ภาวะโภชนาการ ปริมาณแร่ธาตุ และการดูดซึมโลหะหนักของหนอนนกที่เลี้ยงโดยใช้ผลพลอยได้ทางการเกษตร

ขอขอบคุณที่เยี่ยมชม Nature.com เวอร์ชันเบราว์เซอร์ที่คุณใช้มีการรองรับ CSS อย่างจำกัด เพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด เราขอแนะนำให้ใช้เบราว์เซอร์รุ่นใหม่ (หรือปิดใช้งานโหมดความเข้ากันได้ใน Internet Explorer) ในระหว่างนี้ เพื่อให้มั่นใจว่าได้รับการสนับสนุนอย่างต่อเนื่อง เราจะแสดงไซต์โดยไม่มีสไตล์และ JavaScript
การเลี้ยงแมลงเป็นวิธีที่มีศักยภาพในการตอบสนองความต้องการโปรตีนทั่วโลกที่เพิ่มขึ้น และเป็นกิจกรรมใหม่ในโลกตะวันตกที่ยังคงมีคำถามมากมายเกี่ยวกับคุณภาพและความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ แมลงสามารถมีบทบาทสำคัญในเศรษฐกิจหมุนเวียนโดยการเปลี่ยนขยะชีวภาพให้เป็นชีวมวลที่มีคุณค่า ประมาณครึ่งหนึ่งของสารอาหารสำหรับหนอนใยอาหารมาจากอาหารเปียก ซึ่งสามารถหาได้จากขยะชีวภาพ ทำให้การเลี้ยงแมลงมีความยั่งยืนมากขึ้น บทความนี้รายงานองค์ประกอบทางโภชนาการของหนอนใยอาหาร (Tenebrio molitor) ที่เลี้ยงด้วยอาหารเสริมออร์แกนิกจากผลพลอยได้ ซึ่งรวมถึงผักที่ขายไม่ออก มันฝรั่งฝาน รากชิโครีหมัก และใบสวน มีการประเมินโดยการวิเคราะห์องค์ประกอบใกล้เคียง โปรไฟล์ของกรดไขมัน แร่ธาตุ และปริมาณโลหะหนัก หนอนใยอาหารที่กินมันฝรั่งแผ่นมีปริมาณไขมันสองเท่าและมีกรดไขมันอิ่มตัวและไม่อิ่มตัวเชิงเดี่ยวเพิ่มขึ้น การใช้รากชิโครีหมักจะเพิ่มปริมาณแร่ธาตุและสะสมโลหะหนัก นอกจากนี้การดูดซึมแร่ธาตุโดยหนอนใยอาหารยังเป็นทางเลือกเนื่องจากความเข้มข้นของแคลเซียมเหล็กและแมงกานีสเท่านั้นที่เพิ่มขึ้น การเติมส่วนผสมผักหรือใบสวนลงในอาหารจะไม่เปลี่ยนคุณค่าทางโภชนาการอย่างมีนัยสำคัญ โดยสรุป กระแสผลพลอยได้ได้รับการแปลงเป็นชีวมวลที่อุดมด้วยโปรตีนได้สำเร็จ ปริมาณสารอาหารและการดูดซึมของสารอาหารดังกล่าวมีอิทธิพลต่อองค์ประกอบของหนอนมื้ออาหาร
ประชากรมนุษย์ที่เพิ่มขึ้นคาดว่าจะสูงถึง 9.7 พันล้านคนภายในปี 25931 ซึ่งเป็นแรงกดดันต่อการผลิตอาหารของเราเพื่อรับมือกับความต้องการอาหารที่สูง คาดว่าความต้องการอาหารจะเพิ่มขึ้น 70-80% ระหว่างปี 2555 ถึง 25933,4,5 ทรัพยากรธรรมชาติที่ใช้ในการผลิตอาหารในปัจจุบันกำลังหมดลง คุกคามระบบนิเวศและแหล่งอาหารของเรา นอกจากนี้ ชีวมวลจำนวนมากยังสูญเปล่าจากการผลิตและการบริโภคอาหารอีกด้วย มีการประมาณการว่าภายในปี 2593 ปริมาณขยะทั่วโลกต่อปีจะสูงถึง 27 พันล้านตัน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นขยะชีวภาพ6,7,8 เพื่อตอบสนองต่อความท้าทายเหล่านี้ จึงมีการเสนอวิธีแก้ปัญหาที่เป็นนวัตกรรม ทางเลือกอาหาร และการพัฒนาที่ยั่งยืนของการเกษตรและระบบอาหาร9,10,11 แนวทางหนึ่งคือการใช้สารอินทรีย์ตกค้างเพื่อผลิตวัตถุดิบ เช่น แมลงที่กินได้ เพื่อเป็นแหล่งอาหารและอาหารสัตว์ที่ยั่งยืน12,13 การทำฟาร์มแมลงช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและแอมโมเนีย ต้องการน้ำน้อยกว่าแหล่งโปรตีนแบบเดิม และสามารถผลิตได้ในระบบการทำฟาร์มแนวตั้งโดยใช้พื้นที่น้อยกว่า14,15,16,17,18,19 การศึกษาพบว่าแมลงสามารถเปลี่ยนขยะชีวภาพมูลค่าต่ำให้เป็นชีวมวลที่อุดมด้วยโปรตีนอันทรงคุณค่า โดยมีปริมาณวัตถุแห้งสูงถึง 70%20,21,22 นอกจากนี้ ปัจจุบันชีวมวลมูลค่าต่ำยังใช้สำหรับการผลิตพลังงาน การฝังกลบ หรือการรีไซเคิล ดังนั้นจึงไม่สามารถแข่งขันกับภาคส่วนอาหารและอาหารสัตว์ในปัจจุบัน23,24,25,26 หนอนใยอาหาร (T. molitor)27 ถือเป็นสายพันธุ์ที่มีแนวโน้มมากที่สุดชนิดหนึ่งสำหรับการผลิตอาหารและอาหารสัตว์ขนาดใหญ่ ทั้งตัวอ่อนและตัวเต็มวัยกินวัสดุหลากหลายชนิด เช่น ผลิตภัณฑ์จากธัญพืช มูลสัตว์ ผัก ผลไม้ เป็นต้น 28,29. ในสังคมตะวันตก T. molitor ได้รับการผสมพันธุ์ในกรงขนาดเล็ก โดยส่วนใหญ่เป็นอาหารสำหรับสัตว์เลี้ยง เช่น นกหรือสัตว์เลื้อยคลาน ปัจจุบันศักยภาพในการผลิตอาหารและอาหารสัตว์กำลังได้รับความสนใจมากขึ้น30,31,32 ตัวอย่างเช่น T. molitor ได้รับการอนุมัติด้วยโปรไฟล์อาหารใหม่ รวมถึงการใช้ในรูปแบบแช่แข็ง แห้ง และผง (Regulation (EU) No 258/97 และ Regulation (EU) 2015/2283) 33. อย่างไรก็ตาม การผลิตขนาดใหญ่ การใช้แมลงเป็นอาหารและอาหารสัตว์ยังคงเป็นแนวคิดที่ค่อนข้างใหม่ในประเทศตะวันตก อุตสาหกรรมเผชิญกับความท้าทาย เช่น ช่องว่างความรู้เกี่ยวกับอาหารและการผลิตที่เหมาะสมที่สุด คุณภาพทางโภชนาการของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย และปัญหาด้านความปลอดภัย เช่น การสะสมของสารพิษและอันตรายจากจุลินทรีย์ ต่างจากการเลี้ยงปศุสัตว์แบบดั้งเดิม การเลี้ยงแมลงไม่มีประวัติทางประวัติศาสตร์ที่คล้ายคลึงกัน17,24,25,34
