Insektenprotein: Mythen und Fakten – wir sehen uns eine Studie an.

08.02.2023

Seit die Europäische Kommission offiziell Insekten als Lebensmittel zugelassen hat, gehen unzählige Pro und Kontra Meinungen durch das Netz.

Es wird versucht, den wertvollen Einsatz von Insektenmehl/protein verschiedener Insektenarten mit Kontra Meinungen aus dem Speiseplan zu verbannen, doch gilt das auch in der Tiernahrung?

Grundsätzlich gilt es zu erwähnen, dass die schwarze Soldatenfliege (Hermetia illucens) nur im Futtermittelgesetz verankert ist und in Lebensmittel derzeit nicht erlaubt ist. Insekten gelten nach der Verordnung (EU) 2017/893 als Nutztiere, sofern sie für die Herstellung von verarbeitetem tierischem Protein genutzt werden. Daraus folgt, dass die Verfütterungsverbote der Verordnung (EG) 999/2001 und der Verordnung (EG) 1069/2009 auch für Insekten zutreffen und keine Speisereste oder Wiederkäuerproteine an Nutzinsekten verfüttert werden dürfen. Außerhalb der EU ist dies nicht verboten. Hier fängt der Haken der Geschichte an. Wo kommt das Insektenprotein her? Was wurde gefüttert? Wie ist die Verarbeitung der Insekten, bis sie im Lebensmittel oder Futtermittel eingesetzt werden.

Die Produktion von entoVITAL Hermetia Larven?

Unsere österreichischen Larven aus nachhaltiger Kreislaufwirtschaft werden während des Wachstums unter strengen behördlichen Auflagen gewaschen und inaktiviert, so wird gewährleistet, dass keine Kontamination vorliegt. Die Inaktivierung ist sogleich die Hygienisierung bzw. Sterilisierung. Des Weiteren enthalten unsere Larven vor dem Verpuppungsstadium lediglich 2% Chitin. Durch unzählige Tests und Versuche mit Fachhochschulen konnten wir das beste Puppenstadium der Larven für den weiteren Verarbeitungsprozess zur Tiernahrung eruieren.

Wiederum können wir unsere Larven vom Chitin trennen, denn das wertvolle Chitin wird in der Kosmetik oder Verpackungsindustrie gerne als nachhaltige Alternative gesehen. Somit Insektenprotein ist nicht gleich Insektenprotein.

Insekten haben wir schon länger auf dem Speiseplan - wusstest du diesen Fakt?

Scharlachschildläuse und Lackschildläuse werden schon viel länger in der Lebensmittelindustrie eingesetzt.

Aus den Scharlachschildläusen wird zum Beispiel ein roter Farbstoff namens „roter Karmin“, „E120“ gewonnen, trächtige Läuse werden getrocknet und ausgekocht, vorwiegend wird dieser Stoff gerne in Süßigkeiten eingearbeitet. In der Kosmetik wird dieser gewonnene Stoff als „Carmine“, CI 75470“ oder „Conchenille“ aufgelistet.

Der sogenannte Schellack wiederum wird aus den Ausscheidungen der Lackschildläuse gewonnen. Schellack bildet einen glänzenden Überzug – der Einsatz geht von Farben, Lacken bis über Nagellack, Haarspray oder eben als Überzugsmittel bei Süßigkeiten unter der Nummer „E904“.

Fühlen Hermetia Larven wie wir Menschen?

Hermetia Larven haben kein Gehirn und kein zentrales Nervensystem, wie wir es kennen, somit fühlen diese Tierchen auch nicht wie andere Tiere oder Menschen.

Mythos: Hermetia illucens haben „Antinährstoffe“ gegen Fressfeinde?

Bei den Larven der Hermetia illucens ist das nicht der Fall, denn sie werden ja auch von ihren Kollegen gefressen und auch von Hühnern und co. Alles Schädliche scheidet ihr natürlicher Metabolismus aus. Insekt ist nicht gleich Insekt.

Mythos: Insekten sind nicht gesund? Ist Insektenprotein tatsächlich so ein Minusmaker?

Wie in der Inauguraldissertation von Dr. Heide 2017 auf der Freien Universität Berlin unter der Führung von Univ.- Prof. Dr. Zentek beschrieben: Larvenmehl von Hermetia illucens als Proteinträger im Futter für Hunde, widmen wir uns nun dem Thema.

Welchem Thema widmete sich diese Dissertation?

