Melorme til konsum Et bæredygtigt alternativ til traditionelt kød?

Transkript

1 Melorme til konsum Et bæredygtigt alternativ 2. semester - Biologi Gruppe B Af Karoline Højgaard Poulsen, Katrine Molbo, Katrine Neidhardt Larsen, Lisa Ann Hald, Nanna Skov Tidemand Jørgensen, Natasja Krog Noer og Simone Karlsson Terp

2 Titel: Melorme til konsum Et bæredygtigt alternativ til traditionelt kød? Tema: Økofysiologi Projektperiode: P2 Mandag d. 2. februar 2014 Onsdag d. 21. maj 2014 Projektgruppe: B223 Deltagere: Karoline Højgaard Poulsen Katrine Molbo Katrine Neidhardt Larsen Lisa Ann Hald Nanna Skov Tidemand Jørgensen Natasja Krog Noer Simone Karlsson Terp Hovedvejleder: Niels Thomas Eriksen Bivejleder: Troels Jacob Hegland Oplagstal: 10 Sideantal: 38 Bilagsantal og -art: 12 på CD-rom Afsluttet den: Onsdag d. 21. maj Synopsis: Jordens befolkning forventes at stige til 9 milliarder mennesker frem mod år 2050, hvilket betyder, at produktionen af fødevarer næsten skal fordobles. Der vil derfor i en nær fremtid blive behov for alternative og bæredygtige fødekilder, hvoriblandt insekter kan betragtes. Der lægges i dette projekt fokus på melorme, Tenebrio molitor larvae, som et bæredygtigt alternativ til traditionelt kød. Dette gøres ved at undersøge og sammenligne melormes væksteffektivitet i forhold til traditionelle husdyr. Væksteffektiviteten af melorme er ved forsøg bestemt til 73,5 %. Sammenlignet med kvæg og svins væksteffektivitet er melormes væksteffektivitet væsentlig højere, hvilket betyder, at melorme er mere effektive til at omsætte givet foder til ny biomasse end traditionelle husdyr er. Yderligere kan hele melormen spises, mens det er en langt mindre procentdel af kvæg og svin som kan spises. Derudover opfylder melorme de fleste kriterier for miljømæssige bæredygtige fødekilder. Dette er blandt andet med til at gøre melorme til en bæredygtig fødekilde og derfor er melorme et bæredygtigt alternativ til traditionelt kød. Rapportens indhold er frit tilgængeligt, men offentliggørelse (med kildeangivelse) må kun ske efter aftale med forfatterne.

3 Forord Denne P2 rapport er udarbejdet af en gruppe studerende på 2. semester Biologi på Aalborg Universitet i projektperioden 3. februar maj Det overordnede tema for rapporten er økofysiologi. Der rettes stor tak til hovedvejleder Lektor Niels Thomas Eriksen og bivejleder Adjunkt Troels Jacob Hegland for inspirerende og god vejledning samt konstruktiv kritik.

4 Indholdsfortegnelse 1. Indledning Problemformulering Bæredygtige fødekilder Melormen Insekters anatomi Respiration Fordøjelse Sammenligning af insekter og pattedyrs respiratoriske system og fordøjelsessystem Cellulær respiration Væksteffektivitet Materialer og metode Resultater Diskussion Konklusion Perspektivering Referencer... 36

5 1. Indledning Ifølge FN-organisationen Food and Agriculture Organization of the United Nations, FAO, forventes verdensbefolkningen at stige til 9 milliarder mennesker frem mod år Dette betyder, at produktionen af fødevarer næsten skal fordobles frem mod år 2050 (van Huis et al., 2013). En stigende produktion af husdyr til fødevarer vil alt andet lige få miljømæssige konsekvenser i form af større udledning af drivhusgasser fra opdræt, samt rydning af store skovarealer til flere opdræt af husdyr. Samtidig vil det kræve et større forbrug af begrænsede ressourcer såsom vand (van Huis et al., 2013). FAO foreslår derfor insekter til konsum, også kaldet entomofagi, som en bæredygtig fødekilde inden for den nærmeste fremtid. Insekter har i årtusinder været en del af madkulturen flere steder i verden blandt andet i Asien, Afrika og Latinamerika (van Huis et al., 2013). I Vesten er entomofagi derimod et tabu blandt den brede befolkning (van Huis et al., 2013). I denne rapport vil vi undersøge melorme som et bæredygtigt alternativ til traditionelt kød. Udnyttelsesmæssigt kan hele melormen spises, mens kvæg og svin har en meget lavere udnyttelsesprocent (Wolkers, 2010; van Huis et al., 2013). Samtidigt har melorme et højt potentiale for tilvækst i biomasse, hvilket betyder, at man får mere protein i form af biomasse pr. kg kropsvægt. Dette vil møde kravene fra den stigende verdensbefolkning. Derudover indeholder melorme store mængder protein og fibre samt vitaminer og mineraler (van Huis et al., 2013). Ovennævnte resulterer i, at melormen har et højt potentiale til humant konsum (van Huis et al., 2013). 2. Problemformulering Formålet med rapporten er at undersøge og vurdere om melorme, Tenebrio molitor larvae, er et bæredygtigt alternativ til traditionelt kød i Vesten. Dette gøres ved at bestemme og sammenligne melormes væksteffektivitet i forhold til traditionelle husdyr, og ved at undersøge om melorme opfylder de kriterier som bæredygtige fødekilder kræver. Forudsætningerne for at kunne undersøge melorme som et bæredygtigt alternativ til traditionelt kød er at anvende viden indenfor anatomi og fysiologi for pattedyr og insekter, herunder melorme, samt undersøge, hvad bæredygtighed betyder inden for fødevarer. 3. Bæredygtige fødekilder Bæredygtighed er et forholdsvist nyt begreb, som blev præsenteret i Brundtlandsrapporten fra 1987 (United Nations, 1987). Rapporten foreslår, at fremtidens udvikling møder vores generations behov 1

6 uden at gå på kompromis med fremtidige generationers evne til at imødekomme deres behov (United Nations, 1987) - det handler altså om vores handlinger her og nu samt deres efterfølgende konsekvenser. Ved bæredygtighed skelnes mellem miljømæssige, økonomiske og sociale aspekter, som ved samspil opfylder kriterierne for bæredygtighed. Begrebet indeholder dog mange emner, som stadig diskuteres i dag. Et af disse emner er bæredygtige fødekilder (European commission, 2014). Bæredygtige fødekilder bygger ligeledes på miljømæssige, økonomiske og sociale komponenter. 3.1 Det miljømæssige aspekt Miljømæssigt skal bæredygtige fødekilder kunne beskytte mangfoldigheden og velfærden for både planter og dyr, samt undgå at skade Jordens naturlige ressourcer (Sustain, 2013). Fødekilderne skal ligeledes udlede færre og mindre potente drivhusgasser og kræve mindre vandforbrug end de fødekilder, der hidtil er brugt (Dale, 2014). Dyrkningen af bæredygtige fødekilder skal gøres lokalt og regionalt samt sæsonbestemt, hvorved unødvendig brug af kemikalier og transport udelukkes (Hilliard, N/A). 3.2 Det økonomiske aspekt Økonomiske bæredygtige fødekilder skal bidrage til den lokale økonomi (Sustain, 2013) samt kunne tilpasses til regionale landbrug (Dale, 2014). Derudover skal fødekilderne sørge for arbejdspladser og en retfærdig løn til arbejdstagerne (Hilliard, N/A). 3.3 Det sociale aspekt Sociale bæredygtige fødekilder skal være sunde og af god kvalitet. Fødekilderne skal være sikre og fleksible over for klima og klimaændringer samtidigt med, at de skal være tilgængelige for alle samfundsklasser (Dale, 2014). Sidst skal dyr, som anvendes til bæredygtige fødekilder, behandles humant og have naturlig føde (Hilliard, N/A). Tabel 1: De forskellige aspekter af bæredygtige fødekilder Det miljømæssige aspekt Det økonomiske aspekt Det sociale aspekt - Beskytte mangfoldighed hos planter og dyr - Beskytte Jordens naturlige ressourcer - Undgå bidrag til klimaforandringer - Bidrage til lokal økonomi - Sørge for arbejdspladser - Sund og næringsrig - Sikker - Fleksibel - Lettilgængelig 2