แม้ว่าจะมีการศึกษาจำนวนมากเกี่ยวกับคุณค่าทางโภชนาการของหนอนนก แต่ปัจจัยที่ส่งผลต่อคุณค่าทางโภชนาการของพวกมันยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าอาหารของแมลงอาจส่งผลต่อองค์ประกอบของแมลงบ้าง แต่ไม่พบรูปแบบที่ชัดเจน นอกจากนี้ การศึกษาเหล่านี้มุ่งเน้นไปที่ส่วนประกอบของโปรตีนและไขมันของหนอนใยอาหาร แต่มีผลจำกัดต่อส่วนประกอบของแร่ธาตุ21,22,32,35,36,37,38,39,40 จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อทำความเข้าใจความสามารถในการดูดซับแร่ธาตุ ผลการศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้สรุปว่าตัวอ่อนหนอนใยอาหารที่กินหัวไชเท้ามีความเข้มข้นของแร่ธาตุบางชนิดเพิ่มขึ้นเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์เหล่านี้จำกัดอยู่เฉพาะกับสารตั้งต้นที่ทดสอบ และจำเป็นต้องมีการทดลองทางอุตสาหกรรมเพิ่มเติม41 มีรายงานว่าการสะสมของโลหะหนัก (Cd, Pb, Ni, As, Hg) ในหนอนใยอาหารมีความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญกับปริมาณโลหะของเมทริกซ์ แม้ว่าความเข้มข้นของโลหะที่พบในอาหารในอาหารสัตว์จะต่ำกว่าขีดจำกัดทางกฎหมาย42 แต่ยังพบว่าสารหนูมีการสะสมทางชีวภาพในตัวอ่อนของหนอนใยอาหาร ในขณะที่แคดเมียมและตะกั่วไม่สะสมทางชีวภาพ43 การทำความเข้าใจผลกระทบของอาหารต่อองค์ประกอบทางโภชนาการของหนอนใยอาหารเป็นสิ่งสำคัญต่อการใช้อย่างปลอดภัยในอาหารและอาหารสัตว์
การศึกษาที่นำเสนอในบทความนี้มุ่งเน้นไปที่ผลกระทบของการใช้ผลพลอยได้ทางการเกษตรเป็นแหล่งอาหารเปียกต่อองค์ประกอบทางโภชนาการของหนอนนก นอกจากอาหารแห้งแล้ว ควรให้อาหารเปียกแก่ตัวอ่อนด้วย แหล่งอาหารเปียกให้ความชื้นที่จำเป็นและยังทำหน้าที่เป็นอาหารเสริมสำหรับหนอนมื้ออาหาร เพิ่มอัตราการเติบโตและน้ำหนักตัวสูงสุด44,45 ตามข้อมูลการเลี้ยงหนอนมื้ออาหารมาตรฐานของเราในโครงการ Interreg-Valusect อาหารหนอนมื้ออาหารทั้งหมดประกอบด้วยอาหารเปียก 57% น้ำหนักต่อน้ำหนัก โดยปกติแล้วผักสด (เช่น แครอท) จะใช้เป็นแหล่งอาหารเปียก35,36,42,44,46 การใช้ผลพลอยได้มูลค่าต่ำเป็นแหล่งอาหารเปียกจะนำมาซึ่งประโยชน์ที่ยั่งยืนและเศรษฐกิจมากขึ้นแก่การเลี้ยงแมลง17 การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อ (1) ศึกษาผลของการใช้ขยะชีวภาพเป็นอาหารเปียกต่อองค์ประกอบทางโภชนาการของหนอนใยอาหาร (2) พิจารณาปริมาณสารอาหารมหภาคและจุลธาตุของตัวอ่อนหนอนใยอาหารที่เลี้ยงด้วยขยะชีวภาพที่มีแร่ธาตุสูง เพื่อทดสอบความเป็นไปได้ของ การเสริมแร่ธาตุ และ (3) ประเมินความปลอดภัยของผลพลอยได้เหล่านี้ในการเลี้ยงแมลง โดยวิเคราะห์การมีอยู่และการสะสมของโลหะหนัก Pb, Cd และ Cr การศึกษานี้จะให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลของการเสริมขยะชีวภาพต่ออาหารตัวอ่อนของหนอนใยอาหาร คุณค่าทางโภชนาการ และความปลอดภัย
ปริมาณวัตถุแห้งในการไหลด้านข้างสูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวุ้นควบคุมสารอาหารเปียก ปริมาณวัตถุแห้งในส่วนผสมผักและใบสวนน้อยกว่า 10% ในขณะที่การหั่นมันฝรั่งและรากชิโครีหมักมีปริมาณสูงกว่า (13.4 และ 29.9 กรัม/100 กรัมของสด, FM)
ส่วนผสมผักมีปริมาณเถ้าดิบ ไขมัน และโปรตีนสูงกว่า และมีปริมาณคาร์โบไฮเดรตที่ไม่ใช่เส้นใยต่ำกว่าอาหารควบคุม (วุ้น) ในขณะที่ปริมาณเส้นใยผงซักฟอกเป็นกลางที่ได้รับอะไมเลสมีความคล้ายคลึงกัน ปริมาณคาร์โบไฮเดรตในมันฝรั่งแผ่นนั้นสูงที่สุดเมื่อเทียบกับปริมาณคาร์โบไฮเดรตด้านข้างทั้งหมด และเทียบได้กับปริมาณคาร์โบไฮเดรตของวุ้น โดยรวมแล้ว องค์ประกอบที่หยาบของมันคล้ายกับอาหารควบคุมมากที่สุด แต่เสริมด้วยโปรตีนจำนวนเล็กน้อย (4.9%) และเถ้าดิบ (2.9%) 47,48 ค่า pH ของมันฝรั่งอยู่ระหว่าง 5 ถึง 6 และเป็นที่น่าสังเกตว่ากระแสด้านมันฝรั่งนี้มีความเป็นกรดมากกว่า (4.7) รากชิโครีหมักอุดมไปด้วยขี้เถ้าและเป็นกรดมากที่สุดในบรรดาลำธารข้างเคียงทั้งหมด เนื่องจากไม่ได้ทำความสะอาดราก ขี้เถ้าส่วนใหญ่จึงคาดว่าจะประกอบด้วยทราย (ซิลิกา) ใบสวนเป็นผลิตภัณฑ์ที่เป็นด่างเพียงชนิดเดียวเมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุมและลำธารอื่นๆ ประกอบด้วยเถ้าและโปรตีนในระดับสูง และมีคาร์โบไฮเดรตต่ำกว่ากลุ่มควบคุมมาก องค์ประกอบที่หยาบจะใกล้เคียงกับรากชิโครีหมักมากที่สุด แต่ความเข้มข้นของโปรตีนดิบนั้นสูงกว่า (15.0%) ซึ่งเทียบได้กับปริมาณโปรตีนของส่วนผสมผัก การวิเคราะห์ทางสถิติของข้อมูลข้างต้นแสดงให้เห็นความแตกต่างที่มีนัยสำคัญในองค์ประกอบที่ยังไม่บริสุทธิ์และ pH ของสตรีมด้านข้าง
การเติมส่วนผสมผักหรือใบสวนลงในอาหารหนอนมื้ออาหารไม่ส่งผลกระทบต่อองค์ประกอบชีวมวลของตัวอ่อนของหนอนมื้ออาหารเมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุม (ตารางที่ 1) การเติมการปักชำมันฝรั่งส่งผลให้องค์ประกอบชีวมวลมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุมที่ได้รับตัวอ่อนของหนอนใยอาหารและแหล่งอาหารเปียกอื่นๆ สำหรับปริมาณโปรตีนของหนอนใยผัก ยกเว้นการตัดมันฝรั่ง องค์ประกอบโดยประมาณที่แตกต่างกันของด้านข้างไม่ส่งผลกระทบต่อปริมาณโปรตีนของตัวอ่อน การให้อาหารมันฝรั่งที่ตัดเป็นแหล่งความชื้นทำให้ปริมาณไขมันของตัวอ่อนเพิ่มขึ้นสองเท่าและลดปริมาณโปรตีน ไคติน และคาร์โบไฮเดรตที่ไม่ใช่เส้นใย รากชิโครีหมักช่วยเพิ่มปริมาณขี้เถ้าของตัวอ่อนหนอนใยอาหารได้หนึ่งเท่าครึ่ง
