Glusid idrosolubl komen afekte kwasans, siviv ak pwofil asid gra nan lav sòlda nwa Hermetia illucens (Stratiomyidae)

Mèsi paske w vizite Nature.com. Vèsyon navigatè w ap itilize a gen sipò CSS limite. Pou pi bon rezilta, nou rekòmande pou itilize yon navigatè ki pi nouvo (oswa enfim mòd konpatibilite nan Internet Explorer). Antretan, pou asire sipò kontinye, nou pral montre sit la san estil ak JavaScript.
Mouch nwa sòlda (Hermetia illucens, L. 1758) se yon ensèk detritivore omnivor ak yon gwo potansyèl pou itilize idrat kabòn ki rich sous-pwodwi òganik. Pami idrat kabòn, mouch nwa sòlda konte sou sik idrosolubl pou kwasans ak sentèz lipid. Objektif etid sa a se te evalye efè sik soluble komen sou devlopman, siviv, ak pwofil asid gra mouch sòlda nwa yo. Sipleman manje poul ak monosakarid ak disakarid separeman. Seluloz te itilize kòm yon kontwòl. Lav ki te manje glikoz, fruktoz, sikwoz, ak maltoz te grandi pi vit pase lav kontwòl. Kontrèman, laktoz te gen yon efè antinitrisyonèl sou lav, ralanti kwasans ak diminye pwa kò final endividyèl. Sepandan, tout sik idrosolubl te fè lav pi gra pase sa yo ki te manje rejim kontwòl la. Miyò, sik teste yo te fòme pwofil asid gra. Maltoz ak sikwoz ogmante kontni asid gra satire konpare ak seluloz. Kontrèman, laktoz ogmante byoakimilasyon nan asid gra enstore dyetetik. Etid sa a se premye moun ki demontre efè a nan sik idrosolubl sou konpozisyon asid gra nan lav nwa sòlda vole. Rezilta nou yo endike ke idrat kabòn yo teste yo gen yon efè enpòtan sou konpozisyon asid gra nan lav sòlda nwa yo epi kidonk ka detèmine aplikasyon final yo.
Demann mondyal la pou enèji ak pwoteyin bèt kontinye ap ogmante1. Nan kontèks rechofman planèt la, li enperatif pou jwenn altènativ ki pi vèt nan enèji fosil ak metòd tradisyonèl pwodiksyon manje pandan y ap ogmante pwodiksyon an. Ensèk yo pwomèt kandida pou adrese pwoblèm sa yo akòz pi ba konpozisyon chimik yo ak enpak anviwònman an konpare ak agrikilti bèt tradisyonèl2. Pami ensèk yo, yon bon kandida pou adrese pwoblèm sa yo se Black Soldier Fly (BSF), Hermetia illucens (L. 1758), yon espès detritivore ki kapab manje sou yon varyete de substrats òganik3. Se poutèt sa, valorize substrats sa yo atravè elvaj BSF ta ka kreye yon nouvo sous matyè premyè pou satisfè bezwen divès endistri yo.
Lav BSF (BSFL) ka manje sou pwodwi agrikòl ak agro-endistriyèl tankou grenn brasri, résidus legim, kaka fwi ak pen rasi, ki patikilyèman apwopriye pou kwasans BSFL akòz gwo idrat kabòn yo (CH)4,5, 6 kontni. Pwodiksyon gwo echèl nan BSFL rezilta nan fòmasyon nan de pwodwi: poupou, yon melanj de résidus substra ak poupou ki ka itilize kòm angrè pou kiltivasyon plant7, ak lav, ki se sitou ki konpoze de pwoteyin, lipid ak chitin. Pwoteyin ak lipid yo sitou itilize nan agrikilti bèt, biocarburant ak pwodui kosmetik8,9. Kòm pou chitin, biopolymer sa a jwenn aplikasyon nan sektè agri-manje, biotechnologie ak swen sante10.
BSF se yon ensèk olometabolous otojèn, sa vle di metamòfoz li yo ak repwodiksyon li yo, patikilyèman etap ki konsome enèji nan sik lavi ensèk la, yo ka konplètman sipòte pa rezèv nitritif ki pwodui pandan kwasans lav la. Plis espesifikman, sentèz pwoteyin ak lipid mennen nan devlopman kò grès la, yon ògàn depo enpòtan ki degaje enèji pandan faz BSF ki pa manje yo: prepupa (sa vle di, etap final lav la pandan lav BSF yo vin nwa pandan y ap manje ak rechèch). pou yon anviwònman ki apwopriye pou metamòfoz), pup (sa vle di, etap ki pa mobil pandan ensèk la sibi metamòfoz), ak granmoun12,13. CH se sous enèji prensipal la nan rejim alimantè a nan BSF14. Pami eleman nitritif sa yo, fib CH tankou emizeluloz, seluloz ak lignin, kontrèman ak disakarid ak polisakarid (tankou lanmidon), pa ka dijere pa BSFL15,16. Dijesyon CH se yon etap preliminè enpòtan pou absòpsyon idrat kabòn, ki finalman idrolize nan sik senp nan trip la16. Lè sa a, sik senp yo ka absòbe (sa vle di, atravè manbràn peritwofik entesten an) epi metabolize pou pwodui enèji17. Kòm mansyone pi wo a, lav estoke enèji depase kòm lipid nan kò a grès12,18. Lipid depo yo konpoze de trigliserid (lipid net ki fòme nan yon molekil gliserin ak twa asid gra) sentèz lav yo soti nan sik senp dyetetik. CH sa yo bay substrats acetyl-CoA ki nesesè pou biosentèz asid gra (FA) atravè asid gra sentaz ak thioesterase wout19. Pwofil asid gra nan lipid H. illucens natirèlman domine pa asid gra satire (SFA) ak yon gwo pwopòsyon nan asid laurik (C12:0)19,20. Se poutèt sa, kontni an lipid segondè ak konpozisyon asid gra yo ap vin rapidman faktè limite pou itilize nan lav antye nan manje bèt, espesyalman nan akwakilti kote asid gra poliensature (PUFA) yo bezwen21.
