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Autore/Autori: Claudio Macca
MiniMaster – Congresso 2025
Claudio Macca esplora le nuove frontiere dell’alimentazione, analizzando soluzioni innovative come la carne coltivata e l’uso di insetti per far fronte alla crescente domanda alimentare mondiale. L’intervento affronta le sfide legate alla sostenibilità della produzione di cibo per una popolazione in costante aumento, valutando i benefici ambientali e nutrizionali di queste alternative. Viene proposta una visione futuristica ma pragmatica della sicurezza alimentare globale.
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| Tag | clinica, ecologia, gestione, prevenzione, ricerca, tecnologia |
Il video MM25005, tenuto dal dottor Claudio Macca, affronta il tema dei “cibi del futuro” alla luce delle crescenti sfide planetarie, quali il cambiamento climatico e l’aumento della popolazione mondiale, con la conseguente necessità di incrementare la produzione di fonti proteiche. Utilizzando come base le analisi prospettiche della FAO fino al 2050, il relatore evidenzia l’urgenza di trovare alternative sostenibili agli attuali modelli di produzione alimentare, in particolare per soddisfare la domanda di proteine animali, destinata ad aumentare del 57% entro la metà del secolo.
L’esposizione esamina le principali risorse alimentari emergenti – alghe, meduse, cibi sintetici e insetti commestibili – descrivendone le caratteristiche biochimiche e nutrizionali. Le meduse mediterranee, ad esempio, sono ricche di collagene, peptidi antiossidanti e molecole bioattive, con un contenuto di aminoacidi essenziali comparabile ad altri frutti di mare di alto valore nutrizionale. Le alghe, sia micro che macro, forniscono polisaccaridi, proteine (fino al 65% del peso secco nella spirulina), acidi grassi polinsaturi, minerali e vitamine. Gli insetti commestibili presentano un contenuto proteico variabile ma spesso superiore a quello di mammiferi e pesci, oltre a grassi insaturi essenziali come omega-3 e omega-6; tuttavia, il loro consumo può comportare rischi microbiologici, chimici (metalli pesanti, micotossine) e tossicologici (antinutrienti, sostanze ormonali).
La valutazione del potenziale nutrizionale di queste nuove fonti alimentari richiede una caratterizzazione biochimica e nutraceutica approfondita, che includa analisi della composizione aminoacidica, del contenuto di grassi, della digeribilità proteica e della presenza di contaminanti. Il video sottolinea l’importanza di saggi tossicologici e dello sviluppo di tecnologie di lavorazione adeguate, specialmente per le meduse e gli insetti, al fine di garantire la sicurezza alimentare. Per gli insetti, vengono menzionati rischi specifici come il bioaccumulo di metalli pesanti (es. cadmio nella mosca soldato nera, arsenico nella tarma della farina) e la possibile interferenza di sostanze ormonali con lo sviluppo puberale.
Le strategie proposte per integrare queste nuove fonti proteiche nell’alimentazione umana includono tecniche di cottura rapida (tempura per le meduse), l’utilizzo di idrocolloidi estratti dalle alghe (agar, carragenina, alginati) come additivi alimentari, e la produzione di “cibi sintetici” a partire da colture cellulari animali o microbiche (cell-based foods). Per gli insetti, si raccomanda la rimozione di parti dure prima della cottura e, dato l’elevato carico microbico intestinale, un adeguato trattamento termico o di altra natura per ridurre la contaminazione. L’allevamento di insetti su substrati controllati e la selezione di specie con basso accumulo di tossine sono indicati come misure per mitigare i rischi.
Il video MM25005 conclude che, per far fronte alla crescente domanda globale di proteine (stimata in un incremento del 70% della produzione entro il 2050), è necessario diversificare le fonti proteiche e adottare sistemi di produzione più sostenibili. Le alghe, le meduse, i cibi sintetici e gli insetti rappresentano opzioni promettenti, ma richiedono un’attenta valutazione dei rischi sanitari e ambientali, nonché lo sviluppo di tecnologie di trasformazione e normative specifiche. La FAO e altre organizzazioni promuovono diete più sostenibili per affrontare le sfide della sicurezza alimentare, della salute pubblica e dell’equità economica.
The video MM25005, presented by Dr. Claudio Macca, addresses the topic of “future foods” in light of growing planetary challenges such as climate change and world population increase, with the consequent need to boost protein supply. Drawing on FAO prospective analyses up to 2050, the speaker highlights the urgency of finding sustainable alternatives to current food production models, particularly to meet the demand for animal proteins, which is projected to rise by 57% by mid-century.
