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Impact de la moulée sur la performance et l’apparition de mauvais goût chez la truite arc-en-ciel
(Oncorhynchus mykiss) élevée en système d’aquaculture en recirculation
Mémoire
Alexandre Pilote
Maîtrise avec mémoire en sciences animales Maître ès sciences (M. Sc.)
Québec, Canada
© Alexandre Pilote, 2013
iii
Résumé
Les systèmes d‘aquaculture en recirculation (RAS) possèdent plusieurs avantages comparativement aux
systèmes d‘élevage ouverts. Parmi ces avantages, notons l‘économie d‘eau, le contrôle de certains
paramètres physico-chimiques et le meilleur traitement des eaux usées. Cependant, les poissons élevés en
RAS sont souvent pris avec des problèmes de mauvais goût. Ce mauvais goût chez le poisson est dû à
l‘accumulation dans les tissus lipidiques de molécules telles que la géosmine et le 2-méthylisobornéol. Les
cyanobactéries, les actinomycètes, les myxobactéries, entres autres, sont reconnues comme étant
productrices de ces molécules. Lorsque les molécules sont présentes dans les systèmes d‘élevage,
l‘accumulation dans la chair des poissons rend le poisson impropre à la consommation bien que non-toxique.
La limite de détection humaine pour ces molécules est de l‘ordre du ng/L dans l‘eau et du μg/kg dans la chair
de poisson.
Aucune technologie (ozonation, filtration, etc.) n‘est suffisante pour régler complètement ce problème. Cette
étude est la première qui étudie l‘impact de la moulée utilisée sur l‘apparition du mauvais goût chez le poisson
élevé en RAS. Comme la moulée a une influence directe sur différents paramètres physico-chimiques de l‘eau
des bassins, il se pourrait que cela ait un effet sur la quantité de micro-organismes producteurs de molécules
du mauvais goût. L‘hypothèse de départ était que l‘utilisation d‘une moulée produisant moins de solides en
suspension pourrait limiter l‘apparition de mauvais goût dans la chair de truites arc-en-ciel (Oncorhynchus
mykiss).
Pour l‘expérience, deux moulées différentes ont été utilisées. La première est reconnue pour produire des
fèces compactes tandis que l‘autre est reconnue pour produire des fèces plutôt friables. La concentration de
géosmine était différente entre les deux unités. Aucune corrélation n‘a été observée entre les paramètres
physico-chimiques et la concentration de géosmine. Cependant, certains paramètres (concentration de
phosphore, quantité de solides en suspension) pourraient avoir un influence dans ce cas-ci. L‘apparition du
mauvais goût chez le poisson élevé en RAS peut donc être influencée par la moulée utilisée.
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Table des matières
Résumé .................................................................................................................................. iii Table des matières .................................................................................................................. v Liste des tableaux ................................................................................................................. vii
Liste des figures ..................................................................................................................... ix Avant-propos ......................................................................................................................... xi CHAPITRE 1 .......................................................................................................................... 1 REVUE DES TRAVAUX ANTÉRIEURS ............................................................................ 1
1. Introduction ..................................................................................................................... 2
2. L’aquaculture .................................................................................................................. 2 2.1 L’aquaculture internationale ..................................................................................... 2
2.2 L’aquaculture au Canada .......................................................................................... 3
2.3 L’aquaculture au Québec .......................................................................................... 3 3. Poisson d’eau douce ........................................................................................................ 4
3.1 La truite arc-en-ciel ................................................................................................... 4 4. Système d’aquaculture .................................................................................................... 5
4.1 Système d’aquaculture ouvert ................................................................................... 5 4.2 Système d’aquaculture en recirculation .................................................................... 5
5. Problèmes de mauvais goût en aquaculture .................................................................... 6 5.1 Historique de la problématique ................................................................................. 7 5.2 Micro-organismes producteurs des composés responsables du mauvais goût ......... 9
6. Composés responsables du mauvais goût ..................................................................... 11 6.1 Géosmine ................................................................................................................ 12
6.2 MIB (2-méthylisobornéol) ...................................................................................... 12 6.3 Dynamique d’absorption et d’épuration des molécules du mauvais goût .............. 13
7. Paramètres influençant l’apparition des molécules du mauvais goût ........................... 15 8. Méthode d’analyse de la géosmine/2-MIB ................................................................... 16
9. Solutions apportées au problème de mauvais goût ....................................................... 16 10. Problématique ............................................................................................................. 18
10.1 Hypothèses ............................................................................................................ 19
10.2 Objectifs ................................................................................................................ 20 CHAPITRE 2 ........................................................................................................................ 21 IMPACT OF DIET ON PERFORMANCE OF RAINBOW TROUT (ONCORHYNCHUS
MYKISS) AND OFF-FLAVOUR DEVELOPMENT IN A RECIRCULATING
AQUACULTURE SYSTEM ................................................................................................ 21
ABSTRACT ...................................................................................................................... 22 RÉSUMÉ .......................................................................................................................... 22 1. Introduction ................................................................................................................... 24 2. Materials and Methods .................................................................................................. 25
2.1 Experimental system ............................................................................................... 25
2.2 Measured growth parameters .................................................................................. 28 2.3 Fillet preparation and quantification of off-flavour compounds in fish flesh ......... 29 2.4 Lipid analysis of fish fillet ...................................................................................... 29 2.5 Physicochemical analyses ....................................................................................... 29 2.6 Statistical analysis ................................................................................................... 30
vi
3. Results .......................................................................................................................... 30
3.1 Growth .................................................................................................................... 30
3.2 Geosmin analysis .................................................................................................... 32 3.3 Lipid analysis ......................................................................................................... 33 3.4 Water analysis ........................................................................................................ 34
4. Discussion .................................................................................................................... 38 5. Conclusion .................................................................................................................... 40
References ........................................................................................................................ 41 Conclusion générale ............................................................................................................. 49 Références ............................................................................................................................ 51
vii
Liste des tableaux
Table 2.1 : Chemical composition of experimental diets ..................................................... 27
Table 2.2 : Growth parameters ............................................................................................. 32
Table 2.3 : Ion chromatography methods ............................................................................. 46
ix
Liste des figures
Figure 2.1. Schematic representation of the RAS ................................................................. 26
Figure 2.2. Fish growth curves for the 252 days study ......................................................... 31
Figure 2.3. Concentration of geosmin in rainbow trout flesh for the 252 days study .......... 33
Figure 2.4. Comparison between the lipid concentration and the geosmin concentration ... 34
Figure 2.5. Evolution of nitrate, chloride and sodium concentrations in the water .............. 35
Figure 2.6. Evolution of sulfate, calcium and magnesium concentration in the water ......... 35
Figure 2.7. Evolution of phosphate and potassium concentration in the water .................... 36
Figure 2.8. Evolution of nitrite and ammonium concentration in the water ......................... 37
Figure 2.9. Evolution of turbidity and total organic carbon concentration in the water ....... 37
xi
Avant-propos
Je tiens à remercier sincèrement mon directeur, le professeur Grant W. Vandenberg, pour la confiance qu‘il
m‘a témoignée en me confiant ce projet. Également, je souhaite le remercier pour toutes les connaissances
apprises lors de ces deux années tant au niveau théorique que pratique.
Je remercie Émilie Proulx pour son soutien, sa disponibilité et la résolution de nombreux problèmes tout au
long de ma maîtrise.
Je remercie Pallab Sarker pour les nombreuses connaissances acquises notamment sur l‘aquaculture en
général et les conseils de rédaction.
Je remercie Daniel Proulx et Annick Demanche pour leur contribution primordiale lors de la phase initiale du
projet.
Je remercie Marc Auffret ainsi que le professeur Richard Villemur (INRS-Institut Armand-Frappier, Laval, QC,
CA) pour leur précieuse collaboration et leurs conseils tout au long de l‘étude.
Je remercie Pascal Dubé (INAF – UL), Michel Bisping (Dép. génie civil – UL), Micheline Gingras (Dép. sci.
animales – UL) et Nancy Bolduc (Dép. sci. animales – UL) pour leur aide technique en laboratoire.
Je remercie Annabella Bai, Sanja Risticevic et le professeur Janusz Pawliszyn (Univsersité de Waterloo, ON,
CA) pour leur accueil lors de mon stage et pour l‘apprentissage reçu lors de mon passage.
Je remercie tous les employés du LARSA sans qui les expériences n‘auraient jamais vu le jour.
Je remercie les membres du groupe de recherche Vandenberg pour leur complicité et leur sincère amitié.
Je remercie finalement ma famille pour le soutien qu‘elle m‘a témoignée pendant toutes mes études.
1
CHAPITRE 1
REVUE DES TRAVAUX ANTÉRIEURS
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1. Introduction
L‘aquaculture désigne un élevage ou une culture de poissons, de crustacés, de coquillages, de reptiles,
d‘amphibiens ou de plantes dans des bassins ou en mer qui permettent le contrôle de certains paramètres
physiques amenant la récolte directe du produit. L‘aquaculture implique de cultiver des populations en eau
douce ou en eau salée dans un environnement contrôlé comparativement à la pêche commerciale qui récolte
les populations sauvages d‘organismes aquatiques. La culture se déroule dans des bassins artificiels, des
lacs, des rivières ou en pleine mer. Les organismes sont nourris et soignés de façon à ce qu‘ils aient une
bonne croissance et une bonne qualité à la vente. Lorsque les individus ont atteint une taille optimale, ils sont
récoltés, transformés et expédiés pour la consommation et autres utilités. (MPO, 2011)
2. L’aquaculture
2.1 L’aquaculture internationale
La pêche commerciale et l‘aquaculture ont produit ensemble 142 millions de tonnes de poissons en 2008. Sur
les 142 millions, 115 étaient destinés à la consommation humaine, ce qui constitue un record de 17 kg de
poissons par habitant. En 2007, la population mondiale tirait des produits aquatiques 15,7 pour cent de
l‘ensemble de ses apports en protéines d‘origine animale et 6,1 pour cent de sa consommation totale de
protéines. Pour plus de 1,5 milliard de personnes à l‘échelle internationale, le poisson représente 20 pour cent
de leur apport en protéines animales. (FAO, 2010)
De 2000 à 2008, la production totale de l‘aquaculture est passée de 32,4 millions de tonnes à 52,5 millions,
soit une augmentation de plus de 61 %. De son côté, la production mondiale provenant de la pêche est
demeurée relativement stable au cours des dix dernières années. (FAO, 2010) D‘après les prévisions de la
FAO, durant l‘année 2012, la fraction de poisson provenant de l‘aquaculture à l‘échelle mondiale dépassera
les 50 % pour la première fois. L‘aquaculture est la solution au problème de population toujours grandissante
et d‘épuisement des stocks de poissons sauvages. (FAO, 2010)
L‘aquaculture est le domaine de production d‘aliments d‘origine animale le plus prospère et a même réussi à
dépasser la croissance démographique. Les disponibilités de produits aquacoles venant de l‘aquaculture sont
passées de 0,7 kg par habitant en 1970 à 7,8 kg en 2008. Cette augmentation constitue une hausse de 6,6
pour cent par année. La région de l‘Asie et du Pacifique produit pour 89 pour cent du volume de l‘aquaculture
mondiale pour une valeur monétaire de 79 pour cent au niveau mondiale. La production de la Chine seule
3
représente 62 pour cent de la production totale en volume et 51 pour cent de la valeur totale de la production.
(FAO, 2010)
2.2 L’aquaculture au Canada
Le Canada est au 23e rang mondial des producteurs aquacoles en ce qui à trait aux volumes de production.
Quant à la valeur de production, le Canada se hisse au 20e rang mondial. Même si le Canada contribue pour
moins de 0,3 % de la production aquacole mondiale, il se classe au 4e rang des producteurs de saumons
d‘élevage. Le saumon est l‘espèce la plus élevée en aquaculture au Canada. Cette espèce représente 73 pour
cent du volume de la production canadienne. Les autres espèces majeures sont les moules (14 %) et les
huîtres (5 %). (MPO, 2009)
À l‘intérieur du pays, l‘aquaculture représente environ un tiers de la valeur totale des produits aquatiques.
Cette valeur a plus que doublé entre 1997 et 2009, passant de 392 millions de dollars à 801 millions de
dollars. La valeur économique brute totale générée par l‘aquaculture au Canada atteint 2,1 milliards de dollars.
(MPO, 2009)
2.3 L’aquaculture au Québec
L‘aquaculture au Québec reste minoritaire comparativement aux pêches maritimes et d‘eau douce. La pêche
maritime produisait 58 727 tonnes en 2009 pour une valeur de 119,7 millions de $ (M$). La pêche en eau
douce, beaucoup moins, produisait 645 tonnes pour une valeur de 1,6 M$. L‘aquaculture produisait, pour la
même année, 1 838 tonnes pour 12,3 M$. De ce montant, 11,2 M$ provient de la dulciculture (culture en eau
douce) et 1,1 M$ de la mariculture (MAPAQ, 2011).
Le nombre d‘entreprise pratiquant la dulciculture au Québec a diminué dans les dernières années. Entre 2000
et 2007, une moyenne de 142 entreprises étaient toujours actives. Ce nombre était descendu jusqu‘à 100 en
2009. Par conséquence, la production a légèrement diminué entre l‘an 2000 et l‘an 2009, passant de 1 446
tonnes à 1 286 tonnes (MAPAQ, 2011).
La truite arc-en-ciel a été l‘espèce la plus cultivée durant la dernière décennie. Cependant, suite à une baisse
de production, l‘omble de fontaine est maintenant l‘espèce la plus produite en aquaculture au Québec. Pour
l‘année 2009, 651 tonnes d‘omble de fontaine ont été produites. La truite arc-en-ciel reste en deuxième
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position avec 569 tonnes et suit l‘omble chevalier avec 51 tonnes. Le reste des poissons ne comptant que
pour 15 tonnes (MAPAQ, 2011).
Pour la mariculture, le nombre d‘entreprises la pratiquant est plutôt stable aux alentours de 23. La production a
légèrement augmenté durant les dernières années, passant de 517 tonnes en 2000 à 552 tonnes en 2009. La
valeur économique du produit a également augmenté puisque la valeur totale de production par la mariculture
est passé de 756 M$ à 1 052 M$ en 10 ans. La moule reste le facteur majeur dans cette industrie. Sur les 552
tonnes produites en 2009, les moules constituaient 522 tonnes pour un total de 679 M$ (MAPAQ, 2011).
3. Poisson d’eau douce
3.1 La truite arc-en-ciel
La truite arc-en-ciel est originaire de la partie est du Pacifique et des eaux douces à l‘ouest des montagnes
Rocheuses. Au Canada, en plus de la Colombie-Britannique, son aire de distribution englobe Terre-Neuve, la
partie sud de la Nouvelle-Écosse à l‘Ontario, le nord du Manitoba et de l‘Alberte et le Yukon. La truite arc-en-
ciel est, à la base, une espèce d‘eaux froides. Cette espèce se divise principalement en deux sous-espèces
dépendamment de leur habitat. Les truites de cours d‘eau préfèrent les rivières étroites, peu profondes dont le
lit est graveleux. Les truites de lac préfèrent les lacs froids qui offrent des endroits moins profonds ainsi qu‘une
végétation adéquate. Il faut également aux truites de lac l‘accès à une rivière à lit graveleux pour la fraie
(MPO, 2010).
La truite arc-en-ciel fraie au printemps tout de suite après la fonte des neiges. L‘éclosion survient entre 4 et 7
semaines plus tard tout dépendant de la région et de l‘habitat. Ce poisson se nourrit normalement près du
fond. La truite est un prédateur qui avale insectes aquatiques et terrestres, des crustacés, des œufs de
poissons et autres petits poissons (MPO, 2010).
