Влияние корма на развитие и продуктивность большого мучного хрущака (Tenebrio molitor)

УДК 638.45, 631.95

Влияние корма на развитие и продуктивность большого мучного хрущака (Tenebrio molitor)

Преображенская Е. В.

Зеров А. В., кандидат химических наук

Рябухин Д. С., кандидат химических наук

Всероссийский научно-исследовательский институт пищевых добавок – филиал ФГБНУ «Федеральный научный центр пищевых систем им. В. М. Горбатова» РАН

191014, Россия, г. Санкт-Петербург, Литейный пр-т, д. 55

E-mail: zerovaleksei1995@gmail.com

Развитие методов производства насекомых как альтернативного источника белка является важной задачей пищевой промышленности. Одним из перспективных направлений может стать использование дрожжей в качестве кормовой добавки при выращивании насекомых. В данной работе было исследовано влияние выбора питательный среды на рост и развитие личинок большого мучного хрущака (Tenebrio molitor), а также на продуктивность имаго. В качестве различных кормовых субстратов были выбраны пшеничные отруби (ГОСТ 7169-2017), дрожжи (ГОСТ 20083-74) и белковая смесь (ГОСТ 31388-2009). Было найдено, что показатели средней массы (96–108 мг для личинок, 106–116 мг для куколок и 84–90 мг для имаго), выживаемости (98–100% для личинок, 97–98% для куколок и 87–95% для имаго) и степени метаморфоза насекомых (62–68% для личинок и 29–39% для куколок) после 3 месяцев проведения эксперимента оказались сопоставимыми при использовании в качестве корма для полуторамесячных личинок отрубей или дрожжей, в то время как белковая смесь давала худший результат. Кроме того, было показано, что кормление имаго дрожжами способствовало также повышению их продуктивности и увеличению численности потомства. Однако использование как дрожжей, так и белковой смеси замедляло рост личинок второго поколения на раннем этапе развития по сравнению с использованием отрубей. Таким образом, использование дрожжей в качестве корма или кормовой добавки при выращивании большого мучного хрущака позволяет увеличить как количество особей производимых насекомых, так и скорость накопления биомассы.

Ключевые слова: большой мучной хрущак, Tenebrio molitor, дрожжи, белок.

На сегодняшний день традиционным и наиболее распространённым источниками белка в составе кормов для рыб и сельскохозяйственных животных является соевая и рыбная мука (Elahi et al., 2020). Главная проблема касается доступности и цены соевых бобов и рыбной муки. В связи с широким использованием сои и рыбной муки необходимо также учитывать серьёзные экологические проблемы. Увеличение площадей выращивания сои приводит к вырубке лесов, повышенному потреблению воды и использованию химикатов, а производство рыбной муки качественно и количественно зависит от вылова рыбы.

Насекомые являются высококачественным и эффективным альтернативным источником белка (Elahi et al., 2020; Ghaly, Alkoaik, 2009). Кроме того, хитин, лауриновая кислота и антимикробные пептиды в муке из насекомых обладают дополнительными полезными биологическими функциями и способствуют росту животных, а в случае птиц также увеличивают размер кладки, массу яиц и улучшают выводимость (Gasco et al., 2018). Личинка большого мучного хрущака (Tenebrio molitor L.) может использоваться в качестве источника белка. Мука из личинок мучного хрущака богата жирными (15–40%) и незаменимыми аминокислотами (Zhao et al., 2016), а содержание сырого протеина по разным источникам составляет 25–60% (Biasato et al., 2018; Kröncke et al., 2019; Benzertiha et al., 2020; Zadeh et al., 2019; Khan et al., 2018; Hussain et al., 2017; Biasato et al., 2017). Индекс незаменимых аминокислот выше, чем у соевого шрота, и сравним или даже выше, чем у рыбной муки. Кроме того, правильная обработка насекомых позволяет получить безглютеновый продукт (Mancini et al., 2020). Одним из дополнительных преимуществ большого мучного хрущака является его способность перерабатывать отходы сельскохозяйственной, хлебопекарной и пивоваренной промышленности (Van Broekhoven et al., 2015; Oonincx et al., 2015; Bordiean et al., 2020a). Таким образом, мучного червя можно с успехом использовать в качестве комбикорма при разведении рыбы (Makkar et al., 2014; Tran et al., 2015; Ge et al., 2022), птицы (Calislar, 2017; Islam, Yang, 2017; Loponte et al., 2017; Bovera et al., 2015) и домашнего скота (Gasco et al., 2019; Veldkamp, Bosch, 2015). Мука из насекомых в рационе цыплят-бройлеров улучшает качество мяса (Cha, Fu, 2006) и снижает содержание патогенных микроорганизмов (Benzertiha et al., 2019). При добавлении насекомых в корм при выращивании рыбы отмечалось положительное влияние на транскрипцию антиоксидантных и связанных со стрессом генов в лейкоцитах, уменьшение воспалительной реакции в сыворотке, усиление врождённого и адаптивного иммунного ответа на патогены (Ge et al., 2022). Мучной хрущак достаточно хорошо изучен с точки зрения пищевой ценности и устойчивости к вредным соединениям (микотоксинам, пестицидам, тяжёлым металлам и др.) (Bordiean et al., 2020b), что позволяет безопасно использовать его в качестве альтернативной белковой пищи для людей (Borremans et al., 2018; Turck et al., 2021). Это позволит избежать негативных эффектов для здоровья, связанных с употреблением продуктов животного происхождения (Alexander et al., 2017; IARC, 2018; Barnard et al., 2014), а также значительно сократить расходы на выращивание крупного рогатого скота и сопряжённый с ним ущерб окружающей среде (De Vries, De Boer, 2010; Wegier et al., 2008; Beretta et al., 2013).

