一、對黑水虻生命周期的解釋
黑水虻(Hermetia illucens)來自雙翅目，屬于層蠅科，原産于美洲的亞熱帶和溫暖地區。一隻成年黑兵蠅有着黑色黃蜂般的外表，體長可達20毫米。當生長完全時，BSF沒有像普通家蠅那樣的海綿狀進食結構，這使得BSF不受潛在危險廢物的吸引;是以，降低了傳播人畜共患疾病的風險機率。
蒼蠅維持其身體機能和生存主要是通過消耗它們在幼蟲攝食階段積累的脂肪儲備，使其攝食階段對其壽命至關重要。BSF被認為是一種非害蟲蒼蠅，大部分時間都在沒有水的葉子上度過，這些葉子的預期壽命為5至12天，可以在水中存活14-21天。
在蛹羽化2天後，雌性和雄性開始交配儀式，求偶飛行至1.5米的垂直高度，并降落在地面上進行交配。妊娠期和産卵期發生在交配後2天，而不是更早。
每隻雌蠅産卵400-900枚。當卵在3-4天後孵化時，幼蟲開始攝食并經曆5個幼蟲期，然後到達第6個蛹前期。在這個階段，BSFL停止進食并排出腸道内容物。昆蟲的生長和生存能力也取決于昆蟲的營養生物利用度，但不幸的是，我們對此知之甚少(Lalander et al.， 2019)。随着幼蟲的發育，其口器發生了形态變化，這表明有一種進食習慣的發展，從1- 4階段開始消耗更多的飼料，到蛹期時減慢，表明非線性消耗。
該物種的一個吸引人的特征是，在其第六階段，它們天生會遷移到受保護的幹燥地區，并被發現會爬上足夠潮濕的垂直表面，以保持水張力。這種遷徙行為被稱為“自我收割”（Wang和Shelomi，2017）。前蛹的實體外觀通過外骨骼硬化的色素沉着來區分，而幼蟲保持白色。
蛹前期和蛹期的不同之處在于，蛹在最後一個腹部節段完全不活動和無彈性。預蛹将需要7-9天來到達蛹期，再需要6-9天來完成蛻變和完全代謝。
二、黑水虻蛋白和脂質含量
黑水虻的幼蟲能夠達到25-35%的脂質濃度和高達45%的粗蛋白質。關于粗蛋白質，魚類并不依賴于每條魚的粗蛋白質水準，而是依賴于氨基酸譜。為了在最低成本配方軟體中正确應用，了解導緻營養價值變化的因素至關重要。
黑水虻預蛹的營養成分高度依賴于所提供的取食基質，并且可以在動物營養中重要地取代魚粉(FM)。與魚粉相比，豆粕(SBM)具有較低的必需氨基酸濃度，特别是蛋氨酸、賴氨酸和蘇氨酸，并且缺乏必需的n-3脂肪酸;二十碳五烯酸，二十二碳六烯酸(Cummin等，2017)。由于這種沖突，動物營養學家渴望找到新的蛋白質來源，以喂養具有高蛋白質品質和消化率的非反刍動物。在Thomas sprangers 2017年的研究中，三種廢物流基質用于飼養黑兵蠅幼蟲。分析得出結論，飼喂底物對氨基酸分布沒有實質性影響。Lalander et al.(2019)資料使用11種飼料也顯示了Spranghers等人(2017)得出的相同結論，盡管Lalander等人(2019)的個體必需氨基酸含量更高，但兩者的粗蛋白質濃度相似。
表1：不同飼糧中黑水虻預蛹的粗蛋白%和脂質%幹物質的平均值
Spranghers等人（2017）研究表明，飼料配方中使用的脂肪含量和正常蛋白質可以被昆蟲粉取代，而不會對産品品質産生不良影響。研究還表明，當用魚類糞便飼養時，昆蟲粗蛋白增加到42.5%（Schmitt et al.，2019），這可能被證明有助于生産微型循環經濟。研究還表明，底物類型對脂質含量有影響，但影響程度有限，這與Spranghers等人（2017）一緻。與n-6 PUFA濃度（46-120mg kg-1）相比，n-3 PUFA水準在相對較低（9-23mg kg-1）之間，且具有高水準的月桂酸（436.5-608.9mg/kg）。St. Hilaire等人（2007）證明，當用魚内髒喂養BSF幼蟲時，n-3 PUFA的脂質濃度從可忽略到約3%。同一作者還提出，通過在化蛹前24小時，在幼蟲的飼料中加入少量的魚類廢棄物，可以在前蛹中達到相同的水準。
士兵飛行的一個特殊原因是，在它的最後一個幼蟲階段，它們的脂肪
對黑水虻感興趣的一個特别原因是，在其最後的幼蟲階段，它們的脂質含量高于其他幼蟲。這使得它們對生物柴油生産很有興趣(Surendra等人，2016)，但使用幼蟲減少廢物的經濟可行性取決于輸入材料的性質。
三、黴菌毒素的積累