Depi dekouvèt potansyèl BSFL pou diminye fatra òganik, etid sou valè divès kalite pwodwi yo montre ke konpozisyon BSFL an pati reglemante pa rejim alimantè li yo. Kounye a, règleman an nan pwofil la FA nan H. illucens ap kontinye amelyore. Kapasite BSFL pou bioaccumulate PUFA yo te demontre sou substrats ki rich ak PUFA tankou alg, dechè pwason, oswa manje tankou len, ki bay yon pi bon kalite pwofil FA pou nitrisyon bèt19,22,23. Kontrèman, pou sous-pwodwi ki pa rich nan PUFA, pa toujou gen yon korelasyon ant pwofil FA dyetetik ak FA lav la, ki endike enfliyans lòt eleman nitritif24,25. An reyalite, efè CH dijèstibl sou pwofil FA rete mal konprann epi fè rechèch sou24,25,26,27.
Dapre sa nou konnen, byenke total monosakarid ak disakarid yo abondan nan rejim H. illucens, wòl nitrisyonèl yo rete mal konprann nan nitrisyon H. illucens. Objektif etid sa a se te elicide efè yo sou nitrisyon BSFL ak konpozisyon lipid. Nou pral evalye kwasans, siviv, ak pwodiktivite lav nan diferan kondisyon nitrisyonèl. Lè sa a, nou pral dekri kontni lipid ak pwofil asid gra nan chak rejim pou mete aksan sou efè CH sou bon jan kalite nitrisyonèl BSFL.
Nou te sipoze ke nati CH teste a ta afekte (1) kwasans lav, (2) nivo total lipid, ak (3) modile pwofil FA a. Monosakarid yo ka absòbe dirèkteman, tandiske disakarid yo dwe idrolize. Monosakarid yo se konsa pi disponib kòm sous enèji dirèk oswa précurseur pou lipogenesis atravè FA synthase ak thioesterase chemen, kidonk amelyore kwasans lav H. illucens ak ankouraje akimilasyon nan lipid rezèv (espesyalman asid laurik).
CH teste a afekte pwa kò an mwayèn nan lav pandan kwasans (figi 1). FRU, GLU, SUC ak MAL ogmante pwa kò lav menm jan ak rejim alimantè kontwòl (CEL). Kontrèman, LAC ak GAL te parèt retade devlopman lav. Miyò, LAC te gen yon efè negatif enpòtan sou kwasans lav konpare ak SUC pandan tout peryòd kwasans lan: 9.16 ± 1.10 mg kont 15.00 ± 1.01 mg nan jou 3 (F6,21 = 12.77, p <0.001; Fig. 1), 125.11 ± 4. mg ak 211,79 ± 14,93 mg, respektivman, nan jou 17 (F6,21 = 38.57, p <0.001; Fig. 1).
Sèvi ak diferan monosakarid (fruktoz (FRU), galaktoz (GAL), glikoz (GLU)), disakarid (laktoz (LAC), maltoz (MAL), sikwoz (SUC)) ak seluloz (CEL) kòm kontwòl. Kwasans nan lav manje ak lav nwa sòlda mouch. Chak pwen sou koub la reprezante pwa mwayèn endividyèl (mg) kalkile lè yo peze 20 lav ki chwazi owaza nan yon popilasyon 100 lav (n = 4). Ba erè reprezante SD.
Rejim CEL la bay ekselan siviv lav nan 95.5 ± 3.8%. Anplis, siviv H. illucens alimantasyon manje ki gen idrosolubl CH te redwi (GLM: χ = 107.13, df = 21, p <0.001), ki te koze pa MAL ak SUC (disakarid) nan CH etidye a. Mòtalite a te pi ba pase GLU, FRU, GAL (monosakarid), ak LAC (EMM: p <0.001, Figi 2).
Boxplot siviv lav sòlda nwa yo trete ak divès kalite monosakarid (fruktoz, galaktoz, glikoz), dizakarid (laktoz, maltoz, sikwoz) ak seluloz kòm kontwòl. Tretman ak menm lèt la pa siyifikativman diferan youn ak lòt (EMM, p > 0.05).
Tout rejim yo teste pèmèt lav yo rive nan etap prepupal la. Sepandan, CH yo teste yo te gen tandans pwolonje devlopman lav (F6,21 = 9.60, p<0.001; Tablo 1). An patikilye, lav ki te manje GAL ak LAC te pran plis tan pou yo rive nan etap prepupal la konpare ak lav ki te elve sou CEL (CEL-GAL: p<0.001; CEL-LAC: p<0.001; Tablo 1).
CH teste a tou te gen efè diferan sou pwa kò lav la, ak pwa kò a nan lav manje rejim alimantè CEL la rive nan 180.19 ± 11.35 mg (F6,21 = 16.86, p <0.001; Fig. 3). FRU, GLU, MAL ak SUC te lakòz yon mwayèn pwa kò final lav plis pase 200 mg, ki te siyifikativman pi wo pase sa yo ki nan CEL (p <0.05). Kontrèman, lav ki te manje GAL ak LAC te gen pi ba pwa kò, an mwayèn 177.64 ± 4.23 mg ak 156.30 ± 2.59 mg, respektivman (p <0.05). Efè sa a te pi pwononse ak LAC, kote pwa kò final la te pi ba pase ak rejim alimantè kontwòl la (CEL-LAC: diferans = 23.89 mg; p = 0.03; Figi 3).
Pwa final mwayèn nan lav endividyèl eksprime kòm tach lav (mg) ak mouch sòlda nwa eksprime kòm istogram (g) nouri diferan monosakarid (fruktoz, galaktoz, glikoz), dizakarid (laktoz, maltoz, sikwoz) ak seluloz (kòm kontwòl). Lèt kolòn reprezante gwoup siyifikativman diferan nan pwa total lav (p <0.001). Lèt ki asosye ak tach lav reprezante gwoup ki gen anpil pwa lav endividyèl (p <0.001). Ba erè reprezante SD.
