Bacteriocin-like inhibitory substance in aquaculture: a classic method of protein precipitation for a new aplicability / Substância inibidora tipo bacteriocina na aquicultura: método clássico de precipitação de proteínas para novas aplicações

Techniques to decrease losses from bacterial diseases are always important to improve the fish production. The use of antagonistic substances (bacteriocins) has been proven to be a viable option. The aim of this study was to evaluate different methods of purification for bacteriocin like inhibitory substances (BLIS). For the purification process, we isolated and used two Gram-positive bacilli that produce antagonistic substances for pathogens in aquaculture. Tests for detection of interfering factors were also performed. After the confirmation that the antagonistic action was due the BLIS activity, we carried out the purification methods. The methods tested were: cell free supernatant, acid extraction and ammonium sulfate precipitation at two concentrations (20 and 50%). Salmonella Tiphy CFP/IAL1472 and Aeromonas hydrophila (isolated in a tilapia production environment) were used as indicators of the efficiency of extracts in controlling pathogenic potentials. Ammonium sulfate precipitation at 50% was the most appropriate for purifying the antagonistic substance for both indicators. The extracts of the two isolates remained active for 22 days at 25ºC. These are promising results regarding the water and fish health without the use of antibiotics, in this manner being a safer environmental practice.

Técnicas para diminuir as perdas causadas por doenças bacterianas são importantes para melhorar continuamente a produção de pescado. O uso de substâncias antagônicas (bacteriocinas) tem-se mostrado uma opção viável. O objetivo do trabalho foi avaliar diferentes métodos de purificação de bacteriocinas como substâncias inibidoras (BLIS). Dois bacilos Gram-positivos, produtores de substâncias antagonistas para agentes patogênicos da aquicultura, foram utilizados em processos de purificação. Depois de confirmada a ação antagônica pela atividade de BLIS, os métodos de purificação foram realizados. Os métodos testados foram: células livres de sobrenadante, extração ácida e precipitação por sulfato de amônia em duas concentrações (20 e 50%). Salmonella Typhi PCP/IAL1472 e Aeromonas hydrophila (isolada de um ambiente de tilapicultura) foram utilizadas como indicadores de eficiência dos extratos. O precipitado por sulfato de amônio a 50% foi o mais adequado para purificar a substância antagonista para ambos os isolados indicadores. Os extratos dos dois isolados permaneceram ativos por 22 dias em 25ºC. Estes resultados são promissores do ponto de vista da manutenção da sanidade da água e dos peixes, sem uso de antibióticos, constituindo uma prática ambientalmente mais segura.

Effects of season on ecological processes in extensive earthen tilapia ponds in Southeastern Brazil / Efeitos da época sobre os processos ecológicos em viveiros escavados para criação extensiva de tilápias no Sudeste do Brasil

Abstract In Southeastern Brazil tilapia culture is conducted in extensive and semi-intensive flow-through earthen ponds, being water availability and flow management different in the rainy and dry seasons. In this region lettuce wastes are a potential cheap input for tilapia culture. This study examined the ecological processes developing during the rainy and dry seasons in three extensive flow-through earthen tilapia ponds fertilized with lettuce wastes. Water quality, plankton and sediment parameters were sampled monthly during a year. Factor analysis was used to identify the ecological processes occurring within the ponds and to construct a conceptual graphic model of the pond ecosystem functioning during the rainy and dry seasons. Processes related to nitrogen cycling presented differences between both seasons while processes related to phosphorus cycling did not. Ecological differences among ponds were due to effects of wind protection by surrounding vegetation, organic loading entering, tilapia density and its grazing pressure on zooplankton. Differences in tilapia growth among ponds were related to stocking density and ecological process affecting tilapia food availability and intraspecific competition. Lettuce wastes addition into the ponds did not produce negative effects, thus this practice may be considered a disposal option and a low-cost input source for tilapia, at least at the amounts applied in this study.

Resumo No sudeste do Brasil, a criação extensiva e semi-intensiva de tilápias é realizada em viveiros escavados com fluxo contínuo, com a disponibilidade e manejo do fluxo de água diferentes nas épocas chuvosa e seca. Na região, os resíduos de alface são um recurso potencialmente de baixo custo para a tilapicultura. Este estudo examinou os processos ecológicos ocorrendo em três viveiros escavados com fluxo contínuo fertilizados com restos de alface para criação extensiva de tilápias durante as épocas chuvosa e seca. Parâmetros de qualidade de água, plâncton e sedimento foram amostrados mensalmente durante um ano. A análise de fator foi utilizada para identificar os processos ecológicos nos viveiros e elaborar um modelo gráfico do funcionamento do ecossistema dos viveiros durante as duas épocas. Os processos relacionados ao ciclo do nitrogênio mostraram diferenças entre as duas épocas, enquanto que os processos relacionados com o ciclo do fósforo não foram influenciados pela época. As diferenças ecológicas entre os viveiros foram principalmente devido aos efeitos do vento, adição de material orgânico e densidade de estocagem. Diferenças no crescimento das tilápias entre os viveiros relacionaram-se com a densidade de estocagem e os processos ecológicos afetando a disponibilidade de alimento e a competição intraespecífica. A adição dos restos de alface nos viveiros não resultou em efeitos negativos, assim esta prática pode ser considerada um destino alternativo e um recurso de baixo custo para a criação extensiva de tilápias, pelo menos nas quantidades investigadas neste estudo.

Effects of season on ecological processes in extensive earthen tilapia ponds in Southeastern Brazil

Abstract In Southeastern Brazil tilapia culture is conducted in extensive and semi-intensive flow-through earthen ponds, being water availability and flow management different in the rainy and dry seasons. In this region lettuce wastes are a potential cheap input for tilapia culture. This study examined the ecological processes developing during the rainy and dry seasons in three extensive flow-through earthen tilapia ponds fertilized with lettuce wastes. Water quality, plankton and sediment parameters were sampled monthly during a year. Factor analysis was used to identify the ecological processes occurring within the ponds and to construct a conceptual graphic model of the pond ecosystem functioning during the rainy and dry seasons. Processes related to nitrogen cycling presented differences between both seasons while processes related to phosphorus cycling did not. Ecological differences among ponds were due to effects of wind protection by surrounding vegetation