Разработка рационов, способных поддерживать и максимизировать рост и развитие насекомых, является одной из основных задач для производителей с точки зрения достижения эффективного и экономичного производства насекомых для пищевых продуктов и кормов (Jensen et al., 2017; Heckmann et al., 2018). На сегодняшний день известно, что корм с повышенным содержанием белков и липидов способствует росту и значительно улучшает большинство измеряемых биологических параметров большого мучного хрущака (Morales-Ramos et al., 2013; Rumbos et al., 2020). Одним из эффективных источников белка в рационе мучного червя могут стать дрожжи (Russell et al., 1987; Evangelista, 1989). Помимо белка, дрожжи являются отличным источником жиров (Jach, Serefko 2018), витаминов группы В, основных минералов (Alais, Linden, 1991; Reed, Nagodawithana, 1991), глюканов и нуклеотидов (Tomé, 2021). Кроме того, дрожжи представляются дешёвым и доступным сырьём, поскольку являются отходами во многих промышленных производствах, они также могут сами расти, перерабатывая такие отходы, как побочные продукты нефтепереработки, лигноцеллюлозную биомассу, растительные и животные жиры и др. (Suman et al., 2015; Jach et al., 2017; Dourou et al., 2018; Katre et al., 2012; Lopes et al., 2018; Lopes et al., 2019). Ещё одним преимуществом является возможность быстрого и круглогодичного производства дрожжей (Adedayo et al., 2011; Jach et al., 2022). Однако использование дрожжей в качестве кормовой добавки для домашнего скота ряд исследователей считают небезопасным из-за особенностей пищеварительной системы млекопитающих (Kihlberg, 1972; Sobotka, 1992; Caballero-Córdoba, Sgarbieri, 2000). С другой стороны, сообщается, что некоторые дрожжевые культуры при добавлении в корм при выращивании рыбы стимулирует рост, увеличивает антиоксидантную способность печени, нормализует микрофлору кишечника, уменьшают накопление гликогена в печени и улучшают метаболизм глюкозы, значительно повышают активность антиоксидантных ферментов (Xv et al., 2021). Целью данной работы было изучение возможности использования дрожжей в качестве белковой добавки в корм при выращивании большого мучного хрущака.

Методика исследований. Модельный организм. Для эксперимента при среднесуточной температуре 25°С и относительной влажности воздуха 50% были выращены полуторамесячные личинки, а также имаго большого мучного хрущака (Tenebrio molitor). В качестве корма для маточной культуры использовали пшеничные отруби (ГОСТ 7169-2017) и морковь. При проведении эксперимента по определению влияния корма на рост и развитие личинок, а также на продуктивность имаго для каждой группы отбирали в трёхкратной повторности по 150 полуторамесячных личинок или 60 имаго.

Питательные среды и образцы. Вариант с кормлением дрожжами: в пластмассовую ёмкость последовательно добавляли 50 г дрожжей (ГОСТ 20083-74) и 150 полуторамесячных личинок или 60 жуков для определения влияния корма на развитие личинок и продуктивность имаго соответственно.

