Tökhulladék mint állati takarmány: Hatás a táplálkozásra és az állatok egészségére, valamint a hús, a tej és a tojás minőségére

Laura Patricia Valdez-Arjona

1 Mezőgazdasági bioprospekció és fenntarthatóság a trópusi programban, Posztgraduális Főiskolai Campus Campeche, Campeche 24450, Mexikó; [email protected]

Mónica Ramírez-Mella

2 Nemzeti Tudományos és Technológiai Tanács - Posztgraduális Főiskolai Campus Campeche, Campeche 24450, Mexikó

Absztrakt

Egyszerű összefoglalás

A tökhulladék része az évente termelődő millió tonnányi növényi maradványnak, amelyet fel lehet használni az állattenyésztéshez. Értékük nemcsak tápanyagtartalmában függ, mivel bioaktív vegyületei módosíthatják a hús, a tej és a tojás összetételét, amelyek az emberi táplálkozás szempontjából rendkívül értékesek. Ezenkívül a tökhulladék, amelyet nem lehet emberi fogyasztásra felhasználni, hozzájárulhat az emberi és állattenyésztési területek iránti verseny csökkenéséhez. Ebben az áttekintésben a fenntarthatóbb állattenyésztés stratégiájaként leírjuk a tökhulladék mint állati alapanyag potenciálját, miközben hangsúlyt fektetünk az állati eredetű élelmiszerek fontosságára az emberi egészségben.

Absztrakt

A hús, a tej és a tojás pozitívan járulnak hozzá az emberek táplálkozásához és egészségéhez; az állatállomány azonban nagyszámú erőforrást igényel, beleértve a takarmány és a gabonafélék földjét is. Világszerte millió tonna növényi hulladék keletkezik további feldolgozás nélkül, ami szennyezést és egészségügyi kockázatokat okoz. A megfelelően kezelt növényi hulladék takarmányforrást biztosíthat az állatállomány számára, csökkentve ezzel az etetési költségeket. E tekintetben a tökhulladék (Cucurbita sp.) Alternatív megoldás. Az állati takarmányozással kapcsolatos tökhulladék-kutatások szűkösek, azonban takarmányként nemcsak tápértéke, hanem antioxidánsai, pigmentjei és poliszacharid-tartalma miatt is potenciálisan javíthatják a hús, a tej és a tojás, valamint az állatok minőségét. Egészség. Ebben az áttekintésben az állatállomány környezeti hatásait írjuk le az állati eredetű élelmiszerek iránti nagyobb kereslet eredményeként, beleértve az állati eredetű élelmiszerek fogyasztásának fontosságát az emberi táplálkozásban és az egészségben. Ezenkívül hangsúlyozzuk a növényi maradványok lehetőségeit, különös tekintettel a sütőtök tulajdonságaira és arra, hogy azok felhasználása takarmányként hogyan javíthatja a termelékenységet és módosíthatja a hús, a tej és a tojás összetételét.

1. Bemutatkozás

Az emberi népesség világméretű növekedésének [1] eredményeként a következő években nőni fog a hús, a tej és a tojás iránti kereslet, ezért nagyobb lesz az igény a takarmányra az állatállomány takarmányozására [2]. Ez növelni fogja az állatállományból származó üvegházhatású gázok termelését [3]. A húsfogyasztás csökkentése hozzájárulhat az üvegházhatást okozó gázok kibocsátásának csökkentéséhez [4]; az állati eredetű élelmiszerek fogyasztása azonban nemcsak az egészségre, hanem az emberi lelkiállapotra is pozitívan hat [5].

Jelenleg a fenntarthatóbb állattartás a cél a rendelkezésre álló élelmiszer-erőforrások hatékony felhasználásán alapul, ezáltal csökkentve az emberekkel folytatott versenyt a termőföldek és az állati takarmányért való gabonafélékért [6]. A növényi maradványok különféle bioaktív vegyületeket tartalmaznak, például vitaminokat, telítetlen zsírsavakat és fitokemikáliákat [7], amelyek elősegíthetik az állatok egészségét és termelékenységét. Ezen növényi maradványok között vannak tök. A sütőtök összetétele a fajtól és a növény egy részétől függően változik [8]. Általában a gyümölcs szénhidrátok, vitaminok, ásványi anyagok, pigmentek, fenolsavak és flavonolok forrása [9,10]; míg a magok fehérjét és zsírsavakat szolgáltatnak [8,11]. Ezenkívül a sütőtökről leírták, hogy gyógyászati és farmakológiai tulajdonságokkal rendelkezik [9,11,12]. A sütőtök takarmányban történő felhasználására vonatkozó kutatások kevések, és a hús, a tej vagy a tojás termelékenységében és minőségében rejlő előnyei magvak fehérje- és zsírtartalmának, illetve szénhidrátok, ásványi anyagok és vitaminok tulajdoníthatók. a gyümölcsből [13].

