أحمد السكوت يكتب: هل يمكن الإستفادة من الحشرات كبروتين لانقاذ مربي الدواجن؟

 مدير التسويق والمبيعات شركة طيبة لجدود الدواجن- دراسات عليا تغذية الدواجن  -مصر

الحشرات كبروتين لانقاذ المربين كمصدر بديل للبروتين

تجذب يرقات ذبابة الجندي الأسود (BSF) انتباه الباحثين ومربين صناعة الثروة الحيوانية.والداجنة  لان هذه  اليرقات لديها القدرة علي تحويل المخلفات و النفايات العضوية إلى بروتين للاستهلاك الحيواني ، وتحويل منتج عديم القديمة يحتاج المال والجهد الي التخلص منه الي مادة جديدة عالية القيمة مرتفعة الثمن ، فعلى سبيل المثال ، مخلفات الحشرات هي سماد رائع للتربة  (Dortmans.2017)   .

وكذلك سيعد استخدام يرقات الحشرات في تغذية الحيوانات خطوة نحو الحد من انبعاثات الكربون والزراعة المستدامة . تستكشف هذه المقالة عملية تربية يرقات BSF ، وتكوينها الغذائي ، بالإضافة إلى العوامل التي تؤثر على هذه التركيبة.

اولا فوائد يرقات الحشرات كعلف للحيوانات والطيور والاسماك؟

بسبب عدد السكان العالمي ، وكذلك الحاجة إلى تقليل البصمة الكربونية للزراعة وزيادة  الطلب على الغذاء ، ازدادت الابحاث  والراسات للبحثعن مصادر جديدة للبروتين لتغذية الحيوانات وتوصل العلم الي ان  يرقات الحشرات مكون جديد منخفض التكلفة وصديق للبيئة.

النقاط الإيجابية الرئيسية لتنمية يرقات الحشرات لتغذية الماشية

1. اليرقات غنية بحمض اللوريك ، والذي أظهر أنه يحسن صحة الأمعاء وله تأثيرات مناعية (Sogari et al., 2019)
2. تقوم اليرقات بتحويل المخلفات العضوية  إلى بروتين وسماد ، مما يخلق دورة من الاستدامة (Sheppard et al, 1994; Shumo et al., 2019).
3. عادةً ما يكون محتواها من البروتين أعلى من 30٪ (Makkar et al. 2014; Spranghers et al., 2017)
4. يمكن التحكم في دورة حياتها بسهولة ، وهو أمر مواتٍ للإنتاج التجاري (Sogari et al., 2019)
5. يتطلب الإنتاج الضخم للحشرات مساحة سطحية أقل من المحاصيل لإنتاج نفس الكمية من البروتين ، مع تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري (Oonincx & de Boer, 2012)
6. لديهم مستويات عالية من البروتين والأحماض الأمينية الأساسية والطاقة والمغذيات الدقيقة(Makkar et al., 2014; Shumo et al., 2019)
7. البروتين ذو قيمة بيولوجية عالية ، مع تركيز عالٍ في ليسين وثريونين وميثيونين (Shumo et al., 2019)
8. أنواع الحيوانات ، مثل الأسماك والدواجن ، مهيأة بشكل طبيعي لأكل الحشرات(Sogari et al., 2019)

حتى الآن ، تم تصنيف ذبابة المنزل (Musca domestica ) ، ودودة الوجبة الصفراء (Tenebrio monitos) ، وذبابة الجندي الأسود (Hermetia Illucens)  (Shumo et al, 2019; Sogari et al., 2019; Spranghers et al. (2017) هي أنها تتمتع بأكبر إمكانات تصنيع   وتوفير بروتين يدعم الاتجاهات البديلة الجديدة  ، واصحبت بعض الشركات العالمية تقوم بالفعل بإنتاجها على نطاق تجاري.

تتناول هذه المقالة دورة إنتاج اليرقات ، مع التركيز على ذبابة الجندي الأسود (BSF) دورة الحياة ، وتكوين المنتج النهائي ، والعوامل التي تؤثر على التباين في التركيب ، التي تربي حاليًا أكثر الأنواع شيوعًا لتغذية قطاع الثروة الحيوانية والداجنة  .