Pwa maksimòm endividyèl te endepandan de pwa maksimòm total final koloni lav la. An reyalite, rejim ki gen FRU, GLU, MAL, ak SUC pa t ogmante pwa total lav ki te pwodwi nan tank la konpare ak CEL (Figi 3). Sepandan, LAC siyifikativman diminye pwa total la (CEL-LAC: diferans = 9.14 g; p <0.001; Figi 3).
Tablo 1 montre pwodiksyon an (lav/jou). Enteresan, pwodiksyon pi bon nan CEL, MAL ak SUC yo te menm jan an (Tablo 1). Kontrèman, FRU, GAL, GLU ak LAC redwi sede a konpare ak CEL (Tablo 1). GAL ak LAC te fè pi mal la: pwodiksyon an te redwi a mwatye nan sèlman 0.51 ± 0.09 g lav / jou ak 0.48 ± 0.06 g lav / jou, respektivman (Tablo 1).
Monosakarid ak disakarid ogmante kontni lipid nan lav CF yo (Tablo 1). Sou rejim CLE a, yo te jwenn lav ki gen yon kontni lipid nan 23.19 ± 0.70% nan kontni an DM. Pou konparezon, kontni an mwayèn lipid nan lav manje ak sik idrosolubl te plis pase 30% (Tablo 1). Sepandan, CH yo teste ogmante kontni grès yo nan menm limit la.
Kòm espere, sijè CG yo afekte pwofil FA nan lav yo nan diferan degre (Fig. 4). Kontni SFA a te wo nan tout rejim e li te rive nan plis pase 60%. MAL ak SUC dezekilib pwofil la FA, ki te mennen nan yon ogmantasyon nan kontni an SFA. Nan ka MAL, sou yon bò, move balans sa a te mennen sitou nan yon diminisyon nan kontni an nan asid gra monoenstore (MUFA) (F6,21 = 7.47; p <0.001; Fig. 4). Nan lòt men an, pou SUC, diminisyon an te pi inifòm ant MUFA ak PUFA. LAC ak MAL te gen efè opoze sou spectre FA a (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; Figi). 4). Pwopòsyon ki pi ba nan SFA nan lav LAC-manje parèt ogmante kontni an MUFA. An patikilye, nivo MUFA yo te pi wo nan lav LAC-manje konpare ak lòt sik idrosolubl eksepte pou GAL (F6,21 = 7.47; p <0.001; Figi 4).
Sèvi ak diferan monosakarid (fruktoz (FRU), galaktoz (GAL), glikoz (GLU)), disakarid (laktoz (LAC), maltoz (MAL), sikwoz (SUC)) ak seluloz (CEL) kòm kontwòl, bwat trase nan asid gra konpozisyon nouri lav sòlda nwa yo. Rezilta yo eksprime kòm pousantaj total de FAME. Tretman ki make ak lèt ​​diferan yo siyifikativman diferan (p <0.001). (a) Pwopòsyon asid gra satire; (b) Asid gra monoensature; (c) Asid gra poliensature.
Pami asid gra yo idantifye, asid laurik (C12:0) te dominan nan tout espèk yo obsève (plis pase 40%). Lòt SFA prezan yo te asid palmitik (C16:0) (mwens pase 10%), asid stearik (C18:0) (mwens pase 2.5%) ak asid capric (C10:0) (mwens pase 1.5%). MUFA yo te reprezante sitou pa asid oleik (C18: 1n9) (mwens pase 9.5%), pandan y ap PUFA yo te sitou konpoze de asid linoleik (C18: 2n6) (mwens pase 13.0%) (gade Tablo Siplemantè S1). Anplis de sa, yon ti pwopòsyon nan konpoze pa t 'kapab idantifye, espesyalman nan spectre yo nan lav CEL, kote nimewo konpoze non idantifye 9 (UND9) matirite pou yon mwayèn de 2.46 ± 0.52% (al gade Tablo Siplemantè S1). Analiz GC × GC-FID sijere ke li ta ka yon asid gra 20-kabòn ak senk oswa sis lyezon doub (gade Figi Siplemantè S5).
Analiz PERMANOVA a te revele twa gwoup diferan ki baze sou pwofil asid gra yo (F6,21 = 7.79, p <0.001; Figi 5). Analiz prensipal eleman (PCA) nan spectre TBC a montre sa epi li eksplike pa de eleman (Figi 5). Konpozan prensipal yo eksplike 57.9% nan divèjans la epi yo enkli, nan lòd enpòtans, asid laurik (C12:0), asid oleik (C18:1n9), asid palmitik (C16:0), asid stearik (C18:0), ak asid linolenik (C18:3n3) (gade Figi S4). Dezyèm eleman an eksplike 26.3% nan divèjans la epi li enkli, nan lòd enpòtans, asid decanoic (C10: 0) ak asid linoleik (C18: 2n6 cis) (al gade Figi Siplemantè S4). Des yo nan rejim ki gen sik senp (FRU, GAL ak GLU) te montre karakteristik menm jan an. Kontrèman, disakarid bay pwofil diferan: MAL ak SUC sou yon bò ak LAC sou lòt la. An patikilye, MAL se sèl sik ki chanje pwofil FA a konpare ak CEL. Anplis de sa, pwofil MAL la te siyifikativman diferan de pwofil FRU ak GLU. An patikilye, pwofil MAL la te montre pwopòsyon ki pi wo nan C12: 0 (54.59 ± 2.17%), ki fè li konparab ak CEL (43.10 ± 5.01%), LAC (43.35 ± 1.31%), FRU (48.90 ± 1.97%) ak GLU (48.38 ± 2.17%) pwofil (gade Tablo Siplemantè S1). Spectre MAL la te montre tou pi ba kontni C18:1n9 (9.52 ± 0.50%), ki plis diferansye li nan LAC (12.86 ± 0.52%) ak CEL (12.40 ± 1.31%) spectre. Yon tandans menm jan an te obsève pou C16:0. Nan dezyèm eleman an, spectre LAC te montre pi wo kontni C18:2n6 (17.22 ± 0.46%), pandan MAL te montre pi ba a (12.58 ± 0.67%). C18: 2n6 tou diferansye LAC soti nan kontwòl la (CEL), ki te montre pi ba nivo (13.41 ± 2.48%) (al gade Tablo Siplemantè S1).
