Investigador describe la importancia de los probióticos para la gestión de la calidad del agua en los sistemas acuícolas y biofloc. Además, destaca los problemas de su uso.
El efecto directo de los probióticos en la calidad del agua incluye un papel importante en la reducción de la concentración de compuestos nitrogenados tóxicos, como amoníaco, nitrito y nitrato, reducción del nivel de materia orgánica y pH, reducción del nivel de microorganismos patógenos y modulación de la comunidad de la microbiota en el agua y sedimento.
Qiufen Li, investigador de la Yellow Sea Fisheries Research Institute (China), publicó un capítulo de un libro en donde presenta los tipos taxonómicos, los métodos y el efecto de los probióticos utilizados para mejorar la calidad del agua en la acuicultura y/o los sistemas de biofloc.
Además, Li discute sobre los problemas y/o disputas con el uso de probióticos; y, los complementa con sugerencias para el desarrollo futuro de probióticos para su uso en la acuicultura.
Tipos de probióticos usados en sistemas biofloc
Un grupo diverso de probióticos viene siendo usado en los sistemas biofloc y para mejorar la calidad del agua en los sistemas acuícolas.
La mayoría de estos probióticos han sido aislados de los intestinos de los animales huésped o aislados de los ambientes acuícolas. Los microorganismos usados como probióticos o examinados como potenciales candidatos para mejorar la calidad del agua incluyen las siguientes divisiones taxonómicas: Bacteroidetes, Firmicutes, Proteobacteria y levaduras.
Firmicutes
Las especies Bacillus son las más usadas como probióticos en la acuicultura, además de su uso como suplementos de las dietas. Se ha reportado que las cepas de Bacillus mejoran la calidad del agua cuando se usan como aditivos del agua debido a sus funciones de nitrificación y desnitrificación.
Por otro lado, se ha reportado que las bacterias ácido lácticas aisladas de los ambientes acuícolas tienen la capacidad de remover los nitritos, lo que sugiere que son potenciales candidatos para la purificación del agua en la acuicultura.
Proteobacteria
Bdellovibrio comprende un grupo de proteobacterias parásitas que se alimentan de bacterias gramnegativas para su crecimiento, reproducción y supervivencia. Bdellovibrio y organismos similares (BALOs) contribuyen a mejorar la calidad del agua y reducir el número total de bacterias, especialmente las poblaciones de Vibrio.
Ectothiorhodospira es un género de bacterias fotosintéticas del azufre púrpura. Ectothiorhodospira shapashnikovii, que se aisló de un estanque de camarón marino, actuó como agente de biorremediación y fuente de nutrientes para las larvas de camarón blanco.
Pseudomonas stutzeri que está ampliamente distribuida en el ambiente y ocupa diversos nichos ecológicos, ha sido propuesto como un organismo modelo para los estudios de desnitrificación.
Efectos de los probióticos en la calidad del agua
Reducción del nivel de los compuestos nitrogenados peligrosos y la materia orgánica
Investigadores han reportado que los probióticos comerciales usados en los estanques de Litopenaeus vannamei disminuyen las concentraciones de nitrógeno y fósforo.
La administración de preparaciones mixtas de Bacillus es efectiva para algunos parámetros de calidad del agua, como el pH, el amoníaco y los niveles de nitritos durante la crianza del camarón vannamei.
Asimismo, el uso de Bacillus subtilis y bacterias fotosintéticas conducen a una disminución de los niveles del nitrógeno en el agua de cultivo de la carpa herbívora.
Reducción del nivel potencial patogénico de los microorganismos
Las investigaciones reportan una reducción en la abundancia de los representantes de Vibrionaceae en el agua de cultivo del camarón vannamei después de adicionar continuamente B. subtilis FY99-01 durante 84 días.
Cambios en la comunidad microbiana
Muchos investigadores han reportado que la adición de algunos probióticos a los sistemas acuícolas conduce a un cambio en las comunidades microbianas en el agua.
Li reporta investigaciones en donde la adición de Pseudomonas stutzeri SC2210M a un sistema acuícola experimental incrementa significativamente el número de especies bacterianas.
La adición de B. subtilis al sistema acuícola de carpa herbívora incrementa la diversidad microbiana del agua. Asimismo la adición de bacterias fotosintéticas al agua puede incrementar el número de Actinobacteria y disminuir el número de reductores de nitritos y bacterias anaeróbicas para mejorar la calidad del agua.
Problemas con el uso de probióticos en sistemas biofloc
Gran parte del trabajo sobre probióticos y biofloc ha implicado experimentos comparativamente breves. En general, ha habido una escasez de estudios que utilizan el enfoque en sitios de acuicultura a gran escala durante períodos prolongados.
Li reporta que al parecer el efecto de los probióticos en la calidad del agua y la estructura de la comunidad microbiana es menos significativo a largo plazo en lugar de deducirse de experimentos comparativamente breves (3 a 7 días).
“La cuestión a resolver se refiere a la longevidad de los probióticos agregados en los sistemas acuáticos: ¿Sobreviven y se multiplican los probióticos en el agua y, de ser así, por cuánto tiempo? ¿Pueden los probióticos sobrevivir y competir con los miembros de la microflora acuática natural, o las células bacterianas, que han sido cultivadas en sistemas in vitro, son superadas por los organismos residentes” Se necesita investigación para abordar estos puntos”, destaca Li.
Hasta la fecha, se han llevado a cabo muchos estudios para demostrar el efecto beneficioso de los microorganismos, incluidos los productos comerciales, para mejorar la calidad del agua en las granjas acuícolas. Sin embargo, se carecen de estándares oficiales para los productos comerciales y su uso en la acuicultura.
El investigador también resalta que no se debe ignorar el posible riesgo de transferir la resistencia a los antibióticos de los probióticos a las bacterias patógenas. “Se ha informado que algunos aislamientos probióticos de Lactobacillus transfieren genes de resistencia a los antibióticos in vitro y en modelos de roedores”, indica Li.
Algunos estudios han indicado que un probiótico que se considera seguro para uso humano y animales terrestres puede no ser necesariamente seguro o adecuado para su uso en acuicultura. Por lo tanto, cualquier probiótico considerado para la acuicultura debe evaluarse completamente en el huésped acuático y el medio acuático.
Conclusiones y sugerencias
Los probióticos destinados a controlar la calidad del agua necesitan de un apropiado grupo de criterios para determinar su idoneidad para su uso en la acuicultura.
Li sugiere los siguientes criterios básicos para seleccionar los probióticos relacionados con la calidad del agua:
- La seguridad: El probionte candidato debe ser seguro tanto para los animales acuáticos como para los humanos, sin plásmidos que codifican genes de virulencia y/o resistencia a los antibióticos.
- Adaptabilidad: El cultivo debe ser capaz de sobrevivir en el ambiente acuático con la capacidad de adaptarse a las fluctuaciones de pH, salinidad, temperatura y niveles de oxígeno disuelto.
- Función: Los cultivos deben tener la capacidad de mejorar la calidad del agua y/o del sedimento al disminuir la cantidad de materia orgánica y afectar los niveles de nitrógeno, como amoníaco y nitrito.
- Conveniencia: Los cultivos deben ser fácilmente aplicables para la producción a gran escala sin la pérdida de características importantes, almacenamiento y la administración en las granjas acuícolas.
Muchos artículos han reportado el efecto significativo de los probióticos para mejorar la calidad del agua en los sistemas acuícolas y su rol benéfico en los sistemas biofloc. Li concluye que faltan datos en:
- Los mecanismos de acción de los probióticos para reducir la presencia y el efecto de los contaminantes en y alrededor de las granjas acuícolas.
- Efecto sobre la estructura de las comunidades microbianas.
- Los potenciales efectos negativos sobre los ecosistemas acuáticos.
Contacto
Qiufen Li
Yellow Sea Fisheries Research Institute
Email: liqf@ysfri.ac.cn
Referencia (acceso abierto)
Li, Q. (2022). Probiotics for Biofloc System and Water Quality. In: Austin, B., Sharifuzzaman, S. (eds) Probiotics in Aquaculture. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-98621-6_9
