सामान्य विरघळणारे कार्बोहायड्रेट्स काळ्या सैनिक माशीच्या अळ्यांच्या वाढ, जगण्यावर आणि फॅटी ऍसिड प्रोफाइलवर परिणाम करतात हर्मेटिया इलुसेन्स (स्ट्रॅटिओमायडे)

Nature.com ला भेट दिल्याबद्दल धन्यवाद. तुम्ही वापरत असलेल्या ब्राउझर आवृत्तीमध्ये मर्यादित CSS सपोर्ट आहे. सर्वोत्तम परिणामांसाठी, आम्ही नवीन ब्राउझर वापरण्याची शिफारस करतो (किंवा Internet Explorer मधील सुसंगतता मोड अक्षम करा). दरम्यान, सतत समर्थन सुनिश्चित करण्यासाठी, आम्ही शैली आणि JavaScript शिवाय साइट प्रदर्शित करू.
काळी सोल्जर फ्लाय (हर्मेटिया इलुसेन्स, एल. 1758) हा एक सर्वभक्षी अपायकारक कीटक आहे ज्यामध्ये कार्बोहायड्रेट-समृद्ध सेंद्रिय उप-उत्पादने वापरण्याची उच्च क्षमता आहे. कर्बोदकांमधे, काळ्या सैनिक माश्या वाढीसाठी आणि लिपिड संश्लेषणासाठी विरघळणाऱ्या साखरेवर अवलंबून असतात. या अभ्यासाचा उद्देश काळ्या सैनिक माशांच्या विकासावर, जगण्यावर आणि फॅटी ऍसिड प्रोफाइलवर सामान्य विरघळणाऱ्या शर्करांवरील परिणामांचे मूल्यांकन करणे हे होते. चिकन फीडला मोनोसॅकराइड्स आणि डिसॅकराइड्ससह स्वतंत्रपणे पूरक करा. सेल्युलोजचा वापर नियंत्रण म्हणून केला जात असे. अळ्यांनी ग्लुकोज, फ्रक्टोज, सुक्रोज आणि माल्टोज दिलेले नियंत्रण अळ्यांपेक्षा वेगाने वाढले. याउलट, लॅक्टोजचा अळ्यांवर पोषणविरोधी प्रभाव होता, वाढ कमी होते आणि शरीराचे अंतिम वजन कमी होते. तथापि, सर्व विद्राव्य शर्करा अळ्यांना नियंत्रण आहार देणाऱ्यांपेक्षा अधिक जाड बनवतात. विशेष म्हणजे, चाचणी केलेल्या साखरेने फॅटी ऍसिड प्रोफाइलला आकार दिला. सेल्युलोजच्या तुलनेत माल्टोज आणि सुक्रोज यांनी सॅच्युरेटेड फॅटी ऍसिडचे प्रमाण वाढवले. याउलट, लैक्टोजने आहारातील असंतृप्त फॅटी ऍसिडचे जैवसंचय वाढवले. काळ्या सोल्जर फ्लाय अळ्यांच्या फॅटी ऍसिडच्या रचनेवर विरघळणाऱ्या साखरेचा प्रभाव दाखवणारा हा पहिला अभ्यास आहे. आमचे परिणाम सूचित करतात की चाचणी केलेल्या कर्बोदकांमधे काळ्या सोल्जर फ्लाय अळ्यांच्या फॅटी ऍसिडच्या रचनेवर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पडतो आणि त्यामुळे त्यांचा अंतिम वापर निश्चित होऊ शकतो.
ऊर्जा आणि प्राणी प्रथिनांची जागतिक मागणी सतत वाढत आहे1. ग्लोबल वार्मिंगच्या संदर्भात, उत्पादन वाढवताना जीवाश्म ऊर्जा आणि पारंपारिक अन्न उत्पादन पद्धतींना हिरवे पर्याय शोधणे अत्यावश्यक आहे. पारंपारिक पशुधन शेतीच्या तुलनेत कमी रासायनिक रचना आणि पर्यावरणीय प्रभावामुळे कीटक या समस्यांचे निराकरण करण्याचे आश्वासन देत आहेत. कीटकांमध्ये, या समस्यांचे निराकरण करण्यासाठी एक उत्कृष्ट उमेदवार म्हणजे ब्लॅक सोल्जर फ्लाय (बीएसएफ), हर्मेटिया इलुसेन्स (एल. 1758), विविध सेंद्रिय सब्सट्रेट्सवर आहार देण्यास सक्षम असलेली हानिकारक प्रजाती3. त्यामुळे, बीएसएफ प्रजननाद्वारे या सब्सट्रेटचे मूल्यवर्धित केल्याने विविध उद्योगांच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी कच्च्या मालाचा नवीन स्रोत तयार होऊ शकतो.
BSF लार्वा (BSFL) कृषी आणि कृषी-औद्योगिक उप-उत्पादने जसे की ब्रुअर्सचे धान्य, भाजीपाला अवशेष, फळांचा लगदा आणि शिळी ब्रेड खाऊ शकतात, जे त्यांच्या उच्च कार्बोहायड्रेट (CH) 4,5 मुळे BSFL वाढीसाठी विशेषतः योग्य आहेत. 6 सामग्री. बीएसएफएलच्या मोठ्या प्रमाणात उत्पादनामुळे दोन उत्पादने तयार होतात: विष्ठा, सब्सट्रेट अवशेष आणि विष्ठा यांचे मिश्रण जे वनस्पतींच्या लागवडीसाठी खत म्हणून वापरले जाऊ शकते7 आणि अळ्या, ज्यात प्रामुख्याने प्रथिने, लिपिड्स आणि काइटिन असतात. प्रथिने आणि लिपिड्स प्रामुख्याने पशुपालन, जैवइंधन आणि सौंदर्यप्रसाधनांमध्ये वापरली जातात8,9. चिटिनसाठी, हे बायोपॉलिमर कृषी-अन्न क्षेत्र, जैवतंत्रज्ञान आणि आरोग्य सेवा10 मध्ये अनुप्रयोग शोधते.
BSF हा एक ऑटोजेनस होलोमेटाबोलस कीटक आहे, याचा अर्थ त्याचे मेटामॉर्फोसिस आणि पुनरुत्पादन, विशेषत: कीटकांच्या जीवन चक्रातील ऊर्जा-वापरणारे टप्पे, अळ्यांच्या वाढीदरम्यान निर्माण झालेल्या पोषक साठ्यांद्वारे पूर्णपणे समर्थित होऊ शकतात. अधिक विशेषतः, प्रथिने आणि लिपिड संश्लेषणामुळे चरबीच्या शरीराचा विकास होतो, एक महत्त्वाचा संचयन अवयव जो बीएसएफच्या आहार न देण्याच्या टप्प्यांमध्ये ऊर्जा सोडतो: प्रीप्युपा (म्हणजेच, अंतिम अळ्या स्टेजमध्ये ज्या दरम्यान बीएसएफ अळ्या अन्न आणि शोधत असताना काळ्या पडतात. मेटामॉर्फोसिससाठी योग्य वातावरणासाठी), प्युपे (म्हणजे, नॉन-मोटाइल स्टेज ज्या दरम्यान कीटक मेटामॉर्फोसिसला जातो), आणि प्रौढ 12,13. BSF14 च्या आहारात CH हा मुख्य उर्जा स्त्रोत आहे. या पोषक घटकांपैकी हेमिसेल्युलोज, सेल्युलोज आणि लिग्निन यांसारखे तंतुमय सीएच, डिसॅकराइड्स आणि पॉलिसेकेराइड्स (जसे की स्टार्च) पेक्षा वेगळे, BSFL15,16 द्वारे पचणे शक्य नाही. CH चे पचन ही कार्बोहायड्रेट्सच्या शोषणासाठी एक महत्त्वाची प्राथमिक पायरी आहे, जी शेवटी आतड्यातील साध्या शर्करामध्ये हायड्रोलायझ केली जाते16. साध्या शर्करा नंतर शोषल्या जाऊ शकतात (म्हणजे, आतड्यांसंबंधी पेरिट्रोफिक झिल्लीद्वारे) आणि ऊर्जा निर्माण करण्यासाठी चयापचय17. वर नमूद केल्याप्रमाणे, अळ्या चरबीच्या शरीरात लिपिड्स म्हणून अतिरिक्त ऊर्जा साठवतात 12,18. स्टोरेज लिपिड्समध्ये ट्रायग्लिसराइड्स (एक ग्लिसरॉल रेणू आणि तीन फॅटी ऍसिडस्पासून तयार केलेले तटस्थ लिपिड) असतात जे अळ्यांद्वारे आहारातील साध्या साखरेपासून संश्लेषित केले जातात. हे CH फॅटी ऍसिड (FA) बायोसिंथेसिससाठी फॅटी ऍसिड सिंथेस आणि थायोस्टेरेस मार्ग 19 द्वारे एसिटाइल-CoA सब्सट्रेट्स प्रदान करतात. H. illucens lipids च्या फॅटी ऍसिड प्रोफाइलमध्ये नैसर्गिकरित्या सॅच्युरेटेड फॅटी ऍसिडस् (SFA) चे वर्चस्व असते ज्यामध्ये लॉरिक ऍसिड (C12:0)19,20 चे उच्च प्रमाण असते. त्यामुळे, उच्च लिपिड सामग्री आणि फॅटी ऍसिडची रचना हे पशुखाद्य, विशेषतः मत्स्यपालनामध्ये जेथे पॉलीअनसॅच्युरेटेड फॅटी ऍसिड (PUFA) ची आवश्यकता असते तेथे संपूर्ण अळ्यांच्या वापरासाठी झपाट्याने मर्यादित घटक बनत आहेत.