Ebben az áttekintésben összefoglaljuk az emberi fogyasztásra nem alkalmas összetevők (növényi maradványként) felhasználásának fontosságát az állati takarmányokban. Ezekkel az összetevőkkel állati eredetű élelmiszer állítható elő. Hangsúlyt fektetnek a sütőtök jellemzőinek ismertetésére és arra, hogy az állatok étrendjében történő felhasználás hogyan járulhat hozzá a hús, tej és tojás termelékenységének és összetételének javításához. Ezenkívül megvitatják az állati élelmiszerek fogyasztásának fontosságát az emberi táplálkozásban és az egészségben.

2. Emberi népesség és élelmiszerigény

A világ népessége 2017-re 7600 millió volt, és becslések szerint 2050-re 9700 millió lesz, ami növeli az élelmiszer iránti keresletet. Ebben a forgatókönyvben várhatóan 2050-re a hús és a tojás fogyasztása 73% -kal, a tej 59% -kal nő 2010-hez képest [1]. Az állati eredetű termékek iránti kereslet növeli az állat takarmányozásához szükséges takarmány iránti keresletet. 2017-ben 1,6 milliárd tonna takarmányt használtak fel világszerte hús, tojás és tej előállításához, és az állattenyésztés erősödésével növekszik a kereslet [2]. 2015-ig a mezőgazdasági terjeszkedés 4900 millió hektár volt, 2010-től 2015-ig 3,3 millió hektár erdőirtás történt évente. Valójában a mezőgazdaság számára elkülönített teljes földterület harmadik részét az állattenyésztési tevékenységekre fordítják. Ezért a globális élelmezésbiztonság veszélyben van a természeti erőforrásokra gyakorolt növekvő nyomás miatt, amely általában veszélyezteti az élelmiszer-rendszerek fenntarthatóságát, és ha ez a tendencia folytatódik, a Föld bolygó határait túlléphetik [14].

3. Állati eredetű élelmiszerek és azok hatása az emberi egészségre

Az üvegházhatású gázok kibocsátása közvetlenül összefügg a lakosság étrendjének típusával. Ez azt jelenti, hogy az ételek más módon is befolyásolhatják a környezetet, még akkor is, ha tápértékük vagy egészségre gyakorolt hatásuk szempontjából hasonlóak. Például a mediterrán, a pescetariánus és a vegetáriánus étrend az üvegházhatású gázok kibocsátását 30, 45, illetve 55% -kal csökkenti. Az alacsony környezeti hatással rendelkező étrendek azonban nem mindig járulnak hozzá az egészséghez. A magas cukor-, keményítő- és zsírtartalmú étrendek alacsony környezeti hatással járnak, de hozzájárulhatnak olyan betegségek kialakulásához, mint a II-es típusú cukorbetegség [4], míg a húst tartalmazó megfelelő étrend pozitívan befolyásolja a mentális és kognitív állapotot, bár A hús önmagában nagyon igényes erőforrásokat (víz, föld, szemek), és hulladékot (üvegházhatású gázok, trágya) termel [5]. Az elmúlt évtizedekben érdeklődés mutatkozott a funkcionális élelmiszerek kifejlesztése iránt, beleértve az állati eredetű élelmiszereket is, amelyek különféle elemeket (például fehérjéket vagy specifikus zsírsavakat) tartalmaznak, amelyek képesek megelőzni a krónikus betegségeket vagy a rákot [15].

3.1. Hús

A hús az egyik legmagasabb biológiai értékű és emészthetőbb fehérjeforrás. A fehérje emészthetőség-helyes aminosav-pontszám (PDCAAS) szerint a hús pontszáma 0,92 (bab vagy lencse, hüvelyesek, amelyeket a növényi fehérje egyik legfontosabb forrásának tekintenek, 0,57 és 0,71 között oszcillálnak). A hús biztosítja az összes esszenciális aminosavat, és a B-komplex vitaminok és ásványi anyagok, például cink, szelén, foszfor és vas forrása [16]. Táplálkozási hozzájárulása mellett a húsfogyasztás meghatározó esemény volt az emberi evolúcióban. A hús a triptofán forrása, amely a nikotinamid, vagy más néven B3-vitamin prekurzora; hiánya hatással van a szerotoninra, következésképpen a társas viselkedésre és a megismerésre [5]. A nikotinamid közvetlenül kapcsolódik a központi idegrendszeri idegsejtek differenciálódásához és neurodegenerációjához, és úgy tűnik, hogy hiánya szerepet játszik olyan betegségekben, mint az Alzheimer, a Parkinson és a Huntington, valamint a demencia [17].

