ขอขอบคุณที่เยี่ยมชม Nature.com เวอร์ชันเบราว์เซอร์ที่คุณใช้มีการรองรับ CSS อย่างจำกัด เพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด เราขอแนะนำให้ใช้เบราว์เซอร์รุ่นใหม่ (หรือปิดใช้งานโหมดความเข้ากันได้ใน Internet Explorer) ในระหว่างนี้ เพื่อให้มั่นใจว่าได้รับการสนับสนุนอย่างต่อเนื่อง เราจะแสดงไซต์โดยไม่มีสไตล์และ JavaScript
แมลงวันทหารดำ (Hermetia illucens, L. 1758) เป็นแมลงที่เป็นอันตรายซึ่งกินทั้งพืชและสัตว์ซึ่งมีศักยภาพสูงในการใช้ผลพลอยได้อินทรีย์ที่อุดมด้วยคาร์โบไฮเดรต ในบรรดาคาร์โบไฮเดรต แมลงวันทหารดำอาศัยน้ำตาลที่ละลายน้ำได้เพื่อการเจริญเติบโตและการสังเคราะห์ไขมัน การศึกษาครั้งนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อประเมินผลของน้ำตาลที่ละลายน้ำได้ทั่วไปต่อการพัฒนา การอยู่รอด และโปรไฟล์ของกรดไขมันของแมลงวันทหารดำ เสริมอาหารไก่ด้วยโมโนแซ็กคาไรด์และไดแซ็กคาไรด์แยกกัน ใช้เซลลูโลสเป็นสารควบคุม ตัวอ่อนที่เลี้ยงด้วยกลูโคส ฟรุกโตส ซูโครส และมอลโตสจะเติบโตเร็วกว่าตัวอ่อนควบคุม ในทางตรงกันข้าม แลคโตสมีฤทธิ์ต้านโภชนาการต่อตัวอ่อน ทำให้การเจริญเติบโตช้าลง และลดน้ำหนักขั้นสุดท้ายของแต่ละตัว อย่างไรก็ตาม น้ำตาลที่ละลายน้ำได้ทั้งหมดทำให้ลูกน้ำอ้วนขึ้นกว่าลูกน้ำที่กินอาหารควบคุม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง น้ำตาลที่ทดสอบนั้นสร้างโปรไฟล์ของกรดไขมัน มอลโตสและซูโครสเพิ่มปริมาณกรดไขมันอิ่มตัวเมื่อเปรียบเทียบกับเซลลูโลส ในทางตรงกันข้าม แลคโตสเพิ่มการสะสมทางชีวภาพของกรดไขมันไม่อิ่มตัวในอาหาร การศึกษาครั้งนี้เป็นครั้งแรกที่แสดงให้เห็นถึงผลของน้ำตาลที่ละลายน้ำได้ต่อองค์ประกอบของกรดไขมันของตัวอ่อนแมลงวันทหารดำ ผลลัพธ์ของเราระบุว่าคาร์โบไฮเดรตที่ทดสอบมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อองค์ประกอบของกรดไขมันของตัวอ่อนแมลงวันทหารดำ และอาจพิจารณาการใช้งานขั้นสุดท้าย
ความต้องการพลังงานและโปรตีนจากสัตว์ทั่วโลกยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง1 ในบริบทของภาวะโลกร้อน จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องค้นหาทางเลือกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมแทนพลังงานฟอสซิลและวิธีการผลิตอาหารแบบดั้งเดิมพร้อมกับเพิ่มการผลิต แมลงมีแนวโน้มว่าจะแก้ไขปัญหาเหล่านี้ได้ เนื่องจากมีองค์ประกอบทางเคมีและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการเลี้ยงปศุสัตว์แบบดั้งเดิม2 ในบรรดาแมลง ตัวเลือกที่ดีเยี่ยมในการแก้ไขปัญหาเหล่านี้คือแมลงวันทหารดำ (BSF), Hermetia illucens (L. 1758) ซึ่งเป็นสายพันธุ์ที่ทำลายล้างซึ่งสามารถกินบนพื้นผิวอินทรีย์หลากหลายชนิด3 ดังนั้นการประเมินค่าพื้นผิวเหล่านี้ผ่านการปรับปรุงพันธุ์ BSF จึงสามารถสร้างแหล่งวัตถุดิบใหม่เพื่อตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรมต่างๆ
ตัวอ่อนของ BSF (BSFL) สามารถกินผลพลอยได้ทางการเกษตรและอุตสาหกรรมเกษตร เช่น เมล็ดพืชของผู้ผลิตเบียร์ กากผัก เยื่อผลไม้ และขนมปังเก่า ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเจริญเติบโตของ BSFL เนื่องจากมีคาร์โบไฮเดรตสูง (CH)4,5 เนื้อหาที่ 6 การผลิต BSFL ในปริมาณมากส่งผลให้เกิดผลิตภัณฑ์สองชนิด: อุจจาระ ซึ่งเป็นส่วนผสมของสารตั้งต้นและอุจจาระที่สามารถใช้เป็นปุ๋ยสำหรับการเพาะปลูกพืช7 และตัวอ่อน ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยโปรตีน ไขมัน และไคติน โปรตีนและไขมันส่วนใหญ่ใช้ในการเลี้ยงปศุสัตว์ เชื้อเพลิงชีวภาพ และเครื่องสำอาง8,9 สำหรับไคตินนั้น พอลิเมอร์ชีวภาพนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในภาคเกษตร-อาหาร เทคโนโลยีชีวภาพ และการดูแลสุขภาพ10
BSF เป็นแมลงโฮโลเมตาโบลัสที่เกิดขึ้นเอง ซึ่งหมายความว่าการเปลี่ยนแปลงและการสืบพันธุ์ของมัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในขั้นตอนการใช้พลังงานของวงจรชีวิตของแมลง สามารถรับสารอาหารสำรองที่เกิดขึ้นระหว่างการเจริญเติบโตของตัวอ่อนได้ทั้งหมด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การสังเคราะห์โปรตีนและไขมันนำไปสู่การพัฒนาร่างกายไขมัน ซึ่งเป็นอวัยวะกักเก็บที่สำคัญซึ่งปล่อยพลังงานในระหว่างระยะที่ไม่กินอาหารของ BSF: ระยะเตรียมดักแด้ (กล่าวคือ ระยะตัวอ่อนขั้นสุดท้ายในระหว่างที่ตัวอ่อนของ BSF เปลี่ยนเป็นสีดำขณะให้อาหารและค้นหา สำหรับสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับการเปลี่ยนแปลง) ดักแด้ (เช่น ระยะที่ไม่สามารถเคลื่อนไหวได้ซึ่งแมลงจะเกิดการเปลี่ยนแปลง) และตัวเต็มวัย12,13 CH เป็นแหล่งพลังงานหลักในอาหารของ BSF14 ในบรรดาสารอาหารเหล่านี้ fibrous CH เช่น เฮมิเซลลูโลส เซลลูโลส และลิกนิน ซึ่งแตกต่างจากไดแซ็กคาไรด์และโพลีแซ็กคาไรด์ (เช่น แป้ง) ไม่สามารถย่อยได้ด้วย BSFL15,16 การย่อย CH เป็นขั้นตอนเบื้องต้นที่สำคัญสำหรับการดูดซึมคาร์โบไฮเดรต ซึ่งท้ายที่สุดจะถูกไฮโดรไลซ์เป็นน้ำตาลเชิงเดี่ยวในลำไส้ น้ำตาลเชิงเดี่ยวสามารถถูกดูดซึมได้ (เช่น ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ในลำไส้) และถูกเผาผลาญเพื่อผลิตพลังงาน17 ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ตัวอ่อนจะกักเก็บพลังงานส่วนเกินไว้เป็นไขมันในร่างกายไขมัน12,18 ไขมันในการจัดเก็บประกอบด้วยไตรกลีเซอไรด์ (ไขมันเป็นกลางที่เกิดจากโมเลกุลกลีเซอรอลหนึ่งโมเลกุลและกรดไขมันสามชนิด) ที่สังเคราะห์โดยตัวอ่อนจากน้ำตาลเชิงเดี่ยวในอาหาร CH เหล่านี้จัดให้มีซับสเตรต acetyl-CoA ที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์กรดไขมัน (FA) ผ่านการสังเคราะห์กรดไขมันและวิถีไทโอเอสเทอเรส โปรไฟล์กรดไขมันของไขมัน H. illucens นั้นถูกครอบงำโดยกรดไขมันอิ่มตัว (SFA) โดยมีสัดส่วนของกรดลอริกสูง (C12:0)19,20 ดังนั้นปริมาณไขมันสูงและองค์ประกอบของกรดไขมันจึงกลายเป็นปัจจัยจำกัดอย่างรวดเร็วสำหรับการใช้ตัวอ่อนทั้งหมดในอาหารสัตว์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำที่จำเป็นต้องใช้กรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อน (PUFA)21
