Matur nuwun kanggo ngunjungi Nature.com. Versi browser sing sampeyan gunakake nduweni dhukungan CSS sing winates. Kanggo asil paling apik, disaranake nggunakake browser anyar (utawa mateni mode kompatibilitas ing Internet Explorer). Ing sawetoro wektu, kanggo mesthekake dhukungan terus, kita bakal nampilake situs tanpa gaya lan JavaScript.
Lalat prajurit ireng (Hermetia illucens, L. 1758) minangka serangga detritivor omnivora kanthi potensial dhuwur kanggo nggunakake produk sampingan organik sing sugih karbohidrat. Antarane karbohidrat, lalat prajurit ireng ngandelake gula sing larut kanggo pertumbuhan lan sintesis lipid. Tujuan saka panliten iki yaiku kanggo ngevaluasi efek saka gula larut umum ing pangembangan, kaslametan, lan profil asam lemak lalat prajurit ireng. Tambahan feed pitik karo monosakarida lan disakarida kanthi kapisah. Selulosa digunakake minangka kontrol. Larva sing dipangan glukosa, fruktosa, sukrosa, lan maltosa tuwuh luwih cepet tinimbang larva kontrol. Ing kontras, laktosa duweni efek antinutritional ing larva, kalem wutah lan ngurangi bobot awak individu final. Nanging, kabeh gula sing larut nggawe larva luwih gemuk tinimbang sing diwenehi panganan kontrol. Utamane, gula sing diuji mbentuk profil asam lemak. Maltosa lan sukrosa nambah isi asam lemak jenuh dibandhingake selulosa. Ing kontras, laktosa nambah bioakumulasi asam lemak tak jenuh panganan. Panliten iki minangka sing pisanan nuduhake pengaruh gula larut ing komposisi asam lemak larva lalat prajurit ireng. Asil kita nuduhake yen karbohidrat sing diuji duwe pengaruh sing signifikan marang komposisi asam lemak saka larva lalat prajurit ireng lan mulane bisa nemtokake aplikasi pungkasane.
Panjaluk global kanggo energi lan protein kewan terus mundhak1. Ing konteks pemanasan global, penting kanggo golek alternatif sing luwih ijo kanggo energi fosil lan metode produksi panganan tradisional nalika nambah produksi. Serangga minangka calon sing njanjeni kanggo ngatasi masalah kasebut amarga komposisi kimia lan pengaruh lingkungan sing luwih murah dibandhingake karo peternakan tradisional2. Antarane serangga, calon sing paling apik kanggo ngatasi masalah kasebut yaiku fly soldier ireng (BSF), Hermetia illucens (L. 1758), spesies detritivorous sing bisa mangan macem-macem substrat organik3. Mula, valoriisasi substrat kasebut liwat pemuliaan BSF bisa nggawe sumber bahan mentah anyar kanggo nyukupi kabutuhan macem-macem industri.
Larva BSF (BSFL) bisa mangan produk sampingan pertanian lan agro-industri kayata gandum brewer, residu sayuran, pulp woh lan roti basi, sing cocog banget kanggo pertumbuhan BSFL amarga karbohidrat sing dhuwur (CH)4,5, 6 isi. Produksi BSFL gedhe-gedhe ngasilake rong produk: feces, campuran residu substrat lan feces sing bisa digunakake minangka pupuk kanggo budidaya tanduran7, lan larva, sing utamané kasusun saka protein, lipid lan kitin. Protein lan lipid utamané dipigunakaké ing peternakan, biofuel lan kosmetik8,9. Kanggo chitin, biopolimer iki bisa digunakake ing sektor agri-pangan, bioteknologi lan perawatan kesehatan10.
BSF minangka serangga holometabolous autogenous, tegese metamorfosis lan reproduksi, utamane tahapan siklus urip serangga sing nggunakake energi, bisa didhukung kabeh dening cadangan nutrisi sing diasilake sajrone pertumbuhan larva11. Luwih khusus, sintesis protein lan lipid nyebabake pangembangan awak lemak, organ panyimpenan penting sing ngeculake energi sajrone fase non-pangan BSF: prepupa (yaiku, tahap larva pungkasan nalika larva BSF dadi ireng nalika dipakani lan digoleki. kanggo lingkungan sing cocok kanggo metamorfosis), pupa (yaiku, tahap non-motil nalika serangga ngalami metamorfosis), lan wong diwasa12,13. CH minangka sumber energi utama ing diet BSF14. Ing antarane nutrisi kasebut, CH berserat kayata hemiselulosa, selulosa lan lignin, ora kaya disakarida lan polisakarida (kayata pati), ora bisa dicerna dening BSFL15,16. Pencernaan CH minangka langkah awal sing penting kanggo nyerep karbohidrat, sing pungkasane dihidrolisis dadi gula prasaja ing usus16. Gula prasaja banjur bisa diserap (yaiku, liwat membran peritrophic usus) lan dimetabolisme kanggo ngasilake energi17. Kaya sing kasebut ing ndhuwur, larva nyimpen energi sing berlebihan minangka lipid ing awak lemak12,18. Lipid panyimpenan kasusun saka trigliserida (lipid netral sing dibentuk saka siji molekul gliserol lan telung asam lemak) sing disintesis dening larva saka gula prasaja panganan. CH iki nyedhiyakake substrat asetil-KoA sing dibutuhake kanggo biosintesis asam lemak (FA) liwat jalur sintase asam lemak lan thioesterase19. Profil asam lemak saka lipid H. illucens sacara alami didominasi dening asam lemak jenuh (SFA) kanthi proporsi asam laurat sing dhuwur (C12:0)19,20. Mula, kandungan lipid sing dhuwur lan komposisi asam lemak kanthi cepet dadi faktor sing mbatesi panggunaan larva wutuh ing pakan kewan, utamane ing budidaya ing ngendi asam lemak tak jenuh ganda (PUFA) dibutuhake21.
