CC BY
4
Для корреспонденции
Тышко Надежда Валерьевна - доктор медицинских наук,
заведующий лабораторией оценки безопасности
биотехнологий и новых источников пищи
ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»
Адрес: 109240, Российская Федерация, г. Москва,
Устьинский проезд, д.2/14
Телефон: (495) 698-53-64
E-mail: [email protected]
https://orcid.org/0000-0002-8532-5327
Тышко Н.В., Тимошенко К.А., Шестакова С.И., Зотов В.А.
Управление микронутриентным составом энтомопродукции посредством оптимизации режима кормления съедобных насекомых
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи, 109240, г. Москва, Российская Федерация
Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety, 109240, Moscow, Russian Federation
Тренд на переориентацию современной пищевой промышленности в направлении производства продукции с повышенной пищевой плотностью, обогащенной в том числе полноценным белком, приводит к необходимости расширения сырьевой базы и поиску нетрадиционных источников протеина, среди которых весьма перспективным ресурсом считаются насекомые. Видовой состав насекомых, пищевое использование которых одобрено в странах, ранее не имевших традиции использования такого сырья, представлен повсеместно распространенными синантропными организмами, сопровождавшими человечество на протяжении тысячелетий - мучным хрущаком (Tenebrio molitor), домашним сверчком (Acheta domesticus) и др. В частности, A. domesticus относится к полифагам, питающимся субстратом как растительного, так и животного происхождения, продуцируя на его основе собственный полноценный белок. Исходя из результатов собственных исследований и анализа данных литературы
Финансирование. Научно-исследовательская работа по подготовке рукописи проведена при финансировании Российского научного фонда (проект № 20-16-00083-П), https://www.rscf.ru/project/23-16-45007/ Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Вклад авторов. Концепция и дизайн исследования - Тышко Н.В.; пробоподготовка образцов - Шестакова С.И.; проведение экспериментальных исследований - Зотов В.А.; сбор и обработка данных - Тимошенко К.А.; написание текста - Тышко Н.В., Тимошенко К.А.; редактирование, утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи - все авторы. Для цитирования: Тышко Н.В., Тимошенко К.А., Шестакова СИ., Зотов В.А. Управление микронутриентным составом энтомопродукции посредством оптимизации режима кормления съедобных насекомых // Вопросы питания. 2025. Т. 94, № 1. С. 100-109. DOI: https://doi. org/10.33029/0042-8833-2025-94-1-100-109
Статья поступила в редакцию 13.12.2024. Принята в печать 03.02.2025.
Funding. The research was funded by the Russian Science Foundation (Project №20-16-00083-П), https://www.rscf.ru/project/23-16-45007/ Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Contribution. Concept and design of the study - Tyshko N.V.; sample preparation - Shestakova S.I.; conducting experimental research - Zotov V.A.; collecting and processing the material - Timoshenko K.A.; text writing - Tyshko N.V., Timoshenko K.A.; editing, approval of the final version of the article, responsibility for the integrity of all parts of the article - all authors.
For citation: Tyshko N.V., Timoshenko K.A., Shestakova S.I., Zotov V.A. Management with micronutrient composition of entomoproducts by edible insects' feeding schedule optimization. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2025; 94 (1): 100-9. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2025-94-1-100-109 (in Russian) Received 13.12.2024. Accepted 03.02.2025.
Management with micronutrient composition of entomoproducts by edible insects' feeding schedule optimisation
Tyshko N.V., Timoshenko K.A., Shestakova S.I., Zotov V.A.
химический состав членистоногих, потенциально используемых в пищевых целях, требует тщательного контроля из-за возможного риска избыточного содержания минеральных компонентов. В качестве методов управления этим риском можно рассматривать как регулирование состава корма, так и режим кормления насекомых с учетом их возраста и видовой принадлежности. Цель работы - изучение влияния режима кормления на микронутриентный (минеральный) состав биомассы домового сверчка A. domesticus. Материал и методы. Для работы использовали домового сверчка A. domesticus (ООО «ОНТО», РФ). В 8 образцах насекомых разных стадий онтогенеза, полученных при разных режимах кормления, атомно-абсорбционным методом определяли содержание калия, натрия, кальция, магния, марганца, кобальта, хрома, никеля, железа, меди, цинка, свинца и кадмия. Оценку элементного состава биомассы сверчка (возраст 6-й линьки и имаго), полученного при разных режимах кормления, проводили с точки зрения возможности использования насекомых в качестве источника соответствующих минеральных веществ, для чего содержание элемента в биомассе сравнивали с нормами физиологических потребностей для человека.
Результаты. В образцах насекомых, содержавшихся в условиях стабильной подачи корма, концентрации кальция, железа, меди, цинка и марганца увеличивались по мере роста насекомого, достигая максимальной концентрации на этапе 6-й линьки и снижаясь при достижении возраста имаго. На всех стадиях роста насекомых выдерживание без корма в течение 24 ч приводило к значимому снижению концентрации меди и цинка на 45%, кальция и марганца на 33%, железа на 15%. Не выявлено влияния режима кормления насекомых на содержание в биомассе калия, натрия, магния и хрома, а также свинца и кадмия. Заключение. Домовые сверчки могут являться источником макро- и микроэлементов в рационе человека, причем существует риск избыточного поступления минеральных элементов при использовании сырья из A. domesticus в пищу. Несмотря на то что результаты проведенных исследований свидетельствуют о возможности корректировки элементного состава биомассы сверчка изменением рецептуры кормов и режимов кормления, при разработке гигиенических (санитарно-химических) нормативов для новых объектов технического регулирования - сырья и пищевой продукции, полученных из насекомых, необходимо учитывать вариабельность минерального состава и включить в перечень контролируемых показателей марганец, медь, цинк и хром.