โปรไฟล์แร่แสดงเป็นเนื้อหาปริมาณแร่ธาตุหลัก (ตารางที่ 2) และสารอาหารรอง (ตารางที่ 3) ในอาหารเปียกและชีวมวลตัวอ่อนของหนอนใยอาหาร
โดยทั่วไป แหล่งทางการเกษตรข้างเคียงมีแร่ธาตุขนาดใหญ่มากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุม ยกเว้นส่วนที่ตัดมันฝรั่งซึ่งมีปริมาณ Mg, Na และ Ca ต่ำกว่า ความเข้มข้นของโพแทสเซียมอยู่ในระดับสูงในทุกผลข้างเคียงเมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุม วุ้นประกอบด้วย DM K 3 มก./100 ก. ในขณะที่ความเข้มข้นของ K ในสตรีมข้างอยู่ระหว่าง 1,070 ถึง 9909 มก./100 ก. DM ปริมาณแร่ธาตุมาโครในส่วนผสมผักสูงกว่ากลุ่มควบคุมอย่างมีนัยสำคัญ แต่ปริมาณ Na ต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญ (88 เทียบกับ 111 มก./100 กรัม DM) ความเข้มข้นของแร่ธาตุมาโครในการปักชำมันฝรั่งมีค่าต่ำที่สุดเมื่อเทียบกับแหล่งอื่นทั้งหมด ปริมาณแร่ธาตุมาโครในการปักชำมันฝรั่งต่ำกว่าแหล่งอื่นและกลุ่มควบคุมอย่างมีนัยสำคัญ ยกเว้นว่าเนื้อหา Mg สามารถเทียบเคียงได้กับกลุ่มควบคุม แม้ว่ารากชิโครีหมักจะไม่มีความเข้มข้นของแร่ธาตุหลักสูงสุด แต่ปริมาณเถ้าของสตรีมด้านข้างนี้กลับสูงที่สุดในบรรดาสตรีมด้านข้างทั้งหมด อาจเกิดจากการที่พวกมันไม่บริสุทธิ์และอาจมีซิลิกา (ทราย) ที่มีความเข้มข้นสูง ปริมาณ Na และ Ca เทียบได้กับปริมาณของส่วนผสมผัก รากชิโครีหมักมีความเข้มข้นของ Na สูงที่สุดในบรรดาลำธารข้างเคียงทั้งหมด ยกเว้น Na ใบพืชสวนมีแร่ธาตุหลักที่มีความเข้มข้นสูงสุดในบรรดาอาหารเปียกทั้งหมด ความเข้มข้นของ K (9909 มก./100 กรัม DM) สูงกว่ากลุ่มควบคุมสามพันเท่า (3 มก./100 กรัม DM) และสูงกว่าส่วนผสมผัก 2.5 เท่า (4057 มก./100 กรัม DM) ปริมาณ Ca สูงที่สุดในบรรดาลำธารข้างเคียงทั้งหมด (7276 มก./100 กรัม DM) สูงกว่ากลุ่มควบคุม 20 เท่า (336 มก./100 กรัม DM) และสูงกว่าความเข้มข้นของ Ca 14 เท่าในรากชิโครีหมักหรือส่วนผสมผัก (530 และ 496 มก./100 ก. DM)
แม้ว่าจะมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในองค์ประกอบของแร่ธาตุหลักในอาหาร (ตารางที่ 2) แต่ก็ไม่พบความแตกต่างที่มีนัยสำคัญในองค์ประกอบของแร่ธาตุขนาดใหญ่ของหนอนนกที่เลี้ยงในส่วนผสมผักและอาหารควบคุม
เศษมันฝรั่งที่เลี้ยงตัวอ่อนไว้มีความเข้มข้นของแร่ธาตุหลักทั้งหมดต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม ยกเว้น Na ซึ่งมีความเข้มข้นที่เทียบเคียงได้ นอกจากนี้ การให้อาหารมันฝรั่งทอดกรอบยังช่วยลดปริมาณแร่ธาตุหลักจากตัวอ่อนได้มากที่สุดเมื่อเทียบกับแหล่งอื่น ซึ่งสอดคล้องกับเถ้าด้านล่างที่พบในสูตรผสมของหนอนใยอาหารในบริเวณใกล้เคียง อย่างไรก็ตาม แม้ว่า P และ K จะสูงกว่าอาหารเปียกนี้มากกว่าอาหารอื่น ๆ และกลุ่มควบคุมอย่างมีนัยสำคัญ แต่องค์ประกอบของตัวอ่อนไม่ได้สะท้อนถึงสิ่งนี้ ความเข้มข้นของ Ca และ Mg ต่ำที่พบในชีวมวลของหนอนนกอาจสัมพันธ์กับความเข้มข้นของ Ca และ Mg ต่ำที่มีอยู่ในอาหารเปียกนั่นเอง
การให้อาหารรากชิโครีหมักและใบสวนส่งผลให้ระดับแคลเซียมสูงกว่ากลุ่มควบคุมอย่างมีนัยสำคัญ ใบสวนผลไม้มีระดับ P, Mg, K และ Ca สูงสุดในบรรดาอาหารเปียกทั้งหมด แต่ไม่ได้สะท้อนให้เห็นในมวลชีวภาพของหนอนใยอาหาร ความเข้มข้นของ Na ในตัวอ่อนเหล่านี้ต่ำที่สุด ในขณะที่ความเข้มข้นของ Na ในใบสวนผลไม้สูงกว่าในการตัดมันฝรั่ง ปริมาณ Ca เพิ่มขึ้นในตัวอ่อน (66 มก./100 กรัม DM) แต่ความเข้มข้นของ Ca ไม่สูงเท่ากับความเข้มข้นของ Ca ในมวลชีวภาพของหนอนใยอาหาร (79 มก./100 กรัม DM) ในการทดลองรากชิโครีหมัก แม้ว่าความเข้มข้นของ Ca ในพืชใบในสวนผลไม้จะอยู่ที่ สูงกว่ารากชิโครีถึง 14 เท่า
จากองค์ประกอบจุลภาคของอาหารเปียก (ตารางที่ 3) องค์ประกอบแร่ธาตุของส่วนผสมผักมีความคล้ายคลึงกับกลุ่มควบคุม ยกเว้นความเข้มข้นของ Mn ต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญ ความเข้มข้นขององค์ประกอบย่อยที่วิเคราะห์ทั้งหมดลดลงในการตัดมันฝรั่งเมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุมและผลพลอยได้อื่นๆ รากชิโครีหมักมีธาตุเหล็กมากกว่าเกือบ 100 เท่า ทองแดงมากกว่า 4 เท่า สังกะสีมากกว่า 2 เท่า และมีแมงกานีสในปริมาณเท่ากัน ปริมาณสังกะสีและแมงกานีสในใบของพืชสวนสูงกว่ากลุ่มควบคุมอย่างมีนัยสำคัญ
