TRABAJO UNIVERSITARIO DEL CURSO DE TECNOLOGÍA DE MATERIALES DE LA CONSTRUCCIÓN
MICROORGANISMOS EMERGENTES Y SU IMPORTANCIA EN LA ALIMENTACIONDescripción completa
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LA PRODUCCION DE ALIMENTO VIVO Y SU IMPORTANCIA EN ACUACULTURA INTRODUCCION
En la Acuacultura, uno de los factores limitantes es la obtención y producción de alimentos que cubran todos los requerimientos requerimientos para las especies especies de cultivo cultivo y que resulten resulten costeables. El alimento vivo (fitoplancton y zooplancton) es esencial durante el desarrollo larvario de peces peces,, crus crustá táceo ceoss y molu molusco scos. s. En la actu actual alid idad ad la inve invest stiga igaci ción ón orie orient ntada ada haci hacia a los los microorganismos como fuente de alimentación está en pleno desarrollo. En pases como !apón, donde se practica con "#ito la $aricultura, los cultivos masivos de microalgas, rotferos, cop"podos y cladóceros son la base de la producción comercial. %ado %ado el inte inter"s r"s que que e#is e#iste te por la Acuacu Acuacultltur ura a en &ati &atino noam am"r "ric ica a y el 'ari 'aribe, be, diri dirigi gido do principalmente a las especies de importancia comercial de peces, moluscos y crustáceos en condiciones condiciones controladas controladas para la producción y alta supervivencia supervivencia de semillas semillas en sistemas sistemas de cultivo semiintensivo e intensivo, se hace necesario el conocer las diferentes alternativas de producción de alimento vivo a gran escala, ya que es difcil sustituir el alimento natural, pues las dietas artificiales generalmente provocan altas mortalidades por deficiencias nutricionales cuando no están balanceadas. or otra parte, en la *ltima d"cada se ha tratado de sustituir los alimentos vivos por dietas micr microe oenca ncaps psul ulad adas as o por por t"cn t"cnic icas as que que perm permititan an el alma almacen cenam amie ient nto o por por conge congelad lado o o liofilización por tiempo indefinido de estos alimentos y en t"rminos generales no resuelven el problema real que es la demanda constante de alimento vivo y resultan incosteables. +na +na solu soluci ción ón a este este prob proble lema ma se fund fundam amen enta ta en el cono conoci cimi mien ento to,, opti optimi miza zaci ción ón y automatización de los sistemas de cultivo de fitoplancton y zooplancton, para llevarlos a nivele niveless masivo masivoss de producci producción ón semico semiconti ntinua nua o contin continua. ua. e logra logra optimi optimizar zar un cultiv cultivo o conociendo la concentración adecuada de nutrientes, buscando una coordinación entre el crecimi crecimient ento o y la utiliz utilizaci ación ón de estos estos nutrien nutrientes tes,, estanda estandariz rizand ando o una taza taza de diluci dilución ón o cosecha óptima a intervalos periódicos para lograr una producción alta y sostenida a largo plazo. El conoc conocim imie ient nto o y cont control rol de los los parám parámet etros ros ambi ambien enta tale less ópti óptimo moss en los los cult cultiv ivos os de fitoplancton y zooplancton es muy importante, ya que no sólo permiten la supervivencia y desarrollo de los organismos en cultivo, sino además factores como la temperatura y la salinidad regulan la concentración y calidad de nutrientes esenciales como son las vitaminas, los aminoácidos y los ácidos grasos. &as especies de microalgas y zooplancton zooplancton de mayor uso en Acuacultura, Acuacultura, se muestran muestran en la -abla (/uillar, 01234 5irata, 01264 7atanabe et al., 0128). Estas especies han sido seleccionadas en base a su aporte nutricional y a las facilidades que permiten su producción masiva. En los siguientes captulos se presentan las alternativas de producción de las principales especies de alimentos vivos, as como sus caractersticas biológicas, que permiten el establecimiento de su cultivo. -A9&A 0 :eleto :eletonem nema a costat costatum, um, -halas -halassio siosir sira a pseudo pseudonan nana, a, 'haeto 'haetocero ceross calcitrans 5apt 5aptoph ophyc yceae eae soc sochry hrysi siss gal galban bana, a, soc sochry hrysi siss sp., sp., avlo avlova va luth lutheri eri 'hrysoph 'hrysophyce yceae ae -etrase etraselmi lmiss suecic suecica, a, -etrase etraselmi lmiss chuii chuii 'hlorop 'hlorophyc hyceaea eaea 'hlorel 'hlorella la autotro autotrophi phica, ca, 'hlorel 'hlorella la saccharo saccharophi phila la