सेंद्रिय कचरा कमी करण्यासाठी BSFL ची क्षमता शोधल्यापासून, विविध उप-उत्पादनांच्या मूल्यावरील अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की BSFL ची रचना अंशतः त्याच्या आहाराद्वारे नियंत्रित केली जाते. सध्या, H. illucens च्या FA प्रोफाइलचे नियमन सुधारत आहे. PUFA जैवसंचय करण्याची BSFL ची क्षमता PUFA-समृद्ध सब्सट्रेट्स जसे की एकपेशीय वनस्पती, माशांचा कचरा किंवा फ्लेक्ससीड सारख्या जेवणांवर प्रदर्शित केले गेले आहे, जे प्राण्यांच्या पोषणासाठी उच्च दर्जाचे FA प्रोफाइल प्रदान करते. याउलट, PUFA मध्ये समृद्ध नसलेल्या उप-उत्पादनांसाठी, आहारातील FA प्रोफाइल आणि लार्व्हा FA यांच्यात नेहमीच परस्परसंबंध नसतो, जे इतर पोषक 24,25 चा प्रभाव दर्शवितात. खरं तर, FA प्रोफाइल्सवर पचण्याजोगे CH चा प्रभाव खराबपणे समजलेला नाही आणि 24,25,26,27 मध्ये संशोधन केले गेले नाही.
आमच्या माहितीनुसार, H. illucens च्या आहारात एकूण मोनोसॅकराइड्स आणि disaccharides मुबलक असले तरी, H. illucens पोषण मध्ये त्यांची पौष्टिक भूमिका फारशी समजलेली नाही. या अभ्यासाचे उद्दिष्ट बीएसएफएल पोषण आणि लिपिड रचनांवर त्यांचे प्रभाव स्पष्ट करणे हे होते. आम्ही वेगवेगळ्या पौष्टिक परिस्थितीत अळ्यांच्या वाढीचे, जगण्याचे आणि उत्पादकतेचे मूल्यमापन करू. त्यानंतर, BSFL पोषण गुणवत्तेवर CH चे परिणाम हायलाइट करण्यासाठी आम्ही प्रत्येक आहारातील लिपिड सामग्री आणि फॅटी ऍसिड प्रोफाइलचे वर्णन करू.
आम्ही असे गृहित धरले की चाचणी केलेल्या CH चे स्वरूप (1) लार्व्हाच्या वाढीवर, (2) एकूण लिपिड स्तरांवर परिणाम करेल आणि (3) FA प्रोफाइलमध्ये सुधारणा करेल. मोनोसॅकराइड्स थेट शोषले जाऊ शकतात, तर डिसॅकराइड्स हायड्रोलायझ्ड असणे आवश्यक आहे. मोनोसॅकराइड्स अशा प्रकारे थेट उर्जा स्त्रोत म्हणून किंवा FA सिंथेस आणि थायोस्टेरेस मार्गांद्वारे लिपोजेनेसिससाठी अग्रदूत म्हणून अधिक उपलब्ध आहेत, ज्यामुळे H. लार्व्हाची वाढ वाढवते आणि राखीव लिपिड्स (विशेषतः लॉरिक ऍसिड) जमा होण्यास प्रोत्साहन देते.
चाचणी केलेल्या CH ने वाढीदरम्यान अळ्यांच्या शरीराच्या सरासरी वजनावर परिणाम केला (चित्र 1). FRU, GLU, SUC आणि MAL ने नियंत्रण आहार (CEL) प्रमाणेच लार्व्हाच्या शरीराचे वजन वाढवले. याउलट, एलएसी आणि जीएएल अळ्यांच्या विकासात अडथळा आणत आहेत. विशेष म्हणजे, संपूर्ण वाढीच्या कालावधीत SUC च्या तुलनेत LAC चा लार्व्हाच्या वाढीवर लक्षणीय नकारात्मक प्रभाव पडला: 9.16 ± 1.10 mg विरुद्ध 15.00 ± 1.01 mg 3 दिवसा (F6,21 = 12.77, p < 0.001; Fig. 1), 125.1212. mg आणि 211.79 ± 14.93 मिग्रॅ, अनुक्रमे, 17 व्या दिवशी (F6,21 = 38.57, p <0.001; अंजीर 1).
नियंत्रणे म्हणून वेगवेगळे मोनोसेकराइड्स (फ्रुक्टोज (एफआरयू), गॅलेक्टोज (जीएएल), ग्लुकोज (जीएलयू), डिसॅकराइड्स (लॅक्टोज (एलएसी), माल्टोज (एमएएल), सुक्रोज (एसयूसी)) आणि सेल्युलोज (सीईएल) वापरणे. काळ्या सोल्जर माशीच्या अळ्यांनी खाल्लेल्या अळ्यांची वाढ. वक्रवरील प्रत्येक बिंदू 100 अळ्या (n = 4) च्या लोकसंख्येतील 20 यादृच्छिकपणे निवडलेल्या अळ्यांचे वजन करून गणना केलेले सरासरी वैयक्तिक वजन (mg) दर्शवितो. एरर बार SD चे प्रतिनिधित्व करतात.
CEL आहाराने 95.5 ± 3.8% च्या उत्कृष्ट अळ्यांचे अस्तित्व प्रदान केले. शिवाय, H. illucens फेड आहार ज्यामध्ये विरघळणारे CH कमी होते (GLM: χ = 107.13, df = 21, p < 0.001), जे अभ्यासलेल्या CH मध्ये MAL आणि SUC (डिसॅकराइड्स) मुळे होते. जीएलयू, एफआरयू, जीएएल (मोनोसॅकराइड), आणि एलएसी (ईएमएम: पी <0.001, आकृती 2) पेक्षा मृत्युदर कमी होता.
काळ्या सोल्जर फ्लाय अळ्यांच्या अस्तित्वाचा बॉक्सप्लॉट विविध मोनोसॅकेराइड्स (फ्रुक्टोज, गॅलेक्टोज, ग्लुकोज), डिसॅकराइड्स (लॅक्टोज, माल्टोज, सुक्रोज) आणि सेल्युलोज यांच्यावर नियंत्रण म्हणून उपचार केले जातात. समान अक्षर असलेले उपचार एकमेकांपेक्षा लक्षणीय भिन्न नाहीत (EMM, p > 0.05).
चाचणी केलेल्या सर्व आहारांनी अळ्यांना प्रीप्युपल स्टेजपर्यंत पोहोचू दिले. तथापि, चाचणी केलेल्या CHs लार्व्हा विकास लांबणीवर टाकतात (F6,21=9.60, p<0.001; तक्ता 1). विशेषतः, CEL (CEL-GAL: p<0.001; CEL-LAC: p<0.001; तक्ता 1) वर पाळल्या गेलेल्या अळ्यांच्या तुलनेत GAL आणि LAC ला पोसलेल्या अळ्यांना प्रीपुपल स्टेजपर्यंत पोहोचण्यास जास्त वेळ लागला.
चाचणी केलेल्या CH चा अळ्यांच्या शरीराच्या वजनावर देखील भिन्न परिणाम झाला, CEL आहाराने अळ्यांच्या शरीराचे वजन 180.19 ± 11.35 mg (F6,21 = 16.86, p <0.001; Fig. 3) पर्यंत पोहोचले. FRU, GLU, MAL आणि SUC मुळे सरासरी अंतिम लार्व्हा शरीराचे वजन 200 mg पेक्षा जास्त होते, जे CEL (p <0.05) पेक्षा लक्षणीय जास्त होते. याउलट, जीएएल आणि एलएसी खाल्लेल्या अळ्यांचे शरीराचे वजन कमी होते, सरासरी 177.64 ± 4.23 मिग्रॅ आणि 156.30 ± 2.59 मिग्रॅ, अनुक्रमे (p < 0.05). हा परिणाम एलएसीमध्ये अधिक स्पष्ट होता, जिथे शरीराचे अंतिम वजन नियंत्रण आहारापेक्षा कमी होते (CEL-LAC: फरक = 23.89 mg; p = 0.03; आकृती 3).