ไม่พบความแตกต่างที่มีนัยสำคัญระหว่างปริมาณธาตุของตัวอ่อนที่เลี้ยงกลุ่มควบคุม ส่วนผสมผัก และอาหารเศษมันฝรั่งเปียก อย่างไรก็ตาม ปริมาณ Fe และ Mn ของตัวอ่อนที่เลี้ยงด้วยอาหารรากชิโครีหมักมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากปริมาณของหนอนอาหารที่เลี้ยงกลุ่มควบคุม การเพิ่มขึ้นของปริมาณ Fe อาจเนื่องมาจากความเข้มข้นของธาตุอาหารเปียกเพิ่มขึ้นเป็นร้อยเท่า อย่างไรก็ตาม แม้ว่าความเข้มข้นของ Mn จะไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่างรากชิโครีหมักและกลุ่มควบคุม แต่ระดับ Mn ก็เพิ่มขึ้นในตัวอ่อนที่เลี้ยงด้วยรากชิโครีหมัก ควรสังเกตด้วยว่าความเข้มข้นของ Mn นั้นสูงกว่า (3 เท่า) ในอาหารใบเปียกของอาหารพืชสวนเมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุม แต่ไม่มีความแตกต่างที่มีนัยสำคัญในองค์ประกอบชีวมวลของหนอนมื้ออาหาร ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่างใบควบคุมและใบพืชสวนคือปริมาณ Cu ซึ่งอยู่ต่ำกว่าในใบ
ตารางที่ 4 แสดงความเข้มข้นของโลหะหนักที่พบในสารตั้งต้น ความเข้มข้นสูงสุดของ Pb, Cd และ Cr ในอาหารสัตว์ที่สมบูรณ์ได้ถูกแปลงเป็นสารแห้ง มก./100 กรัม และเพิ่มลงในตารางที่ 4 เพื่อความสะดวกในการเปรียบเทียบกับความเข้มข้นที่พบในสตรีมด้านข้าง47
ตรวจไม่พบ Pb ในอาหารเปียกควบคุม ส่วนผสมผัก หรือรำมันฝรั่ง ในขณะที่ใบสวนมี 0.002 mg Pb/100 g DM และรากชิโครีหมักมีความเข้มข้นสูงสุด 0.041 mg Pb/100 g DM ความเข้มข้นของ C ในอาหารควบคุมและใบสวนเทียบเคียงได้ (0.023 และ 0.021 มก./100 กรัม DM) ในขณะที่ความเข้มข้นของ C ต่ำกว่าในส่วนผสมผักและรำมันฝรั่ง (0.004 และ 0.007 มก./100 กรัม DM) เมื่อเปรียบเทียบกับสารตั้งต้นอื่นๆ ความเข้มข้นของ Cr ในรากชิโครีหมักจะสูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญ (0.135 มก./100 กรัม DM) และสูงกว่าฟีดควบคุมถึงหกเท่า ไม่พบ Cd ในสตรีมควบคุมหรือสตรีมด้านข้างใดๆ ที่ใช้
พบระดับ Pb และ Cr ที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในตัวอ่อนที่เลี้ยงด้วยรากชิโครีหมัก อย่างไรก็ตาม ตรวจไม่พบ Cd ในตัวอ่อนของหนอนใยอาหาร
การวิเคราะห์เชิงคุณภาพของกรดไขมันในไขมันดิบได้ดำเนินการเพื่อตรวจสอบว่าโปรไฟล์กรดไขมันของตัวอ่อนหนอนใยอาหารอาจได้รับอิทธิพลจากส่วนประกอบต่างๆ ของกระแสด้านข้างที่พวกมันถูกป้อนเข้าไปหรือไม่ การกระจายตัวของกรดไขมันเหล่านี้แสดงไว้ในตารางที่ 5 กรดไขมันถูกระบุตามชื่อสามัญและโครงสร้างโมเลกุล (กำหนดเป็น “Cx:y” โดยที่ x สอดคล้องกับจำนวนอะตอมของคาร์บอน และ y คือจำนวนพันธะไม่อิ่มตัว ).
โปรไฟล์กรดไขมันของหนอนใยอาหารที่กินมันฝรั่งชิ้นเล็กมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ ประกอบด้วยกรดไมริสติก (C14:0), กรดปาลมิติก (C16:0), กรดปาล์มมิโตเลอิก (C16:1) และกรดโอเลอิก (C18:1) ในปริมาณที่สูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญ ความเข้มข้นของกรดเพนทาเดคาโนอิก (C15:0) กรดไลโนเลอิก (C18:2) และกรดลิโนเลนิก (C18:3) มีความเข้มข้นต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับหนอนมื้ออาหารอื่นๆ เมื่อเปรียบเทียบกับโปรไฟล์กรดไขมันอื่นๆ อัตราส่วนของ C18:1 ต่อ C18:2 กลับกันในมันฝรั่งที่หั่นเป็นชิ้น พยาธิตัวกลมที่เลี้ยงด้วยใบพืชสวนมีปริมาณกรดเพนทาเดคาโนอิก (C15:0) สูงกว่าพยาธิตัวกลมที่เลี้ยงด้วยอาหารเปียกอื่นๆ
กรดไขมันแบ่งออกเป็นกรดไขมันอิ่มตัว (SFA) กรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงเดี่ยว (MUFA) และกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อน (PUFA) ตารางที่ 5 แสดงความเข้มข้นของกลุ่มกรดไขมันเหล่านี้ โดยรวมแล้ว โปรไฟล์กรดไขมันของหนอนนกที่เลี้ยงเศษมันฝรั่งมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากกลุ่มควบคุมและกลุ่มอื่นๆ สำหรับกลุ่มกรดไขมันแต่ละกลุ่ม หนอนนกที่เลี้ยงด้วยมันฝรั่งแผ่นทอดมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติจากกลุ่มอื่นๆ ทั้งหมด พวกเขามี SFA และ MUFA มากกว่าและมี PUFA น้อยกว่า
ไม่มีความแตกต่างที่มีนัยสำคัญระหว่างอัตราการรอดชีวิตและน้ำหนักผลผลิตรวมของตัวอ่อนที่ผสมพันธุ์บนพื้นผิวที่ต่างกัน อัตราการรอดชีวิตเฉลี่ยโดยรวมคือ 90% และน้ำหนักผลผลิตเฉลี่ยรวมคือ 974 กรัม หนอนใยอาหารประสบความสำเร็จในการประมวลผลผลพลอยได้ในฐานะแหล่งอาหารเปียก อาหารเปียกของหนอนใยอาหารคิดเป็นสัดส่วนมากกว่าครึ่งหนึ่งของน้ำหนักอาหารทั้งหมด (แห้ง + เปียก) การเปลี่ยนผักสดด้วยผลพลอยได้ทางการเกษตรเนื่องจากอาหารเปียกแบบดั้งเดิมมีประโยชน์ทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมสำหรับการเลี้ยงหนอนกินผัก
ตารางที่ 1 แสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบชีวมวลของตัวอ่อนหนอนใยอาหารที่เลี้ยงในอาหารควบคุมคือความชื้นประมาณ 72%, เถ้า 5%, ไขมัน 19%, โปรตีน 51%, ไคติน 8% และวัตถุแห้ง 18% เป็นคาร์โบไฮเดรตที่ไม่มีเส้นใย ซึ่งเทียบเคียงได้กับค่าที่รายงานในวรรณคดี48,49 อย่างไรก็ตามองค์ประกอบอื่นๆ สามารถพบได้ในวรรณคดี มักขึ้นอยู่กับวิธีการวิเคราะห์ที่ใช้ ตัวอย่างเช่น เราใช้วิธีเจลดาห์ลเพื่อระบุปริมาณโปรตีนดิบที่มีอัตราส่วน N ต่อ P อยู่ที่ 5.33 ในขณะที่นักวิจัยคนอื่นๆ ใช้อัตราส่วนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือ 6.25 สำหรับตัวอย่างเนื้อสัตว์และอาหารสัตว์50,51
