Afiliere Facultatea de Științe Exacte și Tehnologie, Universitatea Federală Grande Dourados, Dourados, Mato Grosso do Sul, Brazilia

compoziția

Afiliere Facultatea de Științe Exacte și Tehnologie, Universitatea Federală Grande Dourados, Dourados, Mato Grosso do Sul, Brazilia

Afiliere Universitatea Federală din Fronteira Sul, Realeza, Parana, Brazilia

Curs de chimie de afiliere, Universitatea de Stat din Mato Grosso do Sul, Dourados, Mato Grosso do Sul, Brazilia

Laboratorul de afiliere pentru purificarea proteinelor și funcțiile biologice, Departamentul de Științe Naturale, Universitatea Federală Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Mato Grosso do Sul, Brazilia

  • Ariana Vieira Alves,
  • Eliana Janet Sanjinez Argandoña,
  • Adelita Maria Linzmeier,
  • Claudia Andrea Lima Cardoso,
  • Maria Lígia Rodrigues Macedo

Cifre

Abstract

Citare: Alves AV, Sanjinez Argandoña EJ, Linzmeier AM, Cardoso CAL, Macedo MLR (2016) Compoziție chimică și potențial alimentar al Pachymerus nucleorum Larve Parazitând Acrocomia aculeata Kernels. PLoS ONE 11 (3): e0152125. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0152125

Editor: Heping Cao, USDA-ARS, STATELE UNITE

Primit: 3 septembrie 2015; Admis: 9 martie 2016; Publicat: 31 martie 2016

Disponibilitatea datelor: Toate datele relevante se găsesc în lucrare.

Finanțarea: Sprijinul a fost oferit de o bursă de masterat (Beneficiate: AVA) de la Fundația Apoio ao Desenvolvimento ao Ensino, Ciência a Tecnologia do State de Mato Grosso do Sul (FUNDECT) [http://fundect.ledes.net/]. Sprijinul financiar pentru echipamente (Beneficiate: EJSA) a fost oferit de Coordonarea Superioră Aperfeiçoamento Pesoal de Nível (CAPES) [http://www.capes.gov.br/]. Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului.

Interese concurente: Autorii au declarat că nu există interese concurente.

Introducere

Organizația Națiunilor Unite pentru Alimentație și Agricultură (FAO) estimează că, în perioada 2010-2012, aproximativ 870 de milioane de oameni au fost subnutriți, indicând că 12,5% din populația lumii, una din opt ființe umane sunt afectate de malnutriție [1].

În ciuda creșterii substanțiale a producției de alimente în ultimii cincizeci de ani [2], estimările indică o creștere a populației care ajunge la nouă miliarde de oameni până în 2050, ceea ce va duce la reducerea disponibilității alimentelor, în special a proteinelor animale [3,4]. În 2013, după Conferința internațională privind pădurile pentru securitatea alimentară și nutriție, FAO a publicat un raport [5] care încurajează consumul de insecte ca o modalitate de a combate foamea și de a promova securitatea alimentară, deoarece insectele sunt surse de proteine.

Consumul de insecte ca alimente este practicat cultural în diferite regiuni ale lumii, cu excepția regiunilor dezvoltate, cum ar fi Europa și America de Nord. Jongema [6] subliniază aproximativ 2000 de specii de insecte comestibile, consumate de peste 3.000 de grupuri etnice [7].

Brazilia are o biosociodiversitate extrem de bogată și exuberantă, prezentând una dintre cele mai mari diversități biologice ale planetei și o imensă diversitate culturală. Costa Neto și Ramos-Elorduy și colab. [8] au înregistrat în Brazilia 135 de specii de insecte comestibile, din nouă ordine, printre care se remarcă coleopterele, cu 22 de specii raportate ca hrană umană. Pachymerus nucleorum Fabricius, 1792 (Chrysomelidae, Bruchinae) este un gândac comun în nucile de cocos de palmier, precum babassu (Attalea speciosa Mart. Ex Spreng.), Piassava (Attalea funifera Mart. Ex Speg.), Licuri (Syagrus coronata (Mart.) Becc.) Și bocaiuva (Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd. Ex Mart., 1845), ale cărei larve se dezvoltă în interiorul cocosului hrănindu-se exclusiv din sâmbure [8].

Printre palmierii găsiți în statul Mato Grosso do Sul, se află bocaiuva. Studiile au arătat că fructul (pulpa și miezul) este bogat în carotenoizi și acizi grași, având o capacitate nutrițională ridicată [9, 10, 11] și antiinflamatoare [12, 13].