Вариант с кормлением белковой смесью: в пластмассовую ёмкость последовательно добавляли 50 г белковой смеси (ГОСТ 31388-2009) и 150 полуторамесячных личинок или 60 жуков для определения влияния корма на развитие личинок и продуктивность имаго соответственно.

Вариант с кормлением дрожжами и белковой смесью: в пластмассовую ёмкость последовательно добавляли 25 г белковой смеси (ГОСТ 31388-2009), 25 г дрожжей (ГОСТ 20083-74) и 150 полуторамесячных личинок или 60 жуков для определения влияния корма на развитие личинок и продуктивность имаго соответственно.

Вариант с кормлением отрубями: в пластмассовую ёмкость последовательно добавляли 50 г пшеничных отрубей (ГОСТ 7169-2017) и 150 полуторамесячных личинок или 60 жуков в качестве контрольной группы.

Полученные образцы на протяжении всего эксперимента находились при среднесуточной температуре 25°C и относительной влажности воздуха 50%. Каждые 4 дня в каждую ёмкость с насекомыми добавляли 10 г моркови в качестве влажного корма.

Эксперимент по определению влияния корма на развитие личинок длился 3 месяца, затем определяли выживаемость и среднюю массу личинок, куколок и имаго. Для личинок и куколок также определяли степень метаморфоза.

Для определения влияния корма на продуктивность имаго жуков помещали в питательную среду на 14 дней, на протяжении которых они откладывали яйца. Затем жуки были извлечены. По истечении 3 месяцев проводили подсчёт насекомых, определяли выживаемость и среднюю массу личинок, куколок и имаго. Для личинок и куколок также определяли степень метаморфоза.

Расчёт степени метаморфоза. Степень метаморфоза личинок рассчитывали, как отношение количества куколок и жуков к общему количеству насекомых (жуки, куколки и личинки). Степень метаморфоза куколок рассчитывали, как отношение количества жуков к общему количеству жуков и куколок.

Статистический анализ. При анализе экспериментальных данных оценивали среднее значение и доверительный интервал для трёх повторностей по t-критерию Стьюдента при уровне значимости α = 0,05.

Результаты исследований. Рассмотрим влияние корма на рост и развитие полуторамесячных личинок большого мучного хрущака. В табл. 1, 2 и 3 представлены полученные данные по выживаемости, средней массе и степени метаморфоза для личинок, куколок и имаго.

1. Влияние корма на выживаемость, среднюю массу и степень метаморфоза личинки большого мучного хрущака
Корм	Средняя масса одной личинки, мг	Выживаемость, %	Степень метаморфоза, %
Отруби	108,6±8,9	99,8±1,0	68,2±2,1
Дрожжи	106,3±10,4	99,5±1,0	61,9±8,7
Белковая смесь	92,1±4,7	100	57,7±12,5
Дрожжи и белковая смесь (1:1)	96,1±20,7	98,7±4,4	66,9±8,0

2. Влияние корма на выживаемость, среднюю массу и степень метаморфоза куколки большого мучного хрущака
Корм	Средняя масса одной куколки, мг	Выживаемость, %	Степень метаморфоза, %
Отруби	116,4±3,9	97,9±6,9	38,7±13,6
Дрожжи	111,2±7,5	97,7±2,5	29,3±2,6
Белковая смесь	104,4±5,5	94,8±7,6	29,9±7,5
Дрожжи и белковая смесь (1:1)	106,3±5,7	97,7±1,6	35,9±11,4

3. Влияние корма на выживаемость и среднюю массу имаго большого мучного хрущака
Корм	Средняя масса одного жука, мг	Выживаемость, %
Отруби	90,3±6,0	95,4±11,0
Дрожжи	86,3±6,1	86,8±13,8
Белковая смесь	69,2±24,5	81,6±11,8
Дрожжи и белковая смесь (1:1)	84,2±3,7	94,6±12,1

Данные табл. 1 показывают, что выживаемость и степень метаморфоза мучного червя практически не зависели от используемых кормов. Исключение составляла несколько меньшая степень метаморфоза в случае кормления чистой белковой смесью. Средняя масса одной личинки после 3 месяцев эксперимента была сопоставима в случае кормления отрубями и дрожжами, в то время как при использовании чистой белковой смеси и её комбинации с дрожжами в соотношении 1:1 средняя масса снижалась в среднем на 12–13%.

