Herhangi bir canlının en temel ihtiyaçlarından biri, vücudumuza uzun ve sağlıklı bir yaşam sürmek için ihtiyaç duyduğumuz tüm hayati besinleri sağlayan besindir. Yenilebilir böceklerin, dünya çapında artan gıda ve yem ihtiyacını karşılamaya yardımcı olabilecek önemli bir protein kaynağına dönüşme potansiyeline sahip olduğuna dair artan kanıtlar var.
ÖZ
Artan dünya nüfusu, küresel ölçekte sürekli artan gıda ihtiyacı ve (hayvansal) gıda üretimi ile ilgili çevresel problemler, yenilebilir böceklerin sürdürülebilir ve besleyici bir gıda ve yem kaynağı olarak kullanılma ihtimaline işaret etmektedir. Böcekleri bir besin kaynağı olarak ilişkilendiren artan sayıda çalışma yapılmış olmakla birlikte içerdikleri besinlerin yapısı ve fonksiyonel bileşikler hakkında çok az şey bilinmektedir. Yenilebilir böceklerin çok çeşitli nutrasötik özellikleri, fonksiyonel gıdalar olarak üretim ve işleme potansiyelleri ve küresel bağlamda pazar trendlerinde kabul edilebilirlikleri ve büyümeleri bu makalenin ana konularıdır. Yenilebilir böcekler üzerine yapılan önceki araştırmalar, bunların bir nutrasötik ve protein kaynağı olabileceğini ortaya koyuyor. Yenilebilir böceklerin çoğu protein, enerji, vitaminler, hayati yağ asitleri ve mineraller sağlar. Bu faydalara ek olarak böcekler, fonksiyonel gıda sektöründe potansiyel uygulamaları olan biyoaktif maddelerin, özellikle peptidlerin kaynağı olabilir. Yenilebilir böcekler için bir gıda kaynağı veya hayvan yemi olmanın ötesinde muhtemel uygulamalar vardır. Ayrıca çok amaçlı uygulamaların geliştirilmesi, yenilebilir böceklerin seri üretimini daha ilgi çekici hale getirecektir.
GİRİŞ
Herhangi bir canlının en temel ihtiyaçlarından biri, vücudumuza uzun ve sağlıklı bir yaşam sürmek için ihtiyaç duyduğumuz tüm hayati besinleri sağlayan besindir. Yenilebilir böceklerin, dünya çapında artan gıda ve yem ihtiyacını karşılamaya yardımcı olabilecek önemli bir protein kaynağına dönüşme potansiyeline sahip olduğuna dair artan kanıtlar var. Böceklerin sağlayabileceği ekolojik hizmetlerden bir diğeri de organik atıkların ayrıştırılmasıdır ve bu özellik yenilebilir böcek ve böcek yemi sektörünün avantajlarından biridir. Küresel yenilebilir böcek ve yem endüstrisi, yaklaşık 2300 farklı böcek türü kullanır. Böcekler öncelikle tropikal Güneydoğu Asya, Afrika ve Güney Amerika’nın gelişmekte olan bölgelerinde gıda veya hayvan yemi olarak tüketilir. Şu anda gıda ve hayvan yemi amaçlı yetiştirilen böcekler şunlardır: kara asker sineği (Hermetia illucens), ev sineği (Musca domestica), un kurdu (Tenebrio molitor), süper kurt (Zophobas morio), küçük un kurdu/ Bufalo kurdu (Alphitobius beziinus), cırcır böceği (Acheta domesticus), tropikal yerli cırcır böceği (Gryllodes sigillatus), Jamaika cırcır böceği (Gryllus assimilis), Sudan çekirgesi (Schidtocerca gregaria), İpekböceği (Bombyx mori) ve petek güvesi (Galleria mellonella).