Acizii grași sunt clasificați ca fiind saturați și nesaturați; cei nesaturați au funcții importante în corpul uman, de exemplu, în menținerea sistemului imunitar în procesele inflamatorii. Nivelurile de acizi grași găsite în uleiul de bocaiuva sugerează o acțiune eficientă în aceste patologii [13].

În acest context, această lucrare a avut ca scop evaluarea potențialului nutrițional al larvelor P. nucleorum în comparație cu sâmbura bocaiuva, așteptându-se că insecta avea caracteristici nutriționale egale sau superioare sâmburei.

Material si metode

Material

Fructele bocaiuva (Acrocomia aculeata, Arecaceae) au fost colectate în Dourados, MS, Brazilia, la campusul Universității Estadual din Mato Grosso do Sul, cu permisiunea instituției. Studiile de teren nu au implicat specii pe cale de dispariție sau protejate. Sunt duse la laborator și deschise pentru a îndepărta miezurile, iar cele care au fost infestate de Pachymerus nucleorum au fost îndepărtate larvele. Ulterior, miezurile au fost uscate într-un cuptor cu circulație a aerului la 40 ° C timp de 72 de ore, zdrobite și depozitate într-un mediu răcoros. Aceste fructe sunt depuse în Herbarium DDMS al Universității Federale Grande Dourados - UFGD sub numărul Nr. 4783, PEREIRA, Z. V.

Larvele au fost spălate, ambalate în cutii de polistiren expandat și congelate la -6 ° C, păstrându-se la această temperatură până la momentul analizei. Identificarea Pachymerus nucleorum a fost efectuată de către Dra. Cibele Stramare Ribeiro-Costa de la Universitatea Federală din Parana (UFPR), expertul brazilian în grup.

Analiza chimica

Analiza a fost efectuată pe compoziția nutrițională, compoziția acizilor grași, activitatea antioxidantă, activitatea triptică și factorii anti-nutriționali ai sâmburilor bocaiuva și larvelor Pachymerus nucleorum.

Compoziția nutrițională

Parametrii evaluați au fost: conținutul de umiditate în cuptor [14]; reziduuri minerale fixe (cenușă) prin arderea materialului într-un cuptor la 550 ° C [14]; lipide prin extracție de eter de petrol într-un echipament Soxhlet [14]; cantitatea de conținut de proteine ​​prin determinarea azotului prezent în probă prin metoda Kejldahl, utilizând factorul de conversie de 6,25 [14]; și fibre prin extracție acidă și alcalină [15].

Carbohidrații au fost determinați prin diferență (100g probă - g de umiditate-cenușă-lipide-proteine-fibre). Valoarea energetică a fost calculată utilizând coeficientul Atwater, care stabilește 4 kcal/g de probă pentru proteine ​​și carbohidrați și 9 kcal/g de probă pentru lipide [16].

Compoziție de acizi grași

Miezurile și larvele lipidice au fost extrase urmând metoda Bligh și Dyer [17]. Transesterificarea trigliceridelor s-a efectuat prin transferarea a aproximativ 50 mg din materiile lipidice extrase la 15 ml de tuburi de șoim și se adaugă la acestea 2 ml de n-heptan. Amestecul a fost agitat până la dizolvarea completă a materiei grase, apoi s-au adăugat 2 ml de KOH2 mol/l în metanol. Amestecul a fost din nou agitat timp de aproximativ 5 minute și după separarea fazelor, 1 ml de fază superioară (heptan și esteri metilici ai acizilor grași) a fost transferat la 1,5 ml flacoane Eppendorf. Flacoanele au fost închise ermetic, protejate de lumină și depozitate într-un congelator la -18 ° C pentru analize cromatografice ulterioare.

Compoziția de acizi grași a fost determinată prin cromatografie cu gaze utilizând un cromatograf cu gaze cu detector de ionizare cu flacără (GC-FID). Eluția a fost efectuată utilizând o coloană capilară de silice condensată cu 100 m x 0,25 mm x 0,20 μm (SP-2560). Temperatura cuptorului a fost programată să înceapă la 100 ° C, menținută timp de 1 min și apoi ridicată la 170 ° C la 6,5 ​​° C/min.

Ulterior, s-a efectuat o altă creștere de la 170 la 215 ° C la 2,75 ° C/min, menținând această temperatură timp de 12 min. În cele din urmă, a fost efectuată o ultimă creștere de la 215 la 230 ° C la 40 ° C/min. Temperatura injectorului și a detectorului au fost de 270 și respectiv 280 ° C.

