W związku ze stale zwiększającą się liczbą ludności na świecie, wzrasta również zapotrzebowanie na składniki odżywcze, w tym pełnowartościowe białko. Według opinii naukowców, aby zaspokoić potrzeby żywieniowe produkcja żywności do 2030 roku powinna wzrosnąć dwukrotnie. W związku z tym rośnie zainteresowanie alternatywnymi źródłami białka w diecie. Jednym z nich są insekty, których skład aminokwasowy jest najbardziej zbliżony do białek zwierzęcych, tradycyjnie występujących w diecie.
Robaki jako źródło białka w diecie
Do tej pory produkty na bazie owadów stanowiły niszę na rynku. Natomiast Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności 13.01.2021 opublikował opinię naukową, w której stwierdził, że spożywanie larw mącznika jest bezpieczne i zdrowe. W związku z tym owady zaczynają być postrzegane jako obiecujące źródło białka, które można uzyskać przy użyciu minimalnych zasobów.
Liczba gatunków owadów żyjących na ziemi stanowi ok. 2 miliony. Owady i ich produkty stosowane są w sektorze spożywczym, farmaceutycznym, chemicznym, a także tekstylnym od wielu lat. Wykorzystywany jest m.in. miód pszczeli, kit, wosk, jedwab naturalny, kantarydyna czy koszenila. Warto zaznaczyć, iż w wielu rejonach świata np. w Chinach, Japonii, Tajlandii czy Meksyku, owady są składnikiem diety.
Szacuję się, że jadalnych dla człowieka jest około 2 tysięcy gatunków. Należą do nich grupy owadów, takie jak: chrząszcze, gąsienice, osy, pszczoły, mrówki, świerszcze, szarańcza, termity, pluskwy, ważki, muchy i inne, zarówno dorosłe osobniki, ale także poczwarki, larwy i jaja.
Do niedawna w Europie owady nie były postrzegane jako składnik diety, a jedynie spożywano je w produktach, w których są wykorzystywane jako dodatek do żywności (np. koszenila).
D3+K2MK7 – połączenie dla mocnych kości
Insekty – wartościowy składnik diety
Owady stanowią niedocenianą alternatywę dla składników odżywczych dostarczanych z tradycyjnych źródeł zwierzęcych. Są źródłem energii, białka, węglowodanów, tłuszczu oraz witamin i składników mineralnych. Owady spełniają wymagania aminokwasowe określone dla człowieka, są bogate w MUFA i / lub PUFA, a także są źródłem mikro-składników odżywczych, takich jak miedź, żelazo, magnez, mangan, fosfor, selen i cynk oraz ryboflawina, kwas pantotenowy, biotyna i w niektórych przypadkach kwas foliowy. Dodatkowo charakteryzuje się wysokim stopniem strawności (77,9-98,9%).
Należy zaznaczyć, iż skład odżywczy owadów jest silnie uzależniony od paszy. Wiele publikacji podaje również rozbieżne wyniki dotyczące zwartości białka w owadach. Czynniki, które mogą przyczyniać się do tych różnić to:
- różnice w diecie lub paszy (tj. liście a nasiona),
- stadium rozwojowym owada (tj. jaja, larwy, poczwarki lub postaci dorosłe),
- miejsce i sezon zbierania owadów oraz przetwarzania owadów przed analizą (tj. ocena całego owada w porównaniu z owadem z usuniętymi niejadalnymi częściami).
Dlaczego warto jeść owady?
Korzyści zdrowotne:
- Insekty są zdrową i odżywczą alternatywą dla produktów, takich jak wieprzowina, drób wołowina, czy ryby.
- Wiele insektów bogatych jest w białko oraz „zdrowe” tłuszcze, wapń, żelazo, cynk.
- Insekty w wielu regionach świata stanowią część codziennej diety.
Korzyści środowiskowe:
- Produkcja żywności formie insektów emituje mniej gazów cieplarnianych, niż większość zwierząt hodowlanych. Globalny wzrost spożycia mięsa wiąże się z niekorzystnym wpływem na środowisko, takim jak zwiększona emisja gazów cieplarnianych, co przyczynia się do globalnego ocieplenia i większego wykorzystania wody/gruntów.