Konplo PCA nan pwofil asid gra nan lav nwa sòlda vole ak diferan monosakarid (fruktoz, galaktoz, glikoz), disakarid (laktoz, maltoz, sikwoz) ak seluloz kòm kontwòl.
Pou etidye efè nitrisyonèl sik idrosolubl sou lav H. illucens, seluloz (CEL) nan manje poul te ranplase ak glikoz (GLU), fruktoz (FRU), galaktoz (GAL), maltoz (MAL), sikwoz (SUC), ak laktoz (LAC). Sepandan, monosakarid ak disakarid te gen diferan efè sou devlopman, siviv, ak konpozisyon lav HF. Pou egzanp, GLU, FRU, ak fòm disakarid yo (MAL ak SUC) egzèse efè sipò pozitif sou kwasans lav, sa ki pèmèt yo reyalize pi gwo pwa kò final pase CEL. Kontrèman ak CEL, GLU, FRU, ak SUC ki pa dijèstibl ka kontoune baryè entesten an epi sèvi kòm sous eleman nitritif enpòtan nan rejim formul16,28. MAL manke transpòtè bèt espesifik epi yo panse yo dwe idrolize nan de molekil glikoz anvan asimilasyon15. Molekil sa yo estoke nan kò ensèk la kòm yon sous enèji dirèk oswa kòm lipid18. Premyèman, konsènan lèt la, kèk nan diferans yo obsève intramodal ka akòz ti diferans nan rapò sèks. Vreman vre, nan H. illucens, repwodiksyon ka totalman espontane: fi adilt natirèlman gen ase rezèv pou ponn ze epi yo pi lou pase gason29. Sepandan, akimilasyon lipid nan BSFL korelasyon ak konsomasyon CH2 soluble dyetetik, jan yo obsève deja pou GLU ak xylose26,30. Pou egzanp, Li et al.30 obsève ke lè yo te ajoute 8% GLU nan rejim alimantè a lav, kontni an lipid nan lav BSF ogmante pa 7.78% konpare ak kontwòl. Rezilta nou yo ki konsistan avèk obsèvasyon sa yo, ki montre ke kontni grès nan lav ki te manje sik idrosolubl te pi wo pase sa ki nan lav ki te manje rejim CEL la, konpare ak yon ogmantasyon 8.57% ak sipleman GLU. Etonan, rezilta menm jan yo te obsève nan lav ki te manje GAL ak LAC, malgre efè negatif sou kwasans lav, pwa final kò, ak siviv. Lav ki te manje LAC yo te siyifikativman pi piti pase sa yo ki te manje rejim CEL la, men kontni grès yo te konparab ak lav ki te manje lòt sik idrosolubl yo. Rezilta sa yo mete aksan sou efè antinitrisyonèl laktoz sou BSFL. Premyèman, rejim alimantè a gen yon gwo kantite CH. Sistèm absòpsyon ak idroliz nan monosakarid ak disakarid, respektivman, ka rive nan saturation, sa ki lakòz blokaj nan pwosesis asimilasyon an. Kòm pou idroliz, li fèt pa α- ak β-glucosidases 31 . Anzim sa yo gen substrats pi pito depann de gwosè yo ak lyezon chimik yo (α oswa β lyen) ant monosakarid yo 15 . Idroliz LAC pou GLU ak GAL fèt pa β-galactosidase, yon anzim ki gen aktivite yo te demontre nan zantray BSF 32. Sepandan, ekspresyon li yo ka ensifizan konpare ak kantite LAC konsome pa lav. Kontrèman, α-glucosidase maltase ak sikraz 15, ki konnen yo dwe eksprime abondans nan ensèk, yo kapab kraze gwo kantite MAL ak sikwoz SUC, kidonk limite efè sa a satiyan. Dezyèmman, efè antinitrisyonèl yo ka akòz eksitasyon an redwi nan aktivite amilaz entesten ensèk ak ralanti nan konpòtman manje konpare ak lòt tretman. Vreman vre, sik idrosolubl yo te idantifye kòm stimulateur nan aktivite anzim enpòtan pou dijesyon ensèk, tankou amilaz, ak kòm deklanche nan repons lan manje33,34,35. Degre eksitasyon an varye selon estrikti molekilè sik la. An reyalite, disakarid mande pou idroliz anvan absòpsyon epi yo gen tandans estimile amilaz plis pase monosakarid konstitiyan yo34. Kontrèman, LAC gen yon efè pi modere e yo te jwenn li pa kapab sipòte kwasans ensèk nan divès espès33,35. Pou egzanp, nan ensèk nuizib Spodoptera exigua (Boddie 1850), pa gen okenn aktivite idrolitik nan LAC te detekte nan ekstrè nan anzim midgut cheni36.
Konsènan spectre FA a, rezilta nou yo endike siyifikatif efè modulatwa CH yo teste. Miyò, byenke asid laurik (C12: 0) te reprezante mwens pase 1% nan total FA nan rejim alimantè a, li te domine nan tout pwofil (gade Tablo Siplemantè S1). Sa a konsistan avèk done anvan yo ke asid laurik se sentèz soti nan CH dyetetik nan H. illucens atravè yon chemen ki enplike acetyl-CoA carboxylase ak FA synthase19,27,37. Rezilta nou yo konfime ke CEL se lajman endijèstibl epi li aji kòm yon "ajan bulking" nan rejim kontwòl BSF, jan yo diskite nan plizyè etid BSFL38,39,40. Ranplase CEL ak monosakarid ak dizakarid ki pa LAC ogmante rapò C12:0, sa ki endike ke lav yo pran yon ogmantasyon nan CH. Enteresan, disakarid MAL ak SUC ankouraje sentèz asid laurik pi efikas pase monosakarid konstitiyan yo, ki sijere ke malgre pi wo degre nan polimerizasyon GLU ak FRU, e depi Drosophila se transpòtè sikwoz la sèlman ki te idantifye nan espès pwoteyin bèt, transpòtè disakarid. ka pa prezan nan zantray H. illucens lav15, itilizasyon GLU ak FRU. ap ogmante. Sepandan, byenke GLU ak FRU yo teyorikman pi fasil metabolize pa BSF, yo tou pi fasil metabolize pa substrats ak mikwo-òganis zantray, ki ka lakòz degradasyon pi rapid yo ak itilizasyon diminye pa lav konpare ak disakarid.