लार्व्हा स्पॉट्स (mg) म्हणून व्यक्त केलेल्या वैयक्तिक अळ्यांचे सरासरी अंतिम वजन आणि हिस्टोग्राम (g) म्हणून व्यक्त केलेल्या काळ्या सैनिक माश्या वेगवेगळ्या मोनोसॅकेराइड्स (फ्रुक्टोज, गॅलेक्टोज, ग्लुकोज), डिसॅकराइड्स (लॅक्टोज, माल्टोज, सुक्रोज) आणि सेल्युलोज (नियंत्रण म्हणून) म्हणून व्यक्त केल्या जातात. स्तंभीय अक्षरे एकूण अळ्यांच्या वजनात (p <0.001) लक्षणीय भिन्न गट दर्शवतात. लार्व्हा स्पॉट्सशी संबंधित अक्षरे लक्षणीय भिन्न वैयक्तिक लार्व्हा वजन असलेल्या गटांचे प्रतिनिधित्व करतात (p <0.001). एरर बार SD चे प्रतिनिधित्व करतात.
कमाल वैयक्तिक वजन कमाल अंतिम एकूण लार्व्हा कॉलनी वजनापेक्षा स्वतंत्र होते. खरं तर, FRU, GLU, MAL आणि SUC असलेल्या आहारांमुळे टाकीमध्ये CEL (आकृती 3) च्या तुलनेत एकूण लार्व्हाचे वजन वाढले नाही. तथापि, LAC ने एकूण वजन लक्षणीयरीत्या कमी केले (CEL-LAC: फरक = 9.14 g; p <0.001; आकृती 3).
तक्ता 1 उत्पादन (अळ्या/दिवस) दर्शवते. विशेष म्हणजे, CEL, MAL आणि SUC चे इष्टतम उत्पन्न समान होते (तक्ता 1). याउलट, FRU, GAL, GLU आणि LAC ने CEL (तक्ता 1) च्या तुलनेत उत्पन्न कमी केले. GAL आणि LAC ने सर्वात वाईट कामगिरी केली: उत्पादन केवळ 0.51 ± 0.09 ग्रॅम अळ्या/दिवस आणि 0.48 ± 0.06 ग्रॅम अळ्या/दिवसावर आले (तक्ता 1).
मोनोसॅकराइड्स आणि डिसॅकराइड्सने सीएफ अळ्यांच्या लिपिड सामग्रीमध्ये वाढ केली (तक्ता 1). सीएलई आहारावर, डीएम सामग्रीच्या 23.19 ± 0.70% लिपिड सामग्रीसह अळ्या प्राप्त झाल्या. तुलनेसाठी, विरघळणारी साखर खाल्लेल्या अळ्यांमध्ये सरासरी लिपिड सामग्री 30% पेक्षा जास्त होती (तक्ता 1). तथापि, चाचणी केलेल्या सीएचने त्यांच्या चरबीचे प्रमाण त्याच प्रमाणात वाढवले.
अपेक्षेप्रमाणे, CG विषयांनी अळ्यांच्या FA प्रोफाइलला वेगवेगळ्या प्रमाणात प्रभावित केले (चित्र 4). सर्व आहारांमध्ये एसएफए सामग्री उच्च होती आणि 60% पेक्षा जास्त पोहोचली. MAL आणि SUC ने FA प्रोफाइल असंतुलित केले, ज्यामुळे SFA सामग्रीमध्ये वाढ झाली. MAL च्या बाबतीत, एकीकडे, या असंतुलनामुळे प्रामुख्याने मोनोअनसॅच्युरेटेड फॅटी ऍसिडस् (MUFA) (F6,21 = 7.47; p <0.001; Fig. 4) च्या सामग्रीत घट झाली. दुसरीकडे, SUC साठी, MUFA आणि PUFA मधील घट अधिक एकसमान होती. LAC आणि MAL चा FA स्पेक्ट्रमवर विपरीत परिणाम झाला (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; 4). एलएसी-फेड अळ्यांमध्ये एसएफएचे कमी प्रमाण MUFA सामग्री वाढवताना दिसते. विशेषतः, GAL (F6,21 = 7.47; p < 0.001; आकृती 4) वगळता इतर विरघळणाऱ्या साखरेच्या तुलनेत LAC-फेड अळ्यांमध्ये MUFA पातळी जास्त होती.
वेगवेगळे मोनोसॅकराइड्स (फ्रुक्टोज (एफआरयू), गॅलेक्टोज (जीएएल), ग्लुकोज (जीएलयू), डिसॅकराइड्स (लॅक्टोज (एलएसी), माल्टोज (एमएएल), सुक्रोज (एसयूसी)) आणि सेल्युलोज (सीईएल) नियंत्रणे म्हणून वापरणे, फॅटी ऍसिडचे बॉक्स प्लॉट ब्लॅक सोल्जर फ्लाय अळ्यांना दिलेली रचना. एकूण FAME च्या टक्केवारी म्हणून परिणाम व्यक्त केले जातात. भिन्न अक्षरांनी चिन्हांकित केलेले उपचार लक्षणीय भिन्न आहेत (p <0.001). (a) संतृप्त फॅटी ऍसिडचे प्रमाण; (b) मोनोअनसॅच्युरेटेड फॅटी ऍसिडस्; (c) पॉलीअनसॅच्युरेटेड फॅटी ऍसिडस्.
ओळखल्या गेलेल्या फॅटी ऍसिडमध्ये, सर्व निरीक्षण केलेल्या स्पेक्ट्रामध्ये (40% पेक्षा जास्त) लॉरिक ऍसिड (C12:0) प्रबळ होते. इतर उपस्थित SFA हे पाल्मिटिक ऍसिड (C16:0) (10% पेक्षा कमी), स्टीरिक ऍसिड (C18:0) (2.5% पेक्षा कमी) आणि कॅप्रिक ऍसिड (C10:0) (1.5% पेक्षा कमी) होते. MUFAs प्रामुख्याने oleic acid (C18:1n9) (9.5% पेक्षा कमी), तर PUFAs प्रामुख्याने लिनोलिक ऍसिड (C18:2n6) (13.0% पेक्षा कमी) बनलेले होते (पूरक तक्ता S1 पहा). याव्यतिरिक्त, संयुगांचे एक लहान प्रमाण ओळखले जाऊ शकत नाही, विशेषत: CEL लार्वाच्या स्पेक्ट्रामध्ये, जेथे अज्ञात कंपाऊंड क्रमांक 9 (UND9) ची सरासरी 2.46 ± 0.52% आहे (पूरक तक्ता S1 पहा). GC×GC-FID विश्लेषणाने असे सुचवले आहे की ते पाच किंवा सहा दुहेरी बंध असलेले 20-कार्बन फॅटी ऍसिड असू शकते (पूरक आकृती S5 पहा).
PERMANOVA विश्लेषणाने फॅटी ऍसिड प्रोफाइलवर आधारित तीन वेगळे गट उघड केले (F6,21 = 7.79, p <0.001; आकृती 5). टीबीसी स्पेक्ट्रमचे मुख्य घटक विश्लेषण (पीसीए) हे स्पष्ट करते आणि दोन घटकांद्वारे स्पष्ट केले आहे (आकृती 5). मुख्य घटकांनी 57.9% भिन्नता स्पष्ट केली आणि महत्त्वाच्या क्रमाने, लॉरिक ऍसिड (C12:0), ओलेइक ऍसिड (C18:1n9), पाल्मिटिक ऍसिड (C16:0), स्टीरिक ऍसिड (C18:0) आणि समाविष्ट केले. लिनोलेनिक ऍसिड (C18:3n3) (आकृती S4 पहा). दुसऱ्या घटकाने 26.3% भिन्नता स्पष्ट केली आणि महत्त्वाच्या क्रमाने, डिकॅनोइक ऍसिड (C10:0) आणि लिनोलिक ऍसिड (C18:2n6 cis) समाविष्ट केले (पूरक आकृती S4 पहा). साध्या शर्करा (FRU, GAL आणि GLU) असलेल्या आहाराच्या प्रोफाइलमध्ये समान वैशिष्ट्ये दिसून आली. याउलट, डिसॅकराइड्सने भिन्न प्रोफाइल प्राप्त केले: एकीकडे MAL आणि SUC आणि दुसरीकडे LAC. विशेषतः, MAL ही एकमेव साखर होती ज्याने CEL च्या तुलनेत FA प्रोफाइल बदलले. याव्यतिरिक्त, MAL प्रोफाइल FRU आणि GLU प्रोफाइलपेक्षा लक्षणीय भिन्न होते. विशेषतः, MAL प्रोफाइलने C12:0 (54.59 ± 2.17%) चे सर्वोच्च प्रमाण दाखवले, ज्यामुळे ते CEL (43.10 ± 5.01%), LAC (43.35 ± 1.31%), FRU (48.90 ± 1.97%) आणि GLU (48.38 ± 2.17%) प्रोफाइल (पहा पूरक तक्ता S1). MAL स्पेक्ट्रमने सर्वात कमी C18:1n9 सामग्री (9.52 ± 0.50%) देखील दर्शविली, ज्याने ते LAC (12.86 ± 0.52%) आणि CEL (12.40 ± 1.31%) स्पेक्ट्रापासून वेगळे केले. असाच ट्रेंड C16:0 साठी दिसून आला. दुसऱ्या घटकामध्ये, LAC स्पेक्ट्रमने सर्वोच्च C18:2n6 सामग्री (17.22 ± 0.46%) दर्शविली, तर MAL ने सर्वात कमी (12.58 ± 0.67%) दर्शविली. C18:2n6 ने नियंत्रण (CEL) पासून LAC देखील वेगळे केले, ज्याने निम्न पातळी (13.41 ± 2.48%) दर्शविली (पूरक तक्ता S1 पहा).
