Технологии экструдирования кормов и продуктов питания, включающих биомассу насекомых (обзор)
https://doi.org/10.30766/2072-9081.2020.21.3.233-244
Аннотация
В обзоре рассмотрены вопросы экструдирования кормов и пищевых продуктов, включающих биомассу насекомых. Включение насекомых в состав кормов и продуктов повышает их питательную ценность за счет обогащения протеином и жиром. Наибольшее распространение получило экструдирование измельченных и высушенных насекомых в форме муки в смеси с растительным сырьем, в основном измельченным зерном. Но смесь необработанных личинок насекомых и измельченного растительного сырья также может быть успешно подвергнута экструдированию. Выявлены частные закономерности процессов экструдирования биомассы насекомых и растительного сырья. Установлено, что при увеличении содержания насекомых в экструдате его цвет становится более темным, поверхность менее гладкой, структура более слоистой, снижается твердость, уменьшается значение индекса водопоглощения и увеличивается значение индекса водной растворимости экструдата, а также его влажность. Изменение скорости подачи сырья в экструдер позволяет изменять свойства готового экструдата. При увеличении подачи сырья уменьшается значение индекса водопоглощения экструдата и его влажность, но увеличивается индекс водной растворимости. В настоящее время не определены рациональные параметры процесса экструдирования, общие для всех смесей растительного сырья и биомассы насекомых, и характер их влияния на свойства готовых экструдатов. Тема экструдирования сырья для производства кормов и пищевых продуктов, содержащих биомассу насекомых, является перспективной, но требует проведения дополнительных исследований.
Ключевые слова
пища из насекомых,
корм из насекомых,
протеин,
жир,
смешивание,
экструдирование,
экструдат,
мука из насекомых
Об авторах
В. И. Пахомов
ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской»
Россия
Россия
Пахомов Виктор Иванович, доктор техн. наук, зам. директора по науке по механизации и электрификации
ул. Ленина, д. 14, г. Зерноград, Ростовская область, 347740
С. В. Брагинец
ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской»
Россия
Россия
Брагинец Сергей Валерьевич, кандидат техн. наук, ведущий научный сотрудник отдела переработки продукции растениеводства
ул. Ленина, д. 14, г. Зерноград, Ростовская область, 347740
О. Н. Бахчевников
ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской»
Россия
Россия
Бахчевников Олег Николаевич, кандидат техн. наук, научный сотрудник отдела переработки продукции растениеводства
ул. Ленина, д. 14, г. Зерноград, Ростовская область, 347740
А. С. Алферов
ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской»
Россия
Россия
Алферов Александр Сергеевич, кандидат техн. наук, научный сотрудник отдела переработки продукции растениеводства
ул. Ленина, д. 14, г. Зерноград, Ростовская область, 347740
Д. В. Рудой
ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет»
Россия
Россия
Рудой Дмитрий Владимирович, кандидат техн. наук, декан факультета «Агропромышленный»
пл. Гагарина, д. 1, г. Ростов-на-Дону, 344010
Список литературы
1. Kim S. W., Less J. F., Wang L., Yan T., Kiron V., Kaushik S. J., Lei X. G. Meeting global feed protein demand: challenge, opportunity, and strategy. Annual Review of Animal Biosciences. 2019;7(1):17.1-17.23. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-animal-030117-014838
2. Ayadi F. Y., Rosentrater K. A., Muthukumarappan K. Alternative protein sources for aquaculture feeds. Journal of Aquaculture Feed Science and Nutrition. 2012;4(1):1-26. DOI: https://doi.org/10.3923/joafsnu.2012.1.26
3. Olsen R. L., Hasan M. R. A limited supply of fishmeal: Impact on future increases in global aquaculture production. Trends in Food Science & Technology. 2012;27(2):120-128. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2012.06.003