Probele de 0,5 μl au fost injectate în modul "split" (1:20), folosind azotul ca gaz purtător cu un debit de 1 ml/min. Identificarea esterilor metilici ai acizilor grași a fost efectuată prin comparație cu timpii de retenție ai compușilor probei cu standardele (Sigma) eluate în aceleași condiții ale probelor.

Analiza activității antioxidante

Extractul a fost preparat dintr-un amestec de 1 g ulei și 50 ml soluție de hidrometanol (50%). După odihnă timp de 60 de minute, materialul a fost centrifugat (4000 rpm) timp de 15 minute și supernatantul a fost îndepărtat. Pentru a face a doua extracție, s-au adăugat 40 ml de acetonă (70%) în sediment, urmând procedurile de la prima extracție. Supernatanții din cele două extracții au fost amestecați, transferați într-un balon (100 ml) și volumul completat cu apă distilată pentru a forma extractul.

Radicalul ABTS • + (2, 2-Azino BIS 3-etilbenzo tiazolină 6 acid sulfonic diammonin) s-a format prin reacția ABTS • + (7 mM) cu persulfat de potasiu (140 mM), amestecul a reacționat timp de 16 ore la cameră temperatura în absența luminii, formând soluția radicală. Soluția radicală a fost diluată cu etanol până la absorbția de 0,70 (± 0,05) la 734 nm (spectrofotometru Biospectro) pentru a efectua analiza. Alicote de 30 μl de probă au fost adăugate la 3 ml de soluție diluată ABTS • + și absorbanța amestecului a fost înregistrată după 6 minute. Activitatea antioxidantă a fost calculată utilizând curba standard a acidului 6-hidroxi-2,5,7,8-tetrametilchroman-2-carboxilic (Trolox). Curba standard a fost preparată din soluții de troloxetanol la concentrații de 100; 500; 1000; 1500 și 2000 μM [18]. Rezultatele au fost exprimate ca μM de Trolox/g de extract. Fiecare determinare a fost efectuată în trei exemplare.

Analiza activităților triptice și chimotriptice

Activitățile triptice și chimotriptice au fost efectuate în microplăci [19]. Testul utilizează hidroliza substraturilor cromogene N-α Benzoyl-D-L-Arginine p-nitroanilidă (BApNA) pentru tripsină și Succynil Alanine Alanine PF p-nitroanilidă (SAAPFPNA) pentru chimotripsină.

Activitatea triptică larvară a fost realizată prin incubarea probelor cu Tris-HCI 50 mM, pH 8,0 până la un volum final de 70 μl. După adăugarea substratului, timpul de testare a fost de 30 min la 37 ° C. Rezultatele acestei analize au fost exprimate ca nmol/BApNA/min și UI/mL. Activitatea chimotryptică larvară a fost analizată prin incubarea probelor cu Tris-HCI 50 mM, pH 8,0 până la un volum final de 100 μl. După adăugarea substratului, timpul de testare a fost de 10 minute la 37 ° C și reacția a fost citită într-un cititor de microplăci Multiskan Go la 410 nm. Rezultatele acestei analize au fost exprimate ca nmol/SAAPFPNA/min și UI/ml.

Testele enzimatice pentru analiza potențialului larvelor anti-triptice și anti-chimotriptice au fost efectuate adăugând 10 μl de tripsină bovină pentru antitriptic și 10 μl de chimotripsină bovină pentru anti-chimotripptic, pentru a determina dacă au acțiune inhibitoare pe aceste enzime. După adăugarea de Tris-HCI 50 mM, pH 8,0, substraturile respective au fost adăugate așa cum este descris în testele larvele triptice și chimotryptice, continuând incubarea și citirea la 410 nm. Fiecare test și probă au avut trei replici. Reacțiile au fost citite într-un cititor de microplăci Multiskan Go la 410 nm.

analize statistice

Toate analizele au fost efectuate în trei exemplare și rezultatele au fost exprimate ca medie și deviație standard. Comparațiile valorilor medii între grupuri au fost efectuate prin analiza varianței (ANOVA) și diferențele comparate prin testul Tukey la p. Tabelul 1. Compoziția nutrițională a larvelor Pachymerus nucleorum (Coleoptera, Chrysomelidae), miezurile Acrocomia aculeata (Arecaceae) și alimentele convenționale.

