Palaa oppaan etusivulle napautamalla tästä.
Hyönteiset eläinlajina
Hyönteisillä on ulkoinen kitiinitukiranka, kolmiosainen ruumis (pää, eturuumis ja takaruumis), kuusi jalkaa ja tuntosarvet. Hyönteisten kova kitiinikuori on tehokas suoja muita eläimiä ja kuivumista vastaan. Kuoressa oleva kitiini on typpeä sisältävä polysakkaridi. Jalat ovat kiinnittyneet eturuumiiseen. Hyönteisillä on päässä piste- ja/tai verkkosilmät, tuntosarvet sekä suuosat (Cloutier 2015). Verkkosilmät havaitsevat hahmoja ja liikettä, pistesilmät ainoastaan valoa. Tuntosarvissa on tunto- ja hajuaistimia, ja niiden rakenne vaihtelee lajikohtaisesti. Hyönteisillä ei ole keuhkoja, vaan hyönteisen elimistössä kulkee haaroittuvia ilmaputkia, jotka kuljettavat happea ruumiin eri osiin (Lanham 1964).
Hyönteisen suuosat voivat olla purevat tai imevät. Purevat suuosat ovat erikoistuneet jauhamaan kovaa ja kiinteää ravintoa. Imevät suuosat soveltuvat nestemäisen ravinnon hyödyntämiseen (Lanham 1964). Hyönteisten ruoansulatuskanava koostuu etu-, keski- ja takasuolesta. Suusta ravinto kulkeutuu nielun kautta etusuoleen ja varastoituu kupuun. Joillakin lajeilla sulaminen alkaa jo kuvussa. Osalla hyönteisiä etusuoleen kuuluu esimaha, jossa ravinto jauhautuu hienompiin jakeisiin ja esimaha voi myös säädellä ravinnon kulkeutumista keskisuoleen. Keskisuolessa tapahtuu pääasiallinen ruoansulatus ja ravintoaineiden imeytyminen hyönteisen kudoksiin. Sulamaton osa ravinnosta kulkeutuu takasuoleen ja poistuu ulosteena peräsuolen ja peräaukon kautta. Ruoansulatuskanavan mikrobistolla on tärkeä merkitys hyönteisten ruoansulatuksen toiminnalle (Krishnan ym. 2014).
Hyönteiset ovat tasalämpöisiin eläimiin verrattuna tehokkaampia muuttamaan rehua eläinvalkuaiseksi ja rasvaksi, ja hyönteisten rehuhyötysuhteen on todettu olevan parempi kuin perinteisillä tuotantoeläimillä (Diener ym. 2009, Collavo ym. 2005, Nakagaki ja Defoliart 1991, Offenberg 2011, Slansky 1985). Kasvatettavan hyönteislajin tulisi olla helposti kasvatettava, hyvän makuinen, houkuttelevan värinen ja lajin tulisin soveltua rehukäyttöön ja mahdollisesti myös ruuaksi. Kasvatettavan hyönteislajin olisi hyvä olla paikallinen laji, että sen kasvatuksesta ei aiheudu vaaraa ympäristölle. Hyönteislajin pitäisi olla sellainen, joka tulee toimeen paikallisissa ilmasto-olosuhteissa, että kasvatustilan lämmityskustannukset eivät aiheuta ylimääräisiä kuluja (van Huis ym. 2013). Yleisimmin kasvatettavien hyönteisten kasvatus vaatii trooppisia olosuhteita noin 25–30 °C lämpötilaa ja 60–70 % ilmankosteutta.
