Nature.com'u ziyaret ettiğiniz için teşekkür ederiz. Kullandığınız tarayıcı sürümünün CSS desteği sınırlıdır. En iyi sonuçları elde etmek için daha yeni bir tarayıcı kullanmanızı (veya Internet Explorer'da uyumluluk modunu devre dışı bırakmanızı) öneririz. Bu arada desteğin devamını sağlamak için siteyi stiller ve JavaScript olmadan görüntüleyeceğiz.
Böcek yetiştiriciliği, proteine yönelik artan küresel talebi karşılamanın potansiyel bir yoludur ve ürün kalitesi ve güvenliğine ilişkin pek çok sorunun varlığını sürdürdüğü Batı dünyasında yeni bir faaliyettir. Böcekler, biyoatıkları değerli biyokütleye dönüştürerek döngüsel ekonomide önemli bir rol oynayabilir. Un kurtları için yem substratının yaklaşık yarısı ıslak yemden gelir. Bu, biyolojik atıklardan elde edilebilir ve böcek yetiştiriciliğini daha sürdürülebilir hale getirir. Bu makale, yan ürünlerden elde edilen organik takviyelerle beslenen un kurtlarının (Tenebrio molitor) besin bileşimini rapor etmektedir. Bunlar arasında satılmayan sebzeler, patates dilimleri, fermente hindiba kökleri ve bahçe yaprakları yer alıyor. Yaklaşık bileşim, yağ asidi profili, mineral ve ağır metal içeriği analiz edilerek değerlendirilir. Patates dilimleriyle beslenen un kurtlarının çift yağ içeriğine sahip olduğu ve doymuş ve tekli doymamış yağ asitlerinde artış olduğu görüldü. Fermente hindiba kökü kullanımı mineral içeriğini arttırır ve ağır metalleri biriktirir. Ek olarak, un kurdu tarafından minerallerin emilimi seçicidir, çünkü yalnızca kalsiyum, demir ve manganez konsantrasyonları artar. Diyete sebze karışımlarının veya bahçe yapraklarının eklenmesi beslenme profilini önemli ölçüde değiştirmeyecektir. Sonuç olarak, yan ürün akışı, besin içeriği ve biyoyararlılığı un kurtlarının bileşimini etkileyen, protein açısından zengin bir biyokütleye başarıyla dönüştürüldü.
Artan insan nüfusunun 20501 yılına kadar 9,7 milyara ulaşması bekleniyor1,2, yüksek gıda talebiyle başa çıkabilmek için gıda üretimimiz üzerinde baskı oluşturuyor. Gıda talebinin 2012 ile 20503,4,5 yılları arasında %70-80 oranında artacağı tahmin edilmektedir. Mevcut gıda üretiminde kullanılan doğal kaynaklar tükeniyor, ekosistemlerimiz ve gıda kaynaklarımız tehdit ediliyor. Ayrıca gıda üretimi ve tüketimiyle bağlantılı olarak büyük miktarda biyokütle israf ediliyor. 2050 yılına gelindiğinde, çoğu biyolojik atık olan yıllık küresel atık hacminin 27 milyar tona ulaşacağı tahmin edilmektedir6,7,8. Bu zorluklara yanıt olarak yenilikçi çözümler, gıda alternatifleri ve tarım ve gıda sistemlerinin sürdürülebilir gelişimi önerilmiştir9,10,11. Böyle bir yaklaşım, sürdürülebilir gıda ve yem kaynakları olarak yenilebilir böcekler gibi hammaddeler üretmek için organik kalıntıları kullanmaktır12,13. Böcek yetiştiriciliği daha az sera gazı ve amonyak emisyonu üretir, geleneksel protein kaynaklarına göre daha az su gerektirir ve daha az alan gerektiren dikey tarım sistemlerinde üretilebilir14,15,16,17,18,19. Çalışmalar, böceklerin düşük değerli biyoatıkları %70'e kadar kuru madde içeriğine sahip protein açısından zengin değerli biyokütleye dönüştürebildiğini göstermiştir20,21,22. Ayrıca, düşük değerli biyokütle şu anda enerji üretimi, depolama veya geri dönüşüm için kullanılmaktadır ve bu nedenle mevcut gıda ve yem sektörüyle rekabet etmemektedir23,24,25,26. Un kurdu (T. molitor)27, büyük ölçekli gıda ve yem üretimi için en umut verici türlerden biri olarak kabul edilir. Hem larvalar hem de yetişkinler tahıl ürünleri, hayvan atıkları, sebzeler, meyveler vb. gibi çeşitli malzemelerle beslenirler.28,29. Batı toplumlarında T. molitor, esas olarak kuşlar veya sürüngenler gibi evcil hayvanlara yem olarak küçük ölçekte esaret altında yetiştirilir. Şu anda gıda ve yem üretimindeki potansiyelleri daha fazla ilgi görmektedir30,31,32. Örneğin, T. molitor, dondurulmuş, kurutulmuş ve toz formlarda kullanımı da içeren yeni bir gıda profiliyle onaylanmıştır (258/97 Sayılı Yönetmelik (AB) ve 2015/2283 Sayılı Yönetmelik (AB) 33. Bununla birlikte, büyük ölçekli üretim Yiyecek ve yem için böceklerin kullanımı Batı ülkelerinde hala nispeten yeni bir kavramdır. Endüstri, optimal beslenme ve üretime ilişkin bilgi boşlukları, nihai ürünün besin kalitesi ve toksik birikim ve mikrobiyal tehlikeler gibi güvenlik sorunları gibi zorluklarla karşı karşıyadır. Geleneksel hayvancılıktan farklı olarak böcek yetiştiriciliğinin benzer bir tarihsel geçmişi yoktur17,24,25,34.
