Forschungs- und Innovationsprojekt
Untersuchungen zur Produktion und Verarbeitung eines Eiweißfuttermittels für Geflügel auf Basis von Larven der Schwarzen Soldatenfliege – lnseG 2
In den letzten Jahren konnte eine Verknappung und Verteuerung von Importfuttermitteln durch unterschiedliche Einflussfaktoren beobachtet werden. Aus diesem Grund stellt sich die Frage nach Alternativen. Speziell die bei der Fütterung von Nichtwiederkäuern (u.a. Masthähnchen) benötigten hochwertigen Eiweißfuttermittel, wie beispielsweise Sojaextraktionsschrot, stammen derzeit nur zu einem geringen Prozentsatz aus europäischem Anbau. Um unabhängiger von Futtermittelimporten zu werden und die Tierhaltung nachhaltiger zu gestalten, sind alternative Eiweißfuttermittel aus vornehmlich regionalen Nährstoffkreisläufen nötig.
Hintergrund und Problemstellung
Insekten als alternative Eiweißfuttermittel
Eine derartige Alternative stellt die Nutzung von Insekten als heimisches Eiweißfuttermittel dar. Zahlreiche Studien haben bereits die potenzielle Eignung von Insekten in der Fütterung von Geflügel nachgewiesen (u.a. Hartinger et al. 2021). Bedeutend für die Nachhaltigkeit der Einbindung von Insekten in die Kette der Futter- bzw. Nahrungsmittelproduktion ist, dass die Nährsubstrate für die Insektenproduktion in möglichst geringer Nahrungskonkurrenz zum Menschen und anderen Nutztieren stehen. Larven der Schwarzen Soldatenfliege können prinzipiell Nährsubstrate verwerten, die zur Rationsgestaltung bei Schweinen oder Geflügel bzw. zur Ernährung von Menschen wenig geeignet sind, z. B. Nebenprodukte der Gemüseverarbeitung. Gleichzeitig hat die Zusammensetzung des Nährsubstrats für die Insektenlarven, insbesondere die Qualität des Proteins (Konzentration und Verfügbarkeit der Aminosäuren im Nährsubstrat), Auswirkungen auf die Larvenentwicklung und damit auf deren Futterwert bei der Verfütterung an Nichtwiederkäuer hat (Mielenz et al. 2022; Paulicks et al. 2022).
Vorgängerprojekt InseG
Im Vorgängerprojekt "InseG“ wurden experimentelle Untersuchungen zur Eignung ausgewählter Nährsubstrate für die Larven der Schwarzen Soldatenfliege und zur Weiterverarbeitung der Larven zu einem entfetteten Proteinfutter für Geflügel vorgenommen. Die Erkenntnisse dieser Vorstudie werden in dem hier beschriebenen Projekt genutzt, um den Einsatz dieser verschiedentlich hergestellten Eiweißfuttermittel aus Larven der Schwarzen Soldatenfliege in der Fütterung von Masthähnchen zu untersuchen.
Larven der Schwarzen Soldatenfliege als heimisches Eiweißfuttermittel für Geflügel – InseG
Entfettung von Insektenlarven
Für die landwirtschaftliche Praxis wäre es prinzipiell von Vorteil, wenn die Insektenlarven unverarbeitet an Masthähnchen verfüttert werden könnten, da der Prozess des Entfettens sehr energie- und kostenintensiv ist. Die Verfütterung von vollfetten Insektenlarven würde Transportwege und Herstellungskosten reduzieren und hierdurch die Chancen auf eine weitere Verbreitung dieses Verfahrens deutlich verbessern. Allerdings ist der Einsatz nicht-entfetteter Larven in der Rationsgestaltung aufgrund deren hohen Fett- bzw. Energiegehalts begrenzt. Es besteht Forschungsbedarf, wie der Nährstoffgehalt der Futtermischungen angepasst werden muss, wenn nicht-entfettete Insektenlarven zu größeren Anteilen verfüttert werden sollen.
