Bewertung des Nährstoffgehalts eines Insekts

BMC Nutrition Band 6, Artikelnummer: 7 (2020) Diesen Artikel zitieren

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Aufgrund der zunehmenden Ernährungsunsicherheit, der Verknappung natürlicher Ressourcen, des Bevölkerungswachstums sowie der Kosten und Nachfrage nach tierischen Proteinen sind Insekten als Nahrungsmittel zu einem relevanten Thema geworden. Diese Studie untersucht den Nährstoffgehalt der Palmrüsslerlarve (Rhynchophorus phoenicis), einem in Ghana traditionell verzehrten essbaren Insekt namens Akokono, und bewertet sein Potenzial als tierisches Ergänzungsfuttermittel.

Akokono in zwei „ungemischten“ Formen (roh, geröstet) und einer „gemischten“ Form (Akokono-Erdnuss-Paste) wurden hinsichtlich ihrer Makronährstoff-, Mikronährstoff-, Aminosäure- und Fettsäureprofile bewertet.

Nährstoffanalysen ergaben, dass eine Portion Akokono-Erdnusspaste von 32 g (2 EL) im Vergleich zur empfohlenen Tagesdosis oder ausreichenden Zufuhr (Säugling 7–12 Monate; Kind 1–3 Jahre) eine reichhaltige Proteinquelle ist (99 %). ; 84 %), Mineralien [Kupfer (102 %; 66 %), Magnesium (54 %; 51 %), Zink (37 %; 37 %)], B-Vitamine [Niacin (63 %; 42 %), Riboflavin ( 26 %; 20 %), Folsäure (40 %; 21 %), Vitamin E (a-Tocopherol) (440 %; 366 %) und Linolsäure (165 %; 108 %). Futterexperimente zeigten, dass der Ersatz von Pitobrei, einem Nebenprodukt der lokalen Bierproduktion, durch Palmmark, die typische Larvennahrung, den Kohlenhydrat-, Kalium-, Kalzium-, Natrium- und Zinkgehalt von rohem Akokono erhöhte. Akokono-Erdnusspaste erfüllt (innerhalb von 10 %) oder übertrifft den Gehalt an essentiellen Aminosäuren, die in den Kriterien des Institute of Medicine für Lebensmittel tierischen Ursprungs festgelegt sind, mit Ausnahme von Lysin.

Die Kombination von Akokono mit anderen lokalen Lebensmitteln (z. B. Kartoffeln, Sojabohnen) kann seinen Lysingehalt erhöhen und ein vollständigeres Aminosäureprofil in der Nahrung schaffen. Die Förderung von Akokono als Ergänzungsnahrung könnte eine wichtige Rolle bei Ernährungsinterventionen für Kinder in Ghana spielen.

Peer-Review-Berichte

Unterernährung von Müttern und Kindern ist in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen (LMICs) nach wie vor weit verbreitet und stellt zusammen die häufigste Ursache für Morbidität und Mortalität bei Kindern dar [1]. Vor dem Hintergrund globaler Trends wie Urbanisierung, wachsender Bevölkerung und steigender Einkommen steht das globale Ernährungssystem vor der drohenden Herausforderung, den sich verändernden Ernährungsbedürfnissen der Welt gerecht zu werden [2]. Lebensmittel tierischen Ursprungs (ASFs) sind wichtige Bestandteile einer vielfältigen Ernährung und liefern Proteine ​​und essentielle Mikronährstoffe, die Wachstum und Entwicklung fördern. Zunehmende Beweise deuten auf den positiven Einfluss tierischer Proteine ​​auf das lineare Wachstum sowie die körperliche und kognitive Entwicklung bei Kindern hin [3,4,5,6,7]. Die Weltgesundheitsorganisation empfiehlt, dass Kinder im Alter von 6 bis 23 Monaten täglich ASFs konsumieren [8]. Dennoch sind ASFs oft kostspielig und für viele Haushalte mit niedrigem Einkommen unerreichbar [5]. Es wird erwartet, dass die weltweite Nachfrage nach ASFs in vielen LMICs in den kommenden Jahrzehnten erheblich steigen wird [9]. Es wird prognostiziert, dass die derzeitige Tierhaltungspraxis nicht in der Lage sein wird, diesen wachsenden Bedarf nachhaltig zu decken [10, 11]. Daher erweisen sich essbare Insekten als potenzielle Möglichkeit, die Ernährung nachhaltig zu verbessern.

Entomophagie, der Verzehr von Insekten als Nahrung, ist in vielen Kulturen auf der ganzen Welt eine langjährige Praxis und hat in der Geschichte der menschlichen Ernährung eine Rolle gespielt. Die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation schätzt, dass etwa 2 Milliarden Menschen weltweit Insekten als Teil ihrer Ernährung zu sich nehmen [12] und Jongema [13] hat dokumentiert, dass weltweit über 2000 Arten essbarer Insekten verzehrt werden. Im Vergleich zur traditionellen Nutztierhaltung kann die Produktion essbarer Insekten aufgrund des geringeren Ressourcenbedarfs, der Futterverwertungsraten und der Treibhausgasemissionen einen positiven Beitrag zur ökologischen Nachhaltigkeit leisten [14, 15].

Im Zusammenhang mit der Ernährung aus lokalen Quellen in LMICs, wo die Belastung durch Mangelernährung am höchsten ist, können essbare Insekten essentielle Nährstoffe liefern, die zur Verbesserung der Ernährungsqualität und -vielfalt bei Personen erforderlich sind, die hauptsächlich getreidebasierte Lebensmittel konsumieren [16]. Die Ernährungsprofile essbarer Insekten weisen jedoch auf erhebliche Unterschiede sowohl zwischen den Arten als auch innerhalb der Arten hin [17, 18] und es fehlen umfassende Analysen sowohl des Makronährstoff- als auch des Mikronährstoffgehalts [19].