- Hodowla insektów nie wymaga dużych obszarów (a tym samym eksploracji terenów). Produkcja paszy jest jedynym czynnikiem wpływającym na powierzchnie lądowe.
- Emisja amoniaku związana z hodowlą insektów, również jest znacznie mniejsza niż ta wynikająca z hodowli trzody.
- Insekty znacznie efektywniej przekształcają paszę w białko (np. świerszcze potrzebuję jej 12-krotnie mniej niż bydło, 4-krotnie mniej niż owce i 2-krótnie mniej niż świnie i kurczaki broilery w celu produkcji tej samej ilości białka).
- Mniej strat produktów (w przypadku świerszczy 80% jest części jadalna, a w przypadku wołowiny jedynie 40%).
Owady – jako źródło białka dla sportowców
Obecnie dostępne są ograniczone dane na temat zawartości białka, składu aminokwasów i strawności białka owadów, które są produkowane w celach handlowych i sprzedawane do spożycia przez ludzi. Większość dostępnych informacji pochodzi od owadów zebranych z dzikich populacji. Dane te wskazują, że zawartość białka w owadach z niektórych rzędów jest porównywalna z konwencjonalnymi, wysokojakościowymi źródłami pokarmu bogatymi w białko pochodzenia zwierzęcego i roślinnego, takimi jak wołowina, jaja, mleko i soja. Zawartość białka i aminokwasów owadów jadalnych jest dość zmienna, prawdopodobnie częściowo z powodu braku standaryzacji diety lub paszy, etapu rozwoju w czasie analizy, lokalizacji i sezonu zbioru owadów oraz procedur przetwarzania przed analizą. Białko z produkowanych na rynku jadalnych owadów powinno mieć bardziej precyzyjnie określoną zawartość białka i aminokwasów, niż owady zebrane w środowisku naturalnym ze względu na znormalizowaną paszę i warunki środowiskowe.
Dla sportowców pożądanym rezultatem jest stymulacja syntezy białek mięśniowych i
przyrost masy mięśniowej. Oprócz uwzględnienia całkowitej zawartości EAA ważne jest podkreślenie dostępnej zawartości leucyny w źródle białka. Biorąc pod uwagę zakres zawartości leucyny wśród owadów jadalnych, przyszłe badania na ludziach powinny zidentyfikować gatunki o najwyższej zawartości leucyny i EAA oraz ocenić ich zdolność do stymulowania syntezy białek mięśniowych po spożyciu.
Analiza dostępnego badania na ludziach
Źródło: Vangsoe MT, Thogersen R, Bertram HC, Heckmann LL, Hansen M. Ingestion of Insect Protein Isolate Enhances Blood Amino Acid Concentrations Similar to Soy Protein in A Human Trial. Nutrients. 2018;10(10):1357.
Badanie dotyczyło odpowiedzi poposiłkowej, po spożyciu izolatu białka z owadów na stężenie aminokwasów (AA) we krwi in vivo u ludzi.
Przeprowadzono bezpośrednie porównanie pomiędzy izolatem białka serwatki, soi i białka owadów w celu oceny i porównania profilu AA, dostępności AA po spożyciu w eksperymencie na ludziach.
Cel:
Celem badania było porównanie poposiłkowej dostępności aminokwasów (AA) i profilu AA we krwi po spożyciu izolatu białka z mącznika, izolatu serwatki i izolatu soi.
Projekt:
Sześciu zdrowych młodych mężczyzn wzięło udział w randomizowanym badaniu krzyżowym i otrzymało trzy różne suplementy białkowe (25 g surowego białka z serwatki, soi, owadów lub placebo (woda)) przez cztery oddzielne dni.
Próbki krwi pobierano przed, 0 min, 20 min, 40 min, 60 min, 90 min i 120 min.
Aktywność fizyczna i spożycie diety były standaryzowane przed każdą próbą, a uczestnicy zostali poinstruowani, aby pościć od poprzedniej nocy.