การเติมเศษมันฝรั่ง (อาหารเปียกที่มีคาร์โบไฮเดรตสูง) ลงในอาหารส่งผลให้ปริมาณไขมันของหนอนใยอาหารเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ปริมาณคาร์โบไฮเดรตในมันฝรั่งคาดว่าจะประกอบด้วยแป้งเป็นส่วนใหญ่ ในขณะที่วุ้นมีน้ำตาล (โพลีแซ็กคาไรด์)47,48 การค้นพบนี้ตรงกันข้ามกับการศึกษาอื่นที่พบว่าปริมาณไขมันลดลงเมื่อหนอนใยอาหารได้รับอาหารเสริมด้วยมันฝรั่งปอกเปลือกด้วยไอน้ำซึ่งมีโปรตีนต่ำ (10.7%) และมีแป้งสูง (49.8%)36 เมื่อเติมกากมะกอกลงในอาหาร ปริมาณโปรตีนและคาร์โบไฮเดรตของหนอนใยอาหารจะตรงกับปริมาณของอาหารเปียก ในขณะที่ปริมาณไขมันยังคงไม่เปลี่ยนแปลง35 ในทางตรงกันข้าม การศึกษาอื่น ๆ แสดงให้เห็นว่าปริมาณโปรตีนของตัวอ่อนที่เลี้ยงในลำธารด้านข้างผ่านการเปลี่ยนแปลงพื้นฐาน เช่นเดียวกับปริมาณไขมัน22,37
รากชิโครีหมักช่วยเพิ่มปริมาณขี้เถ้าของตัวอ่อนหนอนใยอาหารอย่างมีนัยสำคัญ (ตารางที่ 1) การวิจัยเกี่ยวกับผลกระทบของผลพลอยได้ต่อองค์ประกอบเถ้าและแร่ธาตุของตัวอ่อนหนอนใยอาหารยังมีจำกัด การศึกษาการให้อาหารผลพลอยได้ส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่ปริมาณไขมันและโปรตีนของตัวอ่อนโดยไม่ต้องวิเคราะห์ปริมาณเถ้า21,35,36,38,39 อย่างไรก็ตาม เมื่อวิเคราะห์ปริมาณเถ้าของตัวอ่อนที่เลี้ยงด้วยผลิตภัณฑ์พลอยได้ พบว่ามีปริมาณเถ้าเพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่น การให้อาหารขยะจากสวนแก่หนอนนกทำให้ปริมาณเถ้าเพิ่มขึ้นจาก 3.01% เป็น 5.30% และการเพิ่มขยะจากแตงโมลงในอาหารจะเพิ่มปริมาณเถ้าจาก 1.87% เป็น 4.40%
แม้ว่าแหล่งอาหารเปียกทั้งหมดจะแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญในองค์ประกอบโดยประมาณ (ตารางที่ 1) แต่ความแตกต่างในองค์ประกอบชีวมวลของตัวอ่อนหนอนใยอาหารที่เลี้ยงจากแหล่งอาหารเปียกนั้นยังมีน้อย มีเพียงตัวอ่อนหนอนใยอาหารที่กินชิ้นมันฝรั่งหรือรากชิโครีหมักเท่านั้นที่มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ คำอธิบายหนึ่งที่เป็นไปได้สำหรับผลลัพธ์นี้คือ นอกจากรากชิโครีแล้ว ชิ้นมันฝรั่งยังถูกหมักบางส่วนอีกด้วย (pH 4.7, ตารางที่ 1) ทำให้แป้ง/คาร์โบไฮเดรตย่อยได้มากขึ้น/เข้าถึงตัวอ่อนของหนอนใยอาหารได้ วิธีการที่ตัวอ่อนของหนอนใยอาหารสังเคราะห์ไขมันจากสารอาหาร เช่น คาร์โบไฮเดรต นั้นเป็นที่สนใจอย่างมาก และควรได้รับการสำรวจอย่างเต็มที่ในการศึกษาในอนาคต การศึกษาก่อนหน้านี้เกี่ยวกับผลกระทบของค่า pH ของอาหารเปียกต่อการเจริญเติบโตของตัวอ่อนหนอนใยอาหาร สรุปว่าไม่พบความแตกต่างที่มีนัยสำคัญเมื่อใช้บล็อกวุ้นกับอาหารเปียกในช่วง pH 3 ถึง 9 สิ่งนี้บ่งชี้ว่าอาหารเปียกหมักสามารถนำไปใช้ในการเพาะเลี้ยง Tenebrio molitor53 . เช่นเดียวกับ Coudron และคณะ 53 การทดลองควบคุมใช้บล็อกวุ้นในอาหารเปียกที่จัดให้เนื่องจากมีการขาดแร่ธาตุและสารอาหาร การศึกษาของพวกเขาไม่ได้ตรวจสอบผลกระทบของแหล่งอาหารเปียกที่มีความหลากหลายทางโภชนาการ เช่น ผักหรือมันฝรั่ง ในการปรับปรุงการย่อยหรือการดูดซึม จำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลกระทบของการหมักแหล่งอาหารเปียกต่อตัวอ่อนของหนอนใยอาหารเพื่อสำรวจทฤษฎีนี้เพิ่มเติม
การกระจายแร่ธาตุของมวลชีวมวลหนอนกินหนอนควบคุมที่พบในการศึกษานี้ (ตารางที่ 2 และ 3) เทียบเคียงได้กับช่วงของสารอาหารมหภาคและจุลธาตุที่พบในวรรณกรรม48,54,55 การจัดหารากชิโครีหมักให้หนอนใยอาหารเป็นแหล่งอาหารเปียกจะช่วยเพิ่มแร่ธาตุให้ได้สูงสุด แม้ว่าสารอาหารมหภาคและจุลธาตุส่วนใหญ่จะสูงกว่าในส่วนผสมผักและใบสวน (ตารางที่ 2 และ 3) แต่ก็ไม่ได้ส่งผลกระทบต่อปริมาณแร่ธาตุของมวลชีวภาพของหนอนใยผักในระดับเดียวกับรากชิโครีหมัก คำอธิบายที่เป็นไปได้ประการหนึ่งก็คือ สารอาหารในใบที่เป็นด่างนั้นมีการดูดซึมได้น้อยกว่าสารอาหารในอาหารเปียกชนิดอื่นที่มีความเป็นกรดมากกว่า (ตารางที่ 1) การศึกษาก่อนหน้านี้เลี้ยงตัวอ่อนหนอนใยอาหารด้วยฟางข้าวหมัก และพบว่าพวกมันพัฒนาได้ดีในกระแสข้างนี้ และยังแสดงให้เห็นว่าการบำบัดสารตั้งต้นล่วงหน้าโดยการหมักทำให้เกิดการดูดซึมสารอาหาร 56 การใช้รากชิโครีหมักช่วยเพิ่มปริมาณ Ca, Fe และ Mn ของชีวมวลหนอนนก แม้ว่าแหล่งน้ำข้างเคียงนี้จะมีแร่ธาตุอื่นๆ ที่มีความเข้มข้นสูงกว่า (P, Mg, K, Na, Zn และ Cu) แต่แร่ธาตุเหล่านี้ไม่ได้มีปริมาณมากในมวลชีวภาพของหนอนใยอาหารมากกว่ากลุ่มควบคุมอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งบ่งชี้ถึงการคัดเลือกการดูดซึมแร่ธาตุ การเพิ่มปริมาณแร่ธาตุเหล่านี้ในมวลชีวภาพของหนอนนกมีคุณค่าทางโภชนาการสำหรับวัตถุประสงค์ด้านอาหารและอาหารสัตว์ แคลเซียมเป็นแร่ธาตุสำคัญที่มีบทบาทสำคัญในการทำงานของระบบประสาทและกล้ามเนื้อและกระบวนการต่างๆ ที่เป็นสื่อกลางของเอนไซม์ เช่น การแข็งตัวของเลือด การสร้างกระดูกและฟัน 57,58 การขาดธาตุเหล็กเป็นปัญหาที่พบบ่อยในประเทศกำลังพัฒนา โดยเด็ก ผู้หญิง และผู้สูงอายุมักได้รับธาตุเหล็กจากอาหารไม่เพียงพอ 54 แม้ว่าแมงกานีสจะเป็นองค์ประกอบสำคัญในอาหารของมนุษย์และมีบทบาทสำคัญในการทำงานของเอนไซม์หลายชนิด แต่การบริโภคที่มากเกินไปก็อาจเป็นพิษได้ ระดับแมงกานีสที่สูงขึ้นในหนอนนกที่เลี้ยงด้วยรากชิโครีหมักนั้นไม่เป็นที่น่ากังวล และเทียบได้กับระดับแมงกานีสในไก่ 59