7 I dette projekt undersøges det miljømæssige aspekt ved melorme som en bæredygtig fødekilde. Der lægges derfor ikke fokus på det sociale og økonomiske aspekt. Forurening fra melorme kan vurderes ud fra deres væksteffektivitet og ligeledes ud fra deres udledning af drivhusgasser (Kristensen & Lund, 2011). Af miljømæssige forhold ses på udledning af drivhusgasser, vandforbrug, energiforbrug og arealanvendelse. Miljømæssigt måler man forurening fra drivhusgasser ud fra globalt opvarmningspotentiale, GWP. GWP opgøres i CO 2 -ækvivalenter, CO 2 -eq, som er en fællesenhed for de mest forurenende drivhusgasser. Herunder hører metan (CH 4 ), lattergas (N 2 O) og kuldioxid (CO 2 ). 1 kg metan svarer til 25 kg CO 2 -eq, 1 kg lattergas svarer til 298 kg CO 2 -eq og 1 kg kuldioxid svarer til 1 kg CO 2 -eq (Kristensen & Lund, 2011). 4. Melormen Et insekt, der kan have potentiale som bæredygtig fødekilde, er melormen, da dens livscyklus er kort under optimale forhold i et laboratorium og er derudover nem at arbejde med. Den voksne melbille er et et-årigt insekt, som lægger mellem 200 og 300 æg (Prabhakar, 2006). Når ægget klækker, gennemgår melormen 8-20 udviklingsstadier over en periode på tre måneder afhængigt af føde og leveforhold (Prabhakar, 2006). Larverne forpuppes i cirka tre uger, hvor de udvikler sig til melbiller. Pupperne kan blive op til 16 mm, mens selve melormen kan blive op til 30 mm (Prabhakar, 2006). Længden på melbillens livscyklus afhænger af miljømæssige forhold samt hvor meget føde, der er tilgængeligt. Livscyklussen kan vare mellem 120 og 629 dage. I optimale forhold i et laboratorium varer melbillens livscyklus omkring seks måneder (Prabhakar, 2006). 5. Insekters anatomi Melormes anatomi er en forudsætning for måden de respirerer og fordøjer føden på, hvilket har en betydning for deres væksteffektivitet. Anatomi er studiet af levende organismers ydre form og indre opbygning (Martini et al., 2012). I dette afsnit ses på insekters anatomi med særlig fokus på melormen. Figur 1: Melorm inddelt i hoved, bryst og bagkrop. 3

8 5.1 Ydre anatomi Alle insekter er inddelt i tre led; hoved, bryst og bagkrop (McGavin, 2001), hvilket ses på figur 1. Som det ses på figur 2 sidder insekters øjne, følehorn og munddele på hovedet, mens ben og vinger, hvis der er nogle, sidder på brystet (McGavin, 2001). Brystet kan deles ind i yderligere tre led; forbryst, mellembryst og bagbryst (McGavin, 2001; Hansen & Jørgensen, 2010). Bagkroppen kan have op til 11 led og kan bære haletråde eller andre vedhæng. Figur 2: Melorme med de forskellige kropsdele. Hos alle insekter bruges følehornene til at føle, lugte og smage med og i nogle tilfælde til at registrere temperaturer (Hansen & Jørgensen, 2010). Især lugtesansen er vigtig, da den bruges til at finde føde og partnere (McGavin, 2001; Hansen & Jørgensen, 2010). Som det ses på figur 2 sidder der to korte ben på hvert brystled, hvilket giver melormen en god bevægelse, herunder grave- og kradseevner (Pedersen, 2013). Melormens bagkrop består af 9 led, hvor der på sidste led sidder to haletråde (Pedersen, 2013). Insekter har, modsat pattedyr, et exoskelet, hvilket betyder, at skelettet sidder uden på som en skal (Hansen & Jørgensen, 2010). Exoskelettet er hårdt, men bøjeligt, og består af rygplader, sideplader og bugplader, som er opbygget af kulhydratet kitin (Hansen & Jørgensen, 2010). Exoskelettet er dækket af et tyndt lag voks, kaldet kutikula, som forhindrer fordampning af vand fra kroppen (Hansen & Jørgensen, 2010). Da exoskelettet er stift, er insekter nødt til at skifte ham, når de vokser og kommer til et nyt udviklingsstadie, kaldet metamorfose (Hansen & Jørgensen, 2010). 4

9 Figur 3: Indre anatomi for insekter (Beyerholm, 2010). 5.2 Indre anatomi I første led af insekters krop er en hjerne og nogle hormonproducerende organer. I insekters bagkrop sidder kønsorganer og et hjerte, som oftest er rørformet (McGavin, 2001; Hansen & Jørgensen, 2010). Insekters fordøjelsessystem løber gennem hele kroppen og tarmen er opdelt i en fortarm, en midttarm og en bagtarm. Insekters respirationssystem består af spirakler og et trachesystem, som ses på figur Respiration Insekter og pattedyr har vidt forskellige respiratoriske systemer, hvilket kan have indflydelse på deres væksteffektivitet, dog respirerer de på samme måde. Respirationen kan opskrives ved respirationsligningen: (1) Det ses i ligning (1), at glukose og oxygen oxideres til kuldioxid og vand og energi udvindes. 6.1 Respiration i insekter Insekters respiratoriske system, trachesystemet, er udformet som et indre rørsystem fyldt med luft (Schmidt-Nielsen, 1990). Oxygen diffunderer ind i insektet gennem spirakler, som er små åbninger i exoskelettet (Schmidt-Nielsen, 1990). Spiraklerne har en lukkemekanisme, der kontrollerer udvekslingen af gasser mellem trachesystemet og atmosfæren (Schmidt-Nielsen, 1990). Rørsystemet forgrener sig ud til alle dele af insektets krop. De mindste forgreninger, tracheoler, er omkring 1 µm i diameter og kan nå ud til individuelle celler, for eksempel muskelfibre (Schmidt-Nielsen, 1990). Trachesystemet tilfører oxygen direkte til vævet og sender kuldioxid den anden vej, hvilket gør re- 5