Fleischqualität
Es ist sehr wahrscheinlich, dass das Verfüttern von Insekten Auswirkungen auf die Nährstoffzusammensetzung und Qualität von Masthähnchenfleisch hat. Insekten, ob entfettet oder nicht, tragen zur Fett- und Energieversorgung von Masthähnchen bei. Die Fettkonsistenz und das Fettsäuremuster im Körperfett von Nichtwiederkäuern wie Geflügel werden vom Fettsäuremuster im Futter mitbestimmt. Ebenso wird das Fettsäuremuster im Fett von Insekten vom Fettsäuremuster des Nährsubstrats mitbestimmt.
Des Weiteren können spezielle färbende Nährstoffe (Carotinoide) aus dem Futtersubstrat für Insekten Einfluss auf die Farbe des Fettgewebes von Tieren nehmen, sodass unter anderem die Farbe der Haut und des Fleisches der Masthähnchen beeinflusst sind. Somit haben verschiedene Nährsubstrate für Insekten mit großer Wahrscheinlichkeit auch Auswirkungen auf die Qualität von Masthähnchenfleisch.
Des Weiteren können spezielle färbende Nährstoffe (Carotinoide) aus dem Futtersubstrat für Insekten Einfluss auf die Farbe des Fettgewebes von Tieren nehmen, sodass unter anderem die Farbe der Haut und des Fleisches der Masthähnchen beeinflusst sind. Somit haben verschiedene Nährsubstrate für Insekten mit großer Wahrscheinlichkeit auch Auswirkungen auf die Qualität von Masthähnchenfleisch.
Ökobilanz und Ökonomie
Eine erste Lebenszyzklusanalyse der Aufzucht, Mast und Weiterverarbeitung von Insektenlarven hat gezeigt, dass die Herkunft des Futtersubstrats und die anzurechnende Umweltwirkungen dominierenden Einfluss auf die Ökobilanz von Insektenprotein als Futtermittel haben. Um eine Ökobilanz der Prozesskette von der Insektenaufzucht bis zum Hähnchenfleisch zu erstellen, wird das im Vorgängerprojekt entwickelte Stoffstrommodell um die Prozesse der Geflügelmast und Schlachtung erweitert.
Über den Einsatz von Insektenlarven in der Nutztierfütterung entscheidet nicht zuletzt der Produktpreis. In diesem Projekt sollen daher auch ökonomische Kalkulationsdaten für die Larven- bzw. Hühnermast erhoben werden, damit landwirtschaftliche Betriebe in Bayern eruieren können, inwiefern der Einsatz von Insektenlarven wirtschaftlich profitabel sein kann.
Ziele
Es soll die gesamte Wertschöpfungskette der Hähnchenmast unter Einsatz von Insektenprotein hinsichtlich der ökologischen und ökonomischen Nachhaltigkeit bewertet werden. Hierbei sollen insbesondere die folgenden Forschungsfragen beantwortet werden:
- Können Nebenprodukte der Gemüseverarbeitung als Nährsubstrat für Larven der Schwarzen Soldatenfliege genutzt werden?
- Inwieweit kann Sojaextraktionsschrot in Rationen für Masthähnchen durch Larven der Schwarzen Soldatenfliege ersetzt werden?
- Können ganze, nicht-entfettete Larven der Schwarzen Soldatenfliege in der Masthähnchenhaltung eingesetzt werden?
- Wie lassen sich verschiedenen Verfahren zur Entfettung der Larven der Schwarzen Soldatenfliege optimieren?
- Wie gestalten sich Qualitätsmerkmale von Hähnchenfleisch aus der Mast mit Insektenprotein?
- Kann der Einsatz von Insektenprotein einen signifikanten Beitrag zu einer nachhaltigeren Erzeugung von Hähnchenfleisch leisten und wo bestehen hierbei Optimierungspotenziale?
- In welchem Bereich bewegen sich die Vollkosten der Larven- und Hühnermast?