Аналогичные результаты наблюдались и в отношении средней массы и выживаемости куколок (табл. 2). Отметим, однако, что в случае использования в качестве питательной среды отрубей или комбинированного корма из дрожжей и белковой смеси скорость превращения куколок в имаго оказывалась в среднем на 20% выше, чем при кормлении дрожжами или белковой смесью.

Для имаго большого мучного хрущака наилучшие показатели выживаемости и средней массы наблюдались также при использовании отрубей или комбинированного корма из дрожжей и белковой смеси (табл. 3). Параметры в случае использования дрожжей были сопоставимыми и находились в рамках доверительного интервала, в то время как использование белковой смеси в качестве питательной среды приводило к уменьшению средней массы особи на 23% по сравнению с использованием отрубей.

Рассмотрим вторую часть эксперимента: влияние корма на продуктивность имаго и последующее развитие второго поколения Tenebrio molitor. Полученные данные по общему количеству потомства, а также по средней массе, выживаемости личинок и степени метаморфоза личинок и куколок после 3 месяцев эксперимента представлены в табл. 4.

4. Влияние корма на продуктивность имаго (общее количество потомства), а также на выживаемость, среднюю массу и степень метаморфоза личинок второго поколения большого мучного хрущака
Корм	Общее количество потомства	Средняя масса одной личинки, мг	Выживаемость, %	Степень метаморфоза личинок, %	Степень метаморфоза куколок, %
Отруби	382±165	70,6±24,3	99,9±0,3	11,6±14,6	19,5±21,4
Дрожжи	450±337	41,2±21,5	99,2±1,5	0,9±1,4	–
Белковая смесь	341±40	11,1±0,2	98,9±2,8	–	–
Дрожжи и белковая смесь (1:1)	508±248	18,9±2,6	99,3±1,9	–	–

Данные табл. 4 показывают, что наибольшая продуктивность имаго наблюдалась при кормлении дрожжами или комбинированным кормом из дрожжей и белковой смеси в соотношении 1:1, в то время как при использовании в качестве питательной среды отрубей и белковой смеси общее количество потомства оказывалось на 25% меньше. С другой стороны, при последующем развитии личинок второго поколения в исходном кормовом субстрате наблюдалось значительное различие в средней массе личинок. Так, наибольшей массы личинки достигали при использовании отрубей, в то время как при использовании белковой смеси масса была почти в 7 раз меньше. При этом показатель выживаемости не зависел от выбора корма. Отметим также, что заметная степень метаморфоза наблюдалась только при использовании отрубей в качестве питательной среды.

Заключение. Обобщая полученные результаты, можно сделать вывод, что выбор кормового субстрата — дрожжей, отрубей или белковой смеси — не оказывал влияния на выживаемость большого мучного хрущака на любой стадии развития насекомого. С другой стороны, выбор в качестве питательной среды для полуторамесячных личинок отрубей или дрожжей давал более высокие показатели средней массы личинок, куколок и имаго по сравнению с белковой смесью, хотя степень метаморфоза во всех кормовых субстратах оказывалась сопоставимой. Кроме того, было показано, что наибольшая продуктивность имаго достигалась при кормлении дрожжами или комбинированным кормом, состоящим из дрожжей и белковой смеси в соотношении 1:1. Однако развитие второго поколения в данных кормовых субстратах оказывалось замедленным по сравнению с использованием отрубей. Таким образом, при промышленном производстве Tenebrio molitor добавка в питательную среду имаго дрожжей позволит увеличить их продуктивность и, следовательно, численность производимых насекомых. Кроме того, дрожжи также могут использоваться в качестве белковой добавки или альтернативной питательной среды для личинок возрастом более 1,5 месяцев. В данном случае накопление биомассы оказывалось сопоставимым с вариантом использования пшеничных отрубей.

Исследование выполнено на средства, выделенные в рамках госзадания № FGUS-2022-0018.

Литература

1. Single cell proteins: as nutritional enhancer / M. R. Adedayo, E. A. Ajiboye, J. K. Akintudne, A. Odaibo // Adv. Appl. Sci. Res. — 2011. — Vol. 2 (5). — P.396–409.

2. Losses, inefficiencies and waste in the global food system / P. Alexander, C. Brown, A. Arneth, J. Finnigan, D. Moran, M. D. A. Rounsevell // Agric. Syst. — 2017. — Vol. 153. — P.190–200.

