Hatur nuhun pikeun ngadatangan Nature.com. Versi browser anu anjeun anggo gaduh dukungan CSS kawates. Pikeun hasil nu pangsaena, kami nyarankeun make browser nu leuwih anyar (atawa nganonaktipkeun mode kasaluyuan dina Internet Explorer). Samentawis éta, pikeun mastikeun dukungan anu terus-terusan, kami bakal nampilkeun situs tanpa gaya sareng JavaScript.
Laleur soldadu hideung (Hermetia illucens, L. 1758) nyaéta serangga detritivorous omnivora kalayan poténsi anu luhur pikeun ngamangpaatkeun produk sampingan organik anu beunghar karbohidrat. Diantara karbohidrat, laleur prajurit hideung ngandelkeun gula larut pikeun pertumbuhan sareng sintésis lipid. Tujuan tina ulikan ieu pikeun evaluate efek gula leyur umum dina ngembangkeun, survival, sarta profil asam lemak laleur soldadu hideung. Suplemén pakan hayam ku monosakarida sareng disakarida sacara misah. Selulosa dipaké salaku kontrol. Larva yang diberi makan glukosa, fruktosa, sukrosa, dan maltosa tumbuh lebih cepat dibandingkan larva kontrol. Kontras, laktosa miboga éfék antinutrisi dina larva, ngalambatkeun pertumbuhan sarta ngurangan beurat awak individu ahir. Sanajan kitu, sakabéh gula larut ngajadikeun larva fatter ti nu fed diet kontrol. Utamana, gula anu diuji ngawangun profil asam lemak. Maltosa sareng sukrosa ningkatkeun eusi asam lemak jenuh dibandingkeun sareng selulosa. Sabalikna, laktosa ningkatkeun bioakumulasi asam lemak teu jenuh dietary. Panaliti ieu mangrupikeun anu munggaran nunjukkeun pangaruh gula larut kana komposisi asam lemak larva laleur prajurit hideung. Hasilna nunjukkeun yén karbohidrat anu diuji gaduh pangaruh anu signifikan dina komposisi asam lemak larva laleur prajurit hideung sahingga tiasa nangtukeun aplikasi ahirna.
Paménta global pikeun énergi sareng protéin sato terus ningkat1. Dina kontéks pemanasan global, penting pisan pikeun milarian alternatif anu langkung héjo pikeun énergi fosil sareng metode produksi pangan tradisional bari ningkatkeun produksi. Serangga mangrupikeun calon anu ngajangjikeun pikeun ngatasi masalah ieu kusabab komposisi kimia sareng dampak lingkungan anu langkung handap dibandingkeun sareng peternakan tradisional2. Diantara serangga, hiji calon unggulan pikeun alamat masalah ieu teh hideung soldadu fly (BSF), Hermetia illucens (L. 1758), spésiés detritivorous sanggup nyoco kana rupa-rupa substrat organik3. Ku alatan éta, valorizing substrat ieu ngaliwatan beternak BSF bisa nyieun sumber anyar bahan baku pikeun minuhan kabutuhan rupa industri.
BSF larva (BSFL) tiasa nyéépkeun produk pertanian sareng agro-industri sapertos gandum brewers, résidu sayuran, bubur buah sareng roti basi, anu cocog pisan pikeun kamekaran BSFL kusabab karbohidrat luhurna (CH)4,5, 6 eusi. Produksi BSFL skala badag ngahasilkeun dua produk: tai, campuran résidu substrat jeung tai anu bisa dipaké salaku pupuk pikeun budidaya tutuwuhan7, sarta larva, nu utamana diwangun ku protéin, lipid jeung kitin. Protéin jeung lipid utamana dipaké dina tatanén peternakan, biofuel jeung kosmétik8,9. Sedengkeun pikeun kitin, biopolimér ieu manggih aplikasi dina séktor agri-pangan, biotéhnologi jeung kasehatan10.
BSF mangrupa serangga holometabolous autogenous, hartina métamorfosis jeung réproduksi na, utamana tahap-consuming énergi dina siklus kahirupan serangga urang, bisa sagemblengna didukung ku cadangan gizi dihasilkeun salila tumuwuhna larva11. Leuwih husus, sintésis protéin jeung lipid ngakibatkeun ngembangkeun awak gajih, organ panyimpen penting nu ngaluarkeun énergi salila fase non-dahar BSF: prepupa (ie, tahap ahir larva salila larva BSF jadi hideung bari dahar jeung neangan. pikeun lingkungan anu cocog pikeun métamorfosis), pupa (nyaéta, tahap non-motil nalika serangga ngalaman métamorfosis), sareng déwasa12,13. CH mangrupa sumber énergi utama dina diet BSF14. Diantara zat gizi ieu, CH berserat sapertos hémiselulosa, selulosa sareng lignin, teu sapertos disakarida sareng polisakarida (sapertos pati), teu tiasa dicerna ku BSFL15,16. Nyerna CH mangrupa léngkah awal anu penting pikeun nyerep karbohidrat, anu ahirna dihidrolisis jadi gula basajan dina peujit16. Gula basajan lajeng bisa diserep (ie, ngaliwatan mémbran peritrophic peujit) jeung métabolismena pikeun ngahasilkeun énergi17. Sakumaha didadarkeun di luhur, larva nyimpen kaleuwihan énergi salaku lipid dina awak gajih12,18. Lipid gudang diwangun ku trigliserida (lipid nétral dibentuk tina hiji molekul gliserol jeung tilu asam lemak) disintésis ku larva tina gula basajan dietary. CH ieu nyadiakeun substrat asetil-KoA nu diperlukeun pikeun biosintésis asam lemak (FA) ngaliwatan jalur asam lemak sintase jeung thioesterase19. Profil asam lemak lipid H. illucens sacara alami didominasi ku asam lemak jenuh (SFA) kalayan proporsi asam laurat anu luhur (C12:0)19,20. Ku alatan éta, eusi lipid luhur jeung komposisi asam lemak gancang jadi faktor watesan pikeun pamakéan larva sakabeh dina pakan ternak, utamana dina budidaya dimana asam lemak polyunsaturated (PUFA) diperlukeun21.
