Elección de las especies adecuadas para la producción en masa de insectos como alimento para animales

Un agradecimiento especial a Yulli Tamayo por su ayuda con la traducción al español

Producción de insectos

Según la proyección de las Naciones Unidas, cerca de 10 mil millones de personas estarán presentes en el mundo en 2050. El crecimiento económico resultará del crecimiento poblacional a medida que más personas demanden y suministren bienes. Para satisfacer la demanda y oferta cada vez mayores y en constante cambio de productos alimenticios de origen animal, mientras se reducen los efectos negativos de su producción en el medio ambiente natural, se requieren tecnologías innovadoras y sostenibles. Una opción es la producción de insectos comestibles utilizando flujos de desechos orgánicos para producir proteína de insecto para animales de granja.  

Como alternativa al incremento en la escasez y el costo de la harina de pescado y la soja, cuya producción ya no es sostenible, los insectos comestibles han ganado rápidamente popularidad como fuente de proteína y otros nutrientes en la acuicultura y la alimentación del ganado debido a su excelente valor nutricional. (Figura 1).

¿Cuáles son los beneficios de la producción de insectos comestibles? 

Los insectos comestibles son ricos en hierro, vitamina B12, zinc, aminoácidos esenciales, ácidos grasos omega-3 y omega-6 y propiedades antimicrobianas. Incluir la harina de insectos en la alimentación animal podría reducir el uso de la tierra agrícola y el agua, y mejorar la prevención y el manejo de enfermedades. Desde el punto de vista ecológico, la capacidad de los insectos para degradar sustratos orgánicos sustenta un gran beneficio en términos de sostenibilidad, ya que podría reducir la contaminación perjudicial para el medio ambiente.

El hecho de que las larvas de insectos puedan procesar residuos orgánicos en biomasa útil, ahora se considera que tiene un potencial comercial y proporciona una fuente de sustento, especialmente para los grupos con recursos limitados. La reutilización de residuos orgánicos para alimentar a las larvas de insectos es una estrategia atractiva para la cadena de valor alimentario en el contexto de una economía circular sostenible. Además, la producción de insectos utiliza menos recursos mientras acumula grasas saludables, proteínas y minerales. Su producción genera menos emisiones de gases de efecto invernadero que la producción de carne de res, cerdo o pollo. En comparación con la ganadería convencional, los insectos tienen una tasa de conversión de alimento a proteína más baja. Existen oportunidades significativas en las regiones en las que los residuos sólidos orgánicos representan una parte desproporcionadamente alta de los desechos sólidos municipales.

¿Qué especies de insectos?

Si bien se están criando varias especies de insectos, el uso de larvas de dípteros parece ser el método más rentable para extraer proteína de insecto para su uso en la alimentación animal. Además, la capacidad de bio-convertir los residuos orgánicos se considera particularmente prometedora para especies de insectos como la mosca doméstica (Musca domestica), el gusano amarillo de la harina (Tenebrio molitor) y la mosca soldado negra (Hermetia illucens). El gusano amarillo de la harina también se cría para la alimentación humana, por lo que su producción con residuos orgánicos es limitada. Curiosamente, los insectos muestran una considerable variación en sus preferencias alimentarias y explotan fuentes de alimento con atributos muy variados, incluyendo la calidad de los nutrientes. La proteína de insectos se puede producir de forma económica seleccionando una especie u otra y los residuos sólidos orgánicos como un substrato de cría.

Selección de especies de insectos ideales

Algunos factores clave a tener en cuenta al seleccionar una especie de insecto ideal para la producción en masa incluyen la biología de la especie, los substratos de cría (en particular la capacidad de degradar los residuos orgánicos), el crecimiento, la reproducción, el impacto ambiental, la calidad nutricional y los aspectos sanitariosdel consumo por parte de los animales. Aquí, se compararán dos especies de insectos, larvas de mosca soldado negra y moscas domésticas que consumen gran cantidad de residuos orgánicos y se consideran para la alimentación animal, para guiar su selección para la producción en masa e inclusión en formulaciones de alimentos para animales. (Figura 1; Tabla 1).