The presentation examines the main emerging food resources – algae, jellyfish, synthetic foods, and edible insects – describing their biochemical and nutritional characteristics. Mediterranean jellyfish, for example, are rich in collagen, antioxidant peptides, and bioactive molecules, with an essential amino acid profile comparable to other high-value seafood. Algae, both micro and macro, provide polysaccharides, proteins (up to 65% dry weight in spirulina), polyunsaturated fatty acids, minerals, and vitamins. Edible insects have a variable but often higher protein content than mammals and fish, along with essential unsaturated fats such as omega-3 and omega-6; however, their consumption may pose microbiological, chemical (heavy metals, mycotoxins), and toxicological risks (antinutrients, hormonal substances).
Assessing the nutritional potential of these novel food sources requires thorough biochemical and nutraceutical characterization, including amino acid composition, fat content, protein digestibility, and contaminant analysis. The video emphasizes the importance of toxicological assays and the development of appropriate processing technologies, especially for jellyfish and insects, to ensure food safety. For insects, specific risks are mentioned, such as heavy metal bioaccumulation (e.g., cadmium in black soldier fly, arsenic in mealworm) and possible interference of hormonal substances with pubertal development.
Proposed strategies for integrating these new protein sources into the human diet include quick cooking techniques (tempura for jellyfish), use of hydrocolloids extracted from algae (agar, carrageenan, alginates) as food additives, and production of “synthetic foods” from animal or microbial cell cultures (cell-based foods). For insects, removal of hard parts before cooking is recommended, and, given the high intestinal microbial load, adequate heat or other treatments to reduce contamination. Rearing insects on controlled substrates and selecting species with low toxin accumulation are indicated as measures to mitigate risks.
The video MM25005 concludes that to meet the growing global protein demand (estimated at a 70% increase in production by 2050), it is necessary to diversify protein sources and adopt more sustainable production systems. Algae, jellyfish, synthetic foods, and edible insects represent promising options, but require careful assessment of health and environmental risks, as well as the development of processing technologies and specific regulations. FAO and other organizations promote more sustainable diets to address the challenges of food security, public health, and economic equity.
Sono il dottor Claudio Macca, responsabile del servizio di dietetica e nutrizione clinica di Humanitas Gavazzini a Bergamo. Ringrazio il professor Mantero e il dottor Passaretti per il cortese invito e per l’opportunità di parlare dei cibi del futuro, un futuro purtroppo gravato dalle grandi problematiche planetarie, del cambio di clima e dell’aumento della popolazione mondiale, con il conseguente aumento dei fabbisogni alimentari e soprattutto proteici.
Questo documento di analisi prospettica della FAO fino al 2050 evidenzia le incertezze sul futuro dell’alimentazione e dell’agricoltura, sollevando interrogativi sulla loro sostenibilità. Le incertezze derivano da fattori come la crescita della popolazione, le scelte alimentari, il progresso tecnologico, la distribuzione del reddito, le risorse naturali, il cambiamento climatico e la sostenibilità della pace.
Sebbene non si possa prevedere con certezza l’evoluzione di questi fattori, è chiaro che influenzeranno il futuro nostro e delle nuove generazioni. Il futuro del nostro cibo è minacciato da quei fattori che vedete in elenco. Circa la biodisponibilità dell’apporto proteico, entro il 2050 la popolazione mondiale raggiungerà i 9,7 miliardi con una crescita della classe media, che aumenterà la domanda di proteine del 57%. La sfida è nutrire questa popolazione senza esaurire le risorse del pianeta, ma sappiamo bene che purtroppo non esiste un pianeta B.
Ecco i cibi e le materie prime attualmente indicate per supplire alla futura mancanza di fonti di componenti azotate nell’alimentazione del pianeta: alghe, meduse, cibi sintetici e insetti commestibili. Il termine “seafood” si riferisce a tutti i cibi marini utilizzati per la nutrizione umana, inclusi pesci, molluschi, meduse e alghe. La produzione globale annuale di pesci, molluschi e alghe supera i 75 milioni di tonnellate, con un aumento triplicato della produzione da acquacultura negli ultimi 15 anni. Entro il 2030 è previsto che l’acquacultura coprirà ben oltre il 62% della produzione mondiale di frutti di mare globale.