वेगवेगळ्या मोनोसॅकराइड्स (फ्रुक्टोज, गॅलेक्टोज, ग्लुकोज), डिसॅकराइड्स (लॅक्टोज, माल्टोज, सुक्रोज) आणि सेल्युलोज नियंत्रण म्हणून काळ्या सोल्जर फ्लाय अळ्यांच्या फॅटी ऍसिड प्रोफाइलचा पीसीए प्लॉट.
H. illucens अळ्यांवर विरघळणाऱ्या शर्करांवरील पौष्टिक परिणामांचा अभ्यास करण्यासाठी, चिकन फीडमधील सेल्युलोज (CEL) ग्लूकोज (GLU), फ्रक्टोज (FRU), गॅलेक्टोज (GAL), माल्टोज (MAL), सुक्रोज (SUC) आणि लैक्टोज (LAC). तथापि, मोनोसॅकराइड्स आणि डिसॅकराइड्सचा एचएफ अळ्यांच्या विकासावर, जगण्यावर आणि रचनेवर वेगवेगळा प्रभाव पडतो. उदाहरणार्थ, GLU, FRU, आणि त्यांचे डिसॅकराइड फॉर्म (MAL आणि SUC) लार्व्हच्या वाढीवर सकारात्मक सहाय्यक प्रभाव पाडतात, ज्यामुळे त्यांना CEL पेक्षा जास्त अंतिम शरीराचे वजन प्राप्त करता येते. अपचनीय CEL च्या विपरीत, GLU, FRU, आणि SUC आतड्यांतील अडथळ्यांना मागे टाकू शकतात आणि 16,28 तयार केलेल्या आहारामध्ये महत्वाचे पोषक स्रोत म्हणून काम करतात. MAL मध्ये विशिष्ट प्राणी वाहतूक करणाऱ्यांचा अभाव आहे आणि असे मानले जाते की एकत्रीकरणापूर्वी दोन ग्लुकोज रेणूंमध्ये हायड्रोलायझ केले जाते. हे रेणू कीटकांच्या शरीरात थेट उर्जा स्त्रोत म्हणून किंवा लिपिड 18 म्हणून साठवले जातात. प्रथम, नंतरच्या संदर्भात, काही निरीक्षण केलेले इंट्रामोडल फरक लिंग गुणोत्तरातील लहान फरकांमुळे असू शकतात. खरंच, H. illucens मध्ये, पुनरुत्पादन पूर्णपणे उत्स्फूर्त असू शकते: प्रौढ मादींमध्ये नैसर्गिकरित्या पुरेसे अंडी घालण्याचे साठे असतात आणि ते नरांपेक्षा जास्त वजनदार असतात. तथापि, BSFL मध्ये लिपिड जमा होणे हे आहारातील विद्रव्य CH2 सेवनाशी संबंधित आहे, जसे पूर्वी GLU आणि xylose26,30 साठी पाहिले गेले. उदाहरणार्थ, Li et al.30 ने निरीक्षण केले की जेव्हा अळ्यांच्या आहारात 8% GLU जोडले गेले तेव्हा BSF अळ्यांचे लिपिड सामग्री नियंत्रणांच्या तुलनेत 7.78% ने वाढली. आमचे परिणाम या निरिक्षणांशी सुसंगत आहेत, हे दर्शविते की अळ्यांना खायला दिलेली चरबी विरघळणारी साखर CEL आहारात दिलेल्या अळ्यांपेक्षा जास्त होती, जीएलयू पूरकतेने 8.57% वाढ झाली. आश्चर्याची गोष्ट म्हणजे, लार्व्हाच्या वाढीवर, शरीराचे अंतिम वजन आणि जगण्यावर प्रतिकूल परिणाम होत असतानाही, GAL आणि LAC खालेल्या अळ्यांमध्ये असेच परिणाम दिसून आले. अळ्यांनी दिलेला LAC हे CEL आहार देणाऱ्यांपेक्षा लक्षणीयरीत्या लहान होते, परंतु त्यांच्यातील चरबीचे प्रमाण अळ्यांना इतर विद्राव्य शर्करा खाऊ घालणाऱ्यांशी तुलना करता येते. हे परिणाम BSFL वर लैक्टोजचे पौष्टिक प्रभाव ठळक करतात. प्रथम, आहारात मोठ्या प्रमाणात सीएच असते. अनुक्रमे मोनोसॅकराइड्स आणि डिसॅकराइड्सचे शोषण आणि हायड्रोलिसिस सिस्टम संपृक्ततेपर्यंत पोहोचू शकतात, ज्यामुळे एकीकरण प्रक्रियेत अडथळे निर्माण होतात. हायड्रोलिसिससाठी, ते α- आणि β-ग्लुकोसिडेसेस 31 द्वारे चालते. या एन्झाईम्सना त्यांच्या आकारानुसार आणि त्यांच्या घटक मोनोसॅकराइड्स 15 मधील रासायनिक बंध (α किंवा β लिंकेज) वर अवलंबून सबस्ट्रेट्सना प्राधान्य दिले जाते. LAC ते GLU आणि GAL चे हायड्रोलिसिस β-galactosidase द्वारे केले जाते, ज्याची क्रिया BSF 32 च्या आतड्यात दिसून आली आहे. तथापि, अळ्यांद्वारे वापरल्या जाणाऱ्या एलएसीच्या प्रमाणाच्या तुलनेत त्याची अभिव्यक्ती अपुरी असू शकते. याउलट, α-glucosidase maltase आणि sucrase 15, जे कीटकांमध्ये मुबलक प्रमाणात व्यक्त होतात म्हणून ओळखले जातात, मोठ्या प्रमाणात MAL आणि sucrose SUC नष्ट करण्यास सक्षम आहेत, ज्यामुळे हा तृप्त प्रभाव मर्यादित होतो. दुसरे म्हणजे, कीटकांच्या आतड्यांसंबंधी अमायलेस क्रियाकलाप कमी होण्यामुळे आणि इतर उपचारांच्या तुलनेत आहाराचे वर्तन कमी झाल्यामुळे पौष्टिक प्रभाव असू शकतो. खरंच, विद्रव्य शर्करा कीटकांच्या पचनासाठी महत्त्वाच्या एंझाइम क्रियाकलापांचे उत्तेजक म्हणून ओळखले जाते, जसे की अमायलेस, आणि फीडिंग प्रतिसाद ३३,३४,३५ चे ट्रिगर. साखरेच्या आण्विक रचनेनुसार उत्तेजनाची डिग्री बदलते. खरं तर, डिसॅकराइड्सना शोषणापूर्वी हायड्रोलिसिसची आवश्यकता असते आणि त्यांच्या घटक मोनोसॅकराइड्सपेक्षा एमायलेस अधिक उत्तेजित करतात. याउलट, LAC चा सौम्य प्रभाव आहे आणि विविध प्रजाती 33,35 मध्ये कीटकांच्या वाढीस समर्थन देण्यास असमर्थ असल्याचे आढळले आहे. उदाहरणार्थ, स्पोडोप्टेरा एक्जिगुआ (बॉडी 1850) या कीटकामध्ये, सुरवंट मिडगट एन्झाईम्स ३६ च्या अर्कांमध्ये LAC ची कोणतीही हायड्रोलाइटिक क्रिया आढळली नाही.
एफए स्पेक्ट्रमच्या संदर्भात, आमचे परिणाम चाचणी केलेल्या CH चे महत्त्वपूर्ण मॉड्यूलेटरी प्रभाव दर्शवतात. विशेष म्हणजे, जरी लॉरिक ऍसिड (C12:0) आहारातील एकूण FA च्या 1% पेक्षा कमी आहे, परंतु सर्व प्रोफाइलमध्ये त्याचे वर्चस्व आहे (पूरक तक्ता S1 पहा). हे मागील डेटाशी सुसंगत आहे की लॉरिक ऍसिड एच. इल्युसेन्स मधील आहारातील CH मधून एसिटाइल-CoA कार्बोक्झिलेझ आणि FA सिंथेस 19,27,37 चा समावेश असलेल्या मार्गाद्वारे संश्लेषित केले जाते. आमचे परिणाम पुष्टी करतात की CEL मोठ्या प्रमाणात अपचनीय आहे आणि BSF नियंत्रण आहारांमध्ये "बल्किंग एजंट" म्हणून कार्य करते, जसे की अनेक BSFL अभ्यासांमध्ये चर्चा केली आहे 38,39,40. एलएसी व्यतिरिक्त मोनोसॅकराइड्स आणि डिसॅकराइड्ससह सीईएलच्या जागी C12:0 गुणोत्तर वाढले, जे अळ्यांद्वारे वाढलेले CH शोषण दर्शवते. विशेष म्हणजे, डिसॅकराइड्स MAL आणि SUC त्यांच्या घटक मोनोसॅकेराइड्सपेक्षा अधिक कार्यक्षमतेने लॉरिक ऍसिड संश्लेषणास प्रोत्साहन देतात, असे सूचित करतात की GLU आणि FRU चे पॉलिमरायझेशनचे उच्च प्रमाण असूनही, आणि ड्रोसोफिला हा एकमेव सुक्रोज ट्रान्सपोर्टर आहे जो प्राणी प्रथिनांच्या प्रजातींमध्ये ओळखला गेला आहे, डिसॅकराइड वाहतूक करणारे. H. illucens larvae15 च्या आतड्यात असू शकत नाही GLU आणि FRU चा वापर वाढला आहे. तथापि, जरी GLU आणि FRU सैद्धांतिकदृष्ट्या BSF द्वारे अधिक सहजपणे चयापचय केले जातात, तरीही ते सब्सट्रेट्स आणि आतड्यांतील सूक्ष्मजीवांद्वारे अधिक सहजपणे चयापचय करतात, ज्यामुळे डिसॅकराइड्सच्या तुलनेत त्यांचा अधिक जलद ऱ्हास आणि अळ्यांद्वारे वापर कमी होऊ शकतो.
