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

făină

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) Valoarea alimentară a viermelui cultivat pe făină de pulpă Acrocomia aculeata. PLoS ONE 11 (3): e0151275. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0151275

Editor: Claude Wicker-Thomas, CNRS, FRANȚA

Primit: 3 septembrie 2015; Admis: 25 februarie 2016; Publicat: 14 martie 2016

Disponibilitatea datelor: Toate fișierele cu compoziții nutriționale dietetice sunt disponibile din baza de date Figshare (https://dx.doi.org/10.6084/m9.figshare.2072800.v1).

Finanțarea: Sprijinul a fost oferit de bursele de masterat (Beneficiate: AVA): Fundația Apoio ao Desenvolvimento do Ensino, Science and Technology of the State of Mato Grosso do Sul (FUNDECT) [http://fundect.ledes.net/]. S-a oferit sprijin financiar suplimentar pentru echipamente (Beneficiate: EJSA): Coordonarea Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (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

Insectele au jucat un rol important în hrana umană de-a lungul istoriei, în special în Africa, Asia și America Latină [1,2]. Peste 2.000 de specii de insecte comestibile au fost catalogate în întreaga lume [3], inclusiv 135 în Brazilia [4]. Se așteaptă o creștere rapidă a populației umane în a doua jumătate a secolului XXI, ceea ce va duce la o disponibilitate mai mică de alimente, în special proteine ​​animale [5,6].

Potrivit Organizației Națiunilor Unite pentru Alimentație și Agricultură (FAO) [7], în 2050 vom fi nouă miliarde de oameni, ceea ce va necesita mai multe surse de hrană. În 2013, după Conferința internațională privind pădurile pentru securitatea alimentară și nutriție, FAO a publicat un raport [8] încurajând consumul de insecte ca o modalitate de a combate foamea și de a promova securitatea alimentară; insectele sunt o sursă de proteine ​​de bună calitate nutrițională pentru oameni.

Introducerea de noi alimente în dieta umană, în ciuda provocărilor, are precedent, adică, impresiile negative asupra anumitor tipuri de alimente pot fi reconsiderate. Consumatorii au descoperit că anumite brânzeturi cu aromă și miros puternic pot fi gustoase, iar consumul de animale vii (de exemplu, stridii) și carne crudă (de exemplu, sashimi, carpaccio) este acum obișnuit [9].

Pare destul de ilogic faptul că consumul de nevertebrate precum homarul și creveții (care se hrănesc cu material în descompunere) este considerat normal pentru consumul uman; în timp ce consumul de insecte (de asemenea nevertebrate și artropode, unele exclusiv erbivore) este văzut cu prejudecăți [10]. Informația conform căreia insectele au o valoare nutritivă ridicată și pot fi crescute într-o manieră durabilă, pot distruge barierele de prejudecată și permit utilizarea insectelor ca sursă de hrană sau supliment alimentar.

Insectele sunt foarte eficiente în biotransformarea materiei organice (raport ridicat de conversie a furajelor) devenind o biomasă cu valoare nutrițională ridicată [11,12]. De exemplu, larvele de insecte (diverse specii) crescute în captivitate, în condiții prestabilite, transformă biomasa plantelor în biomasă animală de până la 10 ori mai eficientă decât vitele [8], în principal datorită caracteristicii lor poikilotermice („animale cu sânge rece”) ). Folosesc mai puțină energie pentru a menține căldura corpului, deoarece folosesc mediul pentru a regla temperatura corpului [12].

Astfel, creșterea insectelor poate asigura o producție durabilă de alimente cu impact asupra mediului mai scăzut decât animalele convenționale [13]. Un sfert din pământul mondial este folosit astăzi pentru alimentarea a 1,7 miliarde de vite, în timp ce o treime din terenul arabil este utilizat pentru plantarea de cereale care susțin animalele [14]. Producția în masă de insecte destinate consumului uman utilizând metode industriale este tehnic fezabilă. Pentru a satisface nevoile de proteine ​​ale a 100 de oameni care cresc gandaci, ar necesita doar 40m 3 [15]. Exemple recente de insecte comestibile crescute comercial pentru consum uman includ greierul domestic (Acheta domesticus Linnaeus, 1758), gărgărița palmierului (Rhynchophorus ferrugineus Olivier, 1790) și gândacul de apă (Lethocerus indicus Lepeletier & Serville, 1825 - Belostomatidae) în Thailanda și gândaci de apă în China [15].