Özellikle Avrupa'da böcekler, henüz tam potansiyeliyle gerektiği gibi kullanılmamış önemli bir biyolojik kaynağı temsil etmektedir. Her biri bir gıda ürününün yararlı ve sağlıklı bir bileşenini sağlayabilecek çok çeşitli böcek türleri vardır. Böceklerin vücudu; protein, amino asitler, yağ, karbonhidrat ve çok sayıda vitamin dahil olmak üzere çok çeşitli besinlerle doludur. Gıda ve hayvan yemi dışında, yenilebilir böceklerin birçok potansiyel uygulaması vardır. Nutrasötiklere olan ilginin artması nedeniyle, besleyici yenilebilir böceklerden modern modifiye edilmiş gıdalar yaratmak için biyoteknoloji kullanılmıştır. Bu makale, fonksiyonel gıda ve yüksek değerli nutrasötikler kaynağı olarak potansiyellerini vurgulamak için yenilebilir böceklerin paha biçilmez faydalarını ele almaktadır.
BÖCEK BESİNLERİ VE BİYOAKTİF BİLEŞENLERİPROTEİN VE AMİNO ASİTLER
Yenilebilir böceğin protein içeriği, türe bağlı olarak kuru maddenin yaklaşık %7 ila %80’i arasında değişir, ancak birkaç farklı tür ortalama %60-65 oranında protein içerir. Nispeten, böcek protein içeriği (40-80 g/100 g kuru ağırlık), tavuk, sığır eti ve domuz eti gibi yaygın olarak kabul edilen etlerinkine benzer. Böcek proteinlerinin insanlar tarafından kolayca sindirildiği görülmektedir ve onları yemek, protein alımını ve diyet kalitesini artırabilir (Belluco ve arkadaşları, 2013). Ayrıca böcekler; metiyonin, sistein, lizin ve treonin dahil olmak üzere dokuz temel amino asidin tamamını içerdikleri için iyi bir protein kaynağı olarak kabul edilmektedir (Köhler ve arkadaşları, 2019). Yenilebilir böcekler, insan vücudunun metabolik süreçleri için ihtiyaç duyduğu ancak kendi üretemediği temel amino asitleri sağlayabilir.
TEKNOLOJİK OLARAK İŞLEVSEL ÖZELLİKLER
Proteinlerin tekno-işlevsel nitelikleri, gıda bileşimi ve içerik değişimi için önemlidir. Yenilebilir böcek proteinlerinin çözünürlüğü, emülsifikasyon kapasitesi ve stabilitesi, köpürebilirliği, jel oluşumu, su tutma kapasitesi ve yağ tutma kapasitesi teknolojik işlevsellikleriyle incelenecektir. İçeceklerde ve gıda tozlarında çözünürlük önemli bir niteliktir. Su kaybını önlemek için sosis formülasyonunda güçlü emülgatörler kullanılır, bu da onları iyi emülsiyon stabilitesi ve kapasitesi nedeniyle et sektörü için mükemmel kılar, ayrıca shake ve tatlılar için köpürme temel bir niteliktir. Peynir veya krema gibi süt ürünlerinin uygun dokuya sahip olması ve sinerezi en aza indirmesi için jel olarak uygun bir matris oluşumu gereklidir. Ayrıca kara asker sineği pupalarından izole edilmiş proteinler, su ve gliserin içinde çözüldüğünde, film geliştirme için bir polimer matrisi olarak umut verici özellikler gösterir (Barbi ve arkadaşları, 2019). Böcek proteinlerinin daha geniş çeşitlilikteki gıda ve yem maddelerinde kullanımını teşvik etmek için, bunların teknolojik ve işlevsel özelliklerini anlamak esastır.