Ключевые слова: пищевая продукция нового вида, полученная из насекомых;
оценка безопасности; элементный состав; макроэлемент; микроэлемент; альтернативные источники белка; энтомопротеин
The trend to the modern food industry's reorientation into the manufacturing of food with increased nutritional density, enriched, among other things, with complete protein, leads to the need to expand the raw material base and search for non-traditional protein sources, among which insects are considered to be a very promising resource. The insects species composition, the food use of which is approved in countries that previously had no tradition of using such raw materials, is represented by ubiquitous synanthropic organisms that have accompanied mankind for thousands of years - the mealybug (Tenebrio molitor), house cricket (A. domesticus) and others. In particular, A. domesticus belongs to polyphagous species that feed both plant and animal substrates, producing their own complete protein. Based on the results of our own research and analysis of literature data, the chemical composition of arthropods potentially used for food purposes requires careful control due to the possible risk of excessive content of mineral components. Both regulation of feed composition and feeding schedule of insects, taking into consideration their age and species affiliation, can be considered as risk management methods. The purpose of the research was the investigation of the influence of feeding schedule on the micronutrient (mineral) composition of house cricket A. domesticus biomass. Material and methods. The A. domesticus house cricket produced by ONTO LLC was used for this research. Elemental analysis of 8 insect samples was carried out. The content of potassium, sodium, calcium, magnesium, manganese, cobalt, chromium, nickel, iron, copper, zinc, lead and cadmium in insect biomass samples was determined by atomic absorption spectroscopy. The element composition of cricket biomass (age of the 6th moult and adults) obtained under different feeding schedule was assessed from the view point of the possibility for using insects as a source of relevant mineral substances, for which the element content in biomass was compared with the norms of physiological requirements for humans.
Results. In insect samples kept under conditions of stable feed supply, the content of calcium, iron, copper, zinc and manganese increased with insect growth, reaching a maximum
level at the stage of the 6th moult and decreasing when the adult age was reached. At all stages of insect growth, incubation without food for 24 hours resulted in a 45% decrease in the content of copper and zinc, a 33% decrease in calcium and manganese, and a 15% decrease in iron. No effect of insect feeding schedule on the content of potassium, sodium, magnesium, and chromium, as well as lead and cadmium in biomass was revealed. Conclusion. House crickets can serve a source of minerals and trace elements in the human diet, and there is a risk of excessive intake of mineral elements when using raw materials from A. domesticus in food. In spite of the fact that the results of the conducted studies indicate the possibility of adjusting the elemental composition of cricket biomass by changing the feed formulation and feeding regimes, when developing hygienic (sanitary and chemical) standards for novel objects of technical regulation - raw materials and food derived from insects, it is necessary to take into consideration the variability of mineral composition and include manganese, copper, zinc and chromium in the list of controlled indicators.
Keywords: novel insect-derived food; safety assessment; element composition; mineral; trace element; alternative protein sources; entomoprotein
Популяризация здорового образа жизни и доступность информации о правильном питании привели к значительным изменениям пищевых привычек современного человека, сводящихся к стремлению потреблять меньше углеводов и жиров, соблюдая баланс пищевых веществ и при необходимости повышая долю белка, витаминов и эссенциальных элементов в ежедневном рационе. Такое увеличение спроса на полноценный белок усиливает нагрузку на сельскохозяйственный и производственный сектор промышленности: в соответствии с прогнозами Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций, к 2050 г потребность в белке может дополнительно увеличиться на 50%, что более чем на 260 млн тонн превышает современные объемы производства пищевого и кормового протеина [1, 2]. Для удовлетворения растущих потребностей в полноценном белке необходимо развивать сырьевую базу, включая альтернативные источники белка, проводить оптимизацию технологических процессов, позволяя в том числе свести к минимуму воздействие на окружающую среду [3-5]. В качестве альтернативного сырья могут использоваться как традиционно потребляемые человеком продукты, подвергнутые технологической обработке, например бобовые и получаемые из них аналоги мяса [6, 7], так и менее привычные продукты, например водоросли, микроорганизмы, насекомые, искусственно культивируемое мясо [8].
Несмотря на то что употребление насекомых в пищу -распространенная практика во многих культурах по всему миру [9], их применение в качестве альтернативного источника пищевого белка остается новым для стран Европы, Северной Америки и Евразийского экономического союза [10]. В этих странах основными источниками белка являются продукты сельскохозяйственной деятельности и морского промысла, в который входит добыча ракообразных, имеющих длительную историю пищевого использования во всем мире. Такие морские и пресноводные деликатесы, как креветки, омары, крабы, раки, являются ближайшими родственниками насекомых и относятся к тому же типу - членистоногие, чья роль в экосистемах весьма обширна и во многом определяется участием в переработке органических
субстратов. Кормовая база большинства членистоногих включает ткани животного и растительного происхождения, обеспечивая стабильность круговорота питательных веществ, в частности азота.