Le corps de la truite arc-en-ciel est long et fin et possède une bande irisée sur les flancs, de la tête jusqu‘à la
queue. La couleur générale est plutôt variable, pouvant aller du bleu au jaune-vert, au brun ou au noir. La
chair est blanche, légèrement teintée de rose. La saveur de la chair est délicate et légèrement sucrée (MPO,
2010).
5
4. Système d’aquaculture
4.1 Système d’aquaculture ouvert
Dans un système d‘aquaculture ouvert, l‘eau passe dans tout le système seulement une fois avant d‘être
rejeté dans l‘environnement. Le débit d‘eau neuve entrant apporte de l‘oxygène aux poissons et permet
d‘éliminer les matières en suspension et les différents déchets présents dans le système. La qualité de l‘eau
est maintenue en jetant une partie de l‘eau constamment de sorte que les paramètres physico-chimiques tels
l‘oxygène dissous, les concentrations en ammoniac et nitrites demeurent sous le seuil limite pour la culture
des poissons (MAPAQ, 2006).
L‘emplacement de ces systèmes d‘aquaculture est dépendante de la disponibilité en eau puisque l‘élevage de
poisson dans ce type de système requiert énormément d‘eau. Également, la température de l‘eau des bassins
est dépendante de la température de l‘eau neuve. Cela limite le nombre d‘espèces cultivables dans les
différentes régions du monde (MPO, 2010).
Ce sont les systèmes les plus utilisés mondialement puisqu‘ils sont faciles à administrer et le coût d‘installation
est inférieur à d‘autres systèmes d‘aquaculture. Le fort débit d‘eau neuve est aussi la cause d‘introduction de
différents pathogènes à l‘intérieur du système car le traitement de l‘eau neuve est coûteux et parfois inefficace
(MPO, 2010).
4.2 Système d’aquaculture en recirculation
Les systèmes d‘aquaculture en recirculation (RAS) incorporent différentes technologies additionnelles dans le
but de réutiliser l‘eau partiellement. Ces systèmes sont généralement utilisés lorsque, par exemple,
l‘approvisionnement en eau est limitée, le risque d‘introduction de pathogènes ou de contaminants dans le
système est élevée, la capacité d‘élimination des effluents est limitée ou encore que les opérateurs veulent
pratiquer un contrôle strict sur la paramètres de l‘eau.
Ces systèmes sont caractérisés par une complexité technique accrue, des coûts en départ plus élevés et,
dans certain cas, des coûts d‘exploitation également plus élevées. Cependant, parce que les RAS permettent
des conditions de culture optimales pendant toute l‘année, indépendamment des fluctuations de la qualité de
l‘approvisionnement en eau neuve, les taux de croissance peuvent être accélérés. Il est donc possible de
produire plus de poissons ou de plus gros poissons dans le même laps de temps. Dans un système bien
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conçu, les bénéfices de la production l‘emportent sur les coûts supplémentaires résultant en un coût net
inférieur de la production (MPO, 2010).
Les RAS visent à maximiser la réutilisation de l‘eau en utilisant un système complet de traitement de l‘eau. Le
processus de traitement de l‘eau comprend généralement l‘élimination des solides en suspension par filtration,
la biofiltration pour diminuer les concentrations d‘ammoniac et de nitrites, un système de dégazage,
d‘oxygénation et de désinfection. En ajustant chaque paramètre par une série de traitements à la place de
remplacer l‘eau, il est donc possible d‘obtenir un contrôle optimal des différents paramètres physico-
chimiques. (MAPAQ, 2006)
La qualité de l‘eau dans les RAS est tributaire de la complexité et du coût de l‘installation du système de
traitement des eaux usées. Une meilleure qualité de l‘eau peut être fournie grâce à l‘utilisation de procédés
supplémentaires de traitement. Un système de recirculation typique fournit une recirculation maximale de l‘eau
entre 95 et 99 % du débit du système tout en conservant des paramètres idéals pour les poissons. Un
équilibre doit être atteint dans la conception du système entre les objectifs de qualité de l‘eau et les coûts des
systèmes de traitements (MAPAQ, 2006).
Les réglementations de plus en plus sévères pour l‘utilisation de l‘eau et les exigences environnementales
concernant le traitement des eaux usées nous laissent croire à un changement dans la production aquacole.
De nouvelles avenues technologiques doivent être explorées pour s‘ajuster à ces nouvelles contraintes. Les
coûts de production en circuit ouvert augmenteront suite à ces nouvelles normes, ce qui rapprochera les coûts
de production en circuit ouvert de ceux en systèmes de recirculation. Les productions à grande échelle en
systèmes de recirculation n‘occupent pas une grande place pour l‘instant, mais cette technologie progresse et
elle constitue une voie de l‘avenir en aquaculture (Morin, 2002).
5. Problèmes de mauvais goût en aquaculture
En aquaculture, le contrôle de certains paramètres permet de cultiver des organismes et d‘obtenir une
croissance optimale. Cependant, une conséquence importante de notre incapacité à contrôler parfaitement
l‘environnement est que l‘animal est porté, de temps à autre, à développer des saveurs non voulues appelées
« mauvais goût » (Tucker et Martin, 1991; Haard, 1992). Ce mauvais goût est principalement causé par la
géosmine et le 2-méthylisobornéol. Ce sujet sera traité à la section 6.
7
La capacité à détecter les saveurs désagréables à d‘importantes implications au niveau de la survie de l‘être
humain puisque cela nous permet d‘évaluer la qualité de la nourriture avant de l‘avaler. Certaines odeurs
causées par la détérioration bactérienne peuvent nous indiquer que la denrée est impropre à la consommation
même s‘il en est rien. Même si les bactéries ne sont pas pathogènes, il est possible que l‘odeur repousse le
consommateur. D‘un autre côté, l‘absence de goût inhabituel dans la nourriture ne permet pas de conclure sur
le fait que la denrée est exempte de toxine. Nos sens ne sont donc pas parfaits pour l‘évaluation de la toxicité
d‘une denrée. Comme pour l‘exemple du mauvais goût en aquaculture, il est causé par des molécules non-
toxiques présentes en infimes concentrations à l‘intérieur de la chair de poisson (Diogini et al, 1993; Nakajima
et al, 1996).
Le mauvais goût acquis lors du la croissance du poisson n‘est donc pas relié à la sécurité alimentaire ou à
d‘autres facteurs qui influent la croissance et la santé du poisson. Ce problème de mauvais goût affecte
grandement les qualités organoleptiques du poisson, ce qui affecte par la suite l‘acceptabilité et le
développement du marché. Les produits de l‘aquaculture sont en concurrence avec les produits de la pêche
ainsi que d‘autres sources protéiques d‘origine terrestre qui coûtent souvent moins cher. Si les produits
possédant un mauvais goût sont commercialisés, le consommateur peut associer ce goût au secteur en
général et ne plus vouloir acheter de produit aquacole. Il se tournera donc vers les produits de la pêche tels
les fruits de mer, par exemple, ou encore la volaille, le porc ou le bœuf (Tucker, 2000).
5.1 Historique de la problématique
La plupart des problèmes reliés aux saveurs et aux odeurs dans le milieu aquatiques sont causés par des
métabolites bactériens et sont décrits comme étant « vaseux », « terreux », « boueux » ou « moisi ». Déjà en
1550, Conrad Gesner a noté dans son traité « Vollkommes Fisch-Buch » que la tanche Tinca tinca acquérait
de temps à autre un goût rappelant la boue de fond d‘étang. Deux siècles plus tard, Bloch notait que la carpe
Cyprinus carpio acquérait un goût boueux qui pouvait être supprimé en conservant le poisson pendant
plusieurs semaines dans de l‘eau propre. Cette observation est remarquable puisque la dépuration en eau
fraîche est encore la méthode la plus fiable pour la gestion du mauvais goût chez le poisson (Persson, 1995).
Léger (1910) a fait la première contribution importante pour la compréhension de la cause des problèmes du
mauvais goût. Il spéculait qu‘une substance relâchée par des amas de cyanobactéries (algues bleues-vertes)
Oscillatoria tenuis serait la cause du goût boueux présent chez la truite arc-en-ciel Oncorhynchus mykiss. Le
rôle des cyanobactéries dans le processus de mauvais goût chez les poissons a été supporté également par
Cornelius et Brandt (1933), qui attribuaient le mauvais goût à la présence de différentes espèces
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d‘Oscillatoria, des cyanobactéries. Plus tard, Thaysen et Pentelow (1936) ont associé le goût terreux retrouvé
dans certains saumons atlantiques Salmo salar capturés en Écosse avec des bactéries actinomycètes qui
poussaient dans des lits de roseaux en décomposition. Ils avançaient même qu‘un composé devait être
relâché par les bactéries et qu‘il était absorbé à travers les branchies pour ensuite se disperser dans les
différents tissus sanguins. Cette théorie sera acceptée plusieurs années après. Ces mêmes chercheurs ont
mené une expérience qui visait à cultiver du poisson dans des bassins contenant des cultures
d‘actinomycètes. Ils ont ensuite démontré que les poissons perdaient de leur mauvais goût après avoir été
transférés dans un bassin d‘eau potable (Tucker, 2000).
L‘identification des agents chimiques responsables du mauvais goût a dû attendre l‘apparition de meilleures
techniques de séparation analytiques. Dans le milieu des années 1960, Nancy Gerber et ses collègues de
l‘université Rutgers ont utilisé la relativement nouvelle technique de chromatographie sur phase gazeuse afin
d‘identifier la géosmine et le 2-méthylisobornéol. Ces deux métabolites étaient les plus communs retrouvés
dans les cultures d‘actinomycètes (Gerber et Lechevalier, 1965). Dans une étude de 1969, Aschner et son
équipe ont conclu que la cyanobactérie Oscillatoria était associée au mauvais goût terreux de la carpe
commune cultivée dans des étangs en Israël. Ils ont suggéré que le poisson obtenait ce goût d‘un composé
présent dans l‘eau ou encore en mangeant des biofilms de cyanobactéries. Également, ils notaient que le
problème de saveur pouvait être atténué en ajoutant un algicide dans les bassins d‘élevage (Tucker, 2000).
Quelques années plus tard, des saveurs reconnues comme étant « terreux ou moisi » ont été détectées dans
la barbue de rivière cultivée dans des étangs en Alabama (Lovell et Sackey, 1973) et dans le Kansas
(Maligalig et al., 1973). Le mauvais goût retrouvé dans les poissons de l‘Alabama a été révélé comme
provenant de la géosmine produite par des cyanobactéries (Lovell et al., 1986). Des apparitions de mauvais
goût chez ce même poisson sont apparues au Mississippi. Dans ce cas-ci, le 2-méthylisobornéol a été
découvert comme étant la principale cause (Martin et al., 1988; van der Ploeg et al., 1992).
Pour ce qui est des systèmes d‘aquaculture en recirculation, plusieurs évidences ont amené à croire,
dernièrement, que le problème de mauvais goût serait également présent dans ces systèmes (Masser et al.,
1999; Schrader et al., 2005). Le problème de mauvais goût à l‘intérieur des RAS serait également dû à
l‘absorption de géosmine et de 2-MIB par le poisson (Schrader et al., 2005; Guttman and van Rijn, 2008;
Schrader and Summerfelt, 2010; Houle, 2011).
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5.2 Micro-organismes producteurs des composés responsables du mauvais goût
Certaines études affirment que la source principale de MIB/géosmine dans l‘eau en général sont les
cyanobactéries (algues bleues) (Watson, 2004; Watson et al., 2008). Des études ont aussi démontré que le
MIB/géosmine peut provenir de certains types de bactéries filamenteuses ou d‘actinomycètes (Zaitlin and
Watson, 2006). Ces bactéries synthétisent le MIB/géosmine durant leur croissance et ces cellules les
relâchent ou les accumulent tout dépendant de la phase de croissance et également des différents paramètres
environnementaux. La grande majorité de ces deux composés est relâché durant la mort des bactéries et la
dégradation de ces cellules. Les épisodes de mauvais goût sont plus fréquents lorsque les conditions sont
eutrophiques, quand il y a surabondance de nutriments et que la température est élevée. Ces conditions
amènent une prolifération de bactéries dans l‘eau résultant en une production de MIB/géosmine.
Dans le domaine de l‘aquaculture, la géosmine et le MIB sont produits, généralement, par les même micro-
organismes qui sont abondants dans ce genre d‘environnement, soit les cyanobactéries et les actinomycètes
(Zaitlin et Watson, 2006; Smith et al., 2008; Schrader et Summerfelt, 2010). Récemment, Guttman et van Rjin
(2008) ont observé un grand relâchement de MIB dans le matériel du biofiltre et ont conclu que ce composé
était produit par une souche de Streptomyces, un actinomycète.
En plus des cyanobactéries et des actinomycètes, la production de géosmine/MIB peut arriver chez certains
types de mycètes (Jüttner et Watson, 2007). Wood et al. (2001) faisait la même conclusion quant aux
mycètes. En plus, une production de géosmine a été confirmée chez certaines espèces de myxobactéries,
comme chez Myxococcus fulvus (Yamamoto et al., 1994), Stigmatella aurantiaca (Dickschat et al., 2005), et
Chondromyces crocatus (Schulz et al., 2004). Même si les espèces de myxobactéries sont normalement
associés aux environnements terrestres, des souches de myxobactéries ont été isolés à partir de systèmes
d‘aquaculture (Carlson et Pacha, 1968; Yamamoto et al., 1994). De la géosmine a même été détectée dans le
développement de certaines espèces de Penicillium. (Larsen et al., 1994, 1995)
5.2.1 Cyanobactéries
Les cyanobactéries sont des micro-organismes aquatiques présentant d‘un côté des caractéristiques d‘algues
et, de l‘autre, des caractéristiques de bactéries. Ces bactéries ont besoin de beaucoup de nutriments pour
croître tels le phosphore et l‘azote. La prolifération de ces bactéries peut être déclenchée par plusieurs
facteurs comme le faible mouvement de l‘eau, la température élevée de l‘eau et la stagnation de celle-ci.
Lorsque la prolifération des cyanobactéries est rapide, il est possible de voir à l‘œil nu la formation de « fleurs
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d‘eau », allant du bleu-vert au rouge. Ces amas de cyanobactéries produisent parfois des odeurs
désagréables. À l‘extérieur, ces bactéries sont plus nombreuses vers la fin de l‘été et en automne. Certaines
espèces produisent des toxines dépendamment des conditions environnementales. Certaines toxines peuvent
nuire à santé des animaux et des humains suite à la consommation d‘eau contaminée. (MAPAQ, 2008)
Les cyanobactéries (algues bleues) possèdent plusieurs avantages concurrentiels sur les eucaryotes (algues)
ce qui leurs permettent de dominer dans des systèmes où il y a beaucoup de nutriments et de lumière. Parmi
ces avantages, on retrouve la capacité de stocker des nutriments et d‘utiliser la lumière comme source
d‘énergie (Dittmann et Wiegand, 2006). Certaines espèces peuvent même convertir l‘azote gazeux et
l‘ammoniac et l‘utiliser comme source d‘azote (Stewart, 1967). Encore une fois par rapport aux eucaryotes, la
structure de la paroi cellulaire des cyanobactéries permet la réduction des dépenses énergétique due au
transport actif de certains ions (Raven, 2003).
Des vacuoles de gaz à l‘intérieur des cellules permettent aux cyanobactéries d‘ajuster leur position dans la
colonne d‘eau. De cette façon, il est possible pour ces bactéries de se laisser flotter à la surface pour recevoir
plus de lumière ou de tomber plus profondément pour avoir accès à plus de nutriments. Le fait de pouvoir
descendre dans la colonne d‘eau permet également aux cyanobactéries d‘éviter les dommages causés par
une trop forte luminosité (Walsby et Booker, 1980; Klemer et al., 1996). Les cyanobactéries sont également
capables de synthétiser de la chlorophylle α et de la phycocyanine (Whitton et Potts, 2000). Ce sont ces
composés qui apportent la couleur particulière des cyanobactéries.
