Ученые ИТМО научились выращивать высокопротеиновые личинки мух для кормления сельскохозяйственных животных
Взвешивание личинок мух черной львинки. Фото: Дмитрий Григорьев, ITMO.NEWS Черная львинка — наиболее популярный для разведения и безопасный для человека вид мух. Она хорошо размножается в искусственных условиях: одна взрослая особь может произвести порядка 500–600 яиц, из которых за 25 дней вырастают личинки. Они-то и считаются наиболее ценными: личинки умеют превращать органические отходы в полезные продукты. В отличие от взрослых особей, которые пьют только воду, личинки могут питаться продуктами с истекшим сроком годности, остатками приготовленной пищи, отходами водоочистных сооружений (активным илом), сельского хозяйства (испорченным зерном, навозом), а также мясо-, рыбо- и молокоперерабатывающих и пивоваренных предприятий.
Благодаря такому рациону они содержат хитин, который используется в медицине и пищевой промышленности, и оставляют после себя натуральное удобрение для растений — зоогумус. А набравших массу насекомых высушивают и перерабатывают в порошок, богатый протеином. Липиды используются в качестве биодизеля и аналога пальмового масла в косметологии, а обезжиренный белковый концентрат служит альтернативным источником питания для сельскохозяйственных животных, птиц и рыб. Протеин из традиционных источников вроде соевых бобов, кукурузы, клевера или гороха усваивается на 70–80%. Протеин же из личинок — на 90%. Еще он содержит аминокислоты, полезные для нервной системы, роста шерсти и обмена белка, — например, триптофан, фенилаланин и метионин.
Личинки мух черной львинки. Фото: Дмитрий Григорьев, ITMO.NEWS
Однако чтобы вырастить личинок и получить из них биомассу с гарантированно высоким содержанием полезных элементов, нужно подобрать идеальные условия и субстрат — питательную среду для насекомых.
«При выращивании насекомых мы сталкиваемся с трудностями. Например, взрослые особи могут не дать потомство, или из яиц могут не вылупиться личинки, или личинки будут содержать разное количество протеинов и липидов, потому что одних кормили пивной дробиной, других — шоколадом, а третьих — апельсинами. Как сделать процесс культивирования личинок контролируемым и высокотехнологичным, чтобы за производством следил не десяток специалистов, а всего пара, а насекомые получались с желаемым содержанием полезных веществ в биомассе? Эти задачи мы и решали», — поясняет Нелли Молодкина, доцент, заведующая лабораторией факультета экотехнологий ИТМО.
Благодаря трехлетним научным исследованиям ученые факультета экотехнологий ИТМО разработали требования к составу рецептур питательных субстратов для роста и развития личинок, а также критерии и схему контроля качества высокопротеиновой биомассы на каждом этапе развития. Как отмечают ученые, даже такие параметры, как размер компонентов субстрата, их рыхлость и соотношение белков, жиров и углеводов, могут повлиять на качество биомассы.
«Мы предлагали личинкам разные субстраты, а потом наблюдали за их поведением и биомассой. Наибольшая концентрация протеина и липидов достигается на стадии ранней предкуколки, именно тогда личинок выгоднее всего перерабатывать. Также оказалось, что состав субстрата влияет на содержание протеинов и липидов в биомассе. И мы можем корректировать этот параметр, чтобы получить продукт с нужными компонентами. Обычно в личинках содержится порядка 35–40% протеина. Чтобы повысить это значение до 60%, нужно кормить их хлебными отходами, например, сухарями и пшеничными отрубями», — рассказывает Анастасия Горбулина, магистрантка второго курса факультета экотехнологий ИТМО.
В будущем ученые планируют смешать субстраты, показавшие лучший результат, с другими отходами (фруктами, овощами и пивной дробиной) и провести дополнительную серию экспериментов. Это поможет изучить реакцию насекомых на новое питание и оптимизировать соотношение компонентов, чтобы еще увеличить содержание протеина в биомассе. Также исследователи ищут индустриальных партнеров, чтобы вместе с ними масштабировать технологию выращивания личинок.