La mosca del soldado negro, Hermetia illucens

La mosca del soldado negro (BSF por su nombre en inglés), Hermetia illucens es común en el trópico y subtrópico donde las temperaturas son relativamente altas y favorecen su desarrollo. En su ciclo de vida, BSF pasa por cinco etapas principales: huevo, larva, pre-pupa, pupa y adulto. Durante la cosecha, se puede evitar la recolección manual de las pre-pupas porque estas pueden dejar el substrato y trasladarse a lugares limpios y secos para convertirse en pupas (autocosecha).

Conversión de residuos, crecimiento y reproducción de larvas: Las larvas de BSF pueden crecer en una amplia gama de materiales orgánicos y subproductos agroindustriales y transformarlos en valiosa biomasa de insectos. La tasa de supervivencia de las larvas de BSF varía entre el 80 y el 99% cuando se cría en granos gastados, porquinaza, gallinaza y estiercol de vaca. Las larvas están listas para la cosecha en aproximadamente dos semanas y el ciclo completo (huevo – adulto) dura aproximadamente 40 días (Tabla 1). Curiosamente, los adultos no constituyen una molestia porque no son atraídos por los hábitats humanos o los alimentos y, a diferencia de otras especies de moscas, BSF no es un vector de enfermedad. El adulto de BSF puede poner hasta 900 huevos, que eclosionan entre 3 – 4 días a 25 – 30 ̊C. La temperatura y la humedad relativa (70%) juegan un papel importante en su crecimiento y desarrollo.

Reducción de residuos: Es común que las larvas de BSF coman el doble de su peso corporal en un día y puedan reducir potencialmente el desperdicio de alimentos en un 60-80 %. Las larvas tienen el potencial de degradar aproximadamente 30 toneladas de desperdicios de alimentos por día, produciendo aproximadamente 1000 kg/día de residuos que pueden ser utilizados como fertilizante orgánico y alrededor de 2300 kg de prepupas por día, lo que da como resultado un compost final con contenido nutricional bien equilibrado. Al utilizar residuos como restos de comida y estiércol como substratos de cría, las larvas de BSF pueden reducir el impacto ambiental de los ingredientes de alimentos ricos en proteínas convencionales. Cuando se aplica a nivel mundial, la tecnología BSF puede reducir los riesgos de contaminación a la mitad o más.

Valor nutricional: Dependiendo del substrato de cría, las larvas de BSF son ricas en proteínas, materia seca grasa (Tabla 1), y un perfil de aminoácidos similar al de la harina de pescado. La grasa larval de BSF contiene 58-72% de ácidos grasos saturados y 19-40% de mono- y poliinsaturados. Las larvas de BSF también son ricas en minerales como manganeso, hierro, zinc, cobre, fósforo y calcio, así como en compuestos bioactivos como la quitina y  péptidos antimicrobianos con alto potencial agrícola, biotecnológico y médico. 

Contaminación: Las larvas de BSF criadas con residuos agroindustriales tienen niveles más bajos de contaminantes químicos como medicamentos veterinarios, pesticidas, metales pesados, dioxinas, bifenilos policlorados, hidrocarburos poliaromáticos y micotoxinas de lo que recomiendan la Comisión Europea, la Organización Mundial de la Salud y el Codex Alimentarius. Sin embargo, se debe tener precaución contra la bioacumulación de cadmio larval.

Tabla 1. Características nutricionales y de crecimiento de la mosca soldado negra y las moscas domésticas

Mosca doméstica, Musca domestica

La mosca doméstica, Musca domestica, una conocida plaga y vector de patógenos, se produce hoy en día en masa utilizando materia vegetal en descomposición y estiércol animal, convirtiéndolos en proteínas y grasas. Pasa por cuatro etapas principales de desarrollo que incluyen huevo, larva, pupa y adulto. La fase de larva está destinada a su inclusión en la alimentación animal.