В странах, не имевших опыта пищевого применения насекомых, были выделены несколько видов наземных членистоногих, относящихся к перспективным источникам пищевого белка - желтый мучной червь (Tene-brio molitor), перелетная саранча (Locusta migratoria) и малый мучной червь (Alphitobius diaperinus), а также домашний сверчок (Acheta domesticus) [11]. Эти насекомые неприхотливы в условиях содержания и в основном относятся к повсеместно распространенным синантроп-ным видам, сопровождавшим человечество на протяжении тысячелетий. В частности, A. domesticus относится к полифагам, питающимся субстратом как растительного, так и животного происхождения, продуцируя на его основе собственный полноценный белок, составляющий 60-75% массы тела насекомого в пересчете на сухой вес, а также может служить источником жирных кислот, минеральных веществ и витаминов [12]. Следует отметить, что минеральный состав насекомых, выращенных в искусственных условиях, может быть оптимизирован с учетом физиологических потребностей человека, ведь макро- и микроэлементы относятся к незаменимым факторам питания, с самыми разнообразными функциями обеспечения поддержания кислотно-щелочного равновесия, регулирования водно-солевого обмена, передачи нервных импульсов, мышечных расслаблений/сокращений. Кроме того, минеральные элементы являются кофакторами ферментативных систем и компонентами сложных белков, участвуют в регуляции клеточного метаболизма и должны постоянно поступать в организм с пищей и водой [13].
Кроме высокой пищевой ценности, можно отметить высокую скорость роста A. domesticus. Культивирование сверчка до взрослой особи занимает примерно 2 мес от вылупления и включает 3 стадии развития: яйцо, нимфу и имаго (взрослое насекомое). В отличие от личиночной стадии, стадия нимфы сходна со взрослыми особями по внешним признакам, но отличается от них меньшими размерами, недоразвитым половым аппара-
Таблица 1. Характеристика образцов Acheta domesticus Table 1. Characteristics of Acheta domesticus samples
Номер образца Sample number Стадия роста Growth stage Средняя масса одного насекомого, мг Average weight per insect, mg Режим кормления Feeding schedule
1 2-я линька / The 2nd molt 119±10 Выдерживание без корма в последние 24 ч Unfed period for last 24 h
2 4-я линька / The 4th molt 175±10
3 6-я линька / The 6th molt 334±14
4 Имаго / Imago 427±12
5 2-я линька / The 2nd molt 141±10 Стабильная подача корма на протяжении всего срока выращивания Constant feed supply throughout the entire rearing period
6 4-я линька / The 4th molt 203±10
7 6-я линька / The 6th molt 358±15
8 Имаго / Imago 452±12
том и крыльями. Метаморфоза нимфы в имаго проходит за 9-11 линек в зависимости от условий содержания и корма. Продолжительность жизни взрослой особи сверчка обычно составляет 3 мес. В пищевых целях могут быть использованы как взрослые насекомые (имаго), так и подросшие до 6-9-й линьки (предимаго), все еще не достигшие по размеру взрослой особи, но содержащие меньшее количество хитина [14, 15].
Промышленное разведение домового сверчка предполагает использование специальных ферм, где в контролируемых условиях выращивают селекционированные популяции насекомых. В помещениях, где содержатся сверчки, поддерживаются стабильные температура и влажность, при этом сами насекомые находятся в специализированных контейнерах и разделены по стадиям развития. После достижения A. domesticus нужного возраста насекомых подвергают бланшированию, в том числе для обеспечения микробиологической безопасности, и конвекционной сушке. Далее биомасса сверчка проходит технологическую переработку, направленную на измельчение и/или получение отдельных фракций, таких как белковые концентраты и жиры [16, 17].
Выращивание насекомых таким методом позволяет получать биомассу, элементный состав которой может зависеть от нескольких факторов, включая состав корма и взаимодействие между его компонентами, влияющие на пищеварение и доступность элементов, а также вид насекомых и стадию роста, при этом исключаются факторы окружающей среды, такие как уровни загрязнения или естественные концентрации в зоне обитания [18]. Имеющиеся в доступной литературе данные по исследованию химического состава и содержания микронутри-ентов показывают, что состав A. domesticus не вызывает опасений с точки зрения аккумуляции вредных веществ [11, 19]. При сравнении химического состава насекомых с привычными источниками белка было показало, что домашние сверчки A. domesticus и перелетная саранча L. migratoria содержат схожие количества цинка и большее количество железа по сравнению с мясом курицы, свининой и говядиной, а концентрация железа и цинка в мучном хрущаке T. molitor выше, чем в мясе курицы и свинине, но ниже, чем в говядине [20]. При этом присутствие одних минеральных примесей может усиливать
накопление других, например увеличенное содержание селена в корме А. domesticus, приводило к усилению накопления железа и алюминия [19-22].
Исходя из результатов собственных исследований и анализа данных литературы, химический состав членистоногих, потенциально используемых в пищевых целях, требует тщательного контроля из-за возможного риска избыточного содержания минеральных компонентов. Для этого в первую очередь требуется регулировать состав корма, учитывать вид и фазу роста насекомого. При работе с сельскохозяйственными животными влияние рациона и условий содержания частично снижается за счет возможности избирательного получения частей туши, используемых в пищу, без содержимого желудочно-кишечного тракта, что не доступно при работе с насекомыми. Однако избавить насекомых от остатков корма можно альтернативным методом - путем введения этапа выдержки без корма в течение ограниченного времени перед убоем.
Цель данного исследования - изучение влияния режима кормления на микронутриентный (минеральный) состав биомассы домового сверчка А. domesticus.
Материал и методы
Для работы использовали домового сверчка А. domesticus (ООО «ОНТО», РФ). Был проведен элементный анализ 8 образцов насекомых, из которых 1-4-й образцы были получены после 24 ч выдерживания без корма перед убоем, 5-8-й образцы - после стабильной подачи корма. Образцы были отобраны на 4 этапах взросления исследуемых насекомых: в возрасте 2, 4, 6-й линьки и взрослых особей (имаго). Характеристика образцов приведена в табл. 1. Насекомых содержали в одинаковых условиях, включая состав корма. Отобранные образцы сверчка замораживали и гомогенизировали перед анализом.
