+7 495 641 32 16
info@misma.pro
❯ Обзор рынка кормовых насекомых

Обзор рынка кормовых насекомых

Насекомые как потенциальный источник протеина для животных: современное состояние отрасли

Статья опубликована в журнале «Ценовик» №12.2021

Введение

Большой объем органических отходов и побочных продуктов пищевых производств порождает проблемы загрязнения природной среды — воды, воздуха и почвы. Экологически безопасным и эффективным способом утилизации органических отходов считается их биоконверсия, то есть использование в биотехнологиях в качестве субстрата для получения продуктов различного назначения. Одно из перспективных направлений — выращивание на таких отходах насекомых, в первую очередь личинок мух, из которых можно производить кормовой и пищевой белок, а также биологически активные вещества (липиды, хитозан, меланин и прочее).

Переработка биологических отходов личинками мух по сравнению с другими технологиями утилизации отходов имеет ряд преимуществ:

  • они вырабатывают гораздо меньше парниковых газов и аммиака, чем традиционные сельскохозяйственные животные;
  • требуют меньше пространства для выращивания, конверсия корма у них более эффективна;
  • способны преобразовывать неподходящие для питания животных и человека побочные продукты производства и отходы в высокобелковое сырье и энергию;
  • доступны для потребления животными, а в некоторых случаях и человеком.

Сравнение затрат на производство 1 кг белка насекомых по сравнению с 1 кг говядины*

Вода В 500 раз меньше
Корм В 12 раз меньше
Земля В 10 раз меньше

* данные «ФИЦ питания и биотехнологии»

Также насекомых перспективным источником протеина для животных делает то, что цены на традиционное кормовое сырье ежегодно возрастают. Особенно рост цен касается высококачественных источников протеина, таких как рыбная мука. Ограничение использования доступных источников протеина вынуждает специалистов рассматривать возможность применения альтернативных источников белка, таких как кормовые насекомые, цена на которые в перспективе будет ниже или сравнима с рыбной мукой.

Именно поиск альтернативных источников протеина привел к стремительному росту количества промышленных производств по переработке отходов насекомыми. Говоря о промышленном производстве насекомых, стоит уточнить, что на данный момент может считаться таковым. В ходе конференции ФАО, прошедшей в Риме в 2012 году, были определены пункты, по которым производство насекомых можно считать промышленным:

  1. Производство одной тонны живой массы насекомых в сутки (~300 кг цельной сушеной личинки).

  2. Вид насекомого должен обладать определенными характеристиками: высокая скорость роста, короткий цикл развития, высокая выводимость из яиц и высокая яйценоскость, низкий коэффициент конверсии корма, способность развиваться в условиях большой плотности посадки, а также высокая резистентность к заболеваниям.

На основании вышеперечисленных пунктов для европейских стран перспективными считаются следующие виды насекомых: муха черная львинка (Hermetia illucens) и большой мучной хрущак (Tenebrio molitor).

В российских реалиях к этим насекомым можно отнести еще и личинки зеленых мясных мух (Lucillia spp.), которые способны перерабатывать мясные отходы и помет.

Процесс производства насекомых

Культивация подходящих для промышленного разведения насекомых происходит в изолированных от внешней среды условиях с соблюдением всех принципов биозащиты во избежание попадания внутрь предприятия инфекций, опасных для насекомых и человека. Также соблюдаются меры для предотвращения вылета мух во внешнюю среду.

Весь производственный цикл состоит из четырех этапов:

  • Подготовка сырья. Поступающие на производство отходы классифицируются, сортируются, смешиваются в определенной пропорции и измельчаются в фарш с оптимальной структурой и питательностью, подходящий для жизнедеятельности личинок мух.

  • Разведение и содержание мух. В инсектарии находится изолированная популяция половозрелых мух, которые содержатся в специальных клетках. В инсектарии поддерживаются условия (освещенность, продолжительность светового дня, влажность, температура) для оптимальной яйценоскости и продолжительности жизни мух. Мухи содержатся в клетках без разделения по полу, имеют круглосуточный доступ к воде и яйценоскам, куда самки предпочитают откладывать яйца. Яйца инкубируются, и вылупившаяся личинка заселяется в субстрат для роста и развития.