Unterernährung stellt in Ghana nach wie vor ein dringendes Problem dar: Ein Fünftel (19 %) der Kinder unter fünf Jahren leiden an chronischer Unterernährung (Stunting), 5 % an akuter Unterernährung (Auszehrung) und zwei Drittel (66 %) der Kinder zwischen 6 und 6 Jahren und 59 Monate alt sind anämisch [20]. Die typische Beikost ghanaischer Kinder im Alter von 6 bis 23 Monaten besteht aus Getreide, Obst und Gemüse, Wurzeln und Knollen sowie einigen tierischen Produkten; nur 13 % der Kinder in diesem Alter erfüllten die Kriterien einer minimal akzeptablen Ernährung [20].

In Ghana sind essbare Insekten bereits Teil der traditionellen Ernährung. In einer landesweiten Umfrage unter 2000 Personen gab fast ein Drittel an, essbare Insekten zu essen, wobei die Larve des Palmrüsslers (Rhynchophoris phoenicis) am häufigsten vorkam [21]. Palmrüsselkäferlarven, in Ghana lokal als Akokono bekannt, werden in Regionen Afrikas, Asiens und Lateinamerikas verzehrt [12]. In Ghana ernähren sich die Akokono typischerweise von den Kernen von Palmen, die für die Palmweinernte gefällt werden, und können, wenn sie gezüchtet werden, das ganze Jahr über verfügbar sein [22, 23]. Wenn Akokono zum Verzehr geerntet wird, wird er typischerweise frittiert, als Kebab geröstet oder in einer Suppe gekocht (persönliche Kommunikation mit der Aspire Food Group, Juni 2017). Laut einer aktuellen Studie wurde Akokono von Pflegekräften in der Brong-Ahafo-Region in Ghana weitgehend als akzeptable Ergänzungsnahrungsquelle angesehen [22].

Frühere Studien, die die Nährstoffzusammensetzung von Palmrüsslerlarven untersuchten, berichteten typischerweise über einen hohen Protein-, Fett- und Mineralstoffgehalt, es gibt jedoch Unterschiede zwischen den Studien [16, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31]. Diese Variabilität kann durch eine Reihe von Faktoren erklärt werden, darunter Unterschiede im Insektenlebensraum, der geografischen Lage, dem Entwicklungsstadium und der Futterzusammensetzung sowie den Messmethoden der Studie [17]. Unseres Wissens gibt es bisher keine Studien, die das Ernährungsprofil der Palmrüsslerlarve in Ghana untersucht haben.

Wir gehen davon aus, dass der Verzehr von Akokono Säuglingen und Kleinkindern dabei helfen könnte, den Bedarf an essentiellen Aminosäuren [32] und Mikronährstoffen zu decken und den Bedarf am täglichen Verzehr traditioneller ASFs zu decken. Der Zweck dieser Studie besteht darin, das Nährstoffprofil von Akokono (roh, geröstet) zu untersuchen, um das Potenzial dieses Insekts als Zutat in Ergänzungsnahrungsmitteln zu charakterisieren. Unser Ziel war es, Akokono und mit Akokono angereicherte Lebensmittel als Alternativen zu herkömmlichen ASFs zu bewerten und die Zusammensetzung ihrer Nährstoffprofile basierend auf der Futterart zu untersuchen.

Akokono ist eine gute Quelle für mehrere essentielle Nährstoffe, darunter Eiweiß, Fett, Zink und B-Vitamine, die für das Wachstum und die Entwicklung von Kindern wichtig sind.

Die Kombination von Akokono mit lokalen Erdnüssen kann das Aminosäure- und Vitaminprofil des nussbasierten Lebensmittels verbessern.

Der Ersatz des traditionellen Futtersubstrats aus Palmenmark durch Pitobrei verbessert sowohl das Makronährstoff- als auch das Mikronährstoffprofil von Akokono.

Die Optimierung des Nährstoffgehalts dieses Insekts durch Manipulation des Futtersubstrats ist ein Bereich, der weiterer Forschung bedarf.

Akokono hat das Potenzial, die Gesundheits- und Ernährungsergebnisse von Kindern zu verbessern und kann in Ernährungsinterventionen integriert werden.

Wir haben das Nährstoffprofil von Akokono in zwei „ungemischten“ Formen untersucht: roh und geröstet. Darüber hinaus wurden an der Kwame Nkrumah University of Science and Technology (KNUST) drei „gemischte“ Akokono-Produkte entwickelt: Akokono-Mehl, Akokono-Yam-Keks und Akokono-Erdnusspaste. Die Akokono-Erdnusspaste wurde vom leitenden Lebensmitteltechnologen als das vielversprechendste Lebensmittelprodukt für weitere Tests und die Entwicklung als potenzielle Ergänzungsnahrung für Kinder ausgewählt. Für diese drei Formen von Akokono wurden Makronährstoffzusammensetzung, Aminosäureprofil, Fettsäureprofil, Mineralstoff- und Vitamintests durchgeführt, wie unten beschrieben. Darüber hinaus haben wir die Makronährstoff- und Mineralstoffzusammensetzung von rohen Akokonos gemessen, die mit zwei verschiedenen Arten von Futtermitteln, Pitobrei und Palmmark, gefüttert wurden, sowie die Zusammensetzung der Futtermittel selbst.