4. Singh P., Paul B. N., Giri S. S. Potentiality of new feed ingredients for aquaculture: A review. Agricultural Reviews. 2018;39(4):282-291. DOI: https://doi.org/10.18805/ag.r-1819
5. Gasco L., Gai F., Maricchiolo G., Genovese L., Ragonese S., Bottari T., Caruso G. Fishmeal Alternative Protein Sources for Aquaculture Feeds. Feeds for the Aquaculture Sector. 2018;1-28. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-77941-6_1
6. Bandara T. Alternative feed ingredients in aquaculture: opportunities and challenges. Journal of Entomology and Zoology Studies. 2018;6(2): 3087-3094. URL: http://www.entomoljournal.com/archives/2018/vol6issue2/PartAJ/6-1-130-287.pdf
7. Carlberg H., Lundh T., Cheng K., Pickova J., Langton M., Gutierrez J. L. V., Kiessling A., Brannasa E. In search for protein sources: Evaluating an alternative to the traditional fish feed for Arctic charr (Salvelinus alpinus L.). Aquaculture. 2018;486:253-260. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2017.12.027
8. Khan S. H. Recent advances in role of insects as alternative protein source in poultry nutrition. Journal of Applied Animal Research. 2018;46(1):1144-1157. DOI: https://doi.org/10.1080/09712119.2018.1474743
9. Makkar H. P. S., Tran G., Heuze V., Ankers P. State-of-the-art on use of insects as animal feed. Animal Feed Science and Technology. 2014;197:1-33. DOI: https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2014.07.008
10. Sogari G., Amato M., Biasato I., Chiesa S., Gasco L. The Potential Role of Insects as Feed: A MultiPerspective Review. Animals. 2019;9(4):119. DOI: https://doi.org/10.3390/ani9040119
11. Van Huis A., Dicke M., van Loon J. J. A. Insects to feed the world. Journal of Insects as Food and Feed. 2015;1(1):3-5. DOI: https://doi.org/10.3920/jiff2015.x002
12. Halloran A., Roos N., Flore R., Hanboonsong Y. The development of the edible cricket industry in Thailand. Journal of Insects as Food and Feed. 2016;2(2):91-100. DOI: https://doi.org/10.3920/jiff2015.0091
13. Pomalegni S. C. B., Gbemavo D. S. J. C., Kpade C. P., Kenis M., Mensah G. A. Traditional use of fly larvae by small poultry farmers in Benin. Journal of Insects as Food and Feed. 2017;3(3):187-192. DOI: https://doi.org/10.3920/jiff2016.0061
14. Yen A. L. Insects as food and feed in the Asia Pacific region: current perspectives and future directions. Journal of Insects as Food and Feed. 2015;1(1):33-55. DOI: https://doi.org/10.3920/jiff2014.0017
15. Payne C. L. R., Dobermann D., Forkes A., House J., Josephs J., McBride A., Muller A., Quilliam R. S., Soares S. Insects as food and feed: European perspectives on recent research and future priorities. Journal of Insects as Food and Feed. 2016;2(4):269-276. DOI: https://doi.org/10.3920/jiff2016.0011
16. Lock E. J., Biancarosa I., Gasco L. Insects as Raw Materials in Compound Feed for Aquaculture. Edible Insects in Sustainable Food Systems. 2018;263-276. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-74011-9_16
17. Van Huis A. Insects as food and feed, a new emerging agricultural sector: a review. Journal of Insects as Food and Feed. 2020;6(1):27-44. DOI: https://doi.org/10.3920/jiff2019.0017
18. Severini C., Azzollini D., Albenzio M., Derossi A. On printability, quality and nutritional properties of 3D printed cereal based snacks enriched with edible insects. Food Research International. 2018;106:666-676. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2018.01.034
19. Kourimska L, Adamkova A. Nutritional and sensory quality of edible insects. NFS Journal. 2016;4:22-26. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nfs.2016.07.001
20. Van Huis A. Edible insects and research needs Journal of Insects as Food and Feed. 2017;3(1):3-5. DOI: https://doi.org/10.3920/jiff2017.x002
21. Dobermann D. Insects as food and feed: can research and business work together? Journal of Insects as Food and Feed. 2017;3(2):155-160. DOI: https://doi.org/10.3920/jiff2016.0040