Circa le meduse, queste sono le specie commestibili presenti anche nel Mediterraneo: Rhizostoma pulmo, Cotylorhiza tuberculata, oltre ad Aurelia. Questo studio dimostra che le meduse comuni nel mar Mediterraneo sono ricche di collagene, peptidi, antiossidanti e altre molecole bioattive, e sono una preziosa fonte di composti naturali utili sia in ambito biomedico che come ingredienti alimentari, similmente alle meduse asiatiche. La caratterizzazione biochimica e nutraceutica, insieme a saggi tossicologici e allo sviluppo di tecnologie di lavorazione, è cruciale per sfruttare il potenziale nutrizionale delle meduse mediterranee.
Tutti gli amminoacidi essenziali sono stati trovati nei campioni di Rhizostoma pulmo e Cotylorhiza tuberculata. Invece amminoacidi essenziali come istidina e leucina sono assenti in Aurelia, mentre cisteina e arginina mancano nella Cotylorhiza tuberculata. Il contenuto di aminoacidi essenziali delle tre meduse mediterranee è comparabile a quello di altri frutti di mare asiatici ed europei di alto valore nutrizionale. I peptidi più abbondanti in tutti e tre i campioni sono ottenuti dalla digestione del collagene con pepsinogeno, quello più simile alla nostra digestione. I collageni di medusa sono stati generalmente classificati a seconda della specie e riconosciuti come materiale molto adatto per l’ingegneria tessutale della cartilagine e altre applicazioni biomediche. È da notare che i tessuti di Aurelia e Rhizostoma pulmo contenevano fino a circa il 40% di collagene puro in base al peso secco del liofilizzato.
In questa slide vedete la realizzazione di ricette per il consumo delle meduse, prevalentemente cottura rapida e tempura.
Un’altra risorsa sono le alghe. Da migliaia di anni le alghe sono consumate in Oriente come alimenti per l’uomo, mentre in Occidente le alghe non sono entrate nel gusto e neppure nella tradizione alimentare. Greci e romani non le consideravano un alimento e solo nel secolo scorso sono state introdotte in Europa, specie in Scozia e Irlanda, dove ancora sono vendute per strada. Il consumo di alghe fresche o secche aumenta con il crescere del tenore economico e degli standard di vita. Le alghe, il cui ambiente tipico è il mare, non vanno confuse con i cianobatteri o le microalghe verdi-azzurre, che vivono soprattutto nelle acque dolci e anche su muri, cortecce di alberi, eccetera, purché vi sia un minimo di umidità.
Dunaliella, Chlorella, Spirulina, Haematococcus sono le principali microalghe e il loro utilizzo è soprattutto nutraceutico. Le macroalghe sono piante acquatiche che gli asiatici utilizzano da sempre come cibo. Si suddividono in tre gruppi: alghe verdi, alghe brune e alghe rosse. Le alghe verdi sono costituite da cellulosa e emicellulosa, le alghe brune da alginato e fucoidano e quelle rosse da galattano. Nei paesi occidentali i componenti importanti delle alghe vengono estratti e utilizzati come idrocolloidi alimentari: agar, carragenina, alginati. In Cina, Corea e Giappone le alghe sono usate in vari piatti tra cui zuppe, stufate, muffin, pilaf e antipasti.
I polisaccaridi ne sono i principali costituenti, ma nelle macroalghe la quota proteica varia dal 5 all’11% nelle alghe brune, dal 30 al 40% nelle alghe rosse fino al 20% nelle alghe verdi. Altri composti delle alghe sono: 57% di carboidrati, 1-7% di lipidi, il resto sono ceneri per il 25%. Alcune microalghe sintetizzano PUFA a lunga catena, come acido eicosapentaenoico ed acido docosaesaenoico. Altre sintetizzano polisaccaridi intra- o extracellulari, alcuni dei quali contengono insoliti zuccheri monomeri.
La Spirulina platensis e la Spirulina maxima hanno un discreto contenuto proteico, fino al 62-65% del peso secco, mentre la Chlorella arriva addirittura al 58% di proteine. Il livello proteico della spirulina è superiore a quello di ogni altro alimento. L’utilizzazione netta proteica della spirulina è simile a quella di altre fonti vegetali, con buona composizione in aminoacidi essenziali, buona digeribilità e valore biologico, pur se cisteina e lisina sono leggermente ridotte rispetto alle proteine standard.