Hyönteisten kasvatuksen työvaiheet
Hyönteiskasvatuksen tuotantoprosessin vaiheet ovat (Heiska ja Huikuri, 2017))
- Munien tuotanto, johon sisältyy
- Aikuisten tuottaminen
- Paritus ja munitus
- Inkubaatio
- Toukkien tai nymfien keruu
- Kasvatus, johon sisältyy
- Ruokinta
- Juotto
- Lopetettavien keruu
- Erottelu
- Puhtaanapito
- Lopetus, johon sisältyy
- Pakastus
- Muut käsittelyt
- Tuotteen käsittely, johon sisältyy
- Esikäsittely
- Prosessointi
- Varastointi
Hyönteiset ravintovaatimukset
Hyönteisten ravintoainetarpeet ovat melko samankaltaiset kuin kehittyneemmillä eläimillä, lukuun ottamatta sterolien tarvetta ja muutamia muita poikkeuksia. Hyönteiset tarvitsevat aminohappoja, vitamiineja ja kivennäis- ja hivenaineita sekä hiilihydraatteja, lipidejä ja steroleja. Ravintoaineiden tulisi olla tasapainossa toisiinsa nähden, erityisesti proteiinien (aminohappojen) ja hiilihydraattien suhde pitää olla lajikohtaisesti oikea (Panizzi ja Parra 2012).
Optimaalinen hyönteisille tarkoitettu rehu sisältää yleensä kaikki tai useimmat seuraavista: proteiinit tai aminohapot (10 välttämättömiä), hiilihydraatit, rasvahapot, kolesteroli, koliini, inositoli, pantoteenihappo, nikotiiniamidi, tiamiini, riboflaviini, foolihappo, pyridoksiini, B12-vitamiini, karoteeni tai A-vitamiini, tokoferoli, C-vitamiini, kivennäisaineet ja hivenaineet ja vesi. Jotkut hyönteislajit tarvitsevat myös nukleiinihappoja tai rasvaliukoisia vitamiineja, kuten A, E ja K1 (Vanderzant 1974, Panizzi ja Parra 2012).
Hyönteisten saaman ravinnon määrä ja laatu vaikuttavat koko hyönteisten elinkiertoon, kuten kasvuun, kehittymiseen ja lisääntymiseen. Toukkavaiheessa syöty rehumäärä ja rehun laatu vaikuttavat myöhempään kasvuun, kehitysaikaan, painoon ja selviytymiseen sekä hedelmällisyyteen, eliniän pituuteen, liikkumiseen sekä aikuisten hyönteisten kykyyn selviytyä. Niukasti tai heikompilaatuista rehua saaneista toukista tulee ”huonompilaatuisia” koteloita ja aikuisia (Panizzi ja Parra 2012).
Hyönteisille tarjottavan veden tulee olla puhdasta ja juomavedeksi kelpaavaa. Vettä tarvitaan mm. kudosten ylläpitoon, kasvuun ja lisääntymiseen.
Hiilihydraatit
Hiilihydraatit ovat hyönteisten tärkein energialähde. Hyönteiset voivat muuntaa hiilihydraatteja rasvoiksi varastointia varten ja niiden avulla voidaan edistää myös aminohappojen tuotantoa (Panizzi ja Parra 2012). Todennäköisesti useimmat hyönteislajit voivat hyödyntää yleisimpiä sokereita ja sokerin tai sulavan polysakkaridin puuttuminen ravinnosta vahingoittaa kehittymistä. Yleensä hyönteiset tarvitsevat suuria määriä hiilihydraatteja ruokavaliossaan. Hyönteiset, jotka käyttävät ravintonaan siemeniä ja viljaa, tarvitsevat noin 20–70 % hiilihydraatteja, kun taas kirvat tarvitsevat hiilihydraatteja 80 %. Sokereiden tarve vaihtelee hyönteislajien välillä ja sokereiden tarve voi olla erilainen saman lajin eri kehitysvaiheissa (Panizzi ja Parra 2012).
Sokereiden käyttökelpoisuudessa on eroja hyönteislajien välillä. Esimerkiksi monet kärpäset pystyvät sulattamaan melibioosia, mutta mehiläiset eivät pysty sitä sulattamaan (Gilmour 1961). Disakkarideista maltoosi on suurimmalle osalle hyönteisistä sulavaa, mutta laktoosi ei ole (Cohen 2004).