Kusabab kapanggihna potensi BSFL pikeun ngurangan runtah organik, studi ngeunaan nilai rupa-rupa produk samping geus ditémbongkeun yén komposisi BSFL sabagian diatur ku diet na. Ayeuna, pangaturan profil fa H. illucens terus ningkat. Kamampuh BSFL pikeun bioaccumulate PUFA geus ditémbongkeun dina substrat-euyeub PUFA kayaning ganggang, runtah lauk, atawa hidangan kayaning flaxseed, nu nyadiakeun profil FA kualitas luhur pikeun nutrition19,22,23 sato. Kontras, pikeun produk sampingan anu henteu diperkaya dina PUFA, henteu salawasna aya korelasi antara profil FA dietary sareng FA larva, nunjukkeun pangaruh gizi anu sanés24,25. Kanyataanna, pangaruh CH digestible dina propil FA tetep kirang dipikaharti sarta under-researched24,25,26,27.
Sajauh pangaweruh urang, sanajan total monosakarida jeung disakarida loba pisan dina diet H. illucens, peran gizi maranéhanana tetep kirang dipikaharti dina gizi H. illucens. Tujuan tina ulikan ieu pikeun ngajelaskeun pangaruhna kana nutrisi BSFL sareng komposisi lipid. Urang bakal evaluate tumuwuhna, survival, sarta produktivitas larva dina kaayaan gizi béda. Teras, urang bakal ngajelaskeun eusi lipid sareng profil asam lemak unggal diet pikeun nyorot épék CH dina kualitas gizi BSFL.
Urang hipotésis yén sifat CH diuji bakal mangaruhan (1) tumuwuhna larva, (2) tingkat lipid total, jeung (3) modulate profil FA. Monosakarida bisa diserep langsung, sedengkeun disakarida kudu dihidrolisis. Monosakarida jadi leuwih sadia salaku sumber énérgi langsung atawa prékursor pikeun lipogenesis ngaliwatan sintase FA jeung jalur thioesterase, kukituna ngaronjatkeun pertumbuhan larva H. illucens jeung promosi akumulasi lipid cadangan (utamana asam lauric).
CH anu diuji mangaruhan beurat awak rata-rata larva nalika tumuwuh (Gbr. 1). FRU, GLU, SUC sareng MAL ningkat beurat awak larva sami sareng diet kontrol (CEL). Sabalikna, LAC sareng GAL katingalina ngalambatkeun kamekaran larva. Utamana, LAC miboga éfék négatip signifikan dina tumuwuhna larva dibandingkeun SUC sapanjang periode tumuwuhna: 9.16 ± 1.10 mg versus 15.00 ± 1.01 mg dina poé 3 (F6,21 = 12.77, p <0.001; Gbr. 1), 125.21 ± 4. mg jeung 211,79 ± 14,93 mg, masing-masing dina dinten 17 (F6,21 = 38,57, p <0,001; Gbr. 1).
Ngagunakeun monosakarida béda (fruktosa (FRU), galaktosa (GAL), glukosa (GLU)), disakarida (laktosa (LAC), maltosa (MAL), sukrosa (SUC) jeung selulosa (CEL) salaku kontrol. Tumuwuhna larva dipakanan ku larva laleur soldadu hideung. Unggal titik dina kurva ngagambarkeun rata-rata beurat individu (mg) diitung ku timbangan 20 larva dipilih sacara acak tina populasi 100 larva (n = 4). Bar kasalahan ngagambarkeun SD.
Diet CEL nyadiakeun survival larva alus teuing tina 95.5 ± 3.8%. Leuwih ti éta, survival H. illucens fed diets ngandung CH leyur diréduksi (GLM: χ = 107.13, df = 21, p <0.001), nu disababkeun ku MAL na SUC (disakarida) dina CH ditalungtik. Mortalitasna langkung handap tibatan GLU, FRU, GAL (monosakarida), sareng LAC (EMM: p <0.001, Gambar 2).
Boxplot survival larva laleur prajurit hideung dirawat kalayan sagala rupa monosakarida (fruktosa, galaktosa, glukosa), disakarida (laktosa, maltosa, sukrosa) jeung selulosa salaku kontrol. Perlakuan sareng hurup anu sami henteu béda-béda sacara signifikan (EMM, p> 0.05).
Sadaya diet anu diuji ngamungkinkeun larva ngahontal tahap prepupal. Sanajan kitu, CHs diuji condong manjangkeun ngembangkeun larva (F6,21=9.60, p<0.001; Table 1). Khususna, larva anu dipasihan GAL sareng LAC langkung lami dugi ka tahap prepupal dibandingkeun sareng larva anu digedékeun dina CEL (CEL-GAL: p <0.001; CEL-LAC: p <0.001; Tabel 1).
CH diuji ogé miboga éfék béda dina beurat awak larva, kalawan beurat awak larva fed diet CEL ngahontal 180.19 ± 11.35 mg (F6,21 = 16.86, p <0.001; Gbr. 3). FRU, GLU, MAL sareng SUC nyababkeun beurat awak larva ahir rata-rata langkung ti 200 mg, anu langkung luhur tibatan CEL (p <0.05). Kontras, larva fed GAL jeung LAC miboga beurat awak handap, rata-rata 177.64 ± 4.23 mg jeung 156.30 ± 2.59 mg, mungguh (p <0.05). Pangaruh ieu langkung jelas sareng LAC, dimana beurat awak akhir langkung handap tina diet kontrol (CEL-LAC: bédana = 23.89 mg; p = 0.03; Gambar 3).
Rata-rata beurat ahir larva individu dinyatakeun salaku bintik larva (mg) jeung laleur prajurit hideung dinyatakeun salaku histogram (g) dipakanan monosakarida béda (fruktosa, galaktosa, glukosa), disakarida (laktosa, maltosa, sukrosa) jeung selulosa (salaku kontrol). Hurup Columnar ngagambarkeun grup béda sacara signifikan dina total beurat larva (p <0.001). Hurup anu aya hubunganana sareng bintik larva ngagambarkeun kelompok anu beuratna larva individu anu béda sacara signifikan (p <0.001). Bar kasalahan ngagambarkeun SD.