00.F 3=.1 08. =.8 0.B F.8 3.1 0G. 2 F • Acidos grasos esenciales I 06.B F.2C' En el e#perimento =, temperatura variabley CD •
I. IMPORTANCIA NUTRICIONAL DE ALIMENTO VIVO
En los ecosistomas naturales acuáticos, la continuidad de las especies depende del equilibrio establecido entre los diferentes niveles de la trama trófica. As, el desarrollo y supervivencia de larvas y ogg, 012B4 7atanabe et al., 0128a, 01834 5irata et al., 018B). %e acuerdo a lo anterior, es importante conocer y maneogg, 012B) ;?-E@A 'A;9?5%;A-? /;AA -etraselmis 0.6= F.60 F.2F %unaliella 0.63 F.8F F.0B $onochrysis F.16 F.B1 F.== 'haetoceros 0.0= F.== F.=0 :eletonema 0.38 F.21 F.02 haeodactylum F.88 F.G6 F.02 &a compos composici ición ón celula celularr reporta reportada, da, correspo corresponde nde a result resultados ados de cultiv cultivo o en condici condiciones ones fsicoqumicas y nutricionales similares para las seis espcies (las cantidades de protena, carbohidratos y grasas están e#presadas en relación a cantidad total de 'arbono). -A9&A
03. 0B. 8F B.2 0B.= 1F B.8 1= B 6 0F. 0= 03. Arginina B.F 06.= 0== 6.G 00.1 0F3 6.3 13 B.= 03.1 B.0 00G 8 F B 5istidina 0.3 3.2 22 0.B 3.1 80 0.1 6.8 0FF 0.G 6.3 1F 0.G 6.= 88 I II III I gM0FF g protena cruda (7atanabe et al., 0128a) II E#presado como total de aminoácidos esenciales (a.a.e.) III ;egistros basados en la composción con a.a.e. requeridos para peces el 0FF indica los mismos requerimientos &isina
01GG (nauplio postlarva) II. CULTIVO DE MICROALGAS
on llamadas microalgas a una gran cantidad de especies que constituyen el fitoplancton que abarca desde organismos autótrofos hasta microflagelados y microciliados au#ótrofos. u posición ta#onómica ha sido de gran pol"mica entre botánicos y zoólogos, como e
$uchos factores contribuyen para el desarrollo óptimo de los cultivos de microalgas, algunos de "stos afectan las caractersticas del crecimiento. &os recipientes de cultivo más com*nmente usados son de materiales no tó#icos como las caerenbac:, carboys o garrafas, etc., adecuados para cultivos de laboratorio. ara cultivos a gran escala los recipientes de plástico, madera y concreto son los más recomendables, incluyendo los estanques r*sticos en áreas rurales son los sistemas más económicos. En cultivos masivos la aereación es un factor muy importante para la homogenización de los nutrientes y para evitar la sedimentación de las microalgas. &as diatomeas suelen acumularse en lugares donde el agua no se mezcla, "sto tambi"n depende de la forma del recipiente de cultivo que cuando no es adecuado retarda el crecimiento. ?tro factor importante es la penetración de la luz en el cultivo4 en los cultivos masivos la profundidad es tan grande que la intensidad de la luz insidente no es suficiente para la fotosntesis, hasta el fondo del tanque. En los cultivos masivos a la intemperie la penetración de la luz es más efectiva, pero se debe reducir la intensidad de la luz fuerte, cubriendo estos estanques con una malla. En cultivos a gran escala es recomendable la inyección de '?= (F.BD) para contribuir al proceso fotosint"tico. ara muchas especies de %iatomeas la temperatura óptima oscila entre los 0B y =FC', pocas especies de esta familia crecen a más de =8C', las cloroficeas pueden soportar altas temperaturas4 un e
%A$E-;? $E%? haeodactylum (diatomea) 0F h =BC' 0F.6Q :eletonema (diatomea) 03.0 h 08C' R=FQ %unaliella (cloroficea) =6 h 0GC' 02.8Q 'hlorella (cloroficea) 2.2 h =BC' BQ -etraselmis (cloroficea) 08 h 08C' 08.6Q $onochrysis (crisoficea) 0B.3 h =FP=BC' 0FQ sochrysis (crisoficea) 3F.= h =FC' 0F.=Q Estas especies se han utilizado en acuicultura marina dados su valor nutritivo y digestibilidad, además de su capacidad para crecer en cultivos masivos. &a duración del ciclo celular como los requerimientos de temperatura son suceptibles de variación mediante selección de variedades. /E@E;?
