Хімічний склад та харчовий потенціал Pachymerus nucleorum Личинки, що паразитують Acrocomia aculeata Ядра

Афілійований факультет точних наук і технологій, Федеральний університет Гранде-Дурадос, штат Дурадос, Мату-Гросу-ду-Сул, Бразилія

Філія Федерального університету Фронтейри Сул, Реалеза, Парана, Бразилія

Партнерський курс хімії, Державний університет імені Мату-Гросу-ду-Сул, Дурадос, Мату-Гросу-ду-Сул, Бразилія

Афілійована лабораторія очищення білка та біологічних функцій, Відділ природничих наук, Федеральний університет Мату-Гросу-ду-Сул, Кампо-Гранде, Мату-Гросу-ду-Сул, Бразилія

Аріана Віейра Алвес,
Еліана Жанет Санджинес Аргандонья,
Аделіта Марія Лінцмаєр,
Клаудія Андреа Ліма Кардозу,
Марія Лігія Родрігес Македо

Цифри

Анотація

Цитування: Алвес А.В., Санджинес Аргандоня Е.Є., Лінцмайєр А.М., Кардосо КАЛ, Маседо MLR (2016) Хімічний склад та харчовий потенціал личинок Pachymerus nucleorum, що паразитують в ядрах Acrocomia aculeata PLoS ONE 11 (3): e0152125. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0152125

Редактор: Хепінг Цао, USDA-ARS, США

Отримано: 3 вересня 2015 р .; Прийнято: 9 березня 2016 р .; Опубліковано: 31 березня 2016 р

Наявність даних: Усі відповідні дані містяться в роботі.

Фінансування: Підтримку надала магістерська стипендія (Вигоду: AVA) від Fundação de Apoio ao Desenvolvimento ao Ensino, Ciência a Tecnologia do Estado de Mato Grosso do Sul (FUNDECT) [http://fundect.ledes.net/]. Фінансову підтримку обладнання (Перекладено: EJSA) надав Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) [http://www.capes.gov.br/]. Фінансисти не мали жодної ролі у розробці досліджень, зборі та аналізі даних, прийнятті рішення про публікацію чи підготовці рукопису.

Конкуруючі інтереси: Автори заявили, що не існує конкуруючих інтересів.

Вступ

Продовольча та сільськогосподарська організація Організації Об'єднаних Націй (ФАО) підрахувала, що в період з 2010 по 2012 рік приблизно 870 мільйонів людей недоїдали, що вказує на те, що 12,5% світового населення, кожна восьма людина страждає від недоїдання [1].

Незважаючи на значне збільшення виробництва продуктів харчування за останні п'ятдесят років [2], оцінки вказують на збільшення чисельності населення, яке до 2050 року сягне дев'яти мільярдів людей, що призведе до зменшення доступності їжі, особливо тваринного білка [3,4]. У 2013 році після Міжнародної конференції з лісів з питань продовольчої безпеки та харчування ФАО опублікувала звіт [5], який заохочує споживання комах як спосіб боротьби з голодом та сприяння продовольчій безпеці, оскільки комахи є джерелами білка.

Споживання комах як їжі культурно практикується в різних регіонах світу, за винятком розвинених регіонів, таких як Європа та Північна Америка. Джонгема [6] вказує на приблизно 2000 видів їстівних комах, які споживають понад 3000 етнічних груп [7].

Бразилія має надзвичайно багате біологічне різноманіття, яке представляє одне з найбільших біологічних різноманіттів планети та величезне культурне різноманіття. Коста Нето та Рамос-Елордуй та ін. [8] зареєстровано в Бразилії 135 видів їстівних комах із дев'яти порядків, серед яких виділяються Coleoptera, 22 з яких зареєстровані як їжа для людей. Pachymerus nucleorum Fabricius, 1792 (Chrysomelidae, Bruchinae) - звичайний жук у пальмових кокосових горіхах, наприклад, бабассу (Attalea speciosa Mart. Ex Spreng.), Піассава (Attalea funifera Mart. Ex Speg.), Лікурі (Syagrus coronata (Mart.) Becc.) Та бокайвува (Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd. Ex Mart., 1845), личинки яких розвиваються всередині кокосового горіха, харчуючись виключно ядром [8].