3.2. Tej

A tehéntej az egyik legnagyobb tápanyag-tartalmú élelmiszeripari termék [18]. Egy pohár tej lefedheti bizonyos vitaminok és ásványi anyagok napi szükségletének fontos részét. Ezenkívül a tej magas biológiai értékű fehérjeforrás, amelynek PDCAAS szerinti pontszáma az egyik legmagasabb, 0,95 és 1 között [19], még a húsnál is magasabb [16]. A kazein a tej legfontosabb fehérje, amely az összes fehérje több mint 80% -át teszi ki; a többit laktoglobulinok, immunglobulinok és szérum albumin alkotják. A tej tartalmaz laktózt (a tej fő szénhidrátját) és zsírt is. A tejzsír több mint 95% trigliceridet tartalmaz, amelyek több mint 60% -a telített zsírsav és körülbelül 30% egyszeresen telítetlen zsírsav, míg a többszörösen telítetlen zsírsavak hozzájárulása a kérődzők biohidrogénezése miatt alacsony. Ezenkívül a tej koleszterint is tartalmaz [18].

A magas telített zsírtartalom miatt a fogyasztása összefüggésben áll a szívbetegség, a túlsúly és az elhízással; a sztearinsav (az egyik fő telített zsírsav a tejben) azonban nem tekinthető atherogénnek, és nem növeli a vér koleszterin koncentrációját, míg a laurinsav (a tejben található másik telített zsírsav) megszüntetheti a Helicobacter pylori baktériumot gyomorproblémákkal és gyomorrákkal kapcsolatos [20]. Sőt, bebizonyosodott, hogy a tejzsírgömbökben találhatók olyan komponensek, amelyek többek között rákellenes, antikoleszterin-, antidepresszáns-, baktericid- és antioxidáns tulajdonságokkal rendelkeznek. Ezen vegyületek közül több megfelel a zsírgömbök membránjában található fehérjéknek, például a mucin 1, a butirofilin, a xantin-oxidáz, a caveolin, a BRCA1 és a zsírsavat megkötő fehérje (FABP). Valójában a FABP képes nagyon alacsony koncentrációban gátolni az emlőrák sejtvonalait [15]. Ezenkívül a kérődzők tej tartalmaz konjugált linolsavat, egy zsírsavat, amely a kérődzők biohidrogénezésével keletkezik. Néhány konjugált linolsav-izomer érdekes volt a rák megelőzésére, az aterómák kialakulásának csökkentésére, az immunválasz javítására és a testösszetétel megváltoztatására vonatkozó tulajdonságai miatt [21].

3.3. Tojás

4. Növényi maradványok az állati takarmányban

A népesség növekedése miatt nagyobb élelmiszer-termelésre van szükség az élelmezésbiztonság javítása érdekében [29], ezért az emberi fogyasztásra szánt állatok táplálkozásában részt vevőket az élelmiszer-hatékonyság optimalizálása, több hús, tej és tojás megszerzése, de kevesebb takarmány előállítása érdekében kell megkérdezni. az állatok étrendje [30]. Szükség van az állatállomány környezeti hatásainak visszafogására és csökkentésére is, kevesebb föld, víz, energia és műtrágya felhasználásával [31] és csökkentve az üvegházhatást okozó gázok kibocsátását [7]. E célok elérésének stratégiája az, hogy a mezőgazdaságban keletkező hulladékot, például növényi maradványokat vagy az élelmiszeripar melléktermékeit [32] emberi fogyasztásra szánt állatok takarmányozására használják fel [33]. Az emberi fogyasztásra szánt állati eredetű élelmiszerek iránti keresletből fakadó termelési rendszerek a fenntarthatóbb állattartás felé történő elmozdulást igényelnek, amely a rendelkezésre álló élelmiszer-erőforrások hatékony felhasználásán, a hulladék csökkentésén és az új élelmiszerforrások felhasználásán alapul, különösen nem emberi fogyasztásra szánva. fogyasztás [6]. Ebben az összefüggésben a növényi maradványok kulcsfontosságúak e cél eléréséhez. Valójában a növényi hulladék takarmányként való felhasználása nem új keletű, mivel a vidéki területeken bevett gyakorlat [34].