ذبابة الجندي الاسود

اولا إنتاج يرقات

يتم تحويل النفايات والمخلفات  العضوية اثناء دورة حياتها    (Dortmans et al., 2017; Purschke et al., 2017):  بعد فترة معينة يتم فيها تحويل النفايات بواسطة يرقات BSF ، ثم تكون ما قبل الشرانق او اليرقات لتغذية الحيوانات ، وكذلك انتاج  نواتج جديدة من النفايات العضوية المعالجة التي يمكن أن يكون لها استخدامات عديدة (مثل السماد العضوي ، وإنتاج الغاز الحيوي ، الخ .

ثانيا تحويل النفايات العضوية

تستخدم مجموعة من المخلفات والنفايات العضوية اساس لتربية اليرقات (Dortmans et al., 2017; Purschke et al., 2017)

اعتمادا علي 3 شروط:-

• محتوى الماء بين 70 و 80٪

• حجم الجسيمات صغير ، لتسهيل نشاط اليرقات
• خالية من النفايات السامة والمكونات غير العضوية / غير القابلة للتحلل.

صنف Dortmanns et al (2017) مصادر النفايات العضوية في النفايات البلدية (النفايات البلدية ، نفايات المطاعم ، نفايات السوق) ، النفايات الصناعية الزراعية (مثل معالجة الأغذية ، المسالخ ، نفايات الحبوب) ، والسماد / البراز. إذا كان حجم الجسيمات والرطوبة خارج النطاق المتوقع ، فيجب تصحيحهما. يجب رفض المواد العضوية الملوثة قبل دخول مصنع المعالجة.

( Spangers and others, 2017) قام بتربية يرقات BSF على علف الدجاج ، وهضم الغاز الحيوي ، ونفايات الخضروات ، ونفايات المطاعم ، ثم تم تحليل التركيب الكيميائي ليرقات ما قبل الشرانق. نمت اليرقات في علف الدجاج بشكل أسرع 12 يومًا حتى الحصاد الأول ، نمت اليرقات في نفايات المطاعم بشكل أبطأ ، ربما بسبب ارتفاع نسبة الدهون ، والتي يصعب على اليرقات هضمها 19 يومًا قبل الحصاد الأول ، أعطى هضم الغاز الحيوي أقل إنتاجية لليرقات.

دورة حياة BSF في السياق التجاري الشكل 1. دورة حياة ذبابة الجندي الأسود (BSF) في بيئة تجارية.

الشكل( 1.) تستمر الدورة الكلية للذبابة ، تقريبًا ، من 5 إلى 6 أسابيع ويبدأ بوضع البيض ، ما يقرب من 400 إلى 800 بيضة ، وبعدها تموت الأنثى. بعد أربعة أيام ، قبل يرقات ؛ يبلغ طولها بضعة مم. تستمر في النمو لمدة 12 إلى 14 يومًا ، بشرط أن تكون في ظل ظروف بيئية مناسبة ومخلفات عضوية جيدة. في نهاية هذه ، الذي ينتهي في غضون أسبوعين أو ثلاثة أسابيع ، مع ظهور ذبابة (Dortmans et al., 2017).

الأسبوع الوحيد من حياتها البالغة ، تبحث الإناث عن شريك الذكر ثم التزاوج ثم تبيض وتموت.  وتتأثر بشكل كبير بكثافة الضوء ، (Tomberlin & Sheppard, 2002) بعد أربعة أيام من ذلك ، يكون حوالي  70٪ من الإناث البالغات قد وضعن بيضهن بالفعل ، (Tomberlin & Sheppard, 2002)

من خلال مزامنة نشاط التزاوج بناءً على إدارة شدة الضوء ، يتم حث الإناث على وضع بيضها في نفس الوقت تقريبًا  بعد خمسة أيام من فقس اليرقات (Dortmans et al., 2017)، يتم تلقيحها في المادة العضوية وتبدأ عملية التحول الأحيائي. يجب أن تكون درجة الحرارة بين 26 و 30 درجة مئوية ، مظللة وبطبقة رطوبة تتراوح بين 60 و 90٪. تُترك نسبة 2 إلى 5 في المائة من اليرقات لتنمو وتصبح بالغة (Dortmans et al., 2017)