10 spirationssystemet uafhængigt af cirkulationssystemet (Schmidt-Nielsen, 1990). Trachesystemet er relativt stift, men har et spiralt foldesystem, der gør, at det kan forkortes (Schmidt-Nielsen, 1990). Dette resulterer i, at volumen kan reduceres, så der aktivt kan ventileres (Schmidt-Nielsen, 1990). Udånding er normalt den aktive fase, mens indånding er passiv (Schmidt-Nielsen, 1990). Respiration i insekter kan opdeles i tre faser. Den første fase, hvor spiraklerne er lukkede, kaldes C-fasen (Lighton, 2007). I denne fase falder indholdet af oxygen i rørsystemet, mens indholdet af kuldioxid stiger. Når koncentrationen af oxygen i rørsystemet ligger på 4-5 %, begynder spiraklerne at flagre, hvilket starter fase F (Lighton, 2007). I F-fasen diffunderer oxygen ind igennem spiraklerne og omdannes til kuldioxid, som udskilles via diffusion (Lighton, 2007). Når koncentrationen af kuldioxid i rørsystemet bliver for høj, starter O-fasen. Her åbner spiraklerne og kuldioxid diffunderer ud af rørsystemet sammen med vanddamp samtidig med, at oxygen diffunderer ind (Lighton, 2007). Spiraklerne åbner nødvendigvis ikke på samme tid, da de er kontrolleret af det centrale nervesystem (Schmidt-Nielsen, 1990). Ventilationen i trachesystemet og spiraklernes funktion er både påvirket af kuldioxid og mangel på oxygen. Koncentrationen af kuldioxid er dog den primære stimulans til åbning af spiraklerne (Schmidt-Nielsen, 1990). Hos melorme, der lever i tørre miljøer, er kontrollen af spiraklerne ekstra vigtig (Schmidt-Nielsen, 1990). Hvis spiraklerne holdes åbne på grund af en øget kuldioxidkoncentration inde i trachesystemet, øges tabet af vand (Schmidt-Nielsen, 1990). 6.2 Respiration i pattedyr For at kunne sammenligne insekters respiratoriske system med pattedyrs redegøres her for pattedyrs respiratoriske system. Det respiratoriske system i pattedyr er delt i en øvre og en nedre del, som ses på figur 4. Den øvre del består af næse, næsehuler, bihuler og svælg. Alle disse har til funktion at filtrere, varme og fugtiggøre udefrakommende luft, hvilket beskytter de sarte overflader i den nedre del af det respiratoriske system (Martini et al., 2012). Den nedre del består af strubehoved, luftrør, bronkier, bronkioler og alveoler. De førstnævnte skal sikre, at luften når ned til alveolerne, så en gasudveksling kan finde sted (Martini et al., 2012). Den øvre del af det respiratoriske system og dele af det nedre, beskytter de skrøbelige udvekslingsoverflader i lungerne ved et filtreringssystem (Martini et al., 2012). I luftrøret, næsehulen og bronkierne dannes et beskyttende lag slim, kaldet mucus, som opfanger støv, mikroorganismer og patogener. Slim og snavs føres tilbage til svælget af fimrehår, kaldet cilia, hvor det sluges og udsættes for syre i mavesækken (Martini et al., 2012). Fra næsen føres luften ind i svælget, hvor det passerer strubehovedet ned i luftrøret. Luftrøret består af C-formede bruskringe, som gør luftrøret hårdt men fleksibelt, se figur 5. Dette er vigtigt for at undgå at røret kollapser (Martini et al., 2012). Luftrøret forgrener sig i to hovedbronkier, den venstre og 6

11 den højre, som fører ned i hver sin lunge, som ses på figur 5. Hovedbronkierne føres igennem lungeroden, hilum (Martini et al., 2012). Herfra forgrenes hovedbronkierne i sekundære bronkier, én til hvert lungekammer. Der er tre lungekamre i højre side og kun to i venstre, da der her skal være plads til hjertet (Martini et al., 2012). Bronkierne forgrenes til tertiære bronkier, som hver forsyner specifikke regioner af lungerne med luft gennem mange tusinde bronkioler. Disse sarte grene fører luft til gasudvekslingsoverfladerne via alveolerne (Martini et al., 2012). Alveolerne er små udposninger eller hulrum, hvor væggene er så tynde, at gasser kan diffundere til og fra blodet igennem en tynd membran. Hver lunge består af cirka 150 millioner alveoler, som hver forbindes til et tæt net af kapillærer (Martini et al., 2012). Tykkelsen af membranen samt, at oxygen og kuldioxid er meget små molekyler gør, at diffusionen sker meget hurtigt (Martini et al., 2012). Figur 4: Det respiratoriske system i mennesket (Martini et al., 2012). Figur 5: Luftrøret med forgreninger ud i højre og venstre lunge (Martini et al., 2012). 7

12 7. Fordøjelse Insekter og monogastriske pattedyrs fordøjelsessystemer er forskelligt opbygget, derfor redegøres for deres fordøjelsessystem, da det kan have betydning for deres væksteffektivitet. Derudover sammenlignes de to fordøjelsessystemer i et senere afsnit. 7.1 Insekters fordøjelse Det er vigtigt at se på om melormes fordøjelse kan have betydning for deres væksteffektivitet. Dette gøres ved at redegøre for insekters generelle fordøjelsessystem. Figur 6: Insekts fordøjelseskanal inddelt i fortarm, midttarm og bagtarm (Gullan & Cranston, 2010 modificeret af forfatterne af denne rapport). Insekters fordøjelseskanal består af fortarm, midttarm og bagtarm, som alle består af et enkelt lag epitelceller (Chapman, 1998). I fortarmen findes svælg, spiserør, kro og kråse. Mellem midttarmen og bagtarmen findes de malpighiske rør, og i bagtarmen findes tyndtarm, tyktarm, endetarm og anus, som ses på figur 6. I fortarmen udskiller epitelcellerne kutikula (Chapman, 1998). En stor del af den mad som insekter spiser, er makromolekyler. Makromolekylerne indtages i form af polysakkarider og proteiner (Chapman, 1998). Indtagelse af mad og synkning sker i svælget ved hjælp af muskler, derfor er svælget meget muskuløst. I svælget og mundhulen udskilles enzymholdig væske gennem spytkirtler (Larsson, 1966). Efterfølgende passerer maden videre ved hjælp af peristaltiske bevægelser (Chapman, 1998). Spiserøret, som er tubeformet, forbinder svælget med kroen i de fleste insekter (Chapman, 1998). Kroen er det organ, som lagrer maden og her kan enzymerne fra spytkirtlerne virke. Kroens vægge er flade og foldet, både på langs og på tværs, hvilket betyder, at kroens størrelse kan øges, når den bliver fyldt. Kråsen, som ligger efter kroen, danner ofte en enkel 8