Le microalghe contengono lipidi con composizione simile a quella degli oli vegetali, cioè fino all’85% del loro peso secco, e in genere è un contenuto che varia tra il 20 e il 40%. Si tratta di esteri di glicerolo e acidi grassi con catena tra C14 e C22, saturi e insaturi. La spirulina contiene magnesio, potassio, ferro, calcio e altri oligoelementi. Le macroalghe contengono fino al 36% della massa secca come sodio, potassio, calcio, magnesio, cloro, zolfo e fosforo, oltre a micronutrienti come iodio, zinco, rame, selenio, molibdeno, ferro, fluoro, boro, manganese, nichel, cobalto.
Le alghe sono una delle fonti più ricche di calcio, con elevata percentuale di iodio. Le microalghe sono anche fonte di numerosissimi prodotti chimici, come carotenoidi, ficobiline, acidi grassi, polisaccaridi, vitamine, steroli e sostanze bioattive.
Nei cibi sintetici, la produzione alimentare utilizza cellule animali o microbiche per produrre analoghi di prodotti animali o vegetali, per esempio tessuti animali o proteine e grassi animali o vegetali specifici, con proprietà nutrizionali corrispondenti a quelle dei prodotti convenzionali. Queste tecnologie potrebbero svolgere un ruolo molto importante nel supportare la crescente domanda globale di proteine di origine animale e fornire modi più sostenibili di produrre proteine animali.
Qui vediamo i passaggi metodologici per i cell-based foods: selezione delle cellule dell’animale di origine, poi la selezione di cellule che si moltiplicano nei bioreattori e poi dopo si vanno ad ancorare a micro carrier o a un’impalcatura per ottenere una struttura tridimensionale. A seguire la loro preparazione, proliferazione e differenziazione per giungere infine alla raccolta del prodotto e lavorazione alimentare vera e propria per la commercializzazione.
Alcuni gruppi di insetti hanno avuto un ruolo significativo nella nutrizione umana, sebbene il loro consumo sia stato a lungo considerato tabù nelle culture occidentali. Il loro utilizzo tradizionale nei paesi tropicali e subtropicali è invece diffuso e offre importanti vantaggi nutrizionali, economici ed ecologici, specie per le comunità rurali. I benefici potenziali di un uso più ampio sono evidenti e si osserva un cambiamento nell’atteggiamento negativo esistente prima in Occidente.
Gli insetti commestibili sono generalmente puliti poiché si nutrono principalmente di foglie e parti di piante. Alcuni, come le larve di coleotteri e lepidotteri, vivono in alberi o cespugli, mentre altre come le cicale ninfe si nutrono di radici. Esistono anche insetti acquatici e predatori come alcune vespe che alimentano i loro nidi con prede. Alcune specie come le termiti africane costruiscono termitai imponenti. È importante conoscere le specie locali commestibili, poiché alcuni insetti possono contenere tossine e allergeni. Colori vivaci e comportamenti appariscenti possono indicare la presenza di sostanze nocive.
L’uso degli insetti come cibo ha implicazioni ecologiche significative, poiché possono convertire una vasta gamma di vegetazione in biomassa animale, superando la capacità degli animali tradizionalmente accettati come cibo. Il tipo di metamorfosi di una specie commestibile influisce sugli stadi di vita consumati. Negli insetti con metamorfosi incomplete come ortotteri, isotteri, eterotteri e omotteri, si consumano generalmente ninfe e adulti con rimozione di parti dure prima della cottura. Negli insetti con metamorfosi completa, come per esempio i lepidotteri, i coleotteri e gli imenotteri, si consumano principalmente le larve, ma a volte anche le pupe e raramente gli individui adulti.
Negli studi di Le Elordui nel 1997, è stato rilevato che in 78 specie di insetti dello stato di Oaxaca in Messico si ha un contenuto calorico compreso tra 293 e 762 kcal per 100 grammi di sostanza secca. Ad esempio, l’energia lorda della Locusta migratoria varia tra 598 e 816 kJ per 100 grammi di peso fresco, a seconda della dieta. In questa tabella vedete riportati i valori energetici in kcal per 100 grammi di peso fresco di insetti selvatici e di allevamento selezionati in tutto il mondo.
