Βελτιστοποίηση της μαζικής παραγωγής του Alphitobius diaperinus (Panzer) (Coleoptera: Tenebrionidae)

Abstract

Insect biomass production is an emerging strategy for addressing critical challenges in the agri-food sector, such as the sustainable use of natural resources, food security, and the search for alternative protein sources. In the European Union, several insect species have been officially approved for use in aquaculture feed as well as in poultry and pig feed, according to EU Regulations 2017/893 and 2021/1372. Among these species, Alphitobius diaperinus (Panzer) (Coleoptera: Tenebrionidae) has also been approved as a component in human diets (EFSA, 2021), further strengthening its potential as an alternative source of high nutritional value protein. This study focuses on evaluating the potential of A. diaperinus as a species suitable for industrial farming and integration into vertically structured production systems. The research aims to address key knowledge gaps concerning both the nutritional requirements of the species and the technical and biological parameters that influence its productivity and viability.Initially, the capacity of A. diaperinus to efficiently convert low-cost organic substrates (e.g., agricultural residues, dairy by-products) into nutritious biomass was examined. Various feed compositions were tested to determine the optimal nutritional profile, and the effect of feed particle size on consumption and larval development was assessed. At the same time, alternative moisture delivery methods were explored using gelling agents (agar, carrageenan, sodium alginate), which showed significant advantages in terms of stability, storability, and safe application in industrial environments. In a subsequent stage, the impact of rearing density was investigated at both the larval and adult stages. The results showed that while high larval densities per surface area increased total biomass yield, they may result in longer developmental periods, which is an important consideration for industrial-scale operations. For the adult stage, a notable decline in egg hatchability was observed after 30 days of reproductive activity, highlighting the need for regular renewal of breeding groups to maintain high productivity levels.Finally, a comparative analysis between wild and laboratory populations of the species was conducted. These populations were reared on three different substrates (wheat bran, rice husk, and sunflower residue) to assess the role of genetic differentiation in rearing performance. Wild populations exhibited faster growth rates but lower survival, while laboratory populations demonstrated greater consistency under controlled conditions. These findings underscore the potential for exploiting desirable genetic traits through selective breeding or the development of hybrids. Moreover, the integration of selection technologies is proposed as a means to improve key production traits such as growth rate and feed conversion efficiency. Overall, this study offers a comprehensive framework of knowledge and practical guidance for the development of standardized, economically viable, and technically feasible rearing protocols for A. diaperinus. The resulting data can serve as a foundation for the commercial exploitation of the species, enhancing its role in the emerging edible insect market and contributing to a more sustainable, resilient, and innovative agri-food system.