Beurat individu maksimum henteu gumantung kana total beurat koloni larva ahir maksimum. Nyatana, diet anu ngandung FRU, GLU, MAL, sareng SUC henteu ningkatkeun total beurat larva anu dihasilkeun dina tank dibandingkeun sareng CEL (Gambar 3). Sanajan kitu, LAC nyata ngurangan total beurat (CEL-LAC: bédana = 9.14 g; p <0.001; Gambar 3).
Tabél 1 nembongkeun hasil (larva/poé). Narikna, hasil optimal CEL, MAL sareng SUC sami (Tabel 1). Kontras, FRU, GAL, GLU sareng LAC ngirangan ngahasilkeun dibandingkeun sareng CEL (Tabel 1). GAL sareng LAC ngalaksanakeun anu paling awon: hasilna dikurangan ngan ukur 0,51 ± 0,09 g larva / dinten sareng 0,48 ± 0,06 g larva / dinten, masing-masing (Tabel 1).
Monosakarida sareng disakarida ningkatkeun eusi lipid larva CF (Tabel 1). Dina diet CLE, larva kalayan kandungan lipid 23,19 ± 0,70% tina eusi DM dicandak. Pikeun babandingan, eusi lipid rata-rata dina larva anu dipasihan gula larut langkung ti 30% (Tabel 1). Sanajan kitu, CHs diuji ngaronjat eusi gajih maranéhna pikeun extent sarua.
Saperti nu diharapkeun, subjék CG kapangaruhan profil FA larva ka varying derajat (Gbr. 4). Eusi SFA éta luhur dina sakabéh diets sarta ngahontal leuwih ti 60%. MAL na SUC henteu saimbang propil FA, nu nyababkeun kanaékan eusi SFA. Dina kasus MAL, di hiji sisi, teu saimbangna ieu ngarah utamana ka panurunan dina eusi asam lemak monounsaturated (MUFA) (F6,21 = 7,47; p <0,001; Gbr. 4). Di sisi anu sanés, pikeun SUC, panurunan langkung seragam antara MUFA sareng PUFA. LAC sareng MAL ngagaduhan épék sabalikna dina spéktrum 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; Gambar 4). Proporsi handap SFA dina larva LAC-fed mucunghul nambahan eusi MUFA. Dina sababaraha hal, tingkat MUFA leuwih luhur dina larva LAC-fed dibandingkeun gula leyur lianna iwal GAL (F6,21 = 7.47; p <0.001; Gambar 4).
Ngagunakeun monosakarida béda (fruktosa (FRU), galaktosa (GAL), glukosa (GLU)), disakarida (laktosa (LAC), maltosa (MAL), sukrosa (SUC) jeung selulosa (CEL) salaku kontrol, plot kotak asam lemak komposisi fed ka prajurit hideung larva laleur. Hasilna dinyatakeun salaku persentase tina total FAME. Perlakuan anu ditandaan ku hurup anu béda béda sacara signifikan (p <0.001). (a) Proporsi asam lemak jenuh; (b) Asam lemak teu jenuh tunggal; (c) Asam lemak teu jenuh ganda.
Diantara asam lemak anu diidentifikasi, asam laurat (C12:0) dominan dina sadaya spéktrum anu dititénan (leuwih ti 40%). SFA séjén anu hadir nyaéta asam palmitat (C16: 0) (kirang ti 10%), asam stearic (C18: 0) (kirang ti 2,5%) sareng asam capric (C10: 0) (kirang ti 1,5%). MUFAs utamana diwakilan ku asam oleat (C18: 1n9) (kirang ti 9,5%), sedengkeun PUFAs utamana diwangun ku asam linoleat (C18: 2n6) (kirang ti 13,0%) (tingali Suplemén Table S1). Sajaba ti éta, proporsi leutik sanyawa teu bisa diidentifikasi, utamana dina spéktra larva CEL, dimana unidentified nomer sanyawa 9 (UND9) accounted pikeun rata-rata 2.46 ± 0.52% (tingali Table Tambahan S1). Analisis GC × GC-FID ngusulkeun yén éta tiasa janten asam lemak 20-karbon sareng lima atanapi genep beungkeut ganda (tingali Gambar Tambahan S5).
Analisis PERMANOVA ngungkabkeun tilu kelompok anu béda dumasar kana profil asam lemak (F6,21 = 7.79, p <0.001; Gambar 5). Analisis komponén poko (PCA) spéktrum TBC ngagambarkeun ieu sareng dipedar ku dua komponén (Gambar 5). Komponén poko ngajelaskeun 57,9% tina varian jeung kaasup, dina urutan pentingna, asam lauric (C12:0), asam oleat (C18:1n9), asam palmitat (C16:0), asam stearic (C18:0), jeung asam linolenat (C18:3n3) (tingali Gambar S4). Komponén kadua ngajelaskeun 26,3% tina varians sareng kalebet, dina urutan pentingna, asam decanoic (C10: 0) sareng asam linoleat (C18: 2n6 cis) (tingali Gambar Tambahan S4). Propil diet anu ngandung gula sederhana (FRU, GAL sareng GLU) nunjukkeun ciri anu sami. Sabalikna, disakarida ngahasilkeun profil anu béda: MAL sareng SUC di hiji sisi sareng LAC di sisi sanésna. Khususna, MAL mangrupikeun hiji-hijina gula anu ngarobih profil FA dibandingkeun sareng CEL. Salaku tambahan, profil MAL béda sacara signifikan tina profil FRU sareng GLU. Khususna, profil MAL nunjukkeun proporsi pangluhurna C12: 0 (54,59 ± 2,17%), sahingga tiasa dibandingkeun sareng CEL (43,10 ± 5,01%), LAC (43,35 ± 1,31%), FRU (48,90 ± 1,97%) sareng GLU (48.38 ± 2.17%) propil (tingali Tabél Suplemén S1). Spéktrum MAL ogé nunjukkeun eusi C18: 1n9 panghandapna (9,52 ± 0,50%), anu salajengna ngabédakeun tina LAC (12,86 ± 0,52%) sareng CEL (12,40 ± 1,31%) spéktrum. Trend anu sami dititénan pikeun C16: 0. Dina komponén kadua, spéktrum LAC nunjukkeun eusi C18:2n6 pangluhurna (17,22 ± 0,46%), sedengkeun MAL nunjukkeun panghandapna (12,58 ± 0,67%). C18: 2n6 ogé ngabédakeun LAC tina kontrol (CEL), anu nunjukkeun tingkat anu langkung handap (13.41 ± 2.48%) (tingali Tabel Tambahan S1).