Beteiligte Forschungspartner
Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL)
Institut für Landtechnik und Tierhaltung (ILT), Arbeitsgruppe Geflügelhaltung (ILT 3d)
Mainbernheimer Straße 101, 97318 Kitzingen
Projektkoordination und Teilprojektleitung AP 1, AP 2, AP 3 und AP 7: Dr. Philipp Hofmann (ILT 3d)
Teilprojektleitung AP 5, AP 6 und AP 7: Dr. Thomas Venus, Arbeitsgruppe Technikfolgenabschätzung (ILT 2c)‚ Dr. Mathias Effenberger (ILT 2c), N.N. (IBA 4c)
Projektbearbeitung: Lucas Rathmann (ILT 3d), Lukas Sonner, Arbeitsgruppe Ökonomik der Schweineproduktion (IBA 4c)
Mainbernheimer Straße 101, 97318 Kitzingen
Projektkoordination und Teilprojektleitung AP 1, AP 2, AP 3 und AP 7: Dr. Philipp Hofmann (ILT 3d)
Teilprojektleitung AP 5, AP 6 und AP 7: Dr. Thomas Venus, Arbeitsgruppe Technikfolgenabschätzung (ILT 2c)‚ Dr. Mathias Effenberger (ILT 2c), N.N. (IBA 4c)
Projektbearbeitung: Lucas Rathmann (ILT 3d), Lukas Sonner, Arbeitsgruppe Ökonomik der Schweineproduktion (IBA 4c)
Georg-August-Universität Göttingen (UGÖ)
Department für Nutztierwissenschaften
Tierernährungsphysiologie und Ressourceneffizienz
Kellnerweg 6, 37077 Göttingen
Teilprojektleitung AP 1, AP 2, AP 3 und AP 7: Prof. Dr. Wolfgang Siegert
Projektbearbeitung: Fabian Rehklau
Tierernährungsphysiologie und Ressourceneffizienz
Kellnerweg 6, 37077 Göttingen
Teilprojektleitung AP 1, AP 2, AP 3 und AP 7: Prof. Dr. Wolfgang Siegert
Projektbearbeitung: Fabian Rehklau
Max Rubner-Institut (MRI)
Bundesforschungsinstitut für Ernährung und Lebensmittel
Institut für Sicherheit und Qualität bei Fleisch
E.-C.-Baumann-Str. 20, 95326 Kulmbach
Teilprojektleitung AP 4 und AP 7: Dr. Aneka Schütz
Institut für Sicherheit und Qualität bei Fleisch
E.-C.-Baumann-Str. 20, 95326 Kulmbach
Teilprojektleitung AP 4 und AP 7: Dr. Aneka Schütz
Material und Methoden
Im Projekt "InseG2“ wird zum einen der gezielte Einsatz von entfetteten Insektenmehlen aus Larven der Schwarzen Soldatenfliege beim Masthähnchen untersucht. Hierfür werden entfettete Insektenmehle produziert, die sich hinsichtlich des eingesetzten Nährsubstrats während der Mast der Insekten und des Prozesses der Entfettung unterscheiden. Von diesen wird die Nähstoffverdaulichkeit und die Wachstumsleistung beim Masthähnchen bestimmt. Zum anderen wird der Einsatz nicht-entfetteter Larven der Schwarzen Soldatenfliege in Ergänzung zu Futtermischungen untersucht, die sich hinsichtlich des Gehalts an Rohprotein und umsetzbarer Energie unterscheiden. Neben der Wachstumsleistung der Masthähnchen soll deren Fleischqualität untersucht werden. Außerdem wird eine vergleichende Ökobilanz und eine ökonomische Betrachtung durchgeführt, um die ökologische und ökonomische Nachhaltigkeit der gesamten Wertschöpfungskette Hähnchenmast unter Einsatz von Insektenprotein abbilden zu können.
Die Gesamtleitung und Koordination für das Projekt "InseG2“ liegt bei der LfL. Die LfL steht im ständigen Austausch mit den Projektpartnern und trifft relevante projektbezogene Entscheidungen gemeinsam mit diesen. Somit unterliegen der LfL Aufgaben im Bereich der Planung, Überwachung und Steuerung des Projekts mit dem Ziel, finanzielle und terminliche Vorgaben einzuhalten und das Projekt in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern erfolgreich abzuschließen.