13 ventil til begyndelsen af midttarmen (Chapman, 1998). Denne kan både være en simpel lukkemuskel, men også et kraftigt muskuløst organ, som kan have tænder og pigge (Wigglesworth, 1942; Larsson, 1966). Mange insekter har en form for tænder eller pigge i fortarmen, der oftest peger bagud, og man antager, at insektet benytter disse til at bevæge maden igennem fordøjelseskanalen (Chapman, 1998). Midttarmen har en peritrofisk membran, som er en tynd hinde af sekret, der beskytter epitelcellerne mod store fragmenter (Larsson, 1966; Chapman, 1998). Insekters midttarm er ofte inddelt i afsnit, som har hver sin funktion (Larsson, 1966). Epitelcellerne i midttarmen er medvirkende i produktionen af enzymer og optagelsen af næringsstoffer (Chapman, 1998). I midttarmen absorberes den del af føden, som er fordøjelig, resten fortsætter ud til bagtarmen (Larsson, 1966). Mellem midttarmen og bagtarmen sidder de malpighiske rør. De malpighiske rør opsamler aktivt urinsyre, salte og vand fra blodet i kropshulen. De nyttige dele reabsorberes og resten udskilles til bagtarmen (Karlsen, N/A). Efter de malpighiske rør sidder en kraftig ringmuskel, som kan lukke fuldstændig for passagen af føde (Larsson, 1966). Bagtarmens epitelceller udskiller ligeledes kutikula, som beskytter tarmene (Larsson, 1966). I endetarmen er der flere ringmuskler, der lukker ekskrementer ud i etaper (Larsson, 1966). Kutikula i insekters bagtarm er gennemtrængelig for vand, og det vand, som er blevet brugt ved fordøjelsen, reabsorberes her. Dette er vigtigt for, at insektet kan holde sin væskebeholdning under kontrol (Larsson, 1966). 7.2 Pattedyrs fordøjelse De fleste pattedyrs fordøjelsessystem er monogastrisk, hvilket betyder, at de kun har én mave (Rowan et al., 2013). Det samme er menneskets fordøjelsessystem, og derfor vil der i følgende afsnit tages udgangspunkt i dette. Menneskets fordøjelseskanal består af mund, svælg, spiserør, mavesæk, tyndtarm, tyktarm og endetarm (Martini et al., 2012). Tænderne, tungen, spytkirtlerne, leveren, bugspytkirtlen og galdeblæren er ligeledes en del af fordøjelseskanalen (Martini et al., 2012). På figur 7 ses de forskellige dele af menneskets fordøjelsessystem. Fordøjelsen hos pattedyr foregår gennem seks stadier; indtagelse, mekanisk bearbejdning, udskillelse af tarmvæsker til fordøjelseskanalen, fordøjelse, absorption af næringsstoffer samt udskillelsen af affaldsstoffer (Martini et al., 2012). Efter indtagelse af mad, knuses det af tænderne og spytkirtlerne udskiller en væske med enzymer, som spalter kulhydrater (Martini et al., 2012). Under den mekaniske bearbejdning bliver madens overfladeareal større, hvilket gør det nemmere for enzymerne at nedbryde maden samt gør det nemmere at sluge og få ført ned gennem kanalen (Martini et al., 2012). Efter maden er blevet tygget, bliver det transporteret ned i mavesækken ved hjælp af spiserøret (Martini et al., 2012). I mavesækken bliver maden nedbrudt 9

14 af syre og enzymer til mindre dele. De mindre dele kan absorberes af epitelcellerne i tarmen (Martini et al., 2012). Leveren producerer galde, som udskilles til galdeblæren, hvor det lagres og udskilles til tyndtarmen. Ligeledes udskiller bugspytkirtlens eksokrine celler buffere og fordøjelsesenzymer til tyndtarmen. I tyndtarmen nedbrydes maden yderligere af enzymer og her sker en absorption af vitaminer og næringsstoffer (Martini et al., 2012). Nogle molekyler kan absorberes hele, som monomerer, mens proteiner skal nedbrydes til aminosyrer først. I tyktarmen reabsorberes vand og salte (Martini et al., 2012). Til sidst udskilles overskydende produkter fra kroppen via endetarmen og ud gennem anus (Martini et al., 2012). 8. Sammenligning af insekter og pattedyrs respiratoriske system og fordøjelsessystem Figur 7: Model af menneskets fordøjelsessystem (Sand et al., 2008) 2008). Pattedyrs respiratoriske system er mere komplekst end insekters. En forskel ses i måden, hvorpå oxygen kommer ind i kroppen på. Pattedyr inhalerer aktivt oxygen ind gennem næse og mund, videre ned gennem svælget og ned i lungerne, hvorfra oxygen diffunderer ud i blodet (Martini et al., 2012). I vejrtrækningen gennem næsen og svælget mættes luften med vand (Martini et al., 2012). 10

15 Hos insekter diffunderer oxygen derimod ind i trachesystemet via spiraklerne og direkte ud i vævet, hvorved luften ikke mættes med vand (Schmidt-Nielsen, 1990). Derimod hæmmer et lag af kutikula, på insektets overflade, fordampning af vand (Schmidt-Nielsen, 1990). Forskellen i, hvordan oxygen transporteres rundt i kroppen har betydning for størrelsen af pattedyr og insekter. Insekters respirationssystem er ikke afhængig af cirkulationssystemet (Schmidt-Nielsen, 1990). Transporten af oxygen igennem blodbanen er mere effektiv, hvilket betyder, at pattedyr kan blive meget større end insekter, der respirerer ved diffusion (Martini et al., 2012). Respirationsligningen for insekter og pattedyr er den samme, hvor oxygen og glukose kommer ind i kroppen og omdannes til kuldioxid og vand, som udledes helt eller delvist igen (Schmidt-Nielsen, 1990; Martini et al., 2012). Dette betyder, at til trods for deres forskellige respirationssystemer, respirerer insekter og pattedyr på samme måde. Selvom de respiratoriske systemer er meget forskellige i insekter og pattedyr, så kan der drages ligheder i mellem visse dele af deres fordøjelsessystemers opbygning. Pattedyrs fordøjelse er langt mere avanceret end insekters, hvilket blandt andet skyldes, at pattedyrs fordøjelse er afhængig af mange organer. Disse kan til en vis grad sammenlignes med organerne i insekters fordøjelsessystem. Blandt andet kan pattedyrs mund, svælg, spiserør og mavesæk sammenlignes med insekters fortarm, som består af svælg, spiserør, kro og krås. Kroen og kråsen svarer i den forstand til mavesækken, da kroen lagrer maden og kråsen sender maden videre i tarmsystemet (Larsson, 1966). Funktionerne af insekters midttarm kan ligeledes sammenlignes med nogle af funktionerne i pattedyrs tyndtarm. I pattedyr nedbrydes maden af enzymer fra bugspytkirtlen i tyndtarmen og tarmvæggen absorberer næringsstoffer og vitaminer (Martini et al., 2012). I insekters midttarm produceres enzymer og næringsstoffer optages ligeledes gennem tarmvæggen (Larsson, 1966). Hos både insekter og pattedyr reabsorberes vand og salte i den sidste del af fordøjelseskanalen, som hos insekter kaldes bagtarmen og hos pattedyr kaldes tyktarmen (Larsson, 1966; Martini et al., 2012). Pattedyr adskiller affaldsstofferne i væske og fast stof, som udskilles fra henholdsvis urinrør og anus, mens der kun udskilles affaldsstoffer gennem anus i insekter (Larsson, 1966; Martini et al., 2012). 9. Cellulær respiration Celler har brug for energi til vedligeholdelse, vækst, forsvar og deling. Energien dannes gennem oxidation af ilt, hvilket producerer kuldioxid og vand. Denne proces kaldes cellulær respiration (Berg et al., 2012). Næsten alle organismer, heriblandt melorme, kan bruge glukose som brændstof. Omdannelsen af glukose til energi sker ved en række katabolske biokemiske reaktioner (Berg et al., 11

