لارو مگس سرباز سیاه چطور ضایعات قارچی مانند ذرت کپک زده را به خوراک سالم و کمپوست تبدیل می‌کند؟

در گوشه و کنار جهان، هر ساله میلیون‌ها تن محصولات کشاورزی مانند غلاتف دانه های روغنی، آجیل و ادویه‌جات به خاطر آلودگی قارچی از بین می‌روند. شاید برایتان عجیب باشد، اما بخشی از همین ضایعات قارچی مانند ذرت کپک زده، اگر در چرخه‌ی درست قرار بگیرند، می‌توانند مجدد به خوراک دام، طیور، آبزیان و حتی کود آلی تبدیل شوند.

یک پژوهش جامع از دانشگاه واخنینگن هلند و محققانی در رواندا و آفریقای شرقی نشان داد که «لارو مگس سرباز سیاه» یا همان Black Soldier Fly Larvae (BSFL) می‌تواند یکی از کلیدی‌ترین بازیگران در مدیریت ضایعات آلوده به قارچ‌هایی مانند آفلاتوکسین باشد. موجودی کوچک اما با نقشی بزرگ در پایداری غذایی.

منبع مقاله:

https://www.researchgate.net/publication/376316922_Conversion_of_mycotoxin-contaminated_maize_by_black_soldier_fly_larvae_into_feed_and_fertilizer

شروع تحقیقات

داستان این پژوهش از رواندا شروع شد. در این پروژه، پژوهشگران به دنبال پاسخ به پرسشی ساده اما حیاتی بودند:

آیا می‌توان ذرت کپک زده و آلوده به مایکوتوکسین‌ها (عامل آلودگی قارچی) یا ضایعات قارچی را، که معمولاً برای انسان و حیوان خطرناک است، به وسیله‌ی لاروهای سرباز سیاه به محصولاتی سودمند و قابل استفاده تبدیل کرد؟

برای پاسخ، تیم تحقیقاتی از ذرت محلی کپک زده ( آلوده به آفلاتوکسین‌ها) (با میانگین 99.4 میکروگرم آفلاتوکسین B1 در هر کیلوگرم ماده خشک) به عنوان نمونه استفاده کردند. این سطح از آلودگی بسیار بالا محسوب می‌شود و چنین محصولی معمولاً باید معدوم شود.

اما در کنار ذرت کپک زده، از ضایعات کشاورزی دیگر مثل ضایعات آبجو سازی و تخمیر، تفاله میوه‌ها و پسماند خوراکی‌های محلی ترکیب‌هایی ساختند تا شبیه شرایط واقعی پرورش در رواندا باشند. سپس لاروها را به‌ مدت 12 روز روی این بسترها پرورش دادند.

سطوح مختلف آلودگی و ترکیب خوراک

برای درک بهتر رفتار این لاروها، پژوهشگران شش نوع جیره‌ی غذایی طراحی کردند که در سه سطح آلودگی (پایین، متوسط، بالا) و دو سطح مشارکت ذرت (50٪ و 80٪ از خوراک) بود.

بدین ترتیب نسبت بین ذرت آلوده به قارچ آفلاتوکسین و دیگر مواد مغذی متغیر شد تا بتوان تأثیر هر دو عامل یعنی میزان سم و درصد ذرت را بر رشد لارو بررسی کرد.

شرایط محیطی نیز دقیقاً پایش شد: دمای حدود 28 تا 30 درجه سانتی‌گراد، رطوبت نسبی نزدیک به 70٪ و تراکم 3.5 لارو در هر سانتی‌متر مربع، مطابق با دستورالعمل.

در پایان دوره، لاروها از باقیمانده خوراک جدا و در دمای منفی 18 درجه نگهداری شدند تا برای آنالیز شیمیایی آماده شوند.

نتایج رشد: تفاوتی میان ذرت کپک زده و سالم نبود!

شاید انتظار می‌رفت میزان بالای مایکوتوکسین باعث توقف رشد یا مرگ لاروها شود، اما اتفاق بالعکس افتاد:

لاروهای مگس سرباز سیاه در هر سه سطح آلودگی تقریباً به یک اندازه رشد کردند!

وزن میانگین لاروها بین 73 تا 108 میلی‌گرم در هر فرد متغیر بود و تفاوت آماری معناداری بین گروه‌ها مشاهده نشد. یعنی وجود مایکوتوکسین‌ها، چه در سطح 10 میکروگرم و چه در 100 میکروگرم، تأثیری بر رشد نداشت.

