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A mosca suldatu nera (Hermetia illucens, L. 1758) hè un insettu detritivoru omnivoru cù un altu putenziale per l'utilizazione di i prudutti organici ricchi di carbuidrati. Trà i carbuidrati, e mosche suldati neri s'appoghjanu à i zuccheri solubili per a crescita è a sintesi di lipidi. U scopu di stu studiu era di valutà l'effetti di i zuccheri solubili cumuni nantu à u sviluppu, a sopravvivenza è u prufilu di l'acidu grassu di e mosche suldati neri. Supplementu di l'alimentazione di pollo cù monosaccaridi è disaccharidi per separatamente. A cellulosa hè stata utilizata com'è cuntrollu. E larve alimentate cù glucose, fructose, saccharose è maltose anu crisciutu più rapidamente chì e larva di cuntrollu. In cuntrastu, a lactosa hà avutu un effettu antinutrizionale nantu à e larva, rallentendu a crescita è riducendu u pesu di u corpu individuale finale. In ogni casu, tutti i zuccheri solubili anu fattu larva più grassu di quelli alimentati cù a dieta di cuntrollu. In particulare, i zuccheri pruvati anu furmatu u prufilu di l'acidu grassu. A maltosa è u saccharose anu aumentatu u cuntenutu di l'acidu grassu saturatu cumparatu cù a cellulosa. À u cuntrastu, a lactosa hà aumentatu a bioaccumulazione di l'acidi grassi insaturati di a dieta. Stu studiu hè u primu à dimustrà l'effettu di u zuccheru soluble nantu à a cumpusizioni di l'acidu grassu di e larve di mosca di u soldatu neru. I nostri risultati indicanu chì i carbuidrati pruvati anu un effettu significativu nantu à a cumpusizioni di l'acidu grassu di e larve di mosca suldati neri è ponu dunque determinà a so applicazione finale.
A dumanda glubale di energia è proteina animale cuntinueghja à cresce1. In u cuntestu di u riscaldamentu glubale, hè imperativu di truvà alternative più verdi à l'energia fossili è i metudi tradiziunali di pruduzzione alimentaria mentre aumenta a produzzione. L'insetti sò candidati promettenti per affruntà questi prublemi per via di a so cumpusizioni chimica più bassa è di l'impattu ambientale paragunatu à l'allevamentu tradiziunale2. Trà l'insetti, un candidatu eccellenti per affruntà questi prublemi hè a mosca suldata negra (BSF), Hermetia illucens (L. 1758), una spezia detritivora capace di nutriscia di una varietà di sustrati organici3. Per quessa, a valorizazione di sti sustrati attraversu l'allevamentu BSF puderia creà una nova fonte di materie prime per risponde à i bisogni di diverse industrii.
E larve di BSF (BSFL) ponu alimentate di i prudutti agriculi è agroindustriali, cum'è u granu di birra, i residui vegetali, a polpa di frutti è u pane raffermu, chì sò particularmente adattati per a crescita di BSFL per via di u so altu carbuidrati (CH)4,5, 6 cuntenutu. A pruduzzione à grande scala di BSFL risultati in a furmazione di dui prudutti: feces, una mistura di residui di sustrato è feces chì ponu esse usate com'è fertilizante per u cultivo di e piante7, è larva, chì sò principalmente cumposti di proteini, lipidi è chitina. Prutiini è lipidi sò principarmenti usati in l'allevamentu di l'allevamentu, i biocarburanti è i cusmetichi8,9. In quantu à a chitina, stu biopolimeru trova applicazioni in u settore agroalimentari, in a biotecnologia è in a salute10.
BSF hè un insettu holometabolou autogenu, chì significheghja chì a so metamorfosi è a ripruduzzione, in particulare e fasi di cunsumu d'energia di u ciculu di vita di l'insetti, ponu esse cumpletamente sustinute da riserve di nutrienti generati durante a crescita di larva11. Più specificamente, a sintesi di proteine è di lipidi porta à u sviluppu di u corpu di grassu, un urganu di almacenamentu impurtante chì libera energia durante e fasi di non alimentazione di BSF: prepupa (vale à dì, u stadiu di larva finale durante a quale e larve di BSF diventanu nere durante l'alimentazione è a ricerca). per un ambiente adattatu per a metamorfosi), pupi (vale à dì, u stadiu non-motile durante u quale l'insetti passa a metamorfosi), è adulti12,13. CH hè a principale fonte di energia in a dieta di BSF14. Frà questi nutrienti, CH fibru cum'è l'emicellulosa, a cellulosa è a lignina, à u cuntrariu di i disaccharidi è i polisaccharidi (cum'è l'amidu), ùn pò micca esse digeritu da BSFL15,16. A digestione di CH hè un passu preliminariu impurtante per l'assorbimentu di carbuidrati, chì sò ultimamente idrolizzati à zuccheri simplici in l'intestinu16. I zuccheri simplici ponu esse assorbiti (vale à dì, attraversu a membrana peritrofica intestinale) è metabolizati per pruduce energia17. Cumu l'esitatu sopra, e larve almacenanu l'excedente di l'energia cum'è lipidi in u corpu grassu12,18. I lipidi di almacenamento sò custituiti da trigliceridi (lipidi neutri furmati da una molécula di glicerol è trè acidi grassi) sintetizzati da e larve da zuccheri simplici di dieta. Questi CH furnisce i sustrati di acetil-CoA necessarii per a biosintesi di l'acidu grassu (FA) per via di a sintasi di l'acidu grassu è di a tioesterasi19. U prufilu di l'acidu grassu di i lipidi di H. illucens hè naturalmente duminatu da l'acidu grassu saturatu (SFA) cù una alta proporzione di l'acidu lauric (C12: 0) 19,20. Dunque, l'elevatu cuntenutu di lipidi è a cumpusizioni di l'acidu grassu sò rapidamente diventendu fatturi limitanti per l'usu di larva sana in l'alimentazione di l'animali, in particulare in l'aquacultura induve l'acidi grassi poliinsatuati (PUFA) sò necessarii21.