ความเข้มข้นของโลหะหนักที่พบในแหล่งน้ำข้างเคียงต่ำกว่ามาตรฐานยุโรปสำหรับอาหารสัตว์สมบูรณ์ การวิเคราะห์โลหะหนักของตัวอ่อนหนอนใยอาหารแสดงให้เห็นว่าระดับ Pb และ Cr ในหนอนใยอาหารที่เลี้ยงด้วยรากชิโครีหมักสูงกว่ากลุ่มควบคุมและสารตั้งต้นอื่นๆ อย่างมีนัยสำคัญ (ตารางที่ 4) รากชิโครีเติบโตในดินและเป็นที่รู้กันว่าดูดซับโลหะหนักได้ ในขณะที่รากชิโครีอื่นๆ มาจากการผลิตอาหารของมนุษย์ที่ได้รับการควบคุม หนอนใยอาหารที่เลี้ยงด้วยรากชิโครีหมักยังมีระดับ Pb และ Cr สูงกว่า (ตารางที่ 4) ปัจจัยการสะสมทางชีวภาพ (BAF) ที่คำนวณได้คือ 2.66 สำหรับ Pb และ 1.14 สำหรับ Cr เช่นมากกว่า 1 ซึ่งบ่งชี้ว่าหนอนใยอาหารมีความสามารถในการสะสมโลหะหนัก ในส่วนของ Pb สหภาพยุโรปกำหนดปริมาณ Pb สูงสุดที่ 0.10 มก. ต่อกิโลกรัมของเนื้อสัตว์สดสำหรับการบริโภคของมนุษย์61 ในการประเมินข้อมูลการทดลองของเรา ความเข้มข้นของ Pb สูงสุดที่ตรวจพบในหนอนใยอาหารรากชิโครีหมักคือ 0.11 มก./100 กรัม DM เมื่อค่าถูกแปลงเป็นปริมาณวัตถุแห้ง 30.8% สำหรับหนอนนกเหล่านี้ ปริมาณ Pb เท่ากับ 0.034 มก./กก. วัตถุสด ซึ่งต่ำกว่าระดับสูงสุดที่ 0.10 มก./กก. ไม่มีการระบุปริมาณ Cr สูงสุดในกฎระเบียบด้านอาหารของยุโรป Cr พบได้ทั่วไปในสิ่งแวดล้อม อาหาร และวัตถุเจือปนอาหาร และเป็นที่รู้กันว่าเป็นสารอาหารที่จำเป็นสำหรับมนุษย์ในปริมาณเล็กน้อย62,63,64 การวิเคราะห์เหล่านี้ (ตารางที่ 4) บ่งชี้ว่าตัวอ่อนของ T. molitor สามารถสะสมโลหะหนักได้เมื่อมีโลหะหนักอยู่ในอาหาร อย่างไรก็ตาม ระดับของโลหะหนักที่พบในมวลชีวภาพของหนอนใยอาหารในการศึกษานี้ถือว่าปลอดภัยสำหรับการบริโภคของมนุษย์ แนะนำให้มีการตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอและระมัดระวังเมื่อใช้กระแสด้านข้างที่อาจมีโลหะหนักเป็นแหล่งป้อนเปียกสำหรับ T. molitor
กรดไขมันที่มีมากที่สุดในชีวมวลรวมของตัวอ่อน T. molitor ได้แก่ กรดปาลมิติก (C16:0) กรดโอเลอิก (C18:1) และกรดไลโนเลอิก (C18:2) (ตารางที่ 5) ซึ่งสอดคล้องกับการศึกษาก่อนหน้านี้ บนที. โมลิเตอร์ ผลลัพธ์สเปกตรัมของกรดไขมันมีความสม่ำเสมอ36,46,50,65 โปรไฟล์กรดไขมันของ T. molitor โดยทั่วไปประกอบด้วยห้าองค์ประกอบหลัก: กรดโอเลอิก (C18:1), กรดปาลมิติก (C16:0), กรดไลโนเลอิก (C18:2), กรดไมริสติก (C14:0) และกรดสเตียริก (ค18:0) กรดโอเลอิกรายงานว่าเป็นกรดไขมันที่มีมากที่สุด (30–60%) ในตัวอ่อนของหนอนใยอาหาร รองลงมาคือกรดปาลมิติกและกรดไลโนเลอิก การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าโปรไฟล์ของกรดไขมันนี้ได้รับอิทธิพลจากอาหารตัวอ่อนของหนอนใยอาหาร แต่ความแตกต่างไม่เป็นไปตามแนวโน้มเช่นเดียวกับอาหาร เมื่อเปรียบเทียบกับโปรไฟล์กรดไขมันอื่นๆ อัตราส่วน C18:1–C18:2 ในการปอกเปลือกมันฝรั่งจะกลับกัน ผลลัพธ์ที่คล้ายกันได้รับจากการเปลี่ยนแปลงโปรไฟล์กรดไขมันของหนอนใยอาหารที่เลี้ยงด้วยการปอกเปลือกมันฝรั่งนึ่ง ผลลัพธ์เหล่านี้บ่งชี้ว่าแม้ว่าโปรไฟล์ของกรดไขมันในน้ำมันหนอนใยอาหารอาจมีการเปลี่ยนแปลง แต่ก็ยังคงเป็นแหล่งของกรดไขมันไม่อิ่มตัวที่อุดมสมบูรณ์
การศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินผลของการใช้ขยะชีวภาพอุตสาหกรรมเกษตรที่แตกต่างกัน 4 แหล่งเป็นอาหารเปียกต่อองค์ประกอบของหนอนนก ประเมินผลกระทบตามคุณค่าทางโภชนาการของตัวอ่อน ผลการวิจัยพบว่าผลพลอยได้จากการแปลงเป็นชีวมวลที่อุดมด้วยโปรตีนได้สำเร็จ (ปริมาณโปรตีน 40.7-52.3%) ซึ่งสามารถนำมาใช้เป็นแหล่งอาหารและอาหารสัตว์ได้ นอกจากนี้ การศึกษายังแสดงให้เห็นว่าการใช้ผลพลอยได้เป็นอาหารเปียกส่งผลต่อคุณค่าทางโภชนาการของชีวมวลหนอนนก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การให้คาร์โบไฮเดรตที่มีความเข้มข้นสูงแก่ตัวอ่อน (เช่น มันฝรั่งที่หั่นเป็นชิ้น) จะเพิ่มปริมาณไขมันและเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของกรดไขมัน: ปริมาณกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อนลดลงและมีกรดไขมันอิ่มตัวและไม่อิ่มตัวเชิงเดี่ยวที่สูงขึ้น แต่ไม่เพิ่มความเข้มข้นของกรดไขมันไม่อิ่มตัว . กรดไขมัน (ไม่อิ่มตัวเชิงเดี่ยว + ไม่อิ่มตัวเชิงซ้อน) ยังคงมีอิทธิพลเหนือ การศึกษายังแสดงให้เห็นว่าหนอนใยอาหารจะสะสมแคลเซียม เหล็ก และแมงกานีสจากแหล่งด้านข้างที่อุดมไปด้วยแร่ธาตุที่เป็นกรด การดูดซึมของแร่ธาตุดูเหมือนจะมีบทบาทสำคัญ และจำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อทำความเข้าใจเรื่องนี้อย่างถ่องแท้ โลหะหนักที่อยู่ในลำธารด้านข้างอาจสะสมอยู่ในหนอนใยอาหาร อย่างไรก็ตาม ความเข้มข้นสุดท้ายของ Pb, Cd และ Cr ในมวลชีวภาพของตัวอ่อนนั้นต่ำกว่าระดับที่ยอมรับได้ ทำให้กระแสด้านข้างเหล่านี้สามารถนำมาใช้เป็นแหล่งอาหารเปียกได้อย่างปลอดภัย