يتم حصادها في اليوم الثاني عشر بعد التلقيح ، قبل أن تصبح بريئة ، وعندما تكون الخصائص الغذائية في أقصى نقطة لها

(Dortmans et al., 2017; Liu et al., 2017). يتم تحديد الوزن النهائي من خلال جودة وكمية المادة الغذائية المقدمة ، وكذلك الظروف البيئية ومستوى الضوء.  بطبيعة الحال في الظروف الغير المثالية ، سيكون الوزن المكتسب أقل وسيكون الوقت اللازم لتحقيق المرحلة النهائية أطول(Dortmans et al., 2017)

المحصلة ، تتم معالجة المادة العضوية المحولة واليرقات بشكل منفصل. عادة ما يتم تجفيف اليرقات أو تجميدها ، ليتم تسويقها بعد ذلك كمكون علف حيواني. يمكن تجفيف المنتج العضوي لاستخدامه كسماد ، أو تخميره للغاز الحيوي ، من بين استخدامات أخرى (Dortmans et al. ، 2017).

ثالثا السلامة فيما يتعلق بالكائنات الدقيقة المسببة للأمراض وأنواع الحشرات الأخرى

1. أن يرقات BSF تفرز مواد تطرد الحشرات الأخرى Erickson and others. (2004)، مثل ذبابة المنزل(Musca domestica
2. اما فيما يتعلق بانتقال مسببات الأمراض ، تم الإبلاغ عن أن يرقات BSF تقلل من مستويات الإشريكية القولونيةوالسالمونيلا المعوية في روث الابقار(Erickson et al., 2004; Shumo et al. 2019) ، وبالمثل انخفاض في عدد بكتريا coli في روث الدجاج المعالج باليرقات BSF Similarly, Liu et al.  2017))
3. لابد من ملاحظة ان تربية اليرقات علي غذاء او مخلفات  ملوثة بالكادميوم والرصاص  Borschke et al (2017)  قللت من معدل نموها وتحويلها الغذائي.  كان تراكم الكادميوم والرصاص في أنسجة اليرقات طبقا للبحث(التراكم 9 و 2 على التوالي) ، بينما بقيت المعادن الثقيلة الأخرى بتركيز أقلمن الموجودة في الغذاء .
4. لا يتأثر نمو اليرقات بالمبيدات الحشرية أو السموم الفطرية ، باستخدام تحليل LC-Qtof-MS لم يتم العثور على هذه السموم في أنسجة اليرقات (Purschke et al., 2017). Shumo et al. (2019) أفاد البحث أيضًا بعدم العثور على آثار للأفلاتوكسين عند فحص يرقات BSF المزروعة على الحبوب المستهلكة ، وفضلات المطبخ وسلخ او زرق الدجاج.

رابعا التركيب الغذائي لليرقات ودينامياتها

العموميات حول تكوين يرقات اليرقات يمكن أن يتأثر تكوين اليرقات  بطبيعة المواد الغذائية التي تمت تربيتها عليها تتأثر بعض المكونات أكثر من غيرها.

• مادة جافة

المادة الجافة لليرقات عالية جدًا ، بين 35٪ (Ewald et al., 2020; Makkar et al., 2014; Spranghers et al., 2017)..

• بروتين

1. بشكل عام ، (Makkar et al., 2014; Spranghers et al., 2017; Shumo et al., 2019) تحتوي يرقات BSF على مستويات عالية من البروتين الخام فوق 33٪. بالمقارنة مع كسب فول الصويا (SBM) من نفس محتوى البروتين (44٪) ،
2. ملف تعريف الأحماض الأمينية متشابهة تمامًا (Sprangers et al., 2017). Shumo et al (2019)  الا ان يرقات BSF كان متفوقًا على مواصفات منظمة الأغذية والزراعة لكسب الصويا وعباد الشمس ، وحتي متفوقا علي مستويات الميثيونين لمسحوق السمك.
3. إذا تم إزالة الدهن من خامة او مسحوق BSF ، مثل كسب فول الصويا (SBM ) فستزيد نسبة البروتين حتى 60 ٪ ، مع تركيبة فائقة من الأحماض الأمينية (Sprangers et al., 2017)