นับตั้งแต่การค้นพบศักยภาพของ BSFL ในการลดขยะอินทรีย์ การศึกษาเกี่ยวกับคุณค่าของผลพลอยได้ต่างๆ ได้แสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบของ BSFL ได้รับการควบคุมบางส่วนโดยอาหารของมัน ปัจจุบัน กฎระเบียบของโปรไฟล์ FA ของ H. illucens ยังคงปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ความสามารถของ BSFL ในการสะสม PUFA ทางชีวภาพนั้นแสดงให้เห็นบนพื้นผิวที่อุดมด้วย PUFA เช่น สาหร่าย เศษปลา หรืออาหาร เช่น เมล็ดแฟลกซ์ ซึ่งให้โปรไฟล์ FA คุณภาพสูงกว่าสำหรับโภชนาการสัตว์ ในทางตรงกันข้าม สำหรับผลพลอยได้ที่ไม่ได้เสริมคุณค่าใน PUFA นั้น ไม่มีความสัมพันธ์ระหว่างโปรไฟล์ FA ในอาหารและ FA ของตัวอ่อนเสมอไป ซึ่งบ่งบอกถึงอิทธิพลของสารอาหารอื่น ๆ ในความเป็นจริง ผลของ CH ที่ย่อยได้ต่อโปรไฟล์ FA ยังคงไม่ค่อยเป็นที่เข้าใจและมีการวิจัยน้อยเกินไป
เท่าที่เราทราบ แม้ว่าโมโนแซ็กคาไรด์และไดแซ็กคาไรด์ทั้งหมดจะมีมากมายในอาหารของ H. illucens แต่บทบาททางโภชนาการของพวกมันยังคงไม่เข้าใจในโภชนาการของ H. ilucens การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่ออธิบายผลกระทบต่อโภชนาการ BSFL และองค์ประกอบของไขมัน เราจะประเมินการเจริญเติบโต การอยู่รอด และผลผลิตของตัวอ่อนภายใต้สภาวะทางโภชนาการที่แตกต่างกัน จากนั้น เราจะอธิบายปริมาณไขมันและโปรไฟล์กรดไขมันของอาหารแต่ละประเภทเพื่อเน้นผลกระทบของ CH ต่อคุณภาพทางโภชนาการ BSFL
เราตั้งสมมติฐานว่าธรรมชาติของ CH ที่ทดสอบจะส่งผลต่อ (1) การเติบโตของตัวอ่อน (2) ระดับไขมันทั้งหมด และ (3) ปรับโปรไฟล์ FA โมโนแซ็กคาไรด์สามารถดูดซึมได้โดยตรง ในขณะที่ไดแซ็กคาไรด์จะต้องถูกไฮโดรไลซ์ โมโนแซ็กคาไรด์จึงมีมากขึ้นในฐานะแหล่งพลังงานโดยตรงหรือสารตั้งต้นสำหรับการสร้างไลโปเจเนซิสผ่านวิถี FA synthase และไทโอเอสเตอเรส ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเติบโตของตัวอ่อนของ H. illucens และส่งเสริมการสะสมของไขมันสำรอง (โดยเฉพาะกรดลอริก)
CH ที่ทดสอบส่งผลต่อน้ำหนักตัวเฉลี่ยของตัวอ่อนในระหว่างการเจริญเติบโต (รูปที่ 1) FRU, GLU, SUC และ MAL เพิ่มน้ำหนักตัวของตัวอ่อนในทำนองเดียวกันกับอาหารควบคุม (CEL) ในทางตรงกันข้าม LAC และ GAL ดูเหมือนจะชะลอการพัฒนาของตัวอ่อน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง LAC มีผลเสียอย่างมีนัยสำคัญต่อการเติบโตของตัวอ่อนเมื่อเปรียบเทียบกับ SUC ตลอดระยะเวลาการเจริญเติบโต: 9.16 ± 1.10 มก. เทียบกับ 15.00 ± 1.01 มก. ในวันที่ 3 (F6,21 = 12.77, p <0.001; รูปที่ 1), 125.11 ± 4.26 มก. และ 211.79 ± 14.93 มก. ตามลำดับ วันที่ 17 (F6,21 = 38.57, p < 0.001; รูปที่ 1)
โดยใช้โมโนแซ็กคาไรด์ต่างๆ (ฟรุคโตส (FRU), กาแลคโตส (GAL), กลูโคส (GLU)), ไดแซ็กคาไรด์ (แลคโตส (LAC), มอลโตส (MAL), ซูโครส (SUC)) และเซลลูโลส (CEL) เป็นตัวควบคุม การเจริญเติบโตของตัวอ่อนที่เลี้ยงด้วยตัวอ่อนแมลงวันทหารดำ แต่ละจุดบนเส้นโค้งแสดงถึงน้ำหนักเฉลี่ยแต่ละตัว (มก.) ซึ่งคำนวณโดยการชั่งน้ำหนักตัวอ่อนที่เลือกแบบสุ่ม 20 ตัวจากประชากรตัวอ่อน 100 ตัว (n = 4) แถบข้อผิดพลาดแสดงถึง SD
อาหาร CEL ช่วยให้ตัวอ่อนอยู่รอดได้ดีเยี่ยมที่ 95.5 ± 3.8% ยิ่งกว่านั้นการอยู่รอดของ H. illucens ที่เลี้ยงด้วยอาหารที่ประกอบด้วย CH ที่ละลายน้ำได้ก็ลดลง (GLM: χ = 107.13, df = 21, p <0.001) ซึ่งเกิดจาก MAL และ SUC (ไดแซ็กคาไรด์) ใน CH ที่ศึกษา อัตราการเสียชีวิตต่ำกว่า GLU, FRU, GAL (โมโนแซ็กคาไรด์) และ LAC (EMM: p < 0.001, รูปที่ 2)
Boxplot ของการอยู่รอดของตัวอ่อนแมลงวันทหารดำที่รักษาด้วยโมโนแซ็กคาไรด์หลายชนิด (ฟรุกโตส กาแลคโตส กลูโคส) ไดแซ็กคาไรด์ (แลคโตส มอลโตส ซูโครส) และเซลลูโลสเป็นตัวควบคุม การรักษาด้วยตัวอักษรเดียวกันไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ (EMM, p > 0.05)
อาหารทั้งหมดที่ผ่านการทดสอบทำให้ตัวอ่อนสามารถเข้าสู่ระยะก่อนตั้งครรภ์ได้ อย่างไรก็ตาม การทดสอบ CHs มีแนวโน้มที่จะยืดอายุการพัฒนาตัวอ่อน (F6,21=9.60, p<0.001; ตารางที่ 1) โดยเฉพาะอย่างยิ่งตัวอ่อนที่เลี้ยง GAL และ LAC ใช้เวลานานกว่าในการไปถึงระยะก่อนวัยเรียนเมื่อเปรียบเทียบกับตัวอ่อนที่เลี้ยงบน CEL (CEL-GAL: p <0.001; CEL-LAC: p <0.001; ตารางที่ 1)
CH ที่ทดสอบยังมีผลกระทบต่อน้ำหนักตัวของตัวอ่อนที่แตกต่างกัน โดยน้ำหนักตัวของตัวอ่อนที่เลี้ยงด้วยอาหาร CEL อยู่ที่ 180.19 ± 11.35 มก. (F6,21 = 16.86, p <0.001; รูปที่ 3) FRU, GLU, MAL และ SUC ส่งผลให้น้ำหนักตัวตัวอ่อนสุดท้ายโดยเฉลี่ยมากกว่า 200 มก. ซึ่งสูงกว่า CEL อย่างมีนัยสำคัญ (p < 0.05) ในทางตรงกันข้าม ตัวอ่อนที่เลี้ยงด้วย GAL และ LAC มีน้ำหนักตัวต่ำกว่า โดยเฉลี่ย 177.64 ± 4.23 มก. และ 156.30 ± 2.59 มก. ตามลำดับ (p <0.05) ผลกระทบนี้จะเด่นชัดมากขึ้นเมื่อใช้ LAC โดยที่น้ำหนักตัวสุดท้ายต่ำกว่าอาหารควบคุม (CEL-LAC: ความแตกต่าง = 23.89 มก.; p = 0.03; รูปที่ 3)