16 2012). Cellulær respiration er delt op i tre processer: glykolyse, citronsyrecyklus og oxidativ fosforylering (Berg et al., 2012). Den overordnede respirationsligning for cellulær respiration, hvor et molekyle glukose nedbrydes til energi er: (1) C 6 H 12 O O (ADP + Pi) 6 CO H 2 O + 30 ATP Ud fra respirationsligningen ses, at glukose ved tilstedeværelsen af ilt spaltes til kuldioxid og vand under frigivelse af ATP, og at forholdet mellem glukose og CO 2 er 1:6. Den første del af cellulær respiration er glykolysen. 9.1 Glykolyse Glykolyse er en anaerob proces, som finder sted i cytoplasmaet i eukaryote celler (Berg et al., 2012). Ved processen omdannes et glukosemolekyle til to pyruvatmolekyler og denne omdannelse producerer to ATP molekyler (se figur 8). Glykolysen kan inddeles i to stadier. I første stadie af glykolysen bliver glukosemolekylet fosforyleret af et enzym ved forbrug af ATP til glukose-6-fosfat (Berg et al., 2012). Denne reaktion sørger for, at glukosemolekylet ikke transporteres ud af cellen igen (Berg et al., 2012). I videre reaktioner forbruges endnu et molekyle ATP, og der dannes to trecarbon molekyler (Berg et al., 2012). Disse to tre-carbon molekyler omdannes i det andet stadie af glykolysen til pyruvat igennem en række reaktioner, hvoraf der for hvert tre-carbon molekyle dannes to ATP, det vil sige fire ATP i alt (Berg et al., 2012). Glykolysen høster kun en lille del af den ATP, som kan udvindes af glukose (Berg et al., 2012). Det meste af den ATP, som dannes i cellulær respiration dannes i oxidativ fosforylering, men først skal pyruvat omdannes til høj-energi elektroner, hvilket sker gennem citronsyrecyklus (Berg et al., 2012). 9.2 Citronsyrecyklus Pyruvat kan ikke indgå direkte i citronsyrecyklussen, men skal først omdannes til acetyl Coenzym A, acetyl CoA (Berg et al., 2012). Dette sker ved, at pyruvat transporteres ind i mitokondriets matrix og gennemgår nogle enzymkatalyserede reaktioner, hvor produktet er acetyl CoA og CO 2 (se figur 9) (Berg et al., 2012). Acetyl CoA indgår derefter i citronsyrecyklussen, og gennem en række redoxreaktioner dannes to CO 2 molekyler, otte høj-energi elektroner, i form af NADH og FADH 2, og ATP (Berg et al., 2012). Elektronerne, der dannes, bruges til at drive syntesen af ATP, hvilket sker igennem oxidativ fosforylering (Berg et al., 2012), som er den sidste del af cellulær respiration. 12

17 Figur 8: Model over glykolyse, hvor glukose omdannes til pyruvat og der dannes to ATP (Berg et al., 2012) Figur 9: Model over glukoses vej gennem glykolysen og ind i citronsyrecyklus. (Berg et al., 2012) 9.2 Oxidativ fosforylering Oxidativ fosforylering finder sted i den indre mitokondriemembran i cellen (Berg et al., 2012). Hver ATP-molekyle bliver genbrugt fra ADP cirka 300 gange om dagen gennem denne proces (Berg et al., 2012). Oxidations- og reduktionsreaktioner tillader en strøm af elektroner fra NADH og FADH 2 til oxygen (Berg et al., 2012). Strømmen af elektroner sker ud fra den indre mitokondriemembran igennem fire store proteinkomplekser. Tilsammen kaldes de elektrontransportkæden (Berg et al., 2012). Elektronerne transporteres ud i et H + -reservoir (Berg et al., 2012). Den H + -gradient, som her bliver skabt over den indre mitokondriemembran, giver energi til syntesen af ATP ved udligning af gradienten (Berg et al., 2012). ATP dannes da ved, at protoner strømmer ind i proteinkomplekset ATPase, hvor ATP dannes fra ADP og ortofosfat (Berg et al., 2012). Når glukose er fuldstændig oxideret til CO 2, er der produceret 30 molekyler ATP. Ud af de 30 ATPmolekyler er 26 ATP-molekyler produceret ved oxidativ fosforylering, hvor O 2 er reduceret til H 2 O (Berg et al., 2012). 13

18 10. Væksteffektivitet Den energi, der dannes gennem cellulær respiration kan udnyttes til produktion af ny biomasse. Det foder som melorme spiser (I), kan enten indgå i produktion af ny biomasse (P), bruges til energiomsætning ved respiration (R) eller det kan udskilles igen som fæces (E) (Nielsen et al., 1995). Sammenhængen mellem disse faktorer kan beskrives ved ligningen: (2) I, P og E måles i gram, som omregnes til kulstofenheder pr. gram orm pr. tid. R måles i ppm og omregnes til mol pr. gram orm. Den konsumerede andel af foderet, som benyttes til enten produktion af ny biomasse (P) eller til respiration (R), benævnes assimilering (Nielsen et al., 1995). Assimileringen (A) af foderet kan findes ved at omskrive ligning (2) til to nye ligninger: (3) (4) A måles ligeledes i gram, som omregnes til kulstofenheder pr. gram orm pr. tid. Begrebet nettovæksteffektivitet (Net Growth Efficiency, NGE) dækker over, hvor effektivt melorme omsætter det assimilerede foder (A) til produktion af ny biomasse (P) og kan udledes ud fra ligning (4) (Nielsen et al., 1995): (5) Ved udførelse af et vækstforsøg med melorme, hvor vægtøgning for sultede og fodrede melorme undersøges, kan den mængde af foder, som assimileres i melormene findes. Mængden af foder som assimileres kan udledes ud fra ligning (3): (6) A = Givet foder (Fæces + Uspist foder) Det kan være svært at bestemme, hvor meget en melorm er vokset. I stedet kan man bestemme produktionen af ny biomasse (P) ud fra ligning (4) (Nielsen et al., 1995): (7) 14