Wiwit panemuan potensial BSFL kanggo nyuda sampah organik, studi babagan macem-macem produk sampingan nuduhake manawa komposisi BSFL sebagian diatur dening diete. Saiki, angger-angger FA profil H. illucens terus kanggo nambah. Kemampuan BSFL kanggo bioaccumulate PUFA wis dituduhake ing substrat kaya PUFA kayata ganggang, limbah iwak, utawa panganan kayata flaxseed, sing nyedhiyakake profil FA kualitas sing luwih dhuwur kanggo nutrisi kewan19,22,23. Ing kontras, kanggo prodhuk sampingan sing ora diperkaya ing PUFA, ora tansah ana korélasi antarane profil FA diet lan FA larva, sing nuduhake pengaruh nutrisi liyane24,25. Nyatane, efek CH digestible ing profil FA tetep kurang dimangerteni lan ora diteliti24,25,26,27.
Kanggo kawruh sing paling apik, sanajan total monosakarida lan disakarida akeh banget ing diet H. illucens, peran nutrisi tetep kurang dipahami ing nutrisi H. illucens. Tujuan saka panliten iki yaiku kanggo njlentrehake efek ing nutrisi BSFL lan komposisi lipid. Kita bakal ngevaluasi wutah, kaslametan, lan produktivitas larva ing kahanan nutrisi sing beda. Banjur, kita bakal njlèntrèhaké isi lipid lan profil asam lemak saben diet kanggo nyorot efek CH ing kualitas nutrisi BSFL.
Kita hipotesis yen sifat CH sing dites bakal mengaruhi (1) wutah larva, (2) tingkat lipid total, lan (3) modulasi profil FA. Monosakarida bisa diserap langsung, dene disakarida kudu dihidrolisis. Monosakarida luwih kasedhiya minangka sumber energi langsung utawa prekursor kanggo lipogenesis liwat jalur FA synthase lan thioesterase, saéngga ningkatake pertumbuhan larva H. illucens lan ningkatake akumulasi lipid cadangan (utamane asam laurat).
CH sing dites kena pengaruh bobot awak rata-rata larva sajrone wutah (Gambar 1). FRU, GLU, SUC lan MAL nambah bobot awak larva padha karo diet kontrol (CEL). Ing kontras, LAC lan GAL katon nyegah pangembangan larva. Utamane, LAC nduwe pengaruh negatif sing signifikan marang pertumbuhan larva dibandhingake SUC sajrone periode pertumbuhan: 9.16 ± 1.10 mg versus 15.00 ± 1.01 mg ing dina 3 (F6,21 = 12.77, p <0.001; Fig. 1), 125.21 ± 4. mg lan 211,79 ± 14,93 mg, mungguh, ing dina 17 (F6,21 = 38,57, p <0,001; Fig. 1).
Nggunakake macem-macem monosakarida (fruktosa (FRU), galaktosa (GAL), glukosa (GLU)), disakarida (laktosa (LAC), maltosa (MAL), sukrosa (SUC) lan selulosa (CEL) minangka kontrol. Wutah larva sing dipangan karo larva lalat prajurit ireng. Saben titik ing kurva nggambarake bobot individu rata-rata (mg) sing diitung kanthi bobot 20 larva sing dipilih kanthi acak saka populasi 100 larva (n = 4). Bar kesalahan makili SD.
Diet CEL nyedhiyakake kaslametan larva sing apik banget yaiku 95,5 ± 3,8%. Kajaba iku, kaslametané H. illucens panganan panganan sing ngemot CH larut dikurangi (GLM: χ = 107.13, df = 21, p <0.001), sing disebabake dening MAL lan SUC (disakarida) ing CH sing diteliti. Kematian luwih murah tinimbang GLU, FRU, GAL (monosakarida), lan LAC (EMM: p <0.001, Gambar 2).
Boxplot kaslametané larva lalat prajurit ireng diobati karo macem-macem monosakarida (fruktosa, galaktosa, glukosa), disakarida (laktosa, maltosa, sukrosa) lan selulosa minangka kontrol. Pangobatan kanthi huruf sing padha ora beda banget (EMM, p> 0.05).
Kabeh diet sing diuji ngidini larva tekan tahap prepupal. Nanging, CHs sing diuji cenderung ndawakake perkembangan larva (F6,21=9,60, p<0,001; Tabel 1). Utamane, larva sing dipakani GAL lan LAC luwih suwe kanggo nggayuh tahap prepupal dibandhingake karo larva sing dibesarkan ing CEL (CEL-GAL: p<0.001; CEL-LAC: p<0.001; Tabel 1).
CH sing dites uga nduweni efek sing beda ing bobot awak larva, kanthi bobot awak larva sing dipangan diet CEL tekan 180,19 ± 11,35 mg (F6,21 = 16,86, p <0,001; Gambar 3). FRU, GLU, MAL lan SUC ngasilake bobot awak larva pungkasan rata-rata luwih saka 200 mg, sing luwih dhuwur tinimbang CEL (p <0.05). Ing kontras, larva sing dipakani GAL lan LAC nduweni bobot awak sing luwih murah, kanthi rata-rata 177.64 ± 4.23 mg lan 156.30 ± 2.59 mg (p <0.05). Efek iki luwih jelas karo LAC, ing ngendi bobot awak pungkasan luwih murah tinimbang diet kontrol (CEL-LAC: prabédan = 23.89 mg; p = 0.03; Gambar 3).
Rata-rata bobot akhir larva individu sing dituduhake minangka bintik larva (mg) lan lalat prajurit ireng sing dituduhake minangka histogram (g) sing diwenehi monosakarida (fruktosa, galaktosa, glukosa), disakarida (laktosa, maltosa, sukrosa) lan selulosa (minangka kontrol). Huruf kolom makili klompok sing beda banget ing bobot larva total (p <0,001). Huruf sing ana gandhengane karo bintik larva nggambarake klompok kanthi bobot larva individu sing beda banget (p <0,001). Bar kesalahan makili SD.