Es wurden der Chitingehalt und die Verdaulichkeit des Chitins bestimmt sowie ob der Chitingehalt im Futter Auswirkungen auf enzymatische Vorgänge hat, speziell auf die Chitinaseaktivität im Verdauungstrakt des Hundes.

Durch die gesamt Kotmenge pro Tag wurde die scheinbare Gesamtverdaulichkeit der Nährstoffe und die Chtinverwertung bestimmt.

Der Chitinasegehalt im Kot wurde mittels Farbreaktion bestimmt. Wenn Chitinase kolloides Chitin-Azur umsetzt, wird der Farbstoff Azur freigesetzt und kann photometrisch bei 560nm gemessen werden.

Chitin ist ein Polysaccharid, das aus N-Acetyl-D-Glucosamin Einheiten aufgebaut ist. Es wurden sowohl Blutparameter sowie der Kot zur Analyse herangezogen, um den verdauungsphysiologischen Parametern, den bakteriellen Metaboliten, der Bestimmung des Chitingehaltes und der Aktivitätsmessung der Chitinase auswerten zu können.

Keiner der Hunde zeigte während des Versuches gesundheitliche Auffälligkeiten oder musste aus der Testreihe genommen werden, was grundsätzlich schon einmal als positiv zu bewerten ist.

Der Trockensubstanzgehalt des Kotes zwischen den beiden Fütterungsgruppen war allerdings nicht unterschiedlich. Die hämatologischen Parameter unterscheiden sich nicht zwischen den beiden Fütterungsgruppen, auch das Differenzialblutbild ergab keine Differenzen, alle Parameter befanden sich im Normbereich. Es kam auch zu keinen statistisch signifikanten Unterschieden in den Lymphozytenpopulationen während des Versuches zwischen den beiden Fütterungsgruppen.

Es zeigten sich durch den futtermittelantigeninduzierten Lymphozytenproliferationstest keine Unterschiede in der Stimulierbarkeit der Lymphozyten (Stimulationsindex) zwischen den beiden Fütterungsgruppen.

Der Unterschied der Auswertung ergab. Die scheinbare Verdaulichkeit der Trockensubstanz von Kalium, Zink, Phosphor und Natrium waren bei den Hunden höher, die das Versuchsfutter erhielten. Die scheinbare Verdaulichkeit von Kalzium, Magnesium und Eisen wies in der Kontrollgruppe höhere Werte auf.

Die Konzentrationen der Essigsäure sowie der Gesamtfettsäuren im Kot waren höher bei den Hunden, die das Kontrollfutter erhielten.

Verteilung der kurzkettigen Fettsäuren in den Fäzes zwischen den Fütterungsgruppen konnten keine Unterschiede nachgewiesen werden.

Weder die D- noch die L-Lactatkonzentrationen der Fäzes unterschieden sich signifikant zwischen den beiden Fütterungsgruppen.

Es konnte ein Unterschied zwischen den beiden Fütterungsgruppen hinsichtlich der Ammoniumkonzentration in den Fäzes nachgewiesen werden. Die Kontrollgruppe wies höhere Ammoniumgehalte in den Fäzes auf.

Aktivität der Chitinase in der Kotprobe

Beim Vergleich der Aktivität der Chitinase in den Fäzes beider Fütterungsgruppen konnte kein Unterschied festgestellt werden.

Chitingehalt im Futter und in Kotproben

Die Chitinkonzentration (in g/kg TS) im Kot der Hunde unterscheidet sich zwischen den beiden Fütterungsgruppen. Die Chitinkonzentration im Kot der Versuchsgruppe war deutlich höher als in der Kontrollgruppe.

Blutbild und Differenzialblutbild

Um den Gesundheitszustand der Hunde während des Versuches zu erfassen, wurde ein Blutbild inklusive Differenzialblutbild angefertigt. Betrachtet man die Ergebnisse, sind keine fütterungsbedingten Unterschiede zwischen beiden Diäten zu verzeichnen und alle Werte liegen im Referenzbereich. Swanson et al. (2004) verfütterten eine auf pflanzlichen und eine auf tierischen Komponenten basierte Diät über einem Zeitraum von 12 Monaten und verglichen diese miteinander.

Es wurde auch in dieser Studie kein fütterungsbedingter Unterschied zwischen den Erythrozyten, dem Hämatokrit und dem Hämoglobin beobachtet.