22. Aarts K. W. P. How to develop insect-based ingredients for feed and food? A company’s perspective. Journal of Insects as Food and Feed. 2020;6(1):67-68. DOI: https://doi.org/10.3920/jiff2018.x008
23. Coffey D., Dawson K., Ferket P., Connolly A. Review of the feed industry from a historical perspective and implications for its future. Journal of Applied Animal Nutrition. 2016;4(e3):1-11. DOI: https://doi.org/10.1017/jan.2015.11
24. Irungu F. G., Mutungi C. M., Faraj A. K., Affognon H., Kibet N., Tanga C., Ekesi S., Nakimbugwe D., Fiaboe K. K. M. Physico-chemical properties of extruded aquafeed pellets containing black soldier fly (Hermetia illucens) larvae and adult cricket (Acheta domesticus) meals. Journal of Insects as Food and Feed. 2018;4(1):19-30. DOI: https://doi.org/10.3920/jiff2017.0008
25. Ottoboni M., Spranghers T., Pinotti L., Baldi A., De Jaeghere W., Eeckhout M. Inclusion of Hermetia Illucens larvae or prepupae in an experimental extruded feed: process optimisation and impact on in vitro digestibility. Italian Journal of Animal Science. 2017;17(2):418-427. DOI: https://doi.org/10.1080/1828051x.2017.1372698
26. Okoli C. A guide to conducting a standalone systematic literature review. Communications of the Association for Information Systems. 2015;37:879-910. DOI: https://doi.org/10.17705/1cais.03743
27. Torraco R. J. Writing integrative literature reviews: Using the past and present to explore the future. Human Resource Development Review. 2016;15(4):404-428. DOI: https://doi.org/10.1177/1534484316671606
28. Yen A. L. Foreword: Why a Journal of Insects as Food and Feed? Journal of Insects as Food and Feed. 2015;1(1):1-2. DOI: https://doi.org/10.3920/jiff2015.x001
29. Tomberlin J. K., van Huis A. Black soldier fly from pest to «crown jewel» of the insects as feed industry: an historical perspective. Journal of Insects as Food and Feed. 2020;6(1):1-4. DOI: https://doi.org/10.3920/jiff2020.0003
30. Wang Y. S., Shelomi M. Review of black soldier fly (Hermetia illucens) as animal feed and human food. Foods. 2017;6(10):91. DOI: https://doi.org/10.3390/foods6100091
31. Fitches E. C., Dickinson M., De Marzo D., Wakefield M. E., Charlton A. C., Hall H. Alternative protein production for animal feed: Musca domestica productivity on poultry litter and nutritional quality of processed larval meals. Journal of Insects as Food and Feed. 2019;5(2):77-88. DOI: https://doi.org/10.3920/jiff2017.0061
32. Ganda H., Zannou-Boukari E. T., Kenis M., Chrysostome C. A. A. M., Mensah G. A. Potentials of animal, crop and agri-food wastes for the production of fly larvae. Journal of Insects as Food and Feed. 2019;5(2):59-67. DOI: https://doi.org/10.3920/jiff2017.0064
33. Ушакова Н. А., Бастраков А. И., Карагодин В. П., Павлов Д. С. Особенности биоконверсии органических отходов личинками мухи Hermetia illucens (Diptera: Stratiomyidae, Linnaeus, 1758). Успехи современной биологии. 2018;138(2):172-182. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=34882931 Ushakova N. A., Bastrakov A. I., Karagodin V. P., Pavlov D. S. Osobennosti biokonversii organicheskikh otkhodov lichinkami mukhi Hermetia illucens (Diptera: Stratiomyidae, Linnaeus, 1758). [Specific Features of Bioconversion of Organic Waste by Hermetia illucens Larvae (Diptera: Stratiomyidae, Linnaeus, 1758)]. Uspekhi sovremennoy biologii. 2018;138(2):172-182. (In Russ.). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=34882931
34. Jozefiak D., Jozefiak A., Kieronczyk B., Rawski M., Swiatkiewicz S., Dlugosz J., Engberg R. M. 1. Insects – A Natural Nutrient Source for Poultry – A Review. Annals of Animal Science. 2016;16(2):297-313. DOI: https://doi.org/10.1515/aoas-2016-0010
35. Spranghers T., Ottoboni M., Klootwijk C., Ovyn A., Deboosere S., De Meulenaer B., Michiels J., Eeckhout M., De Clercq P., De Smet S. Nutritional composition of black soldier fly (Hermetia illucens) prepupae reared on different organic waste substrates. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2017;97(8):2594-2600. DOI: https://doi.org/10.1002/jsfa.8081