Содержание калия, натрия, кальция, магния, марганца, кобальта, хрома и никеля в образцах биомассы насекомых определяли в 3 повторностях по Р 4.1.1672-03 «Руководство по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок
А/А
14 1 12-
1°Н
t ^ 8 I
CÖ -fe
О. П
i- ® b -
4 H
2 -| 0
Медь / Copper
Б/B
2-я линька 4-я линька 6-я линька Имаго
The 2nd molt The 4th molt The 6th molt Imago Образец насекомых / Insect sample
Цинк / Zinc
90 -,
80 -
; 70 -
i t b0 -я »
я Ч 50-!-§ 40 -Й 30' 20 -10 -
2-я линька 4-я линька 6-я линька Имаго
The 2nd molt The 4th molt The 6th molt Imago Образец насекомых / Insect sample
В/С
1b
14
/кг 12 Ü^12 « H10
ци m рац ent, 8 i- да
tb 4 2 0
Марганец / Manganese
ен n це o нц C
2-я линька
nd
4-я линька
Jh .
b-я линька
tíh,
Имаго
The 2nd molt The 4th molt The 6th molt Imago Образец насекомых / Insect sample
Г/D
50 45 /кг 40 35
i f 30 раци ent, m25 £■2 20 нце Co15 £ 10 5 0
Железо / Iron
2-я линька 4-я линька 6-я линька Имаго The 2nd molt The 4th molt The 6th molt Imago Образец насекомых / Insect sample
Без корма / Without feed ■ C кормом / With feed
0
Рис. 1. Содержание меди (А), цинка (Б), марганца (В) и железа (Г) в образцах биомассы Acheta domesticus, полученных при стабильной подаче корма и при выдерживании без корма
Fig. 1. Copper (A), zinc (B), manganese (C) and iron (D) content in Acheta domesticus biomass samples obtained under stable feeding and under incubation without feeding
к пище», железа, меди, цинка, свинца и кадмия - по ГОСТ 30178-96 «Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов».
Статистические исследования проведены с использованием Microsoft Office (Excel) 2021. Для характеристики вариационного ряда рассчитывали среднее арифметическое и стандартную ошибку среднего. Различия считали статистически значимыми при р<0,05.
Оценку элементного состава биомассы сверчка (возраст 6-й линьки и имаго), полученного при разных режимах кормления, проводили с точки зрения возможности использования насекомых в качестве источника соответствующих минеральных веществ, для чего содержание элемента в биомассе сравнивали с нормами физиологических потребностей [МР 2.3.1.0253-21 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения
Российской Федерации» и «Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к продукции (товарам), подлежащей санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)»]. Анализ содержания минеральных веществ проводили из расчета на 100 г биомассы, что соответствует вероятному уровню суточного потребления человеком (согласно расчетам, представленным в рекомендациях Commission Implementing Regulation (EU) 2022/188 of 10 February 2022 authorising the placing on the market of frozen, dried and powder forms of A. domesticus as a novel food).
Результаты и обсуждение
В аспекте безопасности пищевой продукции в первую очередь контролируется содержание токсичных элементов, однако негативное действие может проявляться
А/А
600
- 500
, Ü 400 ■I Е
I ^ 300
о. С
I- jfc |§ 200
£ 100
Кальций / Calcium
Б/B
Калий / Potassium
2-я линька 4-я линька 6-я линька Имаго The 2nd molt The 4th molt The 6th molt Imago Образец насекомых / Insect sample
6000 n
5000 -4000 -3000 -2000 -1000 -
2-я линька 4-я линька 6-я линька
Имаго
The 2nd molt The 4th molt The 6th molt Imago Образец насекомых / Insect sample
В/С
500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
Магний / Magnesium
Г/D
2-я линька 4-я линька 6-я линька
The 2nd molt The 4th molt The 6th molt
Образец насекомых / Insect sample
Имаго Imago
2500
2000
'1500
1000
500
Натрий / Sodium
2-я линька 4-я линька 6-я линька
Имаго
The 2nd molt The 4th molt The 6th molt Imago Образец насекомых / Insect sample
Без корма / Without feed ■ C кормом / With feed
0
0
0
Рис. 2. Содержание кальция (А), калия (Б), магния (В) и натрия (Г) в образцах биомассы Acheta domesticus, полученных при стабильной подаче корма и при выдерживании без корма
Fig. 2. Calcium (A), potassium (B), magnesium (C) and sodium (D) content in Acheta domesticus biomass samples obtained under stable feeding and under holding without feeding
и при поступлении эссенциальных веществ в дозах, превышающих нормы потребления. Первичный анализ риска избыточного поступления минеральных компонентов в составе биомассы насекомых предполагает такую возможность, свидетельствуя о необходимости изучения методов управления этим риском.
Результаты исследования элементного состава А. domesticus приведены на рис. 1, 2. В образцах насекомых со стабильной подачей корма концентрации меди, цинка, марганца, железа (см. рис. 1), а также кальция (см. рис. 2А) увеличивались по мере роста насекомых, максимальная концентрация достигалась в возрасте 6-й линьки, при этом у взрослых особей (имаго) содержание кальция и микроэлементов было достоверно ниже (р<0,05). В процессе роста содержание меди, цинка и марганца в биомассе сверчков, содержавшихся в условиях стабильной подачи корма, увеличивалось более чем на 100% (104-165%) в сравнении со сверчками, выдержанными без корма, у которых разница в содержании меди, цинка и марганца не превышала 60%. Нако-
пление железа и кальция также происходило интенсивнее в биомассе сверчков, содержавшихся в условиях стабильной подачи корма (отличие минимального и максимального содержания в биомассе составляло 50%), а в образцах, прошедших голодный этап, концентрация кальция изменялась в пределах погрешности метода. Таким образом, концентрация меди, цинка, марганца, железа и кальция в образцах насекомых, прошедших голодный этап, была статистически значимо ниже (меди и цинка - на 45±3%, кальция и марганца - на 33±2%, железа - на 15±1%, р<0,05), чем в образцах насекомых при стабильной подаче корма.