PCA plot profil asam lemak larva laleur prajurit hideung kalayan monosakarida béda (fruktosa, galaktosa, glukosa), disakarida (laktosa, maltosa, sukrosa) jeung selulosa salaku kontrol.
Pikeun nalungtik pangaruh gizi gula larut kana larva H. illucens, selulosa (CEL) dina pakan ayam diganti ku glukosa (GLU), fruktosa (FRU), galaktosa (GAL), maltosa (MAL), sukrosa (SUC), sareng laktosa (LAC). Sanajan kitu, monosakarida jeung disakarida miboga éfék béda dina ngembangkeun, survival, sarta komposisi larva HF. Salaku conto, GLU, FRU, sareng bentuk disakaridana (MAL sareng SUC) masihan épék pangrojong anu positif kana kamekaran larva, ngamungkinkeun aranjeunna ngahontal beurat awak akhir anu langkung luhur tibatan CEL. Teu kawas CEL indigestible, GLU, FRU, sarta SUC bisa bypass halangan peujit jeung ngawula ka salaku sumber gizi penting dina diets ngarumuskeun16,28. MAL kakurangan transporter sato husus sarta diduga dihidrolisis jadi dua molekul glukosa saméméh asimilasi15. Molekul ieu disimpen dina awak serangga salaku sumber énergi langsung atanapi salaku lipid18. Kahiji, ngeunaan dimungkinkeun, sababaraha béda intramodal observasi bisa jadi alatan béda leutik dina babandingan kelamin. Mémang, dina H. illucens, réproduksi bisa jadi sagemblengna spontan: bikang sawawa sacara alami boga cadangan endog-neundeun cukup tur beurat ti lalaki29. Sanajan kitu, akumulasi lipid dina BSFL correlates kalawan asupan CH2 leyur dietary, sakumaha saméméhna observasi pikeun GLU na xylose26,30. Contona, Li et al.30 observasi yén nalika 8% GLU ditambahkeun kana diet larva, eusi lipid larva BSF ngaronjat ku 7,78% dibandingkeun kontrol. Hasilna konsisten sareng pengamatan ieu, nunjukkeun yén eusi gajih dina larva anu dipasihan gula larut langkung luhur tibatan larva anu dipasihan diet CEL, dibandingkeun sareng paningkatan 8,57% sareng suplementasi GLU. Ahéng, hasil nu sarupa anu dititénan dina larva fed GAL jeung LAC, sanajan épék ngarugikeun kana tumuwuhna larva, beurat awak ahir, sarta survival. Larva anu dipasihan LAC nyata langkung alit tibatan anu dipasihan diet CEL, tapi eusi gajihna tiasa dibandingkeun sareng larva anu dipasihan gula larut anu sanés. Hasil ieu nyorot épék antinutrisi laktosa dina BSFL. Kahiji, diet ngandung loba CH. Sistem nyerep jeung hidrolisis monosakarida jeung disakarida, masing-masing, bisa ngahontal jenuh, ngabalukarkeun bottlenecks dina prosés asimilasi. Sedengkeun pikeun hidrolisis, éta dilaksanakeun ku α- sareng β-glukosidase 31 . Énzim-énzim ieu leuwih milih substrat gumantung kana ukuranana jeung beungkeutan kimiawi (tali α atawa β) antara monosakarida konstituénna 15 . Hidrolisis LAC kana GLU sareng GAL dilaksanakeun ku β-galactosidase, hiji énzim anu aktivitasna parantos dibuktikeun dina usus BSF 32. Nanging, éksprésina tiasa henteu cekap dibandingkeun sareng jumlah LAC anu dikonsumsi ku larva. Sabalikna, α-glucosidase maltase sareng sucrase 15, anu dipikanyaho seueur pisan diekspresikeun dina serangga, tiasa ngarecah jumlah MAL sareng sukrosa SUC anu ageung, ku kituna ngawatesan éfék satiating ieu. Bréh, épék antinutritional bisa jadi alatan ngurangan stimulasi aktivitas amilase peujit serangga jeung slowing kabiasaan dahar dibandingkeun perlakuan séjén. Memang, gula larut geus diidentifikasi minangka stimulators aktivitas énzim penting pikeun nyerna serangga, kayaning amilase, sarta salaku pemicu respon dahar33,34,35. Darajat stimulasi beda-beda gumantung kana struktur molekul gula. Kanyataanna, disakarida merlukeun hidrolisis saméméh nyerep tur condong ngarangsang amilase leuwih ti monosakarida konstituén maranéhanana34. Sabalikna, LAC miboga éfék anu leuwih hampang sarta geus kapanggih henteu mampuh ngarojong tumuwuhna serangga dina rupa-rupa spésiés33,35. Contona, dina hama Spodoptera exigua (Boddie 1850), teu aya aktivitas hidrolitik LAC nu dideteksi dina ekstrak énzim midgut hileud36.
Ngeunaan spéktrum FA, hasil kami nunjukkeun épék modulasi anu signifikan tina CH anu diuji. Utamana, sanajan asam lauric (C12: 0) accounted pikeun kirang ti 1% tina total FA dina dahareun, eta didominasi dina sakabéh propil (tingali Suplemén Table S1). Ieu konsisten jeung data saméméhna yén asam lauric disintésis tina CH dietary di H. illucens via jalur ngalibetkeun acetyl-CoA carboxylase na FA synthase19,27,37. Hasilna urang mastikeun yén CEL téh sakitu legana indigestible sarta meta salaku "agén bulking" dina diets kontrol BSF, sakumaha dibahas dina sababaraha studi BSFL38,39,40. Ngaganti CEL ku monosakarida jeung disakarida lian ti LAC ngaronjat rasio C12: 0, nunjukkeun ngaronjat uptake CH ku larva. Narikna, disakarida MAL sareng SUC ngamajukeun sintésis asam laurat langkung éfisién tibatan monosakarida konstituénna, nunjukkeun yén sanaos tingkat polimérisasi GLU sareng FRU langkung luhur, sareng saprak Drosophila mangrupikeun hiji-hijina transporter sukrosa anu parantos dikenalkeun dina spésiés protéin sato, transporter disakarida. bisa jadi teu aya dina peujit H. illucens larvae15, utilization of GLU jeung FRU ngaronjat. Sanajan kitu, sanajan GLU jeung FRU sacara téoritis leuwih gampang métabolismena ku BSF, maranéhna ogé leuwih gampang métabolismena ku substrat jeung mikroorganisme peujit, nu bisa ngakibatkeun degradasi maranéhanana leuwih gancang sarta turun utilization ku larva dibandingkeun disakarida.