19 Ligning (7) kræver, at man har fundet assimileringen (A) ud fra ligning (3) eller ligning (6) samt målt melormens respiration (R) gennem forsøg. Herefter kan man finde en værdi for produktionen (P) (Nielsen et al., 1995). Det er også interessant at se på, hvor effektivt melormene omsætter et enkelt måltid til produktion, da det kan have betydning for melormens produktivitetspotentiale. Man kan med fordel bestemme assimileringen (A) ved først at bestemme ændringen i totalmassen af melormen gennem en periode (Nielsen et al., 1995): (8) Når man skal udregne, hvor lang tid melormene tager om at omsætte et enkelt måltid, skal man sulte dyrene indtil de er nede på deres vedligeholdelsesmetabolisme (R m ) (Nielsen et al., 1995). Når melormene skal omsætte føde til vækst stiger respirationshastigheden. Den øgede respiration (R g ) giver et billede af, hvad det kræver at omsætte foder til vækst (Nielsen et al., 1995). Respirationen er summen af respirationen ved vedligeholdelsesmetabolismen og respirationen ved vækst: (9) Hvis man i den periode, hvor melormene omsætter måltidet, integrerer over R g, kommer man frem til standard dynamic action, SDA. SDA kan også findes ved at måle, hvor meget melormene respirerer i den periode, hvor føden bliver fordøjet og trækker den samlede vedligeholdelsesrespiration (R m ) i perioden fra: (10) Dernæst kan findes, hvor effektivt et enkelt måltid bliver omsat til vækst: (11) A regnes her som mol kulstofenheder pr. gram orm, og den endelige effektivitet omregnes til procent. Ligning (11) kræver, at man angiver assimileringen (A) og SDA i samme enheder. Dette gør man ved at sammenligne respirationsreaktionens støkiometri: (1) 15

20 Ovenstående reaktion viser, at hvis melormene omsætter glukose, er forholdet mellem glukose og kuldioxid 1: Materialer og metode I denne rapport blev der anvendt to forskellige metoder; litteraturstudier af bæredygtighedsaspekter og en række laboratorieforsøg Litteraturstudie Der blev foretaget litteraturstudier med udgangspunkt i FAO-rapporten Edible insects: Future prospects for food and feed security 2013, og af den videnskabelige artikel Environmental Impact of the Production of Mealworms as a Protein Source for Humans A Life Cycle Assessment 2012 af Oonincx & de Boer, samt den videnskabelige artikel Comparing environmental impacts for livestock product: A review of life cycle assessments 2009 af de Vries & de Boer Laboratorieforsøg Melormene, som blev anvendt i forsøget, blev købt i Plantorama d , hvor de havde været sultet i ukendt tid. Melormenes alder var ikke kendt, dog begyndte melormene jævnligt at forpuppe sig efter to uger. Der blev anvendt 250 g melorme, som varierede i vægt. Melormene blev opdelt i to grupper. Den ene gruppe melorme blev opbevaret i et terrarium og blev fodret med finvalsede havregryn samt på førstedagen et æble og en pære. Den anden gruppe melorme blev opbevaret i små plastikbøtter og blev sultet Respirationsmålinger Der blev udført en række forsøg, hvor melormes respiration blev målt i et respirationskammer (se forsøgsopstilling i figur 10). Respirationskammeret bestod af en cylinder af plexiglas, som målte 23,1 cm i højden og 8,2 cm i diameter (se figur 11 for skitse af respirationskammer), samt havde et volumen på (se bilag 1 for udregning af volumen). Respirationskammeret var isoleret med gummipropper i top og bund. I den øverste gummiprop blev en CO 2 -elektrode forbundet (PASCO ps-2110), som målte CO 2 -koncentrationen i ppm i respirationskammeret. CO 2 - koncentrationen blev efterfølgende omregnet til mol (se bilag 1 for udregninger). En PC blev forbundet til CO 2 -elektroden og data blev indsamlet i programmet Datastudio. Ved udførelse af forsøget blev en kendt mængde melorme placeret i en plastikkop i respirationskammeret, hvorefter det blev lukket tæt. Herefter målte CO 2 -elektroden CO 2 -koncentrationen med et måleinterval på 2 se- 16

21 kunder i en periode på 15 minutter, dog ikke i forsøget Diffusion af CO 2 fra respirationskammer til atmosfæren i afsnit Respirationskammeret blev udluftet efter hver forsøgsgentagelse på 15 minutter ved, at toppen blev taget af og respirationskammeret blev svunget i luften. Figur 10: Forsøgsopstilling til respirationsmålinger. Respirationskammer med CO 2 sensor tilsluttes PC som opsamler data. Figur 11: Skitse af respirationskammer med melorme i Vækstmåling for melorme ved forskellig fodertilstand Vægtøgning blev bestemt hos tre grupper melorme med forskellig fodertilstand. Én gruppe melorme var fodret før forsøgets start, mens de to andre grupper af melorme var sultede før forsøgets start. Den ene gruppe sultede melorme blev sultet igennem hele forsøget. Den anden gruppe sultede melorme, samt den gruppe melorme, som var fodret før forsøg, blev fodret med havregryn. På førstedagen blev de tre grupper af melorme vejet på en analysevægt og de to grupper melorme, som skulle fodres i forsøget, blev givet en bestemt mængde havregryn, som blev afvejet på analysevægt. De efterfølgende dage sorteredes de to grupper fodrede melorme fra havregryn, fæces og ham. Melormene blev vejet på analysevægt, og havregryn, fæces og ham blev vejet samlet. Melormene fik efter hver vejning en ny portion havregryn. I den sultede gruppe melorme sorteredes melormene fra fæces og ham hver dag, hvorefter melormene blev vejet på analysevægt, og fæces samt ham blev vejet samlet Måling af vandindhold i melorme og havregryn Tørvægten af finvalsede havregryn samt sultede og fodrede melorme blev undersøgt ved, at en 17

22 kendt mængde blev tørret i foliebakker i et varmeskab. Melorme, havregryn og foliebakker blev vejet på analysevægt inden tørring, hvorefter melormene blev aflivet ved nedfrysning. Havregryn og de døde melorme blev herefter anbragt i varmeskab i foliebakkerne ved 100 C i 24 timer. Vægten før og efter tørring blev brugt til at finde vandindholdet af det finvalsede havregryn, samt af de sultede og fodrede melorme. Dette blev gjort ud fra følgende formel (for udregninger se bilag 6): (12) Vandindhold % = 11.6 Blodsukkerindhold i melorme Blodsukkerindholdet i melorme blev undersøgt ved at lave high-performance liquid chromatography (HPLC) på en række prøver af en afvejet mængde melorme, der først var sultet og derefter fodret, og melorme, som blev fodret i en længere periode. Melormene blev aflivet ved frysning. De frosne melorme blev homogeniseret i en mikro-dismebrator s i 2 minutter ved 2000 omrystninger pr. minut. Prøven blev tilsat 3 ml demineraliseret vand med finnpipette og blev omrystet i endnu et minut i mikro-dismebrator s. Prøven på 1,5 ml blev opdelt i to eppendorfrør og centrifugeret i bordcentrifuge i 20 minutter ved rcf. Prøverne blev filtreret to gange hver med en engangssprøjte igennem et filter og blev overført til kuvetter, som blev anbragt i HPLC-maskinen. Der blev lavet to standarder af (D-(+))trelhalose dihydrat med koncentrationer på 1 g/l og 2 g/l (se bilag 11 for udregning af koncentration). Grundet at kolonnen i HPLCen blev tilstoppet, mislykkedes målingerne, og vi valgte derfor at frasortere forsøget. 12. Resultater 12.1 Diffusion af CO 2 fra respirationskammer til atmosfæren Diffusionen af CO 2 fra respirationskammeret til atmosfæren blev fundet ud fra respirationsmålinger efter en person åndede ned i respirationskammeret. Måleintervallet for respirationsmålingerne var 1 minut gennem en periode på 22 timer. 18

