Einführung: Proteine aus Insekten am Beispiel der Black Soldier Fly

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Einführung: Proteine aus Insekten am Beispiel der Black Soldier Fly
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Einführung: Proteine aus Insekten
am Beispiel der Black Soldier Fly
(BSF)

 Presentation

 Author(s):
 Gold, Moritz

 Publication date:
 2021-01-22

 Permanent link:
 https://doi.org/10.3929/ethz-b-000521843

 Rights / license:
 In Copyright - Non-Commercial Use Permitted

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Einführung: Proteine aus Insekten am Beispiel der Black Soldier Fly
Einführung: Proteine aus Insekten am
Beispiel der Black Soldier Fly (BSF)

Dr. Moritz Gold
Post-Doctoral researcher
ETH Zurich & Eawag

22 January 2021, webinar, INFORAMA
Einführung: Proteine aus Insekten am Beispiel der Black Soldier Fly
Outline

I. Nachhaltigkeit unserer Futtermittel

II. Alternative Futtermittel

III. Lebenszyklus der schwarzen Waffenfliegen

IV. Überlick Insektenzucht

V. Vorteile von Insekten als Futtermittel

                                                22.02.2021   2
Einführung: Proteine aus Insekten am Beispiel der Black Soldier Fly
We need alternative animal feeds

Environmental degradation               Competition                         Exclusiveness

         Deforestation                 Direct use as food                    Accessibility

         Overfishing                 Alternative use of land                Price & Quality

Pikist                      Pikist                             IndexMundi

                                                                                        22.02.2021   3
Einführung: Proteine aus Insekten am Beispiel der Black Soldier Fly
Our animal depend on imported high-protein feeds

               High-protein feeds (pro Jahr)

                                     Weltweit

                 Soya bean meal: 200 Mio. tons
                     Fish meal: 5 Mio. tons

                             Europa (imported)

                 Soya bean meal: 21.6 Mio. tons
                      Fish meal: 600.000

Mottet et al. Glob. Food Sec. (2017)
FAO The State of World Fisheries and Aquaculture (2020)

                                                          22.02.2021   4
Einführung: Proteine aus Insekten am Beispiel der Black Soldier Fly
Other appraoches to improve sustainability

 Konsument
   o Weniger
   o Anders (z.B. Algen/Insekten)
   o Bewusster
   o Produkt mit geringerem
     “Fussabdruck”
   o ..

 Produktion
  o Effiziente Nutztiere
  o Effiziente Futtermittel
  o Alternative Futtermittel                 data from Van Huis et al., 2013; FAO; United Nations; Smetana & Mathys, 2015

  o …

                                                                                                22.02.2021     5
Einführung: Proteine aus Insekten am Beispiel der Black Soldier Fly
Alternative Futtermittel

 Maul- und Klauenseuche 2001

 Verbot von Nebenströmen die Fisch
  und Fleisch enthalten

 African Swine Fever

 EU REFRESH Project (2019)                 https://globalshakers.com/the-pig-idea-that-could-dramatically-diminish-food-waste-by-2030/

    o 14. Mio tonnen pro Jahr
    o Hitzebehandlung durch zertifizierte
      Anlagen
    o Kein on-farm treatment                                                                https://eu-refresh.org/

    o Traceability, strict regulations

                                                                                                                       22.02.2021         6
Einführung: Proteine aus Insekten am Beispiel der Black Soldier Fly
Beyond the insect hype: An amended waste recovery hierarchy

                                                  Gold et al. (submitted) based on UNEP (2013)

                                                                                 22.02.2021      7
Einführung: Proteine aus Insekten am Beispiel der Black Soldier Fly
Fly larvae biomass: a high-value biowaste treatment product

                                                                                                     Aquaculture
   Live                  Protein> 65%

                                                                                                     Pet food

 Essential               Animal                                                                      Livestock
amino acids          health/behavior

                      Picture: Sirajuddin Kurniawan/Eawag   Images: Buhler AG, Dr. Andreas Baumann
                                                                                                          22.02.2021   8
Einführung: Proteine aus Insekten am Beispiel der Black Soldier Fly
Gesetzliche Rahmenbedingungen

  https://ipiff.org/wp-content/uploads/2019/12/IPIFF-Guide-on-Good-Hygiene-Practices.pdf

                                                                                           22.02.2021   9
Biowaste treatment using the natural life cycle of fly larvae

           Picture reference: De Smet et al., 2018

                                                                22.02.2021   10
Natural occurence of the black soldier fly

                          Black soldier fly: Hermetia illucens
                          (Diptera, Stratiomyidae)

       45° N                 ca. 18 mm

                                                                 ©Stefan Diener
       40° S

                                                                                  22.02.2021   11
In der Schweiz: Einschliessungspflicht!