Hyönteiset tarvitsevat hiilihydraatteja myös kitiinin tuottamiseen. Kitiini on polysakkaridi, joka muodostaa niveljalkaisten ulkoisen tukirangan. Suurin osa hyönteisistä voi käyttää hyväkseen fruktoosia ja glukoosia, mutta jotkut monosakkaridit kuten arabinoosi, riboosi, xyloosi ja galaktoosi eivät sula hyönteisen ruoansulatuksessa (Chippendale 1978). Suurin osa hyönteisistä ei voi sulattaa selluloosaa, mutta se on tarpeellinen ja hyödyllinen suolen täytteenä (Cohen 2004).
Valkuaisaineet
Hyönteisten ravinnossa proteiinit (aminohapot) ovat välttämättömiä ja niitä tarvitaan yleensä suuria pitoisuuksia kasvuun (Panizzi ja Parra 2012). Aminohapoista rakennetaan valkuaisaineita esimerkiksi lihaskudokseen, solukalvoihin, entsyymeihin ja hormoneihin jne. Valkuaisen tarpeeseen vaikuttavat mm. kehitysvaihe ja sukupuoli. Kasvuiässä aminohappojen tarve on suurempi kuin aikuisiässä. Aikuiset hyönteiset tarvitsevat välttämättömiä aminohappoja munien tuottamiseen. Osa hyönteisistä kuitenkaan syö enää mitään aikuisvaiheessa (Panizzi ja Parra 2012).
Valkuaisaineet koostuvat aminohapoista. Hyönteinen tarvitsee rehussaan 8−10 välttämätöntä aminohappoa, joita se ei kykene omassa elimistössä muodostamaan. Hyönteisille välttämättömiä aminohappoja ovat arginiini, histidiini, isoleusiini, leusiini, lysiini, metioniini, fenyylialaniini, treoniini, tryptofaani ja valiini (Cohen 2004, Panizzi ja Parra 2012). Jos jostain välttämättömästä aminohaposta on rehussa puutetta, sen määrä rajoittaa valkuaisaineiden muodostumista kehossa ja hyönteisen kasvu tai kehitys kärsii. Osan aminohapoista eläin pystyy valmistamaan entsyymien ohjaamana muista aminohapoista. Hyönteisille tällaisia ei-välttämättömiä aminohappoja ovat seriini, asparagiini, aspartaamihappo, glutamiini, glutamiinihappo, alaniini, kysteiini, glysiini, tyrosiini ja proliini (Cohen 2004).
Rasvat
Rasva-aineisiin eli lipideihin kuuluvat mm. sterolit, öljyt, rasvat ja fosfolipidit. Rasvat ovat tärkeitä energian lähteitä, ne kuljettavat myös ravintoaineita ja toimivat rakenteellisena materiaalina molekyylejä rakennettaessa. Rasva-aineita on myös hormoneissa, jotka ovat tärkeitä elintoimintojen säätelijöitä (Cohen 2004). Muutamia poikkeuksia lukuun ottamatta hyönteiset pystyvät muodostamaan rasvahappoja proteiineista ja hiilihydraateista. Jotkut rasvahapot ovat kuitenkin välttämättömiä ravinnossa, kuten linoleiini- ja linoleenihapot, koska hyönteiset eivät pysty niitä muodostamaan (Panizzi ja Parra 2012).
Cohen (2004) mukaan epäonnistumiset hyönteisten ruokinnassa johtuvat usein vääristä lipideistä tai niiden määristä. Esimerkiksi siemeniä syövät perhosten sukuiset hyönteiset pystyvät hyvin sulattamaan öljyjä ja rasvoja, kun taas kasvien lehtiä syövät hyönteiset sulattavat huonosti öljyjä ja rasvoja, ja tämän vuoksi niiden ruokinnassa tulisi käyttää rasvahappoja (Turunen 1979).
