Sviluppo di un integratore proteico eco-innovativo a base di Tenebrio molitor

Università degli Studi di Cagliari

Facoltà di Biologia e Farmacia

Corso di Laurea Magistrale in Scienze degli Alimenti e della Nutrizione

Sviluppo di un integratore proteico eco-innovativo a base di Tenebrio molitor

Valutazione nutrizionale e funzionale di un insetto edibile per la nutrizione umana

Relatore: Prof. Francesco Corrias

Tesi di Laurea di: Riccardo Pambira

Anno Accademico 2024/2025

Sommario

• Introduzione ................................................................................................ 3
• Contesto globale: necessità di fonti proteiche sostenibili. ......................... 3
• Ruolo degli insetti edibili nell'alimentazione umana. ................................. 3
• Obiettivi della tesi: analisi nutrizionale della farina di T. molitor. .................. 4
• Capitolo 1: Background teorico .................................................................... 5
  • 1.1 Caratteristiche biologiche di T. molitor. ............................................... 5
  • 1.2 Composizione nutrizionale nota da letteratura. ................................... 7
  • 1.3 Aspetti legislativi e sicurezza alimentare. ............................................. 8
  • 1.4 Sostenibilità ambientale degli insetti edibili ......................................... 9
• Capitolo 3: Materiali e Metodi..................................................................... 10
• Capitolo 4: Risultati ................................................................................ 14
  • 4.1 Introduzione ................................................................................. 14
  • 4.2 Risultati sperimentali .................................................................... 15
  • 4.3 Confronto con la letteratura .......................................................... 15
  • 4.4 Osservazioni finali ......................................................................... 16
• Capitolo 5: Discussione ......................................................................... 22
  • 5.1 Introduzione ................................................................................. 22
  • 5.2 Interpretazione dei risultati alla luce delle conoscenze attuali. ....... 22
    • Implicazioni nutrizionali e potenziali applicazioni alimentari della farina di T. molitor. ....................................................................................... 23
• Capitolo 6: Conclusioni .......................................................................... 23
  • Sintesi dei principali risultati. .............................................................. 23
  • Prospettive future per l'utilizzo della farina di T. molitor nell'industria alimentare. ......................................................................................... 24
• Bibliografia ................................................................................................ 27

Introduzione

Contesto globale: necessità di fonti proteiche sostenibili

La crescente domanda globale di proteine, conseguente all'incremento della popolazione e al miglioramento delle condizioni economiche nei Paesi in via di sviluppo, sta esercitando una pressione significativa sui sistemi alimentari mondiali. Secondo la FAO, entro il 2050 sarà necessario aumentare la produzione alimentare di circa il 70% per soddisfare le esigenze nutrizionali di una popolazione che supererà i 9 miliardi di persone. Le attuali fonti proteiche di origine animale, come la carne bovina, suina e avicola, risultano essere fortemente impattanti in termini di consumo di risorse naturali, emissioni di gas serra e perdita di biodiversità.

In questo contesto, si rende sempre più urgente l’identificazione di fonti proteiche alternative e sostenibili, che siano in grado di garantire un buon apporto nutrizionale con un minor impatto ambientale. Tra queste, gli insetti edibili rappresentano una delle opzioni più promettenti, grazie all’elevata efficienza nella conversione del mangime, alla ridotta impronta ecologica e al buon contenuto proteico.

L’inclusione degli insetti nella dieta umana si inserisce pienamente nelle strategie alimentari sostenibili promosse a livello internazionale, in linea con gli obiettivi dell’Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile.

Ruolo degli insetti edibili nell'alimentazione umana

Negli ultimi anni, gli insetti edibili hanno acquisito crescente attenzione da parte della comunità scientifica, dei legislatori e dell’industria alimentare, grazie al loro potenziale come fonte proteica alternativa, sostenibile e nutrizionalmente valida. Il consumo di insetti da parte dell’uomo, noto come entomofagia, è una pratica tradizionale in molte culture, soprattutto in Asia, Africa e America Latina, dove oltre 2 miliardi di persone li includono regolarmente nella propria dieta. Ad oggi, sono state documentate oltre 2.000 specie di insetti commestibili in tutto il mondo, appartenenti principalmente agli ordini Coleoptera, Lepidoptera, Orthoptera e Hemiptera.

Dal punto di vista nutrizionale, gli insetti rappresentano una fonte eccellente di proteine di alta qualità, con un contenuto proteico che varia mediamente tra il 40% e il 70% sul secco, accompagnato da un buon profilo amminoacidico e dalla presenza di acidi grassi insaturi, micronutrienti come ferro, zinco, calcio, e vitamine del gruppo B. Inoltre, molte specie sono ricche di fibra, in particolare chitina, un componente strutturale dell’esoscheletro che può avere effetti prebiotici nell’intestino umano.