Dina glance kahiji, eusi lipid larva fed LAC jeung MAL éta comparable, nunjukkeun bioavailability sarupa gula ieu. Sanajan kitu, héran, profil FA LAC richer di SFA, utamana kalayan eusi C12 handap: 0, dibandingkeun MAL. Hiji hipotésis pikeun ngajelaskeun bédana ieu nyaéta yén LAC tiasa merangsang bioakumulasi FA dietary liwat sintase acetyl-CoA FA. Ngadukung hipotésis ieu, larva LAC ngagaduhan rasio decanoate (C10: 0) panghandapna (0.77 ± 0.13%) tibatan diet CEL (1.27 ± 0.16%), nunjukkeun panurunan sintase FA sareng kagiatan thioesterase19. Kadua, asam lemak dietary dianggap faktor utama influencing komposisi SFA H. illucens27. Dina percobaan kami, asam linoleat (C18: 2n6) accounted pikeun 54.81% tina asam lemak dietary, kalawan proporsi dina larva LAC nyaéta 17.22 ± 0.46% sarta dina MAL 12.58 ± 0.67%. Asam oleat (cis + trans C18:1n9) (23,22% dina diet) nunjukkeun tren anu sami. Babandingan asam α-linolenat (C18:3n3) ogé ngarojong hipotésis bioakumulasi. Asam lemak ieu dipikanyaho akumulasi dina BSFL nalika pengayaan substrat, sapertos tambahan kueh flaxseed, dugi ka 6-9% tina total asam lemak dina larva19. Dina diet anu diperkaya, C18:3n3 tiasa nyababkeun dugi ka 35% tina total asam lemak dietary. Nanging, dina pangajaran urang, C18:3n3 ngan ukur 2,51% tina profil asam lemak. Sanajan proporsi kapanggih di alam leuwih handap dina larva urang, proporsi ieu leuwih luhur dina LAC larva (0.87 ± 0.02%) ti MAL (0.49 ± 0.04%) (p <0.001; tingali Suplemén Table S1). Diet CEL ngagaduhan proporsi panengah 0,72 ± 0,18%. Tungtungna, rasio asam palmitat (C16: 0) dina larva CF ngagambarkeun kontribusi jalur sintétik sareng FA19 dietary. Hoc et al. 19 katalungtik yén sintésis C16: 0 diréduksi nalika diet diperkaya ku tuangeun flaxseed, anu disababkeun ku panurunan dina kasadiaan substrat asetil-KoA kusabab panurunan dina rasio CH. Ahéng, sanajan duanana diets boga eusi CH sarupa jeung MAL némbongkeun bioavailability luhur, larva MAL némbongkeun panghandapna C16: rasio 0 (10.46 ± 0.77%), sedengkeun LAC némbongkeun proporsi luhur, akuntansi pikeun 12.85 ± 0.27% (p <0.05; tingali. Tabél tambahan S1). Hasil ieu nyorot pangaruh kompléks gizi dina nyerna sareng métabolisme BSFL. Ayeuna, panalungtikan ngeunaan topik ieu leuwih teleb dina Lepidoptera ti di Diptera. Dina caterpillars, LAC diidentifikasi minangka stimulan lemah tina kabiasaan dahar dibandingkeun gula larut lianna kayaning SUC na FRU34,35. Khususna, dina Spodopteralittoralis (Boisduval 1833), konsumsi MAL ngarangsang kagiatan amilolitik dina peujit langkung ageung tibatan LAC34. Épék anu sami dina BSFL tiasa ngajelaskeun stimulasi anu ditingkatkeun tina jalur sintétik C12: 0 dina larva MAL, anu aya hubunganana sareng paningkatan CH diserep peujit, tuang anu berkepanjangan, sareng tindakan amilase peujit. Kurangna stimulasi tina ritme dahar ku ayana LAC ogé bisa ngajelaskeun tumuwuhna laun larva LAC. Leuwih ti éta, Liu Yanxia et al. 27 nyatet yén umur rak lipid dina substrat H. illucens leuwih panjang batan CH. Ku alatan éta, larva LAC bisa leuwih ngandelkeun lipid dietary pikeun ngalengkepan ngembangkeun maranéhanana, nu bisa ningkatkeun eusi lipid ahir maranéhanana sarta modulasi profil asam lemak maranéhanana.
Kanggo pangaweruh anu saé, ngan ukur sababaraha panilitian anu nguji épék monosakarida sareng disakarida tambahan kana diet BSF dina profil FA na. Kahiji, Li et al. 30 ditaksir efek tina GLU jeung xylose sarta observasi tingkat lipid sarupa urang dina laju tambahan 8%. Profil FA henteu lengkep sareng diwangun utamina ku SFA, tapi henteu aya bédana antara dua gula atanapi nalika aranjeunna dibere sakaligus30. Saterusna, Cohn et al. 41 némbongkeun euweuh pangaruh 20% GLU, SUC, FRU na GAL tambahan pikeun kadaharan hayam dina propil fa masing-masing. Spéktra ieu dicandak tina réplika téknis tinimbang biologis, anu, sakumaha anu dijelaskeun ku pangarang, tiasa ngawatesan analisis statistik. Saterusna, kurangna kontrol iso-gula (ngagunakeun CEL) ngawatesan interpretasi hasil. Anyar, dua studi ku Nugroho RA et al. nunjukkeun anomali dina spéktra FA42,43. Dina ulikan kahiji, Nugroho RA et al. 43 nguji pangaruh tina nambahkeun FRU kana tepung kernel palm ferméntasi. Profil FA tina larva anu dihasilkeun némbongkeun tingkat abnormally luhur PUFA, leuwih ti 90% nu diturunkeun tina diet ngandung 10% FRU (sarupa jeung ulikan urang). Sanaos diet ieu ngandung pelet lauk anu beunghar PUFA, nilai profil FA anu dilaporkeun larva dina diet kontrol anu diwangun ku 100% PCM ferméntasi henteu konsisten sareng profil anu dilaporkeun saméméhna, khususna tingkat abnormal C18:3n3 tina 17.77. ± 1,67% jeung 26,08 ± 0,20% pikeun asam linoleat conjugated (C18:2n6t), a isomér langka asam linoleat. Panaliti kadua nunjukkeun hasil anu sami kalebet FRU, GLU, MAL sareng SUC42 dina tuangeun inti sawit anu diferméntasi. Panaliti ieu, sapertos urang, nyorot kasusah anu serius dina ngabandingkeun hasil tina uji coba diet larva BSF, sapertos pilihan kontrol, interaksi sareng sumber gizi sanés, sareng metode analisis FA.