Makronährstoffzusammensetzung, Aminosäureprofil, Fettsäureprofil und Mineralstofftests (außer Eisen) wurden bei KNUST in Ghana durchgeführt (siehe unten). Alle bei KNUST durchgeführten Tests stellen den Mittelwert einer Doppelanalyse dar. Eurofins Scientific führte alle Vitamintests durch und untersuchte den Eisengehalt von rohem Akokono, geröstetem Akokono und Akokono-Erdnuss-Paste; Die Eurofins-Ergebnisse stellen den Mittelwert einer Dreifachanalyse dar (siehe unten). KNUST verwendete identische Makronährstoff- und Mineralstofftestverfahren für den Akokono und die Futtermittel (Pitobrei, Palmenmark).

Die Akokono wurden in einem Lagerhaus in der Ashanti-Region gezüchtet, mit Palmenmark und Zuckerwasser gefüttert und von der Anlage der Aspire Food Group in Kumasi bezogen. Zum Testzeitpunkt waren Akokonos zwischen 28 und 35 Tage alt (gleiches Entwicklungsstadium). Geröstete Proben wurden hergestellt, indem der Akokono zunächst 5 Minuten lang in der Pfanne gebraten und anschließend 15 Minuten lang bei schwacher Hitze trocken geröstet wurde. Unter Verwendung eines im KNUST-Labor für Lebensmitteltechnologie erstellten Rezepts wurde die Akokono-Erdnuss-Paste hergestellt, indem trocken geröstetes Akokono (30 %) mit lokalen Erdnüssen (70 %) gemischt und anschließend gemahlen wurde und eine kleine Menge Rapsöl (2 ml) hinzugefügt wurde Öl pro 100 g Paste), um die organoleptischen Eigenschaften des Endprodukts zu verbessern. Schließlich testete KNUST die Akokono-Erdnusspaste, um die Haltbarkeitsstabilität, die mikrobielle Sicherheit und den chemischen Zerfall des Produkts nach 0, 7 und 14 Tagen zu bewerten, wie von der Ghana Food and Drugs Authority (FDA) gefordert. Die Sicherheitsdaten erfüllten die Anforderungen der Ghana Standards Authority (GSA) für ähnliche Produkte auf Erdnussbasis (Daten werden hier nicht dargestellt) [33]. Um die Futtermittel zu testen, wurde Palmenmark von gekauften gefällten Palmen in der Ashanti-Region geerntet und der Pito-Brei, ein Nebenprodukt der lokalen Pito-Brauerei (Bier), wurde auf einem lokalen Markt gekauft.

AOAC-Standardmethoden (34) wurden verwendet, um die ungefähre Zusammensetzung (Feuchtigkeit, Asche, Rohfett, Protein und Ballaststoffe) der Akokono-Proben in zweifacher Ausfertigung zu bestimmen. Signifikante Unterschiede zwischen den Makronährstoffgehalten der drei Formen von Akokono wurden mithilfe von Einweg-ANOVAs analysiert.

Der Aminosäuregehalt wurde bestimmt, indem die Probe zunächst 24 Stunden lang bei 110 °C mit 37 % HCl aufgeschlossen wurde. Die Vorsäulenderivatisierung erfolgte mit o-Phthalaldehyd 3-Mercaptopropionsäure und 9-Fluorenylmethylchlorformiat gemäß der von Schwarz, Roberts & Pasquali [35] beschriebenen Methode. Ein Aliquot von 100 μl wurde in eine Shimadzu-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) injiziert, die mit einem Shimadzu 10AxL-Fluoreszenzdetektor ausgestattet war.

Die mobile Phase A bestand aus 40 mM CH3COONa bei pH 7,8 und die mobile Phase B bestand aus CH3CN: CH3OH: H2O (45:45:10 v/v/v) mit einer Flussrate von 1 ml/min und wurde durch eine Phenomenex-Säule geleitet (3,5 μm, 4,6 mm ID, 15 cm) bei 40 °C mit einer Laufzeit von 60 min bei folgenden Wellenlängen: Anregung: 340 nm; Emission: 450 nm.

Es wurde ein Gradientenelutionsprogramm wie hier beschrieben verwendet: 0 bis 10 Min. (20 % mobile Phase B), 10 bis 20 Min. (50 % mobile Phase B), 20 bis 30 Min. (60 % mobile Phase B), 30 bis 35 Min (80 % mobile Phase B), 35 bis 40 Minuten (100 % mobile Phase B) und 40 bis 60 Minuten (20 % mobile Phase B). Die Proben wurden doppelt analysiert und die Ergebnisse als g Aminosäure pro 100 g Gesamtaminosäuren ausgedrückt.

Das Triglyceridprofil wurde durch HPLC bestimmt. Die Analyse wurde mit einer HPLC (Infinity Series 1260, Aligent Technologies, Deutschland) durchgeführt, die mit einem Autosampler und einem Brechungsindexdetektor ausgestattet war. Die Hypersil ODS C-18-Säule wurde bei Umgebungstemperatur mit einer mobilen Phase aus Acetonitril:Aceton (37,5:62,5) und einer Flussrate von 1,5 verwendet. Das Elutionsprogramm war isokratisch. Der Zweck dieser Analyse bestand darin, die Fettsäurezusammensetzung zu charakterisieren. Unter Verwendung des Molverhältnisses wurde die Konzentration jeder einzelnen Fettsäurekomponente für jedes Triglycerid berechnet [36]. Alle Proben wurden doppelt analysiert.

Die Mineralanalyse von Eisen, Kalzium, Magnesium, Zink und Kupfer wurde mittels Atomabsorptionsspektroskopie durchgeführt [37]. Die Proben wurden 6 Stunden lang in einem Muffelofen bei 550 °C trocken verascht. Die Mineralien wurden mit 20 ml 2,50 %iger HCl aus der Asche extrahiert und in einem Dampfbad erhitzt, um das Volumen auf 8,0 ml zu reduzieren, das quantitativ in einen 50-ml-Messkolben überführt und mit entionisiertem Wasser auf das Volumen verdünnt wurde. Die Extrakte wurden in trockenen, sauberen Plastikprobenflaschen aufbewahrt und die Mineralstoffkonzentrationen mit einem Atomabsorptionsspektrophotometer bestimmt. Kalium wurde mit der flammenphotometrischen Methode [38] unter Verwendung eines direkt ablesbaren Einkanal-Emissionsflammenphotometers bei niedriger Temperatur bestimmt. Signifikante Unterschiede zwischen den Mineralgehalten der drei Formen von Akokono wurden mithilfe von einfaktoriellen ANOVAs analysiert.