Oltre al valore nutrizionale, gli insetti offrono numerosi vantaggi ambientali: richiedono meno acqua, meno superficie coltivabile e producono emissioni di gas serra significativamente inferiori rispetto agli allevamenti convenzionali. Per esempio, la produzione di 1 kg di proteine da grilli genera solo una frazione delle emissioni associate alla stessa quantità di proteine derivanti da bovini.

Nonostante le loro potenzialità, la diffusione degli insetti come alimento in Europa è ancora limitata, principalmente a causa di barriere culturali, percezioni negative e preoccupazioni legate alla sicurezza alimentare. Tuttavia, con l’entrata in vigore del Regolamento (UE) 2015/2283 sui Novel Food, diversi insetti edibili – tra cui Tenebrio molitor, Acheta domesticus e Locusta migratoria – hanno ricevuto approvazioni normative per l’uso alimentare umano, aprendo nuove opportunità per lo sviluppo di prodotti innovativi.

L’integrazione degli insetti nella dieta umana rappresenta dunque una strategia concreta per affrontare le sfide legate alla sicurezza alimentare, al cambiamento climatico e alla sostenibilità dei sistemi produttivi, con un crescente interesse anche nel settore della nutrizione sportiva, dell’alimentazione funzionale e della dietetica clinica.

Obiettivi della tesi: analisi nutrizionale della farina di T. molitor

L’interesse scientifico nei confronti degli insetti edibili è in costante crescita, soprattutto per il loro potenziale come fonte alternativa di proteine e altri nutrienti in grado di contribuire a un sistema alimentare più sostenibile. Tra le specie più studiate e autorizzate per il consumo umano nell’Unione Europea figura il Tenebrio molitor, conosciuto anche come tarma della farina gialla. Sotto forma di farina, questa larva rappresenta una materia prima versatile, idonea per essere utilizzata in una varietà di prodotti alimentari come snack proteici, barrette energetiche, farine composite e alimenti funzionali.

La presente tesi si propone di valutare la composizione nutrizionale della farina di T. molitor attraverso un'analisi sperimentale in laboratorio dei suoi principali macronutrienti: proteine totali, lipidi totali e carboidrati. Le analisi sono state condotte su campioni commerciali di farina ottenuta da larve essiccate e macinate, al fine di fornire dati aggiornati e specifici, utili sia per la letteratura scientifica che per applicazioni tecnologiche nel settore alimentare.

• Determinare il contenuto in acqua e delle ceneri;
• Determinare il contenuto quantitativo dei lipidi totali mediante estrazione con solvente (metodo Folch);
• Quantificare le proteine totali tramite metodo Kjeldahl;
• Stimare il contenuto in carboidrati tramite metodica spettrofotometrica;
• Confrontare i risultati ottenuti con i valori medi presenti in letteratura, evidenziando eventuali scostamenti o conferme;
• Discutere le implicazioni nutrizionali e tecnologiche dei dati analizzati nel contesto di una futura applicazione in campo alimentare.

L’analisi nutrizionale della farina di T. molitor è un passaggio fondamentale per valutarne l’effettiva qualità nutrizionale e il possibile impiego in ambito alimentare e nutraceutico. Inoltre, lo studio sperimentale consente di verificare la standardizzazione dei prodotti a base di insetti, ancora oggi soggetta a variabilità dovute a fattori come dieta, stadio di raccolta, metodo di trasformazione e conservazione.

Capitolo 1: Background teorico

1.1 Caratteristiche biologiche di T. molitor

Il Tenebrio molitor, comunemente noto come tarma della farina gialla, è un insetto appartenente all’ordine dei Coleotteri e alla famiglia Tenebrionidae. Si tratta di una delle specie più allevate e studiate nel contesto dell’entomofagia, grazie alla sua elevata efficienza di crescita, buona tolleranza ambientale e versatilità alimentare.

Il ciclo vitale del T. molitor comprende quattro fasi: uovo, larva, pupa e adulto. La fase larvale, che può durare tra le 8 e le 12 settimane a seconda della temperatura e delle condizioni ambientali, rappresenta il momento ottimale per la raccolta ai fini alimentari, in quanto è il periodo in cui l’insetto accumula la maggior parte dei nutrienti. Le larve presentano un corpo allungato, cilindrico e segmentato, di colore giallo-dorato, con una lunghezza che può variare dai 2 ai 3 cm a maturazione.

L’allevamento del Tenebrio molitor risulta particolarmente adatto ai sistemi di produzione sostenibile, in quanto richiede ridotte quantità di acqua e di suolo, produce basse emissioni di gas serra e si presta bene all’impiego di substrati alimentari di recupero, come sottoprodotti agricoli. Questa capacità di trasformare materiale organico a basso valore aggiunto in biomassa proteica di elevata qualità lo rende un candidato ideale per applicazioni nell’ambito dell’economia circolare.