  • Выращивание личинок. Выростные емкости обычно представляют собой пластиковые ящики, в которые помещаются измельченные отходы (субстрат) 60% влажности для выращивания и личинки после их вылупления из яиц. Ящики располагаются в стеллажах или палетах в несколько ярусов. Личинка растет и развивается в лотке от пяти дней до 3 месяцев (в зависимости от вида насекомого), за это время она многократно увеличивает свою массу и высушивает влажный субстрат до состояния порошка.

  • Сепарация, высушивание. Сепарация (отделение личинок мух от субстрата) предоставляет два промежуточных продукта производства — живая личинка и отдельно субстрат — зоогумус, который используется как высокоценное органическое удобрение. Сепарируются личинки с помощью вибросепаратора: личинки остаются на поверхности сетки, а субстрат под действием вибрации проваливается через ячейки сетки. Живая личинка частично реализуется в замороженном виде, часть наиболее крупных и жизнеспособных особей отделяется и поступает на окукливание в качестве ремонтного молодняка в инсектарий, а большая часть личинки поступает на сушку и обезжиривание. Сушка представляет собой ИК сушильные шкафы, где личинка высушивается до влажности 9–12%. Далее по необходимости личинка обезжиривается с 30% до 10% жирности в маслопрессе стандартной конструкции, после чего имеет в своем составе до 65% сырого протеина.

Перспективные виды насекомых и их питательность

Наиболее изученным насекомым, используемым для переработки отходов и получения кормового белка, является муха черная львинка (Hermetia illucens, BSF, Black soldier fly, черный солдат). Она отличается достаточно коротким циклом развития в 45 суток, характеризуется возможностью круглогодично размножаться в изолированных от внешней среды условиях производств замкнутого цикла и способностью к биоутилизации органических отходов.

Также важно отметить, что после вылупления из куколки взрослые мухи не питаются, поэтому не представляют угрозы переноса патогенов для человека — их не привлекают места жизни людей, а яйца они стараются отложить в компостные ямы и другие места хранения отходов. Биомасса личинок черной львинки обладает высокой питательной ценностью. После высушивания уровень сырого протеина может достигать 44% от сухого вещества, а после отжима жира — 65%. По своему аминокислотному профилю белок личинок этой мухи схож с соевым шротом, что делает его подходящим ингредиентом для применения во многих рецептах комбикормов.

Вторым по распространенности в мировом масштабе видом является большой мучной хрущак (лат. Tenebrio Molitor). В отличие от большинства других видов в промышленном разведении, это не муха, а жук из семейства чернотелок. Личинок этого жука часто называют мучными червями, так как они имеют червеобразную форму тела. Мучные хрущаки считаются вредителями, часто портят запасы зерна в зернохранилищах, муку на мукомольных производствах и хлебозаводах; иногда их можно обнаружить и в готовых хлебобулочных изделиях. Именно их «специализация» на зерновых продуктах/зерновых отходах послужила отправной точкой в развитии их коммерческого использования. Личинки этого жука после выращивания в течение 3 месяцев имеют внушительный вес и длину от 25 до 35 мм, содержание сырого протеина в сушеных личинках достигает 48%, а после обезжиривания — 70%!

рис1. Схема завода по производству белка насекомых из личинок мух

Рис. 1. План завода по производству белка насекомых из личинок мух на примере ООО «Зоопротеин»

В Европе запрещено использование насекомых, выращенных на продуктах животного происхождения, а вот в России данного юридического ограничения нет, поэтому к двум вышеперечисленным видам насекомых, используемых во всем мире, прибавляются еще и личинки мясных мух, которые, как видно из их названия, отлично перерабатывают различные высокобелковые отходы производства — боенские, отходы инкубаторов, а также продукцию из торговых сетей с истекающим сроком годности. Личинки этих мух развиваются в очень короткие сроки — 5 суток от яйца до максимальной живой массы, содержание протеина в сушеных личинках доходит до 42%, а после обезжиривания можно получить продукт с содержанием протеина более 70%. По своему аминокислотному профилю обезжиренный белковый концентрат, полученный из личинок этих мух, очень близок к рыбной муке (рис. 2).

рис2.Содержание усвояемых птицей аминокислот

Рис. 2. Содержание усвояемых птицей аминокислот (SID) в лососевой рыбной муке и белковом концентрате из личинок мясных мух Lucilia spp.

