Влияние белковой добавки в рационе личинок Hermetia illucens на аккумуляцию белка и прирост биомассы

   С ростом объемов образования пищевых и сельскохозяйственных отходов возникает необходимость поиска новых способов их утилизации. Одной из перспективных технологий является биоконверсия отходов личинками мухи черной львинки (Hermetia illucens). Они способны трансформировать низкоценное сырье в богатую белком и жиром энтомологическую биомассу, которая может использоваться как сырье при производстве кормов для сельскохозяйственных животных, птицы и аквакультуры. Для совершенствования данной технологии и повышения ее эффективности необходимо проводить исследования в области подбора оптимальных рационов кормления личинок черной львинки.

   Целью настоящего исследования является анализ влияния высокобелковых экспериментальных рационов с добавлением рыбной муки (РМ) на аккумуляцию белка и жира в личинках, а также на прирост энтомологической биомассы и скорость достижения личинками предкуколочной стадии.

   В рамках эксперимента смоделированы рационы из пшеничных отрубей с разным содержанием рыбной муки (РМ 5 %; 15 %; 30 %), в качестве контроля использовали диету, состоящую из пшеничных отрубей без добавления рыбной муки. Кроме того, для сравнения личинок выращивали и на стандартном рационе – курином корме (КК). Субстрат из пшеничных отрубей без добавления рыбной муки использовали как контрольный рацион (КР). Полученные результаты
свидетельствуют о том, что максимальный прирост энтомологической биомассы наблюдался у личинок на рационе из куриного корма. Наибольшее содержание белка в личинках зафиксировано при выращивании насекомых на высокобелковых рационах с добавлением рыбной муки в количестве 15 и 30 % и составило 53,31 ± 0,67 и 54,33 ± 1,02 % соответственно по сухому веществу. Наибольшее содержание жира выявлено на контрольном рационе без белковой добавки – 41,57 ± 1,75 %. Скорость развития личинок на смоделированных рационах оценивалась в последний день эксперимента по количеству предкуколок. Наибольшее количество предкуколок наблюдалось на РМ 15 % и РМ 30 % и составило 13,38 ± 3,42 и 11,52 ± 3,87 % соответственно. Самый высокий коэффициент конверсии корма BER (Bioconversion Efficiency Rate) составил 33,29 ± 3,54 % на курином корме. Наиболее значимыми нутриентами, количество которых надо учитывать при моделировании рационов, являются белки и углеводы.

1. World Population Prospects: The 2017 Revision, UN DESA. [Электронный ресурс]. – URL: https://www.un.org/en/desa/world-population-prospects-2017-revision (дата обращения: 10. 06. 2023).

2. Livestock and the environment: what have we learned in the past decade? / M. Herrero, S. Wirsenius, B. Henderson [et al] // Annual Review of Environment and Resources. – 2015. – Vol. 40. – P. 177–202. – doi: 10.1146/annurev-environ-031113-093503.

3. Tallentire C.W., Mackenzie S.G., Kyriazakis I. Can novel ingredients replace soybeans and reduce the environmental burdens of European livestock systems in the future? // Journal of Cleaner Production. – 2018. – Vol. 187. – P. 338–347. – doi: 10.1016/j.jclepro.2018.03.212.

4. Цели в области устойчивого развития [Электронный ресурс]. – 2016. – URL: https://www.un.org/sustainabledevelopment/ru/sustainable-development-goals/ (дата обращения: 15. 06. 2023).

5. Effects of feedstock on larval development and process efficiency in waste treatment with black soldier fly (Hermetia illucens) / C. Lalander, S. Diener, C. Zurbrügg [et al.] // Journal of Cleaner Production. – 2019. – Vol. 208. – P. 211–219. – doi: 10.1016/j.jclepro.2018.10.017.

6. Marshall S.A., Woodley N.E., Hauser M. The historical spread of the black soldier fly, Hermetia illucens (L.) (Diptera, Stratiomyidae, Hermetiinae), and its establishment in Canada // The Journal of the Entomological Society of Ontario. – 2015. – Vol. 146. – P. 51–54.

7. Mutafela R.N. High value organic waste treatment via black soldier fly bioconversion: onsite pilot study // Master of Science Thesis. – Stockholm, 2015. – 73 p.

