie bolo zhodnotiť vplyv použitia štyroch rôznych agropriemyselných tokov bioodpadu ako mokrého krmiva na zloženie múčnych červov. Vplyv bol hodnotený na základe nutričnej hodnoty lariev. Výsledky ukázali, že vedľajšie produkty sa úspešne premenili na biomasu bohatú na bielkoviny (obsah bielkovín 40,7 – 52,3 %), ktorú možno použiť ako zdroj potravy a krmiva. Okrem toho štúdia ukázala, že používanie vedľajších produktov ako mokrého krmiva ovplyvňuje nutričnú hodnotu biomasy múčnych červov. Najmä poskytnutie vysokej koncentrácie uhľohydrátov larvám (napr. zemiakové rezy) zvyšuje ich obsah tuku a mení zloženie mastných kyselín: nižší obsah polynenasýtených mastných kyselín a vyšší obsah nasýtených a mononenasýtených mastných kyselín, ale nie koncentrácie nenasýtených mastných kyselín . Stále dominujú mastné kyseliny (mononenasýtené + polynenasýtené). Štúdia tiež ukázala, že múčne červy selektívne akumulujú vápnik, železo a mangán z bočných tokov bohatých na kyslé minerály. Zdá sa, že biologická dostupnosť minerálov zohráva dôležitú úlohu a na úplné pochopenie tejto skutočnosti sú potrebné ďalšie štúdie. Ťažké kovy prítomné v bočných prúdoch sa môžu hromadiť v múčnych červoch. Konečné koncentrácie Pb, Cd a Cr v biomase lariev však boli pod prijateľnými úrovňami, čo umožnilo tieto vedľajšie prúdy bezpečne používať ako zdroj mokrého krmiva.
Larvy múčnych červov chovali Radius (Giel, Belgicko) a Inagro (Rumbeke-Beitem, Belgicko) na Thomas More University of Applied Sciences pri 27 °C a 60 % relatívnej vlhkosti. Hustota múčnych červov chovaných v akváriu s rozmermi 60 x 40 cm bola 4,17 červov/cm2 (10 000 múčnych červov). Larvy sa na začiatku kŕmili 2,1 kg pšeničných otrúb ako suchého krmiva na chovnú nádrž a potom sa podľa potreby dopĺňali. Agarové bloky sa použili ako kontrolné ošetrenie vlhkého jedla. Od 4. týždňa boli vedľajšie prúdy (tiež zdroj vlhkosti) kŕmené ako mokrá potrava namiesto agaru ad libitum. Percento sušiny pre každý bočný prúd bolo vopred určené a zaznamenané, aby sa zabezpečilo rovnaké množstvo vlhkosti pre všetok hmyz počas ošetrenia. Krmivo je rozmiestnené rovnomerne po celom teráriu. Larvy sa zbierajú, keď sa v experimentálnej skupine objavia prvé kukly. Odber lariev sa uskutočňuje pomocou mechanickej trepačky s priemerom 2 mm. Okrem pokusu na kocky nakrájané zemiaky. Veľké časti sušených zemiakov nakrájaných na kocky sa tiež oddelia tak, že larvy prelezú cez toto sito a zhromaždia ich do kovovej misky. Celková hmotnosť zberu sa určí vážením celkovej hmotnosti zberu. Prežitie sa vypočíta vydelením celkovej hmotnosti zberu hmotnosťou lariev. Hmotnosť lariev sa určí tak, že sa vyberie aspoň 100 lariev a ich celková hmotnosť sa vydelí počtom. Odobraté larvy sa pred analýzou nechajú hladovať 24 hodín, aby sa vyprázdnili črevá. Nakoniec sa larvy znova skrínujú, aby sa oddelili od zvyšku. Zmrazia sa etanázou a až do analýzy sa skladujú pri -18 °C.