Die Gesamtleitung und Koordination für das Projekt "InseG2“ liegt bei der LfL. Die LfL steht im ständigen Austausch mit den Projektpartnern und trifft relevante projektbezogene Entscheidungen gemeinsam mit diesen. Somit unterliegen der LfL Aufgaben im Bereich der Planung, Überwachung und Steuerung des Projekts mit dem Ziel, finanzielle und terminliche Vorgaben einzuhalten und das Projekt in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern erfolgreich abzuschließen.
AP 1: Auswahl Nährsubstrate für Larven der Schwarzen Soldatenfliege
Anhand der gewonnenen Erkenntnisse aus dem Vorgängerprojekt "InseG“ werden die am besten geeigneten Nährsubstrate für die Mast der Larven der Schwarzen Soldatenfliege für die weiteren Fütterungsversuche ausgewählt. Die ausgewählten Varianten der Larven der Schwarzen Soldatenfliege werden in ausreichenden Mengen produziert, verarbeitet und für die Versuche in AP3 bereitgestellt.
Larven der Schwarzen Soldatenfliege als heimisches Eiweißfuttermittel für Geflügel – InseG
Masthähnchenaufnahmen im Alter von 3,6,12,15,20 und 32 Tagen
AP 2: Fütterungsversuch vollfette Larven der Schwarzen Soldatenfliege
AP2 soll in einem Leistungsversuch in Kitzingen die Verfütterung von vollfetten Larven der Schwarzen Soldatenfliege in Ergänzung zu Mischfuttermitteln mit abgesenkten Rohproteinkonzentrationen an Masthähnchen untersucht werden. Es sollen 5 Varianten mit jeweils 8 Wiederholungen geprüft werden. Es werden Leistungsmerkmale (u.a. tägliche Zunahmen, Futterverbrauch, Futteraufwand) erhoben. Ein Teil der Tiere wird am Ende der Mastperiode geschlachtet, um Schlachtmerkmale zu untersuchen. Ziel ist es zu prüfen, inwieweit Larven der Schwarzen Soldatenfliege ohne weitere Bearbeitungsschritte (z.B. Entfettung) an Mastgeflügel verfüttert werden können, ohne die Leistung und Produktqualität negativ zu beeinflussen. Dieses AP ist mit AP 4 vernetzt.
AP 3: Fütterungsversuch entfettete Larven der Schwarzen Soldatenfliege
Die unterschiedlich gemästeten und entfetteten Larven der Schwarzen Soldatenfliege werden in einem Verdaulichkeitsversuch mit Masthähnchen untersucht. Dazu werden die erzeugten Insektenmehle jeweils mit 2 Zulagestufen evaluiert. Neben der Verdaulichkeit der wichtigsten Rohnährstoffe liegt der Fokus auf der praecaecalen Aminosäurenverdaulichkeit als wichtigste Kennzahl der Proteinqualität.
Darauf aufbauend werden diese Insektenmehle in einem Leistungsversuch mit Masthähnchen eingesetzt. Es werden eine Kontrollration (mit Sojaextraktionsschrot als Haupteiweißkomponente) sowie die vier Insektenmehle mit je zwei Zulagestufen getestet, bei denen Sojaextraktionsschrot erheblich reduziert wird. Dies ergibt 9 Rationen, welche mit jeweils 8 Wiederholungen geprüft werden sollen. Hierfür muss der Versuch in zwei aufeinanderfolgenden Durchgängen mit jeweils 4 Wiederholungen durchgeführt werden. Es werden Leistungsmerkmale (u.a. tägliche Zunahmen, Futterverbrauch, Futteraufwand) erhoben. Ein Teil der Tiere wird am Ende der Mastperiode geschlachtet, um Schlachtmerkmale zu untersuchen. Ziel ist es, den Einfluss unterschiedlich produzierter Insektenmehle auf die Mast- und Schlachtleistung von Masthähnchen zu untersuchen. Weiterhin ist dieses AP mit AP 4 vernetzt.
