Stanovení kvality proteinu a její změny během tepelné úpravy jedlého hmyzu

Bc. Pavla Štoková

Master's thesis

Determination of protein quality and its changes during heat treatment of edible insects

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá stanovením kvality proteinu jedlého hmyzu, konkrétně druhů Tenebrio molitor a Gryllus assimilis a dále stanovením změny kvality tohoto proteinu prostřednictvím tepelné úpravy. Proteiny jsou makromolekuly složené z peptidových řetězců nezbytné pro výstavbu tkání a účast v biochemických procesech živých organismů. Nedostatek proteinů ve stravě vede k úbytku kosterního svalstva, únavě a snížené imunitě. Ve státech trpících hladomorem a malnutricií, ve kterých jsou děti postiženy nedostatkem bílkovin již od dětství, pak například mluvíme o nemoci známé jako Kwashiorkor. V dnešní době je hlavním zdrojem proteinů maso a živočišná výroba. Tento postup je ale pro budoucí počínání neudržitelný. Nárůst populace s sebou nese zvýšení poptávky po masných produktech, což je s omezenou plochou produkce do budoucna neudržitelné. Novou alternativní myšlenkou se nabízí entomofágie, neboli pojídání hmyzu. Entomofágie jako taková nová není, celosvětově (především v tropických oblastech) se konzumuje více než 2 000 druhů jedlého hmyzu. Inovativní myšlenkou je farmové chování jedlého hmyzu a následné obohacování potravin například hmyzím proteinem. Farmové chování jedlého hmyzu je ekologicky výhodné, díky nízkému poměru konverze krmiva a náročnosti na vodu a plochu. Nehledě na ekologickou stránku entomofágie je jedlý hmyz kvalitním zdrojem bílkovin a aminokyselin, esenciálních mastných kyselin, vlákniny a mikroživin. Aby mohl být jedlý hmyz považován za budoucí alternativní zdroj proteinů, je nutné provést analýzy a studie stanovující vliv trávení a tepelné úpravy na kvalitu a stravitelnost jeho proteinu. Vysoký obsah proteinů totiž nutně neznačí jejich kvalitu, a právě tu je pro konzumaci člověkem důležité znát, a především po tepelné úpravě. Z tohoto důvodu se analytická část práce zabývá tímto tématem. Kvalitou proteinů se rozumí schopnost potraviny poskytnout všechny aminokyseliny, které jsou potřebné pro růst a udržení tělesných funkcí. V rámci diplomové práce bylo stanoveno aminokyselinové složení různě tepelně upravených vzorků Tenebrio molitor a Gryllus assimilis. Následně byly různě tepelně upravené vzorky tráveny pomocí in vitro modelu s následným srovnáním koncentrace jednotlivých aminokyselin v natrávených a nenatrávených vzorcích, na jejichž základě byla stanovena stravitelnost proteinu. Výsledky ukázaly, že celková průměrná stravitelnost Tenebrio molitor činila 80,88 % a Gryllus assimilis 79,22 %. Nepatrně vyšší stravitelnost náležela tedy Tenebrio molitor, jehož nejvyšší hodnota stravitelnosti byla 93,96 % při tepelné úpravě sušením. Tepelná úprava sušením přinesla nejvyšší stravitelnost také u vzorku Gryllus assimilis, a to 84,16 %. Zdá se tedy, že tepelná úprava sušením je z hlediska stravitelnosti nejpřínosnější. Naopak nejnižší stravitelnosti vykazovaly vzorky bez tepelné úpravy, a to u obou vzorků hmyzu.

Abstract:

This master thesis deals with the determination of the protein quality of edible insects, specifically the species Tenebrio molitor and Gryllus assimilis, and further with the determination of the change in the quality of this protein through heat treatment. Proteins are macromolecules composed of peptide chains necessary for the construction of tissues and participation in the biochemical processes of living organisms. Lack of protein in the diet leads to loss of skeletal muscle, fatigue, and reduced immunity. In countries suffering from famine and malnutrition, children are affected by a lack of protein from childhood, which can, for example, result in a disease known as Kwashiorkor. Today, the main source of protein is meat and animal production. However, this procedure is unsustainable for the future as population growth entails an increase in demand for meat products. Such demand cannot be met due to limited production area. A new alternative idea is an entomophagy or eating insects. Entomophagy as such is not new, more than 2,000 species of edible insects are consumed worldwide (mainly in tropical regions). An innovative idea is the insect farming of edible insects and the subsequent enrichment of food with, for example, insect protein. The breeding of edible insects is ecologically advantageous, thanks to low feed conversion ratio and demand for water and area. Regardless of the ecological aspect of entomophagy, edible insects are a high-quality source of protein and amino acids, essential fatty acids, fiber, and micronutrients. For edible insects to be considered as a future alternative protein source, it is necessary to carry out a research establishing the effect of digestion and heat treatment on the quality and digestibility of their protein. A high protein intake does not necessarily indicate their quality, and this is what is important to know for human consumption and especially what happens after heat treatment. Therefore, the analytical part of the thesis examines this topic. Protein quality refers to the food's ability to provide all the amino acids needed for the growth and maintenance of body functions. As part of the master thesis, the AMK composition of various heat-treated samples of Tenebrio molitor and Gryllus assimilis was performed. Subsequently, differently heat-treated samples were digested using an in vitro model with a subsequent comparison of the concentration of individual AMK in digested and undigested samples, based on which protein digestibility was determined. The results showed that the total average digestibility of Tenebrio molitor was 80.88 % and Gryllus assimilis was 79.22 %. Slightly higher digestibility, therefore, belonged to Tenebrio molitor, whose highest digestibility value was 93.96 % during heat treatment by drying. Heat treatment by drying brought the highest digestibility even for the Gryllus assimilis sample, namely 84.16 %. Thus, heat treatment by drying appears to be the most beneficial in terms of digestibility. On the contrary, samples without heat treatment showed the lowest digestibility for both insect samples.

Keywords

aminokyseliny, stravitelnost, trávení, Tenebrio molitor, Gryllus assimilis

Keywords

amino acids, digestibility, digestion, Tenebrio molitor, Gryllus assimilis

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 16. 5. 2023
• Supervisor: Ing. Ivo Doskočil, Ph.D.
• Reader: Anna Adámková, DiS., externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Food and Nutrition