Un kurdunun besin değeri üzerine birçok çalışma yapılmış olmasına rağmen besin değerini etkileyen faktörler henüz tam olarak anlaşılamamıştır. Önceki çalışmalar, böceklerin beslenmesinin bileşimi üzerinde bir miktar etkiye sahip olabileceğini göstermişti ancak net bir model bulunamadı. Ayrıca bu çalışmalar un kurtlarının protein ve lipit bileşenlerine odaklanmıştır ancak mineral bileşenler üzerinde sınırlı etkileri olmuştur21,22,32,35,36,37,38,39,40. Mineral emme kapasitesini anlamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır. Yakın zamanda yapılan bir araştırma, turpla beslenen yemek kurdu larvalarının bazı minerallerin konsantrasyonlarının biraz yüksek olduğu sonucuna vardı. Ancak bu sonuçlar test edilen substratla sınırlıdır ve daha fazla endüstriyel denemeye ihtiyaç vardır41. Un kurtlarında ağır metallerin (Cd, Pb, Ni, As, Hg) birikiminin matrisin metal içeriği ile önemli ölçüde ilişkili olduğu rapor edilmiştir. Hayvan yemlerinde diyette bulunan metal konsantrasyonları yasal sınırların altında olsa da42 arseniğin un kurdu larvalarında da biyolojik olarak biriktiği, kadmiyum ve kurşunun ise biyolojik olarak birikmediği43 bulunmuştur. Diyetin un kurtlarının besinsel bileşimi üzerindeki etkilerini anlamak, bunların gıda ve yemde güvenli kullanımı açısından kritik öneme sahiptir.
Bu makalede sunulan çalışma, tarımsal yan ürünlerin yaş yem kaynağı olarak kullanılmasının un kurtlarının besin bileşimi üzerindeki etkisine odaklanmaktadır. Larvalara kuru yemin yanı sıra ıslak yem de verilmelidir. Islak yem kaynağı gerekli nemi sağlar ve aynı zamanda un kurtları için besin takviyesi görevi görerek büyüme hızını ve maksimum vücut ağırlığını artırır44,45. Interreg-Valusect projesindeki standart un kurdu yetiştirme verilerimize göre, toplam un kurdu yeminin ağırlığı %57 oranında ıslak yem içermektedir. Genellikle taze sebzeler (örneğin havuç) yaş yem kaynağı olarak kullanılır35,36,42,44,46. Düşük değerli yan ürünlerin yaş yem kaynağı olarak kullanılması böcek yetiştiriciliğine daha sürdürülebilir ve ekonomik faydalar sağlayacaktır17. Bu çalışmanın amaçları (1) biyolojik atıkların yaş yem olarak kullanılmasının un kurtlarının besin bileşimi üzerindeki etkilerini araştırmak, (2) mineral bakımından zengin biyolojik atık üzerinde yetiştirilen un kurdu larvalarının makro ve mikro besin içeriklerini belirlemek ve bu yöntemin fizibilitesini test etmekti. mineral takviyesi ve (3) ağır metaller Pb, Cd ve Cr'nin varlığını ve birikimini analiz ederek bu yan ürünlerin böcek yetiştiriciliğindeki güvenliğini değerlendirmek. Bu çalışma, biyolojik atık takviyesinin un kurdu larva diyetleri, besin değeri ve güvenliği üzerindeki etkileri hakkında daha fazla bilgi sağlayacaktır.
Yanal akıştaki kuru madde içeriği, kontrol ıslak besinli agarla karşılaştırıldığında daha yüksekti. Sebze karışımları ve bahçe yapraklarındaki kuru madde içeriği %10'dan az iken, patates kesimleri ve fermente hindiba köklerinde daha yüksekti (13,4 ve 29,9 g/100 g taze madde, FM).
Sebze karışımı, kontrol yemine (agar) göre daha yüksek ham kül, yağ ve protein içeriğine ve daha düşük lifli olmayan karbonhidrat içeriğine sahipken, amilazla işlenmiş nötr deterjan lifi içeriği benzerdi. Patates dilimlerinin karbonhidrat içeriği tüm yan akışlar arasında en yüksek olanıydı ve agarınkiyle karşılaştırılabilir düzeydeydi. Genel olarak, ham bileşimi kontrol yemine çok benziyordu ancak az miktarda protein (%4,9) ve ham kül (%2,9) ile desteklenmişti47,48. Patatesin pH'ı 5 ila 6 arasında değişir ve bu patates yan akışının daha asidik (4,7) olduğunu belirtmekte fayda vardır. Fermente hindiba kökü kül bakımından zengindir ve tüm yan akışlar arasında en asidik olanıdır. Kökler temizlenmediğinden külün büyük kısmının kumdan (silis) oluşması beklenir. Bahçe yaprakları, kontrol ve diğer yan akımlarla karşılaştırıldığında tek alkalin ürün olmuştur. Kontrole göre yüksek düzeyde kül ve protein, çok daha düşük karbonhidrat içerir. Ham bileşim, fermente hindiba köküne en yakın olanıdır ancak ham protein konsantrasyonu daha yüksektir (%15,0), bu da sebze karışımının protein içeriğiyle karşılaştırılabilir düzeydedir. Yukarıdaki verilerin istatistiksel analizi, yan akımların ham bileşiminde ve pH'ında önemli farklılıklar gösterdi.
Un kurdu yemine sebze karışımlarının veya bahçe yapraklarının eklenmesi, kontrol grubuyla karşılaştırıldığında un kurdu larvalarının biyokütle kompozisyonunu etkilemedi (Tablo 1). Kesilmiş patateslerin eklenmesi, yemek kurdu larvaları ve diğer ıslak yem kaynaklarını alan kontrol grubuyla karşılaştırıldığında biyokütle bileşiminde en önemli farklılığa yol açtı. Un kurtlarının protein içeriğine gelince, kesilmiş patatesler hariç, yan akımların farklı yaklaşık bileşimleri larvaların protein içeriğini etkilememiştir. Patates kesimlerinin nem kaynağı olarak beslenmesi, larvaların yağ içeriğinde iki kat artışa ve protein, kitin ve lifsiz karbonhidrat içeriğinde azalmaya neden olmuştur. Fermente hindiba kökü, un kurdu larvalarının kül içeriğini bir buçuk kat arttırdı.
