Determinación del contenido elemental en "hermetia illucens" y otros dípteros descomponedores, como fuentes de proteínas en alimentación animal

Résumé

El previsible aumento de la población mundial, estimado para el año 2050 en 9.500-10.000 millones de personas, supondrá uno de los principales retos a los que se enfrente el siglo XXI. Además de los recursos e insumos necesarios (espacio, agua, residuos etc.), la seguridad alimentaria del planeta conllevará una elevada demanda de proteínas tanto para la alimentación animal como para la nutrición humana. Nuestras principales fuentes de proteína provienen de la agricultura, la ganadería (incluyendo la acuicultura) y la pesca. Es por ello por lo que la producción y rendimiento de las plantas y animales domesticados, ha aumentado exponencialmente a lo largo de las últimas décadas, estando en la actualidad muy cerca de sus límites biológicos. Sin embargo, esta elevada eficiencia esta inversamente relacionada con la sostenibilidad ambiental de estos sistemas de producción. Entre las consecuencias, la producción de piensos compuestos altamente nutritivos también ha aumentado. Para su elaboración son necesarias grandes cantidades de harina y aceite de pescado, así como de soja, entre otros componentes. El cultivo intensivo de soja conlleva graves problemas medioambientales. Por otro lado, el medio marino está cada vez más deteriorado como consecuencia de la contaminación derivada de la actividad humana y la sobreexplotación pesquera. Todo ello ha provocado una inestabilidad económica a largo plazo y un aumento continuado de los precios de estas materias primas. Pero ¿es técnicamente posible maximizar la sostenibilidad de estos sistemas de producción, optimizando simultáneamente la imprescindible eficiencia económica? Con este objetivo, se hace necesaria la búsqueda de nuevas fuentes de proteínas que puedan utilizarse como ingredientes en la elaboración de piensos compuestos destinados a la alimentación animal e indirectamente a la nutrición humana. Una de las más prometedoras, es la obtención de proteína animal a partir de la biomasa de ciertas especies de insectos domesticados. En particular, la utilización de proteínas y grasas de insectos a escala industrial, mejorará significativamente la sostenibilidad y eficiencia de la ganadería terrestre y la acuicultura. Indirectamente, permitirá mantener los niveles de pesca a unos niveles racionales y los subproductos derivados tienen un gran valor agronómico como fertilizantes de origen natural. Entre los candidatos más plausibles, los dípteros (Insecta: Diptera) presentan características biológicas y nutricionales que los hacen buenos candidatos para su producción a escala industrial. Una de las especies más prometedoras es la mosca soldado negra Hermetia illucens (Linnaeus, 1758) que junto con el coleóptero Tenebrio molitor Linnaeus, 1758 constituyen actualmente los principales integrantes de este nuevo sector de producción. La Unión Europea, también ha aprobado el uso de otras cinco especies de insectos como ingredientes de la alimentación animal, destacando entre estas la mosca Musca domestica Linnaeus, 1758. Otras especies de dípteros no están todavía aprobadas con este fin, pero también resultan muy interesantes por su gran potencial para la cría artificial, como las especies de Calliphoridae Lucilia sericata (Meigen, 1826) o Chrysomya megacephala (Fabricius, 1794). Entre los componentes que forman parte de los piensos compuestos en la alimentación animal, los minerales suponen un importante grupo limitante desde un punto de vista nutritivo. Mediante un aporte óptimo de minerales, se puede aumentar considerablemente el rendimiento de la producción ganadera a un bajo coste. No obstante, los niveles de estos compuestos deben mantenerse dentro de unos niveles determinados por la legislación para evitar problemas nutricionales o provocar efectos nocivos en la salud animal y humana. En este sentido, existen muy pocos estudios sobre los perfiles minerales de la biomasa de insecto en general y en particular de la mosca soldado negro y otras especies de dípteros. Son especialmente escasos los datos sobre la influencia que pueda ejercer la composición del sustrato de desarrollo de las larvas, así como su importancia en las diferentes etapas de desarrollo del ciclo de vida. Por otro lado, existe la posibilidad de que se produzca bioacumulación de metales pesados en la biomasa del insecto a través de la ingesta. Así, debido a su alta toxicidad, existen diversos trabajos sobre las concentraciones de Cd y Pb en larvas maduras de mosca soldado negra, pero hay muy poca información sobre bioacumulación en el resto de etapas y estadios de desarrollo, así como de la posible influencia del medio de cría larvario. En este proyecto de tesis se analiza la posible influencia del sustrato de cría en las concentraciones de distintos minerales y metales pesados a lo largo de las etapas del ciclo de vida de Hermetia illucens y otras especies de dípteros. Para ello se usaron tres sustratos larvarios con diferentes orígenes: a) pienso comercial de gallina ponedora, b) bagazo derivado de la producción de cerveza y c) una mezcla de carne de origen porcino. En el caso de H. illucens se tomaron muestras de larvas prepupales, pupas, puparios, exuvias prepupales y adultos desarrollados en los tres medios de desarrollo. En todos los casos, tras su secado y digestión en horno microondas, se analizaron mediante espectrometría de emisión óptica de plasma acoplado por inducción (ICP-OES) para obtener las concentraciones de Ca, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni y Zn, y en espectrometría de masas con fuente de ionización de plasma (ICP-MS) para obtener las concentraciones de Ti, Co, Sr, Mo, Cd, Sn y Pb. Pocos insectos tienen la capacidad para desarrollarse en medios de tan diferente composición orgánica, por ello a modo comparativo se utilizó M. domestica con pienso comercial de gallina y el bagazo de cerveza, mientras que Lucilia sericata y Chrysomya megacephala se desarrollaron exclusivamente en el medio de origen cárnico. De esta manera no solamente se pudieron comparar diferentes tipos de medio procesados por diferentes tipos de insectos sino que también pudieron compararse los resultados obtenidos por diferentes especies de mosca con el mismo tipo de medio. En cuanto a relaciones entre patrones de acumulación (Factor de Bioacumulación) y concentraciones de los minerales, con la especie de díptero y el sustrato utilizado, en larvas prepupales y adultos no se observa ninguna relación entre resultados y la especie o el sustrato, en cambio, los resultados en pupas y puparios sí están influenciadas por la especie de estudio y el sustrato de alimentación usado. Por otro lado, Ca y Na se comportan de manera distinta en las especies estudiadas en esta investigación. La mosca soldado negra presenta un buen perfil mineral para su uso en alimentación animal, comparable con los de harina de pescado y soja. Los resultados con mosca doméstica son también comparables a las harinas de pescado y soja, en los dos medios estudiados. Los dos califóridos presentan un perfil mineral de menor calidad, pero comparable a la harina de soja y también aptos para su uso en la elaboración de piensos.