Salila percobaan, urang katalungtik yén warna jeung bau substrat variatif gumantung kana diet dipaké. Ieu nunjukkeun yén mikroorganisme tiasa maénkeun peran dina hasil anu dititénan dina substrat sareng sistem pencernaan larva. Kanyataanna, monosakarida sareng disakarida gampang dimetabolisme ku mikroorganisme kolonisasi. Konsumsi gancang gula larut ku mikroorganisme bisa ngahasilkeun jumlah badag produk métabolik mikroba kayaning étanol, asam laktat, asam lemak ranté pondok (misalna asam asétat, asam propionat, asam butirat) jeung karbon dioksida44. Sababaraha sanyawa ieu bisa jadi tanggung jawab pikeun épék toksik bisa nepi ka tiwasna on larva ogé katalungtik ku Cohn dkk.41 dina kaayaan developmental sarupa. Contona, étanol ngabahayakeun pikeun serangga45. Jumlah émisi karbon dioksida anu ageung tiasa nyababkeun akumulasi na di handapeun tanki, anu tiasa ngaleungitkeun atmosfir oksigén upami sirkulasi hawa henteu ngijinkeun ngaleupaskeun. Ngeunaan SCFAs, épék maranéhanana dina serangga, utamana H. illucens, tetep kirang dipikaharti, sanajan asam laktat, asam propionat, jeung asam butyric geus ditémbongkeun bisa nepi ka tiwasna dina Callosobruchus maculatus (Fabricius 1775)46. Dina Drosophila melanogaster Meigen 1830, SCFA ieu mangrupikeun spidol olfaktori anu nungtun bikang ka tempat oviposisi, nunjukkeun peran anu mangpaat dina kamekaran larva47. Sanajan kitu, asam asétat digolongkeun salaku zat picilakaeun sarta nyata bisa ngahambat ngembangkeun larva47. Kontras, laktat anu diturunkeun sacara mikroba nembé kapendak gaduh pangaruh pelindung ngalawan mikroba usus invasif di Drosophila48. Saterusna, mikroorganisme dina sistem pencernaan ogé maénkeun peran dina nyerna CH di serangga49. Balukar fisiologis SCFA dina mikrobiota peujit, sapertos laju nyoco sareng éksprési gén, parantos dijelaskeun dina vertebrata 50. Éta ogé tiasa gaduh pangaruh trofik dina larva H. illucens sareng tiasa nyumbang sabagian kana pangaturan profil FA. Studi ngeunaan épék gizi produk fermentasi mikroba ieu bakal netelakeun épék maranéhanana dina gizi H. illucens sarta nyadiakeun dadasar pikeun studi hareup on mikroorganisme mangpaat atawa ngarugikeun dina watesan ngembangkeun maranéhanana sarta nilai substrat-euyeub FA. Dina hal ieu, peran mikroorganisme dina prosés pencernaan serangga anu dipelakan massal beuki ditaliti. Serangga mimiti ditingali salaku bioréaktor, nyadiakeun kaayaan pH jeung oksigénasi nu ngagampangkeun ngembangkeun mikroorganisme husus dina degradasi atawa detoksifikasi gizi nu hésé pikeun serangga dicerna 51 . Anyar-anyar ieu, Xiang dkk.52 nunjukkeun yén, contona, inokulasi limbah organik sareng campuran baktéri ngamungkinkeun CF narik baktéri khusus dina degradasi lignoselulosa, ningkatkeun degradasina dina substrat dibandingkeun sareng substrat tanpa larva.
Pamustunganana, ngeunaan pamakéan mangpaat runtah organik ku H. illucens, diet CEL jeung SUC ngahasilkeun jumlah pangluhurna larva per poé. Ieu ngandung harti yén sanajan beurat ahir individu individu handap, beurat total larva dihasilkeun dina substrat diwangun ku CH indigestible dibandingkeun jeung nu dicandak dina diet homosaccharide ngandung monosakarida jeung disakarida. Dina ulikan urang, penting pikeun dicatet yén tingkat gizi lianna cukup pikeun ngarojong tumuwuhna populasi larva sarta yén tambahan CEL kudu diwatesan. Sanajan kitu, komposisi ahir larva béda, nyorot pentingna milih strategi katuhu pikeun valorizing serangga. Larva CEL anu dipasihan ku pakan sadayana langkung cocog pikeun dianggo salaku pakan ternak kusabab kandungan lemak anu langkung handap sareng tingkat asam laurat anu langkung handap, sedengkeun larva anu dipasihan ku diet SUC atanapi MAL ngabutuhkeun defatting ku mencét pikeun ningkatkeun nilai minyak, khususna dina bahan bakar nabati. séktor. LAC kapanggih dina produk sampingan industri susu sapertos whey tina produksi kéju. Anyar-anyar ieu, pamakeanna (3,5% laktosa) ningkatkeun beurat awak larva ahir53. Sanajan kitu, diet kontrol dina ulikan ieu ngandung satengah eusi lipid. Ku alatan éta, épék antinutrisi LAC mungkin geus dilawan ku bioakumulasi larva lipid dietary.