Η παραγωγή βιομάζας από έντομα αποτελεί μία ανερχόμενη στρατηγική για την αντιμετώπιση κρίσιμων προκλήσεων του αγροδιατροφικού τομέα, όπως η βιώσιμη χρήση των φυσικών πόρων, η διατροφική ασφάλεια και η αναζήτηση εναλλακτικών πηγών πρωτεΐνης. Στην Ευρωπαϊκή Ένωση, οκτώ είδη εντόμων έχουν επίσημα εγκριθεί για χρήση στις ιχθυοτροφές, καθώς και στις ζωοτροφές για πουλερικά και χοίρους, σύμφωνα με τους Κανονισμούς (ΕΕ) 2017/893 και 2021/1372 της Ευρωπαϊκής Επιτροπής. Ανάμεσα σε αυτά τα είδη, το Alphitobius diaperinus (Panzer) (Coleoptera: Tenebrionidae) έχει εγκριθεί και ως συστατικό στη διατροφή του ανθρώπου (EFSA, 2021), ενισχύοντας περαιτέρω τις δυνατότητές του ως εναλλακτική πηγή πρωτεΐνης υψηλής διατροφικής αξίας. Η παρούσα μελέτη επικεντρώνεται στην αξιολόγηση της δυναμικής του A. diaperinus ως είδους κατάλληλου για βιομηχανική εκτροφή και ένταξη σε καθετοποιημένα συστήματα παραγωγής. Η έρευνα επιδιώκει να καλύψει βασικά ερευνητικά κενά που αφορούν τόσο τις διατροφικές απαιτήσεις του είδους όσο και τις τεχνικές και βιολογικές παραμέτρους που επηρεάζουν την παραγωγικότητα και τη βιωσιμότητά του. Αρχικά, μελετήθηκε η ικανότητα του A. diaperinus να μετατρέπει αποτελεσματικά οργανικά υποστρώματα χαμηλού κόστους (π.χ. γεωργικά υπολείμματα, γαλακτοκομικά παραπροϊόντα) σε εδώδιμη βιομάζα. Δοκιμάστηκαν διάφορες συνθέσεις σιτηρεσίων με στόχο την εύρεση βέλτιστου διατροφικού προφίλ, ενώ εξετάστηκε και η επίδραση του μεγέθους των σωματιδίων (κοκκομετρίας) στην κατανάλωση και την ανάπτυξη των προνυμφών. Παράλληλα, δοκιμάστηκαν εναλλακτικοί τρόποι παροχής υγρασίας με τη χρήση πηκτικών παραγόντων (άγαρ, καρραγενάνη, αλγινικό νάτριο), οι οποίοι παρουσίασαν σημαντικά πλεονεκτήματα ως προς τη σταθερότητα, την αποθήκευση και την ασφαλή χρήση σε βιομηχανικά περιβάλλοντα. Σε επόμενο στάδιο, διερευνήθηκε η επίδραση της πυκνότητας εκτροφής, τόσο στο προνυμφικό στάδιο όσο και στο στάδιο του ακμαίου. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι, ενώ οι υψηλές πυκνότητες προνυμφών ανά μονάδα επιφάνειας αυξάνουν τη συνολική παραγόμενη βιομάζα, ενδέχεται να προκαλέσουν μειώσεις στο μέσο ατομικό βάρος αυτών, γεγονός που πρέπει να ληφθεί υπόψη για τη βιομηχανική εφαρμογή. Όσον αφορά τα ακμαία, παρατηρήθηκε μείωση της εκκολαψιμότητας των ωών μετά την πάροδο 30 ημερών αναπαραγωγικής δραστηριότητας, υποδεικνύοντας την ανάγκη τακτικής ανανέωσης των αναπαραγωγικών ομάδων για διατήρηση υψηλών αποδόσεων. Τέλος, πραγματοποιήθηκε συγκριτική ανάλυση μεταξύ άγριων και εργαστηριακών πληθυσμών του είδους, όταν αυτά εκτράφηκαν σε τρία διαφορετικά υποστρώματα (πίτουρο σιταριού, φλοιός ρυζιού και υπολείμματα ηλιόσπορου) με στόχο την κατανόηση της γενετικής διαφοροποίησης και των επιπτώσεών της στην απόδοση εκτροφής. Οι άγριοι πληθυσμοί παρουσίασαν υψηλούς ρυθμούς ανάπτυξης αλλά χαμηλότερα ποσοστά επιβίωσης, ενώ οι εργαστηριακοί πληθυσμοί έδειξαν μεγαλύτερη σταθερότητα. Τα ευρήματα αυτά αναδεικνύουν τη δυνατότητα αξιοποίησης γενετικού υλικού με επιθυμητά χαρακτηριστικά μέσω επιλεκτικής αναπαραγωγής ή δημιουργίας υβριδίων. Επιπλέον, προτείνεται η ενσωμάτωση τεχνολογιών επιλογής για τη βελτίωση βασικών παραγωγικών χαρακτηριστικών όπως ο ρυθμός ανάπτυξης και η μετατροπή τροφής. Συνολικά, η μελέτη παρέχει ένα ολοκληρωμένο πλέγμα γνώσεων και πρακτικών κατευθύνσεων για την ανάπτυξη τυποποιημένων, οικονομικά βιώσιμων και τεχνικά εφικτών πρωτοκόλλων εκτροφής του A. diaperinus. Τα δεδομένα που προκύπτουν μπορούν να αποτελέσουν βάση για την εμπορική εκμετάλλευση του είδους, ενισχύοντας τη θέση του στην αναδυόμενη αγορά των βρώσιμων εντόμων και συμβάλλοντας σε ένα πιο βιώσιμο, ανθεκτικό και καινοτόμο αγροδιατροφικό σύστημα.