Vitamin A wurde durch alkalische Hydrolyse mit ethanolischer Kaliumhydroxidlösung aus der Probe freigesetzt und dreimal mit Hexan:Ethylacetat (85:15 Volumen/Volumen) extrahiert. Die Bestimmung erfolgte mittels Normalphasenchromatographie (NP-HPLC) mit Ultraviolett-/Diodenarray-Detektor (DAD) bei 325 nm (EN 12823–1:2014) [39].

Thiamin wurde aus der Probe in einem Autoklaven mittels Säurehydrolyse extrahiert und durch Umkehrphasenchromatographie (RP-HPLC) gekoppelt mit einem Fluoreszenzdetektor (Bsp.: 368 nm, Em.: 440 nm) nach Nachsäulenoxidation zu Thiochrom (EN) quantifiziert 14122:2006 mit Modifikation) [40].

Riboflavin wurde aus der Probe in einem Autoklaven mittels Säurehydrolyse extrahiert und mittels RP-HPLC gekoppelt mit einem Fluoreszenzdetektor (Bsp.: 468 nm, Em 520 nm) quantifiziert (EN 14152:2006 mit Modifikation) [41].

Niacin wurde als Summe aus Nikotinsäure und Nikotinamid berechnet. Die beiden Verbindungen wurden aus der Probe in einer milden Salzlösung bei 100 °C extrahiert, der pH-Wert des Extrakts wurde mit Natriumacetat auf pH 4,5 eingestellt und anschließend filtriert.

Zur Bestimmung von Vitamin B6 wurde die Referenzmethode der Europäischen Union zur Bestimmung von Vitamin B6 in Lebensmitteln (EN 14164–2008) mit Modifikationen verwendet [42]. Kurz gesagt, die Probe wurde in einem Autoklaven hydrolysiert, gefolgt von einer enzymatischen Dephosphorylierung, wobei sie mit Glyoxylsäure in Gegenwart von Fe2+ als Katalysator reagierte, um Pyridoxamin in Pyridoxal umzuwandeln, das dann durch die Wirkung von Natriumborhydrid in alkalischem Medium zu Pyridoxin reduziert wurde. Das Gesamtpyridoxin wurde durch RP-HPLC mit einem Fluoreszenzdetektor (Ex: 290 nm, Em: 395 nm) quantifiziert.

Folat wurde aus der Probe in einem Autoklaven unter Verwendung einer Pufferlösung extrahiert, gefolgt von einem enzymatischen Aufschluss mit menschlichem Plasma und Pankreas V und schließlich einer zweiten Autoklavenbehandlung. Nach Verdünnung mit Basismedium, das alle erforderlichen Wachstumsnährstoffe außer Folsäure enthielt, wurde die Wachstumsreaktion von Lactobacillus rhamnosus (ATCC 7469) auf extrahiertes Folat turbidimetrisch gemessen und mit Kalibrierungslösungen mit bekannten Konzentrationen verglichen [43].

Vitamin B12 wurde in einem Autoklaven mit einer gepufferten Lösung aus der Probe extrahiert. Nach Verdünnung mit Basismedium (das alle erforderlichen Wachstumsnährstoffe außer Cobalamin enthält) wurde die Wachstumsreaktion von Lactobacillus leichmanii (ATCC 7830) auf extrahiertes Cobalamin turbidimetrisch gemessen. Dies wurde dann mit Kalibrierlösungen mit bekannten Konzentrationen verglichen [44].

Die Proben wurden in alkoholischer Kaliumhydroxidlösung verseift und mit Hexan:Ethylacetat (85:15 v/v %) extrahiert. Der Extrakt wurde konzentriert und durch Festphasenextraktion (EN 12821:2009) gereinigt [45]. Die Menge an Vitamin D3 wurde mittels RP-HPLC mit DAD (265 nm) bestimmt.

Vitamin E wurde durch alkalische Hydrolyse mit ethanolischer Kaliumhydroxidlösung aus der Probe freigesetzt und dreimal mit Hexan:Ethylacetat (85:15 v/v %) extrahiert. Die Quantifizierung erfolgte mittels NP-HPLC mit einem Fluoreszenzdetektor (Ex/EM 290 nm/327 nm) (EN 12822:2014) [46].

Signifikante Unterschiede zwischen den Vitamingehalten der drei Formen von Akokono wurden mithilfe von einfaktoriellen ANOVAs analysiert.

Diese Studie wurde vom PATH Research Determination Committee als keine Forschung an menschlichen Probanden eingestuft.

Tabelle 1 zeigt die Analyse des Akokono-Nährstoffgehalts von 100-g-Feuchtstoffproben. Das Makronährstoffprofil aller Formen von Akokono bestand aus etwas mehr als der Hälfte (53 bis 56 %) Fett, einem Drittel (32 bis 33 %) Protein und etwa einem Zehntel (9 bis 13 %) Kohlenhydraten. Der Ballaststoffgehalt lag zwischen 4 und 10 %. Das Akokono-Erdnuss-Pastenprodukt hatte eine etwas geringere Fettkonzentration als die unvermischten Formen von Akokono und einen ähnlichen Protein- und höheren Kohlenhydratgehalt.