Серед пальм, знайдених у штаті Мато-Гросу-ду-Сул, є бокайува. Дослідження показали, що фрукти (м’якоть та ядра) багаті каротиноїдами та жирними кислотами, мають високу поживну [9, 10, 11] та протизапальну [12, 13] здатність.

Жирні кислоти класифікуються як насичені та ненасичені; ненасичені виконують важливі функції в організмі людини, наприклад, для підтримки імунної системи при запальних процесах. Рівні жирних кислот, знайдені в олії бокайуви, свідчать про ефективну дію при цих патологіях [13].

У цьому контексті ця робота мала на меті оцінити харчовий потенціал личинок P. nucleorum порівняно з ядром бокайуви, розраховуючи на те, що комаха має рівні або вищі харчові характеристики ядра.

Матеріал та методи

Матеріал

Плоди бокайуви (Acrocomia aculeata, Arecaceae) були зібрані в штаті Дорадос, штат Міссісіпі, Бразилія, в кампусі Estadual University of Mato Grosso do Sul з дозволу установи. Польові дослідження не стосувались зникаючих або охоронюваних видів. Їх доставляють в лабораторію і відкривають для видалення ядер, а ті, які були заражені Pachymerus nucleorum, личинки видаляли. Потім ядра сушили в печі з циркуляцією повітря при температурі 40 ° C протягом 72 годин, подрібнювали і зберігали в прохолодному середовищі. Ці плоди зберігаються в Гербарії DDMS Федерального університету Гранде Дурадос — UFGD під номером № 4783, PEREIRA, Z. V.

Личинки промивали, упаковували в пінополістирольні коробки і заморожували при -6 ° C, зберігаючи при цій температурі до часу аналізу. Ідентифікація Pachymerus nucleorum була проведена Дра. Сібеле Страмаре Рібейро-Коста з Федерального університету Парани (UFPR), бразильський експерт групи.

Хімічний аналіз

Аналіз проводили за поживним складом, складом жирних кислот, антиоксидантною активністю, триптичною активністю та антиеліментарними факторами ядер бокайуви та личинок Pachymerus nucleorum.

Харчовий склад

Оціненими параметрами були: вміст вологи в печі [14]; закріплений мінеральний залишок (попіл) спалюванням матеріалу в печі при 550 ° C [14]; ліпіди шляхом екстракції петролейного ефіру в обладнанні Сокслета [14]; кількість вмісту білка шляхом визначення азоту, який присутній у зразку методом Кейлдаля, з використанням коефіцієнта перетворення 6,25 [14]; і волокна шляхом кислотної та лужної екстракції [15].

Вуглеводи визначали різницею (зразок 100 г - г вологи попіл-ліпід-білок-клітковина). Енергетичну цінність розраховували з використанням коефіцієнта Атвотера, який встановлює 4 ккал/г зразка для білка та вуглеводів та 9 ккал/г зразка для ліпідів [16].

Склад жирнокислого

Ядра та ліпіди личинок екстрагували за методом Блай та Дайєра [17]. Переетерифікацію тригліцеридів проводили, переносячи приблизно 50 мг екстрагованих ліпідних речовин у сокола з пробірками 15 мл і додаючи до них 2 мл н-гептану. Суміш перемішували до повного розчинення жирової речовини, потім додавали 2 мл KOH2 моль/л у метанолі. Суміш знову перемішували протягом приблизно 5 хвилин і після поділу фаз 1 мл верхньої фази (гептан і метилові ефіри жирних кислот) переносили у флакони Еппендорфа об'ємом 1,5 мл. Флакони герметично закривали, захищали від світла і зберігали в морозильній камері при -18 ° C для подальшого хроматографічного аналізу.

Склад жирних кислот визначали газовою хроматографією з використанням газового хроматографа з полум'яно-іонізаційним детектором (GC-FID). Елюювання проводили за допомогою капілярної колонки з плавленим діоксидом кремнію розміром 100 м х 0,25 мм х 0,20 мкм (SP-2560). Температуру в духовці запрограмували на 100 ° C, підтримували протягом 1 хв, а потім підвищували до 170 ° C при 6,5 ° C/хв.