Dapoi a scuperta di u putenziale di BSFL per riduce i rifiuti urgànichi, studii nantu à u valore di diversi prudutti derivati anu dimustratu chì a cumpusizioni di BSFL hè in parte regulata da a so dieta. Attualmente, a regulazione di u prufilu FA di H. illucens cuntinueghja à migliurà. L'abilità di BSFL di bioaccumulà PUFA hè stata dimustrata nantu à sustrati ricchi di PUFA cum'è alga, rifiuti di pesci, o pasti cum'è lino, chì furnisce un prufilu FA di qualità più altu per l'alimentazione animale19,22,23. In cuntrastu, per i prudutti derivati chì ùn sò micca arricchiti in PUFA, ùn ci hè micca sempre una correlazione trà i profili di FA dietetica è l'FA larvale, chì indicanu l'influenza di altri nutrienti24,25. In fattu, l'effettu di u CH digeribile nantu à i profili FA resta pocu capitu è pocu investigatu24,25,26,27.
À u megliu di a nostra cunniscenza, ancu s'è i monosaccharidi totali è i disaccharidi sò abbundanti in a dieta di H. illucens, u so rolu nutrizionale resta pocu cumpresu in a nutrizione di H. illucens. U scopu di stu studiu era di elucidare i so effetti nantu à a nutrizione di BSFL è a cumpusizioni di lipidi. Evaluaremu a crescita, a sopravvivenza è a produtividade di e larva in diverse cundizioni nutrizionali. Dopu, descriveremu u cuntenutu di lipidi è u prufilu di l'acidu grassu di ogni dieta per mette in risaltu l'effetti di CH nantu à a qualità nutrizionale BSFL.
Avemu l'ipotesi chì a natura di u CH testatu affettava (1) a crescita di larva, (2) i livelli di lipidi totali, è (3) modulà u prufilu FA. I monosaccaridi ponu esse assorbiti direttamente, mentre chì i disaccharidi deve esse idrolizzati. I monosaccharidi sò cusì più dispunibuli cum'è fonti d'energia diretta o precursori per a lipogenesi per via di i camini di FA synthase è thioesterase, cusì rinfurzendu a crescita di larva di H. illucens è prumove l'accumulazione di lipidi di riserva (in particulare l'acidu lauricu).
U CH pruvatu hà affettatu u pesu mediu di u corpu di larva durante a crescita (Fig. 1). FRU, GLU, SUC è MAL anu aumentatu u pesu di u corpu di larva in modu simili à a dieta di cuntrollu (CEL). In cuntrastu, LAC è GAL parevanu retardà u sviluppu di larva. In particulare, LAC hà avutu un effettu negativu significativu nantu à a crescita di larva cumparatu cù SUC in tuttu u periodu di crescita: 9.16 ± 1.10 mg versus 15.00 ± 1.01 mg in u ghjornu 3 (F6,21 = 12.77, p <0.001; Fig. 1), 125.11 ± 4. mg è 211,79 ± 14,93 mg, rispettivamente, u ghjornu 17 (F6,21 = 38.57, p <0.001; Fig. 1).
Utilizendu diversi monosaccharidi (fructose (FRU), galactose (GAL), glucose (GLU)), disaccharides (lactose (LAC), maltose (MAL), saccharose (SUC)) è cellulosa (CEL) cum'è cuntrolli. Crescita di e larve alimentate cù larva di mosca suldati neri. Ogni puntu nantu à a curva rapprisenta u pesu individuale mediu (mg) calculatu pisendu 20 larva selezziunate aleatoriamente da una pupulazione di 100 larva (n = 4). E barre d'errore rapprisentanu SD.
A dieta CEL furnisce una sopravvivenza larva eccellente di 95,5 ± 3,8%. Inoltre, a sopravvivenza di H. illucens alimentati di dieti chì cuntenenu CH soluble hè stata ridutta (GLM: χ = 107.13, df = 21, p <0.001), chì era causata da MAL è SUC (disaccharides) in u CH studiatu. La mortalité était inférieure à celle de GLU, FRU, GAL (monosaccharide) et LAC (EMM : p < 0,001, Figure 2).
Boxplot di sopravvivenza di e larve di mosche suldati neri trattati cù diversi monosaccaridi (fructose, galactose, glucose), disaccharides (lattose, maltosa, saccharose) è cellulosa cum'è cuntrolli. I trattamenti cù a stessa lettera ùn sò micca significativamente diffirenti l'una di l'altru (EMM, p> 0,05).
Tutti i dieti pruvati permettenu à e larva di ghjunghje à u stadiu prepupale. Tuttavia, i CHs pruvati tendenu à prolongà u sviluppu di larva (F6,21 = 9.60, p<0.001; Table 1). En particulier, les larves nourries GAL et LAC ont mis plus de temps à atteindre le stade prépupale que les larves élevées sur CEL (CEL-GAL : p<0,001 ; CEL-LAC : p<0,001 ; Tableau 1).
U CH testatu hà avutu ancu effetti diffirenti nantu à u pesu di u corpu di larva, cù u pesu di u corpu di larva alimentate a dieta CEL chì righjunghji 180.19 ± 11.35 mg (F6,21 = 16.86, p <0.001; Fig. 3). FRU, GLU, MAL è SUC anu risultatu in un pesu corpu di larva finale mediu di più di 200 mg, chì era significativamente più altu di quellu di CEL (p < 0,05). In cuntrastu, i larvati alimentati GAL è LAC avianu pesi di u corpu più bassu, cù una media di 177.64 ± 4.23 mg è 156.30 ± 2.59 mg, rispettivamente (p <0.05). Stu effettu era più pronunzianu cù LAC, induve u pesu di u corpu finali era più bassu chè cù a dieta di cuntrollu (CEL-LAC: differenza = 23.89 mg; p = 0.03; Figura 3).
U pesu finale mediu di e larve individuali espressi cum'è spots larvali (mg) è mosche suldati neri espressi cum'è histogramma (g) alimentati cù diversi monosaccharidi (fructose, galactose, glucose), disaccharidi (lattose, maltose, saccharose) è cellulosa (cum'è cuntrollu). Lettere colonnare rapprisentanu gruppi significativamente diffirenti in u pesu di larva tutale (p <0.001). Lettere assuciate cù spots larvali rapprisentanu gruppi cù pesi larvali individuali significativamente differenti (p <0.001). E barre d'errore rapprisentanu SD.