Dintre speciile de insecte comestibile se remarcă viermii de masă Tenebrio molitor Linnaeus, 1758 (Coleoptera, Tenebrionidae), deoarece este consumat în prezent de oameni, în special în Africa, Asia, America și Australia. Aceasta este o specie de insectă care are una dintre cele mai mari cantități de proteine ​​(de la 47,76 la 53,13%) și lipide (27,25 până la 38,26%), cu contribuții energetice variind de la 379 la 573 kcal/100g [16]. Având în vedere o valoare energetică zilnică pentru un adult de 2000 kcal/zi, 100 g T. molitor îndeplinesc aproximativ un sfert din energia zilnică necesară [17,18,19]. Prin urmare, aportul de energie de la insecte poate fi important pentru securitatea alimentară.

T. molitor este printre cei mai mari gândaci care infestează produsele alimentare din depozite, în principal depozite de cereale. Această specie începe să depună ouă de la 4 la 17 zile după copulare. O singură femelă poate genera în medie 500 de ouă. Dezvoltarea embrionară durează de la 4 la 6 zile, care poate fi accelerată cu o ușoară creștere a temperaturii (25 până la 27 ° C). Perioada larvară este de aproximativ 3 luni; în acest stadiu, insecta este consumată. O larvă medie matură cântărește 0,2 g și măsoară 25-35 mm lungime. După această fază, larva se transformă într-o pupă, o etapă care durează 5 până la 6 zile și culminează cu un individ adult [20].

Creșterea insectelor în captivitate necesită administrarea unor diete artificiale constând de obicei din frunze și boabe. În Cerrado brazilian, palma Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd. ex Mart. (Arecaceae), cunoscută sub numele de bocaiuva sau macaúba este abundentă și oferă fructe cu valoare nutritivă ridicată [21,22,23] și proprietăți antiinflamatorii [24,25], în principal datorită carotenoizilor și acizilor grași.

Uleiul de pastă bocaiuva este compus în principal mononesaturat din acizi grași, în special acid oleic. Acizii grași nesaturați joacă roluri importante în corpul uman, de exemplu, menținerea sistemului imunitar împotriva proceselor inflamatorii [25].

Dietele alternative pentru T. molitor au fost preparate cu făină de bocaiuva cu scopul de a crește concentrația acizilor grași nesaturați. Compararea valorii nutriționale a larvelor hrănite cu diete diferite poate indica noi surse de biomasă pentru a crește valoarea nutrițională a viermilor de masă. În acest context, scopul acestei lucrări a fost determinarea compoziției chimice a larvelor de T. molitor crescute în diferite diete cu făină de pulpă bocaiuva.

Material si metode

Material

Viermii de mâncare au fost cumpărați de la un crescător privat (Atraki, São Paulo-SP, Brazilia). A doua generație de larve a fost cultivată în patru diete de făină formate din: grâu, soia, pulpă de bocaiuva și boabe de bocaiuva deshidratate. Făina de grâu și soia a fost achiziționată pe piața stradală din Dourados-MS, Brazilia. Fructele bocaiuva au fost colectate în Dourados, MS; au fost curățate, pulpa și miezul au fost separate, au fost uscate separat într-un cuptor cu circulație de aer separat la 45 ° C timp de 48 de ore. După aceea au fost zdrobite separat și pulpa a fost cernută în tamis cu deschidere de plasă de 355μm, obținându-se făina corespunzătoare.

Nutriția viermilor de masă

Viermii dobândiți au fost păstrați în cutii de polistiren (40x30x25cm) timp de 30 de zile pentru a-și finaliza ciclul de viață. Hrana pentru a doua generație de viermi a fost împărțită în patru diete: (A) 50% făină de grâu, 50% făină de soia (dieta de control); (B) 50% dieta de control și 50% făină de pulpă bocaiuva; (C) 50% dieta de control și 50% miez de bocaiuva măcinat; și (D) 50% făină de pulpă bocaiuva și 50% miez de bocaiuva măcinat.

Aproximativ 400 de viermi de masă au fost plasați pe cutie, în funcție de gestionarea alimentelor pentru fiecare dietă (A, B, C și D). Temperatura medie a fost de 25 ° C, umiditatea relativă de 80% și fotoperioada de 10h lumină (0,18 Klux) și 14h întuneric (0 Klux). După 90 de zile, larvele au fost colectate și înghețate la -6 ° C și depozitate la această temperatură până la momentul analizei.

Compoziția nutrițională

Au fost determinate compoziția nutrițională a celor patru diete (A, B, C și D) și a dietelor A și B hrănite cu viermi de masă. Evaluările au fost efectuate asupra conținutului de umiditate într-un cuptor [25]; reziduuri minerale fixe (cenușă) într-un cuptor la 550 ° C [25]; extracția lipidelor cu eter de petrol folosind echipamentul Soxhlet [25]; conținutul de proteine, determinând azotul prezent în probe prin metoda Kejldahl [25] utilizând un factor de conversie de 6,25; și fibre prin extracție acidă și alcalină [26]. Evaluarea glucidelor a fost efectuată prin diferență (probă de 100g - umiditate - cenușă - lipide - proteine ​​- fibre). Valoarea energetică a fost calculată utilizând coeficientul Atwater, utilizând 4 kcal/g de probă pentru proteine ​​și carbohidrați și 9 kcal/g pentru lipide [27].