पहिल्या दृष्टीक्षेपात, LAC आणि MAL ला दिलेल्या अळ्यांच्या लिपिड सामग्रीची तुलना करता येण्यासारखी होती, जी या शर्करांची समान जैवउपलब्धता दर्शवते. तथापि, आश्चर्याची गोष्ट म्हणजे, MAL च्या तुलनेत LAC चे FA प्रोफाइल SFA मध्ये अधिक समृद्ध होते, विशेषत: कमी C12:0 सामग्रीसह. हा फरक स्पष्ट करण्यासाठी एक गृहितक असा आहे की एलएसी एसिटाइल-कोए एफए सिंथेसद्वारे आहारातील एफएच्या जैवसंचयनास उत्तेजन देऊ शकते. या गृहीतकाचे समर्थन करून, LAC लार्वामध्ये CEL आहार (1.27 ± 0.16%) पेक्षा सर्वात कमी डिकॅनोएट (C10:0) गुणोत्तर (0.77 ± 0.13%) होते, जे कमी झालेल्या FA सिंथेस आणि थायोस्टेरेस क्रियाकलाप19 दर्शवते. दुसरे, आहारातील फॅटी ऍसिड हे H. illucens27 च्या SFA रचनेवर परिणाम करणारे मुख्य घटक मानले जातात. आमच्या प्रयोगांमध्ये, लिनोलिक ऍसिड (C18:2n6) आहारातील फॅटी ऍसिडमध्ये 54.81% आहे, LAC लार्वामध्ये 17.22 ± 0.46% आणि MAL मध्ये 12.58 ± 0.67% आहे. Oleic acid (cis + trans C18:1n9) (आहारात 23.22%) एक समान प्रवृत्ती दर्शविली. α-लिनोलेनिक ऍसिड (C18:3n3) चे गुणोत्तर देखील बायोक्युम्युलेशन गृहीतकेला समर्थन देते. हे फॅटी ऍसिड बीएसएफएलमध्ये सब्सट्रेट संवर्धनावर जमा होते, जसे की फ्लॅक्ससीड केक, अळ्या 19 मधील एकूण फॅटी ऍसिडच्या 6-9% पर्यंत जमा होते. समृद्ध आहारामध्ये, C18:3n3 एकूण आहारातील फॅटी ऍसिडस्पैकी 35% पर्यंत असू शकते. तथापि, आमच्या अभ्यासात, फॅटी ऍसिड प्रोफाइलमध्ये C18:3n3 फक्त 2.51% आहे. निसर्गात आढळणारे प्रमाण आपल्या अळ्यांमध्ये कमी असले तरी, हे प्रमाण MAL (0.49 ± 0.04%) पेक्षा LAC अळ्यांमध्ये (0.87 ± 0.02%) जास्त होते (p <0.001; पुरवणी तक्ता S1 पहा). CEL आहाराचे मध्यवर्ती प्रमाण 0.72 ± 0.18% होते. शेवटी, CF अळ्यांमधील पाल्मिटिक ऍसिड (C16:0) गुणोत्तर सिंथेटिक मार्ग आणि आहारातील FA19 चे योगदान प्रतिबिंबित करते. हे आणि इतर. 19 ने निरीक्षण केले की जेव्हा आहार फ्लॅक्ससीड मीलने समृद्ध केला जातो तेव्हा C16:0 संश्लेषण कमी होते, ज्याचे श्रेय CH प्रमाण कमी झाल्यामुळे एसिटाइल-CoA सब्सट्रेटची उपलब्धता कमी होते. आश्चर्याची गोष्ट म्हणजे, जरी दोन्ही आहारांमध्ये CH सामग्री समान होती आणि MAL ने उच्च जैवउपलब्धता दर्शविली, MAL लार्व्हांनी सर्वात कमी C16:0 गुणोत्तर (10.46 ± 0.77%) दर्शवले, तर LAC ने उच्च प्रमाण दर्शवले, 12.85 ± 0.27% (p <0. पहा; पूरक तक्ता S1). हे परिणाम BSFL पचन आणि चयापचय वर पोषक तत्वांचा जटिल प्रभाव हायलाइट करतात. सध्या, या विषयावरील संशोधन डिप्टेरा पेक्षा लेपिडोप्टेरामध्ये अधिक सखोल आहे. सुरवंटांमध्ये, SUC आणि FRU34,35 सारख्या इतर विरघळणाऱ्या साखरेच्या तुलनेत LAC ला आहार देण्याच्या वर्तनाचे कमकुवत उत्तेजक म्हणून ओळखले गेले. विशेषतः, स्पोडोप्टेरॅलिटोरालिस (बोइस्डुवल 1833) मध्ये, MAL सेवनाने आतड्यांतील अमायलोलाइटिक क्रियाकलाप LAC34 पेक्षा जास्त प्रमाणात उत्तेजित केला. BSFL मधील तत्सम प्रभाव MAL लार्व्हातील C12:0 सिंथेटिक मार्गाच्या वाढीव उत्तेजनाचे स्पष्टीकरण देऊ शकतात, जे आतड्यांमधून शोषले जाणारे CH, दीर्घकाळ आहार आणि आतड्यांतील अमायलेस क्रिया यांच्याशी संबंधित आहे. LAC च्या उपस्थितीत फीडिंग लय कमी उत्तेजित होणे देखील LAC लार्वाच्या मंद वाढीचे स्पष्टीकरण देऊ शकते. शिवाय, लिऊ यांक्सिया आणि इतर. 27 ने नमूद केले की H. illucens substrates मधील लिपिड्सचे शेल्फ लाइफ CH पेक्षा जास्त होते. त्यामुळे, एलएसी अळ्या त्यांचा विकास पूर्ण करण्यासाठी आहारातील लिपिड्सवर अधिक अवलंबून राहू शकतात, ज्यामुळे त्यांची अंतिम लिपिड सामग्री वाढू शकते आणि त्यांचे फॅटी ऍसिड प्रोफाइल सुधारू शकते.
आमच्या माहितीनुसार, फक्त काही अभ्यासांनी त्यांच्या FA प्रोफाइलवर BSF आहारांमध्ये मोनोसॅकराइड आणि डिसॅकराइड जोडण्याच्या परिणामांची चाचणी केली आहे. प्रथम, ली एट अल. 30 ने GLU आणि xylose च्या प्रभावांचे मूल्यांकन केले आणि 8% अतिरिक्त दराने आमच्या प्रमाणेच लिपिड पातळीचे निरीक्षण केले. एफए प्रोफाइल तपशीलवार नव्हते आणि त्यात प्रामुख्याने एसएफएचा समावेश होता, परंतु दोन साखरेमध्ये किंवा ते एकाच वेळी सादर केल्यावर कोणतेही फरक आढळले नाहीत. शिवाय, Cohn et al. 41 ने संबंधित FA प्रोफाईलवर चिकन फीडमध्ये 20% GLU, SUC, FRU आणि GAL व्यतिरिक्त कोणताही प्रभाव दाखवला नाही. हे स्पेक्ट्रा जैविक प्रतिकृतींऐवजी तांत्रिक वरून प्राप्त केले गेले, जे लेखकांनी स्पष्ट केल्याप्रमाणे, सांख्यिकीय विश्लेषण मर्यादित करू शकतात. शिवाय, आयसो-शुगर कंट्रोलचा अभाव (सीईएल वापरून) परिणामांचे स्पष्टीकरण मर्यादित करते. नुकतेच, नुग्रोहो आरए एट अल द्वारे दोन अभ्यास. एफए स्पेक्ट्रा 42,43 मध्ये विसंगती दर्शविली. पहिल्या अभ्यासात, नुग्रोहो आरए एट अल. 43 ने आंबलेल्या पाम कर्नल जेवणामध्ये FRU जोडण्याच्या परिणामाची चाचणी केली. परिणामी अळ्यांच्या FA प्रोफाइलमध्ये PUFA ची असामान्य उच्च पातळी दिसून आली, त्यापैकी 90% पेक्षा जास्त 10% FRU (आमच्या अभ्यासाप्रमाणे) असलेल्या आहारातून प्राप्त होते. जरी या आहारात PUFA-युक्त माशांच्या गोळ्यांचा समावेश असला तरी, नियंत्रण आहारावरील 100% किण्वित पीसीएम असलेल्या अळ्यांचे अहवाल दिलेले एफए प्रोफाइल मूल्ये पूर्वी नोंदवलेल्या प्रोफाइलशी सुसंगत नाहीत, विशेषतः 17.77 च्या C18:3n3 ची असामान्य पातळी. संयुग्मित लिनोलिक ऍसिडसाठी ± 1.67% आणि 26.08 ± 0.20% (C18:2n6t), लिनोलिक ऍसिडचा एक दुर्मिळ आयसोमर. दुसऱ्या अभ्यासात आंबलेल्या पाम कर्नल जेवणामध्ये FRU, GLU, MAL आणि SUC42 यासह समान परिणाम दिसून आले. हे अभ्यास, आमच्याप्रमाणेच, BSF लार्व्हा आहार चाचण्यांच्या परिणामांची तुलना करण्यात गंभीर अडचणी दर्शवतात, जसे की नियंत्रण निवडी, इतर पोषक स्रोतांशी संवाद आणि FA विश्लेषण पद्धती.