U pesu massimu individuale era indipindente da u pesu massimu finali di a colonia di larva. In fattu, i dieti chì cuntenenu FRU, GLU, MAL è SUC ùn anu micca aumentatu u pesu di larva tutale pruduciutu in u tank cumparatu cù CEL (Figura 3). Tuttavia, LAC hà diminuitu significativamente u pesu tutale (CEL-LAC: differenza = 9,14 g; p <0,001; Figura 3).
A Table 1 mostra u rendiment (larvae / day). Curiosamente, i rendimenti ottimali di CEL, MAL è SUC eranu simili (Table 1). À l'inverse, FRU, GAL, GLU et LAC ont réduit le rendement par rapport à CEL (Tableau 1). GAL è LAC anu realizatu u peghju: u rendimentu hè statu dimezzatu à solu 0.51 ± 0.09 g larvae / ghjornu è 0.48 ± 0.06 g larvae / ghjornu, rispettivamente (Table 1).
Monosaccaridi è disaccharidi aumentanu u cuntenutu di lipidi di e larva CF (Table 1). Nantu à a dieta CLE, larva cù un cuntenutu di lipidi di 23,19 ± 0,70% di u cuntenutu di DM sò stati ottenuti. Per paragunà, u cuntenutu di lipidi mediu in larve alimentate cù zuccaru soluble era più di 30% (Table 1). In ogni casu, i CHs pruvati anu aumentatu u so cuntenutu di grassu à a listessa misura.
Cum'è aspittatu, i sughjetti CG affettanu u prufilu FA di e larve à varii gradi (Fig. 4). U cuntenutu SFA era altu in tutti i dieti è righjunghji più di 60%. MAL è SUC anu sbilanciatu u prufilu FA, chì hà purtatu à un aumentu di u cuntenutu SFA. In u casu di MAL, da una banda, stu sbilanciamentu hà purtatu principarmenti à una diminuzione di u cuntenutu di l'acidi grassi monoinsaturati (MUFA) (F6,21 = 7,47; p <0,001; Fig. 4). Invece, per u SUC, a diminuzione era più uniforme trà MUFA è PUFA. LAC è MAL anu effetti opposti nantu à u spettru FA (SFA: F6,21 = 8,74; p < 0,001; MUFA: F6,21 = 7,47; p < 0,001; PUFA: χ2 = 19,60; Df = 6; p < 0,001; Figura; 4). A più bassa proporzione di SFA in larve alimentate da LAC pare chì aumentà u cuntenutu di MUFA. In particulare, i livelli di MUFA eranu più alti in larve alimentate da LAC cumparatu cù altri zuccheri sulubili eccettu GAL (F6,21 = 7,47; p <0,001; Figura 4).
Utilizendu diversi monosaccharidi (fructose (FRU), galactose (GAL), glucose (GLU)), disaccharides (lattose (LAC), maltose (MAL), saccharose (SUC)) è cellulosa (CEL) cum'è cuntrolli, box plot di acidi grassi a cumpusizioni alimentata à e larve di mosche suldati neri. I risultati sò espressi cum'è percentuale di FAME tutale. I trattamenti marcati cù lettere diverse sò significativamente diffirenti (p <0.001). (a) Proporzione di acidi grassi saturati; (b) Acidi grassi monoinsaturati; (c) Acidi grassi poliinsaturati.
Trà l'acidi grassi identificati, l'acidu lauricu (C12: 0) era dominante in tutti i spettri osservati (più di 40%). L'altri SFA prisenti eranu l'acidu palmiticu (C16: 0) (menu di 10%), l'acidu stearic (C18: 0) (menu di 2,5%) è l'acidu capric (C10: 0) (menu di 1,5%). I MUFA eranu principalmente rapprisintati da l'acidu oleicu (C18: 1n9) (menu di 9.5%), mentre chì i PUFA eranu principalmente cumposti da l'acidu linoleicu (C18: 2n6) (menu di 13.0%) (vede a Table Supplementary S1). Inoltre, una piccula proporzione di cumposti ùn pudia esse identificata, soprattuttu in l'ispettri di larva CEL, induve u numeru di compostu micca identificatu 9 (UND9) rapprisenta una media di 2,46 ± 0,52% (vede a Tavola Supplementaria S1). L'analisi GC × GC-FID suggerisce chì puderia esse un acidu grassu di 20 carboni cù cinque o sei legami doppii (vede a Figura Supplementaria S5).
L'analisi PERMANOVA hà revelatu trè gruppi distinti basati nantu à i profili di l'acidu grassu (F6,21 = 7.79, p <0.001; Figura 5). L'analisi di cumpunenti principali (PCA) di u spettru TBC illustra questu è hè spiegatu da dui cumpunenti (Figura 5). I cumpunenti principali spiegà 57,9% di a varianza è includenu, in ordine di impurtanza, l'acidu lauricu (C12: 0), l'acidu oleicu (C18: 1n9), l'acidu palmiticu (C16: 0), l'acidu stearic (C18: 0), è l'acidu linolenicu (C18: 3n3) (vede Figura S4). U secondu cumpunente spiegà 26.3% di a varianza è includeu, in ordine di impurtanza, l'acidu decanoicu (C10: 0) è l'acidu linoleicu (C18: 2n6 cis) (vede a Figura Supplementaria S4). I profili di dieti chì cuntenenu zuccheri simplici (FRU, GAL è GLU) anu mostratu caratteristiche simili. À l'inverse, les disaccharides ont donné des profils différents : MAL et SUC d'une part et LAC d'autre part. In particulare, MAL era l'unicu zuccheru chì hà cambiatu u prufilu FA cumparatu cù CEL. Inoltre, u prufilu MAL era significativamente sfarente da i profili FRU è GLU. In particulare, u prufilu MAL hà dimustratu a più alta proporzione di C12: 0 (54,59 ± 2,17 %), facendu cumparabile à CEL (43,10 ± 5,01 %), LAC (43,35 ± 1,31 %), FRU (48,90 ± 1,97 %) è Profili GLU (48,38 ± 2,17%) (vede a Tabella Supplementaria S1). U spettru MAL hà dimustratu ancu u più bassu C18: 1n9 cuntenutu (9.52 ± 0.50%), chì u differenziava ancu da i spettri LAC (12.86 ± 0.52%) è CEL (12.40 ± 1.31%). Una tendenza simile hè stata osservata per C16: 0. In u sicondu cumpunente, u spettru LAC dimustrava u più altu C18: 2n6 cuntenutu (17.22 ± 0.46%), mentri MAL mostrava u più bassu (12.58 ± 0.67%). C18: 2n6 hà ancu differenziatu LAC da u cuntrollu (CEL), chì mostrava livelli più bassi (13.41 ± 2.48%) (vede a Tabella Supplementaria S1).