Salaku ditémbongkeun ku studi saméméhna, sipat monosakarida jeung disakarida nyata mangaruhan tumuwuhna BSFL sarta modulate profil FA na. Khususna, LAC sigana maénkeun peran antinutrisi salami ngembangkeun larva ku ngabatesan kasadiaan CH pikeun nyerep lipid dietary, ku kituna ngamajukeun bioakumulasi UFA. Dina kontéks ieu, éta bakal pikaresepeun pikeun ngalaksanakeun bioassay nganggo diet anu ngagabungkeun PUFA sareng LAC. Saterusna, peran mikroorganisme, utamana peran métabolit mikroba (kayaning SCFAs) diturunkeun tina prosés fermentasi gula, tetep topik panalungtikan pantes panalungtikan.
Serangga dicandak ti koloni BSF Laboratorium Entomologi Fungsional sareng Évolusionér anu diadegkeun dina 2017 di Agro-Bio Tech, Gembloux, Bélgia (pikeun langkung rinci ngeunaan metode ngasuh, tingali Hoc et al. 19). Pikeun percobaan ékspérimén, 2.0 g endog BSF sacara acak dikumpulkeun unggal dinten tina kandang beternak sareng diinkubasi dina 2.0 kg 70% pakan hayam baseuh (Aveve, Leuven, Bélgia). Lima poé sanggeus hatching, larva dipisahkeun tina substrat jeung diitung sacara manual pikeun tujuan ékspérimén. Beurat awal unggal angkatan diukur. Beurat individu rata-rata nyaéta 7.125 ± 0.41 mg, sareng rata-rata pikeun tiap perlakuan dipidangkeun dina Tabel Tambahan S2.
Formulasi diet diadaptasi tina ulikan ku Barragan-Fonseca et al. 38 . Sakeudeung, kompromi kapanggih antara kualitas pakan anu sarua pikeun hayam larva, eusi bahan garing (DM) sarupa, CH tinggi (10% dumasar kana diet seger) jeung tékstur, sabab gula basajan jeung disakarida boga sipat textural. Numutkeun kana inpormasi produsén (Pakan Ayam, AVEVE, Leuven, Bélgia), CH diuji (ie gula larut) ditambahkeun sacara misah salaku larutan cai autoclaved (15,9%) kana diet anu diwangun ku 16,0% protéin, 5,0% total lipid, 11,9% pakan hayam taneuh diwangun ku lebu sareng 4,8% serat. Dina unggal jar 750 ml (17,20 × 11,50 × 6,00 cm, AVA, Tempsee, Belgia), 101,9 g larutan CH autoclaved dicampurkeun sareng 37,8 g pakan hayam. Pikeun unggal diet, eusi bahan garing nyaéta 37,0%, kalebet protéin homogen (11,7%), lipid homogen (3,7%) sareng gula homogen (26,9% tina tambihan CH). CH yang diuji adalah glukosa (GLU), fruktosa (FRU), galaktosa (GAL), maltosa (MAL), sukrosa (SUC) dan laktosa (LAC). Diet kontrol diwangun ku selulosa (CEL), anu dianggap teu bisa dicerna pikeun larva H. illucens 38. Saratus larva umur 5 dinten disimpen dina baki anu dipasangan tutup kalayan liang diameter 1 cm di tengahna sareng ditutupan ku plastik reungit. Unggal diet diulang opat kali.
Beurat larva diukur tilu dinten saatos ngamimitian percobaan. Pikeun unggal pangukuran, 20 larva dikaluarkeun tina substrat nganggo cai haneut steril sareng forceps, garing, sareng ditimbang (STX223, Ohaus Scout, Parsippany, USA). Sanggeus ditimbang, larva dipulangkeun ka tengah substrat. Pangukuran dilaksanakeun sacara teratur tilu kali saminggu dugi ka prepupa munggaran muncul. Dina titik ieu, kumpulkeun, cacah, sareng beuratna sadaya larva sapertos anu dijelaskeun sateuacana. Pisahkeun larva tahap 6 (nyaéta, larva bodas anu pakait sareng tahap larva sateuacan tahap prepupal) sareng prepupa (nyaéta, tahap larva terakhir nalika larva BSF janten hideung, ngeureunkeun dahar, sareng milarian lingkungan anu cocog pikeun métamorfosis) sareng disimpen di - 18°C pikeun analisis komposisi. Ngahasilkeun diitung salaku babandingan tina total massa serangga (larva jeung prepupae tahap 6) diala per piring (g) jeung waktu ngembangkeun (d). Sakabéh nilai mean dina téks dinyatakeun salaku: mean ± SD.
Sadaya léngkah saterasna ngagunakeun pangleyur (heksana (Hex), kloroform (CHCl3), métanol (MeOH)) dilaksanakeun di handapeun tiung haseup sareng kedah nganggo sarung tangan nitrile, apron sareng gelas kaamanan.
Larva bodas dikeringkeun dina freeze dryer FreeZone6 (Labconco Corp., Kansas City, MO, AS) salila 72 h lajeng taneuh (IKA A10, Staufen, Jérman). Total lipid anu sasari tina ± 1 g bubuk ngagunakeun métode Folch 54. Eusi Uap residual unggal sampel lyophilized ieu ditangtukeun dina duplikat maké analyzer Uap (MA 150, Sartorius, Göttiggen, Jérman) pikeun ngabenerkeun total lipid.
