Таблица 5. Параметры биологической ценности белка за весь период эксперимента
Table 5. Parameters of the biological value of the protein for the whole period of the experiment
)
Таблица 6. Параметры биологической ценности белка за обменный период эксперимента
Table 6. Parameters of the biological value of the protein for the metabolic period of the experiment
)
П р и м е ч а н и е. * - статистически значимое отличие (p<0,05). N o t e. * - differences are significant (p<0.05).
Согласно результатам оценки аминокислотного скора с поправкой на усвояемость незаменимых аминокислот DIAAS (табл. 7), белок H. illucens характеризуется относительно высоким содержанием гистидина, треонина, валина, изолейцина и лейцина (DIAAS=100 и более), является источником серосодержащих аминокислот - метионина и цистеина (DIAAS=86), а также лизина (DIAAS=97).
Таблица 7. Аминокислотный скор с поправкой на усвояемость незаменимых аминокислот (DIAAS) белка Hermetia illucens в сравнении с казеином
Table 7. Digestible Indispensable Amino Acid Score (DIAAS) of Hermetia illucens protein compared to casein
)
П р и м е ч а н и е. 1 - шкалу потребности возрастной группы - дети (6 мес - 3 года) рекомендуется использовать в качестве референсной для оценки качества белка [12]; 2 - шкала потребности возрастной группы - дети старшего возраста, подростки и взрослые - представлена для демонстрации степени удовлетворения потребностей основной целевой группы - потенциальных потребителей H. Illucens; 3 - в расчетах использована стандартизированная илеальная усвояемость аминокислот [15-17].
N o t e. 1 - reference scale for the age group - children (6 months - 3 years) Is recommended to be used as a reference for assessing the protein quality [12];2 - reference scale for the age group - older children, adolescents, adults demonstrates the level of satisfaction of the main target group requirements - potential H. illucens consumers [12]; 3 - standardized ileal digestibility of amino acid is used in calculations [15-17].
Обсуждение
Несмотря на активное коммерческое использование H. illucens, обусловленное высоким содержанием белка и доказанной пищевой ценностью биомассы личинок [21-24], в научной литературе крайне ограниченно освещены вопросы комплексной оценки биологической ценности белка этих насекомых. Вместе с тем полная объективная информация о качестве белка наряду с данными о безопасности необходима для формирования доказательной базы и обоснования возможности пищевого использования продукции нового вида, полученной с использованием насекомых.
В данной статье представлены сведения, полученные в рамках предварительных исследований по формированию подходов и выявлению критических контрольных точек для оценки белка съедобных насекомых.
Анализ результатов эксперимента in vivo (см. табл. 5, 6) продемонстрировал более низкую биологическую ценность белка насекомых по сравнению с казеином: отмечено снижение коэффициента чистой эффективности белка (на 5%, p>0,05), истинной усвояемости белка (на 11%, p<0,05), истинной чистой утилизации белка (на 13%, p<0,05). Отмеченные различия, по всей вероятности, обусловлены увеличением экскреции азота крысами опытной группы с мочой (на 8%, p>0,05) и калом (на 186%, p<0,05).
Смещение показателей азотистого баланса на фоне потребления белка H. illucens в сторону увеличения экскреции азота может быть обусловлено хитином экзоскелета личинок, представляющего собой азотсодержащий полисахарид, содержание которого в биомассе личинок составляло ~5%. Принимая во внимание, что расчет содержания белка в рационах основывался на определении количества азота в казеине и H. illucens методом Кьельдаля, без учета массовой доли небелкового азота (по разным оценкам, содержание небелкового азота в личинках составляет 16-26% [25]), первой выявленной нами критической контрольной точкой является использование адекватного метода определения белка, позволяющего дифференцировать содержание белкового и небелкового азота в продукте (например, метод Барнштейна, по ГОСТР 57221-2016). Второй критической контрольной точкой является формирование экспериментальных рационов с учетом возможного биологического действия хитина в желудочно-кишечном тракте, свойственного пищевым волокнам. Так, показано, что потребление крысами пищевых волокон (пектина, лигнина, гуаровой камеди и пшеничных отрубей) в количестве от 3 до 20% в рационах с 10% содержанием казеина вызывало дозозависимое снижение коэффициента чистой эффективности белка, истинной усвояемости белка и увеличение эндогенного азота кала [26, 27]. Влияние хитина на величину усвояемости белка и ретенции азота, наряду с влиянием других пищевых волокон, было доказано в исследованиях [10, 28]. Потребление крысами высоких доз хитозана и каррагинана приводило к статистически значимому увеличению экскреции азота и снижению показателей усвояемости и биологической ценности белка [29]. Установленная химическим и биологическим методами истинная биологическая ценность хитинсодержащих мицеллярных белков была в 1,5 раза ниже таковой казеина [10].