''&? -E$E;A-+;A ?-$A
-A9&A 8. ;ES+E;$E@-? ;@'A&E %E &? '+&-L? %E $';?A&/A ;ES+E;$E@-? '?$+E-? S+$'? LA&?;E >sicos =,FFF P &uz 6,FFF lu# -emperatura 0B P ==C' alinidad F.32T p5 2P1 ;edo# @utritivos ' '?='?3 gM0FF ml ?=5=? ?, 5 gM0FF ml ≃
gM0FF ml gM0FF ml mgM0FF ml QgM0FF ml QgM0FF ml En esta tabla se e#ponen los requerimientos principales de los cultivos de microalgas y sus valores apro#imados. En cada caso habrá que estudiar los reqUerimientos particulares de la especie y de la variedad que se vaya a cultivar en las condiciones concretas de cultivo que se van a utilizar, por lo que estos datos son sólo orientación (Ninne, 0121). El fotoperodo es un factor que regula la división celular, en diatomeas la reproducción ase#ual (división) ocurre durante el perodo de luz y "ste es acelerado ba
perodo de iluminación puede a
e han desarrollado diferentes medios para el cultivo de microalgas que van desde las fórmulas para enriquecer el agua de mar natural, hasta el uso de medios artificiales que permitan resultados constantes en contraste con los resultados tan variables que brinda el uso del agua de mar natural que entre otros factores depende del lugar donde se colecta "sta, y el tiempo de almacenamiento de la misma. &os medios artificiales se usan principalmente para fines e#perimentales, ya que como se ha mencionado, brinda resultados constantes, aunque e#isten algunas especies que no crecen en medios artificiales por factores desconocidos que afectan su crecimiento, las principales fórmulas utilizadas van desde el agua de $iguel, que data de 010F, desarrollada por Allen @elson4 el medio de Endchereiber de 0136, hasta fórmulas especficas para familias como la fórmula del &aboratorio 5as:ins de @ueva or: para diatomeas, rovasoli et al., 012B4 $atthiesen O -horner, 01GG4 $cachlan, 01234 /uillard >., 01234 %roop, 012B, 01214 choene, 018=, etc. &as principales formulaciones de los medios de cultivo, tanto de mantenimiento de cepas como de producción masiva (minerales, enriquecidos y orgánicos), se describen desde la -abla 1 hasta la -abla 0G. El fitoplancton se desarrolla y multiplica en relación de las condiciones fisicoqumicas del medio. En t"rminos generales son los macronutrientes o factores limitantes del crecimiento el carbono, @itrógeno, >ósforo, ilicio, $agnesio, otasio y 'alcio, que se requieren en cantidades relativamente grandes, mientras que los llamados micronutrientes (>ierro, $anganeso, 'obre, Jinc, odio, $olibdeno, 'loro y 'obalto) se necesitan en menores cantidades. E#isten otros medios que incluyen en su composición sustancias orgánicas (vitaminas, aminoácidos) necesarios para aquellas especies de microalgas Au#ótrofas, es decir que no sintetizan por medio de la fotosntesis este tipo de compuestos y resultan factores que pueden limitar su crecimiento4 tal es el caso de latimonas, 'hrysophytas y algunas 9acillariophyceas. -A9&A 1. $E%? '5+ 0F ($?%>'A%? ?; /E;&?>>) (F. +$E9AA5, 012B) (;ecomendado para aislamiento de microalgas de hábitats oligotróficos y eutróficos) 'a(@?3)= F.F6D N=5?6
F.F0D
@a='?3
F.F=D
$g?6.25=?