Trama PCA di u prufilu di l'acidu grassu di e larve di mosca di soldati neri cù diversi monosaccaridi (fructose, galactose, glucose), disaccharides (lattose, maltosa, saccharose) è cellulosa cum'è cuntrollu.
Per studià l'effetti nutrizionali di i zuccheri solubili nantu à e larva di H. illucens, a cellulosa (CEL) in l'alimentu di pollo hè stata rimpiazzata cù glucose (GLU), fructose (FRU), galactose (GAL), maltosu (MAL), saccharose (SUC), è lactose (LAC). In ogni casu, i monosaccharidi è i disaccharidi anu avutu effetti diffirenti nantu à u sviluppu, a sopravvivenza è a cumpusizioni di larva HF. Per esempiu, GLU, FRU, è e so forme di disaccharide (MAL è SUC) esercitanu effetti di supportu pusitivu nantu à a crescita di larva, chì li permettenu di ottene un pesu di corpu finale più altu ch'è CEL. A cuntrariu di CEL, GLU, FRU è SUC indigestibili ponu aggiri a barriera intestinali è serve com'è fonti di nutrienti impurtanti in i dieti formulati16,28. MAL manca di trasportatori animali specifichi è hè pensatu chì hè idrolizatu à duie molécule di glucose prima di l'assimilazione15. Queste molécule sò almacenate in u corpu di l'insetti cum'è una fonte d'energia diretta o cum'è lipidi18. Prima, in quantu à l'ultime, alcune di e differenze intramodali osservate pò esse dovute à picculi differenzi in i rapporti di sessu. Infatti, in H. illucens, a ripruduzzione pò esse sanu sanu spontanea : e femine adulte naturalmente anu abbastanza riserve di ovu è sò più pesanti cà i masci29. Tuttavia, l'accumulazione di lipidi in BSFL hè correlata cù l'assunzione di CH2 solubile di dieta, cum'è osservatu prima per GLU è xylose26,30. Per esempiu, Li et al.30 hà osservatu chì quandu 8% GLU hè aghjuntu à a dieta di larva, u cuntenutu di lipidi di larva BSF hà aumentatu da 7,78% cumparatu cù i cuntrolli. I nostri risultati sò cunsistenti cù queste osservazioni, chì mostranu chì u cuntenutu di grassu in larva alimentata cù u zuccaru soluble era più altu ch'è quella di larva alimentata cù a dieta CEL, cumparatu cù un aumentu di 8.57% cù a supplementazione di GLU. Sorprendentemente, risultati simili sò stati osservati in larve alimentate GAL è LAC, malgradu l'effetti avversi nantu à a crescita di larva, u pesu di u corpu finale è a sopravvivenza. E larve alimentate LAC eranu significativamente più chjuche di quelli alimentati cù a dieta CEL, ma u so cuntenutu di grassu era paragunabile à e larve alimentate cù l'altri zuccheri solubili. Questi risultati mettenu in risaltu l'effetti antinutriziunali di a lattosa nantu à BSFL. Prima, a dieta cuntene una grande quantità di CH. I sistemi di l'assorbimentu è l'idrolisi di monosaccharides è disaccharides, rispettivamente, ponu ghjunghje à a saturazione, causendu bottlenecks in u prucessu di assimilazione. In quantu à l'idrolisi, hè realizatu da α- è β-glucosidasi 31 . Questi enzimi anu sustrati preferiti secondu a so dimensione è i ligami chimichi (ligamenti α o β) trà i so monosaccharides custituenti 15 . L'idrolisi di LAC à GLU è GAL hè realizatu da a β-galactosidase, una enzima chì l'attività hè stata dimustrata in l'intestinu di BSF 32. In ogni casu, a so espressione pò esse insufficiente cumparatu cù a quantità di LAC cunsumata da e larva. À l'inverse, l'α-glucosidase maltase et la sucrase 15, qui sont connues pour être abondamment exprimées dans les insectes, sont capables de décomposer de grandes quantités de MAL et de saccharose SUC, limitant ainsi cet effet rassasiant. Siconda, l'effetti antinutritionali pò esse dovutu à a stimulazione ridutta di l'attività di l'amilasi intestinali di l'insetti è a rallentazione di u cumpurtamentu di l'alimentazione cumparatu cù altri trattamenti. Infatti, i zuccheri solubili sò stati identificati cum'è stimulatori di l'attività enzimatica impurtante per a digestioni di l'insetti, cum'è l'amilasi, è cum'è attivatori di a risposta di l'alimentazione33,34,35. U gradu di stimulazione varieghja secondu a struttura moleculare di u zuccheru. In fattu, i disaccaridi necessitanu l'idrolisi prima di l'assorbimentu è tendenu à stimulà l'amilasi più di i so monosaccaridi custituenti34. In cuntrastu, LAC hà un effettu più ligeru è hè statu truvatu incapace di sustene a crescita di l'insetti in diverse spezie33,35. Per esempiu, in a pesta Spodoptera exigua (Boddie 1850), nisuna attività idrolitica di LAC hè stata rilevata in l'estratti di l'enzimi di l'intestinu medio di caterpillar36.