23 CO 2 -koncentration (μmol) Melorme til konsum Aalborg Universitet Tid (time) Figur 12: Diffusion af CO 2 fra respirationskammer til atmosfæren over 22 timer. Sammenhængen mellem CO 2 - koncentrationen i µmol på y-aksen og tid i timer på x-aksen. Det ses på figur 12, at grafen for CO 2 -koncentrationen inde i respirationskammeret er aftagende. For at få et bedre indblik i diffusionshastigheden blev hældningen af grafen undersøgt til et bestemt tidspunkt, t. Dette blev gjort med ligning (13): (13) Ligning (13) blev omskrevet til en lineær ligning (se bilag 2): (14) Ligning (14) blev plottet i figur

24 ln C u -C i Melorme til konsum Aalborg Universitet y = -0,0602x + 7,1556 R² = 0, Tid (time) Figur 13: Den naturlige logaritme til diffusion af CO 2 fra respirationskammer til atmosfæren over tid. Sammenhængen mellem ln C u -C i på y-aksen og tiden i timer på x-aksen. Ud fra figur 13 ses, at grafen er lineært aftagende med en hældning på -0,0602 time Respirationshastigheder for forskellige mængder fodrede melorme Respirationshastigheden for forskellige mængder fodrede melorme på henholdsvis 2,5560 g, 5,0133 g, 9,9831 g, 20,0146 g og 40,1550 g blev fundet ud fra respirationsmålinger. Forsøget blev gentaget to gange. 20

25 Respirationshastighed (µmol min -1 ) Melorme til konsum Aalborg Universitet y = 0,4913x + 0,1534 R² = 0, Vægt (g) Figur 14: Sammenhængen mellem respirationshastigheden i μmol min -1 op ad y-aksen og vægten af forskellige mængder fodrede melorme i gram hen ad x-aksen. De blå punkter på grafen er respirationshastigheder for 0 g, 2,5 g, 5 g, 10 g, 20 g og 40 g fodrede melorme. På grafen i figur 14 ses en lineær sammenhæng mellem respirationshastighederne hos de forskellige mængder af fodrede melorme og vægten af de fodrede melorme. På grafen ses ligeledes, at når der er 0 g melorme i respirationskammeret, er respirationshastigheden næsten lig nul Sammenligning af respirationshastigheder for sultede og fodrede melorme Respirationshastigheden for henholdsvis 5,0193 g og 5,0107 g sultede melorme samt 5,005 g og 5,0076 g fodrede melorme blev fundet ud fra respirationsmålinger. Forsøget blev gentaget to gange. 21

26 CO 2 -koncentrationen (μmol g -1 ) Melorme til konsum Aalborg Universitet y = 0,6487x + 3,5425 R² = 0,9869 y = 0,587x + 3,8229 R² = 0,9977 y = 0,341x + 4,9621 R² = 0,9922 y = 0,3298x + 3,481 R² = 0, Tid (min) Figur 15: Sammenligning af respiration for fodrede og sultede melorme pr gram orm. Forholdet mellem CO 2 - koncentrationen i μmol g -1 op ad y-aksen og tiden i minutter hen ad x-aksen for sultede og fodrede melorme. Den blå og orange graf er fodrede melorme. Den grønne og grå graf er sultede melorme. Det ses på figur 15, at graferne er lineært stigende. Hældningen, som er respirationshastigheden, for de fodrede melorme (blå og orange graf) ligger på henholdsvis 0,65 og 0,59, hvilket er højere end for de sultede melorme (grøn og grå graf), hvis respirationshastighed ligger på henholdsvis 0,34 og 0, Vandindhold i sultede og fodrede melorme samt finvalsede havregryn Vandindholdet i procent i melormene blev bestemt ud fra differencen af vådvægt og tørvægt af melormene (se bilag 6 for udregninger). Der blev afvejet henholdsvis 1,0401 g og 1,0238 g sultede melorme, som blev sultet i en periode på 2 døgn, samt 1,0052 g og 1,0226 g fodrede melorme. Yderligere blev 1,0030 g havregryn afvejet og foliebakken blev vejet til 3,1547 g. 22

27 Tabel 2: Vådvægt, tørvægt og vandindhold af sultede og fodrede melorme samt finvalsede havregryn. Prøve Vægt før tørring (g) Vægt efter tørring (g) Vandindhold (%) 1,0401 g sultede melorme 1,0238 g sultede melorme 1,0052 g fodrede melorme 1,0226 g fodrede melorme 1,0401 0, ,3 1,0238 0, ,7 1,0052 0, ,1 1,0226 0, ,7 Finvalsede havregryn 1,0030 0,9101 9,3 Ud fra tabel 2 ses, at vandindholdet i sultede melorme er henholdsvis 58,3 % og 56,7 %, mens vandindholdet i fodrede melorme er henholdsvis 57,1 % og 56,7 %. Vandindholdet i finvalsede havregryn er 9,3 % Vækst hos melorme ved forskellig fodertilstand Vægtøgning og vægttab hos melorme målt i gram over tid blev bestemt. Forsøget forløb over 3 døgn og blev gentaget to gange, hvor mængden af havregryn blev korrigeret fra første til anden bestemmelse (se bilag 12 for udregning af korrigeret foder). Til forsøget blev der ved første bestemmelse anvendt 5,0096 g fodrede melorme og 4,9917 g sultede melorme, som begge blev fodret med cirka 10 g havregryn om dagen gennem forsøgsperioden (se bilag 7 for præcise mængder havregryn givet). Der blev afvejet 5,0118 g sultede melorme, som fortsat blev sultet. Ved anden bestemmelse blev der anvendt 5,0047 g fodrede melorme og 5,0293 g sultede melorme, som gennem forsøgsperioden blev fodret med omkring 2 g havregryn dagligt (se bilag 12 for udregning af korrigeret foder, samt bilag 7 for præcise mængder havregryn givet). Der blev afvejet 5,0300 g sultede melorme, som fortsat blev sultet. 23

28 Vægt (g) Melorme til konsum Aalborg Universitet ,6 5,5 5,4 5,3 5,2 5,1 5 y = 0,1439x + 4,888 R² = 0,9501 y = 0,0895x + 4,9651 R² = 0,9483 y = 0,0807x + 4,9331 R² = 0,9854 y = 0,0135x + 5,0061 R² = 0,5509 4,9 4,8 4,7 4,6 4,5 y = -0,078x + 5,0851 R² = 0,9879 y = -0,0996x + 5,0296 R² = 0, Tid (døgn) Figur 16: Vægtøgning i gram hos fodrede melorme med forskellig fodertilstand inden forsøg over tid i døgn, og vægttab i gram hos sultede melorme over tid i døgn. Den røde graf er fodrede melorme, som blev fodret med 10 g havregryn og den grønne graf er fodrede melorme, som blev fodret med 2 g havregryn. Den blå graf er sultede melorme, som blev fodret med 10 g havregryn og den pink graf er sultede melorme, der blev fodret med 2 g havregryn. Den sorte og den orange graf er melorme som blev sultet. Bemærk at koordinatsystemet først starter i (0;4,5) og at (0,0) ikke vises. Det ses på figur 16, at alle graferne er lineære. Graferne for gruppen af melorme, som inden forsøget var sultet og derefter blev fodret, er lineært stigende. Graferne for den gruppe af melorme, som både blev fodret inden og under forsøget er ligeledes lineært stigende. Det ses, at graferne for de melorme, som var sultede igennem hele forsøget er lineært aftagende. Mængden af konsumeret havregryn, som ikke blev brugt til vægtøgning for melormene ses i figur 17 og tabel 3. 24