Mineral profilleri, yaş yem ve un kurdu larva biyokütlesindeki makromineral (Tablo 2) ve mikro besin (Tablo 3) içerikleri olarak ifade edildi.
Genel olarak tarımsal yan akımlar, daha düşük Mg, Na ve Ca içeriğine sahip olan patates çelikleri dışında makromineraller açısından kontrol grubuyla karşılaştırıldığında daha zengindi. Kontrole kıyasla tüm yan akımlarda potasyum konsantrasyonu yüksekti. Agar 3 mg/100 g DM K içerirken, yan akımdaki K konsantrasyonu 1070 ile 9909 mg/100 g DM arasında değişmektedir. Sebze karışımındaki makromineral içeriği kontrol grubuna göre önemli ölçüde daha yüksekti, ancak Na içeriği önemli ölçüde daha düşüktü (88'e karşı 111 mg/100 g DM). Patates kesimlerindeki makromineral konsantrasyonu tüm yan akımlar arasında en düşük seviyedeydi. Patates kesimlerindeki makromineral içeriği diğer yan akımlara ve kontrole göre önemli ölçüde daha düşüktü. Bunun dışında Mg içeriği kontrol grubuyla karşılaştırılabilir düzeydeydi. Fermente hindiba kökü en yüksek makromineral konsantrasyonuna sahip olmasa da, bu yan akışın kül içeriği tüm yan akışlar arasında en yüksek olanıydı. Bunun nedeni, saflaştırılmamaları ve yüksek konsantrasyonlarda silika (kum) içerebilmeleri olabilir. Na ve Ca içerikleri sebze karışımınınkilerle karşılaştırılabilir düzeydeydi. Fermente hindiba kökü tüm yan akımlar arasında en yüksek Na konsantrasyonunu içeriyordu. Na hariç, bahçe bitkileri yaprakları tüm ıslak yem bitkileri arasında en yüksek makromineral konsantrasyonlarına sahipti. K konsantrasyonu (9909 mg/100 g DM) kontrolden (3 mg/100 g DM) üç bin kat, sebze karışımından (4057 mg/100 g DM) 2,5 kat daha yüksekti. Ca içeriği, tüm yan akışlar arasında en yüksek olanıydı (7276 mg/100 g DM), kontrolden (336 mg/100 g DM) 20 kat daha yüksekti ve fermente hindiba kökleri veya sebze karışımındaki Ca konsantrasyonundan (530 g) 14 kat daha yüksekti. ve 496 mg/100 g DM).
Diyetlerin makromineral bileşiminde önemli farklılıklar olmasına rağmen (Tablo 2), sebze karışımları ve kontrol diyetleriyle yetiştirilen yemek kurtlarının makromineral bileşiminde önemli bir farklılık bulunmadı.
Larvalarla beslenen patates kırıntıları, karşılaştırılabilir konsantrasyonlara sahip olan Na hariç, kontrolle karşılaştırıldığında önemli ölçüde daha düşük tüm makromineral konsantrasyonlarına sahipti. Ek olarak, patates cipsi beslemesi, diğer yan akımlarla karşılaştırıldığında larva makromineral içeriğinde en büyük azalmaya neden olmuştur. Bu, yakındaki yemek kurdu formülasyonlarında gözlemlenen daha düşük kül miktarıyla tutarlıdır. Bununla birlikte, bu ıslak diyette P ve K diğer yan akımlara ve kontrole göre önemli ölçüde yüksek olmasına rağmen larva kompozisyonu bunu yansıtmıyordu. Un kurdu biyokütlesinde bulunan düşük Ca ve Mg konsantrasyonları, yaş diyetin kendisinde bulunan düşük Ca ve Mg konsantrasyonlarıyla ilişkili olabilir.
Fermente hindiba köklerinin ve meyve bahçesi yapraklarının beslenmesi, kontrollere kıyasla önemli ölçüde daha yüksek kalsiyum seviyeleriyle sonuçlandı. Meyve bahçesi yaprakları, tüm ıslak diyetler arasında en yüksek P, Mg, K ve Ca seviyelerini içeriyordu, ancak bu, un kurdu biyokütlesine yansımadı. Na konsantrasyonları bu larvalarda en düşük iken meyve bahçesi yapraklarında Na konsantrasyonları patates kesimlerine göre daha yüksek bulunmuştur. Fermente hindiba kökü denemelerinde Ca içeriği larvalarda arttı (66 mg/100 g DM), ancak Ca konsantrasyonları un kurdu biyokütlesindeki kadar yüksek değildi (79 mg/100 g DM) meyve bahçesi yaprak mahsullerindeki Ca konsantrasyonu daha yüksek olmasına rağmen Hindiba kökünden 14 kat daha yüksek.
Yaş yemlerin mikro element bileşimine dayanarak (Tablo 3), sebze karışımının mineral bileşimi, Mn konsantrasyonunun önemli ölçüde daha düşük olması dışında kontrol grubuna benzerdi. Analiz edilen tüm mikro elementlerin konsantrasyonları patates kesimlerinde kontrol ve diğer yan ürünlerle karşılaştırıldığında daha düşüktü. Fermente hindiba kökü neredeyse 100 kat daha fazla demir, 4 kat daha fazla bakır, 2 kat daha fazla çinko ve yaklaşık aynı miktarda manganez içeriyordu. Bahçe bitkilerinin yapraklarındaki çinko ve manganez içeriği kontrol grubuna göre önemli ölçüde daha yüksekti.