F.F=BD
@a=i?3
F.F=BD
'itrato de >ierro Amoniacal @?-A uede usarse para medio solidificado AgarAgar
8F ml Agregar = ml de la olución A y 0 ml de la olución 9 a un litro de agua de mar natural, y calentar a 2FC' por =F minutos. $E%? E;%A5;E9E; E@;S+E'%? (>?@, 0136a,b) @a@?3 0F mg @a=5?60=5=? = mg E#tracto de suelo Agua de mar $E%? E;%'5;E9E; I Agua de mar E#tracto de suelo @a@?3
B ml 0FF ml 0 litro BF ml F.= g
@a=5?6.0=5=? F.F3 g I e recomienda usar el agua filtrada y pasteurizada,y adicionar los ingredientes. -A9&A 00. $E%? %E A5$A (ara cultivo masivo de cloroficeas marinas) ulfato de Amonio (para la agricultura =0D) uperfosfato de 'alcio (para la agricultura =0D) +rea (para la agricultura =0D) 'leWat 3=
(>>AA, 0FF gMt 0B gMt 0B gMt 3FPBF gMt
01G6a)
'omponentes de 'leWat 3= >e'l= (como fuente de >e)
F.38BD
Jn'l= (como fuente de Jn)
F.0GGD
$n'l= (como fuente de $n)
F.22BD
'o'l= (como fuente de 'o)
F.F02D
'u?6 (como fuente de 'u)
F.FF2D
(@56)G$o2?=6 (como fuente de $o)
F.G3=D
539?3 (como fuente de 9)
=.62FD E%-A F.FFBD $E%? %E A5$A $?%>'A%? (5;A-A, 012B) $edio de ashima (en la misma concentración) eptona BF gMt eptidasa F.FFBD %iaminasa F.FFBD (recomendado para cultivos a#"nicos) -A9&A 0=. A@AE O $A (01G8) A;A $onochrysis lutheri, latymonas sp., @itzschia closterium, 'haetoceros calcitrans @a'l 08 mg $etal $i#I 3F ml N'0 GFF mg >e (as 'l) 0FF Qg @a@?3 BFF mg -ris 0g $g?6 . 25=?
Bg
Lit.90=
3Qg
'a (as 'l)
0FF mg
@a= i?3
8F mg
N=5?6
3F mg
Litamin $i#X
0 ml
5=?
0l I $ezcla de metales 0FF ml, contanido @a = E%-A, 0FF mg4 >e, 0 mg4 Jn, F.B mg4 $n, 6 mg4'o, F.F0 mg4 'u, F.FF6 mg4 9, =F mg. X $ezcla de vitaminas BF ml, contenido 9 0=, 0F Qg4 biotina, BF Qg4 9 0, B mg -A9&A 03. $E%? %E /+&&A;% O ;5-E; (A;?@ O -;'N&A@%, 01G0) A. ?&+'?@E @+-;E@-E 0.%isolver F.F8 gr de clorhidrato de 'obalto 'o'l =.G5=? y F.8 gr de ulfato de 'obre 'u?6.B5=?4 en 0FF ml de 5 =? destilada. =.AVadir 0 ml de solución A.0. a apro#imadamente 8FF ml de 5 =? destilada, que previamente se le ha adicionado F.= gr de -ricloruro >"rrico >e'l3.G5=? F.FG gr de ulfato de Jinc Jno 6.25=?
F.0= gr de ulfato de $anganeso $n?6.5=? F.F3 gr de $olibdato de odio @a =$o?6.=5=? 3.AVadir 0.= gr de Etilenodiaminotetracetato %isódico (E%-A) diludo a cerca de 1FF ml de 5=? destilada. 6.Aosfato %ihidratado de otasio N5=?6. 2.%iluir la solución a 0 litro y en autoclave a menos de 0B libras de presión por 0B minutos. 8./uardar la solución en botellas de vidrio en la obscuridad. 9. &'A-? %E ?%? 0.%isolver 0F.B gr de $etasilicato entahidratado de odio @a=i?3.B5=? ó 06 gr de @a=i?3.15=? en 0 litro de agua destilada. =.Esterilizar la solución por filtración a trav"s de un filtro de vidrio. 3./uardarla en un envase de polipropileno esterilizado. '. A'%? 5%;?'&?;5%;'? 0.reparar una solución F.0@5'&. =.%eterminar por titulación la cantidad de esta solución necesaria para neutralizar 0F ml de la solución 9.=i Y ml de F.@5'& han sido utilizadas para neutralizar 0F ml de solución 9.=, multiplicar por 0FF y esta cantidad llevarla a 0 litro de 5 =? destilada. 3.Esterilizar la solución ácida por filtración a trav"s de un filtro de vidrio. 6./uardarlo en una botella de polipropileno esterilizado. %. ?&+'?@ %E L-A$@A 0.%isolver 0F mg de -iamina hidroclórica y 0F mg de 9iotina en 0FF ml de 5 =? destilada. =.%iluir 0F ml de solución %.0 en 0FF ml de 5 =? destilada. 3.Esterilizar solución %.= pasándola a trav"s de un filtro de vidrio. 6./uardarla en porciones de 0F ml en tubos est"riles de tapa enroscada a menos de =FC'. -A9&A 06. $E%? %E /+&&A; Z>M=[ (!. -E@, 0121) @utrientes $ayores olución rimaria @a@o3 2.B D WMv @a5=?6.5= F.B D WMv ? @56'l =.GB D WMv @a=?3.1@= D WMv (calentar para 3 disolver) ? +sar un mililitro de estas soluciones por litro de agua de mar, para preparar el medio Z>M=[. ugerencia reparar el @a@?3
Jn?6.25=? Jn'l= 'o'l=.G5=? $n'l=.65=? @a=$n?6.=5=?