Принимая во внимание вышеизложенное, исследования биологической ценности белка, полученного из насекомых, должны проводиться с учетом выявленных в данном эксперименте критических контрольных точек, которые относятся к особенностям оценки химического состава исследуемого продукта. Во-первых, помимо определения общего азота, следует определить содержание небелкового азота в составе продукта, что позволит сформировать изобелковые экспериментальные рационы; во-вторых, необходимо установить содержание хитина в изучаемом продукте, скорректировав уровень пищевых волокон за счет внесения/ удаления микрокристаллической целлюлозы в рацион контрольной группы.
Аналогичный подход следует использовать при оценке пищевой ценности продукции, полученной с использованием насекомых, с целью представления достоверной информации о содержании белков, усвояемых углеводов и пищевых волокон и выполнения требований ТР ТС 022/2011 "Пищевая продукция в части ее маркировки".
На основании изучения аминокислотного состава и расчета аминокислотного скора с поправкой на усвояемость незаменимых аминокислот (табл. 7) установлено, что белок H. illucens характеризуется относительно высоким содержанием гистидина, треонина, валина, изолейцина и лейцина (DIAAS>100), а также является источником серосодержащих аминокислот - метионина и цистеина (DIAAS=86) и лизина (DIAAS=97). В соответствии с рекомендуемой FAO/WHO [12] градацией значение показателя DIAAS в диапазоне >100 характеризует содержание определенной аминокислоты как высокое, значение DIAAS в диапазоне 75-99% позволяет отнести белок к "источнику" определенной аминокислоты.
Для сравнения, усредненное значение DIAAS>100 характерно для незаменимых аминокислот свинины, белка куриного яйца и картофеля, DIAAS>75 - для белков сои, DIAAS<75 - для желатина, рапса, люпина, кукурузы, овса, гороха и риса [30].
Таким образом, сравнительный анализ аминокислотного состава белка личинки черной львинки и традиционных пищевых продуктов, в том числе относящихся к источникам полноценного белка, свидетельствует о высокой биологической ценности белка насекомых.
Заключение
Комплексные исследования биологической ценности белка личинки черной львинки продемонстрировали высокое содержание белка в биомассе личинки, его сбалансированный аминокислотный состав и высокую биологическую ценность, что позволяет рассматривать Hermetia illucens в качестве потенциального источника полноценного пищевого белка.
Литература
1. Bukkens S.G.F. The nutritional value of edible insects // Ecol. Food Nutr. 1997. Vol. 36. P. 287-319.
2. Finke M.D. Complete nutrient content of four species of feeder insects // Zoo Biol. 2013. Vol. 32. P. 27-36. DOI: https://doi.org/10.1002/zoo.21012
3. Finke M.D. Complete nutrient content of three species of wild caught insects, pallid-winged grasshopper, rhinoceros beetles and white-lined sphinx moth // J. Insects Food Feed. 2015. Vol. 1. P. 281-292. DOI: https://doi.org/10.3920/JIFF2015.0033
4. Oonincx D.G.A.B., Finke M.D. Nutritional value of insects and ways to manipulate their composition // J. Insects Food Feed. 2020. Vol. 7, N 5. P. 1-22. DOI: https://doi.org/10.3920/JIFF2020.0050
5. Van Huis A., van Itterbeeck J., Klunder H., Mertens E., Halloran A., Muir G. et al. Edible insects. Future prospects for food and feed security. Rome : Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), 2013. 187 p.
6. EU legislation. International Platform of Insects for Food and Feed (IPIFF). IPIFF. URL: https://ipiff.org/insects-novel-food-eu-legislation (date of access October 05, 2020)
7. Edible insects: the science of novel food evaluations. URL: https://www.efsa.europa.eu/en/news/edible-insects-science-novel-food-evaluations (date of access October 05, 2020)
8. Insects - farming and use as feed and food in Denmark and the EU - what’s allowed and what is not? Ministry of Environment and Food Danish Veterinary and Food Administration. URL: https://www.foedevarestyrelsen.dk/Leksikon/Sider/Risikovurdering-og-godkendelse-af-foedevarer.aspx (date of access October 05, 2020)
9. Looking at edible insects from a food safety perspective. Challenges and opportunities for the sector. Rome : FAO, 2021. DOI: https://doi.org/10.4060/cb4094en
10. Мамаева Е.М. Биологическая ценность некоторых белковых продуктов микробиологического синтеза : автореф. дис. - канд. биол. наук. Москва, 1983. 169 с.
11. Сидорова Ю.С., Байгарин Е.К., Зорин С.Н., Василевская Л.С., Кочеткова А.А., Смирнова Е.А. и др. Оценка биологической ценности белково-пептидного ингредиента функциональных напитков в опытах на растущих крысах // Вопросы питания. 2012. Т. 81, № 5. С. 41-44.