關于真菌毒素的生物活性與陸生動物之間的互相作用，特别是在畜牧業中，存在着大量的知識，這可能是一個問題。黴菌毒素是黴菌的次生代謝物，對動物和人類健康有重大影響(Zain, 2011)。魚類攝入受真菌毒素污染的飼料的結果與陸生動物相似，通常會導緻生長發育遲緩，免疫系統受損，嚴重中毒，死亡(Marijani et al.， 2019)。谷物中最常見的化合物是由真菌産生的黃曲黴毒素黃曲黴。食物垃圾可以用作BSFL的飼料，但必須采取預防措施以防止真菌中毒。舉個例子，如果黃曲黴毒素被奶牛攝入，那麼收獲的牛奶就會污染化學化合物，這些化合物會轉移到人類身上。同樣，有毒殘留物可以通過魚肉攜帶到體内(Marijani et al.， 2019)。
表2：飼養底物中的平均黴菌毒素濃度和BSFL中的生物積累
Gülsünoğlu等人(2019)利用黑水虻評估了脫氧雪腐鐮刀菌醇(DON)的積累和養分回收，并得出結論，毒素不會在幼蟲中積累，而是在将養分吸收到體内時通過幼蟲，但其确切性質并未得到解釋。從疾病傳播的角度來看，一個額外的好處是，當幼蟲到達攝食後階段時，它們會排洩腸道内容物，進而降低其潛在的危害(Spranghers等，2017)。然而，在蛹前階段開始後的排便期需要更多的研究，因為過早收獲蛹前可能會導緻動物吸收有害物質，但已表明需要1-3天(Diener et al.， 2015b)。Purschke等人(2017)的研究也表明，對于各種真菌毒素，其濃度低于檢測限，但在殘留底物中檢測到相當水準的脫氧雪腐菌烯醇，而玉米赤黴烯酮在幼蟲後和幼蟲前沒有顯着差異。
在幼蟲的生物處理過程中，真菌的持續生長也可能導緻殘留物含量較高。Bosch等人(2017)的另一項研究與Purschke等人(2017)的研究結果一緻，其中BSFL對黃曲黴毒素B1和M1的耐受性很高，低于0.10µg/kg，不影響幼蟲的生長，Camenzuli(2018)也報道了這一點。的研究還顯示，BSFL幼蟲代謝和排洩黃曲黴毒素B1、(DON)、赭曲黴毒素A、玉米黴烯酮和真菌毒素的混合物，但警告說，需要進行額外的研究和毒理學測試，以了解飼料中可能的污染限度。據我所知，不幸的是，關于幼蟲腸道真菌毒素積累的研究尚未得到很好的記錄，因為最早的研究是在2017年(Purschke et al.， 2017;Bosch et al.， 2017)。現有的關于真菌毒素在蛹前的生物積累的研究是有希望的，因為研究得出了相同的結論。
四、重金屬積累
黑水虻的生産是農民直接從農場獲得額外收入的一個機會，但在動物糞便中發現了大量重金屬，有些已經超過了一些國家的飼料重金屬門檻值，如中國和歐盟(EU) (Qiao etal .， 2017)。例如，東北地區豬糞中镉的典型濃度為15.1mg/kg幹重(Qiao et al.， 2017)。這一濃度遠遠超過了中國0.1mg/kg的限制，是歐盟的7.5倍。禽畜糞便中鉻的最高濃度為2402.95mg/kg，超過中國标準的12倍。這些水準是一個問題，因為镉和鉻通常對動物和人類有毒，即使在低水準。有研究表明，某些重金屬對BSF有負面的發育和生存影響，例如鋅濃度升高，每天的蛹前收獲經曆了強烈的波動。受鋅污染的食物已被證明嚴重影響普通家蠅的幼蟲(40%)和蛹(70%)的存活率，原因是血細胞密度降低，血細胞密度是蒼蠅免疫系統的适應度名額。
表3：原料中初始重金屬濃度與BSFL前蛹和殘留物的比較
據了解，重金屬的積累确實發生在預蛹體内(表3)。然而，很少有人考慮到以繁殖為目的在蛹階段積累重金屬。在一項有趣的研究中，喬等人(2017)測試了镉和鉻在不同生命階段和身體不同部位的存在，發現與飲食相比，幼蟲和蛹前的镉濃度明顯更高，但鉻産生的結果相反，其濃度較低。在幼蟲期和蛹前期，這兩種金屬大多存在于體内，而不是被皮中。然而，在蛹中，蛹中含量較高，結果相反。研究結果表明，這兩種重金屬在不同生命階段不同身體部位的不同濃度可能是BSF通過蛻皮耐受和丢棄重金屬脅迫的一種政策。
在重金屬對幼蟲發育的影響方面，镉和鉻對羽化率和幼蟲存活率沒有影響。镉對蛹的累積數量沒有顯著影響，而鉻對蛹的累積數量有顯著影響。一個可能的原因是化蛹率較低的高鉻濃度可能破壞了蛋白質、碳水化合物和脂質的代謝活動，導緻生命階段進展的能量不足。镉高積累的另一個可能解釋是，Cd2+類似于Ca2+，可以通過鈣通道吸收到細胞中。盡管(2015b)的镉濃度增加了18倍，這應該會引起毒性，但從閉合的卵到預蛹的發育時間平均隻變化了1.3天。Braeckman等人發現的一種hsp70家族蛋白可以解釋對發育時間的低影響。該蛋白是由白紋伊蚊(雙翅目:庫蚊科)細胞環境中的高镉水準誘導産生的，并作為抵抗镉影響的防禦機制。另一方面，正如Ortel所解釋的那樣，重金屬也會促進BSFL中脂質積累的減少。Purschke et al.(2017)的一篇論文與Ortel(1995)的發現一緻，即幼蟲後品質較低。