ตัวอ่อน Mealworm ได้รับการเลี้ยงโดย Radius (Giel, เบลเยียม) และ Inagro (Rumbeke-Beitem, เบลเยียม) ที่ Thomas More University of Applied Sciences ที่อุณหภูมิ 27 ° C และความชื้นสัมพัทธ์ 60% ความหนาแน่นของหนอนอาหารที่เลี้ยงในตู้ปลาขนาด 60 x 40 ซม. อยู่ที่ 4.17 ตัวหนอน/ซม.2 (หนอนใยอาหาร 10,000 ตัว) ในระยะแรกให้ตัวอ่อนได้รับรำข้าวสาลี 2.1 กิโลกรัมเป็นอาหารแห้งต่อถังเลี้ยง จากนั้นจึงเสริมตามความจำเป็น วุ้นบล็อกถูกใช้เป็นตัวควบคุมอาหารเปียก ตั้งแต่สัปดาห์ที่ 4 ลำธารด้านข้าง (รวมถึงแหล่งความชื้นด้วย) จะถูกป้อนเป็นอาหารเปียกแทนวุ้นโฆษณาลิบิทัม เปอร์เซ็นต์ของแห้งสำหรับกระแสน้ำแต่ละด้านถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าและบันทึกเพื่อให้แน่ใจว่าแมลงทุกชนิดตลอดการบำบัดจะมีความชื้นเท่ากัน อาหารจะถูกกระจายอย่างเท่าเทียมกันทั่วทั้งสวนขวด ตัวอ่อนจะถูกรวบรวมเมื่อดักแด้ตัวแรกเกิดขึ้นในกลุ่มทดลอง การเก็บเกี่ยวตัวอ่อนทำได้โดยใช้เครื่องปั่นเชิงกลขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 มม. ยกเว้นการทดลองมันฝรั่งหั่นเต๋า มันฝรั่งแห้งหั่นลูกเต๋าส่วนใหญ่จะถูกแยกออกโดยปล่อยให้ตัวอ่อนคลานผ่านตะแกรงนี้และรวบรวมไว้ในถาดโลหะ น้ำหนักเก็บเกี่ยวรวมถูกกำหนดโดยการชั่งน้ำหนักน้ำหนักเก็บเกี่ยวรวม ความอยู่รอดคำนวณโดยการหารน้ำหนักเก็บเกี่ยวทั้งหมดด้วยน้ำหนักตัวอ่อน น้ำหนักตัวอ่อนถูกกำหนดโดยการเลือกตัวอ่อนอย่างน้อย 100 ตัวแล้วหารน้ำหนักรวมด้วยจำนวน ตัวอ่อนที่รวบรวมไว้จะถูกอดอาหารเป็นเวลา 24 ชั่วโมงเพื่อล้างลำไส้ออกก่อนการวิเคราะห์ ในที่สุด ตัวอ่อนจะถูกคัดกรองอีกครั้งเพื่อแยกพวกมันออกจากส่วนที่เหลือ พวกมันจะถูกแช่แข็งเอธานอลและเก็บไว้ที่ -18°C จนกระทั่งทำการวิเคราะห์
อาหารแห้งคือรำข้าวสาลี (Belgian Molens Joye) ร่อนรำข้าวสาลีไว้ล่วงหน้าจนมีขนาดอนุภาคน้อยกว่า 2 มม. นอกจากอาหารแห้งแล้ว ตัวอ่อนของหนอนใยอาหารยังต้องการอาหารเปียกเพื่อรักษาความชื้นและแร่ธาตุเสริมที่หนอนนกต้องการอีกด้วย อาหารเปียกมีสัดส่วนมากกว่าครึ่งหนึ่งของอาหารทั้งหมด (อาหารแห้ง + อาหารเปียก) ในการทดลองของเรา มีการใช้วุ้น (Brouwland, เบลเยียม, 25 กรัม/ลิตร) เป็นอาหารเปียกควบคุม45 ดังแสดงในรูปที่ 1 ผลพลอยได้ทางการเกษตรสี่รายการที่มีปริมาณสารอาหารต่างกันได้รับการทดสอบเป็นอาหารเปียกสำหรับตัวอ่อนของหนอนใยอาหาร ผลพลอยได้เหล่านี้ ได้แก่ (ก) ใบจากการปลูกแตงกวา (อินาโกร เบลเยียม) (ข) มันฝรั่งตัดแต่ง (ดูอิกนี เบลเยียม) (ค) รากชิโครีหมัก (อินาโกร เบลเยียม) และ (ง) ผักและผลไม้ที่ขายไม่ออกจากการประมูล . (เบลอร์ตา, เบลเยียม) กระแสข้างสับเป็นชิ้นเหมาะสำหรับใช้เป็นอาหารหนอนกินน้ำเปียก
ผลพลอยได้ทางการเกษตรเป็นอาหารเปียกสำหรับหนอนใยอาหาร (ก) ใบสวนจากการปลูกแตงกวา (ข) กิ่งมันฝรั่ง (ค) รากชิโครี (ง) ผักที่ยังไม่ได้ขายในการประมูล และ (จ) บล็อกวุ้น เป็นตัวควบคุม
องค์ประกอบของตัวอ่อนอาหารและหนอนใยอาหารถูกกำหนดสามครั้ง (n = 3) มีการประเมินการวิเคราะห์อย่างรวดเร็ว องค์ประกอบของแร่ธาตุ ปริมาณโลหะหนัก และองค์ประกอบของกรดไขมัน นำตัวอย่างที่ทำให้เป็นเนื้อเดียวกันจำนวน 250 กรัมจากตัวอ่อนที่รวบรวมไว้และอดอาหาร นำไปทำให้แห้งที่อุณหภูมิ 60°C จนถึงน้ำหนักคงที่ บด (IKA, Tube mill 100) และกรองผ่านตะแกรงขนาด 1 มม. ตัวอย่างแห้งถูกปิดผนึกในภาชนะสีเข้ม
ปริมาณวัตถุแห้ง (DM) ถูกกำหนดโดยการทำให้ตัวอย่างแห้งในเตาอบที่อุณหภูมิ 105°C เป็นเวลา 24 ชั่วโมง (Memmert, UF110) เปอร์เซ็นต์ของวัตถุแห้งคำนวณจากการสูญเสียน้ำหนักของตัวอย่าง
ปริมาณเถ้าดิบ (CA) ถูกกำหนดโดยการสูญเสียมวลหลังการเผาไหม้ในเตาเผา (Nabertherm, L9/11/SKM) ที่อุณหภูมิ 550°C เป็นเวลา 4 ชั่วโมง
ปริมาณไขมันดิบหรือการสกัดไดเอทิลอีเทอร์ (EE) ดำเนินการด้วยปิโตรเลียมอีเทอร์ (bp 40–60 °C) โดยใช้อุปกรณ์สกัด Soxhlet วางตัวอย่างประมาณ 10 กรัมในหัวสกัดและคลุมด้วยขนแกะเซรามิกเพื่อป้องกันการสูญเสียตัวอย่าง ตัวอย่างถูกสกัดข้ามคืนด้วยปิโตรเลียมอีเทอร์ 150 มิลลิลิตร สารสกัดถูกทำให้เย็นลง ตัวทำละลายอินทรีย์ถูกกำจัดออกและนำกลับมาใช้ใหม่โดยการระเหยแบบหมุน (Büchi, R-300) ที่ 300 มิลลิบาร์ และ 50 °C สารสกัดไขมันดิบหรืออีเทอร์ถูกทำให้เย็นลงและชั่งน้ำหนักบนเครื่องชั่งเชิงวิเคราะห์
ปริมาณโปรตีนดิบ (CP) ถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์ไนโตรเจนที่มีอยู่ในตัวอย่างโดยใช้วิธีเจลดาห์ล BN EN ISO 5983-1 (2005) ใช้ปัจจัย N ถึง P ที่เหมาะสมเพื่อคำนวณปริมาณโปรตีน สำหรับอาหารแห้งมาตรฐาน (รำข้าวสาลี) ให้ใช้ค่ารวม 6.25 สำหรับไซด์สตรีม จะใช้แฟกเตอร์ 4.2366 และสำหรับส่วนผสมผัก จะใช้แฟคเตอร์ 4.3967 ปริมาณโปรตีนหยาบของตัวอ่อนคำนวณโดยใช้ปัจจัย N ถึง P ที่ 5.3351