Stężenia (aminokwasów) AA w próbkach krwi określono za pomocą H-NMR spektroskopii.
Wyniki:
We wszystkich odżywkach białkowych w ciągu 120 minut wykryto znaczny wzrost stężenia aminokwasów egzogennych (EAA), aminokwasów rozgałęzionych (BCAA) i leucyny we krwi.
Niemniej jednak zmiana profilu AA była znacznie większa po spożyciu serwatki niż soi i białka owadów ( s<0,05).
Analiza obszaru pod krzywą (AUC) i profil AA ujawniły porównywalne stężenia AA dla białka soi i białka owadów, podczas gdy serwatka promowała o ~ 97% i ~ 140% większą wartość AUC, niż odpowiednio białka soi i owadzie. W przypadku białka owadów zaobserwowano tendencję do wyższych stężeń AA po okresie 120 minut.
Soy Protein Isolate TREC NUTRITION
Wniosek:
Białko serwatkowe jest lepsze, niż białko sojowe pod względem stymulacji MPS i masy mięśniowej. Niemniej jednak, biorąc pod uwagę przyszły brak białka w diecie i rosnącą potrzebę stosowania ekologicznych źródeł białka, bardzo interesujące jest zbadanie jakości alternatywnych źródeł białka, takich jak białko owadów.
Spożycie serwatki, soi i izolatu białka owadów zwiększa stężenie EAA, BCAA i leucyny we krwi w ciągu 120 minut (serwatka> owad = soja).
Białko owadów podnosiło stężenia aminokwasów we krwi podobne jak białko sojowe.
Jednak w przypadku białka owadów zaobserwowano tendencję do wyższych stężeń aminokwasów we krwi pod koniec 120 minut po spożyciu, co wskazuje, że można je uznać za „wolno” strawne źródło białka.
Białko serwatkowe indukuje znacznie większy wzrost MPS mięśni niż soja i kazeina. Ponadto zasugerowano, że „szybkie” białka, takie jak serwatka, stymulują szybki wzrost MPS, podczas gdy „wolne” białka, takie jak kazeina, a prawdopodobnie także białko owadów, wydają się przede wszystkim hamować rozpad białek mięśniowych. Dlatego też spożycie białka serwatkowego w połączeniu z treningiem oporowym nadal wydaje się być najbardziej optymalną kombinacją wspierającą wzrost mięśni i przyrost siły, tak jak jest to pożądane przez sportowców.
Na podstawie ustaleń w niniejszym badaniu, białko owadów może przynajmniej odpowiadać jakości białka sojowego, jednak jest ono jeszcze „wolno” trawione. Sugerowałoby to zatem, że białko owadów może być potencjalną kompensacją żywieniową w żywności opartej na mięsie, jajach i soi, które służą jako źródło pożywienia bogatego w białko w powszechnej diecie ludzi. Spożycie serwatki, soi i izolatu białka owadów zwiększa stężenie EAA, BCAA i leucyny we krwi w ciągu 120 minut (serwatka> soja = owad). Białko owadów indukuje stężenia AA we krwi podobne do białek sojowych w ciągu dwóch godzin po posiłku, ale wydaje się, że jest wolniej trawione niż soja i serwatka. Dane sugerują, że białko ekstrahowane z owadów może być potencjalną przyszłą alternatywą dla białka sojowego w codziennym żywieniu człowieka.
Białko serwatkowe znacznie skuteczniej dostarcza aminokwasy do krwioobiegu, natomiast białko z insektów jest równie dobre co białko sojowe. Białko serwatkowe jest lepsze od białka sojowego i z insektów, ale pomiędzy białkami roślinnymi, a z insektów możemy postawić znak równości.
Wykorzystanie owadów w sektorze spożywczym – korzyści i przeszkody
Zmniejszająca się powierzchnia gruntów rolnych z czasem może uniemożliwić powstawanie nowych gospodarstw. Zubożeniu ulegają także światowe zasoby wodne, co przyczynia się do zwiększenia kosztów i utrudnienia hodowli zwierząt. W związku z powyższym, istnieje niebezpieczeństwo, iż intensyfikacja produkcji żywności nie przyczyni się do poprawy bezpieczeństwa żywnościowego na świecie, a samo zwiększenie tradycyjnej hodowli zwierzęcej nie będzie możliwe.