29 2 1,5 Vægt (g) 1 0,5 0-0,5 Sultede melorme, der fodres 30 g havregryn Sultede melorme, der fodres 6 g havregryn Fodrede melorme, der fodres 30 g havregryn Fodrede melorme, der fodres 6 g havregryn Sultede melorme (1. bestemmelse) Sultede melorme (2. bestemmelse) Figur 17: Vægtøgning for sultede melorme, der blev fodret med 30 g havregryn, sultede melorme, der blev fodret med 6 g havregryn, fodrede melorme, der blev fodret med 30 g havregryn, fodrede melorme, der blev fodret med 6 g havregryn, samt sultede melorme første og anden bestemmelse. Vægtøgningen er illustreret med grønne søjler og konsumeret havregryn, der ikke er gået til vægtøgning, er illustreret med blå søjler. På figur 17 ses, at de fodrede melorme tog på, mens de sultede melorme tabte sig. Yderligere ses, at hos de sultede og fodrede melorme, som havde 30 g havregryn til rådighed, er mængden af konsumeret havregryn, der ikke er gået til vægtøgning større end hos de sultede og fodrede melorme, der fik 6 g havregryn. Ligeledes ses det, at de melorme, der var sultet før forsøg tog mere på end de melorme, der var fodret før forsøg. Tallene for vægtøgning og konsumeret havregryn, samt overskydende havregryn og fæces ses i tabel 3. 25

30 Tabel 3: Overskydende havregryn/fæces, vægtøgning og konsumeret havregryn, der ikke er brugt til vægtøgning for melorme med forskellige fodertilstande. Sultede melorme, som fodres (første bestemmelse) Sultede melorme, som fodres (anden bestemmelse) Fodrede melorme (første bestemmelse) Fodrede melorme (anden bestemmelse) Sultede melorme (første bestemmelse) Sultede melorme (anden bestemmelse) Overskydende havregryn/fæces (g) Vægtøgning (g) 28,4632 0,4414 1,1357 5,0593 0,2742 0, ,8501 0,2349 0,9782 5,4742 0,0442 0,5378 0,0244-0, ,1081-0, Konsumeret havregryn, der ikke er brugt til vægtøgning (g) Ud fra tabel 3 ses en vægtøgning på 0,4414 g hos sultede melorme, som blev fodret ved første bestemmelse og en vægtøgning på 0,2742 g for anden bestemmelse. Ved første bestemmelse havde de ligeledes konsumeret 1,1357 g havregryn, som var gået til andet end vægtøgning, mens de ved anden bestemmelse havde konsumeret 0,6957 g havregryn, som var gået til andet end vægtøgning. Det ses, at de fodrede melorme havde en vægtøgning på 0,2349 g i første bestemmelse og 0,0442 g i anden bestemmelse. Ved første bestemmelse havde de konsumeret 0,9782 g havregryn, som var gået til andet end vægtøgning, mens de ved anden bestemmelse havde konsumeret 0,5378 g havregryn, som var gået til andet end vægtøgning. Ud fra tabellen ses ligeledes, at vægtøgningen hos sultede melorme, både for første og anden bestemmelse, var negativ. I første bestemmelse var vægtøgningen på -0,2286 g, mens den i anden bestemmelse var -0,3112 g. Tabel 4: Interval for respirationshastighed og kulstoftab for sultede melorme målt i mol dag -1. Respirationshastighed ( Kulstoftab ( Sultede melorme

31 Respirationshastighed (μmol time -1 g -1 ) Melorme til konsum Aalborg Universitet Det ses ud fra tabel 4, at de sultede melorme har tabt mere kulstof end de har respireret Væksteffektiviteten for melorme Melormes omsætning af en bestemt mængde havregryn blev undersøgt ved at finde respirationshastigheden ud fra respirationsmålinger for en kontrolgruppe melorme og en forsøgsgruppe melorme, samt vægtøgningen for forsøgsgruppen fra forsøgets start til slut (se figur 18 og tabel 5). Kontrolgruppen af melorme blev sultet gennem hele forsøget. Forsøgsgruppen af melorme blev sultet indtil de var på deres vedligeholdelsesmetabolisme, til tiden = 0, hvorefter forsøgsgruppen til tiden = 3 timer blev fodret med 21,6 g havregryn (se figur 18 samt bilag 10 for foderberegning). Foderet blev taget fra forsøgsgruppen igen til tiden = 41,9, da deres respirationshastighed ikke længere steg, men derimod lå stabilt. Respirationsmålingerne blev fortsat indtil forsøgsgruppens respirationshastighed lå på samme niveau som før de blev fodret y = 1,9054x + 29,511 R² = 0,2987 y = 0,0951x + 49,809 R² = 0, og lilla tendenslinjer er forsøgsmelormenes respirationshastigheder, mens den grønne tendenslinje er kontroly = -0,4301x + 60,644 R² = 0,7499 Fodret tages fra dem Sultes Fodres y = -0,0432x + 28,9 R² = 0, Tid (time) Figur 18: Sammenhængen mellem respirationshastighed i µ og tiden i timer. De blå, orange 27

32 melormenes respirationshastighed. Pilene markerer, hvornår melormene blev sultet, fodret, samt hvornår foderet blev taget fra dem. Graferne på figur 18 viser respirationshastigheden per gram melorm i forhold til tiden. Det ses, hvornår forsøgsmelormene blev sultet, fodret og hvornår foderet igen blev taget fra dem. Det ses, at den nederste graf (grøn), som er kontrolgruppen, er konstant. Ligeledes ses, at de første målepunkter indtil forsøgsmelormene fodres, er konstante. Derefter stiger grafen, da forsøgsmelormene blev fodret. Grafen begyndte efter 24 timer at ligge konstant indtil foderet blev taget fra forsøgsmelormene. Efter foderet blev taget fra melormene ses, at grafen er aftagende. Standard dynamic action udregnes ud fra respirationshastighederne i figur 18 ud fra ligning (8) (se bilag 10 for udregninger). Den assimilerede del af føden ses i tabel 5 (se bilag 10 for udregninger). Væksteffektiviteten er udregnet ud fra ligning (9) (se bilag 10 for udregninger). Tabel 5: Værdier for standard dynamic action, assimileret carbon og væksteffektiviteten for melorme. Standard dynamic action (SDA) Assimileret carbon (A) Væksteffektivitet I tabel 5 ses, at standard dynamic action blev bestemt til, og assimileret carbon blev bestemt til, samt at forsøgsmelormene havde en væksteffektivitet på 73,5 % Melormes miljøbelastning ud fra litteraturstudier Gennem litteraturstudier blev miljømæssige belastninger ved opdræt af melorme samt kvæg, svin og kylling undersøgt. 28