In quantu à u spettru FA, i nostri risultati indicanu effetti modulatori significativi di u CH testatu. In particulare, ancu s'è l'acidu lauricu (C12: 0) rapprisentanu menu di 1% di l'FA tutale in a dieta, dominava in tutti i profili (vede a Tabella Supplementaria S1). Questu hè coherente cù e dati previ chì l'acidu lauricu hè sintetizatu da CH di dieta in H. illucens via una via chì implica acetil-CoA carboxylase è FA synthase19,27,37. I nostri risultati cunfirmanu chì u CEL hè largamente indigestibile è agisce cum'è un "agente di bulking" in dieti di cuntrollu di BSF, cum'è discutitu in parechji studii BSFL38,39,40. A rimpiazzà CEL cù monosaccharidi è disaccharidi altri ch'è LAC hà aumentatu u rapportu C12: 0, chì indica una crescita di l'absorzione di CH da e larva. Curiosamente, i disaccharidi MAL è SUC prumove a sintesi di l'acidu lauricu in modu più efficau cà i so monosaccaridi custituenti, chì suggerenu chì, malgradu u più altu gradu di polimerizazione di GLU è FRU, è postu chì Drosophila hè l'unicu trasportatore di saccarosi chì hè statu identificatu in spezie di proteini animali, trasportatori di disaccharidi. pò esse micca presente in l'intestinu di H. illucens larvae15, l'utilizazione di GLU è FRU hè aumentatu. In ogni casu, ancu se GLU è FRU sò in teoria più facilmente metabolizati da BSF, sò ancu più facilmente metabolizati da i sustrati è i microorganismi intestinali, chì ponu risultatu in a so degradazione più rapida è a diminuzione di l'utilizazione da e larva in paragunà à i disaccharides.
À u primu sguardu, u cuntenutu di lipidi di e larve alimentate LAC è MAL era paragunabili, chì indicanu una biodisponibilità simili di questi zuccheri. Tuttavia, sorprendentemente, u prufilu FA di LAC era più riccu in SFA, soprattuttu cù un cuntenutu C12: 0 più bassu, cumparatu cù MAL. Una ipotesi per spiegà sta differenza hè chì LAC pò stimulà a bioaccumulazione di FA dietetica via acetil-CoA FA sintasi. Sostenendu sta ipotesi, e larve di LAC anu avutu u rapportu di decanoate (C10: 0) più bassu (0,77 ± 0,13 %) cà a dieta CEL (1,27 ± 0,16 %), chì indica una diminuzione di l'attività di FA sintasi è thioesterase19. Siconda, l'acidi grassi dietetichi sò cunsiderati cum'è u fattore principalu chì influenza a cumpusizioni SFA di H. illucens27. In i nostri esperimenti, l'acidu linoleicu (C18: 2n6) rapprisenta u 54,81% di l'acidi grassi dietetichi, cù a proporzione in larva LAC chì hè 17,22 ± 0,46% è in MAL 12,58 ± 0,67%. L'acidu oleicu (cis + trans C18: 1n9) (23,22% in a dieta) hà dimustratu una tendenza simili. U rapportu di l'acidu α-linolenic (C18: 3n3) sustene ancu l'ipotesi di bioaccumulazione. Stu acidu grassu hè cunnisciutu per accumulà in BSFL nantu à l'arricchimentu di sustrato, cum'è l'aghjunzione di torta di lino, finu à 6-9% di l'acidi grassi totali in larva19. In i dieti arricchiti, C18: 3n3 pò cuntà finu à u 35% di l'acidi grassi dietetichi totali. In ogni casu, in u nostru studiu, C18: 3n3 hà cuntatu solu 2.51% di u prufilu di l'acidu grassu. Ancu se a proporzione truvata in natura era più bassu in e nostre larva, sta proporzione era più altu in larva LAC (0.87 ± 0.02%) cà in MAL (0.49 ± 0.04%) (p <0.001; vede Table Supplementary S1). A dieta CEL hà avutu una proporzione intermedia di 0,72 ± 0,18%. Infine, u rapportu di l'acidu palmiticu (C16: 0) in larva CF riflette a cuntribuzione di i viaghji sintetici è FA19 dietetica. Hoc et al. 19 hà osservatu chì a sintesi C16: 0 hè stata ridutta quandu a dieta hè stata arricchita cù farina di lino, chì hè stata attribuita à una diminuzione di a dispunibilità di u sustrato acetil-CoA per una diminuzione di a ratio CH. Sorprendentemente, ancu s'è e duie dieti avianu un cuntenutu simili di CH è MAL dimustranu una biodisponibilità più alta, e larve di MAL mostranu u rapportu C16: 0 più bassu (10,46 ± 0,77%), mentre chì LAC hà mostratu una proporzione più altu, cuntendu 12,85 ± 0,27% (p <0,05; vede). Tabella supplementaria S1). Questi risultati mettenu in risaltu l'influenza cumplessa di i nutrienti nantu à a digestione è u metabolismu BSFL. Attualmente, a ricerca nantu à questu tema hè più approfondita in Lepidoptera chè in Diptera. In i caterpillars, LAC hè statu identificatu cum'è un stimulante debule di u cumpurtamentu di l'alimentazione cumparatu cù altri zuccheri solubili cum'è SUC è FRU34,35. In particulare, in Spodopteralittoralis (Boisduval 1833), u cunsumu di MAL stimulò l'attività amilolitica in l'intestinu in una misura più grande di LAC34. Effetti simili in BSFL ponu spiegà l'estimulazione rinfurzata di a via sintetica C12: 0 in larva di MAL, chì hè assuciata cù CH assorbitu intestinali aumentatu, alimentazione prolongata è azione di amilasi intestinali. Meno stimulazione di u ritmu di l'alimentazione in a presenza di LAC pò ancu spiegà a crescita più lenta di e larva di LAC. Inoltre, Liu Yanxia et al. 27 hà nutatu chì a vita di i lipidi in i sustrati di H. illucens era più longa di quella di CH. Per quessa, e larva di LAC pò s'appoghjanu più nantu à i lipidi dietetichi per compie u so sviluppu, chì ponu aumentà u so cuntenutu lipidi finali è modulà u so prufilu di l'acidu grassu.