Il contenuto proteico degli insetti varia significativamente tra le specie e dipende anche dall’alimentazione e dallo stadio di metamorfosi. Alcuni insetti possono avere un contenuto proteico comparabile o superiore a quello di mammiferi, rettili e pesci. Ad esempio, le cavallette e i grilli alimentati con crusca presentano quasi il doppio del contenuto proteico rispetto a quelle nutrite con mais. Le proteine dei cereali fondamentali nelle diete globali sono spesso carenti di lisina e in alcuni casi di triptofano e treonina. Al contrario, alcune specie di insetti come i bruchi della famiglia Saturnidae e le larve del tonchio palmare presentano alti livelli di questi aminoacidi.
Questo è un confronto tra insetti e carne di manzo: tra vermi della farina e manzo, si hanno meno grassi, più aminoacidi ramificati, parità per rame, potassio, ferro, zinco, selenio, vitamine superiori tranne per l’unica che è un po’ carente, la vitamina B12. Il grasso è il macronutriente più denso di energia, composto da trigliceridi. Un esempio di insetto commestibile ad alto contenuto di grassi è la larola di Witchetti australiana, con il 38% di grassi nel peso secco, ricca di acido oleico, un acido grasso omega 9 monoinsaturo.
Gli insetti commestibili rappresentano una significativa fonte di grassi, con oli e estratti che contengono acidi grassi polinsaturi, fra cui gli essenziali linoleico e linolenico, importanti per lo sviluppo infantile. Gli insetti potrebbero coprire la carenza di omega 3 e omega 6, specie nei paesi in via di sviluppo con accesso limitato a fonti ittiche.
Per quanto riguarda i valori di micronutrienti, negli insetti il valore nutrizionale dipende dalla dieta e dallo stadio metamorfico e varia da specie a specie. In generale, il consumo dell’intero corpo dell’insetto aumenta il contenuto nutrizionale. Anche per i minerali si vede come il bruco mopane, come molti insetti commestibili, sia una fonte eccellente di ferro con un contenuto di 31-77 mg per 100 grammi, superiore alla carne bovina. Circa le vitamine, esse sono presenti nella maggior parte degli insetti commestibili con valori nutrizionali più che adeguati per tiamina, riboflavina e vitamina B12.
Con il consumo di insetti si corrono rischi microbiologici, chimici, tossicologici e parassitologici. Gli insetti consumati interi e non eviscerati spesso presentano alte contaminazioni microbiologiche e da prioni, nel caso in cui gli insetti siano stati allevati su mangimi contaminati da prioni. Poiché è impossibile rimuovere l’intestino degli insetti, che può contenere da log 6 a log 12 di colony forming units per millilitro, è necessario prevedere sempre un trattamento per contenere la contaminazione microbica, anche se la produzione degli insetti non è destinata all’alimentazione umana. I pericoli chimici sono rappresentati dalla presenza di metalli pesanti: arsenico, cadmio, cobalto, cromo, rame, nichel, piombo, stagno, zinco; poi da micotossine, da PCB, diossine, ritardanti di fiamma, pesticidi, ormoni, residui di medicinali veterinari.
Tossine e antinutrienti negli insetti sono contenuti propriamente negli insetti: sono antinutrienti come l’ossalato, i tannini, i fitati e le tiaminasi, mentre alcuni coleotteri contengono addirittura sostanze ormonali come analoghi di testosterone, diidrotestosterone o cortisone, che possono interferire con lo sviluppo puberale nell’infanzia e nell’adolescenza.
Il bioaccumulo di metalli pesanti varia significativamente tra le specie di insetti. Per esempio, Hermetia illucens, cioè la mosca soldato nera, un dittero saprofago bioconvertitore che si nutre di diversi materiali organici in decomposizione, sia animali che vegetali, come sottoprodotti della filiera agroalimentare e molti altri substrati, tra cui letame, accumula cadmio fino a 6-9 volte rispetto al substrato di crescita, mentre il piombo viene accumulato nelle larve con un fattore di 2. Tenebrio molitor, cioè la tarma della farina, può accumulare arsenico in modo significativo. I mangimi contenenti aflatossine, non adatti per il consumo animale, potrebbero essere utilizzati in futuro per l’allevamento di insetti. Altri contaminanti sono rappresentati da residui di farmaci veterinari, pesticidi, diossine, idrocarburi policiclici aromatici, bifenili policlorurati, ritardanti di fiamma, trovati occasionalmente negli insetti in commercio, anche se in concentrazioni paragonabili di fatto ad altre fonti proteiche di origine animale.
