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Resumen

Los insectos comestibles han adquirido notable atención como una posible solución como fuente suplementaria para reducir la crisis alimentaria gracias a sus beneficios nutricionales, como constituir una fuente alternativa de proteína, grasa y minerales. El análisis por micro fluorescencia de rayos X (micro-XRF) puede emplearse a fin de comprender la distribución de elementos en los insectos de forma sin destruir la muestra. En esta nota de aplicación, se obtuvieron imágenes de mapas elementales a partir de muestras de grillos comestibles usando el microscopio analítico de rayos X HORIBA XGT-9000, el cual reveló a las mandíbulas del grillo como una rica fuente de zinc.

Introducción

La inseguridad alimentaria es una de las crisis sociales más importantes que el mundo enfrenta en la actualidad. La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO; por sus siglas en inglés) ha estimado que entre 720 y 811 millones de personas padecen hambre, y que la prevalencia de la desnutrición (PoU; por sus siglas en inglés) logró escalar al 9,9 % en 2020 a nivel mundial. [1] Como un paso hacia la superación de esta crisis, los insectos comestibles han recibido atención y se han realizado numerosos estudios científicos para revelar sus beneficios nutricionales, como potencial fuente de proteína y minerales. [2,3]

Los análisis elementales cobran relevancia a fin de lograr una mejor comprensión de los insectos comestibles desde un enfoque nutricional y toxicológico. La espectrometría de emisión óptica por plasma acoplado inductivamente (ICP-OES) y la fluorescencia de rayos X (XRF) son utilizados ampliamente como herramientas de detección para determinar el contenido total de elementos inorgánicos en los insectos. [2,3] Además, la micro-XRF puede revelar la distribución de los elementos en los insectos de forma no destructiva mediante el barrido de la platina durante la medición.

Dado que estos elementos a menudo se distribuyen en el cuerpo de un insecto debido a su metabolismo, es importante conocer la distribución de “cuales elementos existen en qué partes de un insecto”, así como el contenido total de dichos elementos. [4,5] En esta nota de aplicación, se realizaron imágenes de mapas elementales en muestras comerciales de grillos comestibles empleando el microscopio analítico de rayos X HORIBA XGT-9000 (Figura 1) para revelar la distribución de un nutriente metálico, el zinc, en ellos.

Microscopio analítico de rayos X HORIBA XGT-9000

Información de la muestra.

Se adquirió un paquete comercial de grillos comestibles (Figura 2) en una tienda de entomofagia. El grillo fue criado y procesado (asado sin la adición de saborizantes) por un fabricante en Japón.

Los cálculos y calibraciones cuantitativos se basan en la suposición de que todos los rayos X inciden sobre la muestra y son absorbidos por ella. Si el componente es más pequeño que el haz de rayos X, esta suposición dejará de ser válida obteniéndose como consecuencia resultados incorrectos. Es de vital importancia señalar que estos serán falsos negativos, lo que permitirá que sean liberados al mercado juguetes potencialmente peligrosos.

El tamaño del grillo fue de aproximadamente 30 mm. Es bien sabido que los grillos proveen un buen aporte de zinc.

Figura 2. Grillos comestibles que se analizaron en este ensayo.

Método

Se analizaron dos grillos a fin de comprobar la repetibilidad del ensayo. Se fijaron en una charola especial para muestra a fin de reducir las señales de fondo derivadas de los rayos X primarios dispersados para posteriormente ser colocados en la cámara del XGT-9000 (Figura 3). No se efectuó ningún otro pretratamiento a la muestra, ni siquiera secado en horno.

Se obtuvieron imágenes de mapas elementales de los grillos con ayuda del XGT-9000 junto con una sonda de ultra alta intensidad de 100 µm durante 10 minutos. El voltaje y la corriente del generador de rayos X fueron ajustadas a 50 kV y 1000 µA, respectivamente.

La medición se realizó en modo de "vacío parcial", donde una fina película separa la óptica (en condiciones de vacío) y la cámara de muestra (en condiciones ambientales). La ventana de película fina protege al instrumento de los daños causados por el agua presente en la muestra, la cual se evapora fácilmente durante la medición.

Figura 3. Colocación de la muestra en la cámara del XGT-9000.

Resultado

La Figura 4 muestra el resultado de la obtención de imágenes del mapa elemental con el XGT-9000. Se aprecia una imagen óptica, una imagen de la distribución del zinc y una imagen en capas. El resultado muestra el enriquecimiento de zinc en la mandíbula de ambos grillos. El resultado del duplicado fue consistente con investigaciones previas que reportaron enriquecimiento de zinc en las mandíbulas de gusanos [4] y saltamontes [5] desde el punto de vista biológico.

Figura 4. Imágenes del mapa elemental de los grillos obtenidas con el XGT-9000 (a) imagen óptica (b) imagen de zinc (c) imagen en capas.

Conclusión

Gracias a la alta penetración de rayos X primarios y al modo de vacío parcial, el XGT-9000 muestra a gran detalle la distribución elemental de los nutrientes metálicos presentes en insectos sin pretratamiento ni daño a la muestra de forma no destructiva. En consecuencia, el XGT-9000 proporciona una mejor comprensión acerca de los insectos comestibles y puede contribuir a la propagación de la entomofagia.

Referencia

[1] FAO: The State of Food Security and Nutrition in the World 2021. The world is at a critical juncture (10/01/2022). https://www.fao.org/interactive/state-of-food-security-nutrition/2021/en/
[2] Ghosh et al. (2017) Nutritional composition of five comercial edible insects in South Korea, J. Asia Pac. Entomol., 20 (2). pp.686-694.
[3] Aydoğan et al. (2021) Two new edible insect species from Ghana and their chemical content evaluation. Int. J. Trop. Insect Sci. 41, pp.3049-3054.
[4] Lichtenegger et al. (2003) Zinc and mechanical prowess in the jaws of Nereis, a marine worm. Proc Natl Acad Sci U S A., 100 (16), págs. 9144-9149.
[5] Laiolo et al. (2021) Selection for functional performance in the evolution of cuticle hardening mechanism in insects. Evolution, 75 (5), págs. 1132-1142.