Bobot individu maksimal ora gumantung saka bobot koloni larva total maksimal. Nyatane, diet sing ngemot FRU, GLU, MAL, lan SUC ora nambah bobot larva total sing diprodhuksi ing tangki dibandhingake karo CEL (Gambar 3). Nanging, LAC nyuda bobot total (CEL-LAC: prabédan = 9.14 g; p <0.001; Gambar 3).
Tabel 1 nuduhake asil (larva / dina). Apike, asil optimal CEL, MAL lan SUC padha (Tabel 1). Ing kontras, FRU, GAL, GLU lan LAC nyuda ngasilake dibandhingake CEL (Tabel 1). GAL lan LAC nindakake sing paling awon: panenan dikurangi dadi mung 0,51 ± 0,09 g larva / dina lan 0,48 ± 0,06 g larva / dina (Tabel 1).
Monosakarida lan disakarida nambah isi lipid saka larva CF (Tabel 1). Ing diet CLE, larva kanthi kandungan lipid 23,19 ± 0,70% saka konten DM dijupuk. Kanggo mbandhingake, rata-rata isi lipid ing larva sing diwenehi gula larut luwih saka 30% (Tabel 1). Nanging, CH sing dites nambah isi lemak nganti padha.
Kaya sing dikarepake, subyek CG kena pengaruh profil FA saka larva kanthi derajat sing beda-beda (Gambar 4). Isi SFA dhuwur ing kabeh diet lan tekan luwih saka 60%. MAL lan SUC ora imbang profil FA, kang mimpin kanggo Tambah ing isi SFA. Ing kasus MAL, ing sisih siji, ketidakseimbangan iki nyebabake nyuda isi asam lemak tak jenuh tunggal (MUFA) (F6,21 = 7,47; p <0,001; Fig. 4). Ing sisih liya, kanggo SUC, penurunan luwih seragam antarane MUFA lan PUFA. LAC lan MAL duweni efek sing ngelawan ing spektrum 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; Figure 4). Proporsi SFA sing luwih murah ing larva sing dipakani LAC katon nambah konten MUFA. Utamane, tingkat MUFA luwih dhuwur ing larva sing dipakani LAC dibandhingake karo gula larut liyane kajaba GAL (F6,21 = 7.47; p <0.001; Gambar 4).
Nggunakake macem-macem monosakarida (fruktosa (FRU), galaktosa (GAL), glukosa (GLU)), disakarida (laktosa (LAC), maltosa (MAL), sukrosa (SUC) lan selulosa (CEL) minangka kontrol, plot kothak asam lemak komposisi panganan kanggo larva lalat prajurit ireng. Asil ditulis minangka persentasi saka total FAME. Pangobatan sing ditandhani nganggo huruf sing beda beda banget (p <0,001). (a) Proporsi asam lemak jenuh; (b) Asam lemak tak jenuh tunggal; (c) Asam lemak tak jenuh ganda.
Antarane asam lemak sing diidentifikasi, asam laurat (C12: 0) dominan ing kabeh spektrum sing diamati (luwih saka 40%). SFA liyane sing saiki yaiku asam palmitat (C16: 0) (kurang saka 10%), asam stearat (C18: 0) (kurang saka 2,5%) lan asam kaprat (C10: 0) (kurang saka 1,5%). MUFA utamane diwakili dening asam oleat (C18: 1n9) (kurang saka 9,5%), dene PUFA utamane dumadi saka asam linoleat (C18: 2n6) (kurang saka 13,0%) (pirsani Tabel Tambahan S1). Kajaba iku, proporsi cilik senyawa ora bisa diidentifikasi, utamane ing spektrum larva CEL, ing ngendi senyawa sing ora dingerteni nomer 9 (UND9) rata-rata 2,46 ± 0,52% (pirsani Tabel Tambahan S1). Analisis GC × GC-FID nyaranake manawa bisa dadi asam lemak 20-karbon kanthi lima utawa enem ikatan rangkap (pirsani Gambar Tambahan S5).
Analisis PERMANOVA ngandhakake telung klompok sing beda adhedhasar profil asam lemak (F6,21 = 7.79, p <0.001; Gambar 5). Analisis komponen utama (PCA) saka spektrum TBC nggambarake iki lan diterangake dening rong komponen (Gambar 5). Komponen utama nerangake 57,9% saka varian lan kalebu, miturut wigati, asam laurat (C12:0), asam oleat (C18:1n9), asam palmitat (C16:0), asam stearat (C18:0), lan asam linolenat (C18:3n3) (pirsani Gambar S4). Komponen kapindho nerangake 26,3% saka varian lan kalebu, miturut urutan wigati, asam decanoic (C10: 0) lan asam linoleat (C18: 2n6 cis) (pirsani Gambar Tambahan S4). Profil diet sing ngemot gula prasaja (FRU, GAL lan GLU) nuduhake karakteristik sing padha. Ing kontras, disaccharides ngasilaken profil beda: MAL lan SUC ing tangan siji lan LAC ing tangan liyane. Utamane, MAL mung gula sing ngganti profil FA dibandhingake karo CEL. Kajaba iku, profil MAL beda banget karo profil FRU lan GLU. Utamane, profil MAL nuduhake proporsi paling dhuwur saka C12: 0 (54,59 ± 2,17%), saengga bisa dibandhingake karo CEL (43,10 ± 5,01%), LAC (43,35 ± 1,31%), FRU (48,90 ± 1,97%) lan GLU (48.38 ± 2.17%) profil (pirsani Tabel Tambahan S1). Spektrum MAL uga nuduhake isi C18:1n9 sing paling murah (9,52 ± 0,50%), sing luwih mbedakake saka spektrum LAC (12,86 ± 0,52%) lan CEL (12,40 ± 1,31%). Tren sing padha diamati kanggo C16: 0. Ing komponen kapindho, spektrum LAC nuduhake konten C18:2n6 paling dhuwur (17,22 ± 0,46%), dene MAL nuduhake paling murah (12,58 ± 0,67%). C18: 2n6 uga mbedakake LAC saka kontrol (CEL), sing nuduhake tingkat sing luwih murah (13,41 ± 2,48%) (pirsani Tabel Tambahan S1).