8. Growth of the black soldier fly Hermetia illucens (Diptera: Stratiomyidae) on organic-waste residues and its application as supplementary diet for Nile Tilapia Oreochromis niloticus (Perciformes: Cichlidae) / R. Pérez-Pacheco, D. Hinojosa-Garro, F. Ruíz-Ortíz [et al.] // Insects. – 2022. – Vol. 13 (4). – P. 326. – doi: 10.3390/insects13040326.

9. Black soldier fly larvae (BSFL) and their affinity for organic waste processing / S.A. Siddiqui, B. Ristow, T. Rahayu [et al] // Waste Management. – 2022. – Vol. 140. – P. 1–13. doi: 10.1016/j.wasman.2021.12.044.

10. Biological treatment of municipal organic waste using black soldier fly larvae / S. Diener, N.M. Studt Solano, F. Roa Gutiérrez [et al] // Waste and Biomass Valorization. – 2011. – Vol. 2. – P. 357–363. – doi: 10.1007/s12649-011-9079-1.

11. Development of black soldier fly (Diptera: Stratiomyidae) larvae fed dairy manure / H.M. Myers, J.K. Tomberlin, B.D. Lambert [et al] // Environmental entomology. – 2014. – Vol. 37 (1). – P. 11–15. – doi: 10.1093/ee/37.1.11.

12. Fatchurochim S., Geden C.J., Axtell R.C. Filth fly (Diptera) oviposition and larval development in poultry manure of various moisture levels // Journal of Entomological Science. – 1989. – Vol. 24 (2). – P. 224–231. – doi: 10.18474/0749-8004-24.2.224.

13. Biodiesel production from rice straw and restaurant waste employing black soldier fly assisted by microbes / L. Zheng, Y. Hou, W. Li [et al.] // Energy. – 2012. – Vol. 47 (1). – P. 225–229. – doi: 10.1016/j.energy.2012.09.006.

14. Barragan-Fonseca K.B., Dicke M., van Loon J.J. Nutritional value of the black soldier fly (Hermetia illucens L.) and its suitability as animal feed–a review // Journal of Insects as Food and Feed. – 2017. – Vol. 3 (2). – P. 105–120. – doi: 10.3920/JIFF2016.0055.

15. Low-cost technology for recycling agro-industrial waste into nutrient-rich organic fertilizer using black soldier fly / D. Beesigamukama, B. Mochoge, N.K. Korir [et al.] // Waste Management. – 2021. – Vol. 119. – P. 183–194. – doi: 10.1016/j.wasman.2020.09.043.

16. State-of-the-art on use of insects as animal feed / H.P. Makkar, G. Tran, V. Heuzé [et al.] // Animal feed science and technology. – 2014. – Vol. 197. – P. 1–33. – doi: 10.1016/j.anifeedsci.2014.07.008.

17. A value-added manure management system using the black soldier fly / D.C. Sheppard, G.L. Newton, S.A. Thompson [et al.] // Bioresource technology. – 1994. – Vol. 50 (3). – P. 275–279. – doi: 10.1016/0960-8524(94)90102-3.

18. Partial or total replacement of soybean oil by black soldier fly larvae (Hermetia illucens L.) fat in broiler diets: Effect on growth performances, feed-choice, blood traits, carcass characteristics and meat quality / A. Schiavone, M. Cullere, M. De Marco [et al.] // Italian Journal of Animal Science. – 2017. – Vol. 16 (1). – P. 93–100. – doi: 10.1080/1828051X.2016.1249968.

19. Производство биотехнологического продукта на питательной среде из растительного сырья / В.Б. Цугкиева, Л.Б. Дзантиева, Л.Х. Тохтиева [и др.] // Вестник НГАУ (Новосибирский государственный аграрный университет). – 2022. – № (3). – С. 76–82. – doi: 10.31677/2072-6724-2022-64-3-76-82.

20. Cohen A.C. Insect diets: science and technology // CRC press. – 2015. – 344 p. – doi: 10.1201/b18562.

21. Oonincx D.G. Insects as Food for Insectivores. Mass Production of Beneficial Organisms: Invertebrates and Entomopathogens. – London, UK: Academic Press. – 2014. – 616 p. – doi: 10.1016/B978-0-12-391453-8.00017-0.