Les cyanobactéries sont considérés par certains comme la source principale de composés causant le mauvais
goût de l‘eau et, par le fait même, le mauvais goût chez le poisson (Jüttner, 1995). Parmi les cyanobactéries
présentes en aquaculture des souches d‘Oscillatoria agardhii, Oscillatoria perornata, Raphidiopsis brookii et
Microcystis aeruginosea ont été isolées de systèmes d‘élevage de poisson-chat (Schrader et Dennis, 2005).
Une étude anglaise a permis de relier l‘apparition du mauvais goût chez la truite arc-en-ciel d‘élevage avec
l‘augmentation du nombre de bactéries Oscillatoria. (Robertson et al., 2006)
5.2.2 Actinomycètes
Les actinomycètes, eux aussi, ont été associés à de nombreuses reprises à des épisodes de mauvais goût
chez le poisson. Comme les cyanobactéries, les actinomycètes synthétisent une large gamme de composés
volatiles susceptibles d‘altérer l‘odeur de l‘eau et le goût du poisson (Gerber, 1979). La saveur « terreuse »
retrouvée chez le saumon atlantique pêché dans certaines rivières Écossaises étudiées provenait
11
principalement d‘actinomycètes d‘après Thaysen en Pentelow (1936). Également, en 1975, Silvey et Roach
présentaient avec une certaine évidence que des actinomycètes étaient la cause de problèmes d‘odeur et de
saveur à l‘intérieur de réservoirs dans le sud-ouest américain. D‘un autre côté, certaines recherches avancent
que les actinomycètes sont relativement inactives dans la plupart des environnements aquatiques (Johnston
et Cross, 1976; Cross, 1981). Également, ces études avançaient que la contribution des actinomycètes aux
problèmes d‘odeur était principalement le résultat du drainage des bactéries et de leurs métabolites dans l‘eau
à partir de zones près du littoral principalement après de fortes pluies.
Différentes espèces de Streptomyces, une famille d‘actinomycètes, ont été observées plusieurs fois dans des
systèmes d‘aquaculture. Ces bactéries sont largement distribuées dans les habitats terrestres et aquatiques et
ont un intérêt commercial unique du fait qu‘elles sont capables de produite une grande quantité de composés
bioactifs (Pathom-aree et al., 2006). Les espèces de Streptomyces sont rencontrées dans une vaste étendue
d‘environnements, principalement parce qu‘elles sont capables de produire des spores qui sont rapidement
dispersés (Anthony-Babu et al., 2008). Cette capacité les avantage sur d‘autres espèces bactériennes en ce
qui concerne la colonisation de l‘environnement disponible.
Les communautés bactériennes de certaines sources d‘eau douce et de systèmes d‘aquaculture contenaient
différentes espèces d‘actinomycètes capables de produire de la géosmine et du 2-MIB selon une étude de
2005. Dans ce cas-ci, les actinomycètes représentaient environ 3 % de toute la communauté bactérienne
présente. (Klausen et al., 2005). Dans une autre étude récente, des chercheurs ont isolé d‘un système
d‘aquaculture en recirculation deux souches de streptomyces qui s‘apparentaient fortement à Streptomyces
roseoflavus et Streptomyces thermocarboxydus. Le système était utilisé pour l‘élevage de tilapias hybrides
(croisements entre deux espèces de tilapias). Les deux souches bactériennes ont été analysées en laboratoire
et la production de géosmine et de 2-MIB a été confirmée pour les deux souches (Guttman and van Rijn,
2008).
6. Composés responsables du mauvais goût
L‘apparition de cyanobactéries, d‘actinomycètes ou de tous autres producteurs du mauvais goût entraîne à
tout coup la prolifération de composés responsables du mauvais goût chez le poisson. Les deux composés
majeurs du mauvais goût sont la géosmine et le 2-MIB. Plusieurs études ont démontré que la présence de
ces composés dans l‘eau était principalement un désavantage au niveau esthétique, mais qu‘ils n‘étaient pas
associés officiellement à des problèmes de santé (Dionigi et al., 1993). La présence de géosmine et de 2-MIB
n‘a pas non plus été corrélée avec la présence de toxines produites par des cyanobactéries qui peuvent être
12
très toxiques même à de faibles concentrations (Zimmermann et al., 2002). De ce fait, il n‘y a pas de
concentration maximale de contamination par la géosmine ou le 2-MIB. Plusieurs études où la géosmine et le
2-MIB avaient été détectés à l‘intérieur de la chair de poisson ont conclu que ces molécules n‘étaient pas
toxiques pour le poisson ainsi que pour l‘humain qui consomme ce poisson (Schulz et al., 2004; Robertson et
al., 2006).
6.1 Géosmine
L‘une des substances majeures responsables de l‘odeur vaseuse et terreuse de l‘eau et du mauvais goût du
poisson est la géosmine. Ce nom provient du grec ―ge‖ pour terre et ―osme‖ pour odeur. La géosmine est un
alcool tertiaire bicyclique qui a une odeur caractéristique de terre et de vase dans des solutions aqueuses
(MPO, 2010). La géosmine porte aussi le nom scientifique de trans-1,10-dimethyl-trans-(9)-decalol.
Il semble y avoir quelques variations dans l‘établissement de la limite de détection humaine pour la géosmine
à l‘intérieur de la chair de poissons. Cependant, selon Robertson et al. (2005), la limite de détection de la
géosmine à l‘intérieur de la truite arc-en-ciel serait d‘environ 0,9 μg/kg. Dans l‘eau, le seuil de détection est
beaucoup plus bas. Le seuil de détection de la géosmine dans l‘eau serait d‘approximativement 1,3 ng/L
(Pirbazari et al., 1992).
Même si la géosmine est non-toxique pour les humains (Schulz et al., 2004; Robedson et al., 2006), il est
possible que l‘ingestion de cette molécule soit reliée à différents effets comme des maux de têtes, du stress ou
des douleurs à la poitrine (Young et al., 1996).
En ce qui concerne la chimie de la molécule, la géosmine est hydrophobe et possède un coefficient de
partition octanol/eau de 3,57 (log Kow) (Howgate, 2004). Par ailleurs, l‘énantiomère (-)-géosmine a été
démontré comme étant la forme naturelle du produit (Wherkoff et al., 1991). Dans l‘eau, cet énantiomère
possède un seuil de détection humaine 11 fois inférieur à l‘énantiomère (+)-géosmine (Polak et al., 1992).
L‘hydrophobie de la molécule est importante dans le contexte de l‘aquaculture puisque la géosmine ne se
concentrera pas dans l‘eau, mais bien dans les tissus lipidiques du poisson.
6.2 MIB (2-méthylisobornéol)
13
Le 2-méthylisobornéol ou 2-MIB ou MIB est également un alcool bicyclique tertiaire. Ce produit était
initialement connu comme un produit synthétique préparé exclusivement par la méthylation du camphre. Par
après, le produit a été identifié comme un composant naturel des sols et des habitats aquatiques de
l‘ensemble du globe. Le 2-MIB porte également le nom scientifique de 1,2,7,7-tetraméthyl-exo-
bicyclo[2.2.1.]heptan-2-ol. L‘odeur « moisi » du 2-MIB est difficile à décrire à l‘intérieur de solutions aqueuses
diluées, mais à des concentrations plus élevées, l‘odeur du camphre prend le dessus de façon bien distincte
(Tucker, 2000).
Le seuil de détection humaine dans l‘eau est d‘environ 0,04 μg/L (Persson, 1979), ce qui est plus élevé que le
seuil de la géosmine. Le 2-MIB serait donc « moins odorant » que la géosmine. Inversement, la saveur du 2-
MIB dans la chair de poisson est détectée plus facilement (concentration 10 fois inférieur) par un panel
d‘experts que la saveur de géosmine. Un expert peut détecter le 2-MIB à une concentration d‘environ 0,1
μg/kg chez le brochet Esox lucius et d‘environ 0,6 μg/kg chez la truite arc-en-ciel (Persson, 1980). Comme
pour la géosmine, l‘habileté à détecter le 2-MIB dans l‘eau et dans la chair de poisson varie grandement entre
les différentes personnes. Chez le poisson-chat, un panel a estimé que le seuil d‘acceptabilité du
consommateur est d‘environ 0,7 μg/kg de 2-MIB dans la chair (Johnsen et Kelly, 1990).
6.3 Dynamique d’absorption et d’épuration des molécules du mauvais goût
Bien que l‘ingestion de bactéries contenant de la géosmine ou du 2-MIB intracellulaire par des poissons
puisse mener à une apparition de mauvais goût, ce n‘est pas la première cause de ce problème. La majeure
partie vient de l‘absorption des composés dans l‘eau (From et Horlyck, 1984). Cette absorption se fait
principalement par les branchies, mais également par la peau et par le tube digestif lors de l‘ingestion
accidentelle d‘eau lors de l‘alimentation par exemple. La structure et la fonction des branchies font d‘elles des
échangeurs de composés efficaces entre le sang et l‘eau des bassins. Les composés absorbés par les
branchies sont apportés par le sang et concentrés dans les tissus riches en lipides (Johnsen et Lloyd, 1992).
La vitesse d‘absorption de la géosmine chez le poisson-chat à 25°C est décrite comme suit selon Lelana
(1987).
Concentration de géosmine dans la chair (μg/kg) = 0,55 + 2,38(G) + 0,23(t) + 2,68(G)(t)
où G est la concentration de géosmine dans l‘eau d‘élevage en μg/L et t est le temps d‘exposition dans cette
eau en heures. Cette équation possède des limites puisqu‘elle ne prend pas en compte la concentration de
14
lipides dans la chair du poisson et la température de l‘eau. Ces deux derniers paramètres sont connus pour
avoir une influence dans l‘accumulation de substances lipophiles chez le poisson (Murty, 1986).
De leur côté, Jonhsen et Lloyd (1992) ont exposé des poissons-chats d‘une grosseur commercialisable (> 0,5
kg) dans de l‘eau contenant 0,5 μg/L de 2-MIB. Le mauvais goût apparaissait chez le poisson après seulement
2 heures, mais l‘intensité augmentait durant 24 heures pour atteindre un maximum où l‘équilibre était atteint.
Dans cette étude, où la température de l‘eau était de 25°C, l‘absorption était visiblement affectée par la
concentration en lipides des différents poissons. Les poissons plus gras pouvaient absorber plus de trois fois
plus de 2-MIB que les poissons contenant moins de gras (< 2% de lipides). Néanmoins, quand les essais ont
été menés à différentes températures, l‘effet de la température de l‘eau est apparu plus importante que la
concentration de lipides (Johnsen et al., 1996). Les chercheurs ont obtenu le modèle suivant pour des
poissons-chats exposés à de l‘eau contenant 1,0 μg/L.
2-MIB dans la chair de poisson (μg/kg) = -0,61 + 4,2 [log(t+1)] + 0,0076(°C)(t) + 0,089(°C)
où t est la durée d‘exposition en heures et °C est la température de l‘eau.
Ce modèle démontre que la température de l‘eau a non seulement un impact sur la vitesse d‘absorption, mais
également sur la concentration finale de 2-MIB.
Les poissons éliminent plus facilement le 2-MIB que la géosmine. Des études (Martin et al., 1988; Johnsen et
Lloyd, 1992; Johnsen et al., 1996) indiquent que le 2-MIB peut être éliminé du poisson-chat maintenu en eau
tiède en moins de 3 jours. Les vitesses d‘épuration sont influencées par la température de l‘eau et le
pourcentage de gras. Également, une étude de Robertson (2005) concluait sur le fait que pour des poissons
de masse et de contenus en lipides similaires maintenus dans un environnement de même température, le
temps d‘épuration sera directement relié à la concentration initial de géosmine dans la chair.
Certaines évidences semblent montrer que la biotransformation serait au cœur de l‘élimination du 2-MIB par le
poisson. Des études (Schlenk, 1994; Schlenk et al., 1995) ont démontré des variations d‘expressions du
système enzymatique cytochrome P450 monooxygénase du rein et du foie de poisson-chat qui était maintenu
dans de l‘eau contenant du 2-MIB. Ces enzymes sont bien connus comme étant importantes dans la
métabolisation et l‘élimination de composés chimiques chez plusieurs espèces.
15
7. Paramètres influençant l’apparition des molécules du mauvais
goût
Le nombre de bactéries présentes dans un système d‘aquaculture est influencé par de nombreux paramètres.
Également, tout dépendant des paramètres physico-chimiques, les bactéries vont relâcher plus ou moins de
géosmine et de 2-MIB.
Des expériences in vitro ont été menées pour déterminer l‘impact de différents paramètres physico-chimiques
sur la croissance d‘une espèce d‘Anabaena, une cyanobactérie. Ces résultats auraient pu être différents avec
une autre espèce bactérienne. La concentration maximale de géosmine par biomasse a été enregistrée à une
température de 20°C et avec une intensité lumineuse de 17 μE/m2/s. À une température fixe (20°C), une
augmentation de l‘intensité lumineuse favorisait la synthèse de géosmine. Pour ce qui est de l‘azote, une plus
grande concentration sous forme d‘ammonium ou de nitrites favorisait également la prolifération d‘Anabaena.
Le phosphate-P influençait également le nombre de bactéries si bien qu‘il n‘y avait pas de détection de
géosmine lorsque la concentration de phosphate-P était inférieure à 118 μg/L. Pour le Cu2+, la relation était
inversée. Aucune détection de géosmine n‘a été faite lorsque la concentration de Cu2+ était supérieure à 6,92
μg/L (Saadoun, 2001).
D‘autres études ont confirmé la relation entre la présence de phosphore et la concentration de géosmine. Une
étude anglaise a identifié une corrélation positive entre la température, la concentration de phosphore et la
concentration de géosmine dans l‘eau d‘un système d‘élevage de truite arc-en-ciel (Robertson, 2006). Dans
une autre étude comprenant l‘élevage de truite-arc-en-ciel, l‘augmentation de solides en suspension ainsi que
de certains nutriments comme l‘azote et le phosphore totaux favorisaient la croissance des cyanobactéries et
l‘apparition de géosmine dans les bassins d‘eau douce (Robin, 2006).
En 2009, plusieurs paramètres physico-chimiques ont été analysés dans 5 différents réservoirs d‘eau douce
dans la région du Kansas et les scientifiques n‘ont établi qu‘une seule corrélation avec l‘apparition de mauvais
goût chez le poisson. La production de géosmine par les bactéries serait influencée par la concentration de
phosphore inorganique. Lorsque le phosphore est en concentration insuffisante, la prolifération des bactéries
serait limitée (Dzialowski, 2009). Une étude portant sur des bassins de traitement des effluents d‘une usine à
papier rapporte que des cyanobactéries ont été détectées et qu‘elles étaient responsables de mauvaises
odeurs dans ces bassins. La production de géosmine était corrélée à la température de l‘eau et la production
de 2-MIB à la concentration d‘azote dans les bassins (Watson, 2003).