प्रयोगादरम्यान, आम्ही असे निरीक्षण केले की वापरलेल्या आहारावर अवलंबून सब्सट्रेटचा रंग आणि गंध बदलतो. हे सूचित करते की अळ्यांच्या सब्सट्रेट आणि पचनसंस्थेमध्ये आढळलेल्या परिणामांमध्ये सूक्ष्मजीव भूमिका बजावू शकतात. खरं तर, मोनोसेकराइड्स आणि डिसॅकराइड्स सूक्ष्मजीवांच्या वसाहतीद्वारे सहजपणे चयापचय करतात. सूक्ष्मजीवांद्वारे विरघळणाऱ्या साखरेच्या जलद वापरामुळे इथेनॉल, लैक्टिक ऍसिड, शॉर्ट-चेन फॅटी ऍसिड (उदा. एसिटिक ऍसिड, प्रोपियोनिक ऍसिड, ब्युटीरिक ऍसिड) आणि कार्बन डायऑक्साइड 44 सारख्या सूक्ष्मजीव चयापचय उत्पादनांच्या मोठ्या प्रमाणात मुक्तता होऊ शकते. यातील काही संयुगे अळ्यांवरील प्राणघातक विषारी प्रभावासाठी कारणीभूत असू शकतात, तसेच Cohn et al.41 द्वारे देखील तत्सम विकासात्मक परिस्थितीत आढळून आले आहे. उदाहरणार्थ, इथेनॉल कीटकांसाठी हानिकारक आहे45. मोठ्या प्रमाणात कार्बन डाय ऑक्साईड उत्सर्जनामुळे टाकीच्या तळाशी त्याचे संचय होऊ शकते, ज्यामुळे हवेच्या परिसंचरणाने ते सोडण्याची परवानगी दिली नाही तर ऑक्सिजनचे वातावरण वंचित होऊ शकते. SCFAs बाबत, कीटकांवर होणारे त्यांचे परिणाम, विशेषत: H. illucens, कमी समजलेले आहेत, जरी कॅलोसोब्रुचस मॅक्युलेटस (फॅब्रिशियस 1775)46 मध्ये लैक्टिक ऍसिड, प्रोपियोनिक ऍसिड आणि ब्युटीरिक ऍसिड घातक असल्याचे दिसून आले आहे. ड्रोसोफिला मेलानोगास्टर मेइजेन 1830 मध्ये, हे एससीएफए घाणेंद्रियाचे चिन्हक आहेत जे महिलांना अंडाशयाच्या ठिकाणी मार्गदर्शन करतात, अळ्यांच्या विकासात फायदेशीर भूमिका सुचवतात. तथापि, ऍसिटिक ऍसिडचे वर्गीकरण घातक पदार्थ म्हणून केले जाते आणि ते अळ्यांच्या विकासास लक्षणीयरीत्या प्रतिबंध करू शकते47. याउलट, मायक्रोबायली व्युत्पन्न लैक्टेटचा ड्रोसोफिला 48 मध्ये आक्रमक आतड्यांवरील सूक्ष्मजंतूंविरूद्ध संरक्षणात्मक प्रभाव असल्याचे अलीकडेच आढळले आहे. शिवाय, पचनसंस्थेतील सूक्ष्मजीव देखील कीटकांच्या CH पचनात भूमिका बजावतात. आतड्यांवरील मायक्रोबायोटावर एससीएफएचे शारीरिक प्रभाव, जसे की आहार दर आणि जनुक अभिव्यक्ती, पृष्ठवंशी 50 मध्ये वर्णन केले आहे. त्यांचा H. illucens लार्वावर ट्रॉफिक प्रभाव देखील असू शकतो आणि FA प्रोफाइलच्या नियमनात काही अंशी हातभार लावू शकतो. या सूक्ष्मजीव किण्वन उत्पादनांच्या पौष्टिक प्रभावांवरील अभ्यास H. illucens पोषण आणि त्यांच्या विकासाच्या दृष्टीने फायदेशीर किंवा हानिकारक सूक्ष्मजीव आणि FA-युक्त सब्सट्रेट्सच्या मूल्यावर भविष्यातील अभ्यासासाठी आधार प्रदान करतील. या संदर्भात, मोठ्या प्रमाणावर शेती केलेल्या कीटकांच्या पाचन प्रक्रियेत सूक्ष्मजीवांच्या भूमिकेचा अभ्यास केला जात आहे. कीटकांना बायोरिएक्टर म्हणून पाहिले जाऊ लागले आहे, जे pH आणि ऑक्सिजनेशन परिस्थिती प्रदान करतात जे कीटकांना पचणे कठीण असलेल्या पोषक घटकांच्या ऱ्हास किंवा डिटॉक्सिफिकेशनमध्ये विशेष सूक्ष्मजीवांच्या विकासास सुलभ करतात 51. अलीकडे, Xiang et al.52 ने हे दाखवून दिले की, उदाहरणार्थ, जीवाणूंच्या मिश्रणासह सेंद्रिय कचऱ्याचे लसीकरण CF ला लिग्नोसेल्युलोज डिग्रेडेशनमध्ये विशेष जीवाणू आकर्षित करण्यास अनुमती देते, अळ्या नसलेल्या सब्सट्रेटच्या तुलनेत सब्सट्रेटमध्ये त्याचे ऱ्हास सुधारते.
शेवटी, H. illucens द्वारे सेंद्रिय कचऱ्याच्या फायदेशीर वापराच्या संदर्भात, CEL आणि SUC आहारांनी दररोज सर्वाधिक संख्येने अळ्या तयार केल्या. याचा अर्थ असा की वैयक्तिक व्यक्तींचे अंतिम वजन कमी असूनही, अपचनक्षम CH असलेल्या सब्सट्रेटवर तयार होणारे एकूण लार्व्हाचे वजन मोनोसॅकराइड्स आणि डिसॅकराइड्स असलेल्या होमोसॅकराइड आहारावर मिळणाऱ्या वजनाशी तुलना करता येते. आमच्या अभ्यासात, हे लक्षात घेणे महत्त्वाचे आहे की लार्व्ह लोकसंख्येच्या वाढीस समर्थन देण्यासाठी इतर पोषक तत्वांचे स्तर पुरेसे आहेत आणि CEL ची जोड मर्यादित असावी. तथापि, अळ्यांची अंतिम रचना भिन्न आहे, कीटकांना शौर्य देण्यासाठी योग्य धोरण निवडण्याचे महत्त्व अधोरेखित करते. संपूर्ण फीडसह दिलेली CEL अळ्या त्यांच्या कमी चरबीयुक्त सामग्रीमुळे आणि कमी लॉरिक ऍसिडच्या पातळीमुळे पशुखाद्य म्हणून वापरण्यासाठी अधिक योग्य आहेत, तर SUC किंवा MAL आहारांसह खायला दिलेल्या अळ्यांना तेलाचे मूल्य वाढवण्यासाठी दाबून डिफॅट करणे आवश्यक आहे, विशेषत: जैवइंधनामध्ये. क्षेत्र एलएसी डेअरी उद्योगातील उप-उत्पादनांमध्ये आढळते जसे की चीज उत्पादनातून मठ्ठा. अलीकडे, त्याच्या वापराने (3.5% लैक्टोज) अंतिम अळ्यांच्या शरीराचे वजन सुधारले आहे53. तथापि, या अभ्यासातील नियंत्रण आहारामध्ये लिपिडचे प्रमाण अर्धे होते. म्हणून, LAC च्या पौष्टिक-विरोधी प्रभावांना आहारातील लिपिड्सच्या लार्व्ह जैवसंचयनाद्वारे प्रतिकार केला जाऊ शकतो.