PCA plot profil asam lemak saka larva lalat prajurit ireng karo monosakarida beda (fruktosa, galaktosa, glukosa), disakarida (laktosa, maltosa, sukrosa) lan selulosa minangka kontrol.
Kanggo nyinaoni efek nutrisi saka gula larut ing larva H. illucens, selulosa (CEL) ing pakan ayam diganti karo glukosa (GLU), fruktosa (FRU), galaktosa (GAL), maltosa (MAL), sukrosa (SUC), lan laktosa (LAC). Nanging, monosakarida lan disakarida duweni efek sing beda marang perkembangan, kaslametan, lan komposisi larva HF. Contone, GLU, FRU, lan wangun disaccharide (MAL lan SUC) menehi efek ndhukung positif ing wutah larva, ngidini kanggo entuk bobot awak final luwih dhuwur tinimbang CEL. Ora kaya CEL sing ora bisa dicerna, GLU, FRU, lan SUC bisa ngliwati alangan usus lan dadi sumber nutrisi penting ing diet sing diformulasikan16,28. MAL ora nduweni transporter kewan tartamtu lan dianggep bakal dihidrolisis dadi rong molekul glukosa sadurunge asimilasi15. Molekul iki disimpen ing awak serangga minangka sumber energi langsung utawa minangka lipid18. Kaping pisanan, babagan sing terakhir, sawetara beda intramodal sing diamati bisa uga amarga beda cilik ing rasio jinis. Pancen, ing H. illucens, reproduksi bisa uga spontan: wanita diwasa kanthi alami duwe cadangan endhog sing cukup lan luwih abot tinimbang lanang29. Nanging, akumulasi lipid ing BSFL hubungane karo asupan CH2 sing larut ing diet, kaya sing diamati sadurunge kanggo GLU lan xylose26,30. Contone, Li et al.30 diamati yen 8% GLU ditambahake ing diet larva, kandungan lipid larva BSF mundhak 7,78% dibandhingake kontrol. Asil kita konsisten karo pengamatan kasebut, nuduhake yen isi lemak ing larva sing diwenehi gula larut luwih dhuwur tinimbang larva sing diwenehi diet CEL, dibandhingake karo peningkatan 8,57% karo suplemen GLU. Kaget, asil sing padha diamati ing larva sing dipakani GAL lan LAC, sanajan ana efek sing ora becik tumrap pertumbuhan larva, bobot awak pungkasan, lan kaslametan. Larva sing dipakani LAC luwih cilik tinimbang sing dipakani diet CEL, nanging isi lemake bisa dibandhingake karo larva sing diwenehi gula larut liyane. Asil kasebut nyoroti efek antinutrisi laktosa ing BSFL. Pisanan, diet ngemot jumlah CH sing akeh. Sistem penyerapan lan hidrolisis monosakarida lan disakarida, bisa tekan jenuh, nyebabake kemacetan ing proses asimilasi. Kanggo hidrolisis, ditindakake dening α- lan β-glukosidase 31. Enzim-enzim iki nduweni substrat sing disenengi gumantung saka ukurane lan ikatan kimia (resambungan α utawa β) antarane monosakarida konstituen 15 . Hidrolisis LAC dadi GLU lan GAL ditindakake dening β-galactosidase, sawijining enzim sing aktivitas wis dituduhake ing usus BSF 32. Nanging, ekspresi kasebut bisa uga ora cukup dibandhingake karo jumlah LAC sing dikonsumsi larva. Ing kontras, α-glucosidase maltase lan sucrase 15, sing dikenal akeh banget ing serangga, bisa ngrusak MAL lan sukrosa SUC kanthi jumlah gedhe, saéngga mbatesi efek kenyang iki. Kapindho, efek antinutrisi bisa uga amarga nyuda stimulasi aktivitas amilase usus serangga lan kalem prilaku mangan dibandhingake karo perawatan liyane. Pancen, gula larut wis diidentifikasi minangka stimulator aktivitas enzim sing penting kanggo pencernaan serangga, kayata amilase, lan minangka pemicu respon pakan33,34,35. Tingkat stimulasi beda-beda gumantung saka struktur molekul gula. Nyatane, disakarida mbutuhake hidrolisis sadurunge nyerep lan cenderung ngrangsang amilase luwih akeh tinimbang monosakarida penyusune34. Ing kontras, LAC nduweni efek sing luwih entheng lan ditemokake ora bisa ndhukung pertumbuhan serangga ing macem-macem spesies33,35. Contone, ing hama Spodoptera exigua (Boddie 1850), ora ana aktivitas hidrolitik LAC sing dideteksi ing ekstrak enzim midgut ulat36.
Babagan spektrum FA, asil kita nuduhake efek modulasi sing signifikan saka CH sing diuji. Utamane, sanajan asam laurat (C12: 0) kurang saka 1% saka total FA ing diet, nanging didominasi ing kabeh profil (pirsani Tabel Tambahan S1). Iki konsisten karo data sadurunge yen asam laurat disintesis saka CH diet ing H. illucens liwat jalur sing nglibatake acetyl-CoA carboxylase lan FA synthase19,27,37. Asil kita konfirmasi manawa CEL umume ora bisa dicerna lan tumindak minangka "agen bulking" ing diet kontrol BSF, kaya sing dibahas ing sawetara studi BSFL38,39,40. Ngganti CEL karo monosakarida lan disakarida liyane saka LAC nambah rasio C12: 0, nuduhake peningkatan penyerapan CH dening larva. Sing nggumunake, disakarida MAL lan SUC ningkatake sintesis asam laurat kanthi luwih efisien tinimbang monosakarida konstituen, nuduhake manawa sanajan tingkat polimerisasi GLU lan FRU luwih dhuwur, lan amarga Drosophila minangka siji-sijine transporter sukrosa sing wis diidentifikasi ing spesies protein kewan, transporter disakarida. bisa uga ora ana ing usus larvae H. illucens15, pemanfaatan GLU lan FRU tambah. Nanging, sanajan GLU lan FRU sacara teoritis luwih gampang dimetabolisme dening BSF, nanging uga luwih gampang dimetabolisme dening substrat lan mikroorganisme usus, sing bisa nyebabake degradasi sing luwih cepet lan nyuda panggunaan larva dibandhingake karo disakarida.