Содержание калия, магния и натрия в образцах сверчка постепенно увеличивалось по мере роста насекомых, при этом сохранялась тенденция к более низкому содержанию этих элементов в образцах насекомых, прошедших «голодный» этап, однако достоверной зависимости отмечено не было (см. рис. 2).
Концентрация свинца и кадмия в исследованных образцах домового сверчка не превышала 1,0 мг/кг (зна-
Таблица 2. Содержание минеральных веществ в образцах биомассы сверчков Acheta domesticus возраста 6-й линьки, полученных при стабильном режиме питания и при выдерживании без корма
Table 2. Mineral content in biomass samples of Acheta domesticus crickets of the 6th molt age obtained under a stable feeding schedule and without feeding
Минеральный элемент Mineral element Адекватный уровень потребления для человека*, мг/сут Adequate intake for humans*, mg/day Выдерживание без корма в последние 24 ч Unfed period for last 24 h Стабильная подача корма на протяжении всего культивирования Stable feeding for the whole period
содержание в A. domesticus, мг/кг content in A. domesticus, mg/kg % от адекватного суточного потребления в 100 г образца 100 g sample provides % of adequate daily intake содержание в A. domesticus, мг/кг content in A. domesticus, mg/kg % от адекватного суточного потребления в 100 г образца 100 g sample provides % of adequate daily intake
Калий / Potassium 2500 3505 14,0 3194 12,8
Натрий / Sodium 1300 1956 15,1 1906 14,7
Кальций / Calcium 1000 360,6 3,6 531,9 5,3
Магний Magnesium 400 263,1 6,6 318,5 8,0
Железо / Iron 10 22,48 22,5 41,51 41,5
Марганец / Manganese 2 8,51 42,6 13,67 68,4
Медь / Copper 1 5,27 52,7 11,81 118,1
Цинк / Zinc 12 39,36 32,8 75,64 63,0
Хром / Chromium 0,05 0,091 18,2 0,110 22,0
П р и м е ч а н и е. Здесь и в табл. 3: * - Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к продукции (товарам), подлежащей санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю).
N o t e. Here and in table 3: * - Uniform sanitary-epidemiological and hygienic requirements for products (goods) subject to sanitary and epidemiological supervision (control).
чение соответствует требованиям безопасности, указанным в ТР ТС 021/2011 для пищевых продуктов животного происхождения, сходных с исследуемыми образцами по количеству белка, жира и влаги). Содержание хрома, увеличивавшееся при переходе на стадию имаго (взрослого насекомого) как у сверчков, стабильно получавших корм, так и у прошедших этап 24-часового голодания, не превышало 0,5 мг/кг. В целом для свинца, кадмия и хрома наблюдалось сохранение тенденции к поддержанию более высокой концентрации в образцах, полученных при стабильной подаче корма.
Во всех исследованных образцах биомассы сверчка содержание кобальта и никеля было ниже уровня чувствительности метода определения (<0,01 мг/кг).
Оценка элементного состава биомассы сверчка с точки зрения возможности использования насекомых в качестве источников минеральных веществ продемонстрировала, что в 100 г образца сверчка возраста 6-й линьки, получавшего стабильное питание, содержание марганца и цинка не превышало адекватных суточных уровней потребления этих элементов для человека, тогда как содержание меди было выше адекватного уровня потребления почти на 20% (табл. 2), что может привести к негативным последствиям при включении такого продукта в рацион. Элементный состав насекомых того же возраста, прошедших «голодный» этап, обеспечивал поступление со 100 г биомассы всех микроэлементов в пределах норм физиологических потребностей человека.
Изучение биомассы взрослых сверчков продемонстрировало сходную картину в части влияния «голодного» этапа, позволившего снизить содержание в образцах марганца, меди и цинка в среднем в 2 раза (табл. 3).
Таким образом, изменение режима кормления приводило к снижению в биомассе насекомых концентрации меди, цинка, кальция, марганца и железа и не влияло на содержание калия, натрия, магния, свинца и кадмия.
Предупреждение избыточного поступления микрону-триентов с пищей может быть достигнуто за счет более низкого уровня потребления такого продукта в рационе, например, допустимые уровни содержания кадмия, свинца и ртути в мясе и мясопродуктах в несколько раз ниже, чем в рыбе и нерыбных объектах промысла. Такая разница концентраций компенсируется нормами потребления в соответствии с Рекомендациями по рациональным нормам потребления пищевых продуктов, отвечающих современным требованиям здорового питания, утвержденными приказом Минздрава России от 19.08.2016 № 614: для мясных продуктов она составляет 73 кг в год (200 г/сут), а для рыбных - 22 кг в год (60 г/сут). Таким образом, несмотря на более высокие допустимые уровни содержания некоторых токсичных элементов в рыбных продуктах и невозможности их контролировать из-за условий промысла, риск избыточного поступления элементов регулируется посредством более низкого уровня потребления таких продуктов, что актуально для рыбы, моллюсков и ракообразных. Такой же подход может быть применен при формировании гигиенических (санитарно-химических) нормативов для сырья и пищевой продукции, полученных из насекомых.