Larvele P. nucleorum au prezentat 35,15% umiditate (Tabelul 1), sub carne de vită (52,7%). Miezul bocaiuva și soia au avut un conținut de umiditate similar (5,13% și respectiv 5,80%). Ceilalți constituenți au fost calculați pe o bază uscată pentru a evita interferența conținutului de umiditate din probe.

Conținutul de cenușă din larve (3,15%) și miezuri (2,23%) a fost similar și mai mare decât carnea de vită (1,9%) (Tabelul 1). Valoarea cenușii găsite îndeplinește recomandarea zilnică de aport de minerale, care este de aproximativ 3 g [23]. Prin urmare, 30g de larve de P. nucleorum îndeplinesc 31% din necesarul zilnic de minerale la om.

Conținutul de lipide al larvelor (37,87%) a fost mai mic decât boabele (44,96%) și mai mare decât soia (14,60%) (Tabelul 1). Din punct de vedere energetic, lipidele sunt importante deoarece produc 9 kcal pe gram de alimente atunci când sunt oxidate în organism [23]. În unele țări, această sursă de energie contribuie cu 30-40% din energia totală consumată în alimente [23]. Lipidele sunt componente structurale ale tuturor țesuturilor și indispensabile în structura membranelor celulare și în organitele celulare [24,25,26]. De asemenea, stimulează absorbția carotenoidelor din organism, oferind biodisponibilitatea acestor compuși [27].

Digestibilitatea proteinelor insectelor este comparabilă cu carnea convențională [28]. Proteinele sunt a doua cea mai mare porțiune din compoziția nutrițională a larvelor P. nucleorum (Tabelul 1). Conținutul de proteine ​​larve (33,13%) a fost similar cu valoarea raportată de Ramos-Elorduy și colab. [29] pentru aceeași specie (33,05%). Această valoare a fost mai mare decât miezul bocaiuva (14,21%) și aproape de carnea de vită (35,31%) și soia (36,0%) (Tabelul 1). Aceste rezultate arată potențialul larvelor P. nucleorum ca supliment proteic pentru persoanele interesate de creșterea aportului de proteine.

Proteina animală este superioară plantei; prin urmare, cele mai bune suplimente proteice ar trebui să includă unele proteine ​​animale [30]. Multe dintre aceste produse conțin proteine ​​derivate din lapte, a căror producție determină un impact asupra mediului mult mai mare decât insectele [30]. Produsele pe bază de insecte au o barieră de acceptabilitate relativ scăzută, deoarece vizează consumatorii cu conștientizare nutrițională și de mediu, iar sursa de proteine ​​nu este vizibilă sau nu se distinge gustul (de exemplu: înlocuirea pudrei de soia cu pulberea de insecte nu modifică aspectul, gustul sau textura a produsului) [30]. Astfel, insectele pot fi un ingredient proteic de înaltă calitate pentru suplimentele proteice standard ridicate din industria alimentară.

Ordonanța nr. 27/1998 a Agenției Naționale de Supraveghere a Sănătății [31] prevede că un aliment poate fi considerat bogat în fibre atunci când prezintă mai mult de 6% conținut de fibre. Larvele P. nucleorum și miezurile bocaiuva se află în această categorie, deoarece au prezentat respectiv 15,37% și 39,17% din fibre. Consumul bogat de alimente în fibre este asociat cu un risc redus de boli cardiovasculare, niveluri mai scăzute ale glicemiei și lipidelor asociate cu scăderea hiperinsulinemiei. Mai mult, un consum ridicat implică un risc mai mic pentru dezvoltarea obezității [32].

În ceea ce privește energia, larvele P. nucleorum pot fi (473 kcal) în comparație cu miez (461 kcal) și s-au remarcat în comparație cu carnea de vită (358 kcal) și soia (404 kcal), cu valoare mai mare (Tabelul 1). Consumul de 100 g de larve ar reprezenta aproximativ o treime din cantitatea zilnică de energie necesară [23].

Compoziția acizilor grași și activitatea antioxidantă

Principalul acid gras găsit în uleiul extras din larvele de P. nucleorum a fost acidul oleic (44,09%), urmat de acizii laurici (33,87%), stearic (3,91%) și linoleic (3,96%) (Tabelul 2). Principalul acid gras găsit în uleiul extras din miezurile bocaiuva a fost laurul (39,56%), oleic (33,04%), miristic (7,99%), palmitic (6,87%) și linoleic (3,03%).