Свързана лаборатория по ентомология, Растителни науки, Университет Вагенинген, Вагенинген, Холандия

преобразуване

Свързана лаборатория по ентомология, Растителни науки, Университет Вагенинген, Вагенинген, Холандия

Свързана лаборатория по ентомология, Растителни науки, Университет Вагенинген, Вагенинген, Холандия

Свързана лаборатория по ентомология, Растителни науки, Университет Вагенинген, Вагенинген, Холандия

  • Денис Г. А. Б. Oonincx,
  • Сара ван Брокховен,
  • Арнолд ван Хуис,
  • Joop J. A. van Loon

Корекция

1 октомври 2019 г .: Oonincx DGAB, van Broekhoven S, van Huis A, van Loon JJA (2019) Корекция: Преобразуване на фуражи, оцеляване и развитие и състав на четири вида насекоми върху диети, съставени от хранителни странични продукти. PLOS ONE 14 (10): e0222043. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0222043 Преглед на корекцията

Фигури

Резюме

Цитат: Oonincx DGAB, van Broekhoven S, van Huis A, van Loon JJA (2015) Преобразуване на фуражи, оцеляване и развитие и състав на четири вида насекоми по диети, съставени от хранителни странични продукти. PLoS ONE 10 (12): e0144601. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0144601

Редактор: Никос Т. Пападопулос, Университет в Тесалия, ГЪРЦИЯ

Получено: 25 юни 2015 г .; Прието: 21 ноември 2015 г .; Публикувано: 23 декември 2015 г.

Наличност на данни: Всички съответни данни са в хартията.

Финансиране: Това проучване е пряко финансирано от Университета Вагенинген, Вагенинген, Холандия (www.wur.nl) като част от докторска програма. Университетът Вагенинген няма друга роля в дизайна на проучването, събирането и анализа на данните, решението за публикуване или подготовката на ръкописа, отколкото може да се очаква с академичния надзор на кандидат-доктор.

Конкуриращи се интереси: Авторите са декларирали, че не съществуват конкуриращи се интереси.

Въведение

Няколко вида насекоми могат да бъдат произведени за храна и/или фураж, например домашните щурци се произвеждат за храна в Тайланд и Лаос, а черните войнишки мухи се използват като храна за риби [1–4]. Конвенционалните животински системи за производство допринасят значително за антропогенното производство на парникови газове и използват огромни количества фосилна енергия и обработваема земя [5, 6]. В голяма степен тези показатели за въздействие върху околната среда се определят от количеството и вида на фуража, използван по време на животновъдството [7, 8]. Друг важен фактор за въздействието върху околната среда е колко ефективно този фураж се превръща в телесна маса. Едно от предложените предимства на насекомите пред конвенционалните животни за производство, като пилета, свине и говеда, е по-високата ефективност на преобразуване на фуражите, поради това, че насекомите са пойкилотермични [2, 9, 10]. Ефективността на преобразуване на фуражите обаче зависи от различни фактори, като вида и консумираната диета. Поради различията в храносмилателната система и нуждите от хранителни вещества една и съща диета може да доведе до други ефективности на преобразуване на фуражите при различни видове [11]. Освен това съставът на диетата влияе върху скоростта на развитие и химичния състав на тялото на насекомите [12–15]. За количествено определяне на тези променливи бяха избрани четири вида насекоми, два годни за консумация за хора и два подходящи като храна за животни.

В нашия експеримент използвахме няколко странични продукта, за да съставим четири диети, различни по съдържание на протеини и мазнини. Целите на този експеримент бяха 1) да се сравни ефективността на преобразуването на фуражите на няколко вида насекоми, които да се използват като животни за производство, и 2) да се определят ефектите от състава на диетата върху оцеляването, времето за развитие и химичния състав на тези видове.