ปริมาณเส้นใยประกอบด้วยการกำหนดเส้นใยผงซักฟอกที่เป็นกลาง (NDF) ตามเกณฑ์วิธีสกัด Gerhardt (การวิเคราะห์เส้นใยด้วยตนเองในถุง Gerhardt ประเทศเยอรมนี) และวิธีการ van Soest 68 สำหรับการพิจารณา NDF นั้น ตัวอย่าง 1 กรัมถูกใส่ไว้ในถุงไฟเบอร์พิเศษ (Gerhardt, ถุง ADF/NDF) ที่มีซับแก้ว ถุงไฟเบอร์ที่เต็มไปด้วยตัวอย่างจะถูกกำจัดไขมันด้วยปิโตรเลียมอีเทอร์ (จุดเดือด 40–60 °C) ก่อน จากนั้นจึงทำให้แห้งที่อุณหภูมิห้อง ตัวอย่างที่ละลายไขมันถูกสกัดด้วยสารละลายผงซักฟอกแบบไฟเบอร์ที่เป็นกลางซึ่งประกอบด้วย α-อะไมเลสที่ทนความร้อนได้ที่อุณหภูมิจุดเดือดเป็นเวลา 1.5 ชั่วโมง จากนั้นตัวอย่างจะถูกล้างสามครั้งด้วยน้ำปราศจากไอออนเดือด และตากให้แห้งที่อุณหภูมิ 105 °C ข้ามคืน ถุงเส้นใยแห้ง (ที่มีกากใย) ได้รับการชั่งน้ำหนักโดยใช้เครื่องชั่งเชิงวิเคราะห์ (Sartorius, P224-1S) จากนั้นเผาในเตาเผา (Nabertherm, L9/11/SKM) ที่อุณหภูมิ 550°C เป็นเวลา 4 ชั่วโมง ชั่งน้ำหนักเถ้าอีกครั้งและคำนวณปริมาณเส้นใยตามการสูญเสียน้ำหนักระหว่างการทำให้ตัวอย่างแห้งและการเผาไหม้
เพื่อตรวจสอบปริมาณไคตินของตัวอ่อน เราใช้เกณฑ์วิธีที่ได้รับการดัดแปลงโดยอิงจากการวิเคราะห์เส้นใยดิบโดย van Soest 68 วางตัวอย่าง 1 กรัมในถุงไฟเบอร์พิเศษ (Gerhardt, CF Bag) และซีลแก้ว ตัวอย่างถูกบรรจุในถุงไฟเบอร์ กำจัดไขมันในปิโตรเลียมอีเทอร์ (อุณหภูมิ 40–60 °C) แล้วผึ่งลมให้แห้ง ตัวอย่างที่ละลายไขมันแล้วถูกสกัดครั้งแรกด้วยสารละลายที่เป็นกรดของกรดซัลฟิวริก 0.13 โมลาร์ที่อุณหภูมิเดือดเป็นเวลา 30 นาที ถุงไฟเบอร์สกัดที่มีตัวอย่างถูกล้างสามครั้งด้วยน้ำปราศจากไอออนเดือด จากนั้นสกัดด้วยสารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ 0.23 โมลาร์เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ถุงไฟเบอร์สกัดที่มีตัวอย่างถูกล้างอีกครั้งสามครั้งด้วยน้ำปราศจากไอออนเดือด และตากแห้งที่อุณหภูมิ 105°C ข้ามคืน ถุงแห้งที่มีกากใยได้รับการชั่งน้ำหนักบนเครื่องชั่งเชิงวิเคราะห์และเผาในเตาเผาที่อุณหภูมิ 550°C เป็นเวลา 4 ชั่วโมง ชั่งน้ำหนักขี้เถ้าและคำนวณปริมาณเส้นใยตามการสูญเสียน้ำหนักของตัวอย่างที่ถูกเผา
คำนวณปริมาณคาร์โบไฮเดรตทั้งหมด ความเข้มข้นของคาร์โบไฮเดรตที่ไม่ใช่เส้นใย (NFC) ในอาหารสัตว์คำนวณโดยใช้การวิเคราะห์ NDF และความเข้มข้นของแมลงคำนวณโดยใช้การวิเคราะห์ไคติน
ค่า pH ของเมทริกซ์ถูกกำหนดหลังจากการสกัดด้วยน้ำปราศจากไอออน (1:5 ปริมาตร/ปริมาตร) ตามมาตรฐาน NBN EN 15933
ตัวอย่างถูกจัดเตรียมตามที่อธิบายโดย Broeckx และคณะ โปรไฟล์แร่ถูกกำหนดโดยใช้ ICP-OES (Optima 4300™ DV ICP-OES, Perkin Elmer, MA, USA)
โลหะหนัก Cd, Cr และ Pb ได้รับการวิเคราะห์โดยสเปกโตรมิเตอร์การดูดกลืนแสงของอะตอมของเตากราไฟท์ (AAS) (Thermo Scientific, ซีรีส์ ICE 3000 ที่ติดตั้งเครื่องเก็บตัวอย่างอัตโนมัติของเตาเผา GFS) ตัวอย่างประมาณ 200 มก. ถูกย่อยใน HNO3/HCl ที่เป็นกรด (1:3 ปริมาตร/ปริมาตร) โดยใช้ไมโครเวฟ (CEM, MARS 5) การย่อยด้วยไมโครเวฟดำเนินการที่ 190°C เป็นเวลา 25 นาทีที่ 600 วัตต์ เจือจางสารสกัดด้วยน้ำบริสุทธิ์พิเศษ
กรดไขมันถูกกำหนดหาโดย GC-MS (Agilent Technologies, ระบบ 7820A GC พร้อมด้วยตัวตรวจวัด 5977 E MSD) ตามวิธีการของ Joseph และ Akman70 ได้มีการเติมสารละลาย BF3/MeOH 20% ลงในสารละลาย KOH เมทานอล และได้รับกรดไขมันเมทิลเอสเทอร์ (FAME) จากสารสกัดอีเทอร์หลังเอสเทอริฟิเคชัน กรดไขมันสามารถระบุได้โดยการเปรียบเทียบเวลาการเก็บรักษากับมาตรฐานส่วนผสม 37 FAME (ห้องปฏิบัติการเคมี) หรือโดยการเปรียบเทียบสเปกตรัม MS กับห้องสมุดออนไลน์ เช่น ฐานข้อมูล NIST การวิเคราะห์เชิงคุณภาพทำได้โดยการคำนวณพื้นที่พีคเป็นเปอร์เซ็นต์ของพื้นที่พีครวมของโครมาโตแกรม
การวิเคราะห์ข้อมูลดำเนินการโดยใช้ซอฟต์แวร์ JMP Pro 15.1.1 จาก SAS (Buckinghamshire, UK) การประเมินดำเนินการโดยใช้การวิเคราะห์ความแปรปรวนแบบทางเดียวที่มีระดับนัยสำคัญ 0.05 และ HSD ของ Tukey เป็นการทดสอบหลังการทดสอบ
ปัจจัยการสะสมทางชีวภาพ (BAF) คำนวณโดยการหารความเข้มข้นของโลหะหนักในชีวมวลตัวอ่อนของหนอนใยอาหาร (DM) ด้วยความเข้มข้นในอาหารเปียก (DM) 43 BAF ที่มากกว่า 1 บ่งชี้ว่าโลหะหนักสะสมทางชีวภาพจากอาหารเปียกในตัวอ่อน
ชุดข้อมูลที่สร้างขึ้นและ/หรือวิเคราะห์ในระหว่างการศึกษาปัจจุบันสามารถหาได้จากผู้เขียนที่เกี่ยวข้องเมื่อมีการร้องขอที่สมเหตุสมผล
กรมเศรษฐกิจและสังคมแห่งสหประชาชาติ กองประชากร แนวโน้มประชากรโลกปี 2019: ไฮไลท์ (ST/ESA/SER.A/423) (2019)
Cole, MB, Augustine, MA, Robertson, MJ และ Manners, JM, วิทยาศาสตร์ความปลอดภัยด้านอาหาร เอ็นพีเจ วิทย์. อาหาร 2018, 2. https://doi.org/10.1038/s41538-018-0021-9 (2018).