Згодом було проведено ще одне підвищення з 170 до 215 ° C при 2,75 ° C/хв, підтримуючи цю температуру протягом 12 хв. Нарешті, було здійснено останнє підвищення з 215 до 230 ° C при 40 ° C/хв. Температури інжектора та детектора становили 270 та 280 ° C відповідно.

Зразки 0,5 мкл вводили в режимі "розщеплення" (1:20), використовуючи азот як газ-носій зі швидкістю потоку 1 мл/хв. Ідентифікацію метилових ефірів жирних кислот проводили шляхом порівняння з часом утримування зразків сполук зі стандартами (Sigma), елюйованими в однакових умовах зразків.

Аналіз антиоксидантної активності

Екстракт готували із суміші 1 г олії та 50 мл розчину гідрометанолу (50%). Після відпочинку протягом 60 хв матеріал центрифугували (4000 об/хв) протягом 15 хв і супернатант видаляли. Для другої екстракції до осаду додавали 40 мл ацетону (70%), дотримуючись процедур з першої екстракції. Супернатанти з двох екстракцій змішували, переносили в колбу (100 мл) і об'єм доливали дистильованою водою для утворення екстракту.

Радикал ABTS • + (2,2-азіно BIS 3-етилбензотіазолін 6 сульфонової кислоти діаммонін) утворився в результаті реакції ABTS • + (7 мМ) з персульфатом калію (140 мМ), суміш реагувала протягом 16 год при кімнатній температурі за відсутності світла, утворюючи радикальний розчин. Радікальний розчин розбавляли етанолом до поглинання 0,70 (± 0,05) при 734 нм (спектрофотометр Biospectro) для проведення аналізу. Аликвоти 30 мкл зразка додавали до 3 мл розведеного розчину ABTS • + і поглинання суміші реєстрували через 6 хв. Антиоксидантну активність розраховували із застосуванням стандартної кривої 6-гідрокси-2,5,7,8-тетраметилхроман-2-карбонової кислоти (Trolox). Стандартну криву готували з розчинів тролоксетанольних кислот у концентраціях 100; 500; 1000; 1500 та 2000 мкМ [18]. Результати виражали у мкМ тролоксу/г екстракту. Кожне визначення проводили у трьох примірниках.

Аналіз триптичної та хімотриптичної діяльності

Триптичну та хімотриптичну дії проводили на мікропланшетах [19]. Аналіз використовує гідроліз хромогенних субстратів N-α бензоїл-D-L-аргініну р-нітроанілід (BApNA) до трипсину та сукциніл аланін аланін PF р-нітроанілід (SAAPFPNA) для хімотрипсину.

Триптичну активність личинок проводили інкубацією зразків Tris-HCl 50 мМ, рН 8,0 до кінцевого об’єму 70 мкл. Після додавання субстрату час аналізу становив 30 хв при 37 ° С. Результати цього аналізу були виражені як нмоль/BApNA/хв та UI/мл. Хімотриптичну активність личинки аналізували інкубацією зразків Tris-HCl 50 мМ, рН 8,0 до кінцевого об’єму 100 мкл. Після додавання субстрату час випробування становив 10 хвилин при 37 ° С, і реакцію зчитували в зчитувачі мікропланшетів Multiskan Go при 410 нм. Результати цього аналізу були виражені як нмоль/SAAPFPNA/хв та UI/мл.

Ферментативні аналізи для аналізу личинок антитриптичного та антихімотриптичного потенціалу проводили з додаванням 10 мкл бичачого трипсину для антитриптичного та 10 мкл бичачого хімотрипсину для антихімотриптичного, щоб визначити, чи мають вони інгібуючу дію на ці ферменти. Після додавання трис-HCl 50 мМ, рН 8,0, відповідні субстрати додавали, як описано в триптичному та хімотриптичному аналізах личинок, продовжуючи інкубацію та зчитування при 410 нм. Кожен аналіз та зразок мали три повторення. Реакції зчитували в зчитувачі мікропланшетів Multiskan Go при 410 нм.

Статистичний аналіз

Всі аналізи проводились у трьох примірниках, а результати виражались як середнє та стандартне відхилення. Порівняння середніх значень між групами проводили шляхом дисперсійного аналізу (ANOVA) та різниць, порівняних із тестом Тукі на p. Таблиця 1. Харчовий склад личинок Pachymerus nucleorum (Coleoptera, Chrysomelidae), ядер Acrocomia aculeata (Arecaceae) та звичайних продуктів харчування.

