13.2 Устойчивое развитие рыбного питания

Устойчивое развитие рыбного питания в аквакультуре должно соответствовать задачам аквапоники в связи с растущей потребностью в производстве высококачественных продуктов питания. Манипулирование азотным, фосфором и минеральным содержанием рыбных рационов, используемых в аквапонике, является одним из способов повлиять на темпы накопления питательных веществ, тем самым снижая потребность в искусственном и внешнем дополнении питательных веществ. Согласно Rakocy et al. (2004), рыба и кормовые отходы обеспечивают большую часть питательных веществ, необходимых растениям, если сохраняется оптимальное соотношение между ежедневным поступлением кормов для рыбы и районами выращивания растений. Твердые рыбные отходы, называемые «осадком» в аквапонных системах, приводят к потере примерно половины имеющихся питательных веществ, особенно фосфора, которые теоретически могут быть использованы для производства биомассы растений, но информация по-прежнему ограничена (Delaide et al. 2017; Goddek et al. 2018). В то время как цель устойчивого питания рыб в аквакультуре в будущем будет достигнута за счет использования специально разработанных рационов питания, корма для рыб в аквапонике должны отвечать питательным требованиям как к рыбе, так и к растениям. Повышение устойчивости отчасти будет обусловлено меньшей зависимостью от рыбной муки (FM) и рыбьего жира (FO) и новых, высокоэнергетических, низкоуглеродных сырьевых ингредиентов. Для сохранения биоразнообразия и устойчивого использования природных ресурсов необходимо ограничить использование диких рыбных запасов FM и FO в аквакормах (Tacon and Metian 2015). Однако при замене диетических FM альтернативными ингредиентами могут изменяться показатели, состояние здоровья и качество конечного продукта. Таким образом, исследования в области питания рыб сосредоточены на эффективном использовании и преобразовании пищевых компонентов для обеспечения необходимых основных питательных веществ, которые позволят максимизировать показатели роста и обеспечить устойчивую и устойчивую аквакультуру. Замена FM, который является отличным, но дорогостоящим источником белка в рационах рыб, не является простой из-за уникального аминокислотного профиля, высокой усвояемости питательных веществ, высокой вкусовости, достаточного количества микроэлементов, а также общего отсутствия антипитательных факторов (Gatlin et al. 2007).

Многие исследования показали, что FM может быть успешно заменен соевым шромом в аквакормах, но соевый шрот имеет антипитательные факторы, такие как ингибиторы трипсина, агглутинин сои и сапонин, которые ограничивают его использование и высокие проценты замещения при выращивании плотоядных рыб. Замена высокой FM растительными кормами в рыбных рационах также может снизить биодоступность питательных веществ в рыбе, что приводит к изменению питательных веществ в конечном качестве продукта (Gatlin et al. 2007). Это также может вызвать нежелательные нарушения водной среды (Hardy 2010) и снизить рост рыбы из-за снижения содержания незаменимых аминокислот (особенно метионина и лизина) и снижения вкусовых качеств (Krogdahl et al. 2010). Gerile and Pirhonen (2017) отметили, что 100% замена FM кукурузной клейковины значительно снизила темпы роста радужной форели, но замена FM не повлияла на потребление кислорода или плавательную способность.

Высокий уровень растительного материала может также повлиять на физическое качество гранул и может осложнить процесс изготовления во время экструзии. Большинство альтернативных источников питательных веществ растительного происхождения для кормов для рыб содержат широкий спектр антипитательных факторов, которые мешают метаболизму рыбного белка, нарушая пищеварение и утилизацию, что приводит к увеличению выбросов N в окружающей среде, что может повлиять на здоровье и благосостояние рыб. Кроме того, диеты, включая высокий уровень фитиновой кислоты, изменяют фосфор и пищеварение белка, что приводит к высоким выбросам N и P в окружающую среду. Потребление и вкусовые качества корма, усвояемость и удержание питательных веществ могут варьироваться в зависимости от допуска и уровня рыб и могут изменять количество и состав рыбных отходов. Принимая во внимание эти результаты, рецептуры рыбного рациона в аквапонике должны исследовать «толерантность» диетических факторов (например, фитат) для различных ингредиентов корма и для каждого вида рыб, используемых в аквапонике, а также последствия добавления таких минералов, как Zn и фосфат в рационах. Следует также отметить, что, даже если растительный материал рассматривается в качестве экологически приемлемого варианта замены FM в аквакормах, растения нуждаются в орошении и, таким образом, могут вызывать экологические последствия в виде их воды и экологических последствий (Pahlow et al. 2015) от стока питательных веществ с полей.

