УДК 636.085:595.77
Табл. 2. Библ. 26.
DOI: 10.21323/2071-2499-2022-5-58-61

Накопление тяжёлых металлов личинками мухи Чёрная львинка (Hermetia illucens)

Рябухин Д.С.¹, канд. хим. наук, Лоскутов С.И.¹, канд. с.-х. наук, Вострикова Н.Л.², доктор техн. наук
¹Всероссийский научно-исследовательский институт пищевых добавок – филиал ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова
²ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова
Ключевые слова: безопасность, насекомые, личинки мухи Чёрная львинка, тяжёлые металлы, корма,
Реферат:
Насекомые потенциально могут стать новым источником белка в производстве кормов и продуктов питания при условии доказанной безопасности. Но на сегодняшний день факт отсутствия точных данных вызывает сомнения о потенциальных опасностях, связанных с наличием токсичных элементов в составе биомассы насекомых. Целью нашей работы являлось исследование потенциального накопления кадмия, кобальта, меди, алюминия и свинца в личинках одного из самых популярных насекомых в перспективе планируемого к использованию в качестве источника белка – мухи Чёрная львинка (Hermetia illucens). Эксперимент осуществлён с 13 вариантами кормовых смесей, каждая в 3-х повторностях. В 12-ти субстратах моделировали избыточное содержание кадмия, кобальта, меди, алюминия и свинца в количествах аналогичному содержанию в загрязнённом навозе сельскохозяйственных животных или коммерческих удобрениях и их 4-х кратному избытку. Один из опытов являлся контролем, где использовался корм без внешних добавок. Показатели выживаемости, сырой вес, индекс скорости роста для всех экспериментов отличались друг от друга. Накопление тяжёлых металлов в биомассе насекомых наблюдалось для всех типов кормления. Избыточное содержание ни одного из тяжёлых металлов в корме не оказало существенного влияния на рост и развитие насекомых, только комбинированное воздействие критических количеств токсикантов привело к замедлению жизненного цикла и остановкой развития личинок. Содержание кадмия у всех экспериментов, кроме контроля, значительно превышало текущий максимальный предел для ЕС и Китая. Из этого исследования можно сделать вывод, если насекомые используются в качестве добавки в корма, максимальные пределы содержания токсичных элементов в полнорационном корме должны быть пересмотрены.

Accumulation of heavy metals by black soldier fly larvae (Hermetia illucens)

Ryabukhin D.S.¹, Loskutov S.I.¹, Vostrikova N.L.^2
1All-Russia Research Institute for Food Additives – branch of Gorbatov Research Center for Food Systems
²Gorbatov Research Center for Food Systems
Key words: insects, black soldier fly larvae, BSFL, heavy metals, safety, feeds
Summary:
Insects have a potential to become a new source of protein in feed and food production if proven safe. Nowadays, however, a lack of accurate data raises doubts about potential hazards associated with the presence of toxic elements in insect biomass. The aim of our work was to study the potential accumulation of cadmium, cobalt, copper, aluminum and lead in larvae of one of the most popular insects planned for using as a source of protein in the future – black soldier fly (BSF, Hermetia illucens). The experiment was carried out with 13 variants of feed mixtures, each in triplicate. The excess content of cadmium, cobalt, copper, aluminum and lead was modeled in 12 substrates using amounts similar to those found in contaminated farm animal manure or commercial fertilizers and their fourfold excess. One of the experiments was a control, where feed was used without external additives. The indices of survival, wet weight, growth rate index (GRI) in all experiments were different from each other. The accumulation of heavy metals in insect biomass was observed for all types of feeding. The excess amount of any of heavy metals in feed did not have a significant effect on the growth and development of insects; only the combined effect of critical amounts of toxicants led to the retardation of the larval life cycle and arrest of the larval development. The content of cadmium in all experiments, except the control, significantly exceeded the current maximum limit for EU and China. Based on this research, it can be concluded that if insects are used as an additive in feeds, the maximum limits for the toxic element content in complete feeds should be reviewed.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ / REFERENCES:

1.Rumpold, B.A. Potential and challenges of insects as an innovative source for food and feed production / B.A. Rumpold, O.K. Schluter // Innovative Food Science & Emerging Technologies. – 2013. – № 17. – P. 1-11. DOI: 10.1016/j.ifset.2012.11.005.