Conversión de residuos y gestión de plagas: La alta tasa de reproducción, el ciclo de vida corto (Tabla 1), el bajo mantenimiento y la facilidad de la cría utilizando residuos orgánicos benefician a los programas de cría a escala industrial. Al igual que BSF, la mosca doméstica consume una amplia gama de residuos orgánicos y se alimenta bien de gallinaza y porquinaza, reduciéndolos, pero su rendimiento larvario es menor que en la conversión de substrato larval de BSF. El potencial de la mosca doméstica para alimentarse de una amplia gama de substratos constituye una opción sostenible para valorizar estos materiales, produciendo productos de alto valor mediante el uso de estiércol y otros residuos orgánicos como un substrato para la producción intensiva de biomasa de insectos. Sin embargo, su capacidad para transmitir patógenos limita su uso para el manejo de residuos en la granja y la producción de proteínas. Sin embargo, la cría de la mosca doméstica se puede realizar en habitaciones de cría controladas, diseñadas para evitar escapes y proporcionar ventilación, con una temperatura de 25-32 °C y una humedad relativa de 60-70%.

Reproducción: La colonia de moscas domésticas adultas debe proporcionar suficientes huevos para mantener de manera eficiente una planta de cría en masa. Una hembra adulta de mosca doméstica  puede poner de 10 a 15 huevos por día, lo que lleva la producción total de huevos en el ciclo reproductivo a unos 500 huevos por hembra, y el número puede aumentar a más de 1000 huevos. El substrato de oviposición es uno de los factores que influyen en la producción de huevos, y el estiércol con un alto contenido de amoníaco es el mejor substrato para la oviposición de las hembras de mosca doméstica. Otro factor es la densidad de adultos, por lo que se recomienda criar moscas domésticas en altas densidades.

Valor nutricional: Las pupas y larvas de la mosca doméstica producen alimentos para animales o productos secundarios como biodiesel y compuestos biológicamente activos, mientras que los residuos de desecho pueden utilizarse como fertilizantes en la producción de cultivos. Las larvas de mosca doméstica pueden reducir los desechos hasta en un 80% y generar larvas ricas en nutrientes para la alimentación animal y residuos para mejorar los nutrientes del suelo. La harina de larvas de mosca doméstica tiene un contenido de proteína cruda de hasta 64% y una fibra cruda de hasta 10% (Tabla 1). El contenido nutricional se ve afectado por la dieta, la edad de las larvas en el momento de la cosecha, el método de secado y el método utilizado para calcular el contenido de proteínas.

Contaminación por patógenos: Las larvas o pupas de mosca doméstica en el alimento, pueden transportar patógenos. Las moscas propagan huevos de helmintos como Escherichia vermicularis, quistes de protozoos y trofozoítos como E. histolytica, bacterias como la E. coli y Salmonella, y virus y hongos.

Observaciones finales 

La mosca doméstica se desarrolla más rápidamente, tiene una mayor tasa de conversión alimenticia, el mayor contenido de proteína cruda, y requiere menos conocimientos sobre reproducción y biología de los adultos que BSF. El rendimiento de larvas de mosca doméstica y la tasa de supervivencia son bajos cuando son alimentadas con estiércol animal, lo que lo hace menos prometedor para la biodegradación de residuos orgánicos que BSF. Además, las moscas domésticas adultas son más propensas que los adultos de BSF a transmitir patógenos. Por otro lado, las larvas de BSF explotan de manera más eficiente una gama más amplia de residuos orgánicos, convirtiéndolos en biomasa de insectos útiles que las larvas de mosca doméstica. El proceso de autocosecha de las prepupas de BSF, reduce la necesidad de recogida manual o separación del substrato de cría residual. A diferencia de la mosca doméstica, los adultos de BSF no se consideran plagas, y su crecimiento poblacional no plantea riesgos para el medio ambiente o la salud. En general, ambas especies de insectos tienen el potencial de ser beneficiosas en sistemas de producción a gran escala como insectos cultivados. Este artículo destaca los aspectos clave a tener en cuenta al elegir una especie de insecto sobre la otra, o ambas.

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