این یک یافته کلیدی است، زیرا نشان می‌دهد این گونه‌ها تحمل بالایی نسبت به سموم قارچی دارند.

عامل تعیین‌ کننده واقعی: نسبت ذرت در خوراک

در حالیکه میزان سم قارچ (توکسین) اثر خاصی نداشت، اما افزایش نسبت ذرت در خوراک (از 50٪ به 80٪) باعث کاهش رشد شد.

به ‌نظر می‌رسد که ذرت به تنهایی، به دلیل ترکیب ضعیف‌تر پروتئینی و چربی پایین‌تر نسبت به دیگر ضایعات کشاورزی (مانند ضایعات تخمیر و تفاله میوه) بستر مناسبی برای رشد سریع لارو فراهم نمی‌کند.

محتوای پروتئین ذرت فقط حدود 9٪ وزن خشک و چربی آن حدود 5٪ بود، در حالی که بسترهایی مانند پسماند رستوران‌ها می‌توانندشامل 25٪ پروتئین و بیش از 30٪ چربی باشند. نسبت‌هایی که رشد حشره را چند برابر می‌کند.

راز سازگاری لاروها با توکسین‌ها چیست؟

مدت‌هاست که حشره‌ شناسان متوجه شده‌اند لارو مگس سرباز سیاه از توانایی خاصی در تجزیه ترکیبات پیچیده برخوردار است. در بدن این لاروها آنزیم‌هایی مانند سیتوکروم P450، گلوکوزیدازها و استرازها فعال هستند که می‌توانند بخش‌هایی از مولکول‌های سمی را تخریب یا به ترکیب‌های غیرسمی تبدیل کنند.

در مطالعه واخنینگن، میزان آفلاتوکسین باقیمانده در بدن لاروها بعد از رشد تقریباً نزدیک به صفر بود. کمتر از حد تشخیص عملی دستگاه‌های HPLC.

این نتیجه نشان می‌دهد که بخشی از سم یا تجزیه شده، یا در بافت‌های غیرفعال لارو انباشته و سپس در مرحله شفیرگی از بدن دفع می‌شود.

مازاد خوراک = کود طلایی برای خاک

پس از برداشت لاروها، مواد باقیمانده، ترکیبی از مدفوع حشره و بقایای خوراک  مورد بررسی قرار گرفت.

این ماده، که به آن فرس (Frass) گفته می‌شود، دارای مقدار مناسبی از ازت، فسفر و پتاسیم بود و نسبت کربن به نیتروژن (C:N) آن برابر با حدود 18 ثبت شد که عددی عالی برای بهبود ساختار خاک است.

در مقایسه با کمپوست‌های معمولی، فرس حاصل از BSFL بوی نامطبوع کمتری دارد و قارچ‌های مضر در آن رشد نمی‌کنند، زیرا دمای فرآیند و فعالیت میکروبی خود لاروها محیط را ضدعفونی می‌کند.

استفاده‌های واقعی و کاربرد در کشاورزی محلی

در آفریقای شرقی، بسیاری از تولید کنندگان خوراک دام از پودر ماهی یا کنجاله سویا استفاده می‌کنند که وارداتی و گران هستند.

اما پودر لارو حشره سرباز سیاه نه تنها منبع غنی از پروتئین (45٪ وزن خشک) و چربی مفید (30٪) است، بلکه به‌ صورت محلی و از ضایعات غیرقابل ‌مصرف تولید می‌شود.

در نتایج این مطالعه پیشنهاد شده است که کشاورزان خرد بتوانند با راه‌اندازی واحدهای کوچک پرورش حشرات، ضمن کاهش پسماندهای کشاورزی، درآمد دوم هم ایجاد کنند.

باقی‌مانده خوراک هم می‌تواند به عنوان کود آلی مستقیماً در مزارع مصرف شود، که هم خاک را غنی می‌کند و هم نیاز به کود شیمیایی را کمتر می‌سازد.

بررسی کیفی ترکیب لاروها

تحلیل مواد مغذی بدن لاروهای برداشت‌ شده نشان داد که ترکیب آن‌ها تقریبا مشابه لاروهای رشد یافته بر خوراک معمولی است. مقادیر پروتئین، چربی، مواد معدنی و خاکستر تفاوت معنی ‌داری نداشت.

