CONVERSION OF LIPOSOLUBLE VITAMINS IN EDIBLE INSECTS

La crisi climatica che il nostro pianeta sta affrontando comporta conseguenze sempre più gravi in relazione alle calamità naturali e l'inquinamento continua ad essere oggetto di dibattito all'interno di vari campi di interesse. Il concetto di sostenibilità è di fondamentale importanza per ridurre gli sprechi. Nell'ambito della produzione alimentare, sono in corso molte ricerche per ridurre al minimo gli sprechi alimentari. È stato riscontrato che gli scarti ottenuti dalla lavorazione di ortaggi e legumi sono ricchi di composti bioattivi, utilizzabili come mangime per gli insetti. Le larve di mosca soldato nera (BSF) sono un'opzione efficiente ed economica per il riciclaggio della materia biologica. Infatti, Hermetia illucens (HI) può ridurre del 60-90% il volume della materia organica dei substrati, accumulando circa il 40% o più sotto forma di proteine. Questo insetto, utilizzato principalmente come mangime in acquacoltura, oltre ad essere ricco di proteine, può contenere anche una grande quantità di composti benefici come vitamine, minerali e acidi grassi. Secondo diversi studi è emerso che è possibile modulare il contenuto di vitamine liposolubili anche negli insetti, attraverso la somministrazione di diete specifiche, ma la maggior parte degli studi non approfondisce questo aspetto. Composti come carotenoidi e tocoferoli sono considerati potenti antiossidanti in quanto proteggono gli acidi grassi dall'ossidazione, considerando che sono in grado di eliminare i radicali perossilici lipidici e possono allungare la durata di conservazione degli alimenti. Inoltre, conferiscono benefici per la salute di chi li consuma, grazie all'attività della vitamina E (tocoferoli) e perché sono precursori della vitamina A (carotenoidi come il β-carotene). Lo scopo della tesi è stato quello di studiare la bioconversione di carotenoidi e tocoferoli, da agro-scarti industriali da legumi freschi e sottoprodotti del pomodoro in biomassa di insetti commestibili. Pertanto, le larve di HI sono state allevate con diete a base agroindustriale. È stata analizzata la composizione in carotenoidi e tocoferoli di sei diete, preparate con ceci, piselli, fagiolini, pomodori, miscelate in funzione della loro stagionalità, in rapporti diversi, per essere confrontate con le rispettive larve di HI e per valutare l'entità della bioconversione. I tocoferoli e i carotenoidi identificati nelle diete sono stati: α-tocoferolo, β-tocoferolo e γ-tocoferolo, luteina, δ-carotene, β-criptoxantina, licopene, β-carotene e zeaxantina. Dopo il confronto tra dieta e composizione degli insetti, è stata confermata l'ipotesi secondo la quale la composizione chimica di Hermetia illucens può essere modulata attraverso la formulazione di diete specifiche. Le diete legumi-pomodoro hanno mostrato risultati interessanti, soprattutto per α-tocoferolo e licopene. È stato registrato un contenuto in α-tocoferolo di 1,82 mg/kg di polvere di dieta con pomodoro e ceci (1:1) corrispondente a 13,78 mg/kg di a-tocoferolo nel relativo insetto. Per quanto riguarda il contenuto di licopene, la concentrazione nella dieta pomodoro-ceci (1:1) è stata di 737,38 mg/kg di dieta e di 9,04 mg/kg di insetti nutriti con esso. È possibile affermare che il tasso di conversione di α-tocoferolo e licopene è più elevato negli insetti alimentati con dieta a base di pomodoro e ceci rispetto ad altre diete, rendendo quindi questa dieta la più efficace per garantire la produzione di insetti per mangimi ricchi di composti antiossidanti. Le farine di insetti hanno tutte le potenzialità per essere una valida alternativa ai tradizionali mangimi per pesci ed è necessario condurre ulteriori ricerche per migliorare la capacità di riutilizzare gli scarti alimentari, attraverso l'utilizzo di insetti commestibili, destinati al consumo animale o umano.

The climate crisis that our planet is facing brings increasingly serious consequences in relation to natural disasters and pollution continues to be a subject of debate within various fields of interest. The concept of sustainability is of fundamental importance for reducing waste. Within the realm of food manufacturing, there is a lot of research going on to minimize food waste. It has been found that the waste obtained from the processing of vegetables and legumes is rich in bioactive compounds, which can be used as insect feed. Black soldier fly larvae (BSF) are an efficient and cost-effective option for biological matter recycling. In fact, Hermetia illucens (HI) can reduce the volume of organic matter of substrates by 60-90%, accumulating about 40% or more as proteins. This insect, used mainly as feed in aquaculture, isn’t only rich of protein, but it can also contain a big quantity of beneficial compounds such as vitamins, minerals and fatty acids. According to several studies, it has emerged that it is also possible to modulate the content of fat-soluble vitamins in insects, through the administration of specific diets, but most of studies do not deepen this aspect Compounds such as carotenoids and tocopherols are considered powerful antioxidants as they protect fatty acids from oxidation, considering they are capable of scavenging lipid peroxyl radicals and can lengthen the shelf life of foods. Moreover, they explicate health benefits for those who consume them because of vitamin E activity (tocopherols) and because they are precursor of vitamin A (carotenoids such as β-carotene). The aim of the thesis was to investigate the bioconversion of carotenoids and tocopherols from industrial agro-waste from fresh legumes and tomato by-products into edible insect biomass. Thus, HI larvae were administrated with agro-industrial-based diets. The carotenoids and tocopherols composition of six diets, prepared from chickpea, pea, green bean, tomato, blended in function of their seasonality, in different ratios, were analysed to be compared with the respective HI and to evaluate the entity of the bioconversion. The tocopherols and carotenoids identified in diets were: α-tocopherol, β-tocopherol and γ-tocopherol, Lutein, δ-Carotene, β-cryptoxanthin, lycopene, β-carotene and zeaxanthin. After the comparison of diet and insect composition, the hypothesis according to which the chemical composition of Hermetia illucens can be modulated through the formulation of specific dietswas confirmed. Legume-tomato diets showed interesting results, especially for α-tocopherol and lycopene. It has been registered a content in α-tocopherol of 1,82 mg/kg of powder of diet with tomato and chickpea (1:1) diet corresponding to 13,78 mg/kg a-tocopherol in the relative insect. Regarding the lycopene content, the concentration in tomato-chickpea diet (1:1) was 737,38 mg/kg of diet, and 9,04 mg/kg of insects fed with it. It is possible to say that conversion rate of α-tocopherol and lycopene is higher in insects fed with tomato and chickpea-based diet than in other diets, therefore making this diet the most effective to ensure the production of insects for feed rich in antioxidant compounds. Insect powders have all the potential to be a valid alternative to traditional fish feed and it is necessary to conduct further research to improve the ability to reuse food waste, through the use of edible insects, intended for animal or human consumption.