16
8. Méthode d’analyse de la géosmine/2-MIB
L‘analyse de la géosmine/2-MIB était faite par des techniques analytiques conventionnelles à la fin des
années 80. Bien que des méthodes telles le « Purge and trap » et l‘extraction liquide-liquide était efficace,
elles étaient coûteuses en plus de demander beaucoup de temps et de travail (Lloyd et al., 1998). Ceci à
mener au développement de méthodes basées sur les membranes pour des mesures plus précises de ces
composés odorants. La méthode HFSA pour « hollow fiber stripping analysis » utilisait une membrane
possédant des micropores hydrophobes ce qui permettait de mesurer des concentrations allant jusqu‘au ppt,
soit 10-12 (Zander et Pingert, 1997). Néanmoins, le montage des appareils était complexe et impliquait
plusieurs instruments. Dans le même genre, l‘extraction sur phase solide (SPE) rendait possible l‘analyse de
faibles concentrations, mais possédait les mêmes points négatifs que la HFSA. En 1996, une nouvelle
méthode nommé micro-extraction sur phase solide (SPME) a été utilisée pour mesurer des polluants
organiques, plus précisément des composés organiques volatiles (VOCs) comme le benzène et le toluène
(Eisert et Levsen, 1996). Cette méthode emploi une fibre de silice pour l‘extraction des contaminants dans
l‘espace de tête d‘un échantillon suivi par une injection dans un chromatographe sur phase gazeuse et d‘un
spectromètre de masse pour l‘analyse. Comme la SPE, cette méthode ne requiert aucune extraction avec des
solvants et la procédure d‘analyse est simple et rapide. Contrairement à la SPE, la fibre SPME peut être
réutilisée plusieurs fois. Depuis ce temps, un bon nombre d‘études ont été faites dans le but d‘optimiser
l‘analyse de géosmine/2-MIB dans l‘eau à l‘aide de la fibre SPME et c‘est maintenant la méthode standard
reconnue (Lloyd et al., 1998; Zimmerman et al., 2002; Chang et al., 2008; Saito et al., 2008). Lloyd et al.
(1998) ont comparé la technique SPME-GC à la technique P&T-GC pour l‘analyse de géosmine/2-MIB. Ils en
concluent que la précision et la limite de détection obtenus avec la SPME était comparable aux résultats
obtenus par P&T, mais que l‘analyse par SPME était plus rapide et pouvait être faite avec de plus petits
échantillons. Des essais d‘optimisation de cette technique ont permis d‘abaisser la limite de détection à des
concentration en-dessous de 0,4 ng/L (Chang et al., 2008).
9. Solutions apportées au problème de mauvais goût
Plusieurs études ont tenté de trouver une solution au problème de mauvais goût présent en aquaculture.
L‘approche souvent utilisée est de retirer les molécules de géosmine/2-MIB des systèmes avant que ces
composés soient absorbés par le poisson.
Des traitements conventionnels tels la coagulation, sédimentation et filtration ont été testés. Ces traitements
peuvent être efficaces pour retirer une partie des cellules bactériennes, mais sont inefficaces pour enlever des
systèmes les composés produits par ces bactéries (Guttman, 2009; Ando, 1992), tels la géosmine et le 2-MIB.
17
Il serait également possible de dégrader la géosmine et le 2-MIB avec l‘aide des ultrasons. Le taux de
dégradation serait stable entre des concentrations allant de 10 μg/L à 1 mg/L. Ces tests ont été réalisés sur de
faibles volumes d‘eau en laboratoire. Par contre, l‘application de cette technologie sur des systèmes d‘élevage
à grande échelle serait onéreuse et l‘efficacité difficile à évaluer (Song, 2007).
L‘oxydation de la géosmine/2-MIB par des produits chimiques tels que l‘ozone ou le chlore ne serait pas
entièrement efficace et, de plus, entraînerait une seconde contamination des systèmes (Chow, 1998; Lalezary,
1986; Anselme, 1988).
Le processus de biodégradation connu sous le nom de biofiltration requiert une période de temps significative
pour l‘acclimatation et serait trop variable tout dépendant des micro-organismes présents dans le système
(Ho, 2007; McDowall, 2007; Sugiura, 2003).
Même la photocatalyse a été utilisée à l‘aide du dioxyde de titane (TiO2) comme catalyseur. Cette technique a
permis de détruire complètement la géosmine d‘un échantillon en 1 heure. La concentration initiale était
d‘environ 2 μg/L (Lawton, 2003; Robertson et al., 2011). Encore une fois, les chercheurs ne savent pas si ce
processus pourrait être utilisé à grande échelle en aquaculture.
Les granules ou la poudre de charbon activé possède des avantages comme une grande surface de contact
et leur efficacité à adsorber des composés comme la géosmine/2-MIB. Ces matériaux sont encore difficiles à
utiliser considérant leur coût élevé, leur courte durée d‘utilisation, leur perte d‘efficacité en contact avec du
matériel organique (Newcombe et al., 1997; Cook et al., 2001) et la formation de boues toxiques causées par
des produits chimiques résiduels (Newcombe et al., 2002; Pendleton et al., 1997; Suffet et al., 1995).
Également, lorsqu‘utilisé en poudre, ce matériel est très dur à séparer de l‘eau une fois qu‘il a adsorbé la
géosmine/2-MIB. Finalement, la difficulté à régénérer le charbon pour de nouvelles utilisations amène
l‘utilisateur à ajouter de plus en plus de charbon dans le système. Ellis (1993) a étudié une zéolithe de type Y
et a conclu que ce composé avait la même efficacité d‘adsorption que le charbon activé. Le projet n‘est pas
allé plus loin en ce qui concerne l‘aquaculture.
Selon Chen, 2011, l‘utilisation de pastilles adsorbants en céramique peut enlever environ 80% de la géosmine
contenue dans l‘eau en 10 heures. Le problème demeure le même, c‘est-à-dire que leur utilisation coûte cher
et que cela demande du temps pour la régénération de leur efficacité. Récemment, d‘autres
adsorbants/absorbants comme le polymère synthétique de cyclodextrine (Mamba et al., 2007; Mhalanga et al.,
2007) ou encore le caoutchouc (Kelly et al., 2006) ont été testé. Les résultats semblaient prometteurs selon
les auteurs, mais les projets n‘ont pas donné de solution concrète au problème de mauvais goût en
aquaculture.
18
Il serait possible d‘enlever plus de 75 % de la géosmine et du 2-MIB en utilisant la nanofiltration. La qualité de
l‘eau n‘aurait pas d‘influence sur l‘efficacité de la filtration. Le pourcentage de filtration des 2 composés ne
semblaient pas augmenté avec le temps par contre. L‘efficacité était la même si on filtrait 10 ou 80 heures
(Dixon, 2011). D‘autres études doivent être faites pour confirmer cette technologie.
Un groupe de recherche suisse a même amené l‘idée qu‘il faudrait déterminer la distribution spatiale (dissoute
dans l‘eau ou encore liée aux différentes particules) de la géosmine afin de traiter efficacement les différents
cours d‘eau. Par exemple, l‘adsorption à l‘aide de carbone activé serait plus efficace lorsque la géosmine est
dissoute dans l‘eau (Durrer, 1999).
L‘ozone a aussi été utilisé pour diminuer les populations bactériennes. Différents paramètres différaient
comme la dose injectée, le temps de contact et la combinaison ou non avec une lumière ultra-violette
(Summerfelt, 2003; Sharrer et Summerfelt, 2007; Summerfelt et al., 2008, 2009a,b). L‘ozone a également
servi pour réduire les composés causant le mauvais goût dans l‘eau potable (Terishima, 1988; Nerenberg et
al., 2000; Park et al., 2007). Ces expériences ont été concluantes, mais la concentration d‘ozone injecté était
de beaucoup supérieure à ce qui peut être utilisé en système d‘aquaculture. L‘usage de l‘ozone, à des
concentrations qui apportent une amélioration aux systèmes en recirculation, mais qui est insuffisante pour
désinfecter complètement l‘eau s‘est avéré inefficace pour réduire la concentration de géosmine/2-MIB
(Schrader et al., 2010).
10. Problématique
Le problème de mauvais goût est bien réel en aquaculture et est maintenant reconnu comme étant un
problème majeur dans les systèmes d‘aquaculture en recirculation (RAS). Aucune solution n‘a encore été
trouvée pour palier à ce problème. Les différentes solutions proposées sont soit trop coûteuses ou ne peuvent
être appliquées à grande échelle. La solution utilisée par l‘industrie, encore de nos jours, est l‘épuration du
poisson avant la mise en marché. Cette activité consiste à placer le poisson en eau fraîche pendant quelques
jours (semaines) pour que la concentration en géosmine/2-MIB dans la chair de poisson diminue jusqu‘à un
niveau non-détectable. Par contre, ce processus a ses désavantages. Premièrement, le transfert des poissons
dans un autre bassin demande du temps et de la main d‘œuvre. Le temps passé en bassin d‘épuration
entraîne des retards dans les commandes et les consommateurs se tournent quelques fois vers un autre
marché par insatisfaction. Aussi, la période d‘épuration, durant laquelle le poisson perd du poids, entraîne des
coûts dû à la mortalité de certains individus (maladie et prédation). Pour donner un exemple, l‘industrie du
poisson-chat aux États-Unis subit des pertes potentielles de revenu d‘environ 30 % causées par la nécessité
19
de ces périodes d‘épuration (Smith et al., 2008). L‘industrie serait gagnante si les poissons pouvaient être
commercialisés sans passer par cette phase d‘épuration.
La plupart des solutions proposées au problème de mauvais goût en aquaculture travaille à enlever la
géosmine/2-MIB des systèmes d‘élevage. Lorsque les micro-organismes sont en trop grands nombres, il
semble difficile d‘empêcher la géosmine/2-MIB à s‘accumuler dans la chair de poisson. Avant de tenter
d‘enlever la géosmine/2-MIB des systèmes, il pourrait être intéressant d‘étudier l‘impact des paramètres de
l‘eau sur la prolifération bactérienne. Plusieurs paramètres physico-chimiques semblent influencer le nombre
de bactéries présentes dans les systèmes.
Dans les systèmes d‘aquaculture en recirculation, la moulée utilisée a un impact direct sur la différents
paramètres physico-chimiques de l‘eau. Tout en respectant les besoins nutritionnels des poissons, il pourrait
être possible d‘influencer la qualité de l‘eau en utilisant différents types de moulées. Pour cette étude, deux
moulées commerciales seront étudiées. L‘une des moulée est reconnue pour produire des fèces plus
compactes tandis que l‘autre est reconnue pour donner des fèces plus friables. La friabilité des fèces pourrait
avoir un impact sur la concentration des solides en suspensions dans les bassins et, par le fait même, sur la
concentration de micro-organismes producteurs du mauvais goût.
10.1 Hypothèses
- Il est possible de produire du poisson exempt de mauvais goût à l‘intérieur de systèmes d‘aquaculture en
recirculation en contrôlant les différents paramètres physico-chimiques de l‘eau.
- Une moulée causant plus de solides en suspension dans l‘eau entraînera une plus grande prolifération de
micro-organismes producteurs de molécules de mauvais goût et, par le fait même, une plus grande
concentration de géosmine/MIB dans la chair de poisson élevé dans des RAS.
29
20
10.2 Objectifs
- Étudier les effets de deux moulées différentes sur l‘apparition du mauvais goût chez le poisson élevé dans
des RAS.
- Identifier des paramètres susceptibles d‘influencer la prolifération de micro-organismes producteurs et, du
même coup, d‘augmenter la production de géosmine/MIB.
21
CHAPITRE 2
IMPACT OF DIET ON PERFORMANCE OF
RAINBOW TROUT (ONCORHYNCHUS MYKISS)
AND OFF-FLAVOUR DEVELOPMENT IN A
RECIRCULATING AQUACULTURE SYSTEM
22
ABSTRACT
This study aimed to determine the dietary influence on the appearance of off-flavour and to identify physic-
chemical parameters that are correlated to the proliferation of geosmin and 2-methylisobornoel (MIB) in
Recirculating aquaculture systems (RAS). Rainbow trout fed two different commercial diets (n = 4
tanks/diet/unit) for 252 days then fish growth, geosmin, MIB and physic-chemical parameters were determined.
The mean fish weight in Unit 1 (814.9 g) was significantly (p=0.0011) higher than Unit 2 (613.6 g). The specific
growth rate (SGR) and thermal-growth coefficient (TGC) were 0.79 and 0.12 for Unit 1 and 0.68 and 0.09 for
Unit 2, respectively. The feed conversion ratio (FCR) was 0.94 for Unit 1 and 1.13 for Unit 2. The final
concentration of geosmin in Unit 2 was 2181.6 μg/kg, significantly (p<0.0001) higher than Unit 1 (540 μg/kg).
The MIB was not found in either Unit at any of the sampling time points. Potassium concentration remains
higher (more than 2-fold at some sampling times) in Unit 2 versus Unit 1. The concentration of phosphate
increased until the end of the study to a maximum of 4.52 ppm in Unit 2. Suspended solids (turbidity) and
phosphate concentration are critical in the process of proliferation of geosmin producers. The types
(biochemical composition) of diet can have an influence on the performance of rainbow trout and the
appearance of off-flavour in a recirculating aquaculture system.
RÉSUMÉ
Cette étude a pour but de déterminer l‘influence de la ration sur l‘apparition de mauvais goût et d‘identifier les
paramètres physico-chimiques qui sont corrélés à la prolifération de géosmine et de 2-méthylisobornéol (MIB)
dans un système d‘aquaculture en recirculation (RAS). Des truites arc-en-ciel ont été nourries avec deux
moulées commerciales différentes (n = 4 bassins/moulée/unité) durant 252 jours pendant que la croissance, la
concentration de géosmine et de MIB ainsi que différents paramètres physico-chimiques étaient mesurés. Le
poids moyen des poissons de l‘Unité 1 (814,9 g) était significativement (p=0,0011) plus élevé que ceux de
l‘Unité 2 (613,6 g). Le coefficient spécifique de croissance (SGR) et le coefficient de croissance-thermique
(TGC) étaient de 0,79 et 0,12 pour l‘Unité 1 et de 0,68 et 0,09 pour l‘Unité 2, respectivement. L‘indice de
consommation (FCR) était de 0,94 pour l‘Unité 1 et de 1,13 pour l‘Unité 2. La concentration finale de géosmine
dans l‘Unité 2 était de 2181,6 μg/kg, ce qui est significativement (p<0,0001) plus élevée que celle de l‘Unité 1
(540 μg/kg). Le MIB n‘a pas été détecté dans les deux unités, et ce, pour chaque échantillonnage durant toute
la durée de l‘expérience. La concentration de potassium est demeurée plus élevée (plus de deux fois plus
23
élevé pour certains échantillonnage) dans l‘Unité 2 que dans l‘Unité 1. La concentration de phosphate a
augmenté durant tout l‘expérience jusqu‘à la fin de l‘étude pour un maximum de 4,52 ppm dans l‘Unité 2. Les
solides en suspensions (turbidité) et la concentration de phosphate sont critiques dans le processus de
prolifération des micro-organismes producteur de géosmine. Les composantes de la moulée (composition
biochimique) peuvent avoir une influence sur la performance de la truite arc-en-ciel ainsi que sur l‘apparition
de mauvais goût dans un système d‘aquaculture en recirculation.
24
1. Introduction
Recirculating aquaculture systems (RAS) are systems in which a high percentage of water is re-used after
undergoing treatment (Rosenthal et al., 1986), resulting in 100-fold reduction in water consumption versus
traditional flow through systems (Blancheton et al., 2007). Furthermore the treatment waste water is more
effective as waste components are more concentrated and thus more efficiently removed (Léonard, 2000;
Pagand, 1999; Piedrahita, 2003). Also, the absence of biological containment issues (Zohar et al., 2005) and
facilitated disease management (Tal et al., 2009) are other advantages of RAS.
Geosmin and 2-methylisoborneol (MIB) are two of the major compounds that give an earthy or musty flavor
and odour to water. These problems occur in drinking water supplies (Watson, 2004) and in many RAS
facilities (Tucker, 2000). When these compounds are released in the water of aquaculture systems, they are
absorbed through the gills, skin and gastrointestinal tract and accumulate in lipid tissues (Howgate, 2004). A
number of microorganisms such as cyanobacteria (Ludwig et al., 2007), actinomycetes (Klausen et al., 2005)
and myxobacterial species (Dickschat et al., 2005) can produce these off-flavour compounds. Recently,
several studies reported problems of off-flavour for artic charr (Salvelinus alpinus) and rainbow trout
(Oncorhynchus mykiss) raised in RAS (Guttman and van Rijn, 2008; Schrader and Summerfelt, 2010;
Schrader et al., 2010; Houle et al., 2011; Auffret et al., 2011). Several solutions have been suggested but none
has completely resolved the problem of off-flavour. Conventional treatments including
coagulation/sedimentation/filtration (Guttman and van Rijn, 2009; Ando, 1992), sonication (Song, 2007),
activated carbon (Newcombe, 1997; Cook, 2001) and ozonation (Schrader et al., 2010) have all been studied
as means of off-flavour compound removal in RAS. However these technologies are either too expensive, not
effective enough or not widely applicable in commercial aquaculture systems. To date, most of the research to
resolve off-flavour problems revolves around efforts to find solutions to remove the off-flavour compounds from
water. An alternative approach would seek to control the proliferation of micro-organisms by altering water
parameters. In this study we hypothesized that the type of diet fed to fish raised in RAS impacts the water
parameters and thus may impact the proliferation of off-flavour-producing microorganisms.