Экспериментальные данные в РФ

С каждым годом информации об использовании насекомых в кормах становится все больше, но до сих пор существует мало данных о промышленных экспериментах, проведенных с использованием муки из насекомых на крупных предприятиях. Безопасность насекомых в кормах подтверждается многими исследованиями: так, мета-анализ 75 исследований, проведенный Moula et. al. (2019), показал, что при кормлении домашней птицы белок насекомых в целом не имел статистически значимого неблагоприятного влияния на темпы прироста живой массы, потребление и конверсию корма, но включение в рацион более 10% биомассы насекомых приводило к снижению среднесуточного прироста. Мы связываем снижение продуктивности с большим количеством хитина, которое в таком случае поступает в кишечник птицы, и поэтому придерживаемся позиции введения более низких дозировок в корма для замещения других высокопротеиновых компонентов, таких как рыбная мука.

Таблица 1: Питательность обезжиренной муки из промышленно культивируемых насекомых, %

Показатель Черная львинка Мучной хрущак Мясная муха
Сырой протеин 62,4 75,3 62,8
Протеин, скорректированный на хитин (N×5,6) 55,9 67,5 56,3
Сырой жир 7,01 5,60 13,46
Сырая клетчатка (хитин) 5,66 7,2 7,65
Аминокислотный профиль Общий SID птица Общий SID птица Общий SID птица
Лизин 3,29 2,84 5,9 5,25 4,09 3,39
Метионин 1,05 0,94 1,3 1,13 1,48 1,28
Метионин + цистин 1,44 1,21 2,3 1,91 1,99 1,55
Треонин 2,15 1,84 4,2 3,44 2,30 1,85
Аргинин 1,95 0,68 5,7 5,24 2,99 2,68
Изолейцин 3,01 2,69 4,6 3,96 2,48 1,98
Лейцин 2,49 2,22 7,8 6,86 3,76 3,08
Валин 3,35 2,97 6,6 5,68 3,26 2,60
Гистидин 1,80 1,10 3,2 2,59 2,26 1,87
Фенилаланин 2,13 1,91 3,9 3,51 3,75 3,21
Усвояемость в среднем   80   86   82
Источник ООО «Энтопротек» Mwaniki et al., 2019 Ido et al., 2019 Nascimento Filho et al., 2020 ООО «Зоопротеин» Журавлев и др., 2021

Компанией «Мисма» в 2020 году был проведен эксперимент в условиях промышленной птицефабрики в Липецкой области. Общее поголовье составило 71 120 бройлеров кросса Росс 308, разделенных по 2 птичникам согласно схеме эксперимента, который длился 21 сутки (табл. 2). Бройлеры опытной группы с рождения и по 15-е сутки выращивания получали рацион с введением в состав престартерного и стартерного кормов белкового концентрата из личинок мух, с 15-х по 21-е сутки эксперимента — принятый на птицефабрике рацион, без введения белка насекомых.

Рационы бройлеров обеих групп были сбалансированы по аминокислотной, минеральной и энергетической питательности. Условия содержания и кормления соответствовали рекомендациям производителя кросса, плотность посадки бройлеров контрольной группы составляла 22,5 гол./м2, что ниже, чем в опытной, на 0,3 гол./м2. За период эксперимента и до конца выращивания измеряли живую массу, потребление корма и сохранность птицы подопытных групп. На основании полученных данных рассчитывали коэффициент конверсии корма и европейский индекс продуктивности.

Схема опыта

Группа Поголовье, гол Особенности рациона
0-7е сут. 8-15е сут. 15- сут.
Контрольная 32000 Основной рацион (ОР) ОР ОР, соответствующий рекомендациям производителя кросса
Опытная 39120 ОР, в т.ч. 2% белка личинок мух ОР, в т.ч. 1,5% белка личинок мух
Питательность рациона 291 ккал/100 г;
1,25% SID лизина
300 ккал/100 г;
1,16% SID лизина