Compoziție de acizi grași

Uleiul din viermii de masă hrăniți cu dietele A și B a fost extras conform metodei Bligh & Dyer [28]. Transesterificarea trigliceridelor a fost efectuată cu aproximativ 50 mg de lipide extrase transferate la 15 ml de tuburi de șoim, la care s-au adăugat 2 ml de n-heptan. Amestecul a fost agitat până la dizolvarea completă a materiei grase și s-au adăugat apoi 2 ml de KOH și 2 mol/l metanol. Amestecul a fost agitat timp de aproximativ 5 minute; după separarea fazelor, 1 ml din faza superioară (heptan și esteri metilici ai acizilor grași) a fost transferat în flacoane de 1,5 ml 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). Pentru eluare a fost utilizată o coloană capilară de 100m x 0,25 mm x silice topită 0,20 μm (SP-2560). Temperatura cuptorului a fost programată să înceapă la 100 ° C timp de 1 min, apoi crescută la 170 ° C la 6,5 ​​° C/min.

Ulterior, o altă creștere de la 170 la 215 ° C a fost efectuată la 2,75 ° C/min și menținută timp de 12 min. O ultimă elevație a fost efectuată de la 215 ° C la 230 ° C la 40 ° C/min. Temperatura injectorului și a detectorului au fost de 270 ° C, respectiv 280 ° C.

Probele (0,5 μL) au fost injectate în "split" (1:20), folosind azotul ca gaz purtător la o viteză de rezistență 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

S-a preparat un extract dintr-un amestec de 1 g ulei de vierme de masă extras anterior și 50 ml soluție de hidrometanol (50%). După repaus timp de 60 de minute, materialul a fost centrifugat (4000 rpm) timp de 15 minute și supernatantul a fost îndepărtat. S-a adăugat acetonă (40 ml la 70%) la peletă pentru a efectua a doua extracție, după prima procedură de extracție. Supernatanții din ambele extracții au fost amestecați, transferați într-un balon și s-au adăugat apă distilată pentru a completa volumul de 100 ml, obținându-se 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 la temperatura camerei pentru 16 h cu absența luminii, obținând soluția radicală. Soluția radicală a fost diluată în etanol până la absorbția de 0,70 (± 0,05) la 734 nm (spectrofotometru Biospectro) pentru analizele viitoare. Probele (30 μl) 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 etanolice Trolox la concentrații 100; 500; 1000; 1500 și 2000 μM [29]. Rezultatele au fost exprimate ca mM de Trolox/g de extract. Fiecare determinare a fost efectuată în trei exemplare.

Analiza activităților triptice și chimotriptice

Analizele triptice și chimotriptice au fost efectuate în microplăci [30]. Testul utilizează hidroliza substraturilor cromogene BApNA (N α-Benzoyl-DL-Arginine p-nitroanilidă) pentru tripsină și SAAPFPNA (Succynil Alanine PF p-nitroanilidă) pentru chimotripsină.

Activitatea triptică a viermilor de masă hrăniți cu dieta A (50% făină de grâu și 50% făină de soia) a fost evaluată prin incubarea probelor cu Tris-HCl 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 au fost exprimate ca nmol/BApNA/min și UI/ml. Activitatea chimotryptică a larvelor a fost evaluată 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 citită în cititorul de microplăci Multiskan Go la 410 nm. Rezultatele acestei analize au fost exprimate ca nmol/SAAPFPNA/min și UI/ml.

Testele enzimatice pentru a evalua potențialul anti-triptic și anti-chimotrypticele larvelor au fost efectuate adăugând 10 μl de tripsină bovină pentru antitriptic și 10 μl de chimotripsină bovină pentru anti-chimotryptic, pentru a determina dacă au acțiune inhibitoare asupra aceste enzime. După adăugarea Tris-HCI 50 mM, pH 8,0, s-au adăugat respectivele substraturi, continuând incubarea și citirea la 410 nm, așa cum este descris în testele triptice și chimotriptice (paragraful de mai sus). Au fost efectuate trei replici pentru fiecare test și probă. Reacțiile au fost citite în Multiskan Go Microplate Reader la 410 nm.

analize statistice

Rezultatele pentru fiecare analiză chimică au fost analizate individual. Toate analizele au fost efectuate în trei exemplare și rezultatele au fost exprimate ca medie și deviație standard. Valorile medii între grupuri au fost comparate prin analiza varianței (ANOVA), iar diferențele au fost comparate prin testul Tukey la nivelul de semnificație al p Fig 1.