Siamo giunti alla conclusione e ci centriamo sulla crescita della domanda di proteine. La FAO stima che la produzione di proteine animali dovrà aumentare del 70% entro il 2050 per soddisfare la domanda già oggi di circa 70 grammi al giorno, con la comparsa dei seguenti problemi: sostenibilità ambientale, allevamento intensivo che contribuirà a ulteriore deforestazione, perdita di biodiversità e cambiamenti climatici. La FAO sottolinea l’importanza di pratiche agricole più sostenibili. La sicurezza alimentare: l’aumento della domanda eserciterà pressione sulle risorse alimentari con potenziali conflitti per l’accesso a cibo e acqua, specialmente in regioni vulnerabili. Salute pubblica: un incremento del consumo di proteine animali se non gestito correttamente può causare un aumento di malattie legate all’alimentazione e resistenza agli antibiotici. Equità economica: la crescente domanda di proteine potrebbe aumentare i prezzi degli alimenti penalizzando le fasce di popolazione a basso reddito. Per affrontare queste sfide, la FAO e altre organizzazioni promuovono diete più sostenibili, includendo una maggiore varietà di fonti proteiche e diversificando i sistemi di produzione di proteine di origine animale. Grazie per l’attenzione.
I am Dr. Claudio Macca, head of the dietetics and clinical nutrition service at Humanitas Gavazzini in Bergamo. I thank Professor Mantero and Dr. Passaretti for the kind invitation and for the opportunity to speak about future foods, a future unfortunately burdened by major planetary issues such as climate change and the increase in world population, with the consequent increase in food and especially protein needs.
This FAO prospective analysis document up to 2050 highlights the uncertainties about the future of food and agriculture, raising questions about their sustainability. The uncertainties stem from factors such as population growth, dietary choices, technological progress, income distribution, natural resources, climate change, and the sustainability of peace.
Although the evolution of these factors cannot be predicted with certainty, it is clear that they will influence our future and that of the new generations. The future of our food is threatened by the factors you see listed. Regarding the bioavailability of protein intake, by 2050 the world population will reach 9.7 billion with a growth of the middle class, which will increase protein demand by 57%. The challenge is to feed this population without depleting the planet’s resources, but we know well that unfortunately there is no Planet B.
Here are the foods and raw materials currently indicated to meet the future lack of sources of nitrogenous components in the planet’s diet: algae, jellyfish, synthetic foods, and edible insects. The term “seafood” refers to all marine foods used for human nutrition, including fish, shellfish, jellyfish, and algae. Global annual production of fish, shellfish, and algae exceeds 75 million tons, with a tripling of aquaculture production in the last 15 years. By 2030, aquaculture is expected to cover well over 62% of global seafood production.
Regarding jellyfish, these are the edible species also present in the Mediterranean: Rhizostoma pulmo, Cotylorhiza tuberculata, and Aurelia. This study shows that common jellyfish in the Mediterranean Sea are rich in collagen, peptides, antioxidants, and other bioactive molecules, and are a valuable source of natural compounds useful both in the biomedical field and as food ingredients, similar to Asian jellyfish. Biochemical and nutraceutical characterization, together with toxicological assays and the development of processing technologies, is crucial to exploit the nutritional potential of Mediterranean jellyfish.
All essential amino acids were found in samples of Rhizostoma pulmo and Cotylorhiza tuberculata. However, essential amino acids such as histidine and leucine are absent in Aurelia, while cysteine and arginine are missing in Cotylorhiza tuberculata. The essential amino acid content of the three Mediterranean jellyfish is comparable to that of other Asian and European seafood of high nutritional value. The most abundant peptides in all three jellyfish samples are obtained from collagen digestion with pepsinogen, which is most similar to our digestion. Jellyfish collagens have been generally classified according to the species and recognized as very suitable material for cartilage tissue engineering and other biomedical applications. It is noteworthy that the tissues of Aurelia and Rhizostoma pulmo contained up to about 40% pure collagen based on the dry weight of the lyophilizate.
In this slide you see the preparation of recipes for consuming jellyfish, mainly quick cooking and tempura.
Another resource is algae. For thousands of years, algae have been consumed in the East as human food, while in the West algae have not entered the taste or food tradition. Greeks and Romans did not consider them a food, and only in the last century were they introduced in Europe, especially in Scotland and Ireland, where they are still sold on the street. The consumption of fresh or dried algae increases with rising economic status and living standards. Algae, whose typical environment is the sea, should not be confused with cyanobacteria or blue-green microalgae, which live mainly in fresh waters and also on walls, tree bark, etc., as long as there is a minimum of moisture.