Наземные побочные продукты животного происхождения, такие как нежвачные животные белки (ПАП), полученные от выращиваемых моножелудком животных (например, птица, свинина), пригодные для употребления в пищу в момент убоя (материалы категории 3, постановление ЕС 142/2011; постановление ЕС 56/2013), также могут заменить FM и поддержать круговая экономика. Они обладают более высоким содержанием белка, более благоприятными аминокислотными профилями и меньшим количеством углеводов по сравнению с ингредиентами растительных кормов, но также не имеют антинутриционных факторов (Hertrampf and Piedad-Pascual 2000). Показано, что мясная и костная мука может служить хорошим источником фосфора, если она включена в рацион Nile Tilapia (Ashraf et al. 2013), хотя она строго запрещена в кормах жвачных животных из-за опасности инициирования губчатой энцефалопатии крупного рогатого скота (коровьего болезнь). Некоторые виды насекомых, такие как черная солдатская муха (Hermetia illucens), могут использоваться в качестве альтернативного источника белка для устойчивых кормовых рационов рыб. Основные экологические преимущества земледелия насекомых заключаются в том, что a) требуется меньшее количество земельных и водных ресурсов, b) сокращение выбросов парниковых газов и с) насекомые обладают высокой эффективностью конверсии кормов (Henry et al. 2015). Вместе с тем сохраняется необходимость в проведении дальнейших исследований для сбора данных по вопросам качества и безопасности и выявления рисков для рыб, растений, людей и окружающей среды.

Важно отметить, что рыба не может синтезировать несколько основных питательных веществ, необходимых для их метаболизма и роста, и зависит от корма для этого питания. Однако есть определенные группы животных, которые могут использовать диеты с дефицитом питательных веществ, поскольку они содержат симбиотические микроорганизмы, которые могут обеспечить эти соединения (Douglas 2010), и, таким образом, рыба может получить максимальную выгоду, когда предложение микробов их основных питательных веществ масштабируется к спросу. Недостаточное предложение ограничивает рост рыбы, в то время как избыточное предложение может быть вредным из-за необходимости нейтрализовать токсичность, вызываемую несущественными соединениями. Степень, в которой микробная функция варьируется в зависимости от потребностей различных видов рыб и каковы лежащие в их основе механизмы, в значительной степени неизвестна. Важно отметить, что микробиота кишечника водных животных теоретически может играть решающую роль в обеспечении необходимых питательных веществ и обеспечении устойчивости в рыбоводстве (Kormas et al. 2014; Mente et al. 2016). Дальнейшие исследования в этой области помогут облегчить выбор ингредиентов для использования в кормах для рыб, которые способствуют разнообразию микробиоты кишечника для улучшения роста и здоровья рыб.

Продолжаются исследования по вопросам использования альтернативных источников растительного и животного белка и низкотрофических кормовых ингредиентов для рыб. Замена морских сырьевых ингредиентов в кормах для рыб, которые могут использоваться непосредственно в пищевых целях, должна снизить рыбопромысловое давление и способствовать сохранению биологического разнообразия. Низкий трофический уровень организмов, таких как черная солдатская муха, которые могут служить ингредиентами аквакорма, могут выращиваться на побочных продуктах и отходах других видов сельскохозяйственной промышленной практики с учетом различных питательных качеств пищи, тем самым добавляя дополнительные экологические выгоды. Однако усилия, направленные на достижение успеха в условиях циркулярной экономики и рециркуляции органических и неорганических питательных веществ, должны осуществляться с осторожностью, поскольку нежелательные соединения в сырье и морепродукты могут повысить риск для здоровья животных, благосостояния, производительности роста и безопасности конечного продукта потребители. Исследования, постоянный мониторинг и отчетность по загрязняющим веществам, выращенным в водном хозяйстве, с учетом максимальных предельных значений в кормовых ингредиентах и рационах питания имеют важное значение для внесения изменений и введения новых правил.