A növényi hulladék takarmányba történő beépítése csökkentheti a termelési költségeket [6]. Ez különösen fontos, mivel a takarmányozás az állattenyésztési rendszerek egyik legdrágább eleme. Hangsúlyozni kell azonban, hogy a növényi maradványok takarmányozásban való felhasználása nem mindig jelenti a termelési költségek csökkenését, mivel olyan tényezők, mint maga a feldolgozás, növelhetik az étrend árát. Például magas nedvességtartalma miatt a mezőgazdasági maradványok szárítását hosszú ideig meg kell őrizni. A környezeti előnyöket figyelembe kell venni a hulladéklerakókba jutó hulladék mennyiségének csökkentésével [35] és a rovarok alacsonyabb elszaporodásával, amelyek a növényi hulladékot ideálisnak találják a szaporodáshoz [36]. Ezenkívül figyelembe kell venni a társadalmi hasznot a gabonafélék takarmányban történő felhasználásának csökkentésével.

A növényi hulladék fő korlátja a magas nedvességtartalma, amely megnehezíti a kezelést és elősegíti a gyors bomlást. Ezért szükséges a hulladék valamilyen formájú megőrzése [32], minőségének romlása nélkül [35]. Ezenkívül figyelembe kell venni, hogy a növényi maradványokat nem mindig állítják elő állandóan egész évben, így a termelés nagy része csak az év bizonyos hónapjaiban áll rendelkezésre [40]. Következésképpen a növényi maradványok takarmány-alternatívát jelenthetnek a száraz évszakban, amikor más erőforrások kimerülnek [41]. A szilázsok olyan lehetőségek, amelyek felhasználhatók a növényi maradványok hosszabb ideig történő megőrzésére [42,43], mivel van példa ezek alkalmazására különféle gyümölcsökben és zöldségekben, például manióka, répa, sárgarépa, brokkoli, tök, különféle citrusfélék, banán és ananász [44,45,46]. Magas nedvességtartalma miatt a növényi maradványok nem lehetnek önmagában szilázsok, ezért szalmával vagy tarlóval keverik őket [6]; ily módon a növényi/szalma maradványok keverékének szárazanyag-tartalma 25% és 40% között van a megfelelő fermentációs folyamathoz [47]. A szárítás és az azt követő lisztmé alakítás szintén életképes tárolási alternatíva lehet [48]. Ennek elérése érdekében fontolóra lehet venni a napszárítók használatát, vagy egyszerűen a közvetlen napsütéses szárítás révén [6].

A növényi maradványok különféle bioaktív vegyületeket tartalmaznak, például vitaminokat, telítetlen zsírsavakat és fitokemikáliákat, amelyek elősegíthetik az állatok egészségét és termelékenységét [7]. Számos értékelés kimutatta, hogy a növényi maradványok felhasználhatók az állati étrend részeként, más összetevők egy részének helyettesítésére, anélkül, hogy befolyásolnák a súlygyarapodást, a tejtermelést vagy a tojásrakást [34,49,50]. Általában a zöldségek héja, pépe és magjai a polifenolok forrása, amelyek rákellenes, antimikrobiális, antioxidáns és immunrendszert stimuláló tulajdonságokkal rendelkeznek. Az illóolajokat egyes citrusfélék héjából nyerik, amelyek meghosszabbíthatják az élelmiszerek eltarthatóságát. A növényi maradványok tartalmazhatnak antioxidánsokat is, amelyek a szabad gyökök kiküszöbölésével és a peroxidok képződésének megakadályozásával hatnak. Ezenkívül a növényi maradványok különféle enzimek forrásai lehetnek, például bromelain (ananász), papain, amiláz, laccase és mangán-peroxidáz, amelyek különféle biológiai funkciókkal és biotechnológiai alkalmazásokkal rendelkeznek [6].

5. A sütőtök gyártásának világáttekintése

A FAO [51] szerint a globális töktermelés 1994 és 2017 között meghaladta a 27 millió tonnát. Noha termelését az összes kontinensen elosztották, Ázsia volt a világ vezető sütőtök gyártója (1. ábra). 2017-ben Kína és India 7 996 362, illetve 5 142 812 tonnát termelt, ami 48% -kal járult hozzá a sütőtök globális termeléséhez, amelyet Oroszország, Ukrajna, az Amerikai Egyesült Államok és Mexikó követett (2. ábra).