Kontrol, sebze karışımı ve ıslak patates artıkları diyetleriyle beslenen larvaların iz element içerikleri arasında önemli bir fark bulunmadı. Ancak fermente hindiba kökü diyetiyle beslenen larvaların Fe ve Mn içerikleri, kontrol grubuyla beslenen yemek kurtlarınınkinden önemli ölçüde farklıydı. Fe içeriğindeki artış, yaş diyetteki eser element konsantrasyonunun yüz kat artmasına bağlı olabilir. Ancak fermente hindiba kökleri ile kontrol grubu arasında Mn konsantrasyonları açısından önemli bir fark olmamasına rağmen, fermente hindiba kökleriyle beslenen larvalarda Mn düzeyleri arttı. Ayrıca, bahçecilik diyetinin ıslak yaprak diyetinde Mn konsantrasyonunun kontrole kıyasla daha yüksek (3 kat) olduğu, ancak un kurtlarının biyokütle bileşiminde önemli bir fark olmadığı da belirtilmelidir. Kontrol ve bahçecilik yaprakları arasındaki tek fark, yapraklarda daha düşük olan Cu içeriğiydi.
Tablo 4 substratlarda bulunan ağır metallerin konsantrasyonlarını göstermektedir. Tam hayvan yemlerindeki Avrupa maksimum Pb, Cd ve Cr konsantrasyonları mg/100 g kuru maddeye dönüştürülmüş ve yan akışlarda bulunan konsantrasyonlarla karşılaştırmayı kolaylaştırmak için Tablo 4'e eklenmiştir47.
Kontrol ıslak yemlerinde, sebze karışımlarında veya patates kepeklerinde Pb tespit edilmedi; bahçe yapraklarında 0,002 mg Pb/100 g DM bulunurken, fermente hindiba kökleri en yüksek konsantrasyon olan 0,041 mg Pb/100 g DM'yi içeriyordu. Kontrol yemlerindeki ve bahçe yapraklarındaki C konsantrasyonları karşılaştırılabilir düzeydeyken (0,023 ve 0,021 mg/100 g DM), sebze karışımlarında ve patates kepeğinde daha düşüktü (0,004 ve 0,007 mg/100 g DM). Diğer substratlarla karşılaştırıldığında, fermente hindiba köklerindeki Cr konsantrasyonu önemli ölçüde daha yüksekti (0,135 mg/100 g DM) ve kontrol yemine göre altı kat daha yüksekti. Kontrol akışında veya kullanılan yan akışların herhangi birinde Cd tespit edilmedi.
Fermente hindiba kökleriyle beslenen larvalarda önemli ölçüde daha yüksek Pb ve Cr seviyeleri bulundu. Ancak un kurdu larvalarının hiçbirinde Cd tespit edilmedi.
Un kurdu larvalarının yağ asidi profilinin, beslendikleri yan akışın farklı bileşenlerinden etkilenip etkilenmediğini belirlemek için ham yağdaki yağ asitlerinin niteliksel bir analizi yapıldı. Bu yağ asitlerinin dağılımı Tablo 5'te gösterilmektedir. Yağ asitleri ortak adlarına ve moleküler yapılarına göre listelenmiştir ("Cx:y" olarak adlandırılır; burada x, karbon atomlarının sayısına ve y, doymamış bağların sayısına karşılık gelir). ).
Parçalanmış patatesle beslenen yemek kurtlarının yağ asidi profili önemli ölçüde değişti. Önemli ölçüde daha yüksek miktarlarda miristik asit (C14:0), palmitik asit (C16:0), palmitoleik asit (C16:1) ve oleik asit (C18:1) içeriyordu. Pentadekanoik asit (C15:0), linoleik asit (C18:2) ve linolenik asit (C18:3) konsantrasyonları diğer yemek kurtlarıyla karşılaştırıldığında önemli ölçüde düşüktü. Diğer yağ asidi profilleriyle karşılaştırıldığında patates parçalarında C18:1 ila C18:2 oranı tersine döndü. Bahçecilik yapraklarıyla beslenen un kurtları, diğer ıslak diyetlerle beslenen un kurtlarından daha yüksek miktarlarda pentadekanoik asit (C15:0) içeriyordu.
Yağ asitleri doymuş yağ asitleri (SFA), tekli doymamış yağ asitleri (MUFA) ve çoklu doymamış yağ asitleri (PUFA) olarak ayrılır. Tablo 5 bu yağ asidi gruplarının konsantrasyonlarını göstermektedir. Genel olarak, patates atığı ile beslenen yemek kurtlarının yağ asidi profilleri, kontrol ve diğer yan akışlardan önemli ölçüde farklıydı. Her bir yağ asidi grubu için, patates cipsi ile beslenen yemek kurtları diğer tüm gruplardan önemli ölçüde farklıydı. Daha fazla SFA ve MUFA ve daha az PUFA içeriyorlardı.
Farklı substratlarda yetiştirilen larvaların hayatta kalma oranı ve toplam verim ağırlığı arasında önemli bir fark yoktu. Genel ortalama hayatta kalma oranı %90'dı ve toplam ortalama verim ağırlığı 974 gramdı. Un kurtları, yan ürünleri ıslak yem kaynağı olarak başarıyla işler. Un kurdu ıslak yemi, toplam yem ağırlığının (kuru + ıslak) yarısından fazlasını oluşturur. Geleneksel yaş yem olarak taze sebzelerin tarımsal yan ürünlerle değiştirilmesinin, un kurdu yetiştiriciliği için ekonomik ve çevresel faydaları vardır.
Tablo 1, kontrol diyetiyle yetiştirilen un kurdu larvalarının biyokütle bileşiminin, lifsiz karbonhidratlar olarak yaklaşık %72 nem, %5 kül, %19 lipit, %51 protein, %8 kitin ve %18 kuru maddeden oluştuğunu göstermektedir. Bu, literatürde bildirilen değerlerle karşılaştırılabilir düzeydedir.48,49 Bununla birlikte, genellikle kullanılan analitik yönteme bağlı olarak literatürde başka bileşenler de bulunabilir. Örneğin, biz ham protein içeriğini belirlemek için N/P oranı 5,33 olan Kjeldahl yöntemini kullandık; diğer araştırmacılar ise et ve yem numuneleri için daha yaygın olarak kullanılan 6,25 oranını kullanıyor.50,51
Diyete patates artıklarının (karbonhidrat açısından zengin bir ıslak diyet) eklenmesi, yemek kurtlarının yağ içeriğinin iki katına çıkmasına neden oldu. Patatesin karbonhidrat içeriğinin esas olarak nişastadan oluşması beklenirken, agarın şekerler (polisakkaritler)47,48 içermesi beklenir. Bu bulgu, un kurtları, protein oranı düşük (%10,7) ve nişasta oranı yüksek (%49,8) buharla soyulmuş patateslerle desteklenen bir diyetle beslendiğinde yağ içeriğinin azaldığını bulan başka bir çalışmanın tersidir36. Diyete zeytin posası eklendiğinde un kurtlarının protein ve karbonhidrat içerikleri ıslak diyetle aynı olurken, yağ içeriği değişmeden kalmıştır35. Buna karşılık, diğer çalışmalar, yan akışlarda yetiştirilen larvaların protein içeriğinin, yağ içeriği gibi temel değişikliklere uğradığını göstermiştir22,37.