Gesamtverdaulichkeit

Je höher der Rohfasergehalt der Ration ist, desto geringer wird die scheinbare Verdaulichkeit der organischen Substanz. Auch die Art der pflanzlichen Zellwandbestandteile ist entscheidend. Im Vergleich mit dem Kontrollfutter mit Lamm als Proteinquelle hatte das Versuchsfutter eine höhere scheinbare Verdaulichkeit der organischen Substanz, der Trockensubstanz und der Rohasche. Demgegenüber waren die scheinbaren Verdaulichkeiten der Rohfaser, des Rohfettes und des Rohproteins bei Gabe der Kontrolldiät höher.

In den beiden Futtermitteln waren noch andere Proteinquellen enthalten, sodass die scheinbaren Verdaulichkeiten nicht nur auf die Hauptproteinquellen bezogen werden können. Außerdem sind die Rohfaser- und Rohaschewerte beider Futtermittel unterschiedlich, sodass die scheinbare Verdaulichkeit dieser Rohnährstoffe nur sehr eingeschränkt vergleichbar ist.

Bakterielle Metaboliten in den Kotproben

Zwischen den Fütterungsgruppen gab es bei den Kotkonzentrationen der kurzkettigen Fettsäuren und bei den Ammoniumgehalten einige Unterschiede. Betrachtet man die in der vorliegenden Studie gemessenen Lactatgehalte im Kot der Versuchstiere, zeigte sich kein fütterungsbedingter Einfluss.

Kurzkettige Fettsäuren

Trotz des höheren Rohfasergehaltes des Versuchsfutters mit Hermetia illucens in der vorliegenden Arbeit konnten keine höheren Gehalte der kurzkettigen Fettsäuren im Kot der Hunde beobachtet werden, die dieses Futter erhielten. Generell ist an den Ergebnissen der kurzkettigen Fettsäuren zu erkennen, dass es nach der Fütterung mit dem Kontrollfutter im Dickdarm der Hunde zu einer stärkeren Fermentation kam. Die prozentualen Verteilungen der kurzkettigen Fettsäuren, bezogen auf den Anteil der Gesamtfettsäuren, sind aber mit anderen Studien vergleichbar (Middelbos et al., 2007; Sunvold et al., 1995).

Ammonium und Kot

Gelangen vermehrt Proteine in den Dickdarm, entstehen durch mikrobielle Fermentationsprozesse Endprodukte wie z. B. Ammoniak bzw. Ammonium (Meyer and Zentek, 2013). Auch Beloshapka et al. (2016) beobachteten abnehmende Ammoniumkonzentration im Kot der Hunde bei zunehmenden Sojaextraktionsschrotgehalten im Futter.

Der höchste Ammoniumgehalt im Kot wurde bei den Hunden erzielt, die als Hauptproteinquelle Geflügelnebenprodukte in ihrer Ration erhielten. Die Ammoniumkonzentration bzw. Ammoniakabsorption hängt vom pH-Wert im Darm ab. Außerdem ist die Geschwindigkeit der Produktion von Ammonium und damit die Konzentration im Kot auch von der Mikrobiota des Dickdarms und der verfügbaren Energie abhängig (Hesta et al., 2003).

Chitinaseaktivität in der Kotprobe

Es gibt Untersuchungen, in denen der Chitingehalt in Insekten durch gravimetrische Verfahren gemessen wurde (Lovell et al., 1968). Da der Chitingehalt im Kot und im Futter im Gegensatz zu dem Chitingehalt in Insekten sehr niedrig ist, wurde für die vorliegende Studie eine neue Methode mittels Ionenchromatografie evaluiert. Chitin ist ein Polysaccharid, das aus N-Acetyl-D- Glucosamin-Einheiten aufgebaut ist.

Das durch die Hydrolyse entstandene Glucosamin steht damit im Zusammenhang zum Chitingehalt in den Proben. Je mehr Chitin sich in der Ration befand, desto geringer war die Verdaulichkeit von Chitin. In der vorliegenden Studie bleibt fraglich, warum Glucosamin im Kontrollfutter und im Kot der Hunde, die das Kontrollfutter bekamen, gemessen wurde. Es ist wahrscheinlich, dass das Kontrollfutter N-Acetyl-D-Glucosamin in Form von anderen Polysacchariden und nicht in Form von Chitin enthielt. N-Acetyl-D-Glucosamin ist Bestandteil einiger Glykosaminoglykane wie z. B. Hyaluronsäure, Heparansulfat und Keratansulfat.