Sepisanan, isi lipid saka larva sing dipakani LAC lan MAL bisa dibandhingake, nuduhake bioavailabilitas sing padha karo gula kasebut. Nanging, kaget FA profil LAC sugih ing SFA, utamané karo C12 ngisor: 0 isi, dibandhingake MAL. Siji hipotesis kanggo nerangake prabédan iki yaiku LAC bisa ngrangsang bioakumulasi FA diet liwat sintase acetyl-CoA FA. Ndhukung hipotesis iki, larva LAC nduweni rasio decanoate (C10: 0) sing paling murah (0.77 ± 0.13%) tinimbang diet CEL (1.27 ± 0.16%), sing nuduhake aktivitas sintase FA lan thioesterase sing suda19. Kapindho, asam lemak diet dianggep minangka faktor utama sing mengaruhi komposisi SFA saka H. illucens27. Ing eksperimen kita, asam linoleat (C18:2n6) nyakup 54,81% asam lemak dietary, kanthi proporsi larva LAC yaiku 17,22 ± 0,46% lan ing MAL 12,58 ± 0,67%. Asam oleat (cis + trans C18:1n9) (23,22% ing diet) nuduhake tren sing padha. Rasio asam α-linolenat (C18:3n3) uga ndhukung hipotesis bioakumulasi. Asam lemak iki dikenal kanggo nglumpukake ing BSFL nalika pengayaan substrat, kayata tambahan kue flaxseed, nganti 6-9% saka total asam lemak ing larva19. Ing diet sing diperkaya, C18:3n3 bisa nganti 35% saka total asam lemak diet. Nanging, ing panliten iki, C18:3n3 mung 2,51% saka profil asam lemak. Sanajan proporsi sing ditemokake ing alam luwih murah ing larva kita, proporsi iki luwih dhuwur ing larva LAC (0.87 ± 0.02%) tinimbang ing MAL (0.49 ± 0.04%) (p <0.001; ndeleng Tabel Tambahan S1). Diet CEL nduweni proporsi penengah 0,72 ± 0,18%. Pungkasan, rasio asam palmitat (C16: 0) ing larva CF nggambarake kontribusi jalur sintetik lan FA19 diet. Hoc et al. 19 diamati yen sintesis C16: 0 dikurangi nalika diet diperkaya karo flaxseed meal, sing disebabake nyuda kasedhiyan substrat asetil-CoA amarga nyuda rasio CH. Kaget, sanajan diet loro kasebut nduweni isi CH sing padha lan MAL nuduhake bioavailabilitas sing luwih dhuwur, larva MAL nuduhake rasio C16: 0 sing paling murah (10,46 ± 0,77%), dene LAC nuduhake proporsi sing luwih dhuwur, nyatakake 12,85 ± 0,27% (p <0,05; ndeleng). Tabel Tambahan S1). Asil kasebut nyoroti pengaruh kompleks nutrisi ing pencernaan lan metabolisme BSFL. Saiki, riset babagan topik iki luwih jero ing Lepidoptera tinimbang ing Diptera. Ing uler, LAC diidentifikasi minangka stimulan sing lemah ing prilaku panganan dibandhingake karo gula larut liyane kayata SUC lan FRU34,35. Utamane, ing Spodopteralittoralis (Boisduval 1833), konsumsi MAL ngrangsang aktivitas amilolitik ing usus nganti luwih gedhe tinimbang LAC34. Efek sing padha ing BSFL bisa uga nerangake stimulasi sing luwih apik saka jalur sintetik C12: 0 ing larva MAL, sing digandhengake karo tambah CH diserep usus, pakan sing suwe, lan aksi amilase usus. Kurang stimulasi irama pakan ing ngarsane LAC uga bisa nerangake pertumbuhan larva LAC sing luwih alon. Kajaba iku, Liu Yanxia et al. 27 nyathet yen umur simpan lipid ing substrat H. illucens luwih suwe tinimbang CH. Mulane, larva LAC bisa luwih ngandelake lipid diet kanggo ngrampungake perkembangane, sing bisa nambah isi lipid pungkasan lan ngowahi profil asam lemak.
Kanggo kawruh sing paling apik, mung sawetara pasinaon sing nguji efek monosakarida lan disaccharide tambahan kanggo diet BSF ing profil FA. Pisanan, Li et al. 30 netepake efek saka GLU lan xylose lan diamati tingkat lipid padha kita ing tingkat tambahan 8%. Profil FA ora rinci lan kasusun utamané saka SFA, nanging ora ana beda ketemu antarane loro gula utawa nalika padha presented bebarengan30. Salajengipun, Cohn et al. 41 nuduhake ora efek saka 20% GLU, SUC, FRU lan GAL tambahan kanggo pakan pitik ing profil FA pamilike. Spektrum kasebut dipikolehi saka replika teknis tinimbang biologis, sing, kaya sing diterangake dening penulis, bisa mbatesi analisis statistik. Salajengipun, kekurangan kontrol iso-gula (nggunakake CEL) mbatesi interpretasi asil. Bubar iki, loro studi dening Nugroho RA et al. nuduhake anomali ing FA spectra42,43. Ing panliten kapisan, Nugroho RA et al. 43 nguji efek saka nambahake FRU menyang tepung inti sawit sing difermentasi. Profil FA saka larva sing diasilake nuduhake tingkat PUFA sing ora normal, luwih saka 90% sing asale saka diet sing ngemot 10% FRU (padha karo sinau). Sanajan diet iki ngemot pelet iwak sing sugih PUFA, nilai profil FA sing dilapurake saka larva ing diet kontrol sing kasusun saka 100% PCM fermentasi ora konsisten karo profil sing dilapurake sadurunge, utamane tingkat abnormal C18: 3n3 saka 17.77 ± 1,67% lan 26,08 ± 0,20% kanggo asam linoleat konjugasi (C18:2n6t), a isomer langka asam linoleat. Panliten kapindho nuduhake asil sing padha kalebu FRU, GLU, MAL lan SUC42 ing fermentasi inti sawit. Panaliten kasebut, kaya kita, nyorot kesulitan serius kanggo mbandhingake asil saka uji coba diet larva BSF, kayata pilihan kontrol, interaksi karo sumber nutrisi liyane, lan metode analisis FA.