2. Oonincx, D.G.A.B. 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, et al. // PLoS ONE. – 2015. – № 10. – P. e0144601. DOI: 10.1371/journal.pone.0144601.

3. van Broekhoven, S. 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, et al. // Journal of Insect Physiology. – 2015. – № 73. – P. 1-10. DOI: 10.1016/j.jinsphys.2014.12.005.

4. Miglietta, P.P. Mealworms for food: A water footprint perspective / P.P. Miglietta, FF. De Leo, M. Ruberti, et al. // Water. – 2015. – № 7. – P. 6190-6203. DOI: 10.3390/w7116190.

5. Oonincx, D.G.A.B. An exploration on greenhouse gas and ammonia production by insect species suitable for animal or human consumption / D.G.A.B. Oonincx, J. van Itterbeeck, M.J. Heetkamp, et al. // PLoS ONE. – 2010. – № 5. – P. e14445. DOI: 10.1371/journal.pone.0014445.

6. Rumpold, B.A. Nutrient composition of insects and their potential application in food and feed in Europe / B.A. Rumpold, O.K. Schluter // Food Chain. – 2014. – № 4. – P. 129-139. DOI: 10.3362/2046-1887.2014.013.

7. Morales-Ramos, J.A. Insects as food for insectivores / J.A. Morales-Ramos, M.G. Rojas, D.I. ShapiroIlan. – London, UK: Academic Press; 2014. – 742 p. DOI: 10.1016/B978-0-12-391453-8.00017-0.

8. Dalle Zotte, A. Do insects as feed ingredient affect meat quality? / A. Dalle Zotte // Theory and practice of meat processing. – 2021. – Т. 6. – № 3. – P. 200-209. DOI: 10.21323/2414-438X-2021-6-3-200-209.

9. Gorbunova, N.A. Edible insects as a source of alternative protein. A review / N.A. Gorbunova, A.N. Zakharov // Theory and practice of meat processing. – 2021. – Т. 6. – № 1. – P. 23-32. DOI: 10.21323/2414-438X-2021-6-1-23-32.

10. van der Fels-Klerx, H.J. Uptake of Cadmium, Lead and Arsenic by Tenebrio molitor and Hermetia illucens from Contaminated Substrates / H.J. van der Fels-Klerx, L. Camenzuli, M.K. van der Lee, et al. // PLoS ONE 11(11): e0166186. DOI: 10.1371/journal.pone.0166186.

11. Belluco, S. Edible insects in a food safety and nutritional perspective: A critical review / S. Belluco, C. Losasso, M. Maggioletti, et al. // Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. – 2013. – № 12. – P. 296-313. DOI: 10.1111/1541-4337.12014.

12. Rumpold, B.A. Nutritional composition and safety aspects of edible insects / B.A. Rumpold, O.K. Schluter // Mol. Nutr. Food Res. – 2013. – № 57. – P. 802-803. DOI: 10.1002/mnfr.201200735.

13. van der Spiegel, M. Safety of novel protein sources (insects, microalgae, seaweed, duckweed, and rapeseed) and legislative aspects for their application in food and feed production / M. van der Spiegel, M.Y. Noordam, H.J. van der Fels-Klerx // Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. – 2013. – № 12. – P. 662-678. DOI: 10.1111/1541-4337.12032.

14. Patra, A.K. Animal Feed Science and Nutrition - Production, Health and Environment / A.K. Patra. – London, UK: IntechOpen; 2022. – 172 p. DOI: 10.5772/intechopen.95135.

15. Biancarosa, I. Uptake of heavy metals and arsenic in Black Soldier Fly (Hermetia illucens) larvae grown on seaweed-enriched media / I. Biancarosa, N.S. Liland. D. Biemans, et al. // J. Sci. Food Agric. – 2018. – № 98, – P. 2176–2183. DOI: 10.1002/jsfa.8702.