Yağ ve yağ asitleri
Bir hücrenin yapısını koruyabilmesi ve biyolojik fonksiyonlarını yerine getirebilmesi, lipidler tarafından sağlanan enerjinin mevcudiyetine bağlıdır. Böceklerin toplam lipid, kolesterol, doymuş, doymamış ve çoklu doymamış yağ asidi bileşimleri türlere, gelişim evrelerine ve diyete bağlı olarak büyük farklılıklar gösterir (Mishyna & Glumac, 2021; Rehman ve arkadaşları, 2022). Ancak böcekler sığır eti ve domuz eti gibi etlerle karşılaştırıldığında, bazı türlerin %65’e kadar doymamış yağ asitleri içerdiği görülür (Payne ve arkadaşları, 2016; Zielińska ve arkadaşları, 2015).
TEKNOLOJİK OLARAK İŞLEVSEL ÖZELLİKLER
Tipik olarak, cilt bakımı ve koruma ürünleri yapmak için bitkisel yağ kullanılır. Ancak bu amaçla böceklerden türetilen lipitlerin kullanılması da mümkündür. Halihazırda piyasada saf BSFL yağı kullanılarak yapılmış cilt bakım ürünleri bulunmaktadır (Franco ve arkadaşları, 2022). Yüksek miktarlarda fosfolipid ve serbest yağ asitlerinin yanı sıra koku ve renk, araştırma ve geliştirme ile ele alınması gerekebilecek belirli sorunları ortaya çıkarır. BSFL yağları, glisin-asil yüzey aktif madde üretimi için (deterjanlarda, ıslatıcı maddelerde, emülgatörlerde ve köpürtücü maddelerde kullanılır) palm çekirdeği veya hindistancevizi yağına potansiyel bir alternatif olabilir (Verheyen ve arkadaşları, 2020). BSFL’nin yağlarından biyodizel oluşturulması önemli bir araştırmanın konusu olmuştur. Rehman ve arkadaşları, 2018, metanol ile transesterifikasyon ve böcek biyodizeli yakıtlı dizel motor ile BSFL yağ kütlesinden biyodizel üretimini araştırmaktadır. Araştırma, BSFL’den elde edilen üretim biyodizelini doğrulamakta, bunu AB biyodizel standardı ile karşılaştırmakta ve böcek biyodizelinin dizel motorlarda kullanılma potansiyeline sahip olduğunu doğrulamaktadır. Biyodizel ayrıca, Wang ve Reman ve arkadaşları, 2017 tarafından sarı un kurdundan elde edilen mahsul kalıntıları kullanılarak da üretilir ve organik atık akışlarında geliştirilen BSFL’den elde edilen böcek biyodizelinin en yüksek verimi %80-90 olarak kaydedilmiştir.
YENİLEBİLİR BÖCEK KAYNAKLI BİYOAKTİF FONKSİYONEL BİLEŞİKLER
Gelecek için önemli bir protein kaynağı olarak yenilebilir böcekler önerilmiştir. Yenilebilir böcekler, yüksek bir besin değerine sahip olmanın yanı sıra, insanlara çeşitli yararlı etkiler sunabilen çeşitli değerli metabolitler içerir. Yenilebilir böcekler, insan sağlığında çok sayıda uygulamaya sahip olabilecek çok çeşitli faydalı bileşikler içerir. Bunlar arasında antimikrobiyal peptitler, interferon, seks çekici hormonlar, kordisepin, polisakkaritler, mikro elementler, kitin/kitosan, steroidal materyal, vitaminler, lesitin ve diğer besinler bulunur (Şekil 1). Bu özel fonksiyonel bileşikler, diğer faydaların yanı sıra insanların bağışıklıklarını güçlendirmelerine, tümörlerle savaşmalarına, bağırsak fonksiyonlarını kontrol etmelerine, bağırsak fonksiyonlarını düzenlemelerine, yorgunluğu gidermelerine, oksidasyonla mücadele etmelerine, soğuk algınlığına karşı korumalarına, uykularını iyileştirmelerine, büyüme ve gelişmeleri teşvik etmelerine ve kan şekerini ve kan basıncını düşürmelerine yardımcı olma potansiyeline sahiptir (Şekil 1). Yenilebilir böceklerde fonksiyonel bileşiklerin keşfi ve kullanımı, sürdürülebilir endüstri büyümesi için ölçeklendirilmelidir.