این یعنی حتی اگر منبع خوراک آلوده باشد، ترکیب نهایی لاروها برای مصرف حیوانی سالم و باکیفیت است.

در واقع، داده‌ها نشان دادند که میانگین پروتئین خام 42 تا 45 درصد و چربی خام 27 تا 31 درصد بود. مقادیری که از نظر ارزش غذایی با پودر ماهی رقابت می‌کند.

نگاه به آینده: از پژوهش آزمایشگاهی تا مقیاس صنعتی

هرچند نتایج بسیار امید بخش‌اند، اما پژوهشگران تأکید کردند که برای کاربرد گسترده، باید چند مسئله بهینه‌سازی شود:

• • افزایش بازده رشد: می‌توان با افزودن منابع پروتئینی مانند تفاله سویا یا ضایعات غذایی چرب، وزن لاروها را بیشتر کرد.

• • تدوین استانداردهای ایمنی: لازم است استانداردهایی برای بررسی بقایای مایکوتوکسین در محصولات نهایی تدوین شود.

• • بهبود تکنولوژی فرآوری: خشک‌ سازی و استخراج روغن از لارو باید در شرایط کنترل ‌شده انجام گیرد تا کیفیت حفظ شود.

از سوی دیگر، هم‌افزایی بین کشاورزان و شرکت‌های بازیافت می‌تواند باعث ایجاد زنجیره‌ای پایدار شود: از جمع‌آوری محصولات آلوده تا فروش لارو و کود به بازار.

نقش زیست ‌فناوری حشرات در کاهش ضایعات جهانی

بر اساس برآوردهای سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد (FAO)، بیش از 1.3 میلیارد تن غذای تولید شده در جهان هر ساله هدر می‌رود. اگر حتی بخش کوچکی از این حجم از طریق فناوری‌های زیستی مانند پرورش لارو حشره سرباز سیاه بازیابی شود، می‌توان ده‌ها میلیون تن پروتئین جایگزین تولید کرد.

این فناوری در حال حاضر در کشورهای پیشرفته به سرعت توسعه یافته است.  شرکت‌های بزرگی مانند Protix (هلند) و Entocycle (انگلستان) محصولات پروتئینی و روغنی حشره‌ای را برای خوراک حیوانات خانگی تولید می‌کنند.

تحقیق رواندا و واخنینگن، اهمیت این فناوری را در اقلیم‌های گرمسیری و مدل‌های نیمه ‌صنعتی ثابت کرد، جایی که بیشترین نیاز به کنترل مایکوتوکسین وجود دارد.

جمع ‌بندی

مطالعه واخنینگن نشان داد که لارو مگس سرباز سیاه نه تنها در برابر سموم قارچی مقاوم است، بلکه با تبدیل ذرت کپک زده و آلوده به سم آفلاتوکسین، به مواد سالم و مفید، می‌تواند حلقه‌ی گمشده‌ای در مسیر پایداری غذایی باشد.

از یک کیلوگرم ذرت غیرقابل‌ مصرف، می‌توان حدود 150– 200  گرم لارو خشک و بیش از نیم کیلوگرم ماده‌ی غنی از مواد مغذی برای کود به‌دست آورد.

این یعنی هر مزرعه کوچک ذرت یا تولید کنندگان و وارد کنندگان عمده خوراک دام، در صورت استفاده از لارو حشره سرباز سیاه، می‌توانند تمام دور ریز خود را از جمله ذرت کپک زده به محصولی باارزش اقتصادی و زیست‌محیطی تبدیل کند.

اگر به کشاورزی آینده فکر کنیم، این مدل راهی است برای بستن حلقه‌ی مواد مغذی، کاهش آلودگی، و ایجاد اشتغال سبز.

شاید وقت آن رسیده باشد که نگاهمان به حشرات از «آزاردهنده» به «یاری‌رسان» تغییر کند. زیرا همین موجودات کوچک، مأموریت بزرگی در حفظ زیست‌پذیری زمین دارند.

آیا شما در کسب و کار خود ضایعاتی غذایی دارید که باید معدوم شوند؟ برای بررسی امکان بازیافت آن‌ها با پرورش لارو حشره سرباز، با ماندایران تماس بگیرید.

.همچنین می‌توانید یک ماندباکس تهیه کرده و فرآیند بازیافت ضایعات آلی را خودتان امتحان نمایید