मागील अभ्यासांनुसार दर्शविल्याप्रमाणे, मोनोसॅकराइड्स आणि डिसॅकराइड्सचे गुणधर्म BSFL च्या वाढीवर लक्षणीय परिणाम करतात आणि त्याचे FA प्रोफाइल सुधारतात. विशेषतः, आहारातील लिपिड शोषणासाठी CH ची उपलब्धता मर्यादित करून अळ्यांच्या विकासादरम्यान एलएसी पोषणविरोधी भूमिका बजावत असल्याचे दिसते, ज्यामुळे UFA बायोक्युम्युलेशनला चालना मिळते. या संदर्भात, PUFA आणि LAC एकत्रित आहार वापरून बायोअसे आयोजित करणे मनोरंजक असेल. शिवाय, सूक्ष्मजीवांची भूमिका, विशेषत: साखरेच्या किण्वन प्रक्रियेतून प्राप्त झालेल्या सूक्ष्मजीव चयापचयांची (जसे की एससीएफए) भूमिका, हा संशोधनाचा विषय आहे.
ऍग्रो-बायो टेक, जेम्बलॉक्स, बेल्जियम येथे 2017 मध्ये स्थापित केलेल्या कार्यात्मक आणि उत्क्रांतीवादी कीटकशास्त्राच्या प्रयोगशाळेच्या बीएसएफ वसाहतीमधून कीटक प्राप्त केले गेले (पालन पद्धतींबद्दल अधिक तपशीलांसाठी, Hoc et al. 19 पहा). प्रायोगिक चाचण्यांसाठी, 2.0 ग्रॅम BSF अंडी यादृच्छिकपणे प्रजनन पिंजऱ्यांमधून दररोज गोळा केली गेली आणि 2.0 किलो 70% ओल्या चिकन फीडमध्ये (अवेव्ह, ल्यूवेन, बेल्जियम) उबवले गेले. अंडी उबवल्यानंतर पाच दिवसांनी, अळ्यांना सब्सट्रेटपासून वेगळे केले गेले आणि प्रायोगिक हेतूंसाठी हाताने मोजले गेले. प्रत्येक बॅचचे प्रारंभिक वजन मोजले गेले. सरासरी वैयक्तिक वजन 7.125 ± 0.41 mg होते आणि प्रत्येक उपचाराची सरासरी पूरक तक्ता S2 मध्ये दर्शविली आहे.
आहार फॉर्म्युलेशन बॅरागन-फोन्सेका एट अल यांनी केलेल्या अभ्यासातून स्वीकारले गेले. ३८ . थोडक्यात, लार्व्हा कोंबडीसाठी समान फीड गुणवत्ता, समान कोरडे पदार्थ (DM) सामग्री, उच्च CH (10% ताज्या आहारावर आधारित) आणि पोत यांच्यात तडजोड आढळून आली, कारण साध्या शर्करा आणि डिसॅकराइड्समध्ये कोणतेही टेक्सचर गुणधर्म नसतात. निर्मात्याच्या माहितीनुसार (चिकन फीड, AVEVE, ल्यूवेन, बेल्जियम), चाचणी केलेली CH (म्हणजे विरघळणारी साखर) स्वतंत्रपणे 16.0% प्रथिने, 5.0% एकूण लिपिड्स असलेल्या आहारात ऑटोक्लेव्ह जलीय द्रावण (15.9%) म्हणून जोडली गेली. 11.9% ग्राउंड चिकन फीडमध्ये राख आणि 4.8% फायबर असते. प्रत्येक 750 मिली जारमध्ये (17.20 × 11.50 × 6.00 सेमी, एव्हीए, टेम्पसी, बेल्जियम), 101.9 ग्रॅम ऑटोक्लेव्हड सीएच द्रावण 37.8 ग्रॅम चिकन फीडमध्ये मिसळले गेले. प्रत्येक आहारासाठी, एकसंध प्रथिने (11.7%), एकसंध लिपिड्स (3.7%) आणि एकसंध शर्करा (जोडलेल्या CH च्या 26.9%) यासह कोरड्या पदार्थाचे प्रमाण 37.0% होते. CH चाचणी ग्लुकोज (GLU), फ्रक्टोज (FRU), गॅलेक्टोज (GAL), माल्टोज (MAL), सुक्रोज (SUC) आणि लैक्टोज (LAC) होते. नियंत्रण आहारामध्ये सेल्युलोज (सीईएल) समाविष्ट होते, जे एच. इलुसेन्स लार्व्हा 38 साठी अपचनीय मानले जाते. एकशे 5 दिवसांच्या अळ्या मध्यभागी 1 सेमी व्यासाचे छिद्र असलेल्या झाकणाने फिट केलेल्या ट्रेमध्ये ठेवल्या होत्या आणि प्लास्टिकच्या मच्छरदाणीने झाकल्या होत्या. प्रत्येक आहार चार वेळा पुनरावृत्ती होते.
प्रयोग सुरू झाल्यानंतर तीन दिवसांनी अळ्यांचे वजन मोजले गेले. प्रत्येक मोजमापासाठी, निर्जंतुकीकरण कोमट पाणी आणि संदंश वापरून 20 अळ्या सब्सट्रेटमधून काढल्या गेल्या, वाळलेल्या आणि वजन केल्या (STX223, Ohaus Scout, Parsippany, USA). वजन केल्यानंतर, अळ्या सब्सट्रेटच्या मध्यभागी परत आल्या. पहिला प्रीप्युपा येईपर्यंत आठवड्यातून तीन वेळा नियमितपणे मोजमाप केले जात असे. या टप्प्यावर, आधी वर्णन केल्याप्रमाणे सर्व अळ्या गोळा करा, मोजा आणि वजन करा. स्टेज 6 अळ्या (म्हणजे, प्रीप्युपल स्टेजच्या आधीच्या लार्व्हा स्टेजशी संबंधित पांढर्या अळ्या) आणि प्रीप्युपा (म्हणजे, शेवटच्या लार्व्हा स्टेजमध्ये ज्या दरम्यान बीएसएफ अळ्या काळ्या होतात, अन्न देणे थांबवतात आणि मेटामॉर्फोसिससाठी अनुकूल वातावरण शोधतात) आणि येथे साठवा. रचना विश्लेषणासाठी 18°C. उत्पादनाची गणना प्रत्येक डिश (g) ते विकासाच्या वेळेपर्यंत (d) कीटकांच्या एकूण वस्तुमानाचे (अळ्या आणि स्टेज 6 च्या प्रीप्युपा) गुणोत्तरानुसार केली गेली. मजकूरातील सर्व सरासरी मूल्ये याप्रमाणे व्यक्त केली जातात: सरासरी ± SD.
सॉल्व्हेंट्स (हेक्सेन (हेक्स), क्लोरोफॉर्म (CHCl3), मिथेनॉल (MeOH)) वापरून पुढील सर्व पायऱ्या फ्युम हूडखाली पार पाडल्या गेल्या आणि त्यासाठी नायट्रिल ग्लोव्हज, ऍप्रन आणि सुरक्षा चष्मा घालणे आवश्यक होते.
पांढऱ्या अळ्या फ्रीझोन 6 फ्रीझ ड्रायरमध्ये (लॅबकोन्को कॉर्प., कॅन्सस सिटी, एमओ, यूएसए) 72 तास आणि नंतर जमिनीवर (IKA A10, स्टॉफेन, जर्मनी) वाळल्या. फॉल्च पद्धत 54 वापरून ±1 ग्रॅम पावडरमधून एकूण लिपिड काढले गेले. एकूण लिपिड्ससाठी दुरुस्त करण्यासाठी प्रत्येक लिओफिलाइज्ड नमुन्यातील अवशिष्ट ओलावा सामग्री डुप्लिकेटमध्ये ओलावा विश्लेषक (MA 150, सर्टोरियस, गॉटिगेन, जर्मनी) वापरून निर्धारित केली गेली.