Материали и методи

2.1 Насекоми

Избрани са четири вида насекоми: аржентински хлебарки (Blaptica dubia (Serville); Dictyoptera: Blaberidae), черна войнишка муха (Hermetia illucens (L.); Diptera: Stratiomyidae), жълт брашнен червей (Tenebrio molitor (L.); Coleoptera: Tenebrionidae), и домашен щурец (Acheta domesticus (L.); Orthoptera: Gryllidae). Възрастни аржентински хлебарки са предоставени от частен холандски развъдчик на насекоми и са проверявани ежедневно за новородено потомство. Новоизлюпените нимфи ​​на домашния щурец и ларвите на черната войнишка муха са взети от колонии, поддържани в Лабораторията по ентомология, Университета Вагенинген. Тези два вида са били отглеждани на фураж за пилета в продължение на повече от четири години (Opfokmeel farmfood, Agruniek Rijnvallei Voer BV, Wageningen, Холандия). Яйцата на червеи са предоставени от Kreca V.O.F. (Ermelo, Холандия). За всички видове ларви или нимфи ​​бяха разпределени на случаен принцип за контролни и експериментални групи в рамките на 24 часа след излюпването на яйца (черни войнишки мухи, жълти брашнести червеи и домашни щурци) или раждане (аржентински хлебарки).

2.2 Диетични препарати

2.3 Експериментална настройка

Аржентински хлебарки: Десет нимфи ​​бяха поставени в пластмасов контейнер (17,5 х 9,3 х 6,3 см) с прорези за аерация отстрани. В контейнера беше поставено парче кашон с яйца, за да се осигури скривалище за нимфите. Нимфите са били снабдени с четири грама или експериментална диета, или контролна диета. Влагата се осигуряваше три пъти седмично чрез нанасяне на няколко капки чешмяна вода в ъгъла на контейнера.

Муха на черния войник: Сто ларви бяха поставени в пластмасов контейнер (17,8 х 11,4 х 6,5 см), от който страните бяха ръчно перфорирани, за да позволят въздушен поток. Ларвите бяха снабдени с четири грама или експериментална диета, или контролна диета. За всеки грам диета се добавят приблизително два ml вода с помощта на спринцовка.

Жълт брашнен червей: Петдесет ларви бяха поставени в пластмасов контейнер (17,5 х 9,3 х 6,3 см) с прорези за аерация отстрани. Ларвите бяха снабдени с един грам или експериментална диета, или една от двете контролни диети. В някои съоръжения за отглеждане този вид е снабден с морков като източник на вода [8]. Следователно ефектът от осигуряването на морков е тестван за всяка експериментална и контролна диета. Ларвите, разпределени за лечение с морков, са получавали 0,30 g, три пъти седмично.

Домашен крикет: Петдесет нимфи ​​бяха настанени в пластмасова клетка (35,6 х 23,4 х 22,8 см; тип Faunarium pt2665, Hagen, Holm, Германия), с прорези за аерация в капака. За да се увеличи повърхността, във всяка клетка се поставят два слоя кухи пластмасови тръби (20 см дължина и 3 см в диаметър). Нимфите са получили по един грам или експериментална диета, или контролна диета. Освен това във всяка клетка беше поставен дозатор за вода (Gebroeders de Boon, Gorinchem, Холандия), с парче хартия, поставено в отвора за предотвратяване на удавяне.

За всеки вид бяха създадени шест повторни контейнера на диетично третиране, след което контейнерите бяха поставени в климатична камера при 28 ° C с относителна влажност 70% и фотопериод от 12 часа.

Три пъти седмично всички контейнери се проверявали визуално. Ако предоставената храна е била почти изчерпана, както се посочва от промените в цвета и размера на частиците, се добавя още, за да се осигури хранене ad libitum. Водата за домашните щурци се попълваше при нужда.

Всички насекоми се събират на контейнер, когато се наблюдава първата препупа (черна войнишка муха), какавида (жълт брашнен червей) или възрастен (аржентински хлебарки и домашни щурци). Очаква се повечето проби на контейнер да са в последния си стадий на ларва или нимфа към този момент. Това е, когато обикновено се продават жълти брашнени червеи и когато домашните щурци имат най-високата годна за консумация порция [9]. Освен това, черните войнишки мухи имат по-висока усвояемост в последния си стадий на ларви, отколкото в препупалния си етап [16]. За аржентинските хлебарки беше избран същият момент. Счита се, че времето за разработка е броят дни между началото на експеримента и деня, в който е събран контейнер. След прибиране на реколтата животните се убиват чрез замразяване и след това всички животни се сушат в контейнер при 70 ° С до постоянно тегло. Впоследствие те се смилат с партидна мелница (Ika Labortechnik, Staufen, Германия) и се съхраняват при -20 ° C до по-нататъшен анализ.

2.4 Химичен анализ

Съдържанието на азот (N) и фосфор (P) в диетите, насекомите и фекалиите се определя съгласно Novozamsky, Houba [17]. Когато са налични недостатъчни проби (четири проби), съдържанието на N се определя според Patton и Kryskalla [18], а съдържанието на P според Rowland и Haygarth [19]. Мастните киселини бяха извлечени съгласно Folch, Lees [20], а профилите на мастните киселини бяха определени съгласно Raes, De Smet [21].

