Modulation of Hermetia illucens lipid profile by incorporation of an invasive macroalgae: a multigenerational approach

Abstract

The world’s increasing demand for more sustainable food sources has brought more and more attention to aquaculture production in recent years. To overlap the dependence on pelagic fish and other plant-based options, insect meals are already being incorporated as alternative feed ingredient. However, the main source of polyunsaturated fatty acids (PUFA) in fish’s diets are still fish oil, obtained from overharvesting, mostly of pelagic fish, which competes directly with human consumption, and increasing the price of these ingredients and the need to find alternative solutions. Hermetia illucens, commonly known as black soldier fly, has a high protein content in the larval stage and the fatty acid content can be improved and modulated according to the substrate provided. In this work, it was incorporated the invasive macroalgae species Agarophyton vermiculophyllum, found widely in Ria de Aveiro, in the diet of H. illucens. The aim was to evaluate the bioconversion capacity of H. illucens and its ability to incorporate macroalgae PUFA in larval tissue when fed with diets with replacement levels of 25% and 50% of A. vermiculophyllum over four generations. Alongside, larvae grown parameters and conversion indexes were calculated and fatty acid profile was analysed by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC–MS). The results show the acceptability of the diet, since the larvae protein content was constant throughout the experience (38 to 46% of DM [dry matter]), independently of the substrate or generation. Mild deleterious effects were observed for 50% inclusion rate. The life cycle was slower in the first two generations, and the prepupal stage was reached earlier in the last two generations. In the diet formulation, the incorporation of 50% A. vermiculophyllum led to the occurrence of arachidonic (20:4) and docosahexaenoic acids (22:6). However, arachidonic acid was present in the larvae only in the third generation. A transgenerational decreased was observed in the saturated fatty acids content, defined mainly by the lauric acid content. An improvement in the PUFA content was reported, mostly due to linoleic acid abundance. Overall, the incorporation of A. vermiculophyllum in the diets of H. illucens larvae led to changes in its lipidic profile with increase in PUFA and reduction in saturated fatty acids. Larvae also demonstrated the ability to adapt to less suitable diets over several generations. Despite not being able to completely replace conventional n-3 PUFA sources in fish feed, black soldier fly larvae can be used as a protein source as well as other important fatty acids using an invasive macroalgae species as feeding substrate.

Nos últimos anos, o aumento da procura por fontes de alimentação mais sustentáveis, a nível mundial, aumentou a atenção dada à aquacultura. De forma a ultrapassar a dependência do peixe de pesca e de outras opções de base vegetal, o uso de insetos já é atualmente usado como um ingrediente alternativo em rações. No entanto, a principal fonte de ácidos gordos polinsaturados (PUFA) nas dietas dos peixes ainda é o óleo de peixe, obtido através da pesca excessiva, e que compete diretamente com a cadeia de consumo humano, aumentando o preço destes ingredientes e, consequentemente, a necessidade de encontrar soluções alternativas para eles. A Hermetia illucens, vulgarmente conhecida como mosca soldado negro, é rica em proteína, no seu estado larval, e o seu conteúdo em ácidos gordos pode ser modulado de acordo com o substrato fornecido. Neste trabalho, fez-se a incorporação da macroalga Agarophyton vermiculophyllum, uma espécie invasiva abundante na Ria de Aveiro, nas dietas da H. illucens. O objetivo foi avaliar a capacidade de bioconversão da macroalga por parte da H. illucens e estudar a possível incorporação dos PUFA presentes na macroalga nos tecidos larvares, quando dietas contendo 25% e 50% de A. vermiculophyllum foram fornecidas durante quatro gerações. Paralelamente, foram calculados parâmetros para avaliar o crescimento larval e os índices de conversão, e o perfil lipídico foi analisado por cromatografia gasosa acoplada a espetrometria de massa (GC-MS). Os resultados obtidos mostram que houve aceitabilidade da dieta, uma vez que o conteúdo proteico das larvas foi constante durante a experiência (38 a 46% DM [matéria seca]), independentemente do substrato ou geração. Leves efeitos negativos foram observados para 50% de incorporação, nomeadamente um ciclo de vida mais lento nas primeiras duas gerações, e o alcance do estado de prepupa mais cedo no caso das duas últimas gerações. Na formulação da dieta, a incorporação de 50% de A. vermiculophyllum resultou na ocorrência de ácido araquidónico (C20:4) e docosa-hexaenóico (C22:6). Contudo, a presença de ácido araquidónico nas larvas apenas foi observada na terceira geração. Uma diminuição transgeracional foi verificada no conteúdo de ácidos gordos saturados, atribuída maioritariamente às alterações na abundância do ácido láurico. É reportada uma melhoria no conteúdo em PUFA, devida à abundância do ácido linoleico. Em síntese, a incorporação de A. Vermiculophyllum nas dietas de larvas de H. illucens induziu mudanças no perfil lipídico, com um aumento no conteúdo de ácidos gordos polinsaturados e redução dos ácidos saturados. As larvas mostraram também capacidade transgeracional para se adaptar a dietas inusitadas. Embora não sejam adequadas para substituir fontes convencionais de n-3 PUFA na alimentação de peixes, as larvas da mosca soldado negro podem ser usadas como fonte de proteínas e de outros ácidos gordos importantes, aproveitando uma macroalga com comportamento invasivo como alimento.