Fermente hindiba kökü, un kurdu larvalarının kül içeriğini önemli ölçüde arttırdı (Tablo 1). Yan ürünlerin un kurdu larvalarının kül ve mineral bileşimi üzerindeki etkilerine ilişkin araştırmalar sınırlıdır. Çoğu yan ürün besleme çalışması, kül içeriğini analiz etmeden larvaların yağ ve protein içeriğine odaklanmıştır21,35,36,38,39. Ancak yan ürünlerle beslenen larvaların kül içeriği incelendiğinde kül içeriğinde artış olduğu görüldü. Örneğin, un kurtlarının bahçe atıklarıyla beslenmesi kül içeriğini %3,01'den %5,30'a çıkarmış ve diyete karpuz atığının eklenmesi kül içeriğini %1,87'den %4,40'a çıkarmıştır.
Her ne kadar tüm yaş gıda kaynaklarının yaklaşık bileşimleri önemli ölçüde farklılık gösterse de (Tablo 1), ilgili ıslak gıda kaynaklarıyla beslenen un kurdu larvalarının biyokütle kompozisyonundaki farklılıklar çok azdı. Yalnızca patates parçalarıyla veya fermente hindiba köküyle beslenen yemek kurdu larvaları önemli değişiklikler gösterdi. Bu sonucun olası bir açıklaması, hindiba köklerine ek olarak patates parçalarının da kısmen fermente edilmiş olmasıdır (pH 4,7, Tablo 1), bu da nişasta/karbonhidratların yemek kurdu larvaları için daha sindirilebilir/kullanılabilir olmasını sağlamıştır. Un kurdu larvalarının karbonhidratlar gibi besinlerdeki lipitleri nasıl sentezlediği büyük ilgi konusudur ve gelecekteki çalışmalarda tam olarak araştırılmalıdır. Yaş diyet pH'ının un kurdu larva büyümesi üzerindeki etkisine ilişkin daha önce yapılan bir çalışma, pH aralığı 3 ila 9 arasında olan ıslak diyetlerle agar blokları kullanıldığında hiçbir önemli farkın gözlemlenmediği sonucuna varmıştır. Bu, fermente ıslak diyetlerin Tenebrio molitor'u kültürlemek için kullanılabileceğini göstermektedir53 . Coudron ve ark.53'e benzer şekilde, kontrol deneyleri, mineraller ve besinler açısından yetersiz oldukları için sağlanan ıslak diyetlerde agar blokları kullandı. Çalışmaları, sebze veya patates gibi besin açısından daha çeşitli ıslak diyet kaynaklarının sindirilebilirliği veya biyoyararlanımı iyileştirme üzerindeki etkisini incelemedi. Bu teoriyi daha fazla araştırmak için ıslak diyet kaynaklarının fermantasyonunun un kurdu larvaları üzerindeki etkilerine ilişkin daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır.
Bu çalışmada bulunan kontrol un kurdu biyokütlesinin mineral dağılımı (Tablo 2 ve 3), literatürde bulunan makro ve mikro besinlerin aralığıyla karşılaştırılabilir48,54,55. Un kurtlarına ıslak beslenme kaynağı olarak fermente hindiba kökü sağlamak, mineral içeriğini maksimuma çıkarır. Makro ve mikro besinlerin çoğu sebze karışımlarında ve bahçe yapraklarında daha yüksek olmasına rağmen (Tablo 2 ve 3), un kurdu biyokütlesinin mineral içeriğini fermente hindiba kökleriyle aynı ölçüde etkilememiştir. Olası bir açıklama, alkalin bahçe yapraklarındaki besin maddelerinin diğer, daha asidik ıslak diyetlerdekilere göre daha az biyolojik olarak kullanılabilir olmasıdır (Tablo 1). Önceki çalışmalar un kurdu larvalarını fermente pirinç samanıyla besledi ve onların bu yan akımda iyi geliştiklerini buldu ve ayrıca substratın fermantasyon yoluyla ön işleme tabi tutulmasının besin alımını tetiklediğini gösterdi. Fermente hindiba köklerinin kullanımı un kurdu biyokütlesinin Ca, Fe ve Mn içeriğini arttırmıştır. Her ne kadar bu yan akım aynı zamanda daha yüksek konsantrasyonlarda diğer mineralleri de (P, Mg, K, Na, Zn ve Cu) içerse de, bu mineraller, kontrole kıyasla yemek kurdu biyokütlesinde önemli ölçüde daha fazla değildi, bu da mineral alımının seçiciliğini gösteriyordu. Un kurdu biyokütlesindeki bu minerallerin içeriğinin arttırılması, gıda ve yem amaçlı besin değerine sahiptir. Kalsiyum, nöromüsküler fonksiyonda ve kanın pıhtılaşması, kemik ve diş oluşumu gibi birçok enzim aracılı süreçte hayati bir rol oynayan önemli bir mineraldir. 57,58 Demir eksikliği gelişmekte olan ülkelerde yaygın bir sorundur; çocuklar, kadınlar ve yaşlılar genellikle diyetlerinden yeterince demir alamazlar. 54 Manganez insan beslenmesinde önemli bir element olmasına ve birçok enzimin işleyişinde merkezi bir rol oynamasına rağmen aşırı alımı toksik olabilir. Fermente hindiba köküyle beslenen yemek kurtlarındaki daha yüksek manganez seviyeleri endişe verici değildi ve tavuklardakilerle karşılaştırılabilir düzeydeydi. 59