In unvermischter Form ist Akokono am reichsten an Magnesium und Kalium, gefolgt von Kalzium, Zink, Eisen und Kupfer. Wenn geröstetes Akokono mit Erdnusspaste (und Rapsöl) kombiniert wurde, erhöhte sich der Gehalt aller analysierten Mineralien.

Von den in Akokono enthaltenen Vitaminen wurden die höchsten Konzentrationen für Vitamin E (α-Tocopherol) und Niacin beobachtet. In allen Akokono-Proben gab es kleine, aber signifikante Mengen an Thiamin, Riboflavin, Vitamin B6, Folsäure und Vitamin B12; Vitamin A und Vitamin D3 waren nicht vorhanden. Wenn geröstetes Akokono mit der Erdnusspaste und Rapsöl kombiniert wurde, stiegen die Konzentrationen von Vitamin E (α-Tocopherol) und Niacin, während Thiamin, Riboflavin, Folsäure, Vitamin B6 und Vitamin B12 abnahmen. Geröstetes Akokono allein hatte deutlich höhere Konzentrationen an Thiamin, Riboflavin und Vitamin B-12 als wenn es mit Erdnusspaste und Rapsöl zu einer Paste kombiniert wurde.

Tabelle 2 bietet eine genauere Untersuchung des Makronährstoff- und Mikronährstoffbeitrags einer Portion Akokono-Erdnusspaste zur Kinderernährung. Eine Portionsgröße von zwei Esslöffeln (ca. 32 g) Akokono-Erdnuss-Paste enthält genug Protein, um 99 % der empfohlenen Tagesdosis (RDA) eines Säuglings (6 bis 12 Monate) und 84 % der empfohlenen Tagesdosis eines Kindes (1 bis 3 Jahre) zu decken. RDA. Es liefert auch die Hälfte (49 %) der Empfehlung für eine angemessene Fettzufuhr (AI) eines Säuglings (AI für Kinder im Alter von 1 bis 3 Jahren nicht bestimmt). Die gleiche Portionsgröße deckt jedoch nur 7 bzw. 5 % der Kohlenhydrat-RDAs von Säuglingen und Kindern und 7 % des AI-Gehalts eines Kindes an Ballaststoffen (AI für Säuglinge nicht bestimmt). Es ist eine reichhaltige Quelle bestimmter Mineralien (Säugling 6 bis 12 Monate, Kinder 1 bis 3 Jahre): Kupfer (102 % AI, 66 % RDA), Magnesium (54 % AI, 51 % RDA), Zink (37 % RDA, 37 % RDA), Kalium (11 % AI, 3 % AI), Eisen (4 % RDA, 7 % RDA) und Kalzium (5 % AI, 2 % RDA). Die Paste liefert außerdem B-Vitamine (Säuglinge 6 bis 12 Monate, Kinder 1 bis 3 Jahre): Thiamin (13 % AI, 8 % RDA), Niacin (63 % AI, 42 % RDA), Riboflavin (26 % AI, 20). % RDA), Vitamin B6 (22 % AI, 13 % RDA), Folsäure (40 % AI, 21 % RDA) und Vitamin E (a-Tocopherol) (440 % AI, 366 % RDA).

Tabelle 3 listet die Konzentrationen von Aminosäuren in zwei unvermischten Formen von Akokono und der gemischten Akokono-Erdnuss-Paste im Vergleich zu den vom Institute of Medicine (IOM) für ASFs aufgeführten Konzentrationsschwellenwerten auf [47]. Die Konzentrationen von Methionin und Cystein (Schwefelaminosäuren) werden gemeinsam untersucht, da Methionin oft die am stärksten limitierende Aminosäure in Getreidediäten ist und Cystein einen Teil des Methioninbedarfs decken kann. Auch Phenylalanin und Tyrosin (aromatische Aminosäuren) werden gemeinsam untersucht. Während beide für menschliche Funktionen unverzichtbar sind, muss Phenylalanin mit der Nahrung aufgenommen werden, Tyrosin kann jedoch durch die Hydroxylierung von Phenylalanin entstehen [32]. Geröstetes Akokono erreicht oder übertrifft den Konzentrationsgrenzwert des IOM für ASFs für vier der neun essentiellen Aminosäuren (Histidin, Isoleucin, Phenylalanin + Tyrosin und Valin), aber die Konzentrationen von Leucin, Lysin, Methionin + Cystein, Threonin und Tryptophan blieben darunter den IOM-Schwellenwert. Wenn Akokono mit Erdnusspaste und Rapsöl kombiniert wurde, stiegen die Konzentrationen von Leucin, Methionin + Cystein, Threonin und Tryptophan auf innerhalb von 10 % des IOM-Schwellenwerts; der Lysingehalt blieb jedoch niedrig. Die Konzentrationen von Histidin, Isoleucin, Lysin und Phenylalanin + Tyrosin waren im ungemischten Akokono höher als im Pastenprodukt. Akokono ist außerdem eine Quelle für sieben nicht-essentielle Aminosäuren, darunter Alanin, Arginin, Aspartat, Glutamat, Glycin, Prolin und Serin (Daten werden hier nicht dargestellt).

Tabelle 4 listet die Fettsäurezusammensetzungen von drei verschiedenen Formen von Akokono auf. Die Profile von rohem und geröstetem Akokono zeigten Konzentrationen von 6,54 bzw. 14,29 g/100 g Linolsäure (n-6 mehrfach ungesättigte Fettsäure), 14,47 bzw. 7,37 g/100 g Ölsäure, 19,95 bzw. 14,97 g/100 g Myristinsäure und 19,52 und 13,87 g/100 g Palmitinsäure. In Kombination mit Erdnusspaste und Rapsöl stiegen die Fettsäurekonzentrationen (g/100 g Akokono) im Vergleich zu geröstetem Akokono für Linolsäure (Omega-6) (23,69), Stearinsäure (1,67) und Ölsäure (11,16). während er für Myristinsäure und Palmitinsäure abnimmt (1,51 bzw. 5,96). Die Fettsäurekonzentration der Linolsäure übersteigt die AI-Werte für Säuglinge (165 % AI) und Kinder (108 % AI). AI-Werte für Ölsäure, Myristinsäure und Palmitinsäure wurden nicht festgelegt.

Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse der Akokono-Futterexperimente. Akokono, die mit Pitobrei gefüttert wurden, hatten um > 10 % erhöhte Konzentrationen an Kohlenhydraten, Kalium, Kalzium, Natrium und Zink im Vergleich zu denen, die mit Palmenmark gefüttert wurden. Der Protein- und Eisengehalt blieb in beiden Gruppen gleich, der Fettgehalt war jedoch bei den mit Pitobrei gefütterten Akokonos niedriger. Der Pitobrei selbst enthielt eine höhere Konzentration an Fett, Protein und allen gemessenen Elementen.

Diese Studie präsentiert die Nährstoffzusammensetzung von Palmrüsslerlarven (Akokono), essbaren Insekten, die in Ghana verzehrt werden, und bewertet ihre Eignung als Ergänzungsnahrung, sowohl allein als auch in Kombination mit lokalen Erdnüssen. Wir kommen zu dem Schluss, dass Akokono allein kein vollständiges Aminosäureprofil liefert, aber eine erhebliche Menge an essentiellen Nährstoffen liefert und durchaus in Landwirtschafts- und Ernährungsinterventionsstrategien integriert werden kann, um vorgelagerte Determinanten von Gesundheit und Ernährung anzugehen. Darüber hinaus besteht das Potenzial, den Nährstoffgehalt dieses Lebensmittels durch Manipulation der Futterzufuhr zu verbessern. Allerdings sind weitere Untersuchungen in diesem Bereich erforderlich.

In Übereinstimmung mit bestehenden Forschungsergebnissen ergab unsere Analyse, dass ghanaischer Akokono ein nährstoffreiches, fettreiches und proteinreiches Lebensmittel ist. Geröstetes Akokono enthält ausreichende Mengen an vier essentiellen Aminosäuren (Histidin, Isoleucin, Phenylalanin + Tyrosin und Valin), aber unzureichende Mengen an fünf essentiellen Aminosäuren (z. B. Leucin, Lysin, Methionin + Cystein, Threonin, Tryptophan). Die Kombination von Akokono mit Erdnusspaste und Rapsöl wirkte sich positiv auf die Aminosäure- und Fettsäurezusammensetzung des Lebensmittels aus und erhöhte das Verhältnis von essentiellen zu nicht-essentiellen Fettsäuren sowie das Verhältnis von ungesättigten zu gesättigten Fettsäuren (d. h. mehr Linol- und Ölsäure). , weniger Myristin- und Palmitinsäure), wahrscheinlich größtenteils aufgrund der Zusammensetzung von Rapsöl. Im Vergleich zu geröstetem Akokono wies das Pastenprodukt höhere Konzentrationen aller analysierten Mineralien, aber niedrigere Vitaminkonzentrationen auf (mit Ausnahme von Vitamin E und Niacin).

Im Gegensatz zu Studien, die die Nährstoffzusammensetzung der Palmrüsslerlarven in anderen afrikanischen Ländern untersuchen, sind die größten Unterschiede beim Mineralstoffgehalt zu beobachten, der je nach Studie und unabhängig von der geografischen Lage variiert. Wir vermuten, dass die Ernährung der Larven eine Erklärung für die Variation zwischen Protein-, Fett- und Mineralstoffgehalt sein könnte. Unser Futterexperiment zeigte, dass der Akokono auf verschiedene Futtersubstrate mit Veränderungen in der Makronährstoff- und Mikronährstoffzusammensetzung reagierte. Mehrere Studien aus Nigeria [26, 29, 30], in denen die Palmrüsslerlarven nur mit Raphia-Palmenmark gefüttert wurden, beobachteten jedoch immer noch erhebliche Schwankungen im Mineralstoffgehalt. Forschung von Reynolds et al. [48] ​​stellten in Uganda eine große Heterogenität im Mineralgehalt zwischen 11 Markproben von Raphia-Palmen fest, was darauf hindeutet, dass Nährstoffvariationen bei derselben Art von Futtersubstrat, möglicherweise aufgrund der Bodenqualität, ebenfalls zu Unterschieden in den Nährstoffprofilen zwischen verschiedenen Insektenproben beitragen könnten . Die Variabilität kann auch mit dem Entwicklungsstadium der analysierten Larven zusammenhängen [17].

Wir fanden heraus, dass eine Portion (ungefähr 32 g) Akokono-Erdnusspaste 6 % des empfohlenen Eisenbedarfs für Säuglinge (6 bis 12 Monate) und 9 % des empfohlenen Eisenbedarfs für Kinder (1 bis 3 Jahre) lieferte. Allerdings ist Akokono eine potenzielle Quelle für hoch bioverfügbares Eisen. Hämeisen ist in Cytochromen von Insekten vorhanden [49] und Eiseneisen wird von Holoferritinmolekülen im Vakuolensystem und in der Hämolymphe transportiert [50]. Beide Formen haben eine höhere Bioverfügbarkeit als das Eisen (III), das in Lebensmitteln ohne Häm-Quelle am häufigsten vorkommt [51], und das Fehlen eisenbindender pflanzlicher Verbindungen [52] könnte für die Aufnahme von Eisen aus Akokono von Vorteil sein. Die Eigenschaften von Insekteneisen könnten Ergebnisse früherer Studien erklären, darunter eine Studie, in der festgestellt wurde, dass mit Raupen angereichertes Getreide die Hämoglobinwerte, Ferritinwerte und die Anämieprävalenz bei 18 Monate alten Säuglingen verbesserte [53], und eine In-vitro-Studie, die dies zeigte Die Eisenbioverfügbarkeit mehrerer Insektenarten soll mit der von Rinderfilet vergleichbar sein [54]. Es ist plausibel, dass Akokono von ähnlichen Vorteilen profitieren könnten, vorausgesetzt, dass ihre zugrunde liegende Biologie weitgehend mit der anderer Insekten übereinstimmt.