3. Barnard M. Meat consumption as a risk factor for type 2 diabetes / M. Barnard, S. Levin, C. Trapp // Nutrients. — 2014. — Vol. 6. — P.897–910.

4. Tenebrio molitor and Zophobas morio full-fat meals as functional feed additives affect broiler chickens’ growth performance and immune system traits / A. Benzertiha, B. Kierończyk, P. Kołodziejski, E. Pruszyńska–Oszmałek, M. Rawski, D. Józefiak, A. Józefiak // Poult. Sci. — 2020. — Vol. 99 (1). — P.196–206.

5. Tenebrio molitor and Zophobas morio full-fat meals in broiler chicken diets: Effects on nutrients digestibility, digestive enzyme activities, and cecal microbiome / A. Benzertiha, B. Kierończyk, M. Rawski, A. Józefiak, K. Kozłowski, J. Jankowski, D. Józefiak // Animals. — 2019. — Vol. 9 (12). — P.1128–1140.

6. Quantifying food losses and the potential for reduction in Switzerland / C. Beretta, F. Stoessel, U. Baier, S. Hellweg // Waste Manag. — 2013. — Vol. 33. — P.764–773.

7. Effects of yellow mealworm larvae (Tenebrio molitor) inclusion in diets for female broiler chickens: Implications for animal health and gut histology / I. Biasato, L. Gasco, M. De Marco, M. Renna, L. Rotolo, S. Dabbou, M. T. Capucchio, E. Biasibetti, M. Tarantola, C. Bianchi, L. Cavallarin, F. Gai, L. Pozzo, D. Dezzutto, S. Bergagna, A. Schiavone // Anim. Feed Sci. Technol. — 2017. — Vol. 234. — P.253–263.

8. Yellow mealworm larvae (Tenebrio molitor) inclusion in diets for male broiler chickens: Effects on growth performance, gut morphology, and histological findings / I. Biasato, L. Gasco, M. De Marco, M. Renna, L. Rotolo, S. Dabbou, M. T. Capucchio, E. Biasibetti, M. Tarantola, L. Sterpone, L. Cavallarin, F. Gai, L. Pozzo, S. Bergagna, D. Dezzutto, I. Zoccarato, A. Schiavone // Poult. Sci. — 2018. — Vol. 97. — P.540–548.

9. Growth Potential of Yellow Mealworm Reared on Industrial Residues / A. Bordiean, M. Krzyžaniak, M. J. Stolarski, D. Peni // Agriculture. — 2020. — Vol. 10. — P.599–611.

10. Will Yellow Mealworm Become A Source of Safe Proteins for Europe? / A. Bordiean, M. Krzyžaniak, M. J. Stolarski, S. Czachorowski, D. Peni // Agriculture. — 2020. — Vol. 10. — P.233–264.

11. Marination and fermentation of yellow mealworm larvae (Tenebrio molitor) / A. Borremans, S. Lenaerts, S. Crauwels, B. Lievens, L. Van Campenhout // Food Control. — 2018. — Vol. 92. — P.47–52.

12. Yellow mealworm larvae (Tenebrio molitor L.) as a possible alternative to soybean meal in broiler diets / F. Bovera, G. Piccolo, L. Gasco, S. Marono, R. Loponte, G. Vassalotti, V. Mastellone, P. Lombardi, Y. A. Attia, A. Nizza // Br. Poult. Sci. — 2015. — Vol. 56. — P.569–575.

13. Breeding and maintaining high-quality insects. In Insects as Food and Feed: From Production to Consumption / K. Jensen, T. N. Kristensen, L. H. Heckmann, J. G. Sørensen. — Wageningen Academic Publishers, Wageningen, 2017. — P.175–198.

14. Caballero-Córdoba G. M. Nutritional and toxicological evaluation of yeast (Saccharomyces cerevisiae) biomass and a yeast protein concentrate / G. M. Caballero-Córdoba, V. C. Sgarbieri // J. Sci. Food Agric. — 2000. — Vol. 80. — P.341–351.

15. Calislar S. Nutrient content of mealworms Tenebrio molitor L. and the utilization possibilities in poultry nutrition / S. Calislar // In Proceedings of the International Conference on Agriculture, Forest, Food Sciences and Technologies. — Cappadocia, Turkey, 2017. — P.15–17.

