《Bioresource Technology》：Exploring feedstock proportions in anaerobic co-digestion of food and green waste for enhancing methane yield and process stability
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本研究探讨黑水虻幼虫在不同有机废物（混合水果、蔬菜、绿豆、菜籽饼、面包屑）上的生长和生命周期参数，发现混合水果和蔬菜废物显著提升幼虫体重及存活率，而菜籽饼效果较差，面包屑喂养的成虫存活最长。研究建议按龄期调整饲料以优化产量。
阿拉蒂·乌普雷蒂（Aarati Upreti）| 桑达尔·蒂瓦里（Sundar Tiwari）| 博拉·高塔姆（Bhola Gautam）| 迈克尔·A·帕滕（Michael A. Patten）| 普拉巴特·卡纳尔（Prabhat Khanal）
挪威诺德大学（Nord University）生物科学与水产养殖学院，Skolegata 22，Steinkjer，7713
摘要
在许多发展中国家，糟糕的有机废物管理对公共健康和环境健康构成了重大挑战。黑兵蝇（Black Soldier Fly，学名：Hermetia illucens L.）通过将有机废物转化为高价值的蛋白质（作为动物饲料的幼虫粉）提供了一种解决方案。本研究探讨了五种不同有机废物（混合水果、混合蔬菜、青豆、油菜籽饼和烘焙废物；以鸡饲料作为对照）对黑兵蝇生长和生命周期参数的影响。结果表明，高蛋白饮食与较高的内在生长率相关。另一方面，混合水果废物和混合蔬菜废物使生长率稳定增加，并且幼虫体重更高，而油菜籽饼则导致幼虫表现较差。从烘焙废物喂养的幼虫中孵化出的成虫存活时间最长。本研究表明，为了最大化黑兵蝇的内在生长率和最终幼虫生物量，可能需要特定的喂养方案。
引言
全球人口的增长增加了对富含蛋白质食品的需求，这对粮食安全构成了重大挑战。然而，全球约有三分之一的食品被浪费，每年浪费的生物量超过10亿吨（联合国粮食及农业组织，2022年）。同时，大部分可用于粮食生产的土地已被用于种植粮食作物、饲料和牲畜饲料，因此扩展空间有限（Steinfeld等人，2006年）。许多重要蛋白质来源的作物（如大豆）也被用于喂养动物（Stamer，2015年）。为应对这些挑战，迫切需要探索新的蛋白质来源并减少食物浪费。
像黑兵蝇（Hermetia illucens）这样的昆虫提供了一个有前景的解决方案，因为它们可以将有机废物转化为蛋白质（Tomberlin和Van Huis，2020年）。这些腐生昆虫以低等级的有机物质为食，将食物废物转化为富含营养的生物质，可用作动物饲料（Adhikari等人，2021年），从而减少了对传统蛋白质来源（如大豆）的依赖。黑兵蝇在回收有机废物方面的表现取决于其所摄取的废物类型，因此了解其在特定有机废物上的生活史特征和生长动力学对于充分发挥其潜力至关重要。黑兵蝇的生命周期包括四个阶段：卵、幼虫、蛹和成虫（Tomberlin和Sheppard，2002年）。了解这些阶段对于优化大规模养殖至关重要。在此过程中产生的黑兵蝇幼虫生物量可以作为牲畜的替代蛋白质来源，为食物废物管理和牲畜喂养提供有希望的解决方案（Diener等人，2015年）。然而，使用黑兵蝇生产蛋白质的可持续性取决于饲料类型、环境因素以及养殖条件（室内/室外），这些因素会影响黑兵蝇的生长、营养成分和存活率（Oonincx，2018年；Gold等人，2018年）。