The objective of our study was to compare the influence of two different diets on the appearance of off-flavour
and to identify physicochemical parameters that are correlated to the proliferation of geosmin and MIB in RAS.
25
2. Materials and Methods
2.1 Experimental system
The indoor RAS Units were located in the Laboratoire Régional des Sciences Aquatiques (LARSA, Université
Laval, QC, Canada have been previously described ( Auffret et al. 2011)). The two identical systems included
four fish tanks per Unit for a total water volume of 1.5 m3 (Figure 2.1). The flow of makeup water was fixed at
20 L/h for a retention time of 3.5 days. The makeup water was from a municipal source, dechlorinated and
filtered (45 μm). Mechanical filtration and UV treatment were applied to remove organic matter and to eliminate
pathogenic strains. The oxygen concentration (90-100% saturation) and water temperature (15.0°C ± 0.4°C)
were monitored in real-time for all the experiment. The pH (7.4 ± 0.4) was measured once daily and sodium
carbonate was added to maintain pH. Prior to the innoculation of a denitrifying bacterial consortium to the
trickling biofilter or the introduction of fish, the RAS Units were sterilised by adding calcium hypochlorite to the
water system to remove organic matter and to eliminate existing bacterial populations. Sodium thiosulfate was
then introduced to deactivate sodium hypochlorite, and the system water was flushed. The biofilter (3m height)
was composed of an expanded polystyrene support as a biofilm media and was obtained directly from the
manufacturer (Aquabiotech, Coaticook, QC, Canada) and was inoculated with one liter of a commercial
nitrification/denitrification/mineralization bacterial consortium (Bacta-Pur® N3000, IET-Aquarecherche Ltée,
North Hatley QC, Canada). Following establishment of stable biofilter bacterial population, 100 rainbow trout
(Oncorhynchus mykiss) per tank were introduced to the RAS; fish biomass in RAS Units was maintained at 25
kg/m3 by harvesting excess fish every 28 days.
26
Figure 2.1. Schematic representation of the RAS. Solid arrows indicate the direction of the water flow. The
chemical reactions for nitrification and mineralisation in the biofilter compartment are indicated. Not drawn to
scale.
The fish were fed with two commercial feeds. 4-mm feed size was used from day 0 to day 42 in both Units and
6-mm feed size was used from day 42 to day 252. Four tanks received feed type #1 in Unit 1 and the other
four received feed type # 2 in Unit 2. The composition of these diets is described in the Table 2.1. Fish were
fed with automatic feeder 5 days per week, except Friday and Saturday, with the same amount of feed in both
Units. System sand filters were backwashed five times per week to remove the accumulated solids and were
scheduled on the days that followed the fish feeding.
27
Table 2.1 : Chemical composition of experimental diets
Commercial feed # 1 Commercial feed # 2
4 mm 6 mm 4 mm 6 mm
Dry matter (%) 94,55 ± 0,14 93,23 ± 1,88 93,63 ± 0,20 93,5 ± 0,81
Protein (% DM) 60,38 ± 1,01 49,73 ± 0,24 47,03 ± 0,43 47,02 ± 0,11
Lipid (%) 20,68 ± 0,1 23,26 ± 0,28 18,49 ± 0,02 20,53 ± 0,76
Ash (%) ** 4,71 ± 0,33 5,37 ± 0,23 6,82 ± 0,19 6,94 ± 0,06
Energy (KJ/g) * 25,7 ± 0,0 25,3 ± 0,1 23,4 ± 0,1 23,6 ± 0,0
K (% DM) * 0,38 ± 0,02 0,41 ± 0,04 0,67 ± 0,03 0,74 ± 0,04
Mg (% DM) ** 0,12 ± 0,00 0,12 ± 0,01 0,19 ± 0,01 0,19 ± 0,00
P (% DM) * 0,76 ± 0,01 0,88 ± 0,06 0,96 ± 0,06 1,04 ± 0,01
SO4 (%) 0,29 ± 0,03 0,34 ± 0,02 0,48 ± 0,01 0,42 ± 0,03
Na (% DM) * 0,45 ± 0,02 0,35 ± 0,05 0,48 ± 0,04 0,42 ± 0,03
Ca (% DM) 1,01 ± 0,02 1,30 ± 0,15 1,31 ± 0,10 1,30 ± 0,01
Cu (%) 0,0010 ± 0,0002 0,0011 ± 0,0004 0,0007 ± 0,0002 0,0013 ± 0,0003
Mn (%) * 0,007 ± 0,007 0,003 ± 0,000 0,011 ± 0,003 0,010 ± 0,001
Fe (%) 0,026 ± 0,005 0,018 ± 0,004 0,021 ± 0,004 0,023 ± 0,002
Zn (%) * 0,015 ± 0,003 0,010 ± 0,001 0,012 ± 0,002 0,015 ± 0,001
Fish from Unit 1 were fed with feed #1 and fish from Unit 2 with feed #2. The 4-mm feed size was given from
T=0 to T=42 in both Units. The 6-mm feed size was given from T=43 to T=252.
* represent significant difference with p-value < 0.05
** represent significant difference with p-value < 0.01
Differences are between 6-mm commercial feed #1 and 6-mm commercial feed #2 because we used these
diets for the important part of the experiment.
28
2.2 Measured growth parameters
The specific growth rate (SGR) was calculated as follows:
SGR = 100 (ln wf – ln wi ) number of days-1
with wi and wf as the initial and final mean body weight of fish, respectively.
The thermal-unit growth coefficient (TGC) was calculated as follows (Koko et al., 2010):
TGC = 100 (wf1/3
– wi1/3) (sum degree day) -1
with wi and wf as the initial and final mean body weight of fish, respectively. Also, the sum degree day is the
multiplication between the average temperature and the numbers of day. For example, 10 days at 30°C is 300.
The Fulton condition factor (K) was calculated as follows (Koko et al., 2010):
K = W L-3
with W and L as the mean body weight and mean body length, respectively.
The feed conversion ratio (FCR) was calculated as follows:
FCR = total feed consumed / total weight gain
29
2.3 Fillet preparation and quantification of off-flavour compounds in fish flesh
During the first period (day 0 to day 84), three fish from different tanks per Unit were collected. From day 112
to day 252, twelve fish from each Unit were collected every 28 days. These fish were euthanized and
immediately filleted, and the skin was removed. Slices of rainbow trout flesh were cut from dorsal to ventral
direction across the fillet to yield a 20 ± 0.1 g portion of flesh. Samples were collected starting from the anterior
portion such that any unused fillet always remained at the tail end of the fish (Percival, 2008). Two fillets per
fish were obtained and placed in separate plastic bags (Ziploc™, SC Johnson Canada, Brantford, ON,
Canada). Fillets were then frozen and kept at -20°C until SPME-GC-MS analysis. The method of Lloyd and
Grimm (1999) was used to analyze geosmin and MIB from the fillets and were modified as follows. Each fillet
was placed into a glass distillation flask. The flask was then heated in a microwave oven (Daewoo, Seoul,
Korea; model TMW-1100EC) for 4 min 45 seconds at power level ‗4‘ while purging with 80 mL/L of N2 gas. The
collected distillate was cooled in a polystyrene box filled with ice, and the volume was adjusted to 25 mL using
nanopure water. Each 25 mL sample was placed into a 40 mL glass vial containing 6 g of NaCl. Each vial was
sealed with a crimp cap. The vials were stored at 4°C until the SPME-GC-MS analysis. The protocol for
detecting the geosmin and 2-methylisoborneol using GC-MS was previously described by Auffret et al. (2011).
The limit of quantification was 1 ng/kg in fish flesh, whereas the limit of detection by humans is approximately
600 ng/kg (Cook et al., 2001; Schrader and Rimando, 2003).
2.4 Lipid analysis of fish fillet
Lipid concentration was measured with the AOAC 2003.05 standard method with dimethyl ether. One gram
for each sample was analysed on a Foss Soxtec System 1043. Sample used was the same portion of fillet as
for the analysis of geosmin that we kept at -20°C after microwave distillation.
2.5 Physicochemical analyses
Turbidity was measured in triplicate using a HACH 2100N laboratory turbidimeter. A volume of 30 mL of water
from fish tanks was filtered (0.45 µm) and then analyzed for TOC content using a total organic carbon
analyzer (Shimadzu, model TOC-V) at 680°C. Organic carbon was calculated as the difference between total
carbon and total inorganic carbon.
Determination of the concentration of inorganic anions, cations and heavy metals were performed on duplicate
samples that were derived from the effluent of the fish culture tanks. Water samples (30 mL) were filtered
30
through a 0.45 μm filter, and the filtrates were analyzed for inorganic anions (chloride, nitrate as NO3-N, nitrite
as NO2-N, phosphate as PO4-P and sulfate) and cations (ammonium as total NH3-N, calcium, lithium,
magnesium, potassium and sodium) using ion chromatography (ICS-3000, Dionex Corporation, Sunnyvale,
CA, USA). Analyses were performed according to methods described in Table 2.3 (annexe). The samples for
the total ammonium and nitrite analyses were also analysed according to colorimetric method using a HACH
DR-2000 spectrophotometer (HACH method 8155 – Salicylate and method 8507 – Diazotization, respectively).
Transition metal concentrations were determined using an anion exchange chromatography technique (ICS-
3000, Dionex Corporation, Sunnyvale, CA, USA). The same analyses were performed according to the
method described in Table 2.3. The analytical column used for this standard method was the IonPac CS5A
(Dionex Corporation, Sunnyvale, CA, USA). This column detects iron (III) and the divalent cations of copper,
zinc and manganese. The transition metals were separated as anionic complexes with the pyridine-2,6-
dicarboxylate (PDCA) chelating agent added to the eluent. The metal complexing agent 4-(2-pyridylazo)
resorcinol (PAR) was added to the post-column to form a light-absorbing complex, and the concentrations of
different metals were determined by measuring the absorbance at 520 nm.
2.6 Statistical analysis
Statistical analysis was performed using SAS v9.2 for Windows (Cary, NC, USA). Growth parameters and feed
analysis were compared with a paired T-test. Means and standard deviations of geosmin and fat were
calculated and a one-way repeated measures analysis (ANOVA) was performed. Different parameters and
geosmin concentration were analyzed with Spearman correlation.
3. Results
3.1 Growth
There were no significant differences (P>0.01) in mean fish weight between the two Units until T84 (Figure
2.2). After 112 days, the mean weight for Unit 1 (331.5±8.6) was significantly higher (p=0.0034) than for Unit 2
(292.4±3.5).Significant difference of mean weight between the two Units was observed from T112 to T252. At
the end of the study (T=252), the mean fish weight in Unit 1 (814.9±24.8 g) was significantly (p=0.0011) higher
than Unit 2 (613.6±17.8 g).
31
Figure 2.2. Fish growth curves for the 252 days study period, for Unit 1 (Solid line) and Unit 2 (Dotted line).
* = significant difference with p < 0.05.
The specific growth rate (SGR) and thermal growth coefficient (TGC) were significantly different (p=0.002 and
0.0015 respectively) between both Units. SGR was 0.795±0.013 for Unit 1 and 0.686±0.01 for Unit 2. TGC
was 0.120±0.003 and 0.098±0.002 for Unit 1 and 2 respectively.
Initial condition factors (K) of rainbow trout for Unit 1 and Unit 2 were 0.95±0.01 and 0.94±0.01, respectively,
(Table 2.2). Condition factors were not influenced by the two diets throughout the study period; and it was
1.40±0.19 and 1.37±0.05 for Unit 1 and Unit 2; respectively. There was a significant difference of feed
conversion ratio (FCR) between Unit 1 and Unit 2 (p=0.0014) for the whole study period. The FCR was
0.947±0.029 for Unit 1 and 1.131±0.012 for Unit 2. The lowest FCR was between the beginning of the study
and the first sampling (T= [0, 28]) for both Units. Calculated FCR were at 0.812±0.059 for Unit 1 and
0.925±0.148 for Unit 2 in this period of time.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 28 56 84 112 140 168 196 224 252
Ave
rage
we
igh
t (g
)
Time (Day)
*
*
*
*
*
*
32
Table 2.2 : Growth parameters.
Unit 1 Unit 2 P
Initial weight (g) 109.9±0.7 109±0.7 NS
Final weight (g) 814.9±24.8 613.6±17.8 **
Weight gain (%) 641.5±24.9 463±19.6 **
FCR 0.947±0.029 1.131±0.012 **
FCR T=[0, 28] 0.812±0.059 0.925±0.148 **
SGR 0.795±0.013 0.686±0.014 **
TGC 0.120±0.003 0.098±0.002 **
Initial K-factor 0.950±0.055 0.938±0.048 NS
Final K-factor 1.402±0.186 1.377±0.058 NS
NS represent non-significant difference
** represent significant difference with p-value < 0.01
3.2 Geosmin analysis
The initial concentration of geosmin in rainbow trout flesh was 549.4±21.1 ng/kg (Figure 2.3). In all along the
study period, the concentration of geosmin in fish from Unit 1 remained at similar concentrations 540±150.9
μg/kg. The final concentration for Unit 2 was 2181.6±829.6 μg/kg and was significantly (p<0.0001) higher
comapared to Unit 1. There was no significant difference in geosmin concentration between the two Units until
T56. Thereafter, the concentration of geosmin in Unit 2 found significantly higher than in Unit 1. In Unit 2, the
concentration increased from 723.6 to 3 162.3 μg/kg in 28 days from T56 to T84. A maximum of 3845.6 μg/kg
was measured in fish from Unit 2 after 196 days. The off-flavour compound 2-MIB was not detected in either
Unit at any of the sampling time points.
33
Figure 2.3. Concentration of geosmin in rainbow trout flesh for the 252 days study period, for Unit 1 (Solid line)
and Unit 2 (Dotted line). * = significant difference with p < 0.05.
3.3 Lipid analysis
The initial lipid concentration in rainbow trout was 3.58±0.39 %. After 252 days, the average lipid concentration
was 5.60±1.55 % in Unit 1 and 4.13±2.87% in Unit 2; no significant differences between the two Units were
shown at any sampling time of the study. For all the fish (n=24) at the last sampling (T=252), there is a
correlation between the concentration of geosmin and the concentration of lipid in rainbow trout (Figure 2.4).
Spearman correlation coefficients (r) were 0.923 (p<0.0001) for Unit 1 samples and 0.909 (p<0.0001) for Unit
2.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0 28 56 84 112 140 168 196 224 252
Co
nce
ntr
atio
n o
f ge
osm
in in
rai
nb
ow
tro
ut
(ng/
kg)
Time (days)
*
*
*
*
*
*
*
34
Figure 2.4. Comparison between the lipid concentration and the geosmin concentration for each fish taken in
the last sampling (T=252) for Unit 1() and Unit 2(). Spearman correlation coefficients (r) were 0.923
(p<0.0001) for Unit 1 samples and 0.909 (p<0.0001) for Unit 2.
3.4 Water analysis
Spearman correlations were performed between all the water parameters and the concentration of geosmin in
both Units. No statistically significant correlation was found. Although, there was some differences between the
two Units for some water parameters.