2.5 Изчисления и статистика

Ефективността на преобразуване на фуражите може да бъде изразена по различни начини. Най-често срещаната мярка в животновъдните системи е коефициентът на преобразуване на фуражите (FCR), който е количеството фураж, необходимо (в кг), за да се получи увеличение на теглото на животно от един килограм. Ентомолозите обаче често използват Ефективност на преобразуване на погълната храна (ECI) като мярка за ефективност на превръщането на фуражите на база сухо вещество (DM). ECI се изчислява като: (натрупано тегло/тегло погълната храна) * 100% [22]. За изчисленията на FCR и ECI се приема, че всички предоставени фуражи са били консумирани от всички видове. Това предположение беше подкрепено от промени в цвета и структурата на остатъчния материал; обаче не може да се изключи, че малко количество фураж е оставено непотребено. Както FCR, така и ECI могат да бъдат изчислени на нова и DM база, а също така могат да бъдат използвани за специфична ефективност на преобразуване на хранителни вещества. В тази статия FCR се изразява на база прясно тегло, докато ECI се изразява на база DM. FCR за концентрати (фуражи с висока хранителна плътност) изключват теглото на предоставените моркови.

Съдържанието на суров протеин се изчислява чрез умножаване на съдържанието на азот по 6,25. Общото съдържание на мастни киселини (TFA) се изчислява чрез сумиране на съдържанието на отделни мастни киселини. Ефективността на преобразуване на азот (N-ECI) се изчислява като: (N-съдържание на насекоми * тегло на насекомите при прибиране на реколтата)/(Предоставено хранително N-съдържание * фураж).

Значителни разлики между обработките (P Таблица 2. Процент на сухо вещество (DM), проценти на суров протеин (CP), фосфор и обща мастна киселина (TFA) на база DM и състав на мастните киселини (като% от общите мастни киселини *) на диети, предоставени на аржентински хлебарки, черни войнишки мухи, жълт брашнен червей и домашен крикет (резултати, базирани на единичен анализ).

В диетите с високо съдържание на протеини съдържанието на фосфор е повече от два пъти по-голямо от това на диетите с ниско съдържание на протеини (Таблица 2), което предотвратява точното разграничаване между ефектите на протеина и фосфора. Съобщава се, че повишените нива на диетичен Р оказват положително въздействие върху чертите от историята на живота на някои видове насекоми, включително домашни щурци [23-26]

Диетичният състав на мазнините варира между отделните диети. Най-разпространените мастни киселини са тридециловата киселина (C13: 0), палмитиновата киселина (C16: 0), стеариновата киселина (C18: 0), олеиновата киселина (C18: 1n9c) и линолевата киселина (C18: 2 n6c). Последното е особено разпространено при контролни диети (30–48% от TFA). При диетата с високо съдържание на протеини и ниско съдържание на мазнини основната мастна киселина е C13: 0 (62% от TFA), докато при контролните диети тя представлява 12–22% от TFA и само 4–6% от TFA при високо съдържание на мазнини диети. При диетите с високо съдържание на мазнини миристиновата киселина (C14: 0) присъства в по-голяма концентрация (5-9% от TFA), отколкото при другите диети (Таблица 3. Степен на оцеляване (%), време за развитие (дни), съотношение на конверсия на фуража (FCR), преобразуване на сухо вещество в погълнатата храна (ECI;%) и ефективност на азота (N-ECI;%) на аржентински хлебарки, черни войнишки мухи, жълт брашнен червей без и с морков и домашен крикет при различни диети ± SD).

Различните индекси в колона, за всеки вид, означават значителни разлики (Kruskal Wallis, последван от post-hoc тест на Scheffé; P 3.8) за всички диети. Въпреки това, когато за изчисленията на FCR се използва само концентратната храна (морковите са изключени), FCR за диети с добавка на моркови е между 1,8 (диета с високо съдържание на протеини, високо съдържание на мазнини) и 3,1 (диета с високо съдържание на протеини, ниско съдържание на мазнини). По-ниските стойности са подобни на FCR за концентрати от комерсиално произведени брашнени червеи (2.2), снабдени с моркови [8]. Също така домашните щурци, при тяхната контролна диета, имат подобен FCR (2.3). Това показва, че двата вида, подходящи за консумация от човека, са били толкова ефективни, колкото птиците, при превръщането на фуражите си в храна за хората.