น้ำหนักเฉลี่ยสุดท้ายของตัวอ่อนแต่ละตัวแสดงเป็นจุดตัวอ่อน (มก.) และแมลงวันทหารดำแสดงเป็นฮิสโตแกรม (กรัม) ที่เลี้ยงด้วยโมโนแซ็กคาไรด์ที่แตกต่างกัน (ฟรุกโตส กาแลคโตส กลูโคส) ไดแซ็กคาไรด์ (แลคโตส มอลโตส ซูโครส) และเซลลูโลส (เป็นตัวควบคุม) ตัวอักษรเรียงเป็นแนวแสดงถึงกลุ่มที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญในน้ำหนักตัวอ่อนทั้งหมด (p <0.001) ตัวอักษรที่เกี่ยวข้องกับจุดตัวอ่อนแสดงถึงกลุ่มที่มีน้ำหนักตัวอ่อนแต่ละตัวแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ (p <0.001) แถบข้อผิดพลาดแสดงถึง SD
น้ำหนักสูงสุดของแต่ละตัวไม่ขึ้นอยู่กับน้ำหนักรวมสูงสุดของตัวอ่อนในขั้นสุดท้าย ในความเป็นจริง อาหารที่มี FRU, GLU, MAL และ SUC ไม่ได้เพิ่มน้ำหนักตัวอ่อนทั้งหมดที่ผลิตในถังเมื่อเทียบกับ CEL (รูปที่ 3) อย่างไรก็ตาม LAC ลดน้ำหนักรวมลงอย่างมีนัยสำคัญ (CEL-LAC: ส่วนต่าง = 9.14 กรัม; p < 0.001; รูปที่ 3)
ตารางที่ 1 แสดงผลผลิต (ตัวอ่อน/วัน) สิ่งที่น่าสนใจคืออัตราผลตอบแทนที่เหมาะสมของ CEL, MAL และ SUC มีความใกล้เคียงกัน (ตารางที่ 1) ในทางตรงกันข้าม FRU, GAL, GLU และ LAC ลดผลผลิตเมื่อเทียบกับ CEL (ตารางที่ 1) GAL และ LAC ดำเนินการได้แย่ที่สุด: ผลผลิตลดลงครึ่งหนึ่งเหลือเพียง 0.51 ± 0.09 กรัมตัวอ่อน/วัน และ 0.48 ± 0.06 กรัมตัวอ่อน/วัน ตามลำดับ (ตารางที่ 1)
โมโนแซ็กคาไรด์และไดแซ็กคาไรด์เพิ่มปริมาณไขมันของตัวอ่อน CF (ตารางที่ 1) ในอาหาร CLE จะได้รับตัวอ่อนที่มีปริมาณไขมัน 23.19 ± 0.70% ของเนื้อหา DM สำหรับการเปรียบเทียบ ปริมาณไขมันเฉลี่ยในตัวอ่อนที่เลี้ยงด้วยน้ำตาลที่ละลายน้ำได้มีค่ามากกว่า 30% (ตารางที่ 1) อย่างไรก็ตาม CHs ที่ทดสอบได้เพิ่มปริมาณไขมันในระดับเดียวกัน
ตามที่คาดไว้ วิชา CG ส่งผลกระทบต่อโปรไฟล์ FA ของตัวอ่อนในระดับที่แตกต่างกัน (รูปที่ 4) ปริมาณ SFA อยู่ในระดับสูงในทุกอาหารและมีมากกว่า 60% MAL และ SUC ทำให้โปรไฟล์ FA ไม่สมดุล ส่งผลให้เนื้อหา SFA เพิ่มขึ้น ในกรณีของ MAL ในด้านหนึ่ง ความไม่สมดุลนี้ส่งผลให้ปริมาณกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงเดี่ยว (MUFA) ลดลงเป็นส่วนใหญ่ (F6,21 = 7.47; p < 0.001; รูปที่ 4) ในทางกลับกัน สำหรับ SUC การลดลงมีความสม่ำเสมอมากขึ้นระหว่าง MUFA และ PUFA LAC และ MAL มีผลตรงกันข้ามกับสเปกตรัม 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; 4) สัดส่วนที่ต่ำกว่าของ SFA ในตัวอ่อนที่เลี้ยงด้วย LAC ดูเหมือนจะเพิ่มเนื้อหา MUFA โดยเฉพาะอย่างยิ่งระดับ MUFA นั้นสูงกว่าในตัวอ่อนที่เลี้ยงด้วย LAC เมื่อเปรียบเทียบกับน้ำตาลที่ละลายน้ำได้อื่น ๆ ยกเว้น GAL (F6,21 = 7.47; p <0.001; รูปที่ 4)
การใช้มอนอแซ็กคาไรด์ต่างๆ (ฟรุคโตส (FRU), กาแลคโตส (GAL), กลูโคส (GLU)), ไดแซ็กคาไรด์ (แลคโตส (LAC), มอลโตส (MAL), ซูโครส (SUC)) และเซลลูโลส (CEL) เป็นตัวควบคุม, แผนภาพกล่องของกรดไขมัน องค์ประกอบที่เลี้ยงตัวอ่อนแมลงวันทหารดำ ผลลัพธ์จะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของชื่อเสียงทั้งหมด การรักษาที่มีตัวอักษรต่างกันมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ (p < 0.001) (ก) สัดส่วนของกรดไขมันอิ่มตัว (ข) กรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงเดี่ยว (ค) กรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อน
ในบรรดากรดไขมันที่ระบุ กรดลอริก (C12:0) มีความโดดเด่นในสเปกตรัมที่สังเกตได้ทั้งหมด (มากกว่า 40%) SFA อื่นๆ ในปัจจุบันคือกรดปาลมิติก (C16:0) (น้อยกว่า 10%), กรดสเตียริก (C18:0) (น้อยกว่า 2.5%) และกรดคาปริก (C10:0) (น้อยกว่า 1.5%) MUFA ส่วนใหญ่ประกอบด้วยกรดโอเลอิก (C18: 1n9) (น้อยกว่า 9.5%) ในขณะที่ PUFA ส่วนใหญ่ประกอบด้วยกรดไลโนเลอิก (C18: 2n6) (น้อยกว่า 13.0%) (ดูตารางเสริม S1) นอกจากนี้ไม่สามารถระบุสารประกอบสัดส่วนเล็กน้อยได้ โดยเฉพาะในสเปกตรัมของตัวอ่อน CEL โดยที่สารประกอบหมายเลข 9 ที่ไม่ปรากฏชื่อ (UND9) คิดเป็นค่าเฉลี่ย 2.46 ± 0.52% (ดูตารางเสริม S1) การวิเคราะห์ GC × GC-FID ชี้ให้เห็นว่าอาจเป็นกรดไขมัน 20 คาร์บอนที่มีพันธะคู่ห้าหรือหกพันธะ (ดูรูปที่ S5 เพิ่มเติม)
การวิเคราะห์ PERMANOVA เปิดเผยกลุ่มที่แตกต่างกันสามกลุ่มตามโปรไฟล์ของกรดไขมัน (F6,21 = 7.79, p < 0.001; รูปที่ 5) การวิเคราะห์องค์ประกอบหลัก (PCA) ของสเปกตรัม TBC แสดงให้เห็นสิ่งนี้และอธิบายด้วยองค์ประกอบสองประการ (รูปที่ 5) ส่วนประกอบหลักอธิบายความแปรปรวนได้ 57.9% และรวมกรดลอริก (C12:0) กรดโอเลอิก (C18:1n9) กรดพัลมิติก (C16:0) กรดสเตียริก (C18:0) ตามลำดับความสำคัญ และ กรดไลโนเลนิก (C18:3n3) (ดูรูปที่ S4) องค์ประกอบที่สองอธิบายความแปรปรวน 26.3% และรวมกรดเดคาโนอิก (C10: 0) และกรดไลโนเลอิก (C18: 2n6 cis) ตามลำดับความสำคัญ (ดูรูปที่ S4 เพิ่มเติม) โปรไฟล์ของอาหารที่มีน้ำตาลเชิงเดี่ยว (FRU, GAL และ GLU) มีลักษณะคล้ายกัน ในทางตรงกันข้าม ไดแซ็กคาไรด์ให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน: MAL และ SUC ในด้านหนึ่งและ LAC อีกด้านหนึ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง MAL เป็นน้ำตาลชนิดเดียวที่เปลี่ยนโปรไฟล์ FA เมื่อเปรียบเทียบกับ CEL นอกจากนี้ โปรไฟล์ MAL ยังแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากโปรไฟล์ FRU และ GLU โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โปรไฟล์ MAL แสดงสัดส่วนสูงสุดของ C12:0 (54.59 ± 2.17%) ทำให้สามารถเทียบเคียงได้กับ CEL (43.10 ± 5.01%), LAC (43.35 ± 1.31%), FRU (48.90 ± 1.97%) และ โปรไฟล์ GLU (48.38 ± 2.17%) (ดูตารางเสริม S1) สเปกตรัม MAL ยังแสดงเนื้อหา C18:1n9 ต่ำสุด (9.52 ± 0.50%) ซึ่งทำให้แตกต่างจากสเปกตรัม LAC (12.86 ± 0.52%) และ CEL (12.40 ± 1.31%) มีการสังเกตแนวโน้มที่คล้ายกันสำหรับ C16:0 ในองค์ประกอบที่สอง สเปกตรัม LAC แสดงเนื้อหา C18:2n6 สูงสุด (17.22 ± 0.46%) ในขณะที่ MAL แสดงค่าต่ำสุด (12.58 ± 0.67%) C18: 2n6 ยังสร้างความแตกต่าง LAC จากส่วนควบคุม (CEL) ซึ่งแสดงระดับที่ต่ำกว่า (13.41 ± 2.48%) (ดูตารางเสริม S1)
