Efeito do peróxido de hidrogênio na comunidade microbiana presente em sistemas de produção do camarão Litopenaeus vannamei com bioflocos

Abstract

A técnica de produção de organismos aquáticos sem renovação de água, com elevadas densidades de estocagem, forte aeração e biota predominantemente aeróbia e heterotrófica, formadora de agregados ou flocos microbianos, foi conhecida como ZEAH (“Zero Exchange Aerobic Heterotrophic culture systems”) e, mais recentemente, denominada como tecnologia de bioflocos (“Biofloc Technology” - BFT). Devido à presença de uma rica comunidade microbiana (microalgas, protozoários e alguns metazoários), os bioflocos apresentam elevados níveis nutricionais. Esta comunidade pode levar, também, ao consumo acelerado de oxigênio, levando rapidamente á morte do organismo produzido. Em casos de emergência causados pela falta de energia elétrica, ou defeito no sistema de aeração, os pesquisadores garantem a sobrevivência dos camarões durante a inoperância do sistema através da aplicação do peróxido de hidrogênio (H2O2). Entretanto, o H2O2, por ser uma molécula de carga neutra, tem facilidade de atravessar a membrana celular por difusão e, dentro das células, produz a peroxidação de lipídeos e proteínas, afetando a integridade celular. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação de peróxido de hidrogênio nos microrganismos presentes na criação de L. vannamei em meio BFT, caracterizar a comunidade de protozoários por microscopia óptica antes e após a aplicação de peróxido de hidrogênio e estimar o tempo de recuperação desta comunidade após o uso de peróxido por períodos crescentes. Para tal foram testados quatro tratamentos em 12 caixas de 45 L com uma densidade de 300 camarões por metro cúbico, que compunham o Controle, com aeração normal (sem aplicação de H2O2) e os tratamentos 12-horas, 24-horas e 48- horas, onde o peróxido (10μL H2O2 L -1 ) foi aplicado durante estes períodos sempre que necessário para manter os níveis de oxigênio dissolvido acima de 6 mg L -1 . As médias de oxigênio dissolvido não diferiram significativamente, mas na sequência de aplicações podemos identificar algumas variações pontuais. As médias dos parâmetros de qualidade da água foram significativamente diferentes entre o Controle e os demais tratamentos. Os sólidos suspensos totais (SST) foram significativamente maiores no tratamento 12-horas do que nos demais. Verificou-se que a adição de H2O2 afetou o processo de nitrificação no sistema BFT e indiretamente afetou os camarões, resultando em um menor desempenho no crescimento e ganho de peso nos tratamentos onde se adicionou peróxido de hidrogênio. Verificou-se, ainda, que houve uma rápida recuperação das bactérias amônio-oxidantes, mas não das nitrito-oxidantes. O fitoplâncton presente no meio de cultivo resistiu bem à aplicação de H2O2, havendo algum efeito somente sobre a Clorofícea Planctonema sp., onde o controle apresentou maiores abundâncias do que nos tratamentos 24-horas e 48-horas. Após isso ocorreu uma diminuição em sua abundância provavelmente devido à baixa luminosidade causada pela alta concentração de SST. Conclui-se que a adição de peróxido de hidrogênio causa um dano temporário aos microrganismos, especialmente as bactérias nitrificantes, mas este é parcialmente revertido em poucos dias após cessar a aplicação deste elemento. Também não se verificou um efeito acumulativo com a aplicação de peróxido por um tempo maior.

The production of aquatic organisms without water renewal, with high stocking densities, strong aeration and biota predominantly aerobic and heterotrophic forming aggregates or microbial flakes, is known as ZEAH ("Zero Exchange Aerobic heterotrophic culture systems") or, more recently called as Biofloc Technology (BFT) technology. Due to the presence of a rich microbial community (microalgae, protozoa and some metazoan), the bioflocs have high nutrient levels, but this community may lead to a rapid consumption of dissolved oxygen in emergency cases, caused by energy failure, or defect in the aeration system. In these cases, the researchers ensure the survival of shrimp through the application of hydrogen peroxide (H2O2). However, H2O2, as a neutral charge molecule, can easily cross the cell membranes by diffusion and produce lipid and protein peroxidation, affecting cells integrity. Main objectives of this study were to evaluate the effect of hydrogen peroxide on the microorganisms present in the production of L. vannamei in a BFT system; to characterize the protozoan community by optical microscopy before and after application of hydrogen peroxide and to estimate the recovery time of this community after the use of H2O2 for increasing periods. Four treatments were distributed in twelve 45 L containers with 300 shrimp per cubic meter: a Control treatment, with normal aeration (without application of H2O2) and 12h, 24h and 48h treatments, where hydrogen peroxide (10μL H2O2 L -1 ) was applied whenever necessary to maintain dissolved oxygen levels above 6 mg L-1 . The mean dissolved oxygen did not differ significantly among treatments, but some water quality parameters differed significantly between the control and other treatments. For instance, total suspended solids (TSS) was significantly higher in the 12 h treatment than in the others. The H2O2 affected the nitrification process in the BFT system and indirectly affected the shrimp, that showed lower growth and weight gain in treatments with hydrogen peroxide. It was also found that there is a quick recovery of ammonia- oxidizing bacteria, but not of nitrite-oxidizing. Among the phytoplankton the Chlorophycean Planctonema sp. was the microalgae that suffered the effect of hydrogen peroxide, with higher abundance in the control than in the 24 hours and 48 hours treatments. The abundance decrease in observed afterwards was probably due to low light caused by high TSS. In conclusion we may say that the addition of hydrogen peroxide caused a temporary damage to the microorganisms, especially the nitrifying bacteria, although this negative effect was reverted few days after the application of this element. No cumulative effect was observed with the application of hydrogen peroxide for longer periods.