Аржентинските хлебарки са имали по-висок FCR по отношение на контролната си диета, отколкото при диетите с ниско съдържание на протеини, ниско съдържание на мазнини и двете високомаслени диети (1,5–2,7; Таблица 3). При диета с ниско съдържание на протеини и високо съдържание на мазнини този вид е с най-висока ECI от всички комбинации между видове и диети (5–30%).

За черните войнишки мухи FCRs и ECIs са сходни при диетичните лечения, въпреки че са склонни да използват диети с ниско съдържание на протеини по-малко ефективно от другите диети (P = 0,051).

За жълтите брашнени червеи може да се очаква високото съдържание на вода в морковите да повиши FCR за всички диети, допълнени с моркови, поради високото съдържание на вода в морковите. Това обаче беше очевидно само за диетите с ниско съдържание на протеини. Тези диети доведоха до по-дълги периоди на развитие, а оттам и по-дълги периоди на осигуряване на моркови, а оттам и по-големи количества моркови. При повечето други диети осигуряването на моркови води до подобни FCR и значително увеличава N-ECI (22–31% до 35–58%) и ECI (7–12% до 13–21%). Последните стойности изглеждат ниски в сравнение с докладваните по-рано ECI (17–29%), в проучване, при което жълтите брашнени червеи също са получили диети с различно съдържание на протеини и допълнени с моркови [37]. Въпреки това, по-високите стойности в това проучване (28–29%) са установени при диети с изключително високо съдържание на протеини (33–39% DM). Това показва, че съдържанието на диетични протеини е основният фактор, определящ ефективността на преобразуването на фуражите. Тези изключително високи протеинови диети обаче доведоха до по-висока екскреция на пикочна киселина и N-ECIs, изчислени от това проучване (14–23%), бяха ниски в сравнение с нашето проучване.

За домашните щурци не са открити разлики в FCR между диетичните лечения (2.3–6.1). Публикуваните стойности на FCR за този вид (1,5–2,8) показват, че преобразуването на фуражите е неефективно при повечето от нашите диети [2, 10, 32]. Освен това ECI за домашен крикет (5–12%) е най-ниският от четирите изследвани вида. Подобно на FCR, докладваните стойности на ECI за нимфи ​​от последния етап и възрастни (20–38%) са по-благоприятни, отколкото в нашия експеримент [38–40]. Домашният крикет N-ECI (23–41%) е подобен на жълтия брашнен червей, който не е снабден с морков, но е по-нисък от другите комбинации за лечение на видове. N-ECI, наблюдавано в нашето проучване, е подобно на N-ECI, съобщено от Lundy & Parrella (25%) за домашни щурци на диети на зърнена основа [32]. В нашето проучване осигуряването на вода може да е било неоптимално, засягайки ECI по същия начин, както се наблюдава при жълтите брашнени червеи. Друго обяснение може да бъде, че денсовирусът (AdDNV), присъстващ в повечето европейски и северноамерикански домашни съоръжения за производство на крикет, пречи на усвояването на хранителните вещества, повишената смъртност и намалените темпове на растеж [41–43].

3.3 Степен на оцеляване и време за развитие

Докато всички диети бяха приети от четирите вида, времената на развитие бяха силно повлияни от диетичното лечение (Таблица 3). Същото важи и за степента на оцеляване, с изключение на черните войнишки мухи, при които оцеляването е високо при всички лечения (72–86%). По-високите нива на оцеляване са свързани с по-краткото време на развитие при другите видове; за аржентинските хлебарки (R = -0,708; P Таблица 4. Сухо вещество (DM), суров протеин (CP;% DM), съдържание на фосфор (P; g/kg DM) и общи мастни киселини (TFA,% DM), на аржентински хлебарки, черни войнишки мухи, жълт брашнен червей без и с морков и домашен щурец на различни диети (Средно ± SD).

Различни индекси в колона, по видове, означават значителни разлики (Kruskal Wallis, последван от post-hoc теста на Scheffé; P Таблица 5. Сравнителни данни за суровия протеин (CP;% DM), мазнините (% DM) и съдържанието на фосфор (P;% DM) и основните мастни киселини (като% от общите мастни киселини) за ларви на черни войнишки мухи, жълти брашнени червеи и домашни щурци.