Diese Glykosaminoglykane finden sich unter anderem in Synovialflüssigkeit, Blutgefäßen, Knorpeln, Kornea oder im Nucleus pulposus (Thonar et al., 1985). Der Nachweis von Glucosamin nach Kontrollfutterfütterung kann vermutlich dadurch erklärt werden, dass es sich dann nicht um Chitin gehandelt hat, sondern um andere Polysaccharide, die N-Acetyl-D-Glucosamin enthielten.

Chitingehalt in Futter- und Kotproben

Die Fragestellung, ob Hunde das Enzym Chitinase ausbilden und ob die Aktivität durch die Chitinzufuhr erhöht ist, sollte durch die Untersuchung der Chitinaseaktivität geklärt werden. Schon Lundblad et al. (1974) wiesen Chitinaseaktivität im Serum von Ziege, Kuh, Huhn, Schaf und Schwein nach. Es konnte keine Chitinase im Serum von Menschen, Affen, Pferd, Katze, Hund, Kaninchen, Hamster oder Meerschweinchen nachgewiesen werden. Diese Chitinase spielt unter anderem bei der Abwehr von chitinhaltigen Bakterien eine Rolle (Suzuki et al., 2002). Chitinolytische Enzyme im Verdauungstrakt können einerseits durch das Tier selbst gebildet werden, andererseits aus dem Futter stammen oder von der Mikrobiota synthetisiert werden (Simunek et al., 2001). In einer Studie von Koh and Iwamae (2013) wurde die Aktivität von den in der Schleimhaut des Drüsenmagens und in den verschiedenen Dünndarmabschnitten vorkommenden Enzymen Chitinase und N-Acetyl-β-D-Glucosaminidase nach Fütterung eines chitinhaltigen Futters und eines Kontrollfutters geprüft. Der Enzymgehalt stieg durch das chitinreiche Futter nicht an.

Das Ziel dieser Untersuchung war es, herauszufinden, ob Hunde das Enzym Chitinase im Gastrointestinaltrakt bilden und ob das Enzym durch chitinhaltiges Futter vermehrt gebildet wird. Chitinaseaktivitäten von 0,12 Einheiten wurden im Kot der Kontrollgruppe gemessen. Die Ergebnisse sind somit ein Beleg dafür, dass eine Chitinaseaktivität im Verdauungstrakt von Hunden vorkommt, diese aber durch chitinhaltiges Futter nicht vermehrt gebildet wird, da auch in der Versuchsgruppe eine ähnliche Aktivität gemessen wurde. Damit kam es durch das chitinhaltige Versuchsfutter zu keiner Förderung der bakteriellen Chitinaseaktivität.

Weitere Untersuchungen könnten klären, ob eine Chitinase konstitutiv im Magen-Darm-Trakt bei Hunden vorkommt. Dadurch, dass die Chitinase im Kot der Hunde bestimmt wurde, ist es zudem auch möglich, dass der tatsächliche Anteil der Chitinase nicht mehr im Kot nachweisbar war, wenn eine mögliche Chitinaseproduktion im Magen oder im Dünndarm stattfand und das Enzym möglicherweise im Laufe der Dickdarmpassage degradiert werden würde.

Fazit

Die Ergebnisse belegten eine ähnlich hohe scheinbare Verdaulichkeit der Rohnährstoffe im Vergleich zu einem kommerziellen Alleinfutter mit Lamm als Hauptproteinquelle.

Die vorliegenden Ergebnisse zeigen keine Hinweise auf Unverträglichkeiten, sodass der Einsatz des untersuchten Larvenmehls als Eiweißkomponente in der Ernährung von Hunden möglich ist.

Weder immunologisch noch hämatologisch ließen sich Unterschiede zwischen beiden Fütterungsgruppen nachweisen. Bei der Untersuchung der Konzentrationen mikrobieller Metaboliten in den Kotproben fielen höhere Konzentrationen an kurzkettigen Fettsäuren und an Ammonium im Kot der Hunde nach Aufnahme des Kontrollfutters auf. Im Versuchsfutter wurde erwartungsgemäß mehr Chitin als im Kontrollfutter nachgewiesen. Die Chitinaseaktivität in den Fäzes wurde dadurch nicht beeinflusst.

Im Rahmen dieser Studie konnten im Fütterungsversuch keine negativen Effekte durch das Versuchsfutter mit Hermetia illucens Larvenmehl bei Hunden ermittelt werden, sodass im untersuchten Dosierungsrahmen von einer guten Verträglichkeit auszugehen ist.