In vielen ressourcenarmen Gegenden mangelt es Frauen und Kindern an Eisen, Zink und Vitamin A und sie ernähren sich häufig von einer protein- und essentiellen Fettsäuren-armen Ernährung. Das Nährstoffprofil von Akokono kann die Aufnahme bestimmter Mikronährstoffe und Makronährstoffe steigern, die eine wichtige Rolle bei der Entwicklung und Immunität spielen. Gleichzeitig können die Konzentrationen dieser Nährstoffe von der Futter- und Aufzuchtpraxis der Insekten abhängen. Möglichkeiten zur Optimierung des Nährstoffgehalts dieses Lebensmittels sind ein Bereich, der weiterer Forschung bedarf.

Basierend auf unseren Erkenntnissen erfüllt Akokono nicht alle Anforderungen, um als alternative ASP eingestuft zu werden; Als Bestandteil der Beikost zur Deckung des Nährstoffbedarfs ist es jedoch immer noch vielversprechend. Die Kombination von Akokono-Erdnusspaste mit lysinreichen Lebensmitteln kann ein vollständiges Proteinprofil liefern. Kartoffeln und Sojabohnen sind beispielsweise zwei lokal produzierte Lebensmittel mit hohem Lysingehalt. Darüber hinaus ist es auch wichtig, dass das Akokono-Erdnusspastenprodukt die GSA-Anforderungen für kommerzielle Erdnussbutterprodukte erfüllt und ohne Kühlung 14 Tage lang sicher verzehrt werden kann (Daten nicht enthalten). Dies deutet darauf hin, dass die Akokono-Erdnusspaste in Umgebungen ohne Strom konsumiert werden könnte, ohne dass im Vergleich zu anderen kommerziellen Erdnussbutterprodukten in Ghana ein zusätzliches Risiko besteht.

In Ghana wurde Akokono traditionell von Palmen geerntet; Allerdings ist diese Praxis bei jüngeren Generationen in Ungnade gefallen [22]. Jüngste Bemühungen, den Markt anzukurbeln, haben die Wiedereinführung essbarer Insekten in die moderne Lebensmittelversorgung in Ghana durch Mikrolandwirtschaft eingeleitet. Waldlebensmittel können eine gesunde Ergänzung der Haushaltsernährung darstellen und die Mikrolandwirtschaft im Haushalt kann zusätzliches Einkommen generieren; Daher sollten Möglichkeiten zur Einbeziehung von Waldlebensmitteln in Ernährungspolitik und Gesundheitsinterventionsstrategien weiter untersucht werden (55).

Allerdings mangelt es derzeit sowohl auf nationaler als auch auf internationaler Ebene an Richtlinien und Rechtsvorschriften zu Insekten als Nahrungsmittel. Während sich einige Institutionen und Richtlinien, wie beispielsweise die FDA in Ghana, auf Lebensmittelstandards in Ghana konzentrieren, ist die Gesetzgebung im Allgemeinen weit gefasst und bietet keine Richtlinien speziell für Insekten. Obwohl unverarbeiteter Akokono als sicheres, lokales, traditionelles Lebensmittel gilt, das seit Generationen konsumiert wird, ist für alle verarbeiteten Produkte auf Akokono-Basis eine GSA-Zertifizierung erforderlich. Der Aufbau von Qualitätskontrollmechanismen und Risikominderungsstrategien kann dazu beitragen, die von der ghanaischen FDA und der GSA durchgesetzten und eingehaltenen Standards zu unterstützen, um die Lebensmittelsicherheit zu gewährleisten. Sowohl in Ghana als auch international besteht ein großer Bedarf an einer Vereinheitlichung der Vorschriften und Bemühungen, die sich auf die Produktion und den Verkauf von Insekten für den menschlichen Verzehr konzentrieren – insbesondere angesichts ihrer geringen Auswirkungen auf die Umwelt und ihres Potenzials zur Verbesserung der menschlichen Ernährung.

Diese Studie untersuchte den Makronährstoff- und Mikronährstoffgehalt einer kleinen Stichprobe inländisch gezüchteter Akokonos. Zukünftige Forschung, einschließlich Studien mit größeren Stichproben und solchen, in denen in der Wildnis geerntete Akokonos getestet werden, ist erforderlich, um unsere Ergebnisse zu bestätigen. Darüber hinaus werden weitere Untersuchungen zu verschiedenen Futtermitteln und ihren damit verbundenen Auswirkungen auf das Nährstoffprofil der Insekten weiterhin sowohl den optimalen Nährstoffgehalt der Insekten unterstützen als auch die Bemühungen um eine Produktion mit geringer Umweltbelastung unterstützen. Weitere Analysen, die das Nährstoffprofil von mit Akokono angereicherter Erdnusspaste mit dem von Erdnusspaste allein vergleichen, könnten ebenfalls zusätzliche Erkenntnisse liefern. Akzeptanzstudien wie die von Bauserman et al. [56] sind ebenfalls erforderlich, um die Wahrnehmung der Verbraucher gegenüber mit Akokono angereicherten kommerziellen Lebensmitteln weiter zu untersuchen.