36. Nekrasov R., Zelenchenkova A., Chabaev M., Ivanov G., Antonov A., Pastukhova N. PSIII-37 Dried Black Soldier Fly larvae as a dietary supplement to the diet of growing pigs. Journal of Animal Science. 2018;96(S_3):314. DOI: https://doi.org/10.1093/jas/sky404.691
37. Некрасов Р. В., Чабаев М. Г., Зеленченкова А. А., Бастраков А. И., Ушакова Н. А. Питательные свойства личинок Hermetia Illucens L. – нового кормового продукта для молодняка свиней (Sus Scrofa Domesticus Erxleben). Сельскохозяйственная биология. 2019;54(2):316-325. DOI: https://doi.org/10.15389/agrobiology.2019.2.316rus Nekrasov R. V., Chabaev M. G., Zelenchenkova A. A., Bastrakov A. I., Ushakova N. A. Pitatel'nye svoystva lichinok Hermetia Illucens L. – novogo kormovogo produkta dlya molodnyaka sviney (Sus Scrofa Domesticus Erxleben). [Nutritional properties of Hermetia illucens L., a new feed product for young pigs (Sus scrofa domesticus Erxleben)]. Sel'skokhozyaystvennaya biologiya = Agricultural Biology. 2019;54(2):316-325. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.15389/agrobiology.2019.2.316rus
38. Straub P., Tanga C. M., Osuga I., Windisch W., Subramanian S. Experimental feeding studies with crickets and locusts on the use of feed mixtures composed of storable feed materials commonly used in livestock production. Animal Feed Science and Technology. 2019;255:114215. DOI: https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2019.114215
39. Montowska M., Kowalczewski P. L., Rybicka I., Fornal E. Nutritional value, protein and peptide composition of edible cricket powders. Food Chemistry. 2019;289:130-138. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.03.062
40. Mariod A. A. Nutrient Composition of Desert Locust (Schistocerca gregaria). African Edible Insects As Alternative Source of Food, Oil, Protein and Bioactive Components. 2020;257 -263. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-32952-5_18
41. Smets R., Verbinnen B., Van De Voorde I., Aerts G., Claes J., Van Der Borght M. Sequential extraction and characterisation of lipids, proteins, and chitin from black soldier fly (Hermetia illucens) larvae, prepupae, and pupae. waste and biomass valorization. Waste Biomass Valorization. 2020;1 -12. DOI: https://doi.org/10.1007/s12649-019-00924-2
42. Caligiani A., Marseglia A., Leni G, Baldassarre S., Maistrello L., Dossena A., Sforza S. Composition of black soldier fly prepupae and systematic approaches for extraction and fractionation of proteins, lipids and chitin. Food Research International. 2018;105:812-820. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2017.12.012
43. Van Huis A., Oonincx D. G. A. B. The environmental sustainability of insects as food and feed. A review. Agronomy for Sustainable Development. 2017;37(5):43-56. DOI: https://doi.org/10.1007/s13593-017-0452-8
44. Irungu F. G., Mutungi C. M., Faraj A. K., Affognon H., Ekesi S., Nakimbugwe D., Fiaboe K. K. M. Proximate composition and in vitro protein digestibility of extruded aquafeeds containing Acheta domesticus and Hermetia illucens fractions. Journal of Insects as Food and Feed. 2018;4(4):275-284. DOI: https://doi.org/10.3920/jiff2017.0089
45. Irungu F. G., Mutungi C. M., Faraj A. K., Affognon H., Tanga C., Ekesi S., Nakimbugwe D., Fiaboe K. K. M. Minerals content of extruded fish feeds containing cricket (Acheta domesticus) and black soldier fly larvae (Hermetia illucens) fractions. International Aquatic Research. 2018;10(2):101-113. DOI: https://doi.org/10.1007/s40071-018-0191-8
46. Irungu F. G. Effects of extrusion processing on the physico-chemical and nutritional characteristics of fish feeds containing Acheta domesticus and Hermetia illucens meals (Doctoral dissertation). Nakuru: Egerton University, 2017.