Sajrone eksperimen, kita mirsani yen werna lan ambune substrate beda-beda gumantung saka diet sing digunakake. Iki nuduhake yen mikroorganisme bisa uga duwe peran ing asil sing diamati ing substrat lan sistem pencernaan larva. Nyatane, monosakarida lan disakarida gampang dimetabolisme kanthi kolonisasi mikroorganisme. Konsumsi gula larut kanthi cepet dening mikroorganisme bisa nyebabake akeh produk metabolisme mikroba kayata etanol, asam laktat, asam lemak rantai cendhak (contone, asam asetat, asam propionat, asam butirat) lan karbon dioksida44. Sawetara senyawa kasebut bisa dadi tanggung jawab kanggo efek beracun sing bisa nyebabake larva uga diamati dening Cohn et al.41 ing kahanan perkembangan sing padha. Contone, etanol mbebayani kanggo serangga45. Jumlah emisi karbon dioksida sing akeh bisa nyebabake akumulasi ing ngisor tangki, sing bisa nyuda atmosfer oksigen yen sirkulasi udara ora ngidini dibebasake. Babagan SCFA, efeke marang serangga, utamane H. illucens, tetep kurang dimangerteni, sanajan asam laktat, asam propionat, lan asam butirat wis bisa nyebabake mati ing Callosobruchus maculatus (Fabricius 1775)46. Ing Drosophila melanogaster Meigen 1830, SCFA iki minangka penanda olfaktori sing nuntun wanita menyang situs oviposisi, nuduhake peran sing migunani ing perkembangan larva47. Nanging, asam asetat diklasifikasikaké minangka zat sing mbebayani lan bisa nyandhet pangembangan larva sacara signifikan47. Ing kontras, laktat sing asale saka mikroba bubar ditemokake duwe efek protèktif marang mikroba usus invasif ing Drosophila48. Salajengipun, mikroorganisme ing sistem pencernaan uga nduweni peran ing pencernaan CH ing serangga49. Efek fisiologis SCFA ing mikrobiota usus, kayata tingkat pakan lan ekspresi gen, wis diterangake ing vertebrata 50. Padha uga duwe efek trophic ing larva H. illucens lan bisa kontribusi kanggo regulasi profil FA. Pasinaon babagan efek nutrisi saka produk fermentasi mikroba iki bakal njlentrehake efek ing nutrisi H. illucens lan menehi dhasar kanggo pasinaon ing mangsa ngarep babagan mikroorganisme sing migunani utawa ngrugekake babagan perkembangane lan nilai substrat sing sugih FA. Ing babagan iki, peran mikroorganisme ing proses pencernaan serangga sing ditanem sacara massal tambah akeh diteliti. Serangga wiwit dideleng minangka bioreaktor, nyedhiyakake kondisi pH lan oksigenasi sing nggampangake pangembangan mikroorganisme khusus ing degradasi utawa detoksifikasi nutrisi sing angel dicerna dening serangga 51 . Bubar, Xiang et al.52 nuduhake yen, contone, inokulasi sampah organik kanthi campuran bakteri ngidini CF narik bakteri khusus ing degradasi lignoselulosa, ningkatake degradasi ing substrate dibandhingake karo substrat tanpa larva.
Pungkasan, babagan panggunaan sampah organik sing migunani dening H. illucens, diet CEL lan SUC ngasilake larva paling akeh saben dina. Iki tegese sanajan bobot pungkasan individu sing luwih murah, bobot larva total sing diprodhuksi ing substrat sing kasusun saka CH sing ora bisa dicerna bisa dibandhingake karo diet homosaccharide sing ngemot monosakarida lan disakarida. Ing panaliten kita, penting kanggo dicathet yen tingkat nutrisi liyane cukup kanggo ndhukung pertumbuhan populasi larva lan tambahan CEL kudu diwatesi. Nanging, komposisi pungkasan saka larva beda-beda, nyoroti pentinge milih strategi sing tepat kanggo nglawan serangga. Larva CEL sing dipangan kanthi pakan wutuh luwih cocok kanggo digunakake minangka pakan ternak amarga isi lemak sing luwih murah lan tingkat asam laurat sing luwih murah, dene larva sing diwenehi panganan SUC utawa MAL mbutuhake defatting kanthi mencet kanggo nambah nilai minyak, utamane ing biofuel. sektor. LAC ditemokake ing produk sampingan industri susu kayata whey saka produksi keju. Bubar, panggunaan (3,5% laktosa) nambah bobot awak larva pungkasan53. Nanging, diet kontrol ing panliten iki ngemot setengah isi lipid. Mulane, efek antinutrisi LAC bisa uga ditanggulangi dening bioakumulasi larva saka lipid diet.