12. Dietary protein quality evaluation in human nutrition: report of an FAO Expert Consultation. Rome : FAO, 2013. 66 p. URL: http://www.fao.org/3/a-i3124e.pdf
13. Тышко Н.В., Жминченко В.М., Пашорина В.А., Селяскин К.Е. и др. Сравнительная характеристика влияния экспериментальных рационов на рост и развитие крыс // Вопросы питания. 2011. Т. 80, № 5. С. 30-38.
14. Высоцкий В.Г., Мамаева Е.М. К оценке эндогенных потерь азота у белых крыс различного возраста // Вопросы питания. 1979. № 3. С. 48-52.
15. CVB feed table 2016: chemical composition and nutritional values of feedstuffs. URL: https://images.engormix.com/externalFiles/6_cvb-feed-table-2016-version-1.pdf
16. Crosbie M., Zhu C., Shoveller A. K., Huber L.-A. Standardized ileal digestible amino acids and net energy contents in full fat and defatted black soldier fly larvae meals (Hermetia illucens) fed to growing pigs // Transl. Anim. Sci. 2020. Vol. 4, N 3. DOI: https://doi.org/10.1093/tas/txaa104
17. Huang Ch., Feng W., Xiong J., Wang T., Wang W., Wang C. et al. Impact of drying method on the nutritional value of the edible insect protein from black soldier fly (Hermetia illucens L.) larvae: amino acid composition, nutritional value evaluation, in vitro digestibility, and thermal properties // Eur. Food Res. Technol. 2019. Vol. 245. P. 11-21. DOI: https://doi.org/10.1007/s00217-018-3136-y
18. Hood R.D. Developmental and reproductive toxicology: a practical approach. 2nd ed. USA : CRC Press, 2006. 1168 p.
19. Okamura T., Suzuki S., Ogawa T. et al. Background data for general toxicology parameters in RccHanTM:WIST rats at 8, 10, 19 and 32 weeks of age // J. Toxicol. Pathol. 2011. Vol. 24. Р. 195-205.
20. Pullen A.H. A parametric analysis of the growing CFHB (Wistar) rat // J. Anat. 1976. Vol. 121. P. 371-383.
21. Садыкова Э.О., Шумакова А.А., Шестакова СИ., Тышко Н.В. Пищевая и биологическая ценность биомассы личинок Hermetia illucens // Вопросы питания. 2021. Т 90, № 2. С. 73-82. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2021-90-2-73-82
22. Mlcek J., Rop O., Borkovcová M., Bednářová M. A Comprehensive look at the possibilities of edible insects as Food in Europe - a review // Pol. J. Food Nutr. Sci. 2014. Vol. 64, N 3. P. 147-157. DOI: https://doi.org/10.2478/v10222-012-0099-8
23. Gonzalez C.M., Garzon R., Rosell C. Insects as ingredients for bakery goods. A comparison study of H. illucens, A. domestica and T. molitor flours // Innov. Food Sci. Emerg. Technol. 2018. Vol. 51. P. 205-210. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ifset.2018.03.021
24. Delicato C., Schouteten J., Dewettinck K., Gellynck X., Tzompa Sosa D. A. Consumers’ perception of bakery products with insect fat as partial butter replacement // Food Qual. Prefer. 2020. Vol. 79. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodqual.2019.103755
25. Janssen R.H., Vincken J.P., van den Broek L.A., Fogliano V., Lakemond C.M. Nitrogen to protein conversion factors for three edible insects: Tenebrio molitor, Alphitobius diaperinus, and Hermetia illucens // J. Agric. Food Chem. 2017. Vol. 65. P. 2275-2278.
26. Shah N., Atallah M.T., Mahoney R.R., Pellett P.L. Effect of dietary fiber components on fecal nitrogen excretion and protein utilization in growing rats // J. Nutr. 1982. Vol. 112. P. 658-666.
27. Eggum B.O. The influence of dietary fibre on protein digestion and utilization in monogastrics // Arch. Tierernahr. 1995. Vol. 48, N 1-2. P. 89-95. DOI: https://doi.org/10.1080/17450399509381831
28. Traksele L., Speiciene V., Smicius R., Alencikiene G., Salaseviciene A., Garmiene G. et al. Investigation of in vitro and in vivo digestibility of black soldier fly (Hermetia illucens L.) larvae protein // J. Funct. Foods. 2021. Vol. 79. DOI: https://doi.org/104402.10.1016/j.jff.2021.104402
29. Тутельян В.А., Байгарин Е.К., Погожева A.B. Пищевые волокна: гигиеническая характеристика и оценка эффективности. Москва : СвР-АРГУС, 2012. 244 с.
30. Herreman L., Nommensen P., Pennings B., Laus M.C. Comprehensive overview of the quality of plant- And animal-sourced proteins based on the digestible indispensable amino acid score // Food Sci. Nutr. 2020. Vol. 8. P. 5379-5391. DOI: https://doi.org/10.1002/fsn3.1809