แผนภาพ PCA ของโปรไฟล์กรดไขมันของตัวอ่อนแมลงวันทหารดำที่มีโมโนแซ็กคาไรด์ต่างๆ (ฟรุคโตส กาแลคโตส กลูโคส) ไดแซ็กคาไรด์ (แลคโตส มอลโตส ซูโครส) และเซลลูโลสเป็นตัวควบคุม
เพื่อศึกษาผลกระทบทางโภชนาการของน้ำตาลที่ละลายน้ำได้ต่อตัวอ่อนของ H. illucens เซลลูโลส (CEL) ในอาหารไก่ถูกแทนที่ด้วยกลูโคส (GLU) ฟรุกโตส (FRU) กาแลคโตส (GAL) มอลโตส (MAL) ซูโครส (SUC) และ แลคโตส (LAC) อย่างไรก็ตาม โมโนแซ็กคาไรด์และไดแซ็กคาไรด์มีผลกระทบต่อการพัฒนา การอยู่รอด และองค์ประกอบของตัวอ่อน HF ที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น GLU, FRU และรูปแบบไดแซ็กคาไรด์ (MAL และ SUC) ให้ผลเชิงบวกต่อการเจริญเติบโตของตัวอ่อน ทำให้พวกมันมีน้ำหนักตัวสุดท้ายสูงกว่า CEL GLU, FRU และ SUC ต่างจาก CEL ที่ย่อยไม่ได้สามารถข้ามสิ่งกีดขวางในลำไส้และทำหน้าที่เป็นแหล่งสารอาหารที่สำคัญในอาหารสำเร็จรูป16,28 MAL ขาดสารขนส่งสัตว์ที่เฉพาะเจาะจง และคิดว่าจะถูกไฮโดรไลซ์เป็นกลูโคส 2 โมเลกุลก่อนการดูดซึม โมเลกุลเหล่านี้ถูกเก็บไว้ในตัวแมลงเพื่อเป็นแหล่งพลังงานโดยตรงหรือในรูปของไขมัน18 ประการแรก ในส่วนหลัง ความแตกต่างภายในร่างกายที่สังเกตได้บางส่วนอาจมีสาเหตุมาจากความแตกต่างเล็กน้อยในอัตราส่วนทางเพศ อันที่จริงใน H. illucens การสืบพันธุ์อาจเกิดขึ้นเองโดยสิ้นเชิง โดยธรรมชาติแล้วตัวเมียที่โตเต็มวัยจะมีปริมาณการวางไข่เพียงพอและมีน้ำหนักมากกว่าตัวผู้29 อย่างไรก็ตามการสะสมไขมันใน BSFL มีความสัมพันธ์กับการบริโภค CH2 ที่ละลายได้ในอาหารดังที่สังเกตไว้ก่อนหน้านี้สำหรับ GLU และไซโลส ตัวอย่างเช่น Li และคณะ ตั้งข้อสังเกตว่าเมื่อเติม GLU 8% ลงในอาหารตัวอ่อน ปริมาณไขมันของตัวอ่อน BSF เพิ่มขึ้น 7.78% เมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม ผลลัพธ์ของเราสอดคล้องกับข้อสังเกตเหล่านี้ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าปริมาณไขมันในตัวอ่อนที่เลี้ยงด้วยน้ำตาลที่ละลายน้ำได้นั้นสูงกว่าของตัวอ่อนที่เลี้ยงด้วยอาหาร CEL เมื่อเทียบกับการเพิ่มขึ้น 8.57% ด้วยการเสริม GLU น่าแปลกที่พบผลลัพธ์ที่คล้ายกันในตัวอ่อนที่เลี้ยงด้วย GAL และ LAC แม้ว่าจะมีผลข้างเคียงต่อการเจริญเติบโตของตัวอ่อน น้ำหนักตัวสุดท้าย และการอยู่รอดก็ตาม ตัวอ่อนที่เลี้ยงด้วย LAC มีขนาดเล็กกว่าตัวอ่อนที่เลี้ยงด้วยอาหาร CEL อย่างมีนัยสำคัญ แต่ปริมาณไขมันของพวกมันเทียบได้กับตัวอ่อนที่เลี้ยงด้วยน้ำตาลที่ละลายน้ำอื่นๆ ผลลัพธ์เหล่านี้เน้นย้ำถึงผลกระทบต่อโภชนาการของแลคโตสต่อ BSFL ประการแรก อาหารที่มี CH เป็นจำนวนมาก ระบบการดูดซึมและไฮโดรไลซิสของโมโนแซ็กคาไรด์และไดแซ็กคาไรด์ตามลำดับอาจถึงความอิ่มตัว ทำให้เกิดปัญหาคอขวดในกระบวนการดูดกลืน สำหรับการไฮโดรไลซิสนั้นดำเนินการโดย α- และ β-glucosidases 31 . เอนไซม์เหล่านี้มีซับสเตรตที่ต้องการ ขึ้นอยู่กับขนาดและพันธะเคมี (การเชื่อมโยง α หรือ β) ระหว่างโมโนแซ็กคาไรด์ที่เป็นส่วนประกอบ 15 การไฮโดรไลซิสของ LAC เป็น GLU และ GAL ดำเนินการโดย β-galactosidase ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่มีกิจกรรมแสดงให้เห็นในลำไส้ของ BSF 32 อย่างไรก็ตาม การแสดงออกของมันอาจไม่เพียงพอเมื่อเทียบกับปริมาณ LAC ที่ตัวอ่อนใช้ ในทางตรงกันข้าม α-glucosidase maltase และ sucrase 15 ซึ่งทราบกันว่ามีการแสดงออกอย่างมากมายในแมลง สามารถสลาย MAL และซูโครส SUC จำนวนมากได้ จึงจำกัดผลกระทบที่ทำให้อิ่มนี้ ประการที่สอง ผลของการต่อต้านโภชนาการอาจเกิดจากการกระตุ้นการทำงานของอะไมเลสในลำไส้ของแมลงลดลง และพฤติกรรมการกินอาหารช้าลงเมื่อเปรียบเทียบกับการรักษาอื่นๆ แท้จริงแล้ว น้ำตาลที่ละลายน้ำได้ได้รับการระบุว่าเป็นตัวกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ที่สำคัญต่อการย่อยอาหารของแมลง เช่น อะไมเลส และเป็นตัวกระตุ้นการตอบสนองของการให้อาหาร33,34,35 ระดับการกระตุ้นจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับโครงสร้างโมเลกุลของน้ำตาล ในความเป็นจริง ไดแซ็กคาไรด์จำเป็นต้องมีไฮโดรไลซิสก่อนการดูดซึม และมีแนวโน้มที่จะกระตุ้นอะไมเลสมากกว่าโมโนแซ็กคาไรด์ที่เป็นส่วนประกอบ34 ในทางตรงกันข้าม LAC มีผลน้อยกว่าและพบว่าไม่สามารถรองรับการเจริญเติบโตของแมลงในสายพันธุ์ต่างๆ ได้ 33,35 ตัวอย่างเช่น ในศัตรูพืช Spodoptera exigua (Boddie 1850) ไม่พบฤทธิ์ไฮโดรไลติกของ LAC ในสารสกัดจากเอนไซม์ midgut ของหนอนผีเสื้อ36