Obiecującą alternatywą dla konwencjonalnych źródeł białka są owady jadalne, które mają duży potencjał jako komponent diety człowieka, z uwagi na wysoką wartość odżywczą. Za hodowlą insektów w miejsce trzody chlewnej czy drobiu przemawia także fakt, iż jest ona bardziej korzystna dla środowiska, ekonomiczna i wydajna.
Hodowla owadów wiąże się z istotnymi pod względem ochrony środowiska korzyściami, jak mniejsze zużycie wody pitnej, paszy. Dodatkowo chów robaków wiąże się z mniejszą emisją gazów cieplarnianych, a odchody owadów mogą znaleźć zastosowanie w rolnictwie jako nawóz. Kolejnym pozytywnym aspektem jest wysoki współczynnik rozrodczości i krótki cykl reprodukcji. Ponadto produkcja larw nie należy do skomplikowanych, biorąc pod uwagę wyjątkowe zdolności rozrodcze owadów, np. samica muchy domowej może znieść nawet 750 jaj/tydzień, a larwy, które się z nich wylęgają, potrafią zwiększyć swoją masę ponad 400 razy w ciągu kilku dni.
Problemem natomiast wciąż pozostaje brak akceptacji owadów jako środka spożywczego wśród ludności krajów rozwiniętych, a także trudności z wprowadzeniem na rynek produktów spożywczych z owadów. Zastosowanie insektów w przemyśle spożywczym utrudnione jest również ze względu na bezpieczeństwo ich spożycia, które musi zostać potwierdzone dalszymi badaniami.
Wykorzystanie alternatywnych źródeł białka, szczególnie owadów jadalnych, może realnie przyczynić się do rozwiązania istotnego i narastającego problemu niedożywienia, a także problemów środowiskowych i ekonomicznych. Jednakże globalizacja wykorzystania owadów i innych niekonwencjonalnych źródeł protein w żywieniu ludzi wymaga akceptacji oraz zwiększenia świadomości konsumentów na temat korzyści wynikających z ich konsumpcji. Ponadto, poszukiwanie nowych owadów jako źródła białka oraz technologii ich przetwarzania wymaga prowadzenia dalszych prac badawczych.
Główną przeszkodą w wykorzystywaniu owadów jako żywności są bariery kulturowe. W przeciwieństwie do postaw ludności w kulturach uważających różne gatunki owadów za tradycyjne przysmaki, mieszkańcy krajów europejskich nie są otwarci na perspektywę spożywania organizmów, które powszechnie znane są jako szkodniki. Jednakże ich wprowadzenie do diety nie musi wiązać się ze spożyciem owadów w formie, w jakiej występują naturalnie. Istnieje wiele możliwości przetwarzania owadów do postaci bardziej akceptowalnej np. mąki. Kluczowe znaczenie dla produktów zawierających insekty ma zatem forma produktu, smak oraz cena. Owady w postaci sproszkowanej mogą być także wykorzystane w przetwórstwie żywności jako dodatek funkcjonalny wiążący wodę czy tworzący emulsje, a rozwój metod przetwarzania owadów do celów spożywczych umożliwia odizolowanie czystego białka, czy ekstrahowanie tłuszczu.
Innym czynnikiem utrudniającym wprowadzenie insektów jest bezpieczeństwo mikrobiologiczne, toksyczność oraz obecność innych zanieczyszczeń organicznych. W przypadku nowych źródeł żywności, jakimi są owady jadalne, szczególne znaczenie ma jej bezpieczeństwo.