16. Cha T. F. Effects of yellow mealworm on meat quality of Arbor Acre broiler chicken / T. F. Cha, Y. X. Fu // Yunnan Anim. Vet. Sci. — 2006. — P.16–17.

17. De Vries M. Comparing environmental impacts for livestock products: A review of life cycle assessments / M. De Vries, I. J. M. De Boer // Livest. Sci. — 2010. — Vol. 128. — P.1–11.

18. Critical steps in carbon metabolism affecting lipid accumulation and their regulation in oleaginous microorganisms / M. Dourou, D. Aggeli, S. Papanikolaou, G. Aggelis // Appl. Microbiol. Biotechnol. — 2018. — Vol. 102. — P.2509–2523.

19. Evaluation of Yellow Mealworm Meal as a Protein Feedstuff in the Diet of Broiler Chicks / U. Elahi, J. Wang, Y.-B. Ma, S.-G. Wu, J. Wu, G.-H. Qi, H.-J. Zhang // Animals. — 2020. — Vol. 10. — P.224–239.

20. Alais C. Food Biochemistry / C. Alais, G. Linden. — Ellis Horwood, London, 1991.

21. Gasco L. Can diets containing insects promote animal health? / L. Gasco, M. Finke, A. van Huis // J. Insects as Food Feed. — 2018. — Vol. 4. — P.1–4.

22. Effect of dietary supplementation with insect fats on growth performance, digestive efficiency and health of rabbits / L. Gasco, S. Dabbou, A. Trocino, G. Xiccato, M. T. Capucchio, I. Biasato, D. Dezzutto, M. Birolo, M. Meneguz, A. Schiavone // J. Anim. Sci. Biotechnol. — 2019. — Vol. 10. — P.4.

23. Effects of defatted yellow mealworm (Tenebrio molitor) on the feed qualities and the growth performance of largemouth bass (Micropterus salmoides) / C. Ge, H. Cheng, J. Li, H. Wang, S. Ma, Y. Qin, M. Xue // Journal of Insects as Food and Feed. — 2022. — Vol. 8 (11). — P.1265–1279.

24. Ghaly A. E. The Yellow Mealworm as a Novel Source of Protein / A. E. Ghaly, F. N. Alkoaik // Am. J. Agri. and Biol. Sci. — 2009. — Vol. 4 (4). — P.319–331.

25. Meal worm (Tenebrio molitor) as potential alternative source of protein supplementation in broiler / I. Hussain, S. Khan, A. Sultan, N. Chand, R. Khan, W. Alam, N. Ahmad // Int. J. Biosci. — 2017. — Vol. 10. — P.255–262.

26. International Agency for Research on Cancer (IARC), 2018 [Electronny resurs]. — URL: https://www.ncbi. nlm.nih.gov/books/NBK507972/.Accessed 02.11.2022.

27. Islam M. M. Efficacy of mealworm and super mealworm larvae probiotics as an alternative to antibiotics challenged orally with Salmonella and E. coli infection in broiler chicks / M. M. Islam, C. J. Yang // Poult. Sci. — 2017. — Vol. 96. — P.27–34.

28. Yarrowia lipolytica grown on biofuel waste as a source of single cell protein and essential amino acids for human diet / M. E. Jach, E. Sajnaga, R. Świder, A. Baier, B. Mickowska, M. Juda, B. Chudzik-Rząd, R. Szyszka, A. Malm // Saudi J. Med. Pharm. Sci. — 2017. — Vol. 3. — P.1344–1351.

29. Yeast Protein as an Easily Accessible Food Source / M. E. Jach, A. Serefko, M. Ziaja, M. Kieliszek // Metabolites. — 2022. — Vol. 12. — P.63–90.

30. Evaluation of single cell oil (SCO) from a tropical marine yeast Yarrowia lipolytica NCIM 3589 as a potential feedstock for biodiesel / G. Katre, C. Joshi, M. Khot, S. Zinjarde, A. RaviKumar // AMB Express. — 2012. — Vol. 2. — P.36.

31. Evaluating the nutritive profile of three insect meals and their effects to replace soya bean in broiler diet / S. Khan, R. U. Khan, W. Alam, A. Sultan // J. Anim. Physiol. Anim. Nutr. (Berl). — 2018. — Vol. 102. — P.e662–e668.