เกี่ยวกับสเปกตรัม FA ผลลัพธ์ของเราบ่งชี้ถึงผลการมอดูเลตที่มีนัยสำคัญของ CH ที่ทดสอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งแม้ว่ากรดลอริก (C12: 0) จะมีสัดส่วนน้อยกว่า 1% ของ FA ทั้งหมดในอาหาร แต่ก็มีอิทธิพลในทุกโปรไฟล์ (ดูตารางเสริม S1) สิ่งนี้สอดคล้องกับข้อมูลก่อนหน้านี้ที่กรดลอริกถูกสังเคราะห์จากอาหาร CH ใน H. illucens ผ่านทางเดินที่เกี่ยวข้องกับ acetyl-CoA carboxylase และ FA synthase ผลลัพธ์ของเรายืนยันว่า CEL ส่วนใหญ่ย่อยไม่ได้และทำหน้าที่เป็น "สารพะรุงพะรัง" ในอาหารควบคุม BSF ดังที่กล่าวไว้ในการศึกษา BSFL หลายครั้ง 38,39,40 การแทนที่ CEL ด้วยโมโนแซ็กคาไรด์และไดแซ็กคาไรด์อื่นที่ไม่ใช่ LAC จะทำให้อัตราส่วน C12: 0 เพิ่มขึ้น ซึ่งบ่งชี้ถึงการดูดซึม CH ที่เพิ่มขึ้นโดยตัวอ่อน สิ่งที่น่าสนใจคือ ไดแซ็กคาไรด์ MAL และ SUC ส่งเสริมการสังเคราะห์กรดลอริกได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าโมโนแซ็กคาไรด์ที่เป็นส่วนประกอบ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าแม้จะมีระดับการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของ GLU และ FRU ที่สูงกว่า และเนื่องจากดรอสโซฟิล่าเป็นเพียงตัวขนส่งซูโครสชนิดเดียวที่ได้รับการระบุในสายพันธุ์โปรตีนจากสัตว์ ตัวขนส่งไดแซ็กคาไรด์ อาจไม่ปรากฏในลำไส้ของตัวอ่อน H. illucens15 การใช้ GLU และ FRU เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม แม้ว่าตามทฤษฎีแล้ว GLU และ FRU จะถูกเผาผลาญได้ง่ายกว่าโดย BSF แต่พวกมันก็ถูกเผาผลาญได้ง่ายกว่าโดยซับสเตรตและจุลินทรีย์ในลำไส้ ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการย่อยสลายที่รวดเร็วยิ่งขึ้นและการใช้งานของตัวอ่อนลดลงเมื่อเปรียบเทียบกับไดแซ็กคาไรด์
เมื่อมองแวบแรก ปริมาณไขมันของตัวอ่อนที่เลี้ยงด้วย LAC และ MAL นั้นเทียบเคียงได้ ซึ่งบ่งชี้ถึงการดูดซึมของน้ำตาลเหล่านี้ที่คล้ายคลึงกัน อย่างไรก็ตาม น่าประหลาดใจที่โปรไฟล์ FA ของ LAC นั้นสมบูรณ์กว่าใน SFA โดยเฉพาะเนื้อหา C12:0 ที่ต่ำกว่า เมื่อเทียบกับ MAL สมมติฐานหนึ่งที่จะอธิบายความแตกต่างนี้คือ LAC อาจกระตุ้นการสะสมทางชีวภาพของ FA ในอาหารผ่านการสังเคราะห์ acetyl-CoA FA สนับสนุนสมมติฐานนี้ ตัวอ่อน LAC มีอัตราส่วน decanoate ต่ำที่สุด (C10: 0) (0.77 ± 0.13%) มากกว่าอาหาร CEL (1.27 ± 0.16%) ซึ่งบ่งชี้ว่ากิจกรรม FA synthase และ thioesterase ลดลง ประการที่สอง กรดไขมันในอาหารถือเป็นปัจจัยหลักที่มีอิทธิพลต่อองค์ประกอบ SFA ของ H. illucens ในการทดลองของเรา กรดไลโนเลอิก (C18:2n6) คิดเป็น 54.81% ของกรดไขมันในอาหาร โดยมีสัดส่วนในตัวอ่อน LAC อยู่ที่ 17.22 ± 0.46% และใน MAL 12.58 ± 0.67% กรดโอเลอิก (ซิส + ทรานส์ C18:1n9) (23.22% ในอาหาร) มีแนวโน้มคล้ายกัน อัตราส่วนของกรด α-ไลโนเลนิก (C18:3n3) ยังสนับสนุนสมมติฐานการสะสมทางชีวภาพอีกด้วย เป็นที่รู้กันว่ากรดไขมันนี้จะสะสมใน BSFL เมื่อเสริมสารตั้งต้น เช่น การเติมเค้กเมล็ดแฟลกซ์ ซึ่งมากถึง 6-9% ของกรดไขมันทั้งหมดในตัวอ่อน19 ในอาหารที่เสริมสมรรถนะ C18:3n3 สามารถคิดเป็นสัดส่วนได้ถึง 35% ของกรดไขมันในอาหารทั้งหมด อย่างไรก็ตาม ในการศึกษาของเรา C18:3n3 คิดเป็นสัดส่วนเพียง 2.51% ของโปรไฟล์กรดไขมัน แม้ว่าสัดส่วนที่พบในธรรมชาติจะต่ำกว่าในตัวอ่อนของเรา แต่สัดส่วนนี้ในตัวอ่อน LAC (0.87 ± 0.02%) สูงกว่าใน MAL (0.49 ± 0.04%) (p <0.001; ดูตารางเสริม S1) อาหาร CEL มีสัดส่วนปานกลาง 0.72 ± 0.18% สุดท้ายนี้ อัตราส่วนกรดพัลมิติก (C16:0) ในตัวอ่อน CF สะท้อนถึงการมีส่วนร่วมของวิถีการสังเคราะห์และ FA19 ในอาหาร เฉพาะกิจและคณะ 19 ตั้งข้อสังเกตว่าการสังเคราะห์ C16:0 ลดลงเมื่อรับประทานอาหารเสริมด้วยเมล็ดแฟลกซ์ป่น ซึ่งมีสาเหตุมาจากความพร้อมของซับสเตรต acetyl-CoA ที่ลดลงเนื่องจากอัตราส่วน CH ที่ลดลง น่าแปลกที่แม้ว่าอาหารทั้งสองจะมีปริมาณ CH ใกล้เคียงกัน และ MAL มีการดูดซึมที่สูงกว่า แต่ตัวอ่อน MAL มีอัตราส่วน C16: 0 ต่ำที่สุด (10.46 ± 0.77%) ในขณะที่ LAC แสดงสัดส่วนที่สูงกว่า ซึ่งคิดเป็น 12.85 ± 0.27% (p <0.05; ดู ตารางเสริม S1) ผลลัพธ์เหล่านี้เน้นย้ำถึงอิทธิพลที่ซับซ้อนของสารอาหารต่อการย่อยอาหารและเมแทบอลิซึมของ BSFL ปัจจุบันการวิจัยในหัวข้อนี้มีความละเอียดถี่ถ้วนใน Lepidoptera มากกว่าใน Diptera ในหนอนผีเสื้อ LAC ถูกระบุว่าเป็นตัวกระตุ้นพฤติกรรมการให้อาหารที่อ่อนแอเมื่อเปรียบเทียบกับน้ำตาลที่ละลายน้ำได้อื่นๆ เช่น SUC และ FRU34,35 โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน Spodopteralittoralis (Boisduval 1833) การบริโภค MAL กระตุ้นกิจกรรมอะไมโลไลติกในลำไส้มากกว่า LAC34 ผลที่คล้ายกันใน BSFL อาจอธิบายการกระตุ้นที่เพิ่มขึ้นของวิถีการสังเคราะห์ C12:0 ในตัวอ่อน MAL ซึ่งสัมพันธ์กับการดูดซึม CH ในลำไส้ที่เพิ่มขึ้น การให้อาหารเป็นเวลานาน และการกระทำของอะไมเลสในลำไส้ การกระตุ้นจังหวะการให้อาหารน้อยลงเมื่อมี LAC อาจอธิบายการเจริญเติบโตของตัวอ่อน LAC ที่ช้าลงด้วย ยิ่งไปกว่านั้น Liu Yanxia และคณะ 27 ตั้งข้อสังเกตว่าอายุการเก็บรักษาของไขมันในซับสเตรต H. illucens นั้นนานกว่าของ CH ดังนั้นตัวอ่อนของ LAC อาจอาศัยไขมันในอาหารมากขึ้นเพื่อการพัฒนาให้สมบูรณ์ ซึ่งอาจเพิ่มปริมาณไขมันในขั้นสุดท้ายและปรับโปรไฟล์กรดไขมันของพวกมัน
เท่าที่เราทราบ มีการศึกษาเพียงไม่กี่ชิ้นเท่านั้นที่ได้ทดสอบผลของการเติมโมโนแซ็กคาไรด์และไดแซ็กคาไรด์ในอาหาร BSF ที่มีต่อโปรไฟล์ FA ของพวกเขา อันดับแรก Li และคณะ 30 ประเมินผลของ GLU และไซโลส และสังเกตระดับไขมันที่คล้ายคลึงกับของเราที่อัตราการเติม 8% โปรไฟล์ FA ไม่มีรายละเอียดและประกอบด้วย SFA เป็นหลัก แต่ไม่พบความแตกต่างระหว่างน้ำตาลทั้งสองหรือเมื่อนำเสนอพร้อมกัน30 นอกจากนี้ Cohn และคณะ 41 ไม่แสดงผลของการเติม GLU, SUC, FRU และ GAL 20% ต่อการเลี้ยงไก่บนโปรไฟล์ FA ที่เกี่ยวข้อง สเปกตรัมเหล่านี้ได้มาจากการจำลองทางเทคนิคมากกว่าทางชีวภาพ ซึ่งอาจจำกัดการวิเคราะห์ทางสถิติ ตามที่ผู้เขียนอธิบายไว้ นอกจากนี้ การขาดการควบคุมไอโซ-น้ำตาล (โดยใช้ CEL) ยังจำกัดการตีความผลลัพธ์ เมื่อเร็ว ๆ นี้ มีการศึกษาสองเรื่องโดย Nugroho RA และคณะ แสดงความผิดปกติใน FA spectra42,43 ในการศึกษาครั้งแรก Nugroho RA และคณะ 43 ทดสอบผลของการเติม FRU ลงในกากเมล็ดในปาล์มหมัก โปรไฟล์ FA ของตัวอ่อนที่ได้แสดงให้เห็นระดับ PUFA ในระดับสูงอย่างผิดปกติ ซึ่งมากกว่า 90% ได้มาจากอาหารที่มี FRU 10% (คล้ายกับการศึกษาของเรา) แม้ว่าอาหารนี้จะมีเม็ดปลาที่อุดมด้วย PUFA แต่ค่าโปรไฟล์ FA ที่รายงานของตัวอ่อนในอาหารควบคุมที่ประกอบด้วย PCM หมัก 100% ไม่สอดคล้องกับโปรไฟล์ใดๆ ที่รายงานไว้ก่อนหน้านี้ โดยเฉพาะระดับที่ผิดปกติของ C18:3n3 ที่ 17.77 ± 1.67% และ 26.08 ± 0.20% สำหรับกรดคอนจูเกตไลโนเลอิก (C18:2n6t) ซึ่งเป็นไอโซเมอร์ที่หายากของ กรดไลโนเลอิก การศึกษาครั้งที่สองแสดงให้เห็นผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกัน รวมถึง FRU, GLU, MAL และ SUC42 ในกากเมล็ดในเมล็ดปาล์มหมัก การศึกษาเหล่านี้ เช่นเดียวกับของเรา เน้นถึงความยากลำบากร้ายแรงในการเปรียบเทียบผลลัพธ์จากการทดลองอาหารตัวอ่อน BSF เช่น ทางเลือกในการควบคุม การโต้ตอบกับแหล่งสารอาหารอื่นๆ และวิธีการวิเคราะห์ FA
ในระหว่างการทดลอง เราสังเกตว่าสีและกลิ่นของสารตั้งต้นจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับอาหารที่ใช้ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าจุลินทรีย์อาจมีบทบาทต่อผลลัพธ์ที่สังเกตได้ในสารตั้งต้นและระบบย่อยอาหารของตัวอ่อน ในความเป็นจริงโมโนแซ็กคาไรด์และไดแซ็กคาไรด์ถูกเผาผลาญได้ง่ายโดยการตั้งอาณานิคมของจุลินทรีย์ การบริโภคน้ำตาลที่ละลายน้ำได้อย่างรวดเร็วโดยจุลินทรีย์อาจส่งผลให้มีการปล่อยผลิตภัณฑ์จากการเผาผลาญของจุลินทรีย์จำนวนมาก เช่น เอทานอล กรดแลคติค กรดไขมันสายสั้น (เช่น กรดอะซิติก กรดโพรพิโอนิก กรดบิวริก) และคาร์บอนไดออกไซด์44 สารประกอบเหล่านี้บางชนิดอาจรับผิดชอบต่อพิษร้ายแรงต่อตัวอ่อนที่ Cohn และคณะ สังเกตพบเช่นกันภายใต้เงื่อนไขการพัฒนาที่คล้ายคลึงกัน ตัวอย่างเช่น เอทานอลเป็นอันตรายต่อแมลง45 การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณมากอาจส่งผลให้เกิดการสะสมที่ด้านล่างของถัง ซึ่งอาจทำให้บรรยากาศขาดออกซิเจนหากการไหลเวียนของอากาศไม่อนุญาตให้ปล่อยออกมา เกี่ยวกับ SCFAs ผลกระทบต่อแมลง โดยเฉพาะ H. illucens ยังคงไม่เป็นที่เข้าใจ แม้ว่ากรดแลคติค กรดโพรพิโอนิก และกรดบิวทีริกจะแสดงให้เห็นว่าเป็นอันตรายถึงชีวิตใน Callosobruchus maculatus (Fabricius 1775)46 ใน Drosophila melanogaster Meigen 1830 SCFA เหล่านี้เป็นเครื่องหมายในการรับกลิ่นที่แนะนำตัวเมียไปยังบริเวณที่วางไข่ ซึ่งบ่งบอกถึงบทบาทที่เป็นประโยชน์ในการพัฒนาตัวอ่อน อย่างไรก็ตามกรดอะซิติกจัดเป็นสารอันตรายและสามารถยับยั้งการพัฒนาของตัวอ่อนได้อย่างมีนัยสำคัญ47 ในทางตรงกันข้าม แลคเตตที่ได้จากจุลินทรีย์เพิ่งพบว่ามีฤทธิ์ในการป้องกันจุลินทรีย์ในลำไส้ที่รุกรานในดรอสโซฟิล่า นอกจากนี้จุลินทรีย์ในระบบย่อยอาหารยังมีบทบาทในการย่อย CH ในแมลงด้วย ผลกระทบทางสรีรวิทยาของ SCFA ต่อจุลินทรีย์ในลำไส้ เช่น อัตราการให้อาหาร และการแสดงออกของยีน ได้รับการอธิบายไว้ในสัตว์มีกระดูกสันหลัง 50 พวกมันยังอาจมีผลกระทบทางโภชนาการต่อตัวอ่อนของ H. illucens และอาจมีส่วนช่วยในการควบคุมโปรไฟล์ FA การศึกษาผลกระทบทางโภชนาการของผลิตภัณฑ์หมักจากจุลินทรีย์เหล่านี้จะชี้แจงผลกระทบที่มีต่อโภชนาการของ H. illucens และเป็นพื้นฐานสำหรับการศึกษาในอนาคตเกี่ยวกับจุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์หรือเป็นผลเสียในแง่ของการพัฒนาและคุณค่าของสารตั้งต้นที่อุดมด้วย FA ในเรื่องนี้ บทบาทของจุลินทรีย์ในกระบวนการย่อยอาหารของแมลงที่เลี้ยงในฟาร์มจำนวนมากกำลังได้รับการศึกษามากขึ้น แมลงเริ่มถูกมองว่าเป็นเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ โดยให้ค่า pH และสภาวะการให้ออกซิเจนที่ช่วยในการพัฒนาจุลินทรีย์ที่เชี่ยวชาญในการย่อยสลายหรือการล้างพิษของสารอาหารที่แมลงย่อยได้ยาก 51 เมื่อเร็ว ๆ นี้ Xiang และคณะ แสดงให้เห็นว่าตัวอย่างเช่น การฉีดวัคซีนขยะอินทรีย์ด้วยส่วนผสมของแบคทีเรียทำให้ CF สามารถดึงดูดแบคทีเรียที่เชี่ยวชาญในการย่อยสลายลิกโนเซลลูโลส ปรับปรุงการย่อยสลายในสารตั้งต้นเมื่อเปรียบเทียบกับสารตั้งต้นที่ไม่มีตัวอ่อน
ท้ายที่สุด เกี่ยวกับการใช้ประโยชน์ขยะอินทรีย์โดย H. illucens อาหาร CEL และ SUC ผลิตตัวอ่อนได้มากที่สุดต่อวัน ซึ่งหมายความว่าถึงแม้น้ำหนักสุดท้ายของแต่ละบุคคลจะต่ำกว่า แต่น้ำหนักตัวอ่อนทั้งหมดที่ผลิตบนสารตั้งต้นซึ่งประกอบด้วย CH ที่ย่อยไม่ได้นั้นเทียบได้กับน้ำหนักที่ได้รับจากอาหารโฮโมแซ็กคาไรด์ที่มีมอนอแซ็กคาไรด์และไดแซ็กคาไรด์ ในการศึกษาของเรา สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าระดับของสารอาหารอื่นๆ เพียงพอที่จะรองรับการเติบโตของประชากรตัวอ่อน และควรจำกัดการเพิ่ม CEL อย่างไรก็ตาม องค์ประกอบสุดท้ายของตัวอ่อนจะแตกต่างกัน โดยเน้นถึงความสำคัญของการเลือกกลยุทธ์ที่เหมาะสมสำหรับการประเมินคุณค่าของแมลง ลูกน้ำ CEL ที่เลี้ยงด้วยอาหารทั้งตัวเหมาะกว่าที่จะใช้เป็นอาหารสัตว์เนื่องจากมีปริมาณไขมันต่ำและมีระดับกรดลอริกต่ำกว่า ในขณะที่ตัวอ่อนที่เลี้ยงด้วยอาหาร SUC หรือ MAL จำเป็นต้องกำจัดไขมันโดยการกดเพื่อเพิ่มมูลค่าของน้ำมัน โดยเฉพาะในเชื้อเพลิงชีวภาพ ภาค LAC พบได้ในผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมนม เช่น เวย์จากการผลิตชีส เมื่อเร็วๆ นี้ การใช้แลคโตส (แลคโตส 3.5%) ช่วยให้น้ำหนักตัวตัวอ่อนขั้นสุดท้ายดีขึ้น53 อย่างไรก็ตาม อาหารควบคุมในการศึกษานี้มีปริมาณไขมันเพียงครึ่งหนึ่ง ดังนั้นผลต่อโภชนาการของ LAC อาจถูกแก้ไขโดยการสะสมทางชีวภาพของตัวอ่อนของไขมันในอาหาร