Suchým krmivom boli pšeničné otruby (belgický Molens Joye). Pšeničné otruby sa vopred preosiali na veľkosť častíc menšiu ako 2 mm. Okrem suchého krmiva potrebujú larvy múčnych červov aj mokré krmivo na udržanie vlhkosti a minerálne doplnky, ktoré múčne červy vyžadujú. Mokré krmivo tvorí viac ako polovicu celkového krmiva (suché krmivo + mokré krmivo). V našich experimentoch sa ako kontrolné vlhké krmivo použil agar (Brouwland, Belgicko, 25 g/l)45. Ako je znázornené na obrázku 1, boli testované štyri poľnohospodárske vedľajšie produkty s rôznym obsahom živín ako vlhké krmivo pre larvy múčnych červov. Medzi tieto vedľajšie produkty patria a) listy z pestovania uhoriek (Inagro, Belgicko), b) odrezky zemiakov (Duigny, Belgicko), c) fermentované korene čakanky (Inagro, Belgicko) a d) nepredané ovocie a zelenina z aukcií . (Belorta, Belgicko). Bočný prúd sa naseká na kúsky vhodné na použitie ako mokré krmivo pre múčne červy.
Poľnohospodárske vedľajšie produkty ako mokré krmivo pre múčne červy; a) záhradné listy z pestovania uhoriek, b) odrezky zemiakov, c) korene čakanky, d) nepredaná zelenina na aukcii a e) agarové bloky. Ako ovládacie prvky.
Zloženie krmiva a lariev múčnych červov bolo stanovené trikrát (n = 3). Hodnotila sa rýchla analýza, minerálne zloženie, obsah ťažkých kovov a zloženie mastných kyselín. Homogenizovaná vzorka 250 g bola odobratá zo zozbieraných a vyhladovaných lariev, vysušená pri 60 °C do konštantnej hmotnosti, rozomletá (IKA, Tube Mill 100) a preosiata cez 1 mm sito. Vysušené vzorky boli uzavreté v tmavých nádobách.
Obsah sušiny (DM) bol stanovený sušením vzoriek v sušiarni pri 105 °C počas 24 hodín (Memmert, UF110). Percento sušiny sa vypočítalo na základe straty hmotnosti vzorky.
Obsah surového popola (CA) bol stanovený stratou hmotnosti po spaľovaní v muflovej peci (Nabertherm, L9/11/SKM) pri 550 °C počas 4 hodín.
Extrakcia obsahu tuku alebo dietyléteru (EE) sa uskutočňovala petroléterom (teplota varu 40–60 °C) pomocou extrakčného zariadenia Soxhlet. Približne 10 g vzorky sa umiestnilo do extrakčnej hlavy a pokrylo sa keramickou vlnou, aby sa zabránilo strate vzorky. Vzorky sa extrahovali cez noc 150 ml petroléteru. Extrakt sa ochladil, organické rozpúšťadlo sa odstránilo a získalo sa rotačným odparovaním (Büchi, R-300) pri 300 mbar a 50 °C. Surové lipidové alebo éterové extrakty sa ochladili a zvážili na analytických váhach.
Obsah surového proteínu (CP) bol stanovený analýzou dusíka prítomného vo vzorke pomocou Kjeldahlovej metódy BN EN ISO 5983-1 (2005). Na výpočet obsahu bielkovín použite príslušné N až P faktory. Pre štandardné suché krmivo (pšeničné otruby) použite celkový faktor 6,25. Pre bočný prúd sa používa faktor 4,2366 a pre zeleninové zmesi sa používa faktor 4,3967. Obsah surového proteínu lariev sa vypočítal s použitím N až P faktora 5,3351.
Obsah vlákniny zahŕňal stanovenie neutrálnej detergentnej vlákniny (NDF) na základe Gerhardtovho extrakčného protokolu (manuálna analýza vlákien vo vreciach, Gerhardt, Nemecko) a van Soest 68 metódou. Na stanovenie NDF sa 1 g vzorka umiestnila do špeciálneho vláknitého vrecka (Gerhardt, ADF/NDF vrecko) so sklenenou vložkou. Vláknité vrecká naplnené vzorkami boli najskôr odtučnené petroléterom (bod varu 40–60 °C) a potom vysušené pri izbovej teplote. Odtučnená vzorka sa extrahovala roztokom neutrálneho vláknitého detergentu s obsahom tepelne stabilnej a-amylázy pri teplote varu počas 1,5 hodiny. Vzorky sa potom trikrát premyli vriacou deionizovanou vodou a sušili cez noc pri 105 °C. Suché vláknité vrecká (obsahujúce zvyšky vlákien) sa odvážili pomocou analytických váh (Sartorius, P224-1S) a potom sa spálili v muflovej peci (Nabertherm, L9/11/SKM) pri 550 °C počas 4 hodín. Popol sa znova odvážil a na základe straty hmotnosti medzi sušením a spálením vzorky sa vypočítal obsah vlákniny.