                                           Kategorie 2

                                           Unterbinden jegliches
                                            Verbreiten aller
                                            Lebensstadien

                                           Bewilligung durch BAFU

                                           ECOGEN Plattform

                                                                    22.02.2021   12
Engineering the BSF life cycle

                                 Eawag/Sandec, Step-by-Step guide (2017)

                                                         22.02.2021    13
(Incomplete) list of biowaste treatment based on black soldier fly larvae

        Enterra                          Protix & AgriProtein   JM Green
        Canada         Enviroflight      The Netherlands        China
                       USA
                                                                Nutrition Technology
                                                                Malaysia
                                               Sanergy
                                               Kenya
                              AgriProtein
                              South Africa

                                                                                22.02.2021   14
Implementation: Centralized vs. decentralized systems

Buhler AG, Dr. Andreas Baumann      Diener al. International Waste Management and Landfill Symposium (2015)

                                                                                                              22.02.2021   15
Mating of male and female flies
                                              Overall rearing success

                                              • Sufficient quantity and
                                                quality of light
                                              • Natural or artificial light
                                                (blue, green)
                                              • > 25 °C

                                  Eawag/Sandec, Step-by-Step guide (2017)
                                                                            22.02.2021   16
Oviposition of eggs by female flies

                                      Eawag/Sandec, Step-by-Step guide (2017)

                                                                        22.02.2021   17
Counting of larval offspring

                               Eawag/Sandec, Step-by-Step guide (2017)

                                                                 22.02.2021   18
Larval growth/fattening

         Addition of young   Larvae feeding on   One-time or periodic
          larval offspring        waste                feeding

                                                  Eawag/Sandec, Step-by-Step guide (2017)

                                                                                      22.02.2021   19
Oviposition of eggs by female flies

                                      22.02.2021   20
Larven Wachstum unterschiedlich je nach Nährstoffgehalt

                         Range: 96 %

                                               Gold et al. Waste Management 102 (2020)

                                                                                         22.02.2021   21
Formulation based on protein and carbohydrates can increase performance

     NFC = non-fibre carbohydrates

                                       Formulation

                                     Optimized NFC and
                                     protein estimation

                                                          Gold et al. Waste Management 102 (2020)

                                                                             22.02.2021    22
Formulation based on protein and carbohydrates can increase performance

       Range: 96 %                                      Range: 87 %

                              Formulation

                             ↑ Bioconversion rate
                             ↑ Larval weight
                             ↑ Waste reduction
                             ↑ Survival rate

                                                      Gold et al. Waste Management 102 (2020)

                                                                         22.02.2021    23
Use of wastes needed for environmental benefits

          More
 environmental
        impact

       Benchmark
          Less
 environmental
        impact
                                                  Smetana et al. J. Clean. Prod. 137 (2016)

                                                                     22.02.2021      24
Harvesting and processing into desired end-products

           Eawag/Sandec, Fractioning of Black Soldier Fly Larval Products   22.02.2021   25
Waffenfliegenlarven als Fischfutter

 Soya und Fischmehl kann vollständig
  ersetzt werden

        o     Palatability
        o     Wachstum
        o     Stoffwechsel
        o     Darmflora
        o     Produkqualität

 z.B. Lachs, Forelle, Wolfsbarsch,
  Garnelen/Shrimps

Hua et al. Aquaculture (2021)
Fisher et al. Aquaculture (2020)
Mastoraki et al. Aquaculture (2020)
                                        https://protix.eu/products_by_protix/#friendlyfish
                                                                                             22.02.2021   26
Waffenfliegenlarven als Hühnerfutter

 Soya kann vollständig ersetzt
  werden

 Verarbeitet oder lebende Larven

 Kann natürliches Verhalten bei
  ähnlichem Wachstum fördern

 Kann zu besserer Tiergesundheit
  führen

 Vergleichbare Ei-Qualität (Geruch,   Heuel et. al. Poultry Science (2021)
                                       Freel er al. Animal Science (2021)

  Geschmack, Konistenz, Farbe)         Bejaei et al. Journal of Insects as Food and Feed (2020)
                                       Mwaniki et al. Poultry Science (2018)
                                       Ruhnke et al. Animal Nutrition (2018)

                                                                                                  22.02.2021   27
Waffenfliegenlarven als Haustierfutter                                      Kröger et al. Animal Feed Science and Technology (2020)

 Insekten lösen (bisher) keine
  allergischen Reaktionen aus

 Hundetrockenfutter: 20%
  Einschlussrate, kein nachteiligen
  Einfluss auf

    o Gewicht
    o Stuhlqualität
    o Verdaulichkeit

Kröger et al. Animal Feed Science and Technology (2020)   https://www.green-petfood.de/shop/insectdog-hypoallergen.html
Freel er al. Animal Science (2021)

                                                                                                                              22.02.2021   28
Harnessing the positive perception of insects-based products

                                                     Eawag.ch

                                                 Feednavigator.com
                                                  Feednavigator.com

Nestle.com
                                                                      Zooplus.de

                                                                        22.02.2021   29
Funders   More information (also via email: moritz.gold@eawag.ch)

          • Moritz Gold E4D scholar: https://eth4d.ethz.ch/funding-
            opportunities/E4D-Scholarships/e4d-doctoral-scholarships/E4D-Fellow-
            Moritz-Gold.html
          • Moritz Gold LinkedIn: https://www.linkedin.com/in/moritzgold
          • Eawag FORWARD project website:
            https://www.eawag.ch/en/department/sandec/projects/mswm/forward-
            from-organic-waste-to-recycling-for-development/
          • Eawag Step-by-Step guide:
            http://www.eawag.ch/en/department/sandec/projects/mswm/black-
            soldier-fly-biowaste-processing/
          • Eawag BSF guide video:
            https://www.youtube.com/watch?v=5M6u9ZX5ecE&feature=share
          • Eawag partner website: https://www.pro-bsf.com/
          • BSF facebook page: https://www.facebook.com/BSFhandling/
          • ETH BSF research: https://sfp.ethz.ch/research/insect-bioreactor.html
Caldeira et al. Resources, Conservation and Recycling (2019)
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