Личинки P. nucleorum мали 35,15% вологи (табл. 1), нижче яловичини (52,7%). Ядро бокайуви та соя мали схожий вміст вологи (5,13% та 5,80% відповідно). Інші складові були розраховані на сухій основі, щоб уникнути перешкод вмісту вологи у зразках.

Вміст золи в личинках (3,15%) та ядрах (2,23%) був подібним та вищим, ніж у яловичині (1,9%) (табл. 1). Значення золи відповідає рекомендаціям щодо денного споживання мінеральних речовин, що становить приблизно 3 г [23]. Отже, 30 г личинок P. nucleorum відповідають 31% добової потреби в мінералах у людини.

Вміст ліпідів у личинок (37,87%) був нижчим, ніж у ядрах (44,96%), і вище, ніж у сої (14,60%) (табл. 1). З енергетичної точки зору ліпіди важливі, оскільки при окисненні в організмі вони виробляють 9 ккал на грам їжі [23]. У деяких країнах це джерело енергії становить 30–40% від загальної енергії, споживаної на їжу [23]. Ліпіди є структурними компонентами всіх тканин і незамінними в структурі клітинних мембран та клітинних органел [24,25,26]. Вони також стимулюють засвоєння організмом каротиноїдів, забезпечуючи біодоступність цих сполук [27].

Засвоюваність білка комах порівнянна із звичайним м’ясом [28]. Білки є другою за величиною порцією поживного складу личинок P. nucleorum (табл. 1). Вміст білка личинок (33,13%) був подібним до значення, про яке повідомляли Рамос-Елордуй та ін. [29] для одного виду (33,05%). Це значення було вище, ніж у ядра бокайуви (14,21%), і було близьким до яловичини (35,31%) та сої (36,0%) (табл. 1). Ці результати показують потенціал личинок P. nucleorum як білкової добавки для людей, зацікавлених у збільшенні споживання білка.

Тваринний білок перевершує рослинний; отже, найкращі білкові добавки повинні включати деякі тваринні білки [30]. Багато з цих продуктів містять білок, одержуваний з молока, виробництво якого спричиняє вплив на навколишнє середовище набагато більше, ніж комах [30]. Продукти на основі комах мають відносно низький бар'єр прийнятності, оскільки вони націлені на споживачів з поінформованістю щодо харчових продуктів та навколишнього середовища, а джерело білка не видно або смак не помітний (наприклад: заміна соєвого порошку на порошок комах не змінює зовнішній вигляд, смак або текстуру товару) [30]. Таким чином, комахи можуть бути високоякісним білковим інгредієнтом для високоякісних білкових добавок у харчовій промисловості.

У Постанові № 27/1998 Національного агентства з нагляду за здоров'ям [31] зазначено, що їжа може вважатися багатою клітковиною, коли вона містить більше 6% вмісту клітковини. До цієї категорії належать личинки P. nucleorum та ядра бокайуви, оскільки вони містять відповідно 15,37% та 39,17% волокон. Багато споживання їжі клітковиною пов’язане зі зниженням ризику серцево-судинних захворювань, зниженням рівня глюкози та ліпідів у крові, пов’язаним із зниженням гіперінсулінемії. Більше того, велике споживання означає менший ризик розвитку ожиріння [32].

Що стосується енергії, личинки P. nucleorum можуть бути (473 ккал) порівняно з ядром (461 ккал) і виділятися порівняно з яловичиною (358 ккал) та соєю (404 ккал), з вищим значенням (табл. 1). Вживання 100 г личинок буде становити приблизно третину необхідної добової енергії [23].

Склад жирних кислот та антиоксидантна активність

Основною жирною кислотою, виявленою в олії, видобутої з личинок P. nucleorum, була олеїнова кислота (44,09%), за нею - лауринова (33,87%), стеаринова (3,91%) та лінолева (3,96%) (табл. 2). Основною жирною кислотою, виявленою в олії, видобутої з ядер бокайуви, була лауринова (39,56%), олеїнова (33,04%), міристинова (7,99%), пальмітинова (6,87%) та лінолева (3,03%).