Регулирование показателей безопасности пищевой продукции в ряде случаев не ограничивается токсичными элементами: на сегодняшний день существует ряд пище-
Таблица 3. Содержание минеральных веществ в образцах биомассы сверчков Acheta domesticus возраста имаго, полученных при стабильном режиме питания и при выдерживании без корма
Table 3. Mineral content in biomass samples of adult age Acheta domesticus crickets obtained under a stable feeding schedule and without feeding
Минеральный элемент Element Адекватный уровень потребления для человека*, мг/сут Adequate intake for humans*, mg/day Выдерживание без корма в последние 24 ч Unfed period for last 24 h Стабильная подача корма на протяжении всего культивирования Stable feeding for the whole period
содержание в A. domesticus, мг/кг content in A. domesticus, mg/kg % от адекватного суточного потребления в 100 г образца 100 g sample provides % of adequate daily intake содержание в A. domesticus, мг/кг content in A. domesticus, mg/kg % от адекватного суточного потребления в 100 г образца 100 g sample provides % of adequate daily intake
Калий / Potassium 2500 3245 13,0 3898 15,6
Натрий / Sodium 1300 2202 16,9 1940 14,9
Кальций / Calcium 1000 309,7 3,1 452,5 4,5
Магний / Magnesium 400 400,4 10,0 432,9 10,8
Железо / Iron 10 23,65 23,7 28,10 28,1
Марганец / Manganese 2 7,32 36,6 11,35 56,8
Медь / Copper 1 5,54 55,4 10,00 100,0
Цинк / Zinc 12 32,75 27,3 61,85 51,5
Хром / Chromium 0,05 0,4231 84,6 0,400 80,0
вых продуктов, находящихся в зоне риска по высокому содержанию некоторых микроэлементов, для которых установлены требования безопасности по отдельным показателям (согласно ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции»), например пектин по содержанию цинка и меди, консервированные продукты по хрому, молочные продукты по меди. Поскольку при анализе содержания минеральных веществ в 100 г биомассы сверчка (вероятный уровень суточного потребления человеком) было показано значительное количество марганца, меди, цинка и хрома (более 50% адекватного уровня потребления данных микроэлементов), есть все основания для включения этих элементов в перечень показателей химической безопасности насекомых и продуктов на их основе.
Сведения об авторах
Таким образом, домовые сверчки могут служить источником макро- и микроэлементов в рационе человека, причем существует риск избыточного поступления минеральных элементов при использовании сырья из A. domesticus в пищу. Несмотря на то что результаты проведенных исследований свидетельствуют о возможности корректировки элементного состава биомассы сверчка изменением рецептуры кормов и режимов кормления, при разработке гигиенических (санитарно-хими-ческих) нормативов для новых объектов технического регулирования - сырья и пищевой продукции, полученных из насекомых, необходимо учитывать вариабельность минерального состава и включить в перечень контролируемых показателей содержание марганца, меди, цинка и хрома.
ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» (Москва, Российская Федерация):
Тышко Надежда Валерьевна (Nadezhda V. Tyshko) - доктор медицинских наук, заведующий лабораторией оценки безопасности биотехнологий и новых источников пищи E-mail: [email protected]
https://orcid.org/0000-0002-8532-5327
Тимошенко Ксения Андреевна (Kseniya A. Timoshenko) - кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории оценки безопасности биотехнологий и новых источников пищи E-mail: [email protected] https://orcid.org/0009-0009-5344-2703
Шестакова Светлана Игоревна (Svetlana I. Shestakova) - научный сотрудник лаборатории оценки безопасности биотехнологий и новых источников пищи E-mail: [email protected] https://orcid.org/0000-0003-0279-4134
Зотов Владимир Алексеевич (Vladimir A. Zotov) - кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории химии пищевых продуктов E-mail: [email protected] https://orcid.org/0000-0002-8271-3869
Литература
1. Канокова М.А., Хамуков Ю.Х. Связь рациона питания и устойчивости развития общества. Объективизация представлений о последствиях замены животного белка растительным // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследо- 13. ваний. 2022. № 12. С. 15-23. DOI: https://doi.org/10.17513/mjpfi.13477
2. Dolganyuk V., Sukhikh S., Kalashnikova O., Ivanova S., Kashirskikh E., Prosekov A. et al. Food proteins: potential resources // Sustainability.
2023. Vol. 15, N 7. P. 5863. DOI: https://doi.org/10.3390/su15075863 14.
3. Тышко Н.В., Садыкова Э.О., Шестакова С.И., Аксюк И.Н. Новые источники пищи: от генно-инженерно-модифицированных 15. организмов к расширению биоресурсной базы России // Вопросы питания. 2020. Т. 89, № 4. С. 100-109. DOI: https://doi. org/10.24411/0042-8833-2020-10046
4. Boehm E., Borzekowski D., Ververis E., Lohmann M., Bol G.-F. 16. Communicating food risk-benefit assessments: edible insects as red meat replacers // Front. Nutr. 2021. Vol. 16, N 8. Article ID 749696. DOI: https://doi.org/10.3389/fnut.2021.749696
5. Onwezen M., Bouwman E., Reinders M., Dagevos H. A systematic 17. review on consumer acceptance of alternative proteins: pulses, algae, insects, plant-based meat alternatives, and cultured meat // Appetite. 2021. Vol. 159. Article ID 105058. DOI: https://doi.org/10.1016/j. appet.2020.105058
6. Estell M., Hughes J., Grafenauer S. Plant protein and plant-based meat 18. alternatives: consumer and nutrition professional attitudes and perceptions // Sustainability. 2021. Vol. 13, N 3. P. 1478. DOI: https://doi. org/10.3390/su13031478
7. Siddiqui S.A., Khalifa I., Yin T. Valorization of plant proteins for meat analogues design - a comprehensive review // Eur. Food Res. Technol. 19.