Nitrate, chloride, sodium, sulfate, calcium and magnesium fluctuated within the experiment but were similar
between both Units (Figure 2.5 and 2.6). Nitrate, chloride and sodium were high at the beginning of the
experiment and decreased thereafter. Sulfate, calcium and magnesium remained constant during the entire
study.
y = 84,883x + 64,959
y = 227,36x + 1242,5
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 2 4 6 8 10 12Lipid concentration in fish fillet (%)
Co
nce
ntr
atio
n o
f ge
osm
in in
fis
h f
illet
(n
g/kg
)
35
Figure 2.5. Evolution of nitrate, chloride and sodium concentrations in the water in both Units.
Nitrate in Unit 1 ( and Unit 2 (). Chloride in Unit 1 () and Unit 2 (). Sodium in Unit 1 () and Unit 2 ().
Figure 2.6. Evolution of sulfate, calcium and magnesium concentration in the water in both Units. Sulfate in
Unit 1 ( and Unit 2 (). Calcium in Unit 1 () and Unit 2 (). Magnesium in Unit 1 () and Unit 2 ().
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0 28 56 84 112 140 168 196 224 252
Co
nce
ntr
atio
n in
wat
er
(pp
m)
Time (days)
0
5
10
15
20
25
30
35
0 28 56 84 112 140 168 196 224 252
Co
nce
ntr
atio
n in
wat
er
(pp
m)
Time (days)
36
At the beginning of the study, potassium concentration was similar between the two Units (Figure 2.7). There
was an increase of potassium in Unit 2 following the introduction of fish and diet. Potassium concentration
remains higher (more than 2-fold at some sampling times) in Unit 2 for the rest of experiment versus Unit 1.
Phosphate concentration fluctuated between 0 and 1 ppm for the first 140 days in both Units. Thereafter, the
concentration of phosphate increased until the end of the study to a maximum of 4.52 ppm in Unit 2. The
concentration in Unit 2 was higher than Unit 1 for most of the experiment.
Figure 2.7. Evolution of phosphate and potassium concentration in the water in both Units.
Phosphate in Unit 1 ( and Unit 2 (). Potassium in Unit 1 () and Unit 2 ().
There was a spike of ammonia at T=28 in Unit 1 (1.38 ppm). This concentration was higher than concentration
in Unit 2 (Figure 2.8). After T=56, ammonium was not detected in either Units. The suspended solids in water
were analyzed by turbidity measurements. The turbidity was higher in Unit 2 for the duration of the experiment
(Figure 2.9).
0
1
2
3
4
5
0 28 56 84 112 140 168 196 224 252
Co
nce
ntr
atio
n in
wat
er
(pp
m)
Time (days)
37
Figure 2.8. Evolution of nitrite and ammonium concentration in the water in both Units.
Nitrite in Unit 1 ( and Unit 2 (). Ammonia in Unit 1 () and Unit 2 ().
Figure 2.9. Evolution of turbidity and total organic carbon concentration in the water in both Units. Turbidity in
Unit 1 ( and Unit 2 (). Total organic carbon in Unit 1 () and Unit 2 ().
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
0 28 56 84 112 140 168 196 224 252
Co
nce
ntr
atio
n in
wat
er
(pp
m)
Time (days)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 28 56 84 112 140 168 196 224 252
Turb
idit
y (N
TU)
Time (days)
Tota
l org
anic
car
bo
n (
pp
m)
38
4. Discussion
Recirculating aquaculture systems offer many advantages (Summerfelt and Vinci, 2008). However, the
development of off-flavour with RAS can negatively impact the quality of aquaculture products (Smith et al.,
2008). Also, the accumulation of certain nutrients can be harmful for fish performance when the systems are
operated with feeding rates over 4 kg daily feed per m3 daily makeup water (Davidson et al., 2009). In this
experiment, the feeding rates were about 0.9 kg daily feed per m3 daily makeup water. Given the typical growth
rates and FCR, the performance of the fish in the present study suggests that they were not negatively
affected by the water quality. A study with five different strains of rainbow trout raised in RAS obtained FCR
between 0.96 and 1.16 (Overturf et al., 2003). This said, the present results showed that rainbow trout growth
was better by the diet #1. There was a clear difference in final weight, FCR, TGC and SGR (Table 2.2). This
difference of performance between the two diets has been previously documented in our lab (unpublished
data) and is due to differences between the two diets in nutrient density (Table 2.1). The use of a high quality
nutrient-dense diet will result in increased growth performance and reduced nutrient excretion into the
wastewater (Cho and Bureau, 1997).
Surprisingly, geosmin was detected in the flesh of rainbow trout flesh at the beginning of the experiment
(Figure 2.3). This result is possible because the fish came from an outdoor pond and were at the end of the
summer when the temperature was relatively high. The presence of geosmin-producing microbial populations
in outdoor ponds was likely and temperature can have a positive effect on the production of geosmin (Zhang et
al., 2009). In Unit 1, the concentration of geosmin decreased for the first 140 days reflecting a lack of geosmin-
producing microbial communities. After 140 days, the concentration of geosmin increased until T224. This
increase is due to the accumulation of nutrients in water and the higher feeding rates compared to the first
months. Despite increased feeding rates, the concentration of geosmin in Unit 1 fish flesh never exceeded
802.6 ng/kg. This value is still below the human detection threshold of 0.9 μg/kg measured by Robertson et al.
(2005). Theoretically, with this threshold, these fish would have been marketable without going through a
period of depuration. In Unit 2 however after only 84 days, the concentration of geosmin was significantly over
the human detection threshold and remained so throughout the study; these fish would not have been
marketable without going through a period of depuration. The large increase of geosmin concentration
between T56 and T84 reflects the water parameters that facilitated the proliferation of bacteria (Auffret et al.,
2011). Between T84 and T252, in Unit 2, the standard deviation in geosmin concentration is high. The
difference of weight and fat between fish could explain this variation. As reported in a study of Johansen and
Jobling (1998), there is a greater size variation among fish when they are fed with an automatic feeder versus
hand feeding. For example, at T252, in Unit 2, the smallest fish of the sampling weighed 360.4 g (1.87 % of
39
fat) and the largest weighed 814.2 g (10.33 % of fat). Our study (Figure 2.4) confirms the fact that the
concentration of lipid in fish has an influence on the uptake of geosmin from water (Johnsen and Lloyd, 1992).
The maintenance of bacterial consortium (chloride, nitrate and sodium) seems to have had an impact on the
concentration of some nutrients at the beginning of the experiment (Figure 2.5). These concentrations
decreased in the first weeks due to the water exchange. Consistency between certain parameters of the two
Units suggests a good similarity between the two systems (Figure 2.6). Because there was no difference for
some nutrients (NO3-, Cl-, Na+, SO4
2-, Ca2+, Mg2+) concentration between Units, these parameters are unlikely
to have an influence on the difference in geosmin concentration. In contrast, other parameters may have
caused the increase of geosmin in Unit 2.
Suspended solids were measured with a turbidimeter (Pavanelli and Bigi, 2005). Previous work from our lab
has demonstrated that the diet fed in Unit 1 results in compact feces and that fed in Unit 2 results in more
friable feces (unpublished data). When the feces particle size decreases, the efficiency of solids removal
decreases and biofouling increases (Chen et al., 1994; Blancheton and Canaguier, 1995; Sastry et al., 1999).
This study confirms this fact as the turbidity was consistently higher in Unit 2 versus Unit 1 (Figure 2.9). Robin
et al., (2006) reported that suspended solids can have an influence on geosmin levels in rainbow trout. A
higher concentration of suspended solids can have others disadvantage such as a negative influence on
nitrification, water quality (Eding et al., 2006) and fish growth (Davidson et al., 2009). The use of a diet that
promotes feces integrity is preferable in RAS.
Potassium concentration was clearly different between the two Units. However, potassium is not known to
have an influence on the development of off-flavour in RAS.
Phosphate concentration has been reported to correlate with geosmin concentration (Saadoun, 2001;
Robertson, 2006; Robin, 2006; Dzialowski, 2009). The average concentration of phosphate was 34 % higher in
Unit 2 than Unit 1 (1.48 and 1.10 ppm). This difference may have influenced the proliferation of some bacteria
strains that can produce geosmin. The increase in phosphate concentration at the end of the study is likely due
to the reduced phosphorus requirement of larger fish, resulting in increased excretion.
This study is the first to our knowledge that evaluate the influence of the diet on development of off-flavour in
RAS. The use of a high quality diet (nutrient dense diets and compact feces) could be one approach to control
off-flavour problems in such systems.
40
5. Conclusion
The type of diet can have an influence on the performance of rainbow trout and the appearance of off-flavour
in a recirculating aquaculture system. Some parameters such as suspended solids and phosphate
concentration are probably involved in the process of proliferation of geosmin producers. Also, there was a
correlation between lipid and geosmin concentration. Further studies are required to identify specific dietary
parameters that may affect the development of off-flavours in RAS.
Acknowledgements
Many thanks to the staff of the the Laboratoire Régional des Sciences Aquatiques (LARSA, U Laval, QC,
Canada) for their facilities and for technical assistance. Also, the author would like to thank Marc Auffret and
Dr. Richard Villemur (INRS, Laval, QC, Canada) for their precious collaboration.
41
References
Ando, A., Miwa, M., Kajino, M., Tatsumi, S., 1992. Removal of musty-odorous compounds in water and
retained in algal cells through water purification processes, Water Science and Technology 25 : 299–306.
Auffret, M., Pilote, A., Proulx, E., Proulx, D., Vandenberg, G., Villemur, R., 2011. Establishment of a real-time
PCR method for quantification of geosmin-producing Streptomyces spp. In recirculating aquaculture systems.
Water research 45 : 6753-62.
Blancheton, J.P., Canaguier, B., 1995. Bacterial and particulate materials in recirculating seabass
(Dicentrarchus labrax) production system. Aquaculture 133 : 215–224.
Blancheton, J.P., Piedrahita, R., Eding, E.H., Roque d‘orbcastel, E., Lemarié, G., Bergheim, A., Fivelstad, S.,
2007. Intensification of landbased aquaculture production in single pass and reuse systems. In: Aquaculture
Engineering and Environment, 21-47.
Chen, S., Stechey. D., Malone. R.F., 1994. Suspended solids control in recirculating aquaculture systems. In:
Aquaculture 239 : 179–198.
Cho, C.Y., Bureau, D.P., 1997. Reduction of waste output from salmonid aquaculture through feeds and
feeding. The Progressive Fish-Culturist. 59 : 155-160.
Cook, D., Newcombe, G., Sztajnbok, P., 2001. The application of powdered activated carbon for MIB and
geosmin removal: predicting PAC doses in four raw waters. Water Research 35 : 1325-1333.
Davidson, J., Good, C., Welsh, C., Brazil, B., Summerfelt, S., 2009. Heavy metal and waste metabolite
accumulation and their effect on rainbow trout performance in a replicated water reuse system operated at low
or high system flushing rates. Aquaculture Engineering. 41 : 136–145.
Dickschat, J. S., Bode, H. B., Mahmud, T., Müller, R., Schulz, S., 2005. A novel type of geosmin biosynthesis
in myxobacteria. Journal of Organic Chemistry 70 : 5174-5182.
Dzialowski, A.R., Smith, V.H., Huggins, D.G., deNoyelles, F., Lim, N., Baker, D.S., Beury, J.H., 2009.
Development of predictive models for geosmin-related taste and odor in Kansas, USA, drinking water
reservoirs. Water Research. 43: 2829-2840.
42
Eding, E.H., Kamstra, A., Verreth, J.A.J., Huisman, E.A., Klapwijk, A., 2006. Design and operation of nitrifying
trickling filters in recirculating aquaculture: a review. Aquaculture Engineering 34 : 234–260.
Guttman, L., Rijn, J., 2008. Identification of conditions underlying production of geosmin and 2-
methylisoborneol in a recirculating system. Aquaculture. 279 : 85-91.
Guttman, L., Rijn, J., 2009. 2-Methylisoborneol and geosmin uptake by organic sludge derived from a
recirculating aquaculture system. Water Research. 43 : 474-480.
Houle, S., Schrader, K., Le Francois, N., Comeau, Y., Kharoune, M., Summerfelt, S., Savoie, A., Vandenberg,
G. 2011. Geosmin causes off-flavour in arctic charr in recirculating aquaculture systems. Aquaculture
Research. 42 : 1-6.
Howgate, P., 2004. Tainting of farmed fish by geosmin and 2-methyl-iso-borneol: a review of sensory aspects
and of uptake/depuration. Aquaculture 234 : 155–181.
Johansen, S.J.S., Jobling, M., 1998. The influence of feeding regime on growth and slaughter traits of cage-
reared Atlantic salmon. Aquaculture International 6 : 1–17.
Johnsen, P.B., Lloyd, S.W., 1992. Influence of fat content on uptake and depuration of the off-flavor 2-
methylisoborneol by channel catfish (Ictalurus punctatus). Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
49 : 2406–2411.
Klausen, C., Nicolaisen, M.H., Strobel, B.W., Warnecke, F., Nielsen, J.L., Jorgensen, N.O., 2005. Abundance
of actinobacteria and production of geosmin and 2-methylisoborneol in Danish streams and fish ponds. FEMS
Microbiology Ecology 52 : 265-278.
Koko, G.K.D., Sarker, P.K., Proulx, E., Vandenberg, G., 2010. Effects of alternating feeding regimes with
varying phosphorus levels on growth, mineralization, phosphorus retention and loading of large rainbow trout
(Oncorhynchus mykiss). Aquatic living resources 23 : 277-284.
Léonard, N., Recherche et élimination des facteurs inhibiteurs de croissance dans les élevages piscicoles en
circuit fermé. Thèse de doctorat de l‘université de Montpellier 2. Montpellier, France. 165 p.
Lloyd, S.W., Grimm, C.C., 1999. Analysis of 2-methylisoborneol and geosmin in catfish by microwave
distillation-solid-phase microextraction. Journal of Agricultural and Food Chemistery 47: 164-169.
43
Ludwig, F., Medger, A., Bornick, H., Opitz, M., Lang, K., Gottfert, M., Roske, I., 2007. Identification and
expression analyses of putative sesquiterpene synthase genes in Phormidium sp. and prevalence of geoA-like
genes in a drinking water reservoir. Applied and Environmental Microbiology 73 : 6988-6993.
Newcombe, G., Drikas M., Hayes R., 1997. Influence of characterized natural organic material on activated
carbon adsorption: II. Effect on pore volume distribution and adsorption of 2-methylisoborneol. Water
Research 31 : 1065–1073.
Overturf, K., Casten, M.T., LaPatra, S.L., Rexroad III, C., Hardy, R.W., 2003. Comparison of growth
performance, immunological response and genetic diversity of five strains of rainbow trout. Aquaculture 217 :
93-106.
Pagand, P., 1999. Traitement des effluents piscicoles marins par lagunage à haut rendement algal. Thèse de
Doctorat de L‘université de Montpellier 1. Montpellier, France. 220 p.
Pavanelli, D., Bigi, A., 2005. Indirect Methods to Estimate Suspended Sediment Concentration: Reliability and
Relationship of Turbidity and Settleable Solids. Biosystems Engineering. 90 : 75-83.
Percival, S., Drabsch, P., Glencross, B., 2008. Determining factors affecting muddy-flavour taint in farmed
barramundi, Lates calcarifer. Aquaculture 284 : 136-143.
Piedrahita, R.H., 2003. Reducing the potential environmental impact of tank aquaculture effluents through
intensification and recirculation. Aquaculture 226 : 35–44.
Robertson, R.F., Jauncey, K., Beveridge, M.C.M., Lawton, L.A., 2005. Depuration rates and the sensory
threshold concentration of geosmin responsible for earthy-musty taint in rainbow trout, Oncorhynchus mykiss.
Aquaculture 245 : 89-99.