फॅटी ऍसिड मिथाइल एस्टर मिळविण्यासाठी एकूण लिपिड्स अम्लीय परिस्थितीत ट्रान्सस्टेरिफाय केले गेले. थोडक्यात, अंदाजे 10 mg lipids/100 µl CHCl3 द्रावण (100 µl) 8 ml Pyrex© ट्यूब (SciLabware – DWK Life Sciences, London, UK) मध्ये नायट्रोजनसह बाष्पीभवन झाले. ट्यूब हेक्स (०.५ मिली) (पेस्टिनोर्म®सुप्राट्रेस एन-हेक्सेन > ९५% ऑरगॅनिक ट्रेस विश्लेषणासाठी, व्हीडब्ल्यूआर केमिकल्स, रॅडनॉर, पीए, यूएसए) आणि हेक्स/मेओएच/बीएफ३ (२०/२५/५५) सोल्यूशन (०.५) मध्ये ठेवण्यात आली होती. ml) पाण्याच्या आंघोळीमध्ये 70 डिग्री सेल्सियस तापमानात 90 मिनिटांसाठी. थंड झाल्यावर, 10% जलीय H2SO4 द्रावण (0.2 ml) आणि संतृप्त NaCl द्रावण (0.5 ml) जोडले गेले. ट्यूब मिक्स करा आणि स्वच्छ हेक्स (8.0 एमएल) सह मिश्रण भरा. वरच्या टप्प्याचा एक भाग कुपीमध्ये हस्तांतरित केला गेला आणि फ्लेम आयनीकरण डिटेक्टर (GC-FID) सह गॅस क्रोमॅटोग्राफीद्वारे विश्लेषण केले गेले. स्प्लिट मोडमध्ये स्प्लिट/स्प्लिटलेस इंजेक्टर (240 °C) ने सुसज्ज ट्रेस GC अल्ट्रा (थर्मो सायंटिफिक, वॉल्थम, एमए, यूएसए) वापरून नमुन्यांचे विश्लेषण करण्यात आले (स्प्लिट फ्लो: 10 एमएल/मिनिट), एक स्टॅबिलवॅक्स®-डीए कॉलम ( 30 मी, 0.25 मिमी आयडी, 0.25 μm, रेस्टेक कॉर्पोरेशन, Bellefonte, PA, USA) आणि एक FID (250 °C). तापमान कार्यक्रम खालीलप्रमाणे सेट केला होता: 1 मिनिटासाठी 50 °C, 30 °C/min वर 150 °C पर्यंत वाढणे, 4 °C/min वर 240 °C पर्यंत वाढणे आणि 5 मिनिटांसाठी 240 °C वर चालू ठेवणे. हेक्स रिक्त म्हणून वापरले गेले आणि 37 फॅटी ऍसिड मिथाइल एस्टर (सुपेल्को 37-घटक FAMEmix, Sigma-Aldrich, Overijse, Belgium) असलेले संदर्भ मानक ओळखण्यासाठी वापरले गेले. अनसॅच्युरेटेड फॅटी ऍसिडस् (UFAs) ची ओळख सर्वसमावेशक द्वि-आयामी GC (GC×GC-FID) द्वारे पुष्टी केली गेली आणि फेरारा एट अलच्या पद्धतीचे थोडेसे रुपांतर करून आयसोमर्सची उपस्थिती अचूकपणे निर्धारित केली गेली. 55. इन्स्ट्रुमेंट तपशील पूरक तक्ता S3 आणि परिणाम पूरक आकृती S5 मध्ये आढळू शकतात.
डेटा एक्सेल स्प्रेडशीट स्वरूपात सादर केला जातो (Microsoft Corporation, Redmond, WA, USA). आर स्टुडिओ (आवृत्ती 2023.12.1+402, बोस्टन, यूएसए) 56 वापरून सांख्यिकीय विश्लेषण केले गेले. अळ्यांचे वजन, विकास वेळ आणि उत्पादकता यावरील डेटा रेखीय मॉडेल (LM) (कमांड “lm”, R पॅकेज “stats” 56 ) वापरून अंदाजित केला गेला कारण ते गॉसियन वितरणास बसतात. द्विपद मॉडेल विश्लेषण वापरून जगण्याची दर सामान्य रेखीय मॉडेल (GLM) (आदेश “glm”, R पॅकेज “lme4” 57) वापरून अंदाजित केली गेली. शापिरो चाचणी (कमांड “shapiro.test”, R पॅकेज “stats” 56) आणि डेटा भिन्नतेचे विश्लेषण (command betadisper, R पॅकेज “vegan” 58 ) वापरून सामान्यता आणि समलैंगिकतेची पुष्टी केली गेली. LM किंवा GLM चाचणीमधून महत्त्वाच्या p-मूल्यांचे (p <0.05) जोडीने विश्लेषण केल्यानंतर, EMM चाचणी (कमांड "emmeans", R पॅकेज "emmeans" 59) वापरून गटांमधील महत्त्वपूर्ण फरक आढळला.
संपूर्ण FA स्पेक्ट्राची तुलना युक्लिडियन अंतर मॅट्रिक्स आणि 999 क्रमपरिवर्तन वापरून भिन्नता (म्हणजे permMANOVA; कमांड “adonis2”, R पॅकेज “vegan” 58) च्या मल्टीव्हेरिएट क्रमपरिवर्तन विश्लेषणाद्वारे केली गेली. हे फॅटी ऍसिडस् ओळखण्यास मदत करते जे आहारातील कार्बोहायड्रेट्सच्या स्वरूपावर प्रभाव टाकतात. FA प्रोफाइलमधील महत्त्वाच्या फरकांचे जोडीने तुलना करून विश्लेषण केले गेले. डेटा नंतर मुख्य घटक विश्लेषण (PCA) (कमांड “PCA”, R पॅकेज “FactoMineR” 60) वापरून दृश्यमान करण्यात आला. या फरकांसाठी जबाबदार FA सहसंबंध वर्तुळांचा अर्थ लावून ओळखले गेले. या उमेदवारांना भिन्नता (ANOVA) (कमांड “aov”, R पॅकेज “stats” 56) चे एक-मार्गीय विश्लेषण वापरून पुष्टी करण्यात आली आणि त्यानंतर Tukey ची पोस्ट हॉक चाचणी (कमांड TukeyHSD, R पॅकेज “stats” 56 ). विश्लेषणापूर्वी, शापिरो-विल्क चाचणी वापरून सामान्यतेचे मूल्यांकन केले गेले, बार्टलेट चाचणी (आदेश “bartlett.test”, आर पॅकेज “आकडेवारी” 56) वापरून समलैंगिकता तपासली गेली आणि दोनपैकी कोणतीही गृहितके पूर्ण न झाल्यास नॉनपॅरामेट्रिक पद्धत वापरली गेली. . विश्लेषणांची तुलना केली गेली (कमांड “kruskal.test”, R पॅकेज “stats” 56 ), आणि नंतर Dunn च्या पोस्ट हॉक चाचण्या लागू केल्या गेल्या (command dunn.test, R पॅकेज “dunn.test” 56 ).
इंग्रजी प्रूफरीडर (Grammarly Inc., San Francisco, California, USA) 61 म्हणून Grammarly Editor वापरून हस्तलिखिताची अंतिम आवृत्ती तपासली गेली.
सध्याच्या अभ्यासादरम्यान व्युत्पन्न केलेले आणि विश्लेषण केलेले डेटासेट संबंधित लेखकाकडून वाजवी विनंतीवर उपलब्ध आहेत.
किम, एसडब्ल्यू, आणि इतर. फीड प्रोटीनची जागतिक मागणी पूर्ण करणे: आव्हाने, संधी आणि धोरणे. ॲनल्स ऑफ ॲनिमल बायोसायन्स 7, 221–243 (2019).
Caparros Megido, R., et al. खाद्य कीटकांच्या जागतिक उत्पादनाची स्थिती आणि संभावनांचे पुनरावलोकन. एन्टोमोल. जनरल 44, (2024).
रेहमान, के. उर, इ. सेंद्रिय कचरा व्यवस्थापनासाठी संभाव्य नाविन्यपूर्ण आणि पर्यावरणास अनुकूल साधन म्हणून ब्लॅक सोल्जर फ्लाय (हर्मेटिया इलुसेन्स): एक संक्षिप्त पुनरावलोकन. कचरा व्यवस्थापन संशोधन ४१, ८१–९७ (२०२३).
Skala, A., et al. सब्सट्रेटचे संगोपन औद्योगिकरित्या उत्पादित काळ्या सोल्जर फ्लाय अळ्यांच्या वाढीवर आणि मॅक्रोन्युट्रिएंट स्थितीवर परिणाम करते. विज्ञान प्रतिनिधी, 10, 19448 (2020).
शू, एमके, इत्यादी. ब्रेडक्रंबवर पाळलेल्या काळ्या सोल्जर फ्लाय अळ्यापासून तेलाच्या अर्काचे प्रतिजैविक गुणधर्म. प्राणी अन्न विज्ञान, 64, (2024).
Schmitt, E. आणि de Vries, W. (2020). काळ्या सोल्जर फ्लाय खताचा वापर अन्न उत्पादनासाठी माती दुरुस्ती आणि कमी पर्यावरणीय प्रभाव म्हणून करण्याचे संभाव्य फायदे. वर्तमान मत. ग्रीन सस्टेन. 25, 100335 (2020).
फ्रँको ए. आणि इतर. ब्लॅक सोल्जर फ्लाय लिपिड्स - एक नाविन्यपूर्ण आणि टिकाऊ स्रोत. शाश्वत विकास, खंड. 13, (2021).
व्हॅन हुइस, ए. अन्न आणि खाद्य म्हणून कीटक, कृषी क्षेत्रातील उदयोन्मुख क्षेत्र: एक पुनरावलोकन. J. कीटक खाद्य 6, 27–44 (2020).
Kachor, M., Bulak, P., Prots-Petrikha, K., Kirichenko-Babko, M., आणि Beganovsky, A. काळ्या सैनिक माशीचे उद्योग आणि शेतीमध्ये विविध उपयोग – एक पुनरावलोकन. जीवशास्त्र 12, (2023).
हॉक, बी., नोएल, जी., कारपेंटियर, जे., फ्रान्सिस, एफ., आणि कॅपेरोस मेगीडो, आर. हर्मेटिया इलुसेन्सच्या कृत्रिम प्रसाराचे ऑप्टिमायझेशन. PLOS ONE 14, (2019).