16. Diener, S. Bioaccumulation of heavy metals in the Black Soldier Fly, Hermetia illucens and effects on its life cycle / S. Diener, C. Zurbrügg, K. Tockner // Journal of Insects as Food and Feed. – 2015. – № 1. – P. 261-270. DOI: 10.3920/jiff2015.0030.

17. Gao, Q. Influences of chromium and cadmium on the development of black soldier fly larvae / Q. Gao, X. Wang, C. Lei, et al. // Environ. Sci. Pollut. Res. – 2017. – № 24. – P. 8637.8644. DOI: 10.1007/s11356-017-8550-3.

18. Zhu, Y.G. Diverse and abundant antibiotic resistance genes in Chinese swine farms / Y.G. Zhu, T.A. Johnson, J.Q. Su, et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. – 2013. – № 110. – P. 3435-3440. DOI: 10.1073/pnas.1222743110.

19. Diener, S. Conversion of organic material by Black Soldier Fly larvae: establishing optimal feeding rates / S. Diener, C. Zurbrugg, K. Tockner // Waste Manage. Res. – 2009. – № 27. – P. 603-610. DOI: 10.1177/0734242×09103838.

20. Dallinger, R. Ecotoxicology of Metals in Invertebrates / R. Dallinger, P.S. Rainbow. – Boca Raton, Florida, USA: CRC Press; 1993. – 480 p.

21. Postma, J.F. Increased cadmium excretion in metal-adapted populations of the midge Chironomus riparius (diptera) / J.F. Postma, P. van Nugteren, M.B.B. de Jong // Environmental Toxicology and Chemistry. – 1996. – № 15. – P. 332-339. DOI: 10.1002/etc.5620150317.

22. Braeckman, B. Cadmium uptake and defense mechanism in insect cells / B. Braeckman, G. Smagghe, N. Brutsaert, et al. // Environmental Research. – 1999. – № 80. – P. 231-243. DOI: 10.1006/enrs.1998.

23. Hare, L. Dynamics of cadmium, lead, and zinc exchange between nymphs of the burrowing mayfly Hexagenia rigida (Ephemeroptera) and the environment / L. Hare, E. Saouter, P.G.C. Campbell et al. // Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. – 1991. – № 48. – P. 39-47. DOI: 10.1139/f91-006.

24. Maryanski, M. Decreased energetic reserves, morphological changes and accumulation of metals in carabid beetles (Poecilus cupreus L.) exposed to zinc- or cadmium-contaminated food / M. Maryanski, P. Kramarz, R. Laskowski et al. // Ecotoxicology. – 2002. – № 11. –P. 127-139. DOI: 10.1023/a:1014425113481.

25. Wua, N. Effects of heavy metals on the bioaccumulation, excretion and gut microbiome of black soldier fly larvae (Hermetia illucens) / N. Wua, X. Wang, X. Xu et al. // Ecotoxicology and Environmental Safety. –2020. – № 192. – P. 110323. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2020.110323.

26. Korish, M.A. Evaluation of Heavy Metal Content in Feed, Litter, Meat, Meat Products, Liver, and Table Eggs of Chickens / M.A. Korish, Y.A. Attia // Animals. – 2020. – № 10. – P. 727. DOI: 10.3390/ani10040727.

Контакты:

Рябухин Дмитрий Сергеевич
rdms@bk.ru
Лоскутов Святослав Игоревич
spbsl21@gmail.com
Вострикова Наталья Леонидовна
n.vostrikova@fncps.ru

Для цитирования:

Рябухин, Д.С. Накопление тяжёлых металлов личинками мухи Чёрная львинка (Hermetia illucens) / Д.С. Рябухин, С.И. Лоскутов, Н.Л. Вострикова // Все о мясе. – 2022. – № 5. – С. 58-61. DOI: 10.21323/2071-2499-2022-5-58-61.

For citation:

Ryabukhin, D.S. Accumulation of heavy metals by black soldier fly larvae (Hermetia illucens) / D.S. Ryabukhin, S.I. Loskutov, N.L. Vostrikova // Vsyo o myase. – 2022. – № 5. – Р. 58-61. DOI: 10.21323/2071-2499-2022-5-58-61.