Kaya sing dituduhake dening panaliten sadurunge, sifat monosakarida lan disakarida mengaruhi pertumbuhan BSFL lan ngowahi profil FA. Utamane, LAC misale jek duwe peran antinutrisi sajrone pangembangan larva kanthi mbatesi kasedhiyan CH kanggo panyerepan lipid diet, saéngga ningkatake bioakumulasi UFA. Ing konteks iki, bakal dadi menarik kanggo nindakake bioassays nggunakake diet gabungan PUFA lan LAC. Salajengipun, peran mikroorganisme, utamane peran metabolit mikroba (kayata SCFA) sing asale saka proses fermentasi gula, tetep dadi topik riset sing pantes diselidiki.
Serangga dipikolehi saka koloni BSF Laboratorium Entomologi Fungsional lan Evolusi sing diadegake ing 2017 ing Agro-Bio Tech, Gembloux, Belgia (kanggo rincian liyane babagan cara rearing, ndeleng Hoc et al. 19). Kanggo uji coba eksperimen, 2.0 g endhog BSF diklumpukake kanthi acak saben dina saka kandhang breeding lan diinkubasi ing 2.0 kg saka 70% pakan pitik udan (Aveve, Leuven, Belgium). Limang dina sawise netes, larva dipisahake saka substrat lan diitung kanthi manual kanggo tujuan eksperimen. Bobot awal saben batch diukur. Bobot individu rata-rata yaiku 7.125 ± 0.41 mg, lan rata-rata kanggo saben perawatan ditampilake ing Tabel Tambahan S2.
Formulasi diet diadaptasi saka panaliten dening Barragan-Fonseca et al. 38 . Sedhela, kompromi ditemokake ing antarane kualitas pakan sing padha kanggo pitik larva, isi bahan garing (DM) sing padha, CH dhuwur (10% adhedhasar diet seger) lan tekstur, amarga gula lan disakarida sing prasaja ora nduweni sifat tekstur. Miturut informasi pabrikan (Chicken Feed, AVEVE, Leuven, Belgium), CH sing diuji (yaiku gula larut) ditambahake kanthi kapisah minangka larutan banyu sing diautoklaf (15,9%) menyang diet sing kasusun saka 16,0% protein, 5,0% total lipid, 11,9% pakan pitik lemah sing kasusun saka awu lan 4,8% serat. Ing saben jar 750 ml (17,20 × 11,50 × 6,00 cm, AVA, Tempsee, Belgia), 101,9 g larutan CH autoclaved dicampur karo 37,8 g pakan pitik. Kanggo saben diet, isi bahan garing yaiku 37,0%, kalebu protein homogen (11,7%), lipid homogen (3,7%) lan gula homogen (26,9% saka tambahan CH). CH sing diuji yaiku glukosa (GLU), fruktosa (FRU), galaktosa (GAL), maltosa (MAL), sukrosa (SUC) lan laktosa (LAC). Diet kontrol kalebu selulosa (CEL), sing dianggep ora bisa dicerna kanggo larva H. illucens 38. Larva sing umure satus 5 dina dilebokake ing wadhah sing dipasang tutup kanthi bolongan diameter 1 cm ing tengah lan ditutupi plastik nyamuk. Saben diet diulang kaping papat.
Bobot larva diukur telung dina sawise wiwitan eksperimen. Kanggo saben pangukuran, 20 larva dibusak saka substrat nggunakake banyu anget steril lan forceps, garing, lan ditimbang (STX223, Ohaus Scout, Parsippany, USA). Sawise ditimbang, larva bali menyang tengah substrat. Pangukuran ditindakake kaping telu seminggu nganti prepupa pisanan muncul. Ing wektu iki, ngumpulake, ngitung, lan nimbang kabeh larva kaya sing wis diterangake sadurunge. Pisah larva tahap 6 (yaiku, larva putih sing cocog karo tahap larva sadurunge tahap prepupa) lan prepupa (yaiku, tahap larva pungkasan nalika larva BSF dadi ireng, mandheg mangan, lan golek lingkungan sing cocog kanggo metamorfosis) lan simpen ing - 18°C kanggo analisis komposisi. Ngasilake diitung minangka rasio massa total serangga (larva lan prepupae tahap 6) sing dipikolehi saben sajian (g) karo wektu pangembangan (d). Kabeh nilai rata-rata ing teks kasebut minangka: rata-rata ± SD.
Kabeh langkah sakteruse nggunakake pelarut (heksana (Hex), kloroform (CHCl3), metanol (MeOH)) dileksanakake ing ngisor hood lan kudu nganggo sarung tangan nitril, apron lan kaca tingal safety.
Larva putih dikeringake ing freeze dryer FreeZone6 (Labconco Corp., Kansas City, MO, USA) suwene 72 jam banjur digiling (IKA A10, Staufen, Jerman). Total lipid diekstraksi saka ± 1 g bubuk nggunakake metode Folch 54. Isi kelembapan residual saben sampel lyophilized ditemtokake kanthi duplikat nggunakake penganalisis kelembapan (MA 150, Sartorius, Göttiggen, Jerman) kanggo mbenerake total lipid.