Yan akışta bulunan ağır metal konsantrasyonları, tam hayvan yemi için Avrupa standartlarının altındaydı. Un kurdu larvalarının ağır metal analizi, fermente hindiba kökü ile beslenen un kurtlarında Pb ve Cr seviyelerinin, kontrol grubu ve diğer substratlara göre önemli ölçüde daha yüksek olduğunu gösterdi (Tablo 4). Hindiba kökleri toprakta yetişiyor ve ağır metalleri emdiği biliniyor; diğer yan akımlar ise kontrollü insan gıda üretiminden kaynaklanıyor. Fermente hindiba köküyle beslenen un kurtları da daha yüksek seviyelerde Pb ve Cr içeriyordu (Tablo 4). Hesaplanan biyobirikim faktörleri (BAF) Pb için 2,66 ve Cr için 1,14 idi; yani 1'den büyüktü; bu da un kurtlarının ağır metal biriktirme yeteneğine sahip olduğunu gösteriyordu. Pb ile ilgili olarak AB, insan tüketimine yönelik taze etin kilogramı başına maksimum Pb içeriğini 0,10 mg olarak belirlemektedir61. Deneysel veri değerlendirmemizde fermente hindiba kökü yemek kurtlarında tespit edilen maksimum Pb konsantrasyonu 0,11 mg/100 g DM idi. Bu un kurtları için değer %30,8'lik kuru madde içeriğine dönüştürüldüğünde, Pb içeriği 0,034 mg/kg taze maddeydi ve bu maksimum seviye olan 0,10 mg/kg'ın altındaydı. Avrupa gıda mevzuatında maksimum Cr içeriği belirtilmemiştir. Cr çevrede, gıda maddelerinde ve gıda katkı maddelerinde yaygın olarak bulunur ve küçük miktarlarda insanlar için temel besin maddesi olduğu bilinmektedir62,63,64. Bu analizler (Tablo 4), diyette ağır metaller mevcut olduğunda T. molitor larvalarının ağır metalleri biriktirebildiğini göstermektedir. Ancak bu çalışmada un kurdu biyokütlesinde bulunan ağır metal düzeylerinin insan tüketimi için güvenli olduğu düşünülmektedir. T. molitor için ıslak besleme kaynağı olarak ağır metal içerebilecek yan akıntılar kullanıldığında düzenli ve dikkatli izleme önerilir.
T. molitor larvalarının toplam biyokütlesinde en fazla bulunan yağ asitleri palmitik asit (C16:0), oleik asit (C18:1) ve linoleik asittir (C18:2) (Tablo 5), bu önceki çalışmalarla tutarlıdır. T. molitor'da. Yağ asidi spektrumu sonuçları tutarlıdır36,46,50,65. T. molitor'un yağ asidi profili genellikle beş ana bileşenden oluşur: oleik asit (C18:1), palmitik asit (C16:0), linoleik asit (C18:2), miristik asit (C14:0) ve stearik asit (C18:0). Un kurdu larvalarında en bol bulunan yağ asidinin oleik asit olduğu (%30-60) ve bunu palmitik asit ve linoleik asit22,35,38,39 takip ettiği rapor edilmiştir. Önceki çalışmalar, bu yağ asidi profilinin yemek kurdu larvalarının diyetinden etkilendiğini ancak farklılıkların diyetle aynı eğilimleri takip etmediğini göstermiştir38. Diğer yağ asidi profilleriyle karşılaştırıldığında patates kabuklarındaki C18:1–C18:2 oranı tersinedir. Buharda pişirilmiş patates kabuklarıyla beslenen yemek kurtlarının yağ asidi profilindeki değişiklikler için de benzer sonuçlar elde edildi36. Bu sonuçlar, yemek kurdu yağının yağ asidi profilinin değişebilmesine rağmen, hala doymamış yağ asitleri açısından zengin bir kaynak olmaya devam ettiğini göstermektedir.
Bu çalışmanın amacı, dört farklı tarımsal-endüstriyel biyoatık akışının ıslak yem olarak kullanılmasının un kurtlarının bileşimi üzerindeki etkisini değerlendirmektir. Etki, larvaların besin değeri temel alınarak değerlendirildi. Sonuçlar, yan ürünlerin başarılı bir şekilde gıda ve yem kaynağı olarak kullanılabilecek protein açısından zengin biyokütleye (%40,7-52,3 protein içeriği) dönüştürüldüğünü gösterdi. Ayrıca çalışma, yan ürünlerin yaş yem olarak kullanılmasının un kurdu biyokütlesinin besin değerini etkilediğini gösterdi. Özellikle, larvalara yüksek konsantrasyonda karbonhidrat sağlamak (örneğin patates dilimleri), yağ içeriğini arttırır ve yağ asidi kompozisyonunu değiştirir: daha düşük çoklu doymamış yağ asitleri içeriği ve daha yüksek doymuş ve tekli doymamış yağ asitleri içeriği, ancak doymamış yağ asitlerinin konsantrasyonları yoktur. . Yağ asitleri (tekli doymamış + çoklu doymamış) hala baskındır. Çalışma ayrıca yemek kurtlarının asidik mineraller açısından zengin yan akışlardan seçici olarak kalsiyum, demir ve manganez biriktirdiğini gösterdi. Minerallerin biyoyararlılığının önemli bir rol oynadığı görülmektedir ve bunun tam olarak anlaşılabilmesi için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır. Yan akışlarda bulunan ağır metaller un kurtlarında birikebilir. Bununla birlikte, larva biyokütlesindeki nihai Pb, Cd ve Cr konsantrasyonları kabul edilebilir seviyelerin altındaydı ve bu, bu yan akımların ıslak yem kaynağı olarak güvenli bir şekilde kullanılmasına olanak tanıyordu.