ดังที่แสดงไว้ในการศึกษาก่อนหน้านี้ คุณสมบัติของโมโนแซ็กคาไรด์และไดแซ็กคาไรด์ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการเติบโตของ BSFL และปรับโปรไฟล์ FA โดยเฉพาะอย่างยิ่ง LAC ดูเหมือนจะมีบทบาทในการต่อต้านโภชนาการในระหว่างการพัฒนาตัวอ่อนโดยการจำกัดความพร้อมของ CH สำหรับการดูดซึมไขมันในอาหาร ดังนั้นจึงส่งเสริมการสะสมทางชีวภาพของ UFA ในบริบทนี้ การดำเนินการตรวจวิเคราะห์ทางชีวภาพโดยใช้อาหารที่ผสมผสาน PUFA และ LAC เป็นเรื่องที่น่าสนใจ นอกจากนี้ บทบาทของจุลินทรีย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งบทบาทของสารเมตาบอไลต์ของจุลินทรีย์ (เช่น SCFAs) ที่ได้มาจากกระบวนการหมักน้ำตาล ยังคงเป็นหัวข้อวิจัยที่ควรค่าแก่การศึกษา
แมลงได้มาจากอาณานิคม BSF ของห้องปฏิบัติการกีฏวิทยาเชิงหน้าที่และวิวัฒนาการซึ่งก่อตั้งขึ้นในปี 2560 ที่ Agro-Bio Tech, Gembloux ประเทศเบลเยียม (สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการเลี้ยงดู Hoc et al. 19) สำหรับการทดลองทดลอง ไข่ BSF 2.0 กรัมจะถูกสุ่มเก็บทุกวันจากกรงผสมพันธุ์ และฟักในอาหารไก่เปียก 70% 2.0 กิโลกรัม (Aveve, Leuven, เบลเยียม) ห้าวันหลังจากการฟักไข่ ตัวอ่อนจะถูกแยกออกจากสารตั้งต้นและนับด้วยตนเองเพื่อการทดลอง วัดน้ำหนักเริ่มต้นของแต่ละชุด น้ำหนักเฉลี่ยของบุคคลคือ 7.125 ± 0.41 มก. และค่าเฉลี่ยสำหรับการรักษาแต่ละครั้งแสดงอยู่ในตารางเสริม S2
สูตรอาหารดัดแปลงจากการศึกษาของ Barragan-Fonseca และคณะ 38 . โดยสรุป พบการประนีประนอมระหว่างคุณภาพอาหารเดียวกันสำหรับไก่ตัวอ่อน ปริมาณวัตถุแห้ง (DM) ที่คล้ายกัน CH สูง (10% ขึ้นอยู่กับอาหารสด) และเนื้อสัมผัส เนื่องจากน้ำตาลเชิงเดี่ยวและไดแซ็กคาไรด์ไม่มีคุณสมบัติด้านเนื้อสัมผัส ตามข้อมูลของผู้ผลิต (อาหารไก่, AVEVE, Leuven, เบลเยียม) CH (เช่น น้ำตาลที่ละลายน้ำได้) ที่ทดสอบแล้วถูกเติมแยกกันเป็นสารละลายน้ำแบบนึ่งฆ่าเชื้อ (15.9%) ในอาหารที่ประกอบด้วยโปรตีน 16.0%, ไขมันทั้งหมด 5.0% อาหารไก่บด 11.9% ประกอบด้วยเถ้าและเส้นใย 4.8% ในแต่ละขวดขนาด 750 มล. (17.20 × 11.50 × 6.00 ซม., AVA, Tempsee, เบลเยียม) สารละลาย CH นึ่งฆ่าเชื้อ 101.9 กรัมผสมกับอาหารไก่ 37.8 กรัม สำหรับอาหารแต่ละมื้อ ปริมาณวัตถุแห้งคือ 37.0% รวมถึงโปรตีนที่เป็นเนื้อเดียวกัน (11.7%) ไขมันที่เป็นเนื้อเดียวกัน (3.7%) และน้ำตาลที่เป็นเนื้อเดียวกัน (26.9% ของ CH ที่เติมเข้าไป) CH ที่ทดสอบคือกลูโคส (GLU), ฟรุกโตส (FRU), กาแลคโตส (GAL), มอลโตส (MAL), ซูโครส (SUC) และแลคโตส (LAC) อาหารควบคุมประกอบด้วยเซลลูโลส (CEL) ซึ่งถือว่าไม่สามารถย่อยได้สำหรับตัวอ่อน H. illucens 38 วางตัวอ่อนอายุ 5 วันจำนวน 100 ตัวลงในถาดที่มีฝาปิดโดยมีรูเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 ซม. ตรงกลาง และคลุมด้วยมุ้งพลาสติก อาหารแต่ละครั้งทำซ้ำสี่ครั้ง
วัดน้ำหนักตัวอ่อนสามวันหลังจากเริ่มการทดลอง สำหรับการวัดแต่ละครั้ง ตัวอ่อน 20 ตัวจะถูกกำจัดออกจากสารตั้งต้นโดยใช้น้ำอุ่นและคีมฆ่าเชื้อ ตากให้แห้ง และชั่งน้ำหนัก (STX223, Ohaus Scout, Parsippany, USA) หลังจากการชั่งน้ำหนัก ตัวอ่อนจะถูกส่งกลับไปยังศูนย์กลางของสารตั้งต้น ทำการวัดเป็นประจำสัปดาห์ละสามครั้งจนกระทั่งเกิดการเตรียมดักแด้ครั้งแรก ณ จุดนี้ ให้รวบรวม นับ และชั่งน้ำหนักตัวอ่อนทั้งหมดตามที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ แยกตัวอ่อนระยะที่ 6 (ได้แก่ ตัวอ่อนสีขาวที่ตรงกับระยะตัวอ่อนก่อนระยะก่อนดักแด้) และระยะก่อนดักแด้ (กล่าวคือ ตัวอ่อนระยะสุดท้ายที่ตัวอ่อน BSF เปลี่ยนเป็นสีดำ หยุดให้อาหาร และหาสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับการเปลี่ยนแปลง) และเก็บไว้ที่ - 18°C สำหรับการวิเคราะห์องค์ประกอบ ผลผลิตคำนวณจากอัตราส่วนของมวลรวมของแมลง (ตัวอ่อนและตัวอ่อนระยะที่ 6) ที่ได้รับต่อจาน (กรัม) ต่อเวลาในการพัฒนา (d) ค่าเฉลี่ยทั้งหมดในข้อความแสดงเป็น: ค่าเฉลี่ย ± SD
ขั้นตอนที่ตามมาทั้งหมดโดยใช้ตัวทำละลาย (เฮกเซน (Hex), คลอโรฟอร์ม (CHCl3), เมทานอล (MeOH)) ดำเนินการภายใต้ตู้ดูดควัน และจำเป็นต้องสวมถุงมือไนไตรล์ ผ้ากันเปื้อน และแว่นตานิรภัย
ตัวอ่อนสีขาวถูกทำให้แห้งในเครื่องแช่แข็ง FreeZone6 (Labconco Corp., Kansas City, MO, USA) เป็นเวลา 72 ชั่วโมงแล้วบด (IKA A10, Staufen, Germany) สกัดไขมันทั้งหมดจากผง ± 1 กรัมโดยใช้วิธี Folch 54 ปริมาณความชื้นตกค้างของตัวอย่างไลโอฟิไลซ์แต่ละตัวอย่างถูกกำหนดซ้ำกันโดยใช้เครื่องวิเคราะห์ความชื้น (MA 150, Sartorius, Göttiggen, Germany) เพื่อแก้ไขไขมันทั้งหมด
ไขมันทั้งหมดถูกทรานส์เอสเทอร์ภายใต้สภาวะที่เป็นกรดเพื่อให้ได้กรดไขมันเมทิลเอสเทอร์ โดยสรุป ไขมันประมาณ 10 มก./สารละลาย CHCl3 100 µl (100 µl) ถูกระเหยด้วยไนโตรเจนในหลอด Pyrex© ขนาด 8 มล. (SciLabware - DWK Life Sciences, London, UK) วางหลอดไว้ใน Hex (0.5 มล.) (PESTINORM®SUPRATRACE n-Hexane > 95% สำหรับการวิเคราะห์ปริมาณสารอินทรีย์, VWR Chemicals, Radnor, PA, USA) และสารละลาย Hex/MeOH/BF3 (20/25/55) (0.5 มล.) ในอ่างน้ำที่อุณหภูมิ 70 °C เป็นเวลา 90 นาที หลังจากการทำความเย็น สารละลาย H2SO4 ที่มีน้ำ 10% (0.2 มล.) และสารละลาย NaCl อิ่มตัว (0.5 มล.) ถูกเติม ผสมหลอดและเติมส่วนผสมด้วย Hex ที่สะอาด (8.0 มล.) ส่วนหนึ่งของเฟสบนถูกถ่ายโอนไปยังขวดและวิเคราะห์โดยแก๊สโครมาโทกราฟีด้วยตัวตรวจวัดไอออไนเซชันด้วยเปลวไฟ (GC-FID) ตัวอย่างถูกวิเคราะห์โดยใช้ Trace GC Ultra (Thermo Scientific, Waltham, MA, USA) ที่ติดตั้งหัวฉีดแบบแยก/ไม่แยก (240 °C) ในโหมดแยก (การไหลแบบแยก: 10 มล./นาที), คอลัมน์ Stabilwax®-DA ( 30 ม., 0.25 มม. id, 0.25 μm, Restek Corp., เบลล์ฟอนต์, PA, สหรัฐอเมริกา) และ FID (250 °C) ตั้งโปรแกรมอุณหภูมิดังนี้: 50 °C เป็นเวลา 1 นาที เพิ่มเป็น 150 °C ที่ 30 °C/นาที เพิ่มเป็น 240 °C ที่ 4 °C/นาที และต่อเนื่องที่ 240 °C เป็นเวลา 5 นาที Hex ถูกใช้เป็นช่องว่างและมาตรฐานอ้างอิงที่มีกรดไขมันเมทิลเอสเทอร์ 37 ชนิด (FAMEmix ส่วนประกอบ Supelco 37, Sigma-Aldrich, Overijse, เบลเยียม) ถูกนำมาใช้เพื่อระบุตัวตน การจำแนกกรดไขมันไม่อิ่มตัว (UFA) ได้รับการยืนยันโดย GC สองมิติที่ครอบคลุม (GC × GC-FID) และการมีอยู่ของไอโซเมอร์ถูกกำหนดอย่างแม่นยำโดยการปรับวิธีการของ Ferrara และคณะ เล็กน้อย 55. รายละเอียดเครื่องมือสามารถพบได้ในตารางเสริม S3 และผลลัพธ์ในรูปที่ S5 เพิ่มเติม
ข้อมูลจะถูกนำเสนอในรูปแบบสเปรดชีต Excel (Microsoft Corporation, Redmond, WA, USA) การวิเคราะห์ทางสถิติดำเนินการโดยใช้ R Studio (เวอร์ชัน 2023.12.1+402, บอสตัน, สหรัฐอเมริกา) 56 ข้อมูลเกี่ยวกับน้ำหนักตัวอ่อน เวลาในการพัฒนา และผลผลิตถูกประมาณโดยใช้แบบจำลองเชิงเส้น (LM) (คำสั่ง “lm”, แพ็คเกจ R “สถิติ” 56) เนื่องจากเหมาะสมกับการแจกแจงแบบเกาส์เซียน อัตราการรอดชีวิตโดยใช้การวิเคราะห์แบบจำลองทวินามถูกประเมินโดยใช้แบบจำลองเชิงเส้นทั่วไป (GLM) (คำสั่ง “glm”, R package “lme4” 57) ความปกติและความเป็นเนื้อเดียวกันได้รับการยืนยันโดยใช้การทดสอบชาปิโร (คำสั่ง "shapiro.test", แพ็คเกจ R "สถิติ" 56) และการวิเคราะห์ความแปรปรวนของข้อมูล (คำสั่ง betadisper, แพ็คเกจ R "วีแกน" 58) หลังจากการวิเคราะห์ค่า p ที่มีนัยสำคัญแบบคู่ (p <0.05) จากการทดสอบ LM หรือ GLM จะตรวจพบความแตกต่างที่มีนัยสำคัญระหว่างกลุ่มโดยใช้การทดสอบ EMM (คำสั่ง "emmeans", แพ็คเกจ R "emmeans" 59)
สเปกตรัม FA ที่สมบูรณ์ถูกเปรียบเทียบโดยใช้การวิเคราะห์การเรียงสับเปลี่ยนหลายตัวแปรของความแปรปรวน (เช่น permMANOVA; คำสั่ง "adonis2", แพ็คเกจ R "มังสวิรัติ" 58) โดยใช้เมทริกซ์ระยะทางแบบยุคลิดและการเรียงสับเปลี่ยน 999 ซึ่งช่วยในการระบุกรดไขมันที่ได้รับอิทธิพลจากธรรมชาติของคาร์โบไฮเดรตในอาหาร ความแตกต่างที่มีนัยสำคัญในโปรไฟล์ FA ได้รับการวิเคราะห์เพิ่มเติมโดยใช้การเปรียบเทียบแบบคู่ จากนั้นข้อมูลถูกแสดงเป็นภาพโดยใช้การวิเคราะห์องค์ประกอบหลัก (PCA) (คำสั่ง “PCA”, แพ็คเกจ R “FactoMineR” 60) FA ที่รับผิดชอบต่อความแตกต่างเหล่านี้ได้รับการระบุโดยการตีความวงกลมความสัมพันธ์ ผู้สมัครเหล่านี้ได้รับการยืนยันโดยใช้การวิเคราะห์ความแปรปรวนทางเดียว (คำสั่ง "aov", แพ็คเกจ R "stats" 56) ตามด้วยการทดสอบหลังการทดสอบของ Tukey (คำสั่ง TukeyHSD, แพ็คเกจ R "stats" 56) ก่อนการวิเคราะห์ ประเมินภาวะปกติโดยใช้การทดสอบชาปิโร-วิลค์ ตรวจสอบความเป็นเนื้อเดียวกันโดยใช้การทดสอบบาร์ตเลตต์ (คำสั่ง “bartlett.test”, แพ็คเกจ R “สถิติ” 56) และใช้วิธีการแบบไม่มีพารามิเตอร์หากทั้งสองข้อสันนิษฐานไม่เป็นไปตามนั้น . มีการเปรียบเทียบการวิเคราะห์ (คำสั่ง “kruskal.test”, แพ็คเกจ R “stats” 56 ) จากนั้นจึงใช้การทดสอบหลังการทดสอบของ Dunn (คำสั่ง dunn.test, แพ็คเกจ R “dunn.test” 56 )
ฉบับสุดท้ายของต้นฉบับได้รับการตรวจสอบโดยใช้ Grammarly Editor เป็นผู้พิสูจน์อักษรภาษาอังกฤษ (Grammarly Inc., ซานฟรานซิสโก, แคลิฟอร์เนีย, สหรัฐอเมริกา) 61
ชุดข้อมูลที่สร้างและวิเคราะห์ในระหว่างการศึกษาปัจจุบันมีให้จากผู้เขียนที่เกี่ยวข้องเมื่อมีการร้องขอที่สมเหตุสมผล
คิม SW และคณะ ตอบสนองความต้องการโปรตีนจากอาหารสัตว์ทั่วโลก: ความท้าทาย โอกาส และกลยุทธ์ พงศาวดารของวิทยาศาสตร์ชีวภาพสัตว์ 7, 221–243 (2019)
คาปาร์รอส เมกิโด, อาร์. และคณะ ทบทวนสถานะและแนวโน้มการผลิตแมลงกินได้ของโลก เอนโตมอล. พล.อ.44 (2567)
Rehman, K. ur และคณะ แมลงวันทหารดำ (Hermetia illucens) ในฐานะเครื่องมือที่เป็นนวัตกรรมใหม่และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมสำหรับการจัดการขยะอินทรีย์: บทวิจารณ์โดยย่อ การวิจัยการจัดการของเสีย 41, 81–97 (2023)
สกาลา, เอ., และคณะ. การเลี้ยงสารตั้งต้นมีอิทธิพลต่อการเจริญเติบโตและสถานะธาตุอาหารหลักของตัวอ่อนแมลงวันทหารดำที่ผลิตทางอุตสาหกรรม วิทยาศาสตร์ ตัวแทน 10, 19448 (2020)
ชู เอ็มเค และคณะ คุณสมบัติต้านจุลชีพของสารสกัดน้ำมันจากตัวอ่อนแมลงวันทหารดำที่เลี้ยงบนเกล็ดขนมปัง วิทยาศาสตร์การอาหารสัตว์, 64, (2024)
Schmitt, E. และ de Vries, W. (2020) ประโยชน์ที่เป็นไปได้ของการใช้ปุ๋ยคอกทหารดำในการปรับปรุงดินสำหรับการผลิตอาหารและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ความเห็นในปัจจุบัน ความยั่งยืนสีเขียว 25/100335 (2020)
ฟรังโก เอ. และคณะ ไขมันบินของทหารผิวดำ—แหล่งนวัตกรรมและยั่งยืน การพัฒนาที่ยั่งยืน เล่ม. 13 ส.ค. (2021)
Van Huis, A. แมลงเป็นอาหารและอาหารสัตว์ สาขาวิชาเกษตรกรรมที่เกิดขึ้นใหม่: การทบทวน เจ. อาหารแมลง 6, 27–44 (2020)
Kachor, M. , Bulak, P. , Prots-Petrikha, K. , Kirichenko-Babko, M. , และ Beganovsky, A. การใช้งานต่างๆของทหารผิวดำบินในอุตสาหกรรมและการเกษตร – บทวิจารณ์ ชีววิทยา 12 (2023)
Hock, B. , Noel, G. , Carpentier, J. , Francis, F. , และ Caparros Megido, R. การเพิ่มประสิทธิภาพของการขยายพันธุ์เทียมของ Hermetia illucens PLOS ONE 14 (2019)
เวลาโพสต์: 25 ธันวาคม 2024