Total lipid ditransésterifikasi dina kaayaan asam pikeun meunangkeun métil éster asam lemak. Sakeudeung, kira-kira 10 mg lipid/100 µl larutan CHCl3 (100 µl) diuapkeun jeung nitrogén dina tabung 8 ml Pyrex© (SciLabware - DWK Life Sciences, London, UK). Tabung ieu disimpen dina Hex (0,5 ml) (PESTINORM®SUPRATRACE n-Hexane> 95% pikeun analisis renik organik, VWR Chemicals, Radnor, PA, AS) jeung solusi Hex / MeOH / BF3 (20/25/55) (0,5). ml) dina cai mandi dina suhu 70 °C salila 90 mnt. Sanggeus tiis, 10% larutan H2SO4 cai (0,2 ml) jeung larutan NaCl jenuh (0,5 ml) ditambahkeun. Campur tabung sareng eusian campuran kalayan Hex bersih (8,0 ml). Sabagian fase luhur dialihkeun kana vial sareng dianalisis ku kromatografi gas sareng detektor ionisasi seuneu (GC-FID). Sampel dianalisis nganggo Trace GC Ultra (Thermo Scientific, Waltham, MA, USA) dilengkepan injektor pamisah / splitless (240 ° C) dina mode pamisah (aliran pamisah: 10 mL / mnt), kolom Stabilwax®-DA ( 30 m, 0,25 mm id, 0,25 μm, Restek Corp., Bellefonte, PA, AS) jeung hiji FID (250 °C). Program suhu diatur kieu: 50 °C pikeun 1 mnt, ningkat kana 150 °C dina 30 °C / mnt, ningkat kana 240 °C dina 4 °C / mnt sareng neraskeun dina 240 °C salami 5 mnt. Hex dipaké salaku kosong sarta standar rujukan ngandung 37 asam lemak métil éster (Supelco 37-komponén FAMEmix, Sigma-Aldrich, Overijse, Bélgia) dipaké pikeun idéntifikasi. Idéntifikasi asam lemak teu jenuh (UFAs) dikonfirmasi ku komprehensif dua diménsi GC (GC × GC-FID) jeung ayana isomér ieu akurat ditangtukeun ku adaptasi slight tina metoda Ferrara et al. 55. Rincian instrumen tiasa dipendakan dina Tabel Tambahan S3 sareng hasilna dina Gambar Tambahan S5.
Data dibere dina format spreadsheet Excel (Microsoft Corporation, Redmond, WA, AS). Analisis statistik dilaksanakeun nganggo R Studio (versi 2023.12.1+402, Boston, AS) 56. Data ngeunaan beurat larva, waktu ngembangkeun sarta produktivitas ditaksir ngagunakeun model linier (LM) (komando "lm", R pakét "stats" 56) sabab cocog distribusi Gaussian. Laju salamet ngagunakeun analisis modél binomial diperkirakeun ngagunakeun model linier umum (GLM) (paréntah "glm", R pakét "lme4" 57). Normalitas jeung homoscedasticity dikonfirmasi ngagunakeun test Shapiro (paréntah "shapiro.test", R pakét "stats" 56) jeung analisis varian data (paréntah betadisper, R pakét "vegan" 58). Saatos analisa pasangan tina nilai-p anu signifikan (p <0.05) tina uji LM atanapi GLM, béda anu signifikan antara grup dideteksi nganggo uji EMM (paréntah "emmeans", pakét R "emmeans" 59).
Spéktra FA lengkep dibandingkeun ngagunakeun analisis multivariate permutation of varians (ie permMANOVA; paréntah "adonis2", R pakét "vegan" 58) ngagunakeun Euclidean matrix jarak jeung 999 permutations. Ieu ngabantuan pikeun ngaidentipikasi asam lemak anu dipangaruhan ku sifat karbohidrat dietary. Bedana signifikan dina propil FA salajengna dianalisis ngagunakeun babandingan pasangan. Data anu lajeng visualized ngagunakeun analisis komponén pokok (PCA) (paréntah "PCA", R pakét "FactoMineR" 60). FA jawab béda ieu dicirikeun ku napsirkeun bunderan korelasi. Calon ieu dikonfirmasi ngagunakeun analisis hiji arah varian (ANOVA) (paréntah "aov", R pakét "stats" 56) dituturkeun ku test pos hoc Tukey urang (paréntah TukeyHSD, R pakét "stats" 56). Saméméh analisa, normalitas ditaksir ngagunakeun tés Shapiro-Wilk, homoskédastisitas dipariksa maké uji Bartlett (paréntah "bartlett.test", R pakét "stats" 56), sarta métode nonparamétrik dipaké lamun dua asumsi teu patepung. . Analisis dibandingkeun (paréntah "kruskal.test", pakét Sunda "stats" 56), lajeng tés post hoc Dunn dilarapkeun (paréntah dunn.test, pakét Sunda "dunn.test" 56).
Versi ahir naskah dipariksa ngagunakeun Grammarly Editor salaku proofreader basa Inggris (Grammarly Inc., San Fransisco, California, USA) 61 .
Dataset anu dibangkitkeun sareng dianalisis salami pangajaran ayeuna sayogi ti pangarang anu saluyu upami diperyogikeun.
Kim, SW, et al. Minuhan paménta global pikeun protéin pakan: tantangan, kasempetan, sareng strategi. Annals of Animal Biosciences 7, 221–243 (2019).
Caparros Megido, R., jeung sajabana. Tinjauan status sareng prospek produksi dunya serangga anu tiasa didahar. Éntomol. Kajadian 44, (2024).
Rehman, K. ur, dkk. Hideung soldadu laleur (Hermetia illucens) salaku alat berpotensi inovatif tur ramah-eco pikeun manajemén runtah organik: A review ringkes. Panalungtikan Manajemén Runtah 41, 81–97 (2023).
Skala, A., dkk. Substrat rearing mangaruhan pertumbuhan sareng status makronutrien larva laleur prajurit hideung anu diproduksi sacara industri. Sci. Rep. 10, 19448 (2020).
Shu, MK, et al. Sipat antimikrobial ekstrak minyak tina larva laleur prajurit hideung diasuh dina remah roti. Élmu Pangan Sato, 64, (2024).
Schmitt, E. jeung de Vries, W. (2020). Mangpaat poténsial ngagunakeun kandang laleur prajurit hideung salaku amandemen taneuh pikeun produksi pangan sareng ngirangan dampak lingkungan. Pamadegan ayeuna. Green Sustain. 25, 100335 (2020).
Franco A. dkk. Hideung soldadu fly lipid-hiji sumber inovatif tur sustainable. Pangwangunan Lestari, Vol. 13, (2021).
Van Huis, A. Serangga salaku dahareun jeung feed, hiji widang munculna di tatanén: review. J. Pakan Serangga 6, 27–44 (2020).
Kachor, M., Bulak, P., Prots-Petrikha, K., Kirichenko-Babko, M., sarta Beganovsky, A. Rupa-rupa kagunaan prajurit hideung ngapung di industri jeung tatanén - review hiji. Biologi 12, (2023).
Hock, B., Noel, G., Carpentier, J., Francis, F., sarta Caparros Megido, R. Optimasi rambatan jieunan Hermetia illucens. PLOS HIJI 14, (2019).
waktos pos: Dec-25-2024