Nachhaltige und resiliente Kultivierung von Insekten für den innovativen Einsatz in der Futter- und Lebensmittelherstellung (reKultI4Food)

Abstract

Das Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e. V. (ATB) untersuchte im Rahmen des Verbundprojektes reKultI4Food die Eignung verschiedener relevanter Nebenströme der landwirtschaftlichen Nahrungs- und Futtermittelproduktion für die Aufzucht von Larven der Schwarzen Soldatenfliege (Hermetia illucens) im Labormaßstab anhand quantitativer (Entwicklungsparameter) und qualitativer (Nährstoffzusammensetzung) Parameter. Nach einem eingehenden Screening, der potentiell als Futtersubstrat geeigneten Komponenten, durch die Südzucker AG wurden die Komponenten in Abstimmung mit den praktischen Erfahrungen der Hermetia Baruth GmbH in Fütterungsversuchen auf unterschiedlichen Skalierungsebenen (Labormaßstab, Industriemaßstab) am FiBL-CH im Vergleich zu einem Kontrollfutter verglichen. Basierend auf den Ergebnissen aus dem Labormaßstab wurden drei Szenarien, die wirtschaftlich vielversprechend erschienen, im industriellen Maßstab evaluiert. Das ATB führte für beide Skalierungsebenen die mikrobielle Charakterisierung des Futters, der Insektenlarven und des Restsubstrates (Frass) durch. Die molekularen Analysen basierten auf der 16S DNA-Sequenzierung der Bakterien als auch auf traditionellen Bestimmungen der Anzahl koloniebildender Einheiten mit dem Ziel, die Sicherheit der an die Insekten verfütterten Substrate sowie der Insektenlarven als Substrat für die Nutztierfütterung zu bewerten. Die zu untersuchenden Restströme waren Rübenmelasse, Rübenschnitzel, Apfeltrester, ProtiWanze® und ProtiGrain®. Bei der Ernte nach 11 Masttagen lagen alle Versuchsmischungen in der Gewichtsentwicklung unter dem Kontrollfutter. Generell nachteilig waren Rationen mit hohem Anteil (>50%) an Rübenschnitzeln. Generell vorteilhaft waren geringe Anteile Rübenmelasse (steilere Wachstumskurve), signifikante Anteile von Apfeltrester, ProtiGrain® und ProtiWanze® und Rationen mit ProtiGrain®. Basierend auf den Ergebnissen des Fütterungsversuches im Labormaßstab wurden drei Versuchsfuttermittel mit unterschiedlichen Zusammensetzungen der Nebenprodukte formuliert. Die Futtermischung 3 aus Versuch 1 wurde unverändert verwendet und als Futtermittel "Getreide-Obst" definiert (Ration 1). Die Diät "Alle Nebenprodukte" wurde neu formuliert und enthielt alle getesteten Nebenprodukte aus Versuch 1 sowie einen erhöhten Anteil an Schweinefutter (39 %) (Ration 2). Die Diät 5 aus Versuch 1 wurde mit 7 % ProtiGrain® ergänzt, um den Rohproteingehalt zu erhöhen, und als Diät "Destillat-Obst" definiert (Ration 3). Die Moralität lag in allen drei Rationen auf einem äußerst niedrigen Niveau, so dass die signifikant höhere Mortalität in Ration 1 von lediglich 1,7% vernachlässigt werden kann. Die Larvenmasse hingegen war in den Rationen 2 und 3 signifikant höher als in der Ration 1. Dies spiegelte sich auch in einer signifikant höheren Proteinproduktion dieser beiden Rationen wider. Die Futterkonversionskoeffizienten zeigten keine Unterschiede zwischen den drei Rationen, während der Frass-Rückstand mit über 42% in Ration 1 höher als in den beiden Rationen 2 (34,2%) und 3 (36,7%) war. Daten aus der molekularen Mikrobiologie zeigten eine hohe Stabilität der Mikrobiomzusammensetzung in den getesteten Futtermittelsubstraten, wobei Actinobacteriota und Proteobacteria gegenüber Bacteriodota und Firmicutes häufiger vertreten waren. Bei den in industriellem Maßstab verwendeten Substraten wurden keine Unterschiede festgestellt, während im Labormaßstab signifikante Unterschiede hinsichtlich der mikrobiellen Population und der relativen Häufigkeit zwischen der Kontrollfütterung und der mit Nebenströmen gefütterten Versuchsgruppen festgestellt wurden. Die Zusammensetzung des Mikrobioms der Insektenlarven war durch eine hohe Häufigkeit von Firmicutes und Proteobacteria gekennzeichnet, obwohl bei den Larven im Labormaßstab Actinobacteriodota und Bacteriodota eine hohe Prävalenz aufwiesen. Die Bestimmungen der Anzahl koloniebildender Einheiten mittels Plattenzählverfahren wurde nur für den Versuch im industriellen Maßstab durchgeführt und bestätigten eine hohe mikrobielle Kontamination in den Insektenlarven, unabhängig vom Aufzuchtsubstrat. Es wurden jedoch keine Krankheitserreger (Salmonella spp. und Listeria monocytogenes) in den Larven nachgewiesen, obwohl Listeria monocytogenes in allen Nebenproduktsubstraten (Ration 2) gefunden wurde.