尼泊尔每天产生约1453吨废物，其中66%为有机废物（亚洲开发银行，2013年）。利用黑兵蝇处理废物在那里具有重大潜力。尼泊尔是一个发展中国家，每个市镇的年均废物产生量为2232.7公吨（2019/20年度）（中央统计局，2020年）。市政废物的组成大约为45-70%为有机废物，25-35%为无机废物，3-25%为其他类型的废物（中央统计局，2020年）。这些废物主要通过三种方式处理：填埋、焚烧和堆放在河岸（中央统计局，2020年）。这种做法会导致温室气体排放和环境污染（Yatoo等人，2024年），这凸显了可持续管理和有机废物增值的必要性，多项研究也证明了这一点（Singh等人，2021年；Lizundia，2022年；Sharma等人，2024年）。由于对蛋白质需求的增加，以及糟糕的废物管理系统，为黑兵蝇产业的发展提供了极好的机会，因为尼泊尔的饲料行业正在迫切寻找生产动物的替代营养来源（Osti，2020年）。本研究探讨了利用黑兵蝇幼虫（BSFL）对尼泊尔市政收集的有机废物进行可持续增值的方法，并研究了黑兵蝇在不同生物废物上饲养的整个生命周期的关键生物学特性。
实验部分
黑兵蝇成虫的饲养与交配及幼虫的生产
实验在尼泊尔和挪威合作的CEER项目框架下，在奇坦（Chitwan）兰普尔（Rampur）的农业与林业大学（AFU）昆虫学系实验室进行。黑兵蝇种群通过在AFU喂食从奇坦巴拉特普尔（Bharatpur, Chitwan）的Global Agro Products公司收集的鸡饲料（肉鸡起始饲料）来维持（图1）。黑兵蝇饲养设施分为两部分：（1）成虫饲养区（用于收集卵）和（2）幼虫饲养区。
黑兵蝇幼虫在不同饲料基质下的生长特性
我们观察到黑兵蝇幼虫的生长参数之间存在强烈的成对相关性：体重与长度（r = 0.8）、体重与直径（r = 0.8）以及长度与直径（r = 0.9）。因此，仅分析了幼虫体重来构建代表所有其他生长参数（幼虫长度和直径）的生长曲线。与其他饲料相比，使用鸡饲料时的生长速度较低（1.1 ± 0.2 mg/幼虫/天）（图2B）。其次是混合水果废物（0.8 ± 0.1 mg/幼虫/天）。
结论
黑兵蝇幼虫可以成为循环经济的一部分，因为它们能够高效地将各种有机废物转化为有价值且营养丰富的产品。本研究展示了不同基质如何影响黑兵蝇的生命周期参数。黑兵蝇在混合水果废物或蔬菜废物上的表现良好，包括幼虫、蛹和成虫的体重以及成虫存活率。饲料基质的组成起着关键作用。
作者贡献声明
阿拉蒂·乌普雷蒂（Aarati Upreti）：撰写 – 审稿与编辑、原始草稿撰写、方法论设计、数据管理、概念化。
桑达尔·蒂瓦里（Sundar Tiwari）：撰写 – 审稿与编辑、监督、方法论设计、资金获取、概念化。
博拉·高塔姆（Bhola Gautam）：撰写 – 审稿与编辑、方法论设计、概念化。
迈克尔·A·帕滕（Michael A. Patten）：撰写 – 审稿与编辑、数据分析、数据管理。
普拉巴特·卡纳尔（Prabhat Khanal）：撰写 – 审稿与编辑、监督、资金获取。
未引用的参考文献
Feng和Zuo，2007
Li等人，2011
Makkar等人，2014
Maurer等人，2016
Setti等人，2019
Sheppard等人，1994
Tomberlin等人，2009
Tomberlin等人，2015
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者感谢尼泊尔奇坦兰普尔（Chitwan, Rampur）农业与林业大学的昆虫学系提供实验室设施以支持这项研究。本研究得到了CEER项目（项目编号：2021/10345）的支持，该项目由挪威国际高等教育合作与质量提升机构（HK-dir.）在挪威全球学术合作伙伴关系计划（NORPART）下资助，并得到了挪威农业部的支持。