8 =.= D WMv 0.F D WMv B 0.F D WMv 08 D WMv F.G D WMv 3
Es conveniente hacer las soluciones primarias en forma individual. y con una concentración menor de 0FG más concentrada que en el medio Z>M=[. olución rimaria de $etales -raza A. 'on Zecuestrante >"rrico[ ('loruro >"rrico) %isolver B gr del ecuestrante >"rrico en 1FF ml de agua destilada y aVadir 0 ml de cada una de las soluciones primarias de metales traza preparados anteriormente4 aforar a un litro y asegurar que el p5 quede cerca de 6.B. +se 0 ml de esta solución por cada litro de agua de mar para hacer el medio de cultivo. Agua de mar filtrada (BQ, 0FQ, etc.) y de ser posible irradiada con +L. 9. 'on E%-A y 'loruro >"rrico (>e'l.G5 =?) %isuelva 3.0B g de >e'l.G5 =? ó 6.3G de E%-A (@a =) en 1FF ml de agua destilada, agregue 0 ml de cada una de las soluciones stoc: primarias de metales traza y afore a 0 litro, asegure un p5 de =.F. +se 0 ml de esta solución por litro de agua de mar para preparar el medio ZfM=[. olución rimaria de Litaminas •olución rimaria de 9iotina e prepara a partir de cristales de 9l, disolver 0F mg de biotina en 1G ml de agua destilada. 5aga esta solución ligeramente ácida para ser autoclavada y mant"ngase en un congelador. •olución de 9itamina 9 A partir de 'yanocobalamina +.. de 0FFF mgM ml solución 0= inyectable. -omar 0 ml y aforarlo en 0FF ml de agua destilada. &a solución se acidifica para ser autoclavada y se congela. olución rimaria de Litaminas •-omar 0 m de la solución primaria de 9iotina y F.0 ml de la solución stoc: primaria de 90=, aforar a 0FF ml con agua destilada y aVadir =F mg de -iamina 5'l. e pueden preparar ampolletas de =, B ó 0F ml y almacenarlas est"riles (acidificas) en el congelador. +se \ ml de esta solución por cada litro de agua de mar para preparar el medio ZfM=[. reparación del 9uffer Z-ris[ -ome BF g de Z-ris[ y disu"lvase en =FF ml de agua destilada y a
'a'l=.=5=?
3G.2G gMl
$g?6.25=?
3G.12 gMl
@a5'?3
0=.GF gMl
N=5?6
8.20 gMl
@a@?3
8B.F0 gMl
@a=i?3.15=?
=8.6= gMl %e esta solución rotulada como a se obtiene 0 ml y se le adiciona a 0 litro de agua esterilizada. b. $icronutrientes @a=E%-A
6.3G gMl
>e'l3.G5=?
3.0B gMl
'u?6.B5=?
F.F0 gMl
Jn?6.25=?
F.F== gMl
'o'l=.G5=?
F.F0 gMl
$n'l=65=?
F.08 gMl
@a=$o?6.=5=?
F.FFG gMl %e esta solución rotulada como b, se obtiene 0 ml y se le adiciona a 0 litro de agua esterilizada. c. Litaminas -hiamine. 5'l F.0 mgMl 9iotin F.B gMl 'yanocobalamina F.B gMl %e esta solución rotulada como c, se obtiene 0 ml y se le adiciona a 0 litro de agua esterilizada. d. -ris -ris BF.gM=FF ml (5ydro#ymethyl) 5=? dest. Aminomethano ('uando el cultivo se encuentra a#"nico el tris puede reemplazarse por /lycylaglycine). %e esta solución rotulada como d, obtener = ml y adicionar al litro de agua esterilizada que se está preparando
el cultivo. +na vez preparado el medio de cultivo, se debe hacer aamilia 9acilarioficea) @a@?3 3.6 mg @a=5?6.0=5=? F.1=B mg @a=i?3.15=?