32. Kihlberg R. The microbe as a source of food / R. Kihlberg // Ann Rev Microbiol. — 1972. — Vol. 26. — P.426–465.

33. Effect of different drying methods on nutrient quality of the yellow mealworm (Tenebrio molitor L.) / N. Kröncke, S. Grebenteuch, C. Keil, S. Demtröder, L. Kroh, A. F. Thünemann, R. Benning, H. Haase // Insects. — 2019. — Vol. 10. — P.5–13.

34. Microbial lipids and added value metabolites production by Yarrowia lipolytica from pork lard / M. Lopes, A. S. Gomes, C. M. Silva, I. Belo // J. Biotechnol. — 2018. — Vol. 265. — P.76–85.

35. Waste cooking oils as feedstock for lipase and lipid-rich biomass production / M. Lopes, S. M. Miranda, J. M. Alves, A. S. Pereira, I. Belo // Eur. J. Lipid Sci. Technol. — 2019. — Vol. 121. — P.1800188.

36. Growth performance, blood profiles and carcass traits of Barbary partridge (Alectoris barbara) fed two different insect larvae meals (Tenebrio molitor and Hermetia illucens) / R. Loponte, S. Nizza, F. Bovera, N. De Riu, K. Fliegerova, P. Lombardi, G. Vassalotti, V. Mastellone, A. Nizza, G. Moniello // Res. Vet. Sci. — 2017. — Vol. 115. — P.183–188.

37. State-of-the-art on use of insects as animal feed / H. P. S. Makkar, G. Tran, V. Heuzé, P. Ankers // Anim. Feed Sci. Technol. — 2014. — Vol. 197. — P.1–33.

38. Tenebrio molitor reared on different substrates: Is it gluten free? / S. Mancini, F. Fratini, T. Tuccinardi, C. Degl’Innocenti, G. Paci // Food Control. — 2020. — Vol. 110. — P.107014.

39. Use of nutrient self-selection as a diet refning tool in Tenebrio molitor (Coleoptera: Tenebrionidae) / J. A. Morales-Ramos, M. G. Rojas, D. I. Shapiro-IIan, W. L. Tedders // J. Entomol. Sci. — 2013. — Vol. 48. — P.206–221.

40. Jach M. E. Nutritional Yeast Biomass: Characterization and Application / M. E. Jach, A. Serefko // Diet, Microbiome and Health Handbook of Food Bioengineering. — 2018. — P.237–270.

41. Feed conversion, survival and development, and composition of four insect species on diets composed of food by-products / D. G. A. B. Oonincx, S. Van Broekhoven, A. Van Huis, J. J. A. Van Loon // PLoS ONE. — 2015. — Vol. 10 (11). — P.e0144601.

42. Evaluation of various commodities for the development of the yellow mealworm, Tenebrio molitor / C. I. Rumbos, I. T. Karapanagiotidis, E. Mente, P. Psofakis, C. G. Athanassiou // Sci. Rep. — 2020. — Vol. 10. — P.11224.

43. Yeast: the primary industrial microorganism / I. Russell, R. M. Jones, G. G. Stewart // Biological Research on Industrial Yeast. — 1987. — Vol. 1. — P.2–20.

44. Sobotka T. J. Revisions to the FDA’s redbook guidelines for toxicity testing: neurotoxicity / T. J. Sobotka // Crit. Rev. Food Sci. Nutr. — 1992. — Vol. 32. — P.165–171.

45. Single cell protein production: a review / G. Suman, M. Nupur, S. Anuradha, B. Pradeep // Int. J. Curr. Microbiol. Appl. Sci. — 2015. — Vol. 4 (9). — P.251–262.

46. Sustainable mealworm production for feed and food. In Edible Insects in Sustainable Food Systems / L. H. Heckmann, J. L. Andersen, N. Gianotten, M. Calis, C. H. Fischer, H. Calis. — Springer International Publishing, Switzerland, 2018. — P.321–328.

47. Evangelista J. Tecnologia de Alimentos / J. Evangelista. — 2nd ed. — Livraria Atheneu Editora, Rio de Janeiro, 1989.

48. Tomé D. Yeast Extracts: Nutritional and Flavoring Food Ingredients / D. Tomé // ACS Food Sci. Technol. — 2021. — Vol. 1 (4). — P.487–494.