• الدهون

تحتوي اليرقات على نسبة عالية من الدهون ، ويعتمد محتواها إلى حد كبير على كمية وأنواع الدهون في مواد تغذية الحشرات

( Liu et al.  2017)تقريبا تصل الي  نسبة 28٪ في 14 يومًا ، في حين أن   Makar et al.  2014)) ذكرت ما يصل إلى 36 ٪ قبل أن تصبح اليرقات Makar et al.  2014)  ) على الرغم من أن مستوى الأحماض الدهنية غير المشبعة مرتفع في مسحوق الذبابة المنزلية (60-70٪)  إلا أنها منخفضة جدًا في ذبابة الجندي الأسود تقريبا تصل الي (19-37٪)حسب البحث المنشور للعلماء

(Makkar et al., 2014; Ramos-Bueno et al., 2016)  (Makkar et al., 2014)  فيما يتعلق بالأحماض الدهنية المشبعة ، يحتوي BSF على نسبة عالية من حمض اللوريك من تركيبته الخاصة  (Ewald et al., 2020)بالإضافة إلى مستويات منخفضة من الكوليسترول(Ramos-Bueno et al., 2016)..

المحتوى العالي من الأحماض الدهنية متوسطة السلسلة (MCFAs) ، وخاصة اللوريك (C12: 0) له أهمية كبيرة في الخنازير والدواجن. حمض اللوريك له تأثير مثل بروبيوتيك ، خاصة ضد الكولستيريديا  ، مع أقل تأثير من العصيات اللبنية ، مما يساعد على الحفاظ على البكتيريا النافعة لاكتوباسيلس في الأمعاء الدقيقة القريبة (Spranghers et al., 2017) ، تم الإبلاغ أيضًا عن تأثيره ضد الفيروسات المغلفة والبكتيريا الأخرى والبروتوزوا (Shumo et al., 2019).

الألياف

محتوى اليرقات BSF من  الهيميسليلوز  NDF  وADF  يتأثران بمحتويات NDF و ADF من غذائها Shumo et al. (2019) كما تم تقدير عن قيم 21٪ و 20٪ و 29٪ ليرقات BSF التي تمت تربيتها علي زرق  الدجاج ونفايات المطبخ والحبوب ، على التوالي. كانت قيم ADF لليرقات في نفس المواد 12.6٪ و 13٪ و 15٪ على التوالي.

الاملاح والعناصر المعدنية

يعتمد محتوى الكالسيوم بشكل كبير على مواد غذائية لليرقات. (Sprangers et al., 2017).  تكوين محتوى الفوسفور أكثر اتساقًا ، حيث يتراوح بين 0.6-1.5٪  (Makkar et al., 2014).

المكونات الأخرى مثل الكيتين

يعتبر وجود الكيتين بين 5٪ DM   (Nafisah et al, 2019)  8.5٪  DM (Spranghers et al., 2017)             حيث يُعزى الكيتين إلى بعض تأثيرات البريبايوتك . ومع ذلك ، يجب توخي الحذر من خصائصه المضادة او المثبطة للتغذية ، حيث أن لها تأثيرًا سلبيًا على قابلية هضم العناصر الغذائية في الحيوانات ، حتى عند التركيزات المنخفضة. (Nafisah et al., 2019; Spranghers et al., 2017) أدى تخمر اليرقات بنوع البكتيريا المحللة للكيتين ( Bacilllus subtilis ) إلى انخفاض جودة ومحتوى الكيتين(Nafisah et al, 2019)

اما عن وجود  Shumo et al .2019) (  5 مركبات فلافونويد في وجبة يرقات BSF ، اثنان منهم ، apifenin و kaempherol يعتمدان على التركيز في غذاء اليرقات .

العوامل المختلفة تنتج تعديلات على تكوين اليرقات. من بينها ، المرحلة التنموية وتكوين الركيزة لهما تأثير مهم. تحلل الأقسام التالية تأثيرها ، مع التركيز بشكل أساسي على تأثير الركيزة ، حيث تتم معالجة اليرقات دائمًا في مرحلة ما قبل الشرانق.

الفيتامينات

Shumo et al. (2019) وجد بروفيتامين د وألفا توكوفيرول وجاما توكوفيرول ، على الرغم من وجود مستويات أقل من تلك التي تم الإبلاغ عنها .