Steroleja tarvitaan mm. solukalvojen rakenteisiin, hormoneihin, pintavahoihin ja kitiinikuoren rakenteisiin (Downer 1978, Chapman 1998). Hyönteiset saavat steroleja kolesterolista, kasvien kasvisteroleista ja sienten ergosterolista (Downer 1978, Cohen 2004). Kasvatettavien hyönteisten sterolitarpeet voidaan täyttää täydentämällä ruokavalioita kolesterolia sisältävillä raaka-aineilla, kuten munankeltuainen, maito, kalaöljy tai kasvisterolia sisältävillä raaka-aineilla, kuten kasviöljy, soijapavut tai maissi tai ergosterolia sisältävillä raaka-aineilla kuten hiiva (Ortiz ym. 2016).
Vitamiinit
Vesiliukoisia vitamiineja (B- ja C-vitamiinit) hyönteisen on saatava rehussa päivittäin, mutta rasvaliukoiset vitamiinit (A-, D-, E- ja K-vitamiinit) varastoituvat kudoksiin, jolloin elimistö voi käyttää niitä näistä varastoista tarvittaessa (Cohen 2004). Vitamiinien puutokset eivät näy sairauksina kuten selkärankaisilla, vaan vitamiinien puutostilojen on todettu aiheuttavan siipien epämuodostumia, kasvun heikkenemistä alentunutta hedelmällisyyttä ja painon laskua (Cohen 2004).
Useimpia B-ryhmän vitamiineja on oltava hyönteisten rehussa, koska hyönteisen oma elimistö ei pysty niitä tuottamaan. Tiamiini (B1-vitamiini), riboflaviini (B2-vitamiini), niasiini (B3-vitamiini, nikotiinihappo), pyridoksiini (B6-vitamiini) ja pantoteenihappo (B5-vitamiini) ovat välttämättömiä useimmille hyönteislajeille, kun taas biotiini ja foolihappo ovat välttämättömiä vain joillekin lajeille (Cohen 2004). Niasiinin puutos aiheuttaa kasvun ja kehityksen taantumista ja rakenteellisia epämuodostumia. Pantoteenihappo on kaikille hyönteislajeille välttämätön vitamiini (Gilmour 1961). Pyridoksiini toimii antioksidanttina sekä osallistuu solussa yli sataan entsyymireaktioon, joista suurin osa liittyy aminohappojen aineenvaihduntaan, mutta sen tarve vaikuttaa olevan hyvin erilainen eri hyönteislajeilla (Gilmour 1961). Biotiinin puutos aiheuttaa hyönteisillä kasvun taantumista ja hedelmällisyyden heikkenemistä. Foolihappo on välttämätön, mutta joillakin hyönteislajeilla se voidaan korvata kemiallisesti pteridiineillä (Gilmour 1961).
Koliini on ns. vitamiinin kaltainen rasvaliukoinen yhdiste, joka on välttämätön kaikille hyönteislajeille, mutta sen tarve vaihtelee paljon hyönteislajista riippuen (Gilmour 1961). Karnitiini on myös vitamiinien kaltainen aine. Suurimmalle osalle hyönteisistä se ei ole välttämätön, mutta jauhomadoille ja jauhopukeille (Tenebrionidae, Coleoptera) se on välttämätön (Fraenkel ja Chang 1954, Fraenkel 1958). C-vitamiini on antioksidantti, joka välttämätön monille kasveja ravintonaan käyttäville hyönteisille (Chippendale ja Beck 1964).