Dal punto di vista fisiologico, T. molitor è un insetto polifago, in grado di alimentarsi di una vasta gamma di substrati a base di cereali, crusca, farine e ortaggi. È in grado di adattarsi a diversi ambienti e tollera ampie variazioni di umidità e temperatura, sebbene il range ottimale per l’allevamento vada indicativamente dai 25 ai 30 °C, con un’umidità relativa del 60-70%.

Oltre all’uso alimentare umano, il T. molitor è impiegato anche nel settore mangimistico per l’alimentazione di pesci, volatili e animali domestici, grazie al suo buon profilo proteico e lipidico. La crescente attenzione verso questa specie è testimoniata anche dall’approvazione da parte della Commissione Europea del suo impiego come Novel Food, in diverse forme (essiccato, polverizzato, sgrassato).

1.2 Composizione nutrizionale nota da letteratura

Numerosi studi hanno analizzato la composizione nutrizionale della larva, sia in forma intera che sotto forma di farina, evidenziando la sua potenzialità come ingrediente funzionale in prodotti alimentari.

Secondo quanto riportato da Rumpold e Schlüter, il contenuto proteico delle larve di T. molitor varia generalmente tra il 47% e il 60% sul peso secco, a seconda del substrato alimentare, dello stadio di sviluppo e del metodo di lavorazione. Il profilo amminoacidico risulta completo, includendo tutti gli amminoacidi essenziali, sebbene con alcune variazioni rispetto agli standard FAO/WHO. In particolare, risultano ben rappresentati lisina, leucina e valina.

I lipidi totali costituiscono mediamente il 30-35% del peso secco, con una prevalenza di acidi grassi insaturi, tra cui acido oleico e acido linoleico. Secondo Zielińska et al., il rapporto tra acidi grassi saturi e insaturi è favorevole dal punto di vista nutrizionale, suggerendo un potenziale ruolo cardioprotettivo del consumo di questa farina.

La frazione glucidica, invece, è relativamente modesta, con valori che si aggirano intorno al 5-10% sul secco. Una parte significativa dei carboidrati è rappresentata dalla chitina, un polisaccaride strutturale presente nell’esoscheletro, che presenta potenziali effetti prebiotici ma che può influire sulla digeribilità complessiva del prodotto.

Dal punto di vista micronutrizionale, la farina di T. molitor risulta una buona fonte di ferro, zinco, calcio, magnesio e vitamine del gruppo B, in particolare riboflavina e niacina. Finke ha evidenziato la presenza di vitamina B12 in quantità rilevanti, rendendo questa fonte proteica particolarmente interessante anche per regimi alimentari a ridotto apporto di prodotti animali.

Infine, la qualità proteica della farina di T. molitor è stata oggetto di valutazione tramite indici come il PDCAAS (Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score) e il DIAAS (Digestible Indispensable Amino Acid Score). Sebbene i valori possano variare, alcune ricerche indicano punteggi comparabili a quelli delle proteine di origine animale, suggerendo un’elevata digeribilità e un buon valore biologico.

Questi dati rappresentano un prezioso punto di riferimento per il confronto con i risultati analitici ottenuti nel presente studio sperimentale, che saranno presentati e discussi nei capitoli successivi.

1.3 Aspetti legislativi e sicurezza alimentare

L'introduzione degli insetti edibili nella filiera alimentare europea è un processo relativamente recente e regolato da normative specifiche che rientrano nell’ambito dei Novel Food, ovvero quegli alimenti che non sono stati consumati in misura significativa nell'Unione Europea prima del 15 maggio 1997. In questo contesto, il Tenebrio molitor – nella forma di larva intera, essiccata o polverizzata – è stato oggetto di valutazione scientifica e autorizzazione normativa da parte delle autorità europee competenti.

Il quadro normativo di riferimento è rappresentato dal Regolamento (UE) 2015/2283 relativo ai nuovi alimenti, entrato in vigore nel 2018, che ha definito il processo autorizzativo per l’immissione sul mercato di insetti come ingredienti alimentari. A seguito di una valutazione favorevole da parte dell’EFSA (European Food Safety Authority) pubblicata a gennaio 2021, il T. molitor è stato il primo insetto ad essere autorizzato per il consumo umano nell’UE, tramite il Regolamento di esecuzione (UE) 2021/882 del 3 maggio 2021.

La sicurezza alimentare del T. molitor è stata attentamente valutata da EFSA in termini di rischi microbiologici, chimici e allergenici. In particolare, gli studi hanno escluso la presenza di contaminanti microbiologici patogeni come Salmonella spp., Listeria monocytogenes e Escherichia coli, a condizione che vengano rispettate corrette pratiche igieniche durante la fase di allevamento, trasformazione e conservazione. Tuttavia, viene raccomandata una particolare attenzione agli allergeni: il T. molitor condivide epitopi allergenici con i crostacei, pertanto potrebbe provocare reazioni in soggetti allergici a questi.