Effetto del metodo di uccisione e dello stadio di sviluppo sulla composizione ed estrazione della chitina da Acheta domesticus

Abstract

Gli insetti sono considerati una delle migliori fonti proteiche alternative alla sostituzione completa o parziale della farina di soia in quanto sono molto ricchi in nutrienti. Tuttavia, dato che lo stadio di sviluppo ed il metodo di uccisione sono due fattori che influenzano significativamente la qualità nutrizionale delle farine di insetto e l'estraibilità dei vari componenti, in questo lavoro è stato condotto uno studio per capire quanto effettivamente questi due fattori influenzano la composizione centesimale ed il profilo amminoacidico di Acheta domesticus ma anche l'estrazione e la purezza della chitina. La chitina ha un valore commerciale elevatissimo e quindi riuscire ad estrarla e purificarla permetterebbe di incrementare in modo significativo il valore di tutta la filiera con possibile applicazione in ambito food e feed. In particolare, sono stati valutati due metodi di uccisione: congelamento e blanching e cinque stadi di sviluppo: 1, 20, 28, 33 e 45 giorni. In generale è stato osservato un andamento più irregolare di chitina e proteine nei vari stadi di sviluppo nei campioni uccisi mediante congelamento in quanto questa uccisione più lenta provoca l'attivazione di specifici meccanismi metabolici. Ciò che è stato osservato, più chiaramente negli insetti sacrificati mediante blanching, è stata una riduzione del contenuto di proteine e di conseguenza un aumento di chitina all’avanzare dello stadio di sviluppo. Dall'analisi condotta sulla frazione lipidica, chitinica e proteica degli insetti non sono risultate particolari differenze in termini quantitativi tra congelati e blanching, ad eccezione del contenuto di chitina risultato significativamente più alto nei campioni congelati allo stadio di sviluppo 20, 28 e 45 giorni. É stato osservato anche un leggero effetto del metodo di uccisione sulla composizione amminoacidica degli insetti tal quali con particolare influenza su alcuni amminoacidi essenziali come leucina, isoleucina, metionina e valina. Dall'analisi condotta sugli estratti di chitina è emersa la difficoltà di ottenere una chitina con un elevato grado di purezza in quanto una certa percentuale di proteine rimane legata ad essa. In particolare, è stato trovato un maggior contenuto di proteine a 1 e 45 giorni e un minor contenuto di proteine a 28 giorni per entrambi i metodi di uccisione. Questo è probabilmente dovuto al fatto che negli stadi giovanili dell'insetto ci sia un maggiore contenuto di proteine ma debolmente legate con la chitina. Successivamente, con l'avanzare del ciclo di vita, considerando che la melanizzazione diventa sempre più importante, si riduce il contenuto di proteine ed aumenta la forza di legame con la chitina. Inoltre, l’effetto del metodo di uccisione è stato riscontrato sulla composizione amminoacidica della frazione proteica residua negli estratti di chitina degli insetti congelati. Un ulteriore interessante risultato ottenuto dal confronto della composizione amminoacidica degli estratti con la composizione amminoacidica degli insetti tal quali, è stato il maggior contenuto di alanina, glicina, istidina, prolina, valina e tirosina riscontrato nella composizione amminoacidica degli estratti. Questo indica che questi sono gli amminoacidi probabilmente coinvolti in misura maggiore nel processo di melanizzazione.

Insects are considered one of the best alternative protein sources to completely or partially replace soybean meal as they are very rich in nutrients. However, given that the developmental stage and the killing method are two factors that significantly influence the nutritional quality of insect meals and the extractability of the various components, in this work a study was conducted to understand how much these two factors actually influence the centesimal composition and amino acid profile of Acheta domesticus but also the extraction and purity of chitin. Chitin has a very high commercial value and therefore being able to extract and purify it would significantly increase the value of the entire supply chain with possible application in the food and feed sector. In particular, two killing methods were evaluated: freezing and blanching, and five developmental stages: 1, 20, 28, 33 and 45 days. In general, a more irregular pattern of chitin and proteins was observed at various stages of development in samples killed by freezing as this slower killing causes the activation of specific metabolic mechanisms. What was observed, most clearly in insects sacrificed by blanching, was a reduction in protein content and consequently an increase in chitin as the developmental stage advanced. From the analysis conducted on the lipid, chitin and protein fractions of the insects, no particular differences emerged in quantitative terms between frozen and blanched, with the exception of the chitin content which was significantly higher in the samples frozen at the developmental stage of 20, 28 and 45 days. A slight effect of the killing method on the amino acid composition of the insects as such was also observed with particular influence on some essential amino acids such as leucine, isoleucine, methionine and valine. The analysis conducted on chitin extracts revealed the difficulty of obtaining chitin with a high degree of purity as a certain percentage of proteins remains bound to it. In particular, a higher protein content at 1 and 45 days and a lower protein content at 28 days was found for both killing methods. This is probably due to the fact that in the juvenile stages of the insect there is a greater content of proteins but weakly bound to chitin. Subsequently, as the life cycle progresses, considering that melanization becomes increasingly important, the protein content is reduced and the bond strength with chitin increases. Furthermore, the effect of the killing method was found on the amino acid composition of the residual protein fraction in the chitin extracts of frozen insects. A further interesting result obtained from the comparison of the amino acid composition of the extracts with the amino acid composition of the insects as such, was the greater content of alanine, glycine, histidine, proline, valine and tyrosine found in the amino acid composition of the extracts. This indicates that these are the amino acids probably involved to a greater extent in the melanization process.