Un kurdu larvaları, Thomas More Uygulamalı Bilimler Üniversitesi'nde Radius (Giel, Belçika) ve Inagro (Rumbeke-Beitem, Belçika) tarafından 27 °C'de ve %60 bağıl nemde yetiştirildi. 60 x 40 cm'lik bir akvaryumda yetiştirilen un kurtlarının yoğunluğu 4,17 solucan/cm2 (10.000 un kurdu) idi. Larvalara başlangıçta yetiştirme tankı başına kuru yem olarak 2,1 kg buğday kepeği verildi ve daha sonra ihtiyaç duyuldukça ilave edildi. Agar blokları kontrol yaş gıda işlemi olarak kullanıldı. 4. haftadan itibaren, yan akıntılar (aynı zamanda bir nem kaynağı), agar ad libitum yerine yaş gıda olarak beslendi. Her bir yan akışın kuru madde yüzdesi, işlemler boyunca tüm böcekler için eşit miktarda nem sağlamak amacıyla önceden belirlendi ve kaydedildi. Yiyecek teraryumun her tarafına eşit olarak dağıtılır. Larvalar deneme grubunda ilk pupalar ortaya çıktığında toplanır. Larva hasadı 2 mm çaplı mekanik çalkalayıcı kullanılarak yapılır. Patates küpleri deneyi hariç. Kurutulmuş patates küplerinin de büyük porsiyonları, larvaların bu elekten geçmesine izin verilerek ve metal bir tepside toplanarak ayrılır. Toplam hasat ağırlığı, toplam hasat ağırlığının tartılmasıyla belirlenir. Hayatta kalma, toplam hasat ağırlığının larva ağırlığına bölünmesiyle hesaplanır. Larva ağırlığı, en az 100 larva seçilerek toplam ağırlığının sayıya bölünmesiyle belirlenir. Toplanan larvalar, analizden önce bağırsaklarının boşaltılması için 24 saat süreyle aç bırakılır. Son olarak larvalar geri kalanlardan ayırmak için tekrar elenir. Dondurularak etanazlanırlar ve analize kadar -18°C'de saklanırlar.
Kuru yem buğday kepeğiydi (Belçika Molens Joye). Buğday kepeği, parçacık boyutu 2 mm'den küçük olacak şekilde önceden elendi. Un kurdu larvaları, un kurdunun ihtiyaç duyduğu nem ve mineral takviyesini sağlamak için kuru yeme ek olarak ıslak yeme de ihtiyaç duyar. Yaş yem, toplam yemin (kuru yem + ıslak yem) yarısından fazlasını oluşturur. Deneylerimizde, kontrol ıslak yemi olarak agar (Brouwland, Belçika, 25 g/l) kullanıldı45. Şekil 1'de gösterildiği gibi, farklı besin içeriklerine sahip dört tarımsal yan ürün, un kurdu larvaları için yaş yem olarak test edildi. Bu yan ürünler arasında (a) salatalık yetiştiriciliğinden elde edilen yapraklar (Inagro, Belçika), (b) patates artıkları (Duigny, Belçika), (c) fermente hindiba kökleri (Inagro, Belçika) ve (d) açık artırmalardan elde edilen satılmamış meyve ve sebzeler yer almaktadır. . (Belorta, Belçika). Yan akım, ıslak un kurdu yemi olarak kullanıma uygun parçalar halinde doğranır.
Un kurtları için yaş yem olarak tarımsal yan ürünler; (a) salatalık yetiştiriciliğinden elde edilen bahçe yaprakları, (b) patates kesimleri, (c) hindiba kökleri, (d) açık artırmada satılmayan sebzeler ve (e) agar blokları. Kontroller olarak.
Yem ve un kurdu larvalarının bileşimi üç kez (n = 3) belirlendi. Hızlı analiz, mineral bileşimi, ağır metal içeriği ve yağ asidi bileşimi değerlendirildi. Toplanan ve aç bırakılan larvalardan 250 g'lık homojenize bir numune alındı, 60°C'de sabit ağırlığa kadar kurutuldu, öğütüldü (IKA, Tube mill 100) ve 1 mm'lik elekten elendi. Kurutulan numuneler karanlık kaplarda kapatıldı.
Kuru madde içeriği (DM), numunelerin 105°C'deki bir fırında 24 saat kurutulmasıyla belirlendi (Memmert, UF110). Numunenin ağırlık kaybına bağlı olarak kuru madde yüzdesi hesaplandı.
Ham kül içeriği (CA), bir kül fırınında (Nabertherm, L9/11/SKM) 550°C'de 4 saat süreyle yanma sonrasında kütle kaybıyla belirlendi.
Ham yağ içeriği veya dietil eter (EE) ekstraksiyonu, Soxhlet ekstraksiyon ekipmanı kullanılarak petrol eteri (kaynama noktası 40–60 °C) ile gerçekleştirildi. Yaklaşık 10 g numune ekstraksiyon başlığına yerleştirildi ve numune kaybını önlemek için seramik yünü ile kaplandı. Numuneler gece boyunca 150 ml petrol eteri ile ekstre edildi. Ekstrakt soğutuldu, organik solvent uzaklaştırıldı ve 300 mbar ve 50°C'de döner buharlaştırma (Büchi, R-300) yoluyla geri kazanıldı. Ham lipit veya eter ekstraktları soğutuldu ve analitik terazide tartıldı.
Ham protein (CP) içeriği, numunede bulunan nitrojenin Kjeldahl yöntemi BN EN ISO 5983-1 (2005) kullanılarak analiz edilmesiyle belirlendi. Protein içeriğini hesaplamak için uygun N ila P faktörlerini kullanın. Standart kuru yem (buğday kepeği) için toplam 6,25 faktörünü kullanın. Yan akış için 4,2366 faktörü, sebze karışımları için ise 4,3967 faktörü kullanılır. Larvaların ham protein içeriği, 5.3351'lik bir N ila P faktörü kullanılarak hesaplandı.