Результаты эксперимента

Показатель Контроль Опыт Разность
Живая масса на 7-е сут., г 161 184 +23 (14,29%)
Коэффициент конверсии корма 0–7-е сут. 1,25 1,09 –0,16 (12,80%)
Живая масса на 14-е сут., г 435 470 +35 (8,05%)
Коэффициент конверсии корма 0–14-е сут. 1,29 1,20 –0,09 (6,98%)
Живая масса на 21-е сут., г 893 942 +49 (5,49%)
Коэффициент конверсии корма 0–21-е сут. 1,33 1,26 –0,07 (5,26%)
Суточный прирост 8–14-е сут., г 39,14 40,85 +1,71 (4,37%)
Абсолютный прирост 8–14-е сут., г 274 286 +12 (4,37%)
Суточный прирост 15–21-е сут., г 65,42 67,42 +2 (3,06%)
Абсолютный прирост 15–21-е сут., г 458 472 +14 (3,06%)

 график 1  график 2

  Рис. 3. Продуктивность бройлеров за период выращивания

В результате опыта установлено, что применение 2,0–1,5% белкового концентрата из личинок мухи черная львинка в составе престартера и стартера для бройлеров позволяет значительно увеличить темпы прироста живой массы. Так, бройлеры опытной группы превосходили контроль на 8,05% по живой массе на 14-е сутки выращивания. Среднесуточный и абсолютный прирост живой массы на второй неделе выращивания был выше, чем в контрольной группе, на 4,36%, что свидетельствует о положительном влиянии белкового концентрата из личинок мух на продуктивность бройлеров в стартерный период.

Показатели продуктивности были также зафиксированы через неделю после завершения опытного периода 14 суток скармливания насекомых. Полученные данные показали, что у бройлеров опытной группы сохранились более высокие темпы прироста живой массы: абсолютный показатель с 15 по 21-е сутки в опытной группе был выше на 3,06%, а конверсия корма — на 5,26%.

Сохранность контрольной и опытной групп в период 0–15 суток выращивания находилась в пределах нормативных для птицефабрики значений.

Применение личинок мух в первые 15 суток выращивания значительно повлияло на сохранность птицы: по всей видимости, эта кормовая добавка способствовала улучшению иммунитета и развитию иммунных органов, что позволило увеличить сохранность по сравнению с контролем на 2,5%; либо же этот эффект связан с модуляцией микрофлоры за счет пребиотического действия хитина и хитозана. Индекс продуктивности бройлеров опытной группы также был повышен по сравнению с контролем в первую очередь за счет лучшей сохранности поголовья.

Развитие рынка в России и мире

Эксперты Rabobank, которые провели исследование тенденций рынка использования насекомых в качестве источника протеина, считают, что к 2030 году спрос на белок из насекомых превысит 500 000 тонн в год, а рост относительно 2020 года составит 5000%, что делает отрасль привлекательной для инвесторов.

Основными драйверами роста, по мнению экспертов, являются рынки производства кормов для домашних животных и аквакультуры (около 80 000 тонн в год при цене 3500–5500 евро за тонну). Однако темпы роста спроса будут повышаться при увеличении предложения и при снижении себестоимости производства, а также при смягчении ограничений на потребление белка животного происхождения в ЕС.

Так, в сентябре 2021 года было разрешено использование белка из насекомых в кормах для птицы и свиней в Европе.

Основными игроками на рынке протеина из насекомых являются компании из ЕС, Африки и Юго-Восточной Азии с совокупным предложением около 15 000 тонн в год по средней стоимости 3000 евро за тонну обезжиренной муки из насекомых.

В России рынок производителей представлен компаниями «Биогенезис», «Экобелок», «Зоопротеин» с совокупным производством около 200 тонн в год.

Основными потребителями в России являются производители кормов для домашних животных (гипоаллергенные рецепты без животного белка), рептилий, грызунов, птиц и др.

Выводы

Мы считаем, что рынок кормовых насекомых в ближайшие десятилетия продолжит активный рост, что приведет как к снижению стоимости, так и к повышению доступности этой группы продуктов. Питательная ценность и безопасность белка насекомых позволяет использовать их в рецептах для самых различных животных, как минимум сохраняя, а в некоторых случаях и повышая их продуктивность. Экологический же аспект применения насекомых как переработчиков отходов позволит снижать влияние сельского хозяйства на окружающую среду, о чем с каждым годом говорят все больше.

Авторы:
М. Журавлев, продакт-менеджер ООО «Мисма Про», А. Истомин, директор по развитию ООО «Зоопротеин».