Robertson, R.F., Hammond, A., Jauncey, K., Beveridge, M.C.M., Lawton, L.A., 2006. An investigation into the
occurrence of geosmin responsible for earthy-musty taints in UK farmed rainbow trout, Onchorhynchus
mykiss. Aquaculture 259: 153–163.
Robin, J., Cravedi, J.P., Hillenweck, A., Deshayes, C., Vallod, D., 2006. Off flavor characterization and origin in
french trout farming. Aquaculture 260 : 128-138.
Rosenthal, H., Castell, J.D., Chiba, K., Forster, J.R.M., Hilge, V., Hogendoorn, H., Mayo, R.D., Muir, J.F.,
Murray, K.R., Petit, J., Wedemeyer, G.A., Wheaton, F., Wickins, J., 1986. Flow-through and recirculation
systems. European Inland Fisheries Advisory Commission, 100.
44
Saadoun, I.M.K., Schrader K.K., Blevins W.T., 2001. Environmental and nutritional factors affecting geosmin
synthesis by Anabaena sp. Water Research 35 : 1209-1218.
Sastry, B.N., DeLosReyes Jr., A.A., Rusch, K.A., Malone, R.F., 1999. Nitrification performance of a
bubblewashed bead filter for combined solids removal and biological filtration in a recirculating aquaculture
system. Aquacultural Engineering 19 : 105– 117.
Schrader, K.K., Rimando, A.M., 2003. Off-flavors in aquaculture: an overview. In: Off-Flavors in Aquaculture.
Rimando AM, Schrader KK, ACS Symposium Series, American Chemical Society, Washington, DC, 2003, vol.
48, pp. 1-12.
Schrader, K.K., Summerfelt, S. T., 2010. Distribution of Off-Flavor Compounds and Isolation of Geosmin-
Producing Bacteria in a Series of Water Recirculating Systems for Rainbow Trout Culture. North American
Journal of Aquaculture. 72 : 1-9.
Schrader, K.K., Davidson, J.W., Rimando, A.M., Summerfelt, S.T. 2010. Evaluation of ozonation on levels of
the off-flavor compounds geosmin and 2-methylisoborneol in water and rainbow trout Oncorhynchus mykiss
from recirculating aquaculture systems. Aquacultural Engineering. 43 : 46-50.
Smith, J.L., Boyer, G.L., Zimba, P.V., 2008. A review of cyanobacterial odorous and bioactive metabolites:
Impacts and management alternatives in aquaculture. Aquaculture 280 : 5-20.
Song, W., O‘Shea, K., 2007. Ultrasonically induced degradation of 2-methylisoborneol and geosmin. Water
Research. 41 : 2672-2678.
Summerfelt, S.T., Vinci, B.J., 2008. Better management practices for recirculating systems. In: Tucker, C.S.,
Hargreaves, J.A. (Eds.), Environmental Best Management Practices for Aquaculture. Blackwell Publishing,
Ames, Iowa, pp. 389–426.
Tal, Y., Schreier, H.J., Sowers, K.R., Stubblefield, J.D., Place, A.R., Zohar, Y., 2009. Environmentally
sustainable land-based marine aquaculture. Aquaculture 286 : 28–35.
Tucker, C.S., 2000. Off-flavor problems in aquaculture. Reviews in Fisheries Science 8 : 45-88.
Watson, S.B., 2004. Aquatic taste and odor: a primary signal of drinking-water integrity. Journal of Toxicology
and Environmental Health. 67 : 1779–1795.
45
Zhang, T., Li, L., Song, L., Chen, W., 2009. Effects of temperature and light on the growth and geosmin
production of Lyngbya kuetzingii (Cyanophyta). Journal of Applied Phycology. 21: 279-285.
Zohar, Y., Tal, Y., Schreier, H.J., Steven, C., Stubblefield, J., Place, A., 2005. Commercially feasible urban
recirculated aquaculture: addressing the marine sector. In: Costa-Pierce, B. (Ed.), Urban Aquaculture. CABI
Publishing, Cambridge, MA, pp. 159–171.
46
Table 2.3 : Ion chromatography methods
Anions (1) Conditions
Volume injected 50 μL
Analytical Column IonPac AS17 (4 x 250 mm)
Guard Column AG17 (4x50 mm)
Eluent gradient Potassium hydroxide (9 mM to 30 mM), 16 min.
Standard flow rate 1 mL/min
Temperature 30°C
Suppressor Anion self-regenerating suppressor (ASRS ULTRA II, - 4 mm)
Cations (2) Conditions
Volume injected 50 μL
Analytical Column IonPac CS16 (5 x 250 mm)
Guard Column CG16 (5x50 mm)
Eluent Methanesulfonic acid (MSA) (42 mM), 16 min.
Standard flow rate 1 mL/min
Temperature 30°C
Suppressor Cation self-regenerating suppressor (CSRS ULTRA II, - 4 mm)
47
Metals (3) Conditions
Volume injected 50 μL
Analytical Column IonPac CS5A (4 x 250 mm)
Guard Column CG5A (4x50 mm)
Eluent MetPac PDCA eluent (5X).
Standard flow rate 1.2 mL/min
Post-column Reagent PAR (0.5 mM)
Reagent Flow Rate 0.7 mL/min
Detector Wavelength 520 nm
(1) List of inorganic anions that were studied: chloride, nitrate, nitrite, phosphate and sulphate.
(2) List of inorganic cations that were studied: ammonium, calcium, lithium, magnesium, potassium and
sodium.
(3) List of metals studied: iron (III) and the divalent cations of copper, zinc and manganese.
49
Conclusion générale
L‘accumulation de mauvais goût chez le poisson élevé dans des systèmes d‘aquaculture en recirculation est
un problème majeur relié à cette technologie. Le mauvais goût est causé par l‘accumulation de géosmine
et/ou de 2-méthylisobornéol dans la chair du poisson. Durant cette étude, les poissons élevés au LARSA de
l‘Université Laval ne contenaient que de la géosmine à la fin de l‘étude.
Aucune technique n‘est encore parfaite pour enrayer ce problème qui coûte des millions à l‘industrie aquacole
à chaque année. La dépuration du poisson dans de l‘eau fraîche reste le meilleur moyen de diminuer la
concentration des contaminants avant la mise en marché. Cette opération demande du temps et de l‘argent
pour les producteurs.
L‘étude avait pour but d‘évaluer l‘influence de la moulée dans le processus d‘accumulation de mauvais goût
chez la truite arc-en-ciel élevé en RAS. Une différence a été notée entre les poissons de l‘Unité 1 et ceux de
l‘Unité 2. Bien que cette différence soit notable, l‘utilisation d‘une moulée qui permet de réduire (solides en
suspension, phosphate, etc.) les rejets par les poissons n‘est pas suffisante pour enrayer complètement le
problème de mauvais goût. Il reste préférable d‘utiliser une telle moulée puisque la concentration de
géosmine/MIB peut être réduite durant la période de croissance. Du coup, le temps de dépuration avant la
mise en marché est elle aussi réduite.
L‘amélioration des moulée est souhaitable pour tenter de régler les problèmes de mauvais goût en
aquaculture. Lorsque les besoin nutritionnels seront mieux connus pour chaque poissons, la moulée pourra
être mieux adapté à chaque espèce et les rejets dans les bassins pourront être diminués. Ce faisant, cela
diminuera la prolifération des micro-organismes producteurs de mauvais goût et améliorera les qualités
organoleptiques des poissons élevés en RAS.
51
Références
Ando, A., Miwa M., Kajino M., Tatsumi S., 1992. Removal of musty-odorous compounds in water and retained
in algal cells through water purification processes, Water Science and Technology 25 : 299–306.
Anselme, C., Suffet I.H., Mallevialle J., 1988. Effects of ozonation on tastes and odors, Journal of the
American Water Works Association 80 : 45–51.
Antony-Babu, S., Stach J.E.M., Goodfellow M., 2008. Genetic and phenotypic evidence for Streptomyces
griseus ecovars isolated from a beach and dune sand system. Antonie van Leeuwenhoek 94 : 63–74
Aschner, M., Leventer C., Chorin-Kirsch I., 1969. Off-flavor in carp from fish ponds in the coastal plain and the
Galil. Bamidgeh, 19: 23–25.
Bloch, M. F., 1783. Oekonomische Naturgeschichte der Fische Deutschlands. Berlin. [Cited in Persson, P.-E.
19th century and early 20th century studies on aquatic off-flavours - a historical perspective. Water Sci.
Technol., 31: 9–13.
Carlson, R.V., Pacha R.E., 1968. Procedure for the isolation and enumeration of myxobacteria from aquatic
habitats. Applied Microbiology 16:795-796.
Chang, J., Biniakewitz R., Harkey G., 2008. Determination of geosmin and 2-MIB in drinking water by SPME-
PTV-GCMS. In: Environmental. The applications book. 1–3.
Chen, R., Xue Q., Zhang Z., Sugiura N., Yang Y., Li M., Chen N., Ying Z., Lei Z., 2011. Development of long-
time-cycle tablet ceramic adsorbent for geosmin removal from water solution. Applied Surface Science. 6 :
2091-2096.
Chow, C.W.K., House J., Velzeboer R.M.A., Drikas M., Burch M.D., Steffensen D.A., 1998. The effect of ferric
chloride flocculation on cyanobacterial cells, Water Research 32 : 808–814.
Cook, D., Newcombe G., Sztajnbok P., 2001. The application of powdered activated carbon for MIB and
geosmin removal: predicting PAC doses in four raw waters. Water Research 35 : 1325-1333.
52
Cornelius, W. O., Bandt H.-J., 1933. Fischereischädigungen durch starke Vermehrung gewisser pflanzlicher
Planktonten, insbesondere Geschmacksbeeinflussung der Fische durch Oscillatorien. Z. Fischerei, 31:
675–686.
Cross, T., 1981. Aquatic actinomycetes: a critical survey of the occurrence, growth, and role of
actinomycetes in aquatic habitats. Journal of Applied Bacteriology 50: 397–423.
Dickschat, J. S., Bode H. B., Mahmud T., Müller R., Schulz S., 2005. A novel type of geosmin biosynthesis in
myxobacteria. Journal of Organic Chemistry 70 : 5174-5182.
Dionigi, C.P., Lawlor T.E., McFarland J.E., Johnsen P.B., 1993. Evaluation of geosmin and 2-methylisoborneol
on the histidine dependence of TA98 and TA100 Salmonella typhimurium tester strains. Water Research, 27:
1615–1618.
Dittmann, E., Wiegand, C., 2006. Cyanobacterial toxins — occurrence, biosynthesis and impact on human
affairs. Molecular Nutrition and Food Research 50 : 7–17.
Dixon, M.B., Falconet C., Ho L., Chow C.W.K., O‘Neil B.K., Newcombe G., 2011. Removal of cyanobacterial
metabolites by nanofiltration from two treated waters. Journal of Hazardous Materials. 188 : 288-295.
Durrer, M., Zimmermann U., Jüttner F., 1999. Dissolved and particle-bound geosmin in a mesotrophic lake
(lake Zürich): spatial and seasonal distribution and the effect of grazers. Water Research. 33 : 3628-3636.
Dzialowski, A.R., Smith V.H., Huggins D.G., deNoyelles F., Lim N., Baker D.S., Beury J.H., 2009.
Development of predictive models for geosmin-related taste and odor in Kansas, USA, drinking water
reservoirs. Water Research. 43: 2829-2840.
Eisert, R., Levsen K., 1996. Solid-phase microextraction coupled to gas chromatography: a new method for
the analysis of organics in water. Journal of Chromatography A, 733: 143– 157.
Ellis, J., Korth W., 1993. Removal of geosmin and methylisoborneol from drinking water by adsorption on
ultrastable zeolite-y. Water Research. 27 : 535-539.
FAO. La situation mondiale des pêches et de l‘aquaculture 2010, Rome, FAO. 2010. 224p.
From, J., Horlyck V., 1984. Sites of uptake of geosmin, a cause of earthy flavor, in rainbow trout (Salmo
gairdneri). Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 41: 1224–1226.
53
Gerber, N.N., Lechevalier, H.A., 1965. Geosmin, an earthy-smelling substance isolated from actinomycetes.
Applied Microbiology 13 : 935– 938.
Gerber, N.N., 1969. A volatile metabolite of actinomycetes, 2-methylisoborneal. Journals of Antibiotics 22 :
508– 509.
Gesner, C., 1550. Vollkommes Fisch-Buch. Frankfurt: Verlag Wilhelm Berlin [Cited in Persson, P.-E. 19th
century and early 20th century studies on aquatic off-flavours - a historical perspective. Water Science and
Technology 31 : 9–13.
Guttman, L., Rijn J., 2008. Identification of conditions underlying production of geosmin and 2-
methylisoborneol in a recirculating system. Aquaculture 279 : 85-91.
Guttman, L., Rijn J., 2009. 2-Methylisoborneol and geosmin uptake by organic sludge derived from a
recirculating aquaculture system. Water Research. 43 : 474-480.
Haard, N. F., 1992. Control of chemical composition and food quality attributes of cultured fish. Food Research
International 25 : 289–307.
Ho, L., Hoefel D., Bock F., Saint C.P., Newcombe G., 2007. Biodegradation rates of 2- methylisoborneol (MIB)
and geosmin through sand filters and in bioreactors, Chemosphere 66 : 2210–2218.
Houle, S., Schrader K., Le Francois N., Comeau Y., Kharoune M., Summerfelt S., Savoie A., Vandenberg G.,
2010. Geosmin causes off-flavour in arctic charr in recirculating aquaculture systems. Aquaculture Research
42 : 1-6.
Howgate, P., 2004. Tainting of farmed fish by geosmin and 2-methyl-iso-borneol: a review of sensory aspects
and of uptake/depuration. Aquaculture 234: 155-181.
Johnsen, P.B., Kelly C.A., 1990. A technique for the quantitative sensory evaluation of farm-raised catfish.
Journal of Sensory Studies 4 : 189–199.
Johnsen, P.B., Lloyd, S.W., 1992. Influence of fat content on uptake and depuration of the off- flavor 2-
methylisoborneol by channel catfish (Ictalurus punctatus). Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
49 : 2406–2411.
54
Johnsen, P.B., Lloyd S.W., Vinyard B.T., Dionigi C.P., 1996. Effects of temperature on the uptake and
depuration of 2-methylisoborneol (MIB) in channel catfish Ictalurus punctatus. Journal of World
Aquaculture Society 27 : 15–20.
Johnston, D.W., Cross T., 1976. Actinomycetes in lake muds: dormant spores or metabolically active
mycelium? Freshwater Biology 6 : 464–469.
Jüttner, F., 1995. Physiology and biochemistry of odorous compounds from freshwater cyanobacteria and
algae. Water Science and Technology 31 : 69-78.
Jüttner, F., Watson S.B., 2007. Biochemical and ecological control of geosmin and 2-methylisoborneol in
source waters. Applied and Environmental Microbiology 73 : 4395-4406.
Kelly, A.M., Holmes W.E., Schultz T.P., 2006. An environmental benign method for reducing off-flavor
terpenoides in aquaculture: initial laboratory studies. North American Journal of Aquaculture 63 : 249–252.
Klausen, C., Nicolaisen M.H., Strobel B.W., Warnecke F., Nielsen J.L., Jorgensen N.O., 2005. Abundance of
actinobacteria and production of geosmin and 2-methylisoborneol in Danish streams and fish ponds. FEMS
Microbiology Ecology 52 : 265-278.
Klemer, A.R., Cullen J.J., Mageau M., Hanson K.M., Sundell R.A., 1996. Cyanobacterial buoyancy regulation:
the paradoxical roles of carbon. Journal of Phycology 32 : 47–53.
Lalezary, S., Pirbazari M., McGuire M.J., 1986. Oxidation of five earthy-musty taste and odor compounds.
Journal of American Water Works Association 78 : 62–69.