FONKSİYONEL BİLEŞİKLERİN KEŞFİ İÇİN BİYOTEKNOLOJİ UYGULAMASI
Biyoteknolojik yöntemler, ürünün fonksiyonel özelliklerini geliştirmek için tipik olarak yenilebilir böcekler üzerinde kullanılmaktadır. Kanaatimizce enzimatik hidroliz ve böcek ürünü fermantasyonu fonksiyonel özelliklerin arttırılması için uygulanan yaklaşımlar olabilir. Enzimlerin dahil edilmesi, gıdadaki makromolekülleri parçalayan enzimatik hidroliz olarak bilinen süreci yönlendiren şeydir. Proteolitik enzimler, protein bakımından zengin yenilebilir böceklerin fonksiyonel niteliklerini iyileştirmek ve antinutrisyonel özelliklerini azaltmak için kullanılmıştır. Böcek proteinleri; antioksidan, antihipertansif, çözünürlük, emülsifiye edici, köpürme, termal stabilite ve arayüz özelliklerini geliştiren biyoaktif peptitler üretmek için enzimatik olarak hidrolize edilmiştir.
Proteinaz aracılı peptit sentezi: Biyoaktif peptitler, biyolojik aktiviteye veya vücut fonksiyonları veya koşulları üzerinde yararlı bir etkiye sahip olan spesifik protein parçalarına sahip peptitler olarak tanımlanır ve sağlığı etkileyebilir. Bize göre yenilebilir böceklerin yüksek protein içeriği nedeniyle hidrolizleri biyoaktif peptidler verebilir. Potansiyel antihipertansif, antibakteriyel ve antioksidan etkilere sahip biyoaktif peptitlerin varlığını ortaya çıkaran böcek proteinlerinin hidrolizi için geçmişte yayınlanan bazı raporlar vardır ve bunların tümü sağlık risklerini azaltmak ve bağışıklık sistemini güçlendirmek için çalışır (de Castro ve arkadaşları, 2018; Roos & van Huis, 2017). Şekil 2, böcek proteinlerinin enzimatik hidrolizine dayanan biyopeptit preparasyonunu göstermektedir.
Böcek kaynaklı biyoaktif bileşikler: Böceklerde bulunan doğal antimikrobiyal peptitler ve proteinler, böceklerin sağladığı biyoaktif maddelerin (AMP’ler) başlıca örnekleridir. Doğal olarak bulunan antimikrobiyal peptit; Hermetia illucens, Musca domestica, Tenebrio molitor, Zophobas morio, Schidtocerca gregaria, Bombyx mori ve Galleria mellonella gibi çeşitli böcek türlerinde bulunur. Şekil 3, böceklerde bulunan doğal antimikrobiyal peptidleri ve proteinleri göstermektedir.
Yenilebilir böcek fermantasyonu: Fermantasyon, yeni ve geliştirilmiş bir ürün oluşturmak için mikroorganizmaların eylemleri yoluyla bir substratı değiştirmeyi içeren bir gıda işleme yöntemidir. Buna tat, doku, renk, besin içeriği ve diğer duyusal özelliklerdeki değişiklikler dahildir. İşlevsel niteliklerini geliştirmek için yenilebilir böceklerin fermantasyon sürecini araştırmaya ihtiyaç vardır. Fermente ürünün kalitesi, kullanılan başlatıcı ve işlenme süresinin uzunluğu gibi faktörlerden de etkilenebilir. Kanımızca, yenilebilir böceklerin fermantasyonu, zararlı mikroorganizmaların yenilebilir böcek ürünlerinde çoğalmasını önlemede yararlı bir yöntem olabilir ve böcek ürününün geliştirilmesinde diğer yararlı etkilere sahiptir. Fermantasyon süreci ve yenilebilir böcek endüstrisindeki muhtemel uygulaması, Şekil 4’te özetlenmiştir.