Nan premye gade, kontni an lipid nan lav manje LAC ak MAL te konparab, ki endike byodisponibilite menm jan an nan sik sa yo. Sepandan, etonan, pwofil FA nan LAC te pi rich nan SFA, espesyalman ak pi ba kontni C12: 0, konpare ak MAL. Yon ipotèz pou eksplike diferans sa a se ke LAC ka ankouraje bioakimilasyon nan FA dyetetik atravè acetyl-CoA FA synthase. Sipòte ipotèz sa a, lav LAC te gen rapò ki pi ba decanoate (C10:0) (0.77 ± 0.13%) pase rejim CEL (1.27 ± 0.16%), sa ki endike redwi FA synthase ak aktivite thioesterase19. Dezyèmman, asid gra dyetetik yo konsidere kòm faktè prensipal ki enfliyanse konpozisyon SFA nan H. illucens27. Nan eksperyans nou yo, asid linoleik (C18:2n6) te reprezante 54.81% nan asid gra dyetetik, ak pwopòsyon nan lav LAC yo te 17.22 ± 0.46% ak nan MAL 12.58 ± 0.67%. Asid oleik (cis + trans C18: 1n9) (23.22% nan rejim alimantè a) te montre yon tandans menm jan an. Rapò asid α-linolenik (C18:3n3) sipòte tou ipotèz bioakimilasyon an. Se asid gra sa a li te ye akimile nan BSFL sou anrichisman substra, tankou adisyon nan gato len, jiska 6-9% nan total asid gra nan lav19. Nan rejim anrichi, C18:3n3 ka konte pou jiska 35% nan total asid gra dyetetik yo. Sepandan, nan etid nou an, C18: 3n3 te konte pou sèlman 2.51% nan pwofil la asid gra. Malgre ke pwopòsyon yo te jwenn nan lanati te pi ba nan lav nou an, pwopòsyon sa a te pi wo nan lav LAC (0.87 ± 0.02%) pase nan MAL (0.49 ± 0.04%) (p <0.001; gade Tablo Siplemantè S1). Rejim CEL la te gen yon pwopòsyon entèmedyè 0.72 ± 0.18%. Finalman, rapò asid palmitik (C16: 0) nan lav CF reflete kontribisyon chemen sentetik ak FA19 dyetetik. Hoc et al. 19 te obsève ke sentèz C16: 0 te redwi lè rejim alimantè a te rich ak repa len, ki te atribiye a yon diminisyon nan disponiblite a nan substra acetyl-CoA akòz yon diminisyon nan rapò a CH. Etonan, byenke tou de rejim yo te gen menm kontni CH ak MAL te montre pi wo byodisponibilite, lav MAL te montre rapò ki pi ba C16: 0 (10.46 ± 0.77%), tandiske LAC te montre yon pwopòsyon ki pi wo, kontablite pou 12.85 ± 0.27% (p <0.05; wè). Tablo siplemantè S1). Rezilta sa yo mete aksan sou enfliyans konplèks eleman nitritif yo sou dijesyon ak metabolis BSFL. Kounye a, rechèch sou sijè sa a pi apwofondi nan Lepidoptera pase nan Diptera. Nan cheni yo, LAC te idantifye kòm yon estimilan fèb nan konpòtman manje konpare ak lòt sik idrosolubl tankou SUC ak FRU34,35. An patikilye, nan Spodopteralittoralis (Boisduval 1833), konsomasyon MAL ankouraje aktivite amilolitik nan trip la nan yon pi gwo limit pase LAC34. Efè menm jan an nan BSFL ka eksplike eksitasyon an amelyore nan chemen an sentetik C12: 0 nan lav MAL, ki asosye ak ogmante CH absòbe entesten, manje pwolonje, ak aksyon amilaz entesten. Mwens eksitasyon nan ritm manje a nan prezans LAC ka eksplike tou kwasans lan pi dousman nan lav LAC. Anplis, Liu Yanxia et al. 27 te note ke lavi etajè a nan lipid nan H. illucens substrats te pi long pase sa yo ki nan CH. Se poutèt sa, lav LAC ka konte plis sou lipid dyetetik pou konplete devlopman yo, sa ki ka ogmante kontni final lipid yo ak modil pwofil asid gra yo.
Nan pi bon konesans nou an, sèlman kèk etid te teste efè monosakarid ak adisyon disakarid nan rejim BSF sou pwofil FA yo. Premyèman, Li et al. 30 te evalye efè GLU ak ksiloz ak obsève nivo lipid ki sanble ak nou nan yon pousantaj adisyon 8%. Pwofil FA a pa te detaye e li te fèt sitou nan SFA, men pa te jwenn diferans ki genyen ant de sik yo oswa lè yo te prezante ansanm30. Anplis de sa, Cohn et al. 41 pa montre okenn efè 20% GLU, SUC, FRU ak GAL adisyon nan manje poul sou pwofil FA respektif yo. Sa yo spectre yo te jwenn nan teknik olye ke repwodui byolojik, ki, jan yo eksplike sa pa otè yo, ka limite analiz la estatistik. Anplis de sa, mank de kontwòl izo-sik (itilize CEL) limite entèpretasyon rezilta yo. Dènyèman, de etid pa Nugroho RA et al. demontre anomali nan spectre FA42,43. Nan premye etid la, Nugroho RA et al. 43 teste efè ajoute FRU nan repa fèrmante palmis. Pwofil FA nan lav ki kapab lakòz yo te montre nivo nòmalman wo nan PUFA, plis pase 90% nan yo ki te sòti nan rejim alimantè a ki gen 10% FRU (menm jan ak etid nou an). Malgre ke rejim alimantè sa a te genyen granules pwason ki rich PUFA, valè pwofil FA rapòte nan lav yo sou rejim alimantè kontwòl la ki gen ladan 100% PCM fèrmante pa t konsistan avèk nenpòt pwofil ki te deja rapòte, an patikilye nivo nòmal C18: 3n3 nan 17.77. ± 1.67% ak 26.08 ± 0.20% pou asid linoleik konjige (C18:2n6t), yon izomè ra nan asid linoleik. Dezyèm etid la te montre rezilta menm jan an ki gen ladan FRU, GLU, MAL ak SUC42 nan repa fèrmante palmis. Etid sa yo, tankou pa nou yo, mete aksan sou difikilte grav nan konpare rezilta nan esè rejim alimantè BSF lav, tankou chwa kontwòl, entèraksyon ak lòt sous eleman nitritif, ak metòd analiz FA.