Podsumowanie
Podsumowując, zaspokojenie potrzeb żywieniowych wciąż rosnącej populacji ludzkiej wymaga poszukiwania alternatywnych źródeł białka. Aktualnie tylko w niektórych rejonach świata insekty znajdują zastosowanie w sektorze spożywczym. Z przeglądu aktualnych danych literaturowych wynika, iż produkcja żywności z owadów może przyczynić się do poprawy problemu z brakiem żywności na świecie, aczkolwiek obecnie w większym stopniu wykorzystywane są one w żywieniu zwierząt hodowlanych, jako składniki pasz. Owady oprócz tego, że stanowią bogate w białko źródło pożywienia, to również ich produkcja przynosi wiele zalet środowiskowych, ekonomicznych i rolniczych w porównaniu z konwencjonalnymi zwierzętami hodowlanymi.
Bibliografia:
- Anna Weiner, Ilona Paprocka, Krzysztof Kwiatek „Wybrane gatunki owadów jako źródło składników odżywczych w paszach” Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, Życie Weterynaryjne, 2018.
- Liya a, Catriona M.M. Lakemond a, Leonard M.C. Sagis b , Verena Eisner-Schadler c , Arnold van Huis d , Martinus A.J.S. van Boekel a Yi . Extraction and characterisation of protein fractions from five insect species. Food Chemistry, 2013.
- Purschke, B., Tanzmeister, H., Meinlschmidt, P., Baumgartner, S., Lauter, K., & Jäger, H. Recovery of soluble proteins from migratory locust ( Locusta migratoria ) and characterisation of their compositional and techno-functional properties. Food Research International, 2018
- Churchward-Venne TA, Pinckaers PJM, van Loon JJA, van Loon LJC. Consideration of insects as a source of dietary protein for human consumption. Nutr Rev. 2017
- Liu J, Klebach M, Visser M, Hofman Z. Amino Acid Availability of a Dairy and Vegetable Protein Blend Compared to Single Casein, Whey, Soy, and Pea Proteins: A Double-Blind, Cross-Over Trial. Nutrients. 2019.
- Nicola Szeja ENTOMOFAGIA – ASPEKTY ŻYWIENIOWE I PSYCHOLOGICZNE, KOSMOS problemy nauk biologicznych, 2019.
- Tyler A Churchward-Venne, Philippe J M Pinckaers, Joop J A van Loon, Luc J C van Loon, Consideration of insects as a source of dietary protein for human consumption, Nutrition Reviews, Volume 75, Issue 12, December 2017
- Birgit A. Rumpold Oliver K. Schlüte, Nutritional composition and safety aspects of edible insects. Molecular Nutrition, Food Research,
- Vangsoe MT, Thogersen R, Bertram HC, Heckmann LL, Hansen M. Ingestion of Insect Protein Isolate Enhances Blood Amino Acid Concentrations Similar to Soy Protein in A Human Trial. Nutrients. 2018;10(10):1357
- Müller A, Wolf D, Gutzeit HO. The black soldier fly, Hermetia illucens – a promising source for sustainable production of proteins, lipids and bioactive substances. Z Naturforsch C J Biosci. 2017
- Vangsoe MT, Joergensen MS, Heckmann LL, Hansen M. Effects of Insect Protein Supplementation during Resistance Training on Changes in Muscle Mass and Strength in Young Men. Nutrients. 2018
- Jantzen da Silva Lucas A, Menegon de Oliveira L, da Rocha M, Prentice C. Edible insects: An alternative of nutritional, functional and bioactive compounds. Food Chem. 2020
- van Huis A. Potential of insects as food and feed in assuring food security. Annu Rev Entomol. 2013
- Firmansyah M, Abduh MY. Production of protein hydrolysate containing antioxidant activity from Hermetia illucens. Heliyon. 2019
- Will Yellow Mealworm Become a Source of Safe Proteins for Europe?,2020
- Grau T, Vilcinskas A, Joop G. Sustainable farming of the mealworm Tenebrio molitor for the production of food and feed. Z Naturforsch C J Biosci. 2017
- Anna Bordiean, Michał Krzyżaniak Will Yellow Mealworm Become a Source of Safe Proteins for Europe?, Agriculture, 2020.
- Dorota Kowalska, Owady jako źródło składników odżywczych w paszach dla zwierząt, Roczniki Naukowe Polskiego Towarzystwa Zootechnicznego, t. 15 (2019)