AP 4: Untersuchungen zur Fleischqualität
Von den in AP 2 und AP 3 geschlachteten Masthähnchen soll die Fleischqualität untersucht werden, um den Einfluss der Verfütterung von Insektenlarven auf die Produktqualität von Masthähnchen zu bewerten. Dafür werden postmortal der pH-Wert und die Farbe gemessen sowie die Gehalte der Makroinhaltsstoffe Protein, Fett, Wasser und Asche mittels NIR-Schnellanalytik im Brustfilet analysiert. Das Aminosäuremuster wird im Brustmuskel untersucht. Weiter wird das Fettsäuremuster im intramuskulären Fett der Brustfilets und im Abdominalfett bestimmt. Die Fettoxidation nach Lagerung wird mittels Thiobarbitursäure-reaktiver Substanzen (TBARS) bzw. der Peroxidzahl (POZ) bestimmt. Darüber hinaus wird das antioxidative Potenzial des Muskelgewebes ermittelt.
AP 5: Vergleichende Ökobilanz und Biomassepotential
Basierend auf dem im Vorprojekt entwickelten Stoffstrommodell wird die Sachbilanz um Daten aus AP 2 und AP 3 ergänzt, um die Umweltwirkungen der Herstellung der Insektenmehle sowie der damit erzeugten Masthähnchen zu analysieren. Die ökologischen und ökonomischen (AP 6) Berechnungen auf Betriebsebene sind Grundlage für eine Abschätzung des möglichen Beitrags von Insektenprotein (Biomassepotenzial) am Proteinfuttermittelmarkt in Bayern für unterschiedliche zu erarbeitende Szenarien.
AP 6: Ökonomie
Praxisdaten aus der Mast von Larven der Schwarzen Soldatenfliege sollen gesammelt und ausgewertet werden. Die produktionstechnischen Daten aus den Anlagen werden mit den Kosten- und Leistungsdaten verknüpft. Anschließend wird ein EDV-gestütztes Kalkulationsmodul auf Vollkostenbasis erstellt, mit dem potenzielle Anwender auf Basis betriebsindividueller Daten möglichst einfach den notwendigen Produktpreis ermitteln können. Dies soll für Insektenlarven als Verkaufsprodukt und für Insektenlarven zum Einsatz als eigenes Futtermittel möglich sein.
AP 7: Projektkoordination, Dokumentation sowie Öffentlichkeitsarbeit
Über den gesamten Projektzeitraum hinweg werden die generierten Ergebnisse gesammelt, aufbereitet und an geeigneter Stelle publiziert.
Ergebnisse
Erste Ergebnisse sind Ende 2025 zu erwarten.
Literatur:
- Hartinger, K., Greinix, J., Thaler, N., Ebbing, M. A., Yacoubi, N., Schedle, K., Gierus, M. (2021): Effect of graded substitution of soybean meal by Hermetia illucens larvae meal on animal performance, apparent ileal digestibility, gut histology and microbial metabolites of broilers. Animals, 11(6), 1628.
- Mielenz, M., Geick, T. Das, G., Gasco, L., Deruytter, D., Metges, C.C. (2022): 02 consumption, 002 and NH3 emission of Black Soldier fly larvae grown on different substrates. Proc. Soc. Nutr. Physiol. 31, 61
- Paulicks, B.R., Waldinger L., Windisch, W. (2022): Feeding yellow mealworms (larve of Tenebrio molitor) with various protein sources and their effects on growth performance. Proc. Soc. Nutr. Physiol. 31, 88
Projektinformationen:
Projektleitung: Dr. Philipp Hofmann (Projektkoordination, LfL), Dr. Thomas Venus (LfL), Prof. Dr. Wolfgang Siegert (Uni Göttingen), Dr. Aneka Schütz (MRI)
Projektbearbeitung: Dr. Mathias Effenberger (LfL), Lucas Rathmann (LfL), Lukas Sonner (LfL), Fabian Rehklau (UGö)
Projektpartner: Georg-August-Universität Göttingen (UGö), Max Rubner-Institut (MRI), Bayerische Staatsgüter (BaySG)
Laufzeit: 2024-2027
Finanzierung: Bayerisches Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft, Forsten und Tourismus (StMELF)
Förderkennzeichen: E/23/03