Lif içeriği, Gerhardt ekstraksiyon protokolüne (torbalarda manuel lif analizi, Gerhardt, Almanya) ve van Soest 68 yöntemine dayalı nötr deterjan lifi (NDF) belirlemesini içeriyordu. NDF tespiti için 1 g'lık numune, cam astarlı özel bir fiber torbaya (Gerhardt, ADF/NDF torbası) yerleştirildi. Numunelerle doldurulan fiber torbaların ilk olarak petrol eteri (kaynama noktası 40-60 °C) ile yağı alınmış ve daha sonra oda sıcaklığında kurutulmuştur. Yağı alınmış numune, 1,5 saat boyunca kaynama sıcaklığında, ısıya dayanıklı a-amilaz içeren nötr bir elyaf deterjan solüsyonu ile ekstre edildi. Numuneler daha sonra kaynar deiyonize su ile üç kez yıkandı ve gece boyunca 105 °C'de kurutuldu. Kuru elyaf torbaları (elyaf kalıntıları içeren) analitik terazi (Sartorius, P224-1S) kullanılarak tartıldı ve daha sonra bir kül fırınında (Nabertherm, L9/11/SKM) 550°C'de 4 saat süreyle yakıldı. Kül tekrar tartıldı ve numunenin kurutulması ile yakılması arasındaki ağırlık kaybına dayalı olarak lif içeriği hesaplandı.
Larvaların kitin içeriğini belirlemek için van Soest 68 tarafından yapılan ham lif analizine dayanan değiştirilmiş bir protokol kullandık. 1 g'lık bir numune, özel bir fiber torbaya (Gerhardt, CF Bag) ve bir cam contaya yerleştirildi. Numuneler fiber torbalara paketlendi, petrol eterinde (c. 40–60 °C) yağı alındı ve havada kurutuldu. Yağı alınmış numune ilk olarak 0,13 M sülfürik asit içeren asidik bir çözelti ile kaynama sıcaklığında 30 dakika süreyle ekstrakte edildi. Numuneyi içeren ekstraksiyon lifi torbası üç kez kaynayan deiyonize suyla yıkandı ve ardından 2 saat boyunca 0,23 M potasyum hidroksit çözeltisiyle ekstrakte edildi. Numuneyi içeren ekstraksiyon lifi torbası tekrar üç kez kaynar deiyonize su ile durulandı ve gece boyunca 105°C'de kurutuldu. Elyaf kalıntısını içeren kuru torba, analitik terazide tartıldı ve 4 saat süreyle 550°C'de kül fırınında yakıldı. Kül tartıldı ve yakılan numunenin ağırlık kaybına dayalı olarak lif içeriği hesaplandı.
Toplam karbonhidrat içeriği hesaplandı. Yemdeki lifsiz karbonhidrat (NFC) konsantrasyonu NDF analizi kullanılarak, böcek konsantrasyonu ise kitin analizi kullanılarak hesaplandı.
Matrisin pH'ı, NBN EN 15933'e göre deiyonize su (1:5 h/h) ile ekstraksiyon sonrasında belirlendi.
Numuneler Broeckx ve diğerleri tarafından tarif edildiği gibi hazırlandı. Mineral profilleri ICP-OES (Optima 4300™ DV ICP-OES, Perkin Elmer, MA, ABD) kullanılarak belirlendi.
Ağır metaller Cd, Cr ve Pb, grafit fırın atomik absorpsiyon spektrometresi (AAS) (Thermo Scientific, ICE 3000 serisi, GFS fırın otomatik numune alıcıyla donatılmış) ile analiz edildi. Yaklaşık 200 mg numune, mikrodalgalar (CEM, MARS 5) kullanılarak asidik HNO3/HCl (1:3 h/h) içerisinde sindirildi. Mikrodalga sindirimi 190°C'de 25 dakika süreyle 600 W'de gerçekleştirildi. Ekstraktı ultra saf suyla seyreltin.
Yağ asitleri GC-MS (Agilent Technologies, 7820A GC sistemi ve 5977 E MSD dedektörü) ile belirlendi. Joseph ve Akman'ın70 yöntemine göre metanolik KOH çözeltisine %20 BF3/MeOH çözeltisi eklenmiş ve esterleştirme sonrasında eter ekstraktından yağ asidi metil esteri (FAME) elde edilmiştir. Yağ asitleri, alıkonma süreleri 37 FAME karışım standardı (Chemical Lab) ile karşılaştırılarak veya MS spektrumları NIST veritabanı gibi çevrimiçi kütüphanelerle karşılaştırılarak belirlenebilir. Kalitatif analiz, tepe alanının kromatogramın toplam tepe alanının yüzdesi olarak hesaplanmasıyla gerçekleştirilir.
Veri analizi, SAS'tan (Buckinghamshire, Birleşik Krallık) JMP Pro 15.1.1 yazılımı kullanılarak yapıldı. Değerlendirme, anlamlılık seviyesi 0.05 olan tek yönlü varyans analizi ve post hoc testi olarak Tukey HSD kullanılarak yapıldı.
Biyoakümülasyon faktörü (BAF), un kurdu larva biyokütlesindeki (DM) ağır metal konsantrasyonunun ıslak yemdeki (DM)43 konsantrasyona bölünmesiyle hesaplandı. 1'den büyük bir BAF, ağır metallerin larvalardaki ıslak yemden biyolojik olarak biriktiğini gösterir.
Mevcut çalışma sırasında oluşturulan ve/veya analiz edilen veri kümeleri, makul talep üzerine ilgili yazardan temin edilebilir.
Birleşmiş Milletler Ekonomik ve Sosyal İşler Dairesi, Nüfus Bölümü. Dünya Nüfus Beklentileri 2019: Öne Çıkanlar (ST/ESA/SER.A/423) (2019).
Cole, MB, Augustine, MA, Robertson, MJ ve Manners, JM, Gıda güvenliği bilimi. NPJ Bilim. Gıda 2018, 2. https://doi.org/10.1038/s41538-018-0021-9 (2018).
Gönderim zamanı: 25 Aralık 2024