Pandan eksperyans yo, nou te obsève ke koulè a ​​ak odè nan substra a varye depann sou rejim alimantè a te itilize. Sa a sijere ke mikwo-òganis yo ka jwe yon wòl nan rezilta yo obsève nan substra a ak sistèm dijestif la nan lav yo. An reyalite, monosakarid ak disakarid yo fasil metabolize pa kolonize mikwo-òganis yo. Konsomasyon an rapid nan sik idrosolubl pa mikwo-òganis ka lakòz lage nan gwo kantite pwodwi metabolik mikwòb tankou etanòl, asid laktik, asid gra kout chèn (egzanp asid acetic, asid propionik, asid butirik) ak diyoksid kabòn44. Kèk nan konpoze sa yo ka responsab efè toksik letal sou lav Cohn et al.41 obsève tou nan kondisyon devlopman menm jan an. Pa egzanp, etanòl danjere pou ensèk45. Gwo kantite emisyon gaz kabonik ka lakòz akimilasyon li nan pati anba tank la, ki ka anpeche atmosfè a nan oksijèn si sikilasyon lè a pa pèmèt li lage. Konsènan SCFA yo, efè yo sou ensèk yo, espesyalman H. illucens, yo rete mal konprann, byenke asid laktik, asid propionik, ak asid butyric yo te letal nan Callosobruchus maculatus (Fabricius 1775)46. Nan Drosophila melanogaster Meigen 1830, SCFA sa yo se makè olfactif ki gide fi yo nan sit ovipozisyon yo, ki sijere yon wòl benefisye nan devlopman lav47. Sepandan, asid acetic klase kòm yon sibstans danjere e li ka siyifikativman anpeche devlopman lav47. Kontrèman, laktat ki sòti nan mikwòb dènyèman te jwenn yon efè pwoteksyon kont mikwòb zantray pwogrese nan Drosophila48. Anplis de sa, mikwo-òganis nan sistèm dijestif la tou jwe yon wòl nan dijesyon CH nan ensèk49. Efè fizyolojik SCFA yo sou mikrobiota zantray la, tankou pousantaj manje ak ekspresyon jèn, yo te dekri nan vertebre 50. Yo ka gen tou yon efè twofik sou H. illucens lav epi yo ka kontribye an pati nan règleman an nan pwofil FA. Etid sou efè nitrisyonèl pwodwi fèmantasyon mikwòb sa yo pral klarifye efè yo sou nitrisyon H. illucens epi yo bay yon baz pou etid alavni sou mikwo-òganis benefisye oswa prejidis an tèm de devlopman yo ak valè substrats ki rich ak FA. Nan sans sa a, wòl nan mikwo-òganis nan pwosesis dijestif yo nan ensèk kiltivasyon an mas ap etidye de pli zan pli. Ensèk yo kòmanse konsidere kòm bioreactors, bay kondisyon pH ak oksijenasyon ki fasilite devlopman mikwo-òganis espesyalize nan degradasyon oswa dezentoksikasyon eleman nitritif ki difisil pou ensèk yo dijere 51 . Dènyèman, Xiang et al.52 demontre ke, pou egzanp, inokulasyon nan fatra òganik ak yon melanj bakteri pèmèt CF atire bakteri espesyalize nan degradasyon lignocellulose, amelyore degradasyon li yo nan substra a konpare ak substra san lav.
Finalman, konsènan itilizasyon benefik dechè òganik pa H. illucens, rejim CEL ak SUC te pwodui pi gwo kantite lav pa jou. Sa vle di ke malgre pwa final ki pi ba nan chak moun, pwa total lav ki pwodui sou yon substra ki gen CH ki pa dijèstibl konparab ak sa yo jwenn sou yon rejim omosakarid ki gen monosakarid ak disakarid. Nan etid nou an, li enpòtan sonje ke nivo lòt eleman nitritif yo ase pou sipòte kwasans popilasyon lav la e ke adisyon CEL ta dwe limite. Sepandan, konpozisyon final la nan lav yo diferan, mete aksan sou enpòtans ki genyen nan chwazi bon estrateji pou valorize ensèk yo. Lav CEL manje ak manje antye yo pi apwopriye pou itilize kòm manje bèt akòz pi ba kontni grès yo ak pi ba nivo asid laurik, tandiske lav manje ak rejim SUC oswa MAL mande pou degrassaj pa peze ogmante valè lwil la, espesyalman nan biocarburant la. sektè. Yo jwenn LAC nan sous-pwodwi endistri letye tankou laktoserom ki soti nan pwodiksyon fwomaj. Dènyèman, itilizasyon li (3.5% laktoz) amelyore pwa kò final lav53. Sepandan, rejim alimantè kontwòl nan etid sa a te genyen mwatye kontni lipid la. Se poutèt sa, efè antinitrisyonèl LAC ka te kontrekare pa bioakimilasyon lav nan lipid dyetetik.
Kòm yo montre nan etid anvan yo, pwopriyete yo nan monosakarid ak disakarid siyifikativman afekte kwasans lan nan BSFL ak modile pwofil FA li yo. An patikilye, LAC sanble jwe yon wòl antinitrisyonèl pandan devlopman lav nan limite disponiblite CH pou absòpsyon lipid dyetetik, kidonk ankouraje bioakimilasyon UFA. Nan kontèks sa a, li ta enteresan fè bioessais lè l sèvi avèk rejim ki konbine PUFA ak LAC. Anplis de sa, wòl nan mikwo-òganis, espesyalman wòl nan metabolit mikwòb (tankou SCFAs) ki sòti nan pwosesis fèmantasyon sik, rete yon sijè rechèch merite envestigasyon.