تأثير المرحلة التنموية على تكوين اليرقات

هناك تغيير في التكوين مع تطور اليرقة إلى أطوار مختلفة. ليو وآخرون. أظهر (2017) أن اليرقات زادت بسرعة محتواها من الدهون الخام بين 4 و 14 يومًا ، وهو الوقت الذي وصلت فيه إلى أعلى تركيز بنسبة 28.4٪ DM. بين الخادرة المبكرة والمتأخرة هناك انخفاض من 24.2٪ إلى 8.2٪. تُعزى الاختلافات في ملف تعريف الأحماض الدهنية في المراحل المختلفة إلى تعديل الجينات المختلفة المشاركة في التمثيل الغذائي للدهون (Giannetto et al. ، 2020).

أجريت الدراسات أيضًا على تنوع البروتين بمرور الوقت. ينخفض ​​البروتين الخام في مرحلة اليرقات حتى اليوم الثاني عشر إلى 38٪ ، ثم يزداد بعد ذلك إلى 46٪ في الشرانق المبكرة ، ويكون في أعلى مستوياته في حالة البلوغ (57٪) (Liu et al.، 2017).

نظرًا لأنه يتم حصاد اليرقة قبل المرحلة مباشرة ، ستركز الأقسام التالية بشكل أساسي على تأثير مواد التغذية  المختلفة في تكوين اليرقات  BSF

تأثير طبيعة التغذية على تكوين يرقات ذبابة الجندي الاسود

تأثير الركيزة على البروتين الخام وخصائص الأحماض الأمينية

تحقق يرقات BSF باستمرار قيم CP أعلى من 30 ٪ في مجموعة متنوعة من مواد التغذية. ومع ذلك ، فإن كفاءتها ليست واحدة بالنسبة لجميع المواد  على سبيل المثال ، أظهرت اليرقات التي تمت تربيتها في نفايات المطاعم واحدة من أعلى محتويات البروتين ، ولكن استغرقت اليرقات وقتًا أطول في التطور بسبب قدرتها المنخفضة على تحلل المواد الغذائية  ذات المحتوى العالي من الزيت (Spranghers et al. 2017).

فيما يتعلق بتكوين الأحماض الأمينية ، Shumo et al. (2019) لم يجد أي تأثير معنوي للمواد الغذائية  على ليسين ، ميثيونين ، آيزولوسين ، ليسين. (Spranghers et al. 2017).تشير إلى اختلافات صغيرة جدًا في تكوين الأحماض الأمينية لليرقات التي تمت تربيتها في اغذية  مختلفة   Leland et al. (2017)أبلغ أيضًا عن اختلافات طفيفة عند زيادة مستويات الطحالب البنية المضافة إلى النظام الغذائي المعتمد على القمح  من 0 إلى 100٪.

الجدول 1. تأثير مواد غذائية مختلفة على تكوين يرقات BSF 1

تأثير الركيزة على جزء EE ومظهر الأحماض الدهنية ليرقات BSF

يتأثر جزء EE بشكل أكبر بتكوين الركيزة ووزن اليرقات

(Ewald et al. 2020; Makkar et al. 2014; Shumo et al., 2019; Spranghers et al., 2017).  ومع ذلك ، فإن الأحماض الدهنية المشبعة ، وخاصة اللوريك (C12: 0) ، كانت متسقة خلال التجارب والعلاجات

(Ewald et al. 2020; Gianetto et al., 2020; Makkar et al. 2014; Shumo et al., 2019; Spranghers et al. 2017).

أن هناك زيادة في المحتوى من الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة (PUFA) ، وخاصة EicosaPentAnoic (EPA) و DocosaHexAenoic (DHA) ، أحماض أومي[ا الدهنية ، عند إطعام بلح البحر الطازج وسيلاج بلح البحر. وقد لوحظت نتائج مماثلة بواسطة St-Hilaire et al (2007) عند تغذية علي  أحشاء الأسماك. على الرغم من أن الاختلافات تمثل احترامًا كبيرًا للمواد ذات الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة ، إلا أن القدرة على تعديل ملف تعريف الأحماض الدهنية بناءً على التغييرات الغذائية تبدو محدودة إلى حد ما (Ewald et al., 2020) حيث تصبح اليرقات أثقل. عندما أصبحت اليرقات أثقل ، تميل المواد في EPA و DHA إلى الانخفاض (Ewald et al., 2020).