2024. Vol. 250. P. 2479-2513. DOI: https://doi.org/10.1007/s00217-024-04565-1
8. Tacon A.G., Lemos D., Metian M. Fish for health: improved nutritional 20. quality of cultured fish for human consumption // Rev. Fish. Sci. Aquac. 2020. Vol. 28, N 4. P. 449-458. DOI: https://doi.org/10.1080/23308249. 2020.1762163
9. Brightwell H.G. Safety of alternative proteins: technological, environmental and regulatory aspects of cultured meat, plant-based meat, 21. insect protein and single-cell protein // Foods. 2021. Vol. 10, N 6.
P. 1226. DOI: https://doi.org/10.3390/foods10061226
10. Ramos-Elorduy J. Anthropo-entomophagy: cultures, evolution and 22. sustainability // fintomol. Res. 2009. Vol. 39, N 5. P. 271-288. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1748-5967.2009.00238.x
11. Svanberg I., Berggren A. Insects as past and future food in entomo-phobic Europe // Food Cult. Soc. 2021. Vol. 24, N 5. P. 624-638. 23. DOI: https://doi.org/10.1080/15528014.2021.1882170
12. Ververis E., Boue G., Poulsen M., Pires S.M., Niforou A., Thomsen S.T. et al. A systematic review of the nutrient composition, microbiological
and toxicological profile of Acheta domesticus (house cricket) // J. Food Compos. Anal. 2022. Vol. 114. Article ID 104859. DOI: https://doi. org/10.1016/j.jfca.2022.104859
Rumbos C., Athanassiou C. Feed additives for insect production // Sustainable Use of Feed Additives in Livestock / eds G. Arsenos, I. Giannenas. Cham : Springer, 2023. P. 799-810. DOI: https://doi. org/10.1007/978-3-031-42855-5_27
Королев А.А. Гигиена питания : руководство для врачей. Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2016. 624 с. ISBN: 978-5-9704-3706-3. Fernandez-Cassi X., Supeanu A., Vaga M., Jansson A., Boqvist S., Vagsholm I. The house cricket (Acheta domesticus) as a novel food: a risk profile // J. Insects Food Feed. 2019. Vol. 5, N 2. P. 137-157. DOI: https://doi.org/10.3920/JIFF2018.0021
Pinera A.V., Charles H.M., Dinh T.A., Killian K.A. Maturation of the immune system of the male house cricket, Acheta domesticus // J. Insect Physiol. 2013. Vol. 59, N 8. P. 752-760. DOI: https://doi.org/10.1016/ j.jinsphys.2013.05.008
Turck D., Bohn T., Castenmiller J., De Henauw S., Hirsch-Ernst K.I., Maciuk A. et al. Safety of frozen and dried formulations from whole house crickets (Acheta domesticus) as a Novel food pursuant to Regulation (EU) 2015/2283 // EFSA J. 2021. Vol. 19, N 8. Article ID e06779. DOI: https://doi.org/10.2903/j.efsa.2021.6779
Turck D., Bohn T., Castenmiller J., De Henauw S., Hirsch-Ernst K.I., Maciuk A. et al. Safety of partially defatted house cricket (Acheta domes-ticus) powder as a novel food pursuant to Regulation (EU) 2015/2283 // EFSA J. 2022. Vol. 20, N 5. Article ID e07258. DOI: https://doi. org/10.2903/j.efsa.2022.7258
Lange K.W., Nakamura Y. Edible insects as future food: chances and challenges // J. Future Foods. 2021. Vol. 1, N 1. P. 38-46. DOI: https:// doi.org/10.1016/j.jfutfo.2021.10.001
Machado I., Suarez Priede A., Rodriguez M. C., Heath D., Heath E., Kourimska L. et al. Bioaccessibility of trace elements and Fe and Al endogenic nanoparticles in farmed insects: pursuing quality sustainable food // Food Chem. 2024. Vol. 458. Article ID 140229. DOI: https://doi. org/10.1016/j.foodchem.2024.140229
Mwangi M.N., Oonincx D.G.A.B., Stouten T. Insects as sources of iron and zinc in human nutrition // Nutr. Res. Rev. 2018. Vol. 31, N 2. P. 248-255. DOI: https://doi.org/10.1017/S0954422418000094 Genchi G., Lauria G., Catalano A., Sinicropi M.S., Carocci A. Biological activity of selenium and its impact on human health // Int. J. Mol. Sci. 2023. Vol. 24, N 3. P. 2633. DOI: https://doi.org/10.3390/ ij ms24032633
Oonincx D.G.A.B., Van der Poel A.F.B. Effects of diet on the chemical composition of migratory locusts (Locusta migratoria) // Zoo Biol. 2011. Vol. 30, N 1. P. 9-16. DOI: https://doi.org/10.1002/ zoo.20308
References
Kanokova M.A., Khamukov Y.Kh. Relation of dietary intake and sustainability of society development. Objectivisation of ideas about the consequences of replacing animal protein with vegetable protein. Mezhdunarodniy zhurnal prikladnykh i fundamental'nykh issledo-vaniy [International Journal of Applied and Fundamental Research]. 2022; (12): 15-23. DOI: https://doi.org/10.17513/mjpfi.13477 (in Russian)
Dolganyuk V., Sukhikh S., Kalashnikova O., Ivanova S., Kashirskikh E., Prosekov A., et al. Food proteins: potential resources. Sustainability. 2023; 15 (7): 5863. DOI: https://doi.org/10.3390/su15075863 Tyshko N.V., Sadykova E.O., Shestakova S.I., Aksyuk I.N. New sources of food: from genetically engineered modified organisms to expand the bioresource base of Russia. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2020; 89 (4): 100-9. DOI: https://doi.org/10.24411/0042-8833-2020-10046 (in Russian)
Boehm E., Borzekowski D., Ververis E., Lohmann M., Bol G.-F. Communicating food risk-benefit assessments: edible insects as red meat replacers. Front Nutr. 2021; 16 (8): 749696. DOI: https://doi. org/10.3389/fnut.2021.749696
Onwezen M., Bouwman E., Reinders M., Dagevos H. A systematic review on consumer acceptance of alternative proteins: pulses, algae, insects, plant-based meat alternatives, and cultured meat. Appetite. 2021; 159: 105058. DOI: https://doi.org/10.1016/ j.appet.2020.105058
Estell M., Hughes J., Grafenauer S. Plant protein and plant-based meat alternatives: consumer and nutrition professional attitudes and perceptions. Sustainability. 2021; 13 (3): 1478. DOI: https://doi.org/10.3390/ su13031478
12.