Ensèk yo te jwenn nan koloni BSF nan laboratwa antomoloji fonksyonèl ak evolisyonè ki te etabli an 2017 nan Agro-Bio Tech, Gembloux, Bèljik (pou plis detay sou metòd elvaj, gade Hoc et al. 19). Pou esè eksperimantal, 2.0 g ze BSF yo te kolekte owaza chak jou nan kaj elvaj ak enkubasyon nan 2.0 kg nan 70% manje poul mouye (Aveve, Leuven, Bèljik). Senk jou apre kouve, lav yo te separe ak substra a epi yo te konte manyèlman pou rezon eksperimantal. Yo te mezire pwa inisyal chak pakèt. Pwa an mwayèn endividyèl te 7.125 ± 0.41 mg, ak mwayèn pou chak tretman yo montre nan Tablo Siplemantè S2.
Te fòmilasyon rejim alimantè a adapte nan etid la pa Barragan-Fonseca et al. 38 . Yon ti tan, yo te jwenn yon konpwomi ant menm kalite manje pou poul lav, kontni menm jan an matyè sèk (DM), segondè CH (10% ki baze sou rejim alimantè fre) ak teksti, depi sik senp ak disakarid pa gen okenn pwopriyete tèkstur. Dapre enfòmasyon manifakti a (Poul Feed, AVEVE, Leuven, Bèljik), yo te ajoute CH tès la (sa vle di sik idrosolubl) separeman kòm yon solisyon akeuz otoklav (15.9%) nan yon rejim ki gen ladan 16.0% pwoteyin, 5.0% total lipid, 11.9% manje poul tè ki fòme ak sann ak 4.8% fib. Nan chak bokal 750 ml (17.20 × 11.50 × 6.00 cm, AVA, Tempsee, Bèljik), yo te melanje 101.9 g nan solisyon CH otoklav ak 37.8 g nan manje poul. Pou chak rejim alimantè, kontni an matyè sèk te 37.0%, ki gen ladan pwoteyin omojèn (11.7%), lipid omojèn (3.7%) ak sik omojèn (26.9% nan ajoute CH). CH yo te teste yo te glikoz (GLU), fruktoz (FRU), galaktoz (GAL), maltoz (MAL), sikwoz (SUC) ak laktoz (LAC). Rejim alimantè kontwòl la te konpoze de seluloz (CEL), ki konsidere kòm endijèstibl pou lav H. illucens 38 . Yo te mete yon santèn lav ki gen 5 jou nan yon plato ekipe ak yon kouvèti ki gen yon twou 1 cm dyamèt nan mitan an epi kouvri ak yon moustik plastik. Chak rejim te repete kat fwa.
Pwa lav yo te mezire twa jou apre kòmansman eksperyans la. Pou chak mezi, yo te retire 20 lav nan substra a lè l sèvi avèk dlo tyèd esteril ak forceps, seche, epi peze (STX223, Ohaus Scout, Parsippany, USA). Apre peze, lav yo te retounen nan sant la nan substra a. Yo te pran mezi regilyèman twa fwa pa semèn jiskaske premye prepupa a parèt. Nan pwen sa a, kolekte, konte, epi peze tout lav jan sa dekri anvan an. Separe etap 6 lav (sa vle di, lav blan ki koresponn ak etap lav anvan etap prepupal la) ak prepupae (sa vle di, dènye etap lav pandan kote lav BSF vin nwa, sispann manje, epi chèche yon anviwònman ki apwopriye pou metamòfoz) epi estoke nan - 18 ° C pou analiz konpozisyon. Sede a te kalkile kòm rapò a nan mas total ensèk (lav ak prepupae nan etap 6) jwenn pou chak plat (g) ak tan an devlopman (d). Tout valè vle di nan tèks la yo eksprime tankou: vle di ± SD.
Tout etap ki vin apre lè l sèvi avèk solvang (hexane (Hex), klowofòm (CHCl3), metanol (MeOH)) yo te fèt anba yon Hood lafimen epi yo te oblije mete gan nitrile, tabliye ak linèt sekirite.
Lav blan yo te cheche nan yon seche friz FreeZone6 (Labconco Corp., Kansas City, MO, USA) pou 72 èdtan ak Lè sa a, tè (IKA A10, Staufen, Almay). Lipid total yo te ekstrè soti nan ± 1 g nan poud lè l sèvi avèk metòd Folch 54 la. Yo te detèmine kontni imidite rezidyèl nan chak echantiyon lyofilize an kopi lè l sèvi avèk yon analizeur imidite (MA 150, Sartorius, Göttiggen, Almay) pou korije lipid total.
Lipid total yo te transesterifye nan kondisyon asid pou jwenn estè methyl asid gra. Yon ti tan, apeprè 10 mg lipid/100 µl solisyon CHCl3 (100 µl) te evapore ak nitwojèn nan yon tib Pyrex© 8 ml (SciLabware – DWK Life Sciences, London, UK). Yo te mete tib la nan Hex (0.5 ml) (PESTINORM® SUPRATRACE n-Hexane > 95% pou analiz tras òganik, VWR Chemicals, Radnor, PA, USA) ak solisyon Hex/MeOH/BF3 (20/25/55) (0.5). ml) nan yon beny dlo a 70 °C pou 90 min. Apre refwadisman, yo te ajoute 10% solisyon akeuz H2SO4 (0.2 ml) ak solisyon NaCl satire (0.5 ml). Melanje tib la epi ranpli melanj lan ak pwòp Hex (8.0 mL). Yon pòsyon nan faz anwo a te transfere nan yon flakon epi analize pa gaz chromatografi ak yon detektè iyonizasyon flanm dife (GC-FID). Echantiyon yo te analize lè l sèvi avèk yon Trace GC Ultra (Thermo Scientific, Waltham, MA, USA) ekipe ak yon enjektè fann/splitless (240 °C) nan mòd fann (koule fann: 10 mL/min), yon kolòn Stabilwax®-DA ( 30 m, 0.25 mm id, 0.25 μm, Restek Corp., Bellefonte, PA, USA) ak yon FID (250 °C). Pwogram tanperati a te fikse jan sa a: 50 °C pou 1 min, ogmante a 150 °C nan 30 °C / min, ogmante a 240 °C nan 4 °C / min epi kontinye nan 240 °C pou 5 min. Hex te itilize kòm yon vid ak yon estanda referans ki gen 37 asid gra methyl ester (Supelco 37-component FAMEmix, Sigma-Aldrich, Overijse, Bèljik) te itilize pou idantifikasyon. Idantifikasyon asid gra enstore (UFAs) te konfime pa konplè de dimansyon GC (GC × GC-FID) ak prezans nan izomè yo te detèmine avèk presizyon pa yon ti adaptasyon nan metòd la nan Ferrara et al. 55. Ou ka jwenn detay enstriman yo nan Tablo Siplemantè S3 ak rezilta yo nan Figi Siplemantè S5.
