Ученые Биологического института Томского госуниверситета в рамках экспериментальных исследований, поддержанных грантом РНФ, изменили содержание белка, витаминов и минералов у беспозвоночных животных, выращиваемых для изготовления пищевых добавок. Такие результаты получены впервые в мире. В частности, удалось увеличить содержание витамина С, витаминов группы B, витамина К, йода, цинка, железа и других полезных элементов. При этом сырье, выращенное для производства пищевых добавок, очень экологично, и тяжелые металлы, которые присутствуют в воде и почве, определяются в нем в крайне малых значениях.
– Содержание питательных веществ (нутриентов) в биомассе беспозвоночных животных неравномерно. Оно отличается не только у разных видов, но и у особей, содержащихся в разных условиях, – объясняет руководитель проекта, заведующая кафедрой зоологии беспозвоночных животных БИ ТГУ Анастасия Симакова. – Ряд полезных веществ может отсутствовать или находится на крайне низком уровне. В нашем исследовании мы поставили перед собой задачу: изменить состав биомассы беспозвоночных так, чтобы в ней присутствовали все необходимые элементы, и по возможности увеличить содержание некоторых нутриентов.
В качестве модельных были выбраны четыре вида беспозвоночных из насекомых, моллюсков и дождевых червей, традиционно разводимых в мире в качестве корма для животных, приготовления деликатесных блюд или утилизации органических отходов: это мраморный таракан, домовый сверчок, гигантская ахатина и красный калифорнийский червь.
На первом этапе ученые изменили корм беспозвоночных животных, обогатив питательный субстрат прекурсорами витаминов, минералов, макронутриентов (белка, жиров и углеводов). Эти вещества участвуют в обмене веществ беспозвоночных и могут приводить к образованию целевого нутриента в биомассе.
В течение 30 дней каждая группа получала питание, обогащенное прекурсорами. По окончании эксперимента состав беспозвоночных исследовали на содержание нутриентов и сравнили показатели с концентрацией полезных элементов в контрольных группах, которые выращивали на тех же субстратах, но без добавления прекурсоров.
– В эксперименте установлено высокое содержание белка в сырой биомассе модельных видов: у сверчков 35,0 %, у ахатин 20,4 %, у червей 17,6 %, у тараканов 8,6 %. Следует иметь в ввиду, что в сухой массе эти значения увеличились бы почти вдвое, – говорит Анастасия Симакова. – В ходе эксперимента нам удалось значительно повысить содержание белка в биомассе тараканов – более чем в два раза, у червей – в 1,2 раза. Таким образом, содержание главного полезного вещества биомассы беспозвоночных – белка – вполне поддается корректировке и увеличению до необходимых значений.
К числу наиболее значимых результатов также можно отнести повышение уровня витамина С у дождевых червей в 1,6 раза, значительно увеличилось содержание витаминов группы B, в частности, уровень В7 вырос в два раза и почти достиг суточной нормы для человека. У других беспозвоночных повышение концентрации витаминов B1, B2, B3, B6, B7, B9 и B12 отмечено в разной степени. Например, содержание B6, B7 и B12 наиболее существенно повысилось у сверчков, уровень B2, B3, B9 заметно вырос у улиток ахатин.
Вместе с этим в ходе эксперимента в биомассе беспозвоночных возросло содержание жирорастворимых витаминов, но увеличение это очень неравномерно. Так, наибольший рост витамина К в 13,8 раза отмечен у тараканов, витаминов А, Е и D3 – у червей.
Эксперимент показал, что накопление жирорастворимых витаминов в биомассе беспозвоночных вполне возможно, и будущие эксперименты могут показать верхнюю границу накопления этих веществ.
С помощью обогащенного питания беспозвоночных биологам удалось увеличить содержание таких жизненно важных минералов, как железо, селен, цинк, магний, калий, фосфор, кальций, йод и медь. У ахатин больше всего возросло содержание йода – в 4,3 раза, у тараканов значительно повысилось содержание магния – в 5,6 раза, в 2,5 раза – хлора и свинца, в два раза – йода и железа. У червей поднялся уровень железа, селена, цинка, йода, у сверчков наиболее заметен рост концентрации железа, цинка и фосфора.
Наряду с этим исследование минерального состава биомассы беспозвоночных показало крайне низкое содержание в их телах тяжелых металлов и токсических веществ.
Как отмечает Анастасия Симакова, питательную ценность биомассы можно еще повысить – в первую очередь, за счет отбора и выведения новых линий «одомашненных» беспозвоночных, способных накапливать повышенное содержание белка и других нутриентов.
Добавим, что в 2022 году ученые БИ ТГУ одними из первых в России начали проводить исследования необходимые для разработки улучшенных технологий выращивания беспозвоночных животных. Осенью 2023 года биологи подали заявку на патент «Выращивание бронзовки золотистой». Эта и другие разработки позволят развивать в России культивирование беспозвоночных для использования в пищевой и фармацевтической промышленности.