22. Gobbi P., Martinez-Sanchez A., Rojo S. The effects of larval diet on adult life-history traits of the black soldier fly, Hermetia illucens (Diptera: Stratiomyidae) // European Journal of Entomology. – 2013. – Vol. 110 (3). – P. 461. – doi: 10.14411/eje.2013.061.

23. Deans C.A., Sword G.A., Behmer S.T. Revisiting macronutrient regulation in the polyphagous herbivore Helicoverpa zea (Lepidoptera: Noctuidae): New insights via nutritional geometry // Journal of insect physiology. – 2015. – Vol. 81. – P. 21–27. – https://doi.org/10.1016/j.jinsphys.2015.06.015.

24. Cammack J.A., Tomberlin J.K. The impact of diet protein and carbohydrate on select life-history traits of the black soldier fly Hermetia illucens (L.) (Diptera: Stratiomyidae) // Insects. – 2017. – Vol. 8 (2). – P. 1–14. – doi: 10.3390/insects8020056.

25. Diener S., Zurbrügg C., Tockner K. Conversion of organic material by black soldier fly larvae: establishing optimal feeding rates // Waste Management & Research. – 2009. – Vol. 27 (6). – P. 603–610. – doi: 10.1177/0734242X09103838.

26. Standardisation of quantitative resource conversion studies with black soldier fly larvae / G. Bosch, D.G. Oonincx, H.R. Jordan [et al.] // Journal of Insects as Food and Feed. – 2020. – Vol. 6 (2). – P. 95–109. – doi: 10.3920/JIFF2019.0004.

27. Effect of rearing substrate on growth performance, waste reduction efficiency and chemical composition of black soldier fly (Hermetia illucens) larvae / M. Meneguz, A. Schiavone, F. Gai [et al.] // Journal of the Science of Food and Agriculture. – 2018. – Vol. 98 (15). – P. 5776–5784. – doi: 10.1002/jsfa.9127.

28. Rearing substrate impacts growth and macronutrient composition of Hermetia illucens (L.) (Diptera: Stratiomyidae) larvae produced at an industrial scale / A. Scala, J.A. Cammack, R. Salvia [et al.] // Scientific reports. – 2020. – Vol. 10 (1). – P. 1–8. – doi: 10.1038/s41598-020-76571-8.

29. Comparative study on the effect of organic waste on lauric acid produced by Hermetia illucens larvae via bioconversion / S.Y. Leong, S.R.M. Kutty, C.K. Tan [et al.] // Journal of Engineering Science and Technology. – 2015. – Vol. 8. – P. 52–63.

30. Metabolic adjustment of the larval fat body in Hermetia illucens to dietary conditions / A.C. Pimentel, A. Montali, D. Bruno [et al.] // Journal of Asia-Pacific Entomology. – 2017. – Vol. 20 (4). – P. 1307–1313. – doi: 10.1016/j.aspen.2017.09.017.

31. Nutritional composition of black soldier fly (Hermetia illucens) prepupae reared on different organic waste substrates / T. Spranghers, M. Ottoboni, C. Klootwijk [et al.] // Journal of the Science of Food and Agriculture. – 2017. – Vol. 97 (8). – P. 2594–2600. – doi: 10.1002/jsfa.8081.

32. Nguyen T.T., Tomberlin J.K., Vanlaerhoven S. Ability of black soldier fly (Diptera: Stratiomyidae) larvae to recycle food waste // Environmental entomology. – 2015. – Vol. 44 (2). – P. 406–410. – doi: 10.1093/ee/nvv002.

33. Tschirner M., Simon A. Influence of different growing substrates and processing on the nutrient composition of black soldier fly larvae destined for animal feed // Journal of insects as food and feed. – 2015. – Vol. 1 (4). – P. 249–259. – doi: 10.3920/JIFF2014.0008.

34. Feed conversion, survival and development, and composition of four insect species on diets composed of food by-products / D.G. Oonincx, S. Van Broekhoven, A. Van Huis [et al.] // PLOS One. – 2015. – Vol. 10 (12). – e0144601. – doi: 10.1371/journal.pone.0144601.

35. Simon P.P., Krüger R.F., Ribeiro P.B. Influence of diets on the rearing of predatory flies of housefly larvae // Arquivo Brasileiro de Medicina Veterinária e Zootecnia. – 2011. – Vol. 63. – P. 1414–1420. – doi: 10.1590/S0102-09352011000600019.