À u megliu di a nostra cunniscenza, solu uni pochi studii anu pruvatu l'effetti di l'aghjunzione di monosaccharide è di disaccharide à i dieti BSF nantu à i so profili FA. Prima, Li et al. 30 hà valutatu l'effetti di GLU è xylose è osservatu livelli di lipidi simili à i nostri à un 8% addizione. U prufilu FA ùn era micca detallatu è custituita principarmenti di SFA, ma ùn hè micca stata trovata differenza trà i dui zuccheri o quandu sò stati presentati simultaneamente30. Inoltre, Cohn et al. 41 ùn hà micca dimustratu l'effettu di l'addizione di 20% GLU, SUC, FRU è GAL à l'alimentazione di pollame nantu à i profili FA rispettivi. Questi spettri sò stati ottenuti da replicati tecnichi piuttostu chè biologichi, chì, cum'è spiegatu da l'autori, ponu limità l'analisi statistiche. Inoltre, a mancanza di cuntrollu di l'iso-zuccheru (usendu CEL) limita l'interpretazione di i risultati. Recentemente, dui studii di Nugroho RA et al. anu dimustratu anomalie in u spettru FA42,43. In u primu studiu, Nugroho RA et al. 43 hà pruvatu l'effettu di l'aghjunzione di FRU à a farina di palm kernel fermentata. U prufilu FA di e larva resultanti mostrava livelli anormalmente elevati di PUFA, più di u 90% di i quali eranu derivati da a dieta chì cuntene 10% FRU (simili à u nostru studiu). Ancu s'ellu sta dieta cuntene pellets di pisci ricchi in PUFA, i valori di u prufilu FA di e larve di u cuntrollu di a dieta di cuntrollu cunstituita da 100% PCM fermentatu ùn eranu micca coherenti cù qualsiasi prufilu rappurtatu prima, in particulare u livellu anormale di C18: 3n3 di 17.77. ± 1,67% è 26,08 ± 0,20% per l'acidu linoleicu cunjugatu (C18: 2n6t), un raru isomeru di l'acidu linoleicu. U secondu studiu hà dimustratu risultati simili cumpresi FRU, GLU, MAL è SUC42 in farina fermentata di palm kernel. Questi studii, cum'è u nostru, mette in risaltu serii difficultà in paragunà risultati da prucessi di dieta di larva BSF, cum'è scelte di cuntrollu, interazzione cù altre fonti di nutrienti, è metudi d'analisi FA.
Duranti l'esperimenti, avemu osservatu chì u culore è l'odore di u sustrato variavanu secondu a dieta utilizata. Questu suggerisce chì i microorganismi ponu ghjucà un rolu in i risultati osservati in u sustrato è u sistema digestivu di e larva. In fatti, i monosaccaridi è i disaccharidi sò facilmente metabolizati da i microorganisimi colonizzanti. U cunsumu rapidu di zuccheri solubili da i microorganismi pò esse risultatu in a liberazione di grandi quantità di prudutti metabolichi microbichi cum'è l'etanol, l'acidu latticu, l'acidi grassi à catena corta (per esempiu l'acidu acìticu, l'acidu propionicu, l'acidu butiricu) è l'anidride carbonica44. Certi di sti cumposti pò esse rispunsevuli di l'effetti tossichi letali nantu à i larvati ancu osservati da Cohn et al.41 in cundizioni di sviluppu simili. Per esempiu, l'etanol hè dannusu à l'insetti45. Grandi quantità di emissioni di diossidu di carbonu pò esse risultatu in a so accumulazione in u fondu di u tank, chì pò privà l'atmosfera di l'ossigenu se a circulazione di l'aire ùn permette micca a so liberazione. In quantu à i SCFA, i so effetti nantu à l'insetti, in particulare H. illucens, restanu pocu capitu, ancu chì l'acidu latticu, l'acidu propionicu è l'acidu butiricu sò stati dimustrati per esse letali in Callosobruchus maculatus (Fabricius 1775)46. In Drosophila melanogaster Meigen 1830, questi SCFA sò marcatori olfattivi chì guidanu e femine à i siti di oviposizione, suggerendu un rolu beneficu in u sviluppu di larva47. Tuttavia, l'acidu acìticu hè classificatu cum'è una sustanza periculosa è pò impedisce significativamente u sviluppu di larva47. In cuntrastu, u lactate derivatu da u microbicu hè statu recentemente truvatu per avè un effettu protettivu contr'à i microbi intestinali invasivi in Drosophila48. Inoltre, i microorganismi in u sistema digestivu ghjucanu ancu un rolu in a digestione CH in insetti49. L'effetti fisiulogichi di SCFA nantu à a microbiota intestinale, cum'è a tarifa di l'alimentazione è l'espressione di geni, sò stati descritti in vertebrati 50 . Puderanu ancu avè un effettu troficu nantu à e larva di H. illucens è ponu cuntribuisce in parte à a regulazione di i profili FA. Studi nantu à l'effetti nutrizionali di sti prudutti di fermentazione microbiale clarificà i so effetti nantu à a nutrizione di H. illucens è furnisce una basa per studii futuri nantu à i microorganismi benifichi o preghjudizii in quantu à u so sviluppu è u valore di sustrati ricchi di FA. In questu sensu, u rolu di i microorganismi in i prucessi digestivu di l'insetti cultivati in massa hè sempre più studiatu. L'insetti sò cuminciati à vede cum'è bioreattori, chì furnisce e cundizioni di pH è di ossigenazione chì facilitanu u sviluppu di microorganismi specializati in a degradazione o disintossicazione di nutrienti chì sò difficiuli per l'insetti di digerisce 51 . Ricertamenti, Xiang et al.52 hà dimustratu chì, per esempiu, l'inoculazione di i rifiuti urgànichi cù una mistura bacteriana permette à CF per attruverà bacteria specializata in a degradazione di lignocellulose, migliurà a so degradazione in u sustrato cumparatu cù sustrati senza larva.