تأثير مواد تغذية اليرقات على المحتوى المعدني للعذارى BSF

الرماد هو الجزء الأكثر تأثراً بطبيعة مواد التغذية   Sprangers et al (2017) . كما أن مستويات الكالسيوم كانت شديدة التغير (66 جم / كجم لليرقات المرباة  هضم مقابل 1 جم / كجم لليرقات التي تتغذى في نفايات المطاعم.

وقد وجد Showno and others.  2019) ) ان  التركيزات عند تربية اليرقات علي زرق  الدجاج ومخلفات المطبخ (1.94٪ لكليهما) والحبوب المستهلكة (3.5٪) ، على الرغم من أن اختلاف  تركيز الكالسيوم في اليرقات التي تمت تربيتها علي زرق  الدجاج كان أعلى بكثير من التي  تربى في فضلات المطبخMakar et al (2014) ابلغت عن متوسط ​​قيم أعلى للكالسيوم (المتوسط: 75.6 +/- 17.1 جم / كجم ؛ الحد الأدنى: 50 جم / كجم ؛ الحد الأقصى: 86.3 جم / كجم (Sprangers et al, 2017)    قد يزيد تركيز الكالسيوم بعد استخلاص الدهون  يجب توخي الحذر مع بعض الاغذية  الغنية بالكالسيوم لأن ذلك يؤدي  مباشرة إلى تركيز عالٍ من العناصر المعدنية  في مسحوق  يرقات.

كما انه يتراوح الفوسفور بين 4 و 6 جم / كجم ، وقد تم تسجيل  أنه أكثر تجانسا بين اليرقات التي تمت تربيتها علي اغذية مختلفة

(Shumo et al., 2019; Spranghers et al., 2017). However, Makar et al. (2014)

القيم الأعلى للفوسفور (المتوسط: 9.0 جم / كجم +/- 4 ؛ الحد الأدنى: 6.4 جم / كجم ؛ الحد الأقصى: 15.0 جم / كجم.

آثار مواد تغذية اليرقات  على المكونات الأخرى 

أفاد Shumo et al (2019) أن مركبات الفلافونويد apifenin و kaempherol تتأثر بتكوين مواد تغذية اليرقات, كما وجد أيضًا   Shumo et al (2019)   ان مستويات فيتامين د وألفا توكوفيرول وجاما توكوفيرول لم تتأثر بشكل كبير بتربية مواد التغذية اليرقات (الحبوب المستهلكة ، وزرق الدجاج ، ونفايات المطبخ.

ختاما

خصائص  إنتاج يرقات  BSF  :-

1. هو مصدر بروتيني للأعلاف الحيوانية يعد خيارًا واعدًا منخفض البصمة الكربونية للمصادر الأكثر تقليدية
2. ارتفاع المحتوى العالي للبروتين وجودته ،
3. بالإضافة إلى المحتوى العالي من حمض اللوريك ، من الصفات الإيجابية للغاية.

  بعض التي تسبب  التباين العالي في محتوي تحليل يرقات الجندي الاسود :-

1. لبعض مكونات مواد التغذية حيث يؤدي ذلك الي الاختلافات في التركيب حسب مواد تغذية التي تربي عليها اليرقات
2. عوامل المناخ المحلي للتربية ،
3. والاختلافات في طرق التربية ،
4. وأوقات الحصاد ، وربما بسبب عدم التجانس الجيني (Shumo et al.2019 )  يمكن أن يكون من الصعب التحكم في التباين ،

حاليًا ، تدير العديد من المجموعات حول العالم مشاريع لفهم وتحسين إنتاج يرقات BSF وإدراجها في الأعلاف الحيوانية بشكل أفضل. في المقالات القادمة ، سنناقش استخدام يرقات BSF في الأنواع المختلفة وأنواع الإنتاج. واتمني ان نصبح منهم للتطوير بما يحقق تعظيم الاستفادة من النهضة بصناعة دواجننا وتخفيض تكلفتنا بما يحفظ لنا انتاج غذاء امن علي اسس راقية .