Total lipid ditransesterifikasi ing kahanan asam kanggo entuk metil ester asam lemak. Sedhela, kira-kira 10 mg lipid/100 µl larutan CHCl3 (100 µl) diuapaké nganggo nitrogen ing tabung Pyrex© 8 ml (SciLabware - DWK Life Sciences, London, UK). Tabung diselehake ing Hex (0,5 ml) (PESTINORM®SUPRATRACE n-Hexane> 95% kanggo analisis jejak organik, VWR Chemicals, Radnor, PA, USA) lan larutan Hex/MeOH/BF3 (20/25/55) (0,5). ml) ing adus banyu ing suhu 70 ° C suwene 90 menit. Sawise adhem, 10% larutan H2SO4 (0,2 ml) lan larutan NaCl jenuh (0,5 ml) ditambahake. Nyampur tabung lan isi dicampur karo resik Hex (8,0 ml). Bagean saka fase ndhuwur ditransfer menyang vial lan dianalisis kanthi kromatografi gas kanthi detektor ionisasi nyala (GC-FID). Sampel dianalisis nggunakake Trace GC Ultra (Thermo Scientific, Waltham, MA, USA) sing dilengkapi injektor pamisah / tanpa pamisah (240 ° C) ing mode pamisah (aliran pamisah: 10 mL / min), kolom Stabilwax®-DA ( 30 m, 0,25 mm id, 0,25 μm, Restek Corp., Bellefonte, PA, USA) lan FID (250 °C). Program suhu disetel kaya ing ngisor iki: 50 °C kanggo 1 menit, nambah nganti 150 °C ing 30 °C / min, nambah nganti 240 °C ing 4 °C / min lan terus ing 240 °C kanggo 5 menit. Hex digunakake minangka kothong lan standar referensi ngemot 37 metil ester asam lemak (Supelco 37-komponen FAMEmix, Sigma-Aldrich, Overijse, Belgium) digunakake kanggo identifikasi. Identifikasi asam lemak tak jenuh (UFA) dikonfirmasi dening GC rong dimensi sing komprehensif (GC × GC-FID) lan anané isomer ditemtokake kanthi akurat kanthi adaptasi tipis saka metode Ferrara et al. 55. Rincian instrumen bisa ditemokake ing Tabel Tambahan S3 lan asil ing Gambar Tambahan S5.
Data ditampilake ing format spreadsheet Excel (Microsoft Corporation, Redmond, WA, USA). Analisis statistik ditindakake nggunakake R Studio (versi 2023.12.1+402, Boston, USA) 56. Data babagan bobot larva, wektu pangembangan lan produktivitas dikira nggunakake model linier (LM) (perintah "lm", paket R "stats" 56 ) amarga cocog karo distribusi Gaussian. Tingkat kaslametan nggunakake analisis model binomial dikira nggunakake model linear umum (GLM) (perintah "glm", paket R "lme4" 57). Normalitas lan homoscedasticity dikonfirmasi nggunakake test Shapiro (printah "shapiro.test", R paket "stats" 56) lan analisis varians data (perintah betadisper, R paket "vegan" 58). Sawise analisis pasangan nilai-p sing signifikan (p <0.05) saka tes LM utawa GLM, beda sing signifikan antarane klompok dideteksi nggunakake tes EMM (perintah "emmeans", paket R "emmeans" 59).
Spektrum FA lengkap dibandhingake nggunakake analisis permutasi multivariat saka varians (yaiku permMANOVA; printah "adonis2", R paket "vegan" 58) nggunakake matriks jarak Euclidean lan 999 permutasi. Iki mbantu kanggo ngenali asam lemak sing dipengaruhi dening sifat karbohidrat dietary. Beda sing signifikan ing profil FA luwih dianalisis kanthi nggunakake perbandingan pasangan. Data kasebut banjur digambarake nggunakake analisis komponen utama (PCA) (perintah "PCA", paket R "FactoMineR" 60). FA tanggung jawab kanggo beda iki dikenali dening interpretasi bunderan korélasi. Calon iki dikonfirmasi nggunakake analisis siji-cara varians (ANOVA) (command "aov", R paket "stats" 56) ngiring dening test post hoc Tukey (printah TukeyHSD, R paket "stats" 56). Sadurunge analisis, normalitas ditaksir nggunakake tes Shapiro-Wilk, homoskedastisitas dicenthang nggunakake tes Bartlett (perintah "bartlett.test", paket R "stats" 56), lan metode nonparametrik digunakake yen ora ana loro asumsi kasebut. . Analisis padha dibandhingake (printah "kruskal.test", R paket "stats" 56), lan banjur tes post hoc Dunn kang Applied (printah dunn.test, R paket "dunn.test" 56).
Versi pungkasan naskah dipriksa nganggo Grammarly Editor minangka proofreader Inggris (Grammarly Inc., San Francisco, California, USA) 61 .
Dataset sing digawe lan dianalisis sajrone panliten saiki kasedhiya saka penulis sing cocog kanthi panyuwunan sing cukup.
Kim, SW, et al. Rampung panjaluk global kanggo protein feed: tantangan, kesempatan, lan strategi. Annals of Animal Biosciences 7, 221–243 (2019).
Caparros Megido, R., et al. Tinjauan status lan prospek produksi donya serangga sing bisa ditonton. Entomol. Purwaning Dumadi 44, (2024).
Rehman, K. ur, et al. Black soldier fly (Hermetia illucens) minangka alat sing duweni potensi inovatif lan ramah lingkungan kanggo manajemen sampah organik: review singkat. Riset Pengelolaan Sampah 41, 81–97 (2023).
Skala, A., et al. Substrat rearing mengaruhi wutah lan status makronutrien saka larva lalat prajurit ireng sing diprodhuksi industri. Sci. Rep. 10, 19448 (2020).
Shu, MK, et al. Sifat antimikroba saka ekstrak minyak saka larva lalat prajurit ireng sing dibesarkan ing remah roti. Ilmu Pangan Kewan, 64, (2024).
Schmitt, E. lan de Vries, W. (2020). Potensi keuntungan saka nggunakake ireng prajurit fly manure minangka amandemen lemah kanggo produksi pangan lan suda impact lingkungan. Panemu saiki. Green Sustain. 25, 100335 (2020).
Franco A. et al. Black soldier fly lipid-sumber inovatif lan sustainable. Pembangunan Lestari, Vol. 13, (2021).
Van Huis, A. Serangga minangka panganan lan pakan, lapangan sing berkembang ing pertanian: review. J. Pakan Serangga 6, 27–44 (2020).
Kachor, M., Bulak, P., Prots-Petrikha, K., Kirichenko-Babko, M., lan Beganovsky, A. Macem-macem panggunaan prajurit ireng mabur ing industri lan pertanian - review. Biologi 12, (2023).
Hock, B., Noel, G., Carpentier, J., Francis, F., lan Caparros Megido, R. Optimasi panyebaran buatan Hermetia illucens. PLOS ONE 14, (2019).
Wektu kirim: Dec-25-2024