Elemental Analysis of Animal Feed and Fertilizers Produced From Insects

Význam tématu

Využití hmyzu, zejména larev černého důlkovce, k přeměně potravinového odpadu představuje udržitelnou alternativu k tradičním zemědělským a odpadovým technologiím. Tento přístup snižuje objem skládkovaného odpadu, emise metanu a zároveň uchovává cenné živiny v biologickém cyklu. Vedle produkce vysoce výživných bílkovinných surovin pro krmiva vzniká vedlejší produkt nazývaný frass, bohatý na makroživiny (N, P, K), vhodný jako organické hnojivo pro regenerativní zemědělství.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem této studie bylo kvantitativně stanovit 26 prvků ve vzorcích organického odpadu, larev hmyzu, hmyzí moučce, frassu a peletách z frassu. Pro analýzu byla využita technologie ICP-OES Agilent 5800 Vertical Dual View (VDV) s cílem demonstrovat robustnost metody, přesnost stanovení a vhodnost pro kontrolu kvality krmiv a hnojiv vznikajících z hmyzího chovu.

Použitá metodika a instrumentace

Pro komplexní analýzu prvků byly vzorky homogenizovány, digesovány v mikrovlnné soustavě a ředěny do finálního objemu. Ke kvantifikaci byla zvolena ICP-OES technika s následující instrumentací:

• Agilent 5800 VDV ICP-OES s vertikálním hořákem a SSRF generátorem 27 MHz
• SeaSpray koncentrační nebulizér, dvojitá skleněná cyklonická komora, Easy-fit polodemontovatelná torche (1,8 mm injektor)
• Autosampler Agilent SPS 4
• Software Agilent ICP Expert Pro s funkcemi IntelliQuant Screening, Intelligent Rinse, Fitted Background Correction a MultiCal

Klíčové body metody:

• IntelliQuant Screening: rychlá semikvantitativní analýza až 78 prvků pro volbu optimálních vlnových délek a kalibračních rozsahů
• Intelligent Rinse: automatická optimalizace doby proplachu mezi vzorky ke snížení carry-over
• Fitted Background Correction: automatická korekce komplexního spektrálního pozadí
• MultiCal: rozšíření lineárního dynamického rozsahu pro Ca a Mg kombinací citlivých a méně citlivých vlnových délek

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda prokázala vysokou citlivost a přesnost:

• Detekční limity (LOD) a kvantifikační limity (LOQ) se pohybovaly v submg/kg až jednotkách mg/kg na základě příslušné matice
• Kalibrace 26 prvků vykázaly koeficient korelace ≥ 0,9996
• Testovaná referenční NIST 1566b Oyster Tissue SRM dosáhla průměrných procentuálních odchylek od očekávaných hodnot do ±10 % (u Al ±15 % bez HF digesce)
• Spike recoveries v neprocesované frass matrici byly v rozsahu 90–108 %
• Dlouhodobá stabilita během osmihodinového provozu vykázala odchylky měření QC vzorků v rozmezí ±4 %

Kvantitativní rozbory odhalily rozdíly mezi vzorky: vyšší koncentrace makroživin (Ca, P, K, Mg) ve frassu a jeho peletách, zvýšené hladiny Fe, Mn a Cu v larvách a hmyzí moučce, a relativně nízké obsahy potenciálně toxických prvků (As, Cd, Pb) pod limity pro bezpečné použití.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje:

• Rychlou a současnou analýzu širokého spektra minerálních a stopových prvků v hmyzu a vedlejších produktech chovu
• Zajištění souladu hnojiv a krmiv s bezpečnostními a regulačními normami
• Optimalizaci procesu výroby organických hnojiv z frassu díky detailnímu profilu živin
• Snížení provozních nákladů díky inteligentnímu proplachu a automatizované korekci pozadí

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se, že s rozvojem insect farming sektoru poroste i poptávka po komplexních analytických datech. Mezi perspektivní směry patří:

• Integrace ICP-OES s chromatografickými technikami pro specifikaci organických látek a pesticidů ve frassu
• Automatizované on-line monitorování úpravy substrátů a kvality výchozího odpadu
• Rozšíření metod o stanovení dalších biogenních prvků a kontaminantů (mikroplasty, organické znečišťující látky)

Závěr

Studie potvrzuje výjimečnou vhodnost Agilent 5800 VDV ICP-OES pro komplexní analýzu prvků během celého výrobního řetězce insect farming. Díky vyspělým softwarovým funkcím a robustní konstrukci zařízení je metoda spolehlivá, přesná a efektivní, což podporuje rozvoj udržitelných přístupů v zemědělství a krmivářství.

Reference

1. Naser El Deen S. et al. Bioconversion of Different Waste Streams of Animal and Vegetal Origin and Manure by Black Soldier Fly Larvae Hermetia illucens L. Insects 14(2):204 (2023).
2. International Platform of Insects for Food and Feed (IPIFF). Valorisation of insect frass as fertiliser – an overview.
3. Riles P. Multi-Element Analysis of Trace Metals in Animal Feed using ICP-OES, Agilent 5994-0215EN.
4. Oppedisano D. Rapid Multi-Elemental Analysis of Fertilizers using Agilent 5110 VDV ICP-OES, Agilent 5994-0600EN.
5. Agilent ICP Expert Software, IntelliQuant Screening, Intelligent Rinse, Fitted Background Correction, MultiCal, Agilent Publications.