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Le développement durable de la nutrition des poissons en aquaculture devra répondre aux défis que pose l'aquaponie en ce qui concerne le besoin croissant de produire des aliments de haute qualité. La manipulation de l'azote, du phosphore et de la teneur en minéraux des régimes alimentaires des poissons utilisés en aquaponie est une façon d'influer sur les taux d'accumulation des nutriments, réduisant ainsi le besoin de suppléments artificiels et externes en nutriments. Selon Rakocy et al. (2004), les déchets de poisson et d'aliments pour animaux fournissent la plupart des nutriments nécessaires aux plantes si le rapport optimal entre l'apport quotidien d'aliments pour poissons et les zones de culture des plantes est maintenu. Les déchets solides de poisson appelés « boues » dans les systèmes aquaponiques entraînent la perte d'environ la moitié des éléments nutritifs disponibles, en particulier le phosphore, qui pourraient théoriquement être utilisés pour la production de biomasse végétale, mais l'information demeure limitée (Delaide et al., 2017 ; Goddek et al., 2018). Alors que l'objectif de durabilité de la nutrition des poissons en aquaculture sera atteint à l'avenir en utilisant des régimes adaptés aux besoins alimentaires, les aliments pour poissons en aquaponie doivent répondre aux besoins nutritionnels tant pour les poissons que pour les plantes. L'augmentation de la durabilité découlera en partie de la diminution de la dépendance à l'égard de la farine de poisson (FM) et de l'huile de poisson (FO) et de nouveaux ingrédients naturels bruts à forte énergie et à faible empreinte carbone. Pour préserver la biodiversité et l'utilisation durable des ressources naturelles, il faut limiter l'utilisation de la FF et de la FO basées sur la pêche sauvage dans les milieux aquatiques (Tacon et Metian, 2015). Cependant, la performance du poisson, la santé et la qualité du produit final peuvent être altérées en substituant la FM alimentaire à d'autres ingrédients. Par conséquent, la recherche sur la nutrition des poissons est axée sur l'utilisation et la transformation efficaces des composants alimentaires afin de fournir les nutriments essentiels nécessaires qui maximiseront le rendement de la croissance et assureront une aquaculture durable et résiliente. Remplacer le FM, qui est une source de protéines excellente mais coûteuse dans l'alimentation des poissons, n'est pas simple en raison de son profil unique en acides aminés, de sa digestibilité élevée des nutriments, de sa palatabilité élevée, de sa quantité suffisante de micronutriments et de son manque général de facteurs antinutritionnels (Gatlin et al., 2007).

De nombreuses études ont montré que la farine de soja peut être remplacée avec succès par la farine de soja dans les aquafeeds, mais la farine de soja présente des facteurs anti-nutritionnels tels que les inhibiteurs de la trypsine, l'agglutinine de soja et la saponine, qui limitent son utilisation et des pourcentages élevés de remplacement dans l'élevage des poissons carnivores. Le remplacement élevé de la MF par des farines végétales dans le régime alimentaire des poissons peut également réduire la biodisponibilité des nutriments chez les poissons, ce qui entraîne des altérations des éléments nutritifs dans la qualité finale du produit (Gatlin et al., 2007). Il peut également causer des perturbations indésirables au milieu aquatique (Hardy, 2010) et réduire la croissance des poissons en raison de la réduction des concentrations d'acides aminés essentiels (en particulier la méthionine et la lysine) et de la diminution de la palatabilité (Krogdahl et al., 2010). Gerile et Pirhonen (2017) ont fait remarquer qu'un remplacement à 100 % de la farine de gluten de maïs réduisait considérablement le taux de croissance de la truite arc-en-ciel, mais que le remplacement du FM n'affectait pas la consommation d'oxygène ni la capacité de nage.

Des niveaux élevés de matière végétale peuvent également affecter la qualité physique des granulés et compliquer le processus de fabrication pendant l'extrusion. La plupart des sources alternatives de nutriments d'origine végétale pour les aliments du poisson contiennent une grande variété de facteurs antinutritionnels qui interfèrent avec le métabolisme des protéines du poisson en altérant la digestion et l'utilisation, ce qui entraîne une augmentation des rejets d'azote dans l'environnement, ce qui peut nuire à la santé et au bien-être des poissons. De plus, des régimes alimentaires, y compris des niveaux élevés d'acide phytique, ont modifié la digestion du phosphore et des protéines, ce qui a entraîné une forte libération de N et de P dans l'environnement environnant. L'apport alimentaire et la palatabilité, la digestibilité et la rétention des éléments nutritifs peuvent varier en fonction de la tolérance et des niveaux des espèces de poissons et peuvent modifier la quantité et la composition des déchets de poisson. Compte tenu de ces résultats, les formulations de régime alimentaire des poissons en aquaponie devraient étudier la « tolérance » des facteurs anti-nutritionnels (p. ex. le phytate) pour différents ingrédients alimentaires et pour chaque espèce de poisson utilisée en aquaponie, ainsi que les effets de l'addition de minéraux tels que le Zn et phosphate dans les régimes. Il convient également de noter que, même si le matériel végétal est considéré comme une option écologiquement rationnelle pour remplacer la MF dans les aquafeeds, les plantes ont besoin d'irrigation et peuvent donc entraîner des impacts écologiques sous la forme de leur empreinte hydrique et écologique (Pahlow et al., 2015) du ruissellement des éléments nutritifs des champs.