Dunaliella, Chlorella, Spirulina, Haematococcus are the main microalgae and their use is mainly nutraceutical. Macroalgae are aquatic plants that Asians have always used as food. They are divided into three groups: green algae, brown algae, and red algae. Green algae consist of cellulose and hemicellulose, brown algae of alginate and fucoidan, and red algae of galactan. In Western countries, important components of algae are extracted and used as food hydrocolloids: agar, carrageenan, alginates. In China, Korea, and Japan, algae are used in various dishes including soups, stews, muffins, pilafs, and appetizers.
Polysaccharides are the main constituents, but in macroalgae the protein content ranges from 5 to 11% in brown algae, 30 to 40% in red algae, up to 20% in green algae. Other compounds in algae are: 57% carbohydrates, 1-7% lipids, the rest is ash at 25%. Some microalgae synthesize long-chain PUFAs, such as eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid. Others synthesize intra- or extracellular polysaccharides, some of which contain unusual monomer sugars.
Spirulina platensis and Spirulina maxima have a good protein content, up to 62-65% of dry weight, while Chlorella even reaches 58% protein. The protein level of spirulina is higher than that of any other food. The net protein utilization of spirulina is similar to that of other plant sources, with a good essential amino acid composition, good digestibility and biological value, although cysteine and lysine are slightly reduced compared to standard proteins.
Microalgae contain lipids with a composition similar to that of vegetable oils, i.e., up to 85% of their dry weight, and generally this content varies between 20 and 40%. These are esters of glycerol and fatty acids with chains between C14 and C22, saturated and unsaturated. Spirulina contains magnesium, potassium, iron, calcium, and other trace elements. Macroalgae contain up to 36% of their dry mass as sodium, potassium, calcium, magnesium, chlorine, sulfur, and phosphorus, in addition to micronutrients such as iodine, zinc, copper, selenium, molybdenum, iron, fluorine, boron, manganese, nickel, cobalt.
Algae are one of the richest sources of calcium, with a high percentage of iodine. Microalgae are also a source of numerous chemical products, such as carotenoids, phycobilins, fatty acids, polysaccharides, vitamins, sterols, and bioactive substances.
In synthetic foods, food production uses animal or microbial cells to produce analogs of animal or plant products, for example animal tissues or specific animal or plant proteins and fats, with nutritional properties corresponding to those of conventional products. These technologies could play a very important role in supporting the growing global demand for animal-derived proteins and provide more sustainable ways of producing animal proteins.
Here we see the methodological steps for cell-based foods: selection of cells from the animal of origin, then selection of cells that multiply in bioreactors, then they are anchored to microcarriers or a scaffold to obtain a three-dimensional structure. Followed by their preparation, proliferation, and differentiation to finally reach product collection and actual food processing for commercialization.
Some insect groups have played a significant role in human nutrition, although their consumption has long been considered taboo in Western cultures. Their traditional use in tropical and subtropical countries is widespread and offers important nutritional, economic, and ecological advantages, especially for rural communities. The potential benefits of wider use are evident, and a change in the previously existing negative attitude in the West is observed.
Edible insects are generally clean as they feed mainly on leaves and plant parts. Some, like beetle and lepidopteran larvae, live in trees or bushes, while others like cicada nymphs feed on roots. There are also aquatic and predatory insects, such as some wasps that feed their nests with prey. Some species like African termites build impressive mounds. It is important to know local edible species, as some insects may contain toxins and allergens. Bright colors and conspicuous behaviors may indicate the presence of harmful substances.
The use of insects as food has significant ecological implications, as they can convert a wide range of vegetation into animal biomass, exceeding the capacity of traditionally accepted food animals. The type of metamorphosis of an edible species affects the life stages consumed. In insects with incomplete metamorphosis such as Orthoptera, Isoptera, Heteroptera, and Homoptera, nymphs and adults are generally consumed, with removal of hard parts before cooking. In insects with complete metamorphosis, such as Lepidoptera, Coleoptera, and Hymenoptera, larvae are mainly consumed, but sometimes also pupae and rarely adults.