A-vitamiini eli retinoli on välttämätön silmän ja muiden pigmenttien muodostumiselle ja hyönteisen normaalille kasvulle. A-vitamiini toimii myös antioksidanttina ja suojaa solukalvoja (Gregory 1996). D-vitamiini (steroidi) on tärkeä rasvaliukoinen vitamiini selkärankaisille eläimille, joka vaikuttaa kalsiumin imeytymiseen ja metaboliaan. Hyönteisille se ei kuitenkaan ole tarpeellinen (Panizzi ja Parra 2012). E-vitamiinin eli α-tokoferolin tiedetään olevan tärkeä eläinten hedelmällisyydelle, mutta E-vitamiinilla on myös tärkeä tehtävä antioksidanttina (Gregory 1996). McFarlanen (1976b) tutkimuksen mukaan K-vitamiini parantaa merkittävästi kotisirkkojen kasvua. Vitamiineja voidaan listä rehuun esimerkiksi vitamiiniseosten avulla.
Kivennäis- ja hivenaineet
Hyönteisille tärkeitä kivennäis- ja hivenaineita ovat fosfori, kloori, kalsium, kalium, natrium, mangaani, magnesium, rauta, kupari, sinkki ja seleeni (Cohen 2004, Panizzi ja Parra 2012). Kalium on mukana lukuisissa kemiallisissa reaktioissa ja sitä on myös monissa aineissa, kuten lipideissä (fosfolipidit), joissakin proteiineissa ja nukleiinihapoissa (DNA ja RNA). Fosforia tarvitaan myös mm. aminohapoissa, fosfolipideissä, fosfoproteiineissa ja solujen välittömänä energianlähteenä toimivassa adenosiinifosfaatissa (ATP). Useimmat hivenaineet toimivat entsyymien ja hormonien rakenneosina (Cohen 2004).
Koska täsmällistä tietoa hyönteisten kivennäis -ja hivenainetarpeesta ei ole, hyönteisten ruokinnassa käytetään samoja valmisteita kuin selkärankaistenkin ruokinnassa. Näissä on kuitenkin ilmeisesti paljon sellaisiakin kivennäis -ja hivenaineita, joita hyönteiset eivät välttämättä tarvitse tai määrät ovat liian suuret suhteessa hyönteisten tarpeeseen (Panizzi ja Parra 2012).
Rehurakeen kovuus ja partikkelikoko
Ravinnon käyttökelpoisuuteen kullekin hyönteislajille vaikuttavat rehun fysikaaliset ominaisuudet esim. kovuus, pinnan karvaisuus, rehupartikkelin koko ja muoto (Panizzi ja Parra 2012). Rehurakeen kovuus ja rehun partikkelikoko tulisi olla sellainen, joka sopii kunkin hyönteislajin suun rakenteisiin ja syömiskäyttäytymiseen. Hyönteisten ruokinnassa täytyy huomioida hyönteisen suuosat ja alkuperäisten ravintokasvien rakenne. Jos rehurae on liian kovaa, hyönteinen ei pysty hyödyntämään rehua tehokkaasti ja hyönteisen kasvu kärsii (Panizzi ja Parra 2012).
Rehulainsäädäntö
EU:ssa eläimille voidaan syöttää vain turvallista rehua, joten niiden ruokinta lantajätteellä, ruoka- tai elintarvikejätteellä, joka sisältää lihaa ja kalaa, ei ole sallittua. Entisten elintarvikkeiden käytöstä eläinten rehuna säädetään sivutuoteasetuksessa (EY/1069/2009, artiklat 10 ja 14), Sivutuoteasetuksen toimeenpanoasetuksessa (EY/142/2011, artiklat 17 ja 24), Rehuhygienia-asetuksessa (EY/183/2005) sekä sivutuotelaissa (Laki eläimistä saatavista sivutuotteista, Finlex L 517/2015).
Hyönteisten ruokintaan käytetyn rehun raaka-aine ei saa sisältää torjunta-aineita, antibiootteja, taudin aiheuttajia tai haitallisia määriä raskasmetalleja. Pienetkin torjunta-ainejäämät voivat helposti tappaa kerralla koko hyönteispopulaation. Myös hyönteisten rehuaineiden mukana tulleet taudinaiheuttajat tai homeet voivat aiheuttaa massatuhon.