Larsen, T.O., Frisvad J.C., 1994. A simple method for collection of volatile metabolites from fungi based on
diffusive sampling from Petri dishes. Journal of Microbiology Methods 19 : 297-305.
Larsen, T.O., Frisvad J.C., 1995. Characterization of volatile metabolites from 47 Penicillium taxa. Mycology
Research 10 : 1153-1166.
Lawton, L.A., Robertson P.K.J., Robertson R.F., Bruce F.G., 2003. The destruction of 2-methylisoborneol and
geosmin using titanium dioxide photocatalysis. Applied Catalysis B: environmental 44 : 9-13.
Léger, L., 1910. Le gout de vase chez poissions de l‘eau douce. Travaux de Laboratoire Pisciculture
Université de Grenoble 2 : 1 –4.
55
Lelana, I. Y., 1987. Geosmin and off-flavor in channel catfish. Ph.D. Dissertation. Auburn AL: Auburn
University.
Lloyd, S.W., Lea J.M., Zimba P.V., Grimm C.C., 1998. Rapid analysis of geosmin and 2-Methylisoborneol in
water using solid phase micro extraction procedures. Water Research 32 : 192-198.
Lovell, R.T., Sackey L.A., 1973. Absorption by channel catfish of earthy-musty flavor compounds
synthesized by cultures of blue-green algae. Transactions of the American Fisheries Society 102 : 774–777.
Lovell, R.T., Lelana I.Y., Boyd C.E., Armstrong M.S., 1986. Geosmin and musty-muddy flavors in pond-raised
channel catfish. Transactions of the American Fisheries Society 115: 485–489.
Maligalig, L.L., Caul J.F., Tiemeier O.W., 1973. Aroma and flavor of farm-raised channel catfish: effects of
pond condition, storage, and diet. Food Product Development 7 : 86–92.
Mamba, B.B., Krause R.W., Malefetse T.J., Mhlanga S.P., Sithole S.P., Salipira K.L., Nxumalo E.N., 2007.
Removal of geosmin and 2-methylisoborneol (2-MIB) in water from Zuikerbosch Treatment Plant (Rand water)
using b-cyclodextrin polyurethanes. Water South Africa 33 : 223–227.
MAPAQ (Ministère de l‘agriculture, des pêcheries et de l‘alimentation du Québec. Aquaculture) [Enligne]
http://www.mapaq.gouv.qc.ca/fr/Peche/aquaculture/Pages/ aquaculture.aspx (Consulté décembre 2011).
MAPAQ (Ministère de l‘agriculture, des pêcheries et de l‘alimentation du Québec. Aquaculture) [En ligne]
http://www.mapaq.gouv.qc.ca/fr/Publications/Guidecyano bacteries.pdf (Consulté décembre 2011).
Martin, J.F., Bennett L.W., Graham W.H., 1988. Off-flavor in channel catfish (Ictalurus punctatus) due to 2-
methylisoborneol and its dehydration products. Water Science and Technology 20 : 99–105.
Masser, M.P., Rakocy J., Losordo T.M., 1999. Recirculating aquaculture tank production systems:
management of recirculating systems. Southern Regional Aquaculture Center (SRAC) publication 452. 12 p.
McDowall, B., Ho L., Saint C.P., Newcombe G., 2007. Removal of geosmin and 2-methylisoborneol through
biologically active sand filters, International Journal of Environmental Waste Management 1 : 311–320.
Mhalanga, S.D., Mamba, B.B., Krause, R.W., Malefetse, T.J., 2007. Removal of organic contaminants from
water using nanosponge cyclodextrin polyurethanes. Journal of Chemical Technology and Biotechnology 82 :
382–388.
56
Morin, R., 2002. L'élevage de la truite en eau recyclée (REFB) est-il une avenue pour le développement de la
production piscicole au Québec ?, L'aquicole, Vol. 8 No. 4.
MPO (Ministère de Pêches et Océan Canada. Aquaculture) [En ligne] http://www.dfo-
mpo.gc.ca/aquaculture/aquaculture-fra.htm (Consulté décembre 2011).
Murty, A.S., 1986. Toxicity of Pesticides to Fish, Vol. 1. Boca Raton, FL: CRC Press, Inc.
Nakajima, M., Ogura T., Kusama Y., Iwabuchi N., Imawaka T., Araki A., Sasaki T., Hirose E., Sunairi M., 1996.
Inhibitory effects of odor substances, geosmin and 2-methylisoborneol, on early development of sea urchins.
Water Research 30 : 2508–2511.
Nerenberg, R., Rittman, B.E., Soucie, W.J., 2000. Ozone/biofiltration for removing MIB and geosmin. Journal
of American Water Works Association 92 : 85–95.
Newcombe, G., Drikas M., Hayes R., 1997. Influence of characterized natural organic material on activated
carbon adsorption: II. Effect on pore volume distribution and adsorption of 2-methylisoborneol, Water
Research 31 : 1065–1073.
Newcombe, G., Morrison J., Hepplewhite C., 2002. Simultaneous adsorption of MIB and NOM onto
activated carbon. I. Characterization of the system and NOM adsorption, Carbon 40: 2135–2146.
Park, G., Yu M., Go J., Kim E., Kim H., 2007. Comparison between ozone and ferrate in oxidizing geosmin and
2-MIB in water. Water Science and Technology 55 : 117–125.
Pathom-aree, W., Stach J.E.M., Ward A.C., Horikoshi K., Bull A.T., Goodfellow M., 2006. Diversity of
actinomycetes isolated from Challenger Deep sediment (10,898 m) from the Mariana Trench. Extremophiles
10 : 181–189.
Pendleton, P., Wong S.H., Schumann R., Levay G., Denoyel R., Rouquero J., 1997. Properties of activated
carbon controlling 2-methylisoborneol adsorption, Carbon 35 : 1141–1149.
Persson, P.E., 1979. Notes on muddy flavor. IV. Variability of sensory response to 2-methylisoborneol. Aqua
Fennica 9 : 48–52.
Persson, P.E., 1980. Sensory properties and analysis of two muddy odour compounds, geosmin and 2-
methylisoborneol, in water and fish. Water Research 14 : 1113–1118.
57
Persson, P.E., 1995. 19th century and early 20th century studies on aquatic off-flavours — a historical
perspective. Water Science and Technology 31 : 9–13.
Pirbazari, M., Borrow H.S., Craig S., Ravindran V., McGuire M.J., 1992. Physical chemical characterization of
five earthy-musty-smelling compounds, Water Science and Technology 25 : 81–88.
Polak, E.H., Provasi J., 1992. Odor sensitivity of geosmin enantiomers. Chemical Senses 17 : 23-26.
Raven, J.A., 2003. Carboxysomes and peptidoglycan walls of cyanelles: possible physiological functions.
European Journal of Phycology 38 : 47–53.
Robedson, R.F., Hammond A., Jauncey K., Beveridge M.C.M., Lawton L.A., 2006. An investigation into the
occurrence of geosmin responsible for earthy-musty taints in UK farmed rainbow trout, Onchorhynchus
mykiss. Aquaculture, 259: 153–163.
Robertson, R.F., Jauncey K., Beveridge M.C.M., Lawton L.A., 2005. Depuration rates and the sensory
threshold concentration of geosmin responsible for earthy-musty taint in rainbow trout, Oncorhynchus mykiss.
Aquaculture 245 : 89-99.
Robertson, R.F., Hammond A., Jauncey K., Beveridge M.C.M., Lawton L.A., 2006. An investigation into
the occurrence of geosmin responsible for earthy-musty taints in UK farmed rainbow trout, Onchorhynchus
mykiss. Aquaculture 259 : 153–163.
Robertson, P.K.J., Bahnemann D.W., Lawton L.A., Bellu E., 2011. A study of the kinetic solvent isotope effect
on the destruction of microcystin-LR and geosmin using TiO2 photocatalysis. Applied Catalysis B:
Environmental 108-109: 1-5.
Robin, J., Cravedi J.P., Hillenweck A., Deshayes C., Vallod D., 2006. Off flavor characterization and o rigin
in french trout farming. Aquaculture 260: 128-138.
Saadoun, I.M.K., Schrader K.K., Blevins W.T., 2001. Environmental and nutritional factors affecting geosmin
synthesis by Anabaena sp. Water Research 35 : 1209-1218.
Saito, K., Okamura K., Kataoka H., 2008. Determination of musty odorants, 2-methylisoborneol and geosmin,
in environmental water by headspace solid-phase microextraction and gas chromatography–mass
spectrometry. Journal of Chromatography A 1186 : 434-437.
58
Schlenk, D., 1994. The effect of 2-methylisoborneol on cytochrome P450 expression in the channel catfish
(Ictalurus punctatus). Aquaculture 120 : 33–44.
Schlenk, D., Ronis M.J.J., Miranda C., Buhler D.R., 1995. Effects of 2-methylisoborneol (MIB) and ethanol on
the expression and activity of cytochrome P450s from the channel catfish. Journal of Fisheries Biology 46 :
282–291.
Schrader, K.K., Acuna-Rubio S., Piedrahita R.H., Rimando A.M., 2005. Geosmin and 2-methylisoborneol as
the cause of earthy/musty off-flavors in cultured largemouth bass (Micropterus salmoides) and white sturgeon
(Acipenser transmontanus). North American Journal of Aquaculture 67 : 177–180.
Schrader, K.K., Dennis M.E., 2005. Cyanobacteria and earthy/musty comppounds found in commercial catfish
(Ictalurus punctatus) ponds in the Mississippi Delta and Mississippi – Alabama Blackland Prairie. Water
Research 39 : 2807-2814.
Schrader, K.K., Summerfelt S.T., 2010. Distribution of Off-Flavor Compounds and Isolation of Geosmin-
Producing Bacteria in a Series of Water Recirculating Systems for Rainbow Trout Culture. North American
Journal of Aquaculture 72 : 1-9.
Schrader, K.K., Davidson J.W., Rimando A.M., Summerfelt S.T., 2010. Evaluation of ozonation on levels of the
off-flavor compounds geosmin and 2-methylisoborneol in water and rainbow trout Oncorhynchus mykiss from
recirculating aquaculture systems. Aquacultural Engineering 43 : 46-50.
Schulz, S., Fuhlendorff J., Reichenbach H., 2004. Identification and synthesis of volatiles released by the
myxobacterium Chondromyces crocatus. Tetrahedron 60 : 3863–3872.
Sharrer, M.J., Summerfelt, S.T., 2007. Ozonation followed by ultraviolet irradiation provides effective bacteria
inactivation in a freshwater recirculating system. Aquaculture Engeneering 37 : 180–191.
Silvey, J.K.G., Roach A.W., 1975. The taste and odor producing actinomycetes. Critical Review.
Environmental Contamamination 5 : 233–273.
Smith, J.L., Boyer G.L., Zimba P.V., 2008. A review of cyanobacterial odorous and bioactive metabolites:
impacts and management alternatives in aquaculture. Aquaculture 280 : 5-20.
Song, W., O‘Shea K., 2007. Ultrasonically induced degradation of 2-methylisoborneol and geosmin. Water
Research 41 : 2672-2678.
59
Stewart, W.D.P., 1967. Transfer of biologically fixed nitrogen in a sand dune slack region. Nature 214 : 603–
604.
Suffet, I.H., Ho J., Chou D., Khiari D., Mallevialle J., Kawczynski E., 1995. Advances in taste-and-odor
treatment and control. Journal of American Water Works Association.
Sugiura, N., Isoda H., Takaaki M., 2003. Degradation of potential musty odour in a drinking water source by a
biofilm method. Journal of Water Supply Research and Technology 52 : 181–187.
Summerfelt, S.T., 2003. Ozonation and UV irradiation: an introduction and examples of current applications.
Aquacultural Engineering 28 : 21-36.
Summerfelt, S.T., Sharrer M.J., Tsukuda S.M., Gearheart M., 2008. Process requirements for achieving full-
flow disinfection of recirculating water using ozonation and UV irradiation. Aquacultural Engineering 40 : 17-27.
Summerfelt, S.T., Sharrer M.J., Tsukuda S.M., Gearheart M., 2009a. Process requirements for achieving full-
flow disinfection of recirculating water using ozonation and UV irradiation. Aquacultural Engineering 40 : 17–
27.
Summerfelt, S.T., Sharrer M., Gearhart M., Gillette K., Vinci B.V., 2009b. Evaluation of partial water reuse
systems used for Atlantic salmon smolt production at White River National Fish Hatchery. Aquacultural
Engineering 41 : 78–84.
Terishima, K., 1988. Reduction of musty odor substances in drinking water—a pilot plant study. Water Science
and Technology 20 : 275–281.
Thaysen, A.C., Pentelow F.T.K., 1936. The origins of an earthy or muddy taint in fish: II. The effects of the taint
produced by odoriferous species of Actinomyces. Annals of Applied Biology 23 : 105–109.
Tucker, C.S., Martin J.F., 1991. Environment-related off-flavors in fish. In: Water Quality in Aquaculture
(Tomasso, J. R. and D. Brune, Eds.). pp. 133–179. Baton Rouge, LA: World Aquaculture Society.
Tucker, C.S., 2000. Off-flavor problems in aquaculture. Reviews in Fisheries Science 8 : 45-88.
van der Ploeg, M., Tucker C.S., Boyd C.E., 1992. Geosmin and 2-methylisoborneol production by
cyanobacteria in fish ponds in the southeastern United States. Water Science and Technology 25 : 283–290.
Walsby, A.E., Booker M.J., 1980. Changes in buoyancy of a planktonic blue-green alga in response to light
intensity. Phycology Journal 15 : 311–319.
60
Watson, S.B, Ridal. J., Zaitlin B., Lo A., 2003. Odours from pulp mill effluent treatment ponds: the origin of
significant levels of geosmin and 2-methylisoborneol (MIB). Chemosphere 51 : 765-773.
Watson, S.B., 2004. Aquatic taste and odor: A primary signal of drinking-water integrity. Journal of Toxicology
and Environmental Health, Part A 67 : 1779–1795.
Watson, S.B., Ridal J., Boyer G.L., 2008. Taste and odour and cyanobacterial toxins: impairment, prediction,
and management in the Great Lakes. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 65 : 1779–1796.
Werkhoff, P., Brennecke S., Bretschneider W., 1991. Fortschritte bei der chirospezifischen analyse natürlicher
riech- und aromastoffe. Chemie, Mikrobiologie, Technologie der Lebensmittel 13: 129-152.
Whitton, B.A., Potts M., 2000. Introduction to the Cyanobacteria. In: Whitton, B.A., Potts, M. (ed.), The
ecology of cyanobacteria: their diversity in time and space, 1:11, Kluwer Acad. Pub., Boston, United-States
Wood, S., Williams S.T., White W.R., 2001. Microbes as a source of earthy flavours in potable water—a
review. International Biodeterioration and Biodegradation 48 : 26–40.
Yamamoto, Y., Tanaka K., Komori N., 1994. Volatile compounds excreted by myxobacteria isolated from water
and sediments. Japanese Journal of Limnology 55 : 241-245.
Young, W.F., Horth H., Crane R., Ogden T., Arnott M., 1996. Taste and odour threshold concentrations of
potential potable water contaminants. Water Research 30 : 331–340.
Zaitlin, B., Watson S.B., 2006. Actinomycetes in relation to taste and odour in drinking water: Myths, tenets
and truths. Water Research 40 : 1741–1753.
Zander, A.K., Pingert P., 1997. Membrane-based extraction for detection of tastes and odors in water. Water
Research 31 : 301–309.
Zimmerman, L.R., Ziegler A.C., Thurman E.M., 2002. Method of Analysis and Quality-Assurance Practices by
U.S. Geological Survey Organic Geochemistry Research Group–Determination of Geosmin and
Methylisoborneol in Water Using Solid-Phase Microextrac-tion and Gas Chromatography/Mass
Spectrometry. 1–12