Les sous-produits animaux terrestres tels que les protéines animales transformées non ruminants (PAP) dérivées d'animaux d'élevage monogastriques (p. ex. volaille, porc) propres à la consommation humaine au point d'abattage (matières de catégorie 3, règlement CE 142/2011 ; règlement CEE 56/2013) pourraient également remplacer la FM et soutenir la économie circulaire. Ils ont une teneur en protéines plus élevée, des profils d'acides aminés plus favorables et moins d'hydrates de carbone par rapport aux ingrédients pour les plantes, tout en dépourvus de facteurs antinutritionnels (Hertrampf et Piedad-Pascual, 2000). Il a été démontré que les farines de viande et d'os peuvent servir de bonne source de phosphore lorsqu'elles sont incluses dans le régime alimentaire du Nil Tilapia (Ashraf et al., 2013), bien qu'elles aient été strictement interdites dans l'alimentation des ruminants en raison du risque de déclenchement de l'encéphalopathie spongiforme bovine (maladie de la vache folle). Certaines espèces d'insectes, comme la mouche noire du soldat (Hermetia illucens), pourraient être utilisées comme source de protéines alternative pour l'alimentation durable des poissons. Les principaux avantages environnementaux de l'élevage d'insectes sont : a) moins de terres et d'eau sont nécessaires, b) moins d'émissions de gaz à effet de serre et c) les insectes ont un rendement élevé de conversion des aliments (Henry et al., 2015). Cependant, il est nécessaire de poursuivre les recherches afin de fournir des données probantes sur les questions de qualité et de sécurité et de vérifier les risques pour le poisson, les plantes, les humains et l'environnement.

Il est important de noter que les poissons ne peuvent pas synthétiser plusieurs nutriments essentiels nécessaires à leur métabolisme et à leur croissance et dépendent de l'alimentation pour leur approvisionnement. Cependant, certains groupes d'animaux peuvent utiliser des régimes alimentaires déficients en nutriments, car ils portent des micro-organismes symbiotiques qui peuvent fournir ces composés (Douglas, 2010), ce qui permet aux poissons d'obtenir un maximum d'avantages lorsque l'offre microbienne de leurs nutriments essentiels est adaptée à la demande. L'offre insuffisante limite la croissance des poissons, tandis que l'offre excédentaire peut être nuisible en raison de la nécessité pour les poissons de neutraliser la toxicité causée par des composés non essentiels. On ignore dans quelle mesure la fonction microbienne varie en fonction des besoins des différentes espèces de poissons et quels sont les mécanismes sous-jacents. Fait important, le microbiote intestinal d'un animal aquatique peut en théorie jouer un rôle essentiel dans la fourniture des nutriments nécessaires et l'obtention de la durabilité dans l'élevage piscicole (Kormas et al., 2014 ; Mente et al., 2016). Des recherches plus poussées dans ce domaine aideront à faciliter la sélection des ingrédients à utiliser dans les aliments pour poissons qui favorisent la diversité des microbiotes intestinaux afin d'améliorer la croissance et la santé des poissons.

La recherche sur l'utilisation de sources alternatives de protéines végétales et animales et d'ingrédients faiblement trophiques pour les aliments du poisson est en cours. La substitution d'ingrédients bruts d'origine marine dans les aliments pour poissons, qui pourraient être utilisés directement à des fins alimentaires humaines, devrait réduire la pression exercée par la pêche et contribuer à préserver la biodiversité. Les organismes à faible niveau trophique, comme la mouche noire du soldat, qui peuvent servir d'ingrédients aquafeed, peuvent être cultivés sur des sous-produits et des déchets d'autres pratiques agricoles industrielles étant donné des repas de qualité nutritionnelle différente, ce qui ajoute des avantages environnementaux supplémentaires. Cependant, les efforts visant à réussir avec l'économie circulaire et le recyclage des nutriments organiques et inorganiques devraient être traités avec précaution, car les composés indésirables présents dans les matières premières et les produits de la mer pourraient accroître le risque pour la santé animale, le bien-être, le rendement de croissance et la sécurité du produit final pour consommateurs. La recherche, la surveillance continue et la production de rapports sur les contaminants des animaux aquatiques d'élevage par rapport aux limites maximales dans les ingrédients et les régimes alimentaires des aliments des animaux sont essentiels pour éclairer les révisions et l'introduction de nouveaux règlements.


Aquaponics Food Production Systems

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