Infine, in quantu à l'usu beneficu di i rifiuti urgànichi da H. illucens, i dieti CEL è SUC pruducianu u più altu numaru di larva per ghjornu. Questu significa chì, malgradu u pesu finale più bassu di l'individui individuali, u pesu di larva tutale pruduciutu nantu à un sustrato custituitu di CH indigestible hè paragunabili à quellu chì hè ottenutu nantu à una dieta homosaccharide chì cuntene monosaccharides è disaccharides. In u nostru studiu, hè impurtante nutà chì i livelli di altri nutrienti sò abbastanza per sustene a crescita di a pupulazione larvale è chì l'aghjunzione di CEL deve esse limitata. In ogni casu, a cumpusizioni finali di e larva differisce, mette in risaltu l'impurtanza di sceglie a strategia ghjusta per valurizà l'insetti. E larve CEL alimentate cù l'alimentazione sana sò più adattate per l'utilizazione cum'è alimentazione per l'animali per via di u so cuntenutu di grassu più bassu è di i livelli di l'acidu lauricu più bassu, mentre chì e larve alimentate cù dieti SUC o MAL necessitanu di sgrassamentu pressendu per aumentà u valore di l'oliu, in particulare in u biocarburante. settore. LAC si trova in i derivati di l'industria lattiera, cum'è u latte da a produzzione di furmagliu. Ricertamenti, u so usu (3.5% lactose) hà migliuratu u pesu di u corpu di larva finale53. Tuttavia, a dieta di cuntrollu in stu studiu cuntene a mità di u cuntenutu di lipidi. Per quessa, l'effetti antinutritionali di LAC pò esse stati cuntrastati da a bioaccumulazione di larva di lipidi dietetichi.
Comu dimustratu da studii precedenti, e proprietà di monosaccharides è disaccharides afectanu significativamente a crescita di BSFL è modulanu u so prufilu FA. In particulare, LAC pare ghjucà un rolu antinutrizionale durante u sviluppu di larva limitendu a dispunibilità di CH per l'assorbimentu di lipidi dietetichi, favurendu cusì a bioaccumulazione di UFA. In questu cuntestu, saria interessante di fà bioassays cù dieti chì combinanu PUFA è LAC. Inoltre, u rolu di i microorganismi, in particulare u rolu di i metaboliti microbiani (cum'è SCFAs) derivati da i prucessi di fermentazione di zuccaru, resta un tema di ricerca degne d'investigazione.
L'insetti sò stati ottenuti da a culunia BSF di u Laboratoriu di Entomologia Funziunale è Evolutiva stabilitu in 2017 in Agro-Bio Tech, Gembloux, Belgio (per più dettagli nantu à i metudi di crianza, vede Hoc et al. 19). Per i prucessi sperimentali, 2,0 g di ova BSF sò stati cullucati in modu aleatoriu ogni ghjornu da cage di ripruduzzione è incubati in 2,0 kg di 70% di mangimi di pollo umitu (Aveve, Leuven, Belgio). Cinque ghjorni dopu l'incubazione, i larvati sò stati separati da u sustrato è cuntatu manualmente per scopi sperimentali. U pesu iniziale di ogni batch hè statu misuratu. U pesu individuale mediu era 7.125 ± 0.41 mg, è a media per ogni trattamentu hè mostrata in a Tabella Supplementaria S2.
A formulazione di a dieta hè stata adattata da u studiu di Barragan-Fonseca et al. 38 . In breve, un cumprumissu hè statu truvatu trà a stessa qualità di l'alimentu per i pollastri larvali, u cuntenutu di materia secca (DM) simili, altu CH (10% basatu nantu à una dieta fresca) è texture, postu chì i zuccheri simplici è i disaccharides ùn anu micca proprietà di struttura. Sicondu l'infurmazioni di u fabricatore (Chicken Feed, AVEVE, Leuven, Belgium), u CH testatu (vale à dì u zuccaru soluble) hè statu aghjustatu separatamente cum'è una suluzione aquosa autoclavata (15,9%) à una dieta composta da 16,0% di proteina, 5,0% di lipidi totali. 11,9% alimentazione di pollame macinatu custituitu da cendra è 4,8% fibra. In ogni vasu di 750 ml (17,20 × 11,50 × 6,00 cm, AVA, Tempsee, Belgium), 101,9 g di suluzione CH autoclaved hè mischju cù 37,8 g di alimentazione di pollo. Per ogni dieta, u cuntenutu di materia secca era 37,0%, cumpresa a proteina homogeneia (11,7%), lipidi homogeni (3,7%) è zuccheri homogenei (26,9% di CH aghjuntu). Les CH testés étaient le glucose (GLU), le fructose (FRU), le galactose (GAL), le maltose (MAL), le saccharose (SUC) et le lactose (LAC). A dieta di cuntrollu cunsiste in cellulosa (CEL), chì hè cunsideratu indigestible per larva di H. illucens 38 . Centu larva di 5 ghjorni sò stati posti in una tavola cun una tapa cù un pirtusu di diametru di 1 cm in u mità è cuparti cù una mosquita di plastica. Ogni dieta hè stata ripetuta quattru volte.
I pesi di larva sò misurati trè ghjorni dopu à l'iniziu di l'esperimentu. Per ogni misurazione, 20 larve sò stati eliminati da u sustrato cù l'acqua calda sterile è forcipi, siccati è pisati (STX223, Ohaus Scout, Parsippany, USA). Dopu à pisà, e larve sò tornati à u centru di u sustrato. E misurazioni sò state pigliate regularmente trè volte à settimana finu à chì a prima prepupa emerge. À questu puntu, cullà, cuntà è pesa tutte e larve cum'è descrittu prima. Separate a larva di u stadiu 6 (vale à dì, larve bianche chì currispondenu à u stadiu larvale chì precede u stadiu prepupale) è prepupae (vale à dì, l'ultimu stadiu di larva durante a quale e larve di BSF diventanu neri, cessanu di manghjà, è cercanu un ambiente adattatu per a metamorfosi) è almacenà à - 18 ° C per l'analisi di cumpusizioni. U rendiment hè statu calculatu cum'è u rapportu di a massa totale di insetti (larvae è prepupae di u stadiu 6) ottenuta per platu (g) à u tempu di sviluppu (d). Tutti i valori medii in u testu sò espressi cum'è: media ± SD.