Compoziții nutritive dietetice (A, B, C și D) pentru creșterea larvelor Tenebrio molitor (Coleopetera, Tenebrionidae). (A) 50% făină de grâu și 50% făină de soia (dieta de control); (B) 50% dieta de control și 50% făină de pulpă bocaiuva; (C) dieta de control 50% și 50% miez de bocaiuva măcinat; și (D) 50% făină de pulpă bocaiuva măcinată și 50% miez de bocaiuva. Diferite litere din coloanele similare pentru diferite diete diferă semnificativ (p Tabelul 1. Compoziția nutrițională a larvelor Tenebrio molitor (Coleopetera, Tenebrionidae) crescute în dietele artificiale A și B (fotoperioada 10hLx14hD, T = 25 ° C) și alimentele convenționale.

Procentul de lipide al viermilor de masă a fost de 39,05% (dieta A) și 40,45% (dieta B). Lipidele sunt importante în dietă, deoarece sunt vitale pentru funcțiile biologice și structurale ale celulelor și ajută la transportul vitaminelor liposolubile, esențiale pentru nutriția organismului. De asemenea, sporesc gustul alimentelor prin absorbția și păstrarea aromelor [37] și influențează textura alimentelor, având în vedere moliciunea și claritatea. Din punct de vedere energetic, acestea sunt importante deoarece produc 9 kcal/g atunci când sunt oxidate în organism. În unele țări lipidele reprezintă 30-40% din energia totală consumată în alimente de către oameni [35, 37].

Digestibilitatea proteinelor insectelor este comparabilă cu carnea convențională [38, 39, 40]. Conținutul de proteine ​​larve T. molitor (44,83 - 50,07%) a fost mai mare decât alimentele cunoscute ca fiind bogate în proteine ​​precum pui (42,58%) și carne de vită (35,31%) (Tabelul 1). Cu toate acestea, există valori raportate ale proteinelor totale ale larvelor T. molitor variind de la 49,8% la 76,14% [17]. Unii autori [18] raportează această variație a compoziției nutriționale la lipsa metodologiilor standard pentru insectele în creștere sau pentru hrana lor.

Concentrația ridicată de proteine ​​și digestibilitatea sunt indicatori că aceste insecte pot fi utilizate în producția de alimente pentru consumul uman și în producția de hrană pentru animale. S-a constatat că viermii de masă prezintă 44,09% din aminoacizii esențiali, care demonstrează calitatea proteinelor, astfel pot fi folosiți ca multi-amestecuri nutriționale [18].

Deoarece proteinele animale sunt superioare plantelor, cele mai bune suplimente proteice ar trebui să includă unele proteine ​​animale [39]. Multe dintre aceste produse conțin proteine ​​derivate din lapte; producția de animale pentru laptele lor determină un impact asupra mediului mult mai mare decât producția de insecte [39]. Produsele produse pe bază de insecte se confruntă cu o barieră de acceptabilitate relativ scăzută, deoarece au ca scop atragerea consumatorilor cu conștientizare nutrițională și de mediu, iar sursa de proteine ​​nu este vizibilă sau gustul său se distinge (de exemplu, înlocuirea pudrei de soia cu pulberea de insecte nu modifică aspectul produsului, gust sau textură) [39]. Insectele folosite în industria alimentară pot fi un ingredient proteic de înaltă calitate pentru un supliment proteic standard ridicat.

O altă contribuție importantă a larvelor T. molitor sunt fibrele, viermii din ambele diete au avut un conținut ridicat de fibre (Tabelul 1). Consumul de alimente bogate în fibre este legat de reducerea riscului cardiovascular și de nivelurile reduse de glucoză și lipide legate de hiperinsulinemia redusă. Un consum ridicat de fibre implică un risc mai mic de dezvoltare a obezității [41, 42].

Acest studiu demonstrează că viermii hrăniți care conțin dietă care conține făină de pulpă bocaiuva (dieta B) sunt surse de fibre, deoarece cantitatea găsită a fost mai mare de 6,0 g/100 g, așa cum este stabilit prin Ordonanța nr. 27/1998 al Agenției Naționale de Supraveghere a Sănătății [43].

Având în vedere nevoile zilnice ale unui om adult, legate de minerale (2,8 g), proteine ​​(60 g), lipide (65 g) și fibre (30 g) [36], 30 g de larve ar participa, respectiv, 51%, 23 % 19% și 13% din acești nutrienți.

Compoziția acizilor grași și activitatea antioxidantă

Compoziția de acizi grași a uleiului extras din viermi de masă (dietele A și B) este prezentată în tabelul 2. Nu au existat diferențe semnificative între acizii grași ai larvelor din dietele A și B, cu excepția prezenței (0,12%) acid (C8: 0) în larve din dieta B.