Neben der weiteren Charakterisierung der Nährwertprofile von Akokono und mit Akokono angereicherten Lebensmitteln ist auch klinische Forschung erforderlich, um die Auswirkungen dieser Lebensmittel auf die menschliche Gesundheit und die Ernährungsergebnisse zu bestimmen. Beispielsweise untersuchten Bauserman und Kollegen [53] die Wirksamkeit eines Raupengetreides bei Wachstumsverzögerung und Anämie in der Demokratischen Republik Kongo.

Schließlich war es eine Einschränkung dieser Studie, dass wir weder die Verdaulichkeit von Protein aus Akokono untersuchten noch die Bioverfügbarkeit von Mikronährstoffen untersuchten. Obwohl die Informationen über die Qualität von Insektenprotein begrenzt sind, haben mehrere Studien Proteinverdaulichkeits-korrigierte Aminosäure-Scores für verschiedene Insektenarten berechnet [57, 58]. Daher ist die Qualität und Verdaulichkeit von Insektenproteinen ein wichtiger Bereich für zukünftige Untersuchungen, insbesondere angesichts der Rolle der Proteinqualität im frühen Wachstum [59].

Obwohl es keine allgemeingültige Lösung für Mangelernährung gibt, ist es wichtig, dass wir weiterhin traditionelle Praktiken – wie die Entomophagie – und ihre Auswirkungen auf die Gesundheit von Mensch und Planet untersuchen. In diesem Artikel kommen wir zu dem Schluss, dass die Förderung und Einführung von Akokono als Ergänzungsnahrung Ernährungsmängeln in der ghanaischen Ernährung entgegenwirken könnte. Darüber hinaus zeigt unser Futterexperiment das Potenzial der Verwendung recycelter Nebenprodukte als neuartige Futtermittel, um die Umweltauswirkungen der Produktion zu reduzieren und die Nährstoffprofile von Insekten zu manipulieren. Bei richtiger Umsetzung könnten ernährungspolitische und ernährungspolitische Interventionen mit Akokono auch ernährungssensible Strategien umfassen, die sich auf von Frauen geführte Mikrolandwirtschaft konzentrieren, um zusätzliches Einkommen zu generieren und gleichzeitig die Ernährungssicherheit zu verbessern.

Alle während dieser Studie generierten oder analysierten Daten sind in diesem veröffentlichten Artikel [und seinen ergänzenden Informationsdateien] enthalten.

Ausreichende Aufnahme

Lebensmittel tierischen Ursprungs

Dioden-Array-Detektor

Lebensmittel- und Arzneimittelbehörde

Ghanaische Normungsbehörde

Hochleistungsflüssigkeitschromatographie

Institut für Medizin

Kwame Nkrumah Universität für Wissenschaft und Technologie

Land mit niedrigem und mittlerem Einkommen

Bestimmungsgrenze

Unentschlossen

Normalphase

Empfohlene Nahrungsaufnahme

Umkehrphase

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Dieses Projekt wurde durch ein Stipendium der Bill & Melinda Gates Foundation unterstützt.

PATH, Gesundheit und Ernährung von Müttern, Neugeborenen und Kindern, 2201 Westlake Ave, Suite 200, Seattle, WA, 98121, USA

Megan E. Parker, Stephanie Zobrist, Chantal Donahue, Connor Edick, Kimberly Mansen und Cyril M. Engmann

Abteilung für Lebensmittelwissenschaft und -technologie, Kwame Nkrumah University of Science and Technology, Kumasi, Ghana

Herman E. Lutterodt und Cyril R. Asiedu

Abteilung für Ernährungswissenschaften, Cornell University, Ithaca, New York, USA

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Amos Laar

Abteilung für globale Gesundheit, University of Washington, Seattle, Washington, USA

Cyril M. Engmann

Abteilung für Pädiatrie, University of Washington & Seattle Children's Hospital, Seattle, Washington, USA

Cyril M. Engmann

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MEP, HEL, SS, AL, GP und PM leisteten wesentliche Beiträge zum Studienkonzept und -design. HEL, CRA und SS haben die Datenerfassung und Laboranalyse abgeschlossen. MEP, SZ, CRA, CE, KM und CD interpretierten die Daten und verfassten das Manuskript. PM, GP, KM, AL und CME haben das Manuskript kritisch überarbeitet. Alle Autoren gaben ihre endgültige Zustimmung zur Veröffentlichung der Version und erklärten sich bereit, für alle Aspekte der Arbeit verantwortlich zu sein.

Korrespondenz mit Megan E. Parker.

Diese Studie wurde vom PATH Research Determination Committee als keine Forschung an menschlichen Probanden eingestuft. Experimente wurden nur an verstorbenen Insekten durchgeführt.

Die Experimente wurden an verstorbenen Insekten durchgeführt, daher war die Zustimmung zur Veröffentlichung nicht anwendbar.

SS ist Gründungsmitglied und Chief Impact Officer der Aspire Food Group. Aspire FG züchtet kommerziell Palmrüsslerlarven in Ghana und leitet ein Programm, um peri-ländlichen Landwirten die Möglichkeit zu geben, Palmrüssler vor Ort zu züchten. Die übrigen Autoren erklären, dass die Forschung in Abwesenheit jeglicher kommerzieller oder finanzieller Beziehungen durchgeführt wurde, die als potenzieller Interessenkonflikt ausgelegt werden könnten.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Parker, ME, Zobrist, S., Lutterodt, HE et al. Bewertung des Nährstoffgehalts eines mit Insekten angereicherten Lebensmittels für die ergänzende Ernährung von Kindern in Ghana. BMC Nutr 6, 7 (2020). https://doi.org/10.1186/s40795-020-0331-6

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Eingegangen: 18. Dezember 2018

Angenommen: 27. Januar 2020

Veröffentlicht: 02. April 2020

DOI: https://doi.org/10.1186/s40795-020-0331-6

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