Tutti i passi successivi chì utilizanu solventi (hexane (Hex), cloroformu (CHCl3), metanol (MeOH)) sò stati realizati sottu una cappa di fume è esigevanu guanti di nitrile, grembiuli è occhiali di sicurezza.
E larve bianche sò state secche in un secadoru FreeZone6 (Labconco Corp., Kansas City, MO, USA) per 72 h è poi terra (IKA A10, Staufen, Germania). I lipidi totali sò stati estratti da ± 1 g di polveri cù u metu Folch 54. U cuntenutu di umidità residuale di ogni mostra liofilizzata hè stata determinata in duplicate cù un analizatore di umidità (MA 150, Sartorius, Göttiggen, Germania) per correggerà per i lipidi totali.
I lipidi totali sò stati transesterificati in cundizioni acide per ottene esteri metilici di l'acidu grassu. In breve, circa 10 mg di lipidi/100 µl di soluzione di CHCl3 (100 µl) è stata evaporata con azoto in un tubo Pyrex© da 8 ml (SciLabware – DWK Life Sciences, Londra, UK). U tubu hè statu piazzatu in Hex (0,5 ml) (PESTINORM®SUPRATRACE n-Hexane > 95% per l'analisi di tracce organiche, VWR Chemicals, Radnor, PA, USA) è Hex/MeOH/BF3 (20/25/55) soluzione (0,5). ml) in un bagnu d'acqua à 70 ° C per 90 min. Dopu à rinfriscà, a suluzione 10% aqueous H2SO4 (0,2 ml) è a suluzione saturata di NaCl (0,5 ml) sò aghjuntu. Imbulighjate u tubu è riempie a mistura cù Hex pulito (8,0 mL). Una parte di a fase superiore hè stata trasferita à un vial è analizata da a cromatografia di gasu cù un detector di ionizazione di fiamma (GC-FID). I campioni sò stati analizati cù un Trace GC Ultra (Thermo Scientific, Waltham, MA, USA) equipatu di un iniettore split/splitless (240 ° C) in modalità split (flussu split: 10 mL/min), una colonna Stabilwax®-DA ( 30 m, 0,25 mm id, 0,25 μm, Restek Corp., Bellefonte, PA, USA) e un FID (250 °C). U prugramma di temperatura hè stata stabilita cum'è: 50 °C per 1 min, aumentendu à 150 °C à 30 °C/min, aumentendu à 240 °C à 4 °C/min è cuntinuendu à 240 °C per 5 min. Hex hè stata utilizata cum'è un biancu è un standard di riferimentu chì cuntene 37 esteri metilici di l'acidu grassu (Supelco 37-component FAMEmix, Sigma-Aldrich, Overijse, Belgio) hè stata utilizata per l'identificazione. L'identificazione di l'acidi grassi insaturati (UFA) hè stata cunfirmata da una GC bidimensionale cumpleta (GC × GC-FID) è a presenza di isomeri hè stata determinata accuratamente da una ligera adattazione di u metudu di Ferrara et al. 55. I dettagli di l'instrumentu ponu esse truvati in Supplementary Table S3 è i risultati in Supplementary Figure S5.
I dati sò presentati in forma di foglia di calculu Excel (Microsoft Corporation, Redmond, WA, USA). L'analisi statistiche hè stata realizata cù R Studio (versione 2023.12.1 + 402, Boston, USA) 56 . I dati nantu à u pesu di larva, u tempu di sviluppu è a produtividade sò stati stimati cù u mudellu lineale (LM) (cumandamentu "lm", R package "stats" 56) cum'è si adattanu à una distribuzione gaussiana. I tassi di sopravvivenza cù l'analisi di mudelli binomiali sò stati stimati cù u mudellu lineale generale (GLM) (cumandamentu "glm", R package "lme4" 57). A nurmalità è l'omoscedasticità sò stati cunfirmati cù a prova di Shapiro (cumandamentu "shapiro.test", R package "stats" 56) è analisi di a varianza di dati (command betadisper, R package "vegan" 58). Dopu l'analisi in coppia di valori p significativi (p < 0.05) da a prova LM o GLM, differenze significative trà i gruppi sò state rilevate cù a prova EMM (cumandamentu "emmeans", pacchettu R "emmeans" 59).
I spettri FA cumpleti sò stati paragunati cù l'analisi di permutazione multivariata di a varianza (ie permMANOVA; cumanda "adonis2", R package "vegan" 58) utilizendu a matrice di distanza euclidea è 999 permutazioni. Questu aiuta à identificà l'acidi grassi chì sò influenzati da a natura di carbuidrati dietetichi. Differenzi significativi in i profili FA sò stati analizati ulteriormente utilizendu paraguni paru. I dati sò stati visualizati cù l'analisi di cumpunenti principali (PCA) (cumanda "PCA", pacchettu R "FactoMineR" 60). A FA rispunsevuli di sti diffirenzii hè stata identificata da l'interpretazione di i circles di correlazione. Questi candidati sò stati cunfirmati cù un analisi unidirezionale di a varianza (ANOVA) (cumandamentu "aov", pacchettu R "stats" 56) seguitu da a prova post hoc di Tukey (cumandamentu TukeyHSD, pacchettu R "stats" 56). Prima di l'analisi, a normalità hè stata valutata cù a prova Shapiro-Wilk, l'omoscedasticità hè stata verificata cù a prova Bartlett (cumandamentu "bartlett.test", pacchettu R "stats" 56), è un metudu nonparametricu hè stata utilizata se nessuna di e duie ipotesi hè stata cumpletata. . L'analisi sò stati paragunati (cumandamentu "kruskal.test", pacchettu R "stats" 56), è dopu i testi post hoc di Dunn sò stati applicati (cumandamentu dunn.test, pacchettu R "dunn.test" 56).
A versione finale di u manuscrittu hè stata verificata utilizendu Grammarly Editor cum'è un correttore inglese (Grammarly Inc., San Francisco, California, USA) 61 .
I datasets generati è analizati durante u studiu attuale sò dispunibuli da l'autore currispundenti nantu à una dumanda ragionevule.
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Tempu di Postu: Dec-25-2024