Olisi tärkeää suunnitella tuotanto siten, että paikallisia alkutuotannon ja elintarviketeollisuuden sivuvirtoja (vähempiarvoisia kasvibiomassoja) voitaisiin hyödyntää hyönteisten rehuna (van Huis ym. 2013). Sivuvirtojen tulisi olla sellaisia, joita ei jatkojalosteta muuhun käyttöön tai joita tuotetaan hyvin runsaasti käyttöön nähden.
Aikaisemmin hyönteisten ruokintaan käytettiin muille tuotantoeläimille tarkoitettuja kaupallisia rehuja (esim. siipikarjarehu). Nämä rehut sisältävät kuitenkin aineita, jotka eivät ole hyväksyttyjä käytettäväksi hyönteisten rehuissa, kuten väriaineita tai entsyymejä (esim. fytaasi). Valmisrehuissa käytetään yleensä myös erilaisia lisäaineita kuten emulsifaattorita, stabilisaattoreita, geeliytyviä aineita, pH:n muokkaajia, säilöntäaineita (antimikrobisia aineita ja antioksidantteja), väriaineita, entsyymejä ja kuitua (Cohen 2004). Muita funktionaalisia komponentteja, joita usein lisätään rehuihin (tai tulee raaka-aineiden mukana) ovat fenoliset yhdisteet, flavenoidit ja terpenoidit (Carroll ym. 1997, Johnson ja Felton 2001). Luomulaatuisissa rehuissa tällaisia aineita ei kuitenkaan ole ja niitä voidaan käyttää myös hyönteisten ruokinnassa.
Rehun lisäaineita käytetään parantamaan rehun raaka-aineiden tai eläintuotteiden ominaisuuksia, tyydyttämään eläimen ravitsemuksellisia tarpeita, edistämään eläintuotantoa, estämään tai vähentämään eläintuotannon ympäristöhaittoja taikka parantamaan eläimen elinympäristöä ja hyvinvointia (Cohen 2004). Rehuissa voidaan käyttää vain EU:n menettelyn mukaisesti hyväksyttyjä rehun lisäaineita (Asetus EY/1831/2003 rehun lisäaineista). Hyönteisille erikseen ei vielä ole hyväksytty rehun lisäaineita.
Hyönteisten kasvatuksessa käytettävien rehuaineiden ja rehuseosten sekä hyönteisistä valmistettujen rehujen tulee täyttää yleiset haitallisten aineiden enimmäisrajavaatimukset (EU Direktiivi 2002/32/EC ja sen nojalla annetut EU-asetukset). Asetuksen EY/767/2009 (ns. rehujen markkinoille saattamisasetus) liite III kieltää ulosteiden ja ruuansulatuskanavan sisällön käytön eläinten rehuna. Kiellettyjä aineksia ovat myös mm. parkkiaineilla käsitellyt vuodat, peitatut siemenet, puunsuoja-aineilla käsitelty puu (ml. sahanpuru), yhdyskuntajäte ja – vedet (myös teollisuuden jätevedet) ja maatalouselintarviketuotepakkaukset. Sivutuoteasetus ei salli tiettyjen tuotteiden, kuten lannan, ruokajätteen tai entisten elintarvikkeiden, jotka sisältävät lihaa ja kalaa, käyttämistä elintarviketuotantoeläinten (ml. hyönteisten) ruokinnassa. TSE-asetuksen mukaisesti käsitellyn eläinvalkuaisen käyttö on elintarviketuotantoeläinten ruokinnassa kiellettyä, paitsi poikkeuksena hyönteisten rehuissa kalajauho on sallittu. Salmonellaa rehuissa ei saa olla (kansallinen rehualan toiminnanharjoittamista koskeva MMM:n asetus, Finlex 548/2012).