In studies by Le Elordui in 1997, it was found that in 78 insect species from the state of Oaxaca in Mexico, the caloric content ranges from 293 to 762 kcal per 100 grams of dry matter. For example, the gross energy of Locusta migratoria varies between 598 and 816 kJ per 100 grams of fresh weight, depending on the diet. This table shows the energy values in kcal per 100 grams of fresh weight of selected wild and farmed insects from around the world.
The protein content of insects varies significantly between species and also depends on diet and metamorphic stage. Some insects can have a protein content comparable to or higher than that of mammals, reptiles, and fish. For example, grasshoppers and crickets fed on bran have almost twice the protein content of those fed on corn. Cereal proteins, fundamental in global diets, are often deficient in lysine and in some cases tryptophan and threonine. Conversely, some insect species such as caterpillars of the Saturnidae family and palm weevil larvae have high levels of these amino acids.
This is a comparison between insects and beef: between mealworms and beef, there is less fat, more branched-chain amino acids, parity for copper, potassium, iron, zinc, selenium, vitamins are higher except for the one that is somewhat deficient, vitamin B12. Fat is the most energy-dense macronutrient, composed of triglycerides. An example of an edible insect with high fat content is the Australian Witchetti larva, with 38% fat in dry weight, rich in oleic acid, a monounsaturated omega-9 fatty acid.
Edible insects represent a significant source of fats, with oils and extracts containing polyunsaturated fatty acids, including the essential linoleic and linolenic acids, important for infant development. Insects could cover the deficiency of omega-3 and omega-6, especially in developing countries with limited access to fish sources.
Regarding micronutrient values, in insects the nutritional value depends on the diet and metamorphic stage and varies from species to species. In general, consuming the whole insect body increases the nutritional content. For minerals, the mopane caterpillar, like many edible insects, is an excellent source of iron with a content of 31-77 mg per 100 grams, higher than beef. Regarding vitamins, they are present in most edible insects with more than adequate nutritional values for thiamine, riboflavin, and vitamin B12.
Consuming insects carries microbiological, chemical, toxicological, and parasitological risks. Insects consumed whole and not eviscerated often show high microbiological contamination and prion contamination, if the insects have been raised on prion-contaminated feed. Since it is impossible to remove the insect gut, which can contain from log 6 to log 12 colony forming units per milliliter, it is always necessary to provide treatment to contain microbial contamination, even if insect production is not intended for human consumption. Chemical hazards include the presence of heavy metals: arsenic, cadmium, cobalt, chromium, copper, nickel, lead, tin, zinc; then mycotoxins, PCBs, dioxins, flame retardants, pesticides, hormones, residues of veterinary medicines.
Toxins and antinutrients in insects are inherently present in the insects: they are antinutrients such as oxalate, tannins, phytates, and thiaminases, while some beetles even contain hormonal substances such as analogs of testosterone, dihydrotestosterone, or cortisone, which can interfere with pubertal development in childhood and adolescence.
Heavy metal bioaccumulation varies significantly between insect species. For example, Hermetia illucens, the black soldier fly, a saprophagous bioconverter dipteran that feeds on various decomposing organic materials, both animal and vegetable, such as agro-food by-products and many other substrates including manure, accumulates cadmium up to 6-9 times relative to the growth substrate, while lead is accumulated in larvae with a factor of 2. Tenebrio molitor, the mealworm, can accumulate arsenic significantly. Feeds containing aflatoxins, unsuitable for animal consumption, could be used in the future for insect rearing. Other contaminants are represented by residues of veterinary drugs, pesticides, dioxins, polycyclic aromatic hydrocarbons, polychlorinated biphenyls, flame retardants, occasionally found in commercial insects, although at concentrations comparable in fact to other animal protein sources.
We have reached the conclusion and focus on the growth of protein demand. FAO estimates that animal protein production will need to increase by 70% by 2050 to meet the demand, already today around 70 grams per day, with the emergence of the following problems: environmental sustainability, intensive farming contributing to further deforestation, loss of biodiversity and climate change. FAO emphasizes the importance of more sustainable agricultural practices. Food security: increased demand will put pressure on food resources with potential conflicts over access to food and water, especially in vulnerable regions. Public health: an increase in animal protein consumption if not managed properly can lead to an increase in diet-related diseases and antibiotic resistance. Economic equity: growing demand for protein could increase food prices, penalizing low-income populations. To address these challenges, FAO and other organizations promote more sustainable diets, including a greater variety of protein sources and diversifying animal protein production systems. Thank you for your attention.