47. Alam M. R., Scampicchio M., Angeli S., Ferrentino G. Effect of hot melt extrusion on physical and functional properties of insect based extruded products. Journal of Food Engineering. 2019;259 :44-51. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2019.04.021
48. Kinyuru J. N., Konyole S. O., Onyango-Omolo S. A., Kenji G. M., Onyango C. A., Owino V. O., Owuor B. O., Estambale B. B., Roos N. Nutrients, functional properties, storage stability and costing of complementary foods enriched with either termites and fish or commercial micronutrients. Journal of Insects as Food and Feed. 2015;1(2):149-158. DOI: https://doi.org/10.3920/JIFF2014.0011
49. Kiiru S. M., Kinyuru J. N., Kiage B. N., Marel A. K. Partial substitution of soy protein isolates with cricket flour during extrusion affects firmness and in vitro protein digestibility. Journal of Insects as Food and Feed. 2019;6(2):169-177. DOI: https://doi.org/10.3920/jiff2019.0024
50. Smetana S., Ashtari Larki N., Pernutz C., Franke K., Bindrich U., Toepfl S., Heinz V. Structure design of insect-based meat analogs with high-moisture extrusion. Journal of Food Engineering. 2018;229:83-85. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2017.06.035
51. Smetana S., Pernutz C., Toepfl S., Heinz V., Van Campenhout L. High-moisture extrusion with insect and soy protein concentrates: cutting properties of meat analogues under insect content and barrel temperature variations. Journal of Insects as Food and Feed. 2019;5(1):29-34. DOI: https://doi.org/10.3920/jiff2017.0066
52. Azzollini D., Derossi A., Fogliano V., Lakemond C. M. M., Severini C. Effects of formulation and process conditions on microstructure, texture and digestibility of extruded insect-riched snacks. Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2018;45:344-353. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ifset.2017.11.017
53. Igual M., Garcia-Segovia P., Martinez-Monzo J. Effect of Acheta domesticus (house cricket) addition on protein content, colour, texture, and extrusion parameters of extruded products. Journal of Food Engineering. 2020;282:110032. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2020.110032
54. Пахомов В. И., Брагинец С. В., Бахчевников О. Н., Алферов А. С., Рухляда А. И., Бабаджанян А. С. Результаты экспериментальных исследований экструдирования кормов, содержащих зерно пшеницы и биомассу личинок черной львинки. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2020;21(1):28-42. DOI: https://doi.org/10.30766/2072-9081.2020.21.1.28-42 Pakhomov V. I., Braginets S. V., Bakhchevnikov O. N., Alferov A. S., Rukhlyada A. I., Babadzhanyan A. S. Rezul'taty eksperimental'nykh issledovaniy ekstrudirovaniya kormov, soderzhashchikh zerno pshenitsy i biomassu lichinok chernoy l'vinki. [The results of experimental studies of extrusion of feed containing wheat grain and black soldier fly larvae biomass]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka = Agricultural Science Euro-North-East. 2020;21(1):28-42. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.30766/2072-9081.2020.21.1.28-42
55. Govorushko S. Global status of insects as food and feed source: A review. Trends in Food Science & Technology. 2019;91:436-445. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.07.032
Рецензия
При поддержке: Работа выполнена в рамках Государственного задания ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской» (тема № 0706-2019-0006).
Для цитирования:
Пахомов В.И., Брагинец С.В., Бахчевников О.Н., Алферов А.С., Рудой Д.В. Технологии экструдирования кормов и продуктов питания, включающих биомассу насекомых (обзор). Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2020;21(3):233-244. https://doi.org/10.30766/2072-9081.2020.21.3.233-244
For citation:
Pakhomov V.I., Braginets S.V., Bakhchevnikov O.N., Alferov A.S., Rudoy D.V. Extrusion technologies of feed and food including biomass of insects (review). Agricultural Science Euro-North-East. 2020;21(3):233-244. (In Russ.) https://doi.org/10.30766/2072-9081.2020.21.3.233-244
Просмотров: 848
Послать статью по эл. почте 