Na stanovenie obsahu chitínu v larvách sme použili upravený protokol založený na analýze hrubých vlákien od van Soest 68. 1 g vzorka bola umiestnená do špeciálneho vláknitého vrecka (Gerhardt, CF Bag) a skleneného tesnenia. Vzorky boli zabalené do vláknitých vreciek, odtučnené v petroléteri (cca 40–60 °C) a vysušené na vzduchu. Odtučnená vzorka bola najskôr extrahovaná kyslým roztokom 0,13 M kyseliny sírovej pri teplote varu počas 30 minút. Extrakčný vláknitý vak obsahujúci vzorku sa trikrát premyl vriacou deionizovanou vodou a potom sa extrahoval 0,23 M roztokom hydroxidu draselného počas 2 hodín. Extrakčný vláknitý vak obsahujúci vzorku sa opäť trikrát prepláchol vriacou deionizovanou vodou a sušil sa cez noc pri 105 °C. Suchý vak obsahujúci vláknitý zvyšok sa odvážil na analytických váhach a spálil v muflovej peci pri 550 °C počas 4 hodín. Popol sa odvážil a na základe úbytku hmotnosti spálenej vzorky sa vypočítal obsah vlákniny.
Vypočítal sa celkový obsah sacharidov. Koncentrácia nevláknitých uhľohydrátov (NFC) v krmive bola vypočítaná pomocou NDF analýzy a koncentrácia hmyzu bola vypočítaná pomocou chitínovej analýzy.
Hodnota pH matrice bola stanovená po extrakcii deionizovanou vodou (1:5 obj./obj.) podľa NBN EN 15933.
Vzorky boli pripravené tak, ako je opísané v Broeckx et al. Minerálne profily boli stanovené pomocou ICP-OES (Optima 4300™ DV ICP-OES, Perkin Elmer, MA, USA).
Ťažké kovy Cd, Cr a Pb boli analyzované atómovou absorpčnou spektrometriou v grafitovej peci (AAS) (Thermo Scientific, séria ICE 3000, vybavená automatickým vzorkovačom pece GFS). Približne 200 mg vzorky sa štiepilo v kyslej HN03/HCl (1:3 obj./obj.) použitím mikrovĺn (CEM, MARS 5). Mikrovlnné štiepenie sa uskutočnilo pri 190 °C počas 25 minút pri 600 W. Extrakt sa zriedi ultračistou vodou.
Mastné kyseliny boli stanovené pomocou GC-MS (Agilent Technologies, 7820A GC systém s 5977 E MSD detektorom). Podľa metódy Josepha a Akmana70 sa 20 % roztok BF3/MeOH pridal k metanolickému roztoku KOH a z éterového extraktu sa po esterifikácii získal metylester mastnej kyseliny (FAME). Mastné kyseliny možno identifikovať porovnaním ich retenčných časov s 37 štandardmi zmesi FAME (Chemical Lab) alebo porovnaním ich MS spektier s online knižnicami, ako je databáza NIST. Kvalitatívna analýza sa vykonáva výpočtom plochy píku ako percenta celkovej plochy píku chromatogramu.
Analýza údajov sa uskutočnila pomocou softvéru JMP Pro 15.1.1 od SAS (Buckinghamshire, UK). Vyhodnotenie sa uskutočnilo pomocou jednosmernej analýzy rozptylu s hladinou významnosti 0,05 a Tukeyho HSD ako post hoc testu.
Bioakumulačný faktor (BAF) sa vypočítal vydelením koncentrácie ťažkých kovov v biomase lariev múčneho červa (DM) koncentráciou vo vlhkom krmive (DM)43. BAF väčší ako 1 znamená, že ťažké kovy sa bioakumulujú z vlhkého krmiva v larvách.
Súbory údajov generované a/alebo analyzované počas aktuálnej štúdie sú dostupné od príslušného autora na základe primeranej žiadosti.
Ministerstvo hospodárstva a sociálnych vecí OSN, Populačná divízia. World Population Prospects 2019: Highlights (ST/ESA/SER.A/423) (2019).
Cole, MB, Augustine, MA, Robertson, MJ a Manners, JM, veda o bezpečnosti potravín. NPJ Sci. Jedlo 2018, 2. https://doi.org/10.1038/s41538-018-0021-9 (2018).
Čas odoslania: 25. decembra 2024