49. Tran G. Insects in fish diets / G. Tran, V. Heuzé, H. P. S. Makkar // Anim. Front. — 2015. — Vol. 5. — P.37–44.

50. Safety of dried yellow mealworm (Tenebrio molitor L.) as a novel food pursuant to Regulation (EU) 2015/2283 / D. Turck, J. Castenmiller, S. De Henauw, K. I. Hirsch-Ernst, J. Kearney, A. Maciuk, I. Mangelsdorf, H. J. McArdle, A. Naska, C. Pelaez, K. Pentieva, A. Siani, F. Thies, S. Tsabouri, M. Vinceti, F. Cubadda, T. Frenzel, M. Heinonen, R. Marchelli, M. Neuhauser-Berthold, M. Poulsen, M. P. Maradona, J. R. Schlatter, H. van Loveren, E. Ververis, H. K. Knutsen // EFSA Journal. — 2021. — Vol. 19 (1). — P.e06343.

51. Growth performance and feed conversion efficiency of three edible mealworm species (Coleoptera: Tenebrionidae) on diets composed of organic by-products / S. Van Broekhoven, D. G. A. B. Oonincx, A. Van Huis, J. J. A. Van Loon // J. Insect Physiol. — 2015. — Vol. 73. — P.1–10.

52. Veldkamp T. Insects: A protein-rich feed ingredient in pig and poultry diets / T. Veldkamp, G. Bosch // Anim. Front. — 2015. — Vol. 5. — P.45–50.

53. Beef or grasshopper hamburgers: The ecological implications of choosing one over the other / A. Wegier, V. Alavez, J. Pérez-López, L. Calzada, R. Cerritos // Basic Appl. Ecol. — 2008. — Vol. 26. — P.89–100.

54. Yeast culture supplementation alters the performance and health status of juvenile largemouth bass (Micropterus salmoides) fed a high-plant protein diet / Z. Xv, Y. Zhong, Y. Wei, T. Zhang, W. Zhou, Y. Jiang, Y. Chen, S. Lin // Aquaculture Nutrition. — 2021. — Vol. 27 (6). — P.2637–2650.

55. Reed G. Yeast Technology, / G. Reed, T. W. Nagodawithana. — 2nd ed. — Van Nostrand Reinhold, New York, 1991.

56. Zadeh Z. S. Use of yellow mealworm (Tenebrio molitor) as a protein source on growth performance, carcass traits, meat quality and intestinal morphology of Japanese quails (Coturnix japonica) / Z. S. Zadeh, F. Kheiri, M. Faghani // Vet. Anim. Sci. — 2019. — Vol. 8. — P.100066.

57. Yellow Mealworm Protein for Food Purposes — Extraction and Functional Properties / X. Zhao, J. L. Vázquez-Gutiérrez, D.P. Johansson, R. Landberg, M. Langton // PLoS One. — 2016. — Vol. 11 (2). — P.e0147791.

The impact of feeds on the growth and productivity of yellow mealworm beetle (Tenebrio molitor)

Preobrazhenskaya E. V.

Zerov A. V., PhD Chem. Sc.

Ryabukhin D. S., PhD Chem. Sc.

The All-Russian Research Institute of Food Additives – branch of the Federal Research Center of Food Systems n. a. V. M. Gorbatov of the Russian Academy of Sciences

191014, Russia, St. Petersburg, Liteynyy prospect, 55

E-mail: zerovaleksei1995@gmail.com

Methods of insect production as an alternative protein source gained a serious attention it the food industry. Using yeasts as feed additives is one of the promising ways to increase insect biomass. This investigation tested the effect of different feed substrates such as wheat bran (GOST 7169-2017), yeasts (GOST 20083-74) and protein mixture (GOST 31388-2009) on the growth of larvae and productivity of imago of yellow mealworm beetle (Tenebrio molitor). Average weight (96–108 mg of larvae, 106–116 mg of nymph and 84–90 mg of imago), survival rate (98–100% for larvae, 97–98% for nymph and 87–95% for imago) and metamorphosis (62–68% for larvae and 29–39% for nymph) were similar when feeding 1.5-month-old larvae with bran and yeasts after 3 months while protein mixture gave the worst results. Yeasts positively affected imago productivity and total insect production. At the same time yeasts and protein mixture had negative impact on the growth of the second-generation larvae at an early stage of their development in comparison to wheat bran. Therefore, using yeasts as the feed or feed additive was able to increase both quantity and growth rate of yellow mealworm beetle.

Keywords: yellow mealworm beetle, Tenebrio molitor, yeast, protein.

References