Utilização de bactérias nitrificantes no cultivo do camarão-branco-dopacífico em sistema superintensivo de flocos microbianos

Abstract

O objetivo deste estudo foi avaliar diferentes estratégias de preparo de água: heterotrófica, quimioautotrófica e madura no sistema de bioflocos na fase de berçário e na fase de engorda do camarão-branco-do-Pacífico (Litopenaeus vannamei). Os experimentos tiveram duração de 35 dias cada. Foram utilizadas pós-larvas de camarões com 0,08±0,02 g, estocados em doze tanques de 300 L a uma densidade de 2000 camarões m-3 no experimento de berçário. Para o experimento de engorda foram utilizados camarões juvenis com 3,46±0,02 g, estocados em doze tanques de 300 L a uma densidade de 350 camarões m-3. Os parâmetros analisados foram desempenho zootécnico, parâmetros físico-químicos da água, volume de sólidos produzido, análise microbiológica da água, análise centesimal do floco (proteína, carboidrato, fibra e cinzas), análise metagenômica e microscopia eletrônica de varredura. As estratégias de preparação de água para a criação de camarão avaliadas neste estudo incluíram: i) Tratamento heterotrófico, onde a água recebeu adição de carboidrato (açúcar e melaço) como fonte de carbono; ii) tratamento quimioutotrófico, onde sais de amônio e nitrito foram adicionados à água; e iii) Tratamento maduro, realizado através da adição de uma quantidade significativa de água (30%) contendo bioflocos maduro de outro sistema BFT já estabelecido. Nos dois experimentos os tratamentos maduros e quimioautotróficos conseguiram manter os compostos nitrogenado tóxicos como a amônia e o nitrito em baixos níveis, sem a necessidade de adição de carboidratos. Por outro lado, o sistema heterotrófico apresentou picos de amônia e nitrito durante o período experimental que foram controlados com adição de carboidrato. O sistema quimiorautotrófico exibiu uma menor abundância de bactérias da família Vibrionaceae no início do experimento de berçário, em comparação com os tratamentos heterotróficos e maduros. A combinação de baixa abundância de Vibrionaceae e boa qualidade da água comparada ao sistema heterotrófico resultou em melhor desempenho do crescimento do camarão nesse tratamento na fase de berçário. A produção de lodo no sistema heterotrófico foi maior no experimento de berçário e também o maior volume de SS e TSS no experimento de engorda em comparação aos demais sistemas. Porém, o tratamento heterotrófico apresentou maior conteúdo proteico na análise centesimal do floco nos dois experimentos, conferindo um desempenho zootécnico do camarão melhor do que os outros tratamentos. Os resultados da análise metagenômica mostraram que a comunidade microbiana associada ao sistema foi representada por 10 filos, sendo as Proteobacteria e as Bacteroidetes os filos mais abundantes no início e no final do experimento. Nossos estudos sugerem que diferentes estratégias para a preparação da água afetaram a diversidade e variedade de microrganismos presentes no sistema bioflocos, resultando em uma comunidade bacteriana rica que pode ajudar a controlar a qualidade da água e servir como fonte de proteína microbiana.

Abstract: The objective of this work was to assess different water preparation strategies: heterotrophic, chemoautotrophic and mature in nursery and rearing phases in BFT system of Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei). Both experiments lasted for 35 days. Post-larvae shrimp (0.08±0.02 g) stocked in twelve 300 L tanks at a stocking density of 2000 shrimp m-3 in nursery phase and in rearing phase with juvenile 3.46±0.02 g shrimps stocked in twelve 300 L tanks at a stocking density of 350 shrimp m-3. The parameters analyzed were shrimp performance, water quality, amount of sludge, microbiological parameters of the water, floc analysis (crude protein, carbohydrate, crude fiber and ash), metagenomic analysis and scanning electron microscopy. The water preparation strategies for shrimp rearing that were evaluated in this study included: i) Heterotrophic treatment, where the water received sugar or molasses as a carbon source; ii) Chemoautotroph treatment, where ammonium and nitrite salts were added to the water; and iii) Mature treatment, which was created by the addition of a significant amount (30%) of water containing mature biofloc from another established BFT system. In both experiments mature and chemoautotrophic treatments, the nitrification process was able to keep toxic nitrogen compounds (ammonia and nitrite) at low levels without the addition of carbohydrates. In contrast, heterotrophic system showed peaks of ammonia and nitrite during the rearing cycle. The chemoautotrophic system exhibited a lower abundance of bacteria from the family Vibrionaceae in the beginning of the experiment compared to the heterotrophic and mature treatments. The combination of low Vibrionaceae abundance and better water quality than heterotrophic treatment resulted in improved growth performance in this treatment. The sludge production in the heterotrophic system was higher in nursery phase and also the higher SS and TSS volume in rearing phase compared to the other systems. However, the heterotrophic treatment presented higher protein content in floc analysis in both experiments, giving a better shrimp performance than the other treatments. The metagenomic analysis results showed that microbial community associated to Biofloc system is represented by 10 phyla. Proteobacteria and Bacteroidetes were also abundant phyla at the beginning and end of the experiment. Our study suggests that different strategy for water preparation affected the diversity and variety of microorganisms present in the biofloc system results in a rich bacterial community that can help control water quality and serve as a source of microbial protein.