13.
14.
Siddiqui S.A., Khalifa I., Yin T. Valorization of plant proteins for meat analogues design - a comprehensive review. Eur Food Res Technol. 2024; 250: 2479-513. DOI: https://doi.org/10.1007/s00217-024-04565-1 Tacon A.G., Lemos D., Metian M. Fish for health: improved nutritional quality of cultured fish for human consumption. Rev Fish Sci Aquac. 2020; 28 (4): 449-58. DOI: https://doi.org/10.1080/23308249.2020.176 2163
Brightwell H.G. Safety of alternative proteins: technological, environmental and regulatory aspects of cultured meat, plant-based meat, insect protein and single-cell protein. Foods. 2021; 10 (6): 1226. DOI: https://doi.org/10.3390/foods10061226
Ramos-Elorduy J. Anthropo-entomophagy: cultures, evolution and sustainability. Entomol Res. 2009; 39 (5): 271-88. DOI: https://doi. org/10.1111/j.1748-5967.2009.00238.x
Svanberg I., Berggren A. Insects as past and future food in entomo-phobic Europe. Food Cult Soc. 2021; 24 (5): 624-38. DOI: https://doi. org/10.1080/15528014.2021.1882170
Ververis E., Boue G., Poulsen M., Pires S.M., Niforou A., Thomsen S.T., et al. A systematic review of the nutrient composition, microbiological and toxicological profile of Acheta domesticus (house cricket). J Food Compos Anal. 2022; 114: 104859. DOI: https://doi.org/10.1016/ j.jfca.2022.104859
Rumbos C., Athanassiou C. Feed additives for insect production. In: G. Arsenos, I. Giannenas (eds). Sustainable Use of Feed Additives in Livestock. Cham: Springer, 2023: 799-810. DOI: https://doi. org/10.1007/978-3-031-42855-5_27
Korolev A.A. Hygiene of nutrition: guide for doctors. Moscow: GEOTAR-Media. 2016: 624 p. ISBN: 978-5-9704-3706-3. (in Russian)
7
8.
2
9
4
6
15. Fernandez-Cassi X., Supeanu A., Vaga M., Jansson A., Boqvist S., Vag- 19. sholm I. The house cricket (Acheta domesticus) as a novel food: a risk profile. J Insects Food Feed. 2019; 5 (2): 137-57. DOI: https://doi. org/10.3920/JIFF2018.0021 20.
16. Pinera A.V., Charles H.M., Dinh T.A., Killian K.A. Maturation ofthe immune system of the male house cricket, Acheta domesticus. J Insect Physiol. 2013; 59 (8): 752-60. DOI: https://doi.org/10.1016/jjinsphys.2013.05.008
17. Turck D., Bohn T., Castenmiller J., De Henauw S., Hirsch-Ernst K.I., Maciuk A., et al. Safety of frozen and dried formulations from whole 21. house crickets (Acheta domesticus) as a Novel food pursuant to Regulation (EU) 2015/2283. EFSA J. 2021; 19 (8): e06779. DOI: https://doi. org/10.2903/j.efsa.2021.6779 22.
18. Turck D., Bohn T., Castenmiller J., De Henauw S., Hirsch-Ernst K.I., Maciuk A., et al. Safety of partially defatted house cricket (Acheta domesticus) powder as a novel food pursuant to Regulation (EU) 23. 2015/2283. EFSA J. 2022; 20 (5): e07258. DOI: https://doi.org/10.2903/ j.efsa.2022.7258
Lange K.W., Nakamura Y. Edible insects as future food: chances and challenges. J Future Foods. 2021; 1 (1): 38-46. DOI: https://doi. org/10.1016/j.jfutfo.2021.10.001
Machado I., Suarez Priede A., Rodriguez M. C., Heath D., Heath E., Kourimska L., et al. Bioaccessibility of trace elements and Fe and Al endogenic nanoparticles in farmed insects: pursuing quality sustainable food. Food Chem. 2024; 458: 140229. DOI: https://doi.org/10.1016/ j.foodchem.2024.140229
Mwangi M.N., Oonincx D.G.A.B., Stouten T. Insects as sources of iron and zinc in human nutrition. Nutr Res Rev. 2018; 31 (2): 248-55. DOI: https://doi.org/10.1017/S0954422418000094 Genchi G., Lauria G., Catalano A., Sinicropi M.S., Carocci A. Biological activity of selenium and its impact on human health. Int J Mol Sci. 2023; 24 (3): 2633. DOI: https://doi.org/10.3390/yms24032633 Oonincx D.G.A.B., Van der Poel A.F.B. Effects of diet on the chemical composition of migratory locusts (Locusta migratoria). Zoo Biol. 2011; 30 (1): 9-16. DOI: https://doi.org/10.1002/zoo.20308
