Беспозвоночные с витаминами
Продолжаем знакомить с интересными выпускными квалификационными работами студентов ТГУ
Идея использовать беспозвоночных в качестве источника белка и витаминов всё активнее обсуждается в мире. По прогнозам, к 2050 году потребление мяса в мире увеличится на 73 %. Насекомые — перспективная альтернатива: они богаты белками и жирами, быстро растут и требуют меньше ресурсов. Они содержат витамины и минералы, поэтому актуальной становится задача по обогащению биомассы нутриентами и увеличению содержания определенных нутриентов у беспозвоночных.
Под руководством заведующей кафедрой зоологии беспозвоночных Биологического института Томского государственного университета Анастасии Симаковой студентки Ксения Скрипцова и Маргарита Морозова исследовали, как можно изменить состав питательных веществ в организме беспозвоночных с помощью специального рациона.
В качестве модельных видов студенты выбрали сверчков, мраморных тараканов, дождевых червей и гигантских улиток. Результаты показали, что при определенных условиях эти беспозвоночные способны накапливать витамины, минералы и жиры, а их биомасса может использоваться как сырье для пищевых и кормовых добавок.
— Такие исследования очень востребованы во всем мире. Сейчас большую работу в этом направлении проводят в Европе и Америке, — рассказывает научный руководитель проекта, заведующий кафедрой зоологии беспозвоночных Биологического института ТГУ Анастасия Симакова. — В России, к сожалению, это направление пока почти не развито. Более того, многие относятся к нему настороженно: как это — есть насекомых? Хотя мировая практика показывает, что это питательная среда, которая может быть обогащена нужными веществами. Просто наше общество пока не совсем к этому готово.
По ее словам, внедрение насекомых в рацион можно начинать не с людей, а с животных: например, использовать их как источник кормовых добавок для свиней, кур и рыб. Это особенно актуально, учитывая распространенные проблемы в животноводстве — например, дефицит витаминов у бройлеров, из-за чего у птиц наблюдаются нарушения в росте. В таких случаях обогащенные нутриентами добавки могут сыграть важную роль.
Витамины, жиры и хитин — всё в одном таракане
В своей выпускной работе студентка БИ ТГУ Ксения Скрипцова исследовала, как можно управлять нутриентным составом домовых сверчков и мраморных тараканов с помощью кормовых добавок. Эксперимент подтвердил, что при корректно подобранной диете состав тканей насекомых можно целенаправленно менять под задачи пищевой или кормовой промышленности.
Выбор этих видов был обусловлен их высокой продуктивностью, простотой разведения и признанной пищевой ценностью. Сверчки активно используются в производстве пищевых продуктов — от муки до протеиновых батончиков, а тараканы — как источник кормовой биомассы.
В ходе эксперимента Ксения создала подходящие условия содержания для каждого из модельных видов и разработала пищевые субстраты с добавлением прекурсоров — веществ, участвующих в синтезе нужных витаминов и минералов. Отдельно для мраморных тараканов и домовых сверчков были созданы рационы, обогащенные витаминами группы B, витаминами C и B7, жирорастворимыми витаминами, а также минеральными добавками.
— До этого я работала только с растениями, — добавляет Ксения. — А тут все делала сама: кормила культуры, следила за условиями, доводила до заморозки. Это был мой первый настоящий опыт в экспериментальной науке, и он дал мне очень многое — от умения планировать до анализа данных.
Результаты эксперимента показали, что домовые сверчки эффективно накапливают витамины. При добавлении в корм специализированных добавок в тканях насекомых значительно повышалось содержание витаминов B3, B6, B9, B12 и K. При этом уровень, как показало исследование, добавление витаминов и минералов почти не влияло на содержание белков, углеводов и общую калорийность сверчков. Существенные изменения затронули только жиры — их количество заметно увеличивалось при обогащении корма удвоенными дозами витаминов группы B, жирорастворимых витаминов, а также витаминов C и B7.
У мраморных тараканов реакция на добавки была иной. При изменении диеты в их тканях увеличивалось содержание жиров и хитина, особенно при использовании витаминов группы B и витамина C. Кроме того, фиксировалось накопление витаминов B1, D3 и K, а также таких микроэлементов, как железо, магний и селен.
Сравнительный анализ показал, что сверчки эффективнее накапливают витамины, а мраморные тараканы — минералы, жиры и хитин. Это позволяет «проектировать состав биомассы насекомых под конкретные пищевые потребности человека и животных».
Черви с кальцием, улитки с селеном
Работа Маргариты Морозовой была посвящена другим видам беспозвоночных — дождевым червям и гигантским африканским улиткам. Студентка БИ ТГУ изучила, как эти организмы реагируют на обогащение рациона витаминами и минеральными веществами. В ходе работы выяснилось, что и улитки, и черви способны накапливать ценные нутриенты и могут быть использованы в пищевой или кормовой промышленности.
Выбор этих видов не случаен. Компостный червь активно применяется в переработке органических отходов и содержит большое количество белка, железа, кальция и других микроэлементов. А гигантская улитка ахатина используется в гастрономии, медицине и косметологии благодаря высокому содержанию белка, витаминов A, E, K, B12 и ценных минеральных веществ.
— Работа с живыми организмами и их культивирование давно стали частью моего досуга: я выращивала пауков, змей, растения, — рассказывает выпускница Биологического Института ТГУ Маргарита Морозова. — Возможность применить накопленный опыт в научных исследованиях вызывала у меня искренний энтузиазм. Меня всегда интересовали биологические процессы, и идея изменить нутриентный состав беспозвоночных через рацион сразу вызвала научный интерес.
Для исследования Маргарита разработала универсальный корм и четыре варианта диет, дополненных различными микронутриентами, включая витамины C и B7, витамины группы B, жирорастворимые витамины и минеральные компоненты.
В ходе эксперимента было установлено, что при добавлении минеральных веществ в корм у дождевых червей повышалось содержание зольных элементов, возрастала доля жиров и увеличивалось количество хитина. При этом уровень белков, углеводов и общая калорийность оставались стабильными. Также наблюдалось увеличение содержания витаминов B2, B6, B9, A, D3 и E. Минеральный состав биомассы менялся в зависимости от дозировки — варьировались уровни хлора, фосфора, селена, а также тяжелых элементов — свинца и ртути.
У гигантских ахатин добавление витаминов в рацион также приводило к накоплению витаминов A и D3 и увеличению зольности. При этом содержание белков, жиров и углеводов оставалось на прежнем уровне, а уровень хитина снижался при добавлении витаминов группы B. Среди микроэлементов особенно заметным было повышение уровня селена.
Сравнительный анализ показал: улитки эффективнее накапливают жиры, зольные элементы и жирорастворимые витамины A и D3, тогда как дождевые черви демонстрируют большую чувствительность к водорастворимым витаминам и микроэлементам. Оба вида подтвердили потенциал в качестве источников функциональной биомассы с заданными питательными характеристиками.
— Экономически выгоднее разводить именно насекомых, нежели выращивать, например, коров и свиней, — подчеркивает заведующая кафедрой зоологии беспозвоночных Биологического института ТГУ Анастасия Симакова. — Во-первых, это дешевле, во-вторых, не дает такого количества отходов. К тому же отходы беспозвоночных можно использовать как биогумус — то есть это безотходное производство. Студенты даже просчитывали экономическую выгоду по выращиванию сверчков: примерно за год-два предприятие может выйти на прибыль.
Текст: Анастасия Хмезюк, ФЖ ТГУ
Фото предоставили студенты БИ ТГУ и Анастасия Хмезюк