Done yo prezante nan fòma Excel (Microsoft Corporation, Redmond, WA, USA). Yo te fè analiz estatistik lè l sèvi avèk R Studio (vèsyon 2023.12.1+402, Boston, USA) 56 . Done sou pwa lav, tan devlopman ak pwodiktivite yo te estime lè l sèvi avèk modèl lineyè (LM) (kòmand "lm", pake R "stats" 56) jan yo anfòm yon distribisyon Gaussian. Pousantaj siviv lè l sèvi avèk analiz modèl binomial yo te estime lè l sèvi avèk modèl lineyè jeneral (GLM) (kòmand "glm", R package "lme4" 57). Nòmalite ak homoscedasticity yo te konfime lè l sèvi avèk tès Shapiro (kòmand "shapiro.test", pake R "stats" 56) ak analiz de divèjans done (kòmand betadisper, pake R "vegan" 58). Apre analiz de valè p enpòtan (p <0.05) nan tès LM oswa GLM, yo te detekte diferans enpòtan ant gwoup yo lè l sèvi avèk tès EMM (kòmand "emmeans", pake R "emmeans" 59).
Yo te konpare spectre FA konplè yo lè l sèvi avèk analiz pèmitasyon miltivarye nan divèjans (sa vle di permMANOVA; lòd "adonis2", pake R "vegan" 58) lè l sèvi avèk matris distans Euclidean ak 999 pèmitasyon. Sa a ede idantifye asid gra ki enfliyanse pa nati a nan idrat kabòn dyetetik. Diferans enpòtan nan pwofil FA yo te plis analize lè l sèvi avèk konparezon par. Done yo te vizyalize lè l sèvi avèk analiz eleman prensipal (PCA) (kòmand "PCA", pake R "FactoMineR" 60). Yo te idantifye FA ki responsab diferans sa yo nan entèprete ti sèk korelasyon yo. Yo te konfime kandida sa yo lè l sèvi avèk yon analiz yon sèl-fason nan divèjans (ANOVA) (kòmand "aov", pake R "stats" 56) ki te swiv pa tès post hoc Tukey a (kòmand TukeyHSD, pake R "stats" 56). Anvan analiz, yo te evalye nòmalite lè l sèvi avèk tès Shapiro-Wilk, yo te tcheke omossedastisite lè l sèvi avèk tès Bartlett (kòmand "bartlett.test", pake R "stats" 56), epi yo te itilize yon metòd nonparametric si pa youn nan de sipozisyon yo te satisfè. . Analiz yo te konpare (kòmand "kruskal.test", R package "stats" 56 ), ak Lè sa a, tès post hoc Dunn yo te aplike (kòmand dunn.test, R package "dunn.test" 56 ).
Yo te tcheke vèsyon final maniskri a lè l sèvi avèk Grammarly Editor kòm yon koreksyon angle (Grammarly Inc., San Francisco, Kalifòni, USA) 61 .
Ansanm done yo pwodwi ak analize pandan etid aktyèl la disponib nan men otè ki koresponn lan sou demann rezonab.
Kim, SW, et al. Satisfè demann mondyal la pou pwoteyin manje: defi, opòtinite, ak estrateji. Annals of Animal Biosciences 7, 221-243 (2019).
Caparros Megido, R., et al. Revizyon sou sitiyasyon an ak kandida nan pwodiksyon mond nan ensèk manjab. Entomol. Jen. 44, (2024).
Rehman, K. ur, et al. Mouch sòlda nwa (Hermetia illucens) kòm yon zouti potansyèlman inovatè ak zanmitay ekolojik pou jesyon dechè òganik: Yon revizyon tou kout. Waste Management Research 41, 81–97 (2023).
Skala, A., et al. Substra elvaj enfliyanse kwasans ak estati makronutriman lav sòlda nwa ki pwodui nan endistri yo. Sci. Rep. 10, 19448 (2020).
Shu, MK, et al. Pwopriyete antimikwòb nan ekstrè lwil oliv ki soti nan lav nwa sòlda elve sou pen. Animal Food Science, 64, (2024).
Schmitt, E. ak de Vries, W. (2020). Benefis potansyèl nan itilize fimye sòlda nwa yo kòm yon amannman tè pou pwodiksyon manje ak redwi enpak anviwònman an. Opinyon aktyèl la. Green Sustain. 25, 100335 (2020).
Franco A. et al. Black soldier fly lipid—yon sous inovatè ak dirab. Devlopman Dirab, Vol. 13, (2021).
Van Huis, A. Ensèk kòm manje ak manje, yon jaden émergentes nan agrikilti: yon revizyon. J. Manje ensèk 6, 27–44 (2020).
Kachor, M., Bulak, P., Prots-Petrikha, K., Kirichenko-Babko, M., ak Beganovsky, A. Itilizasyon divès kalite vole sòlda nwa nan endistri ak agrikilti - yon revizyon. Biyoloji 12, (2023).
Hock, B., Noel, G., Carpentier, J., Francis, F., ak Caparros Megido, R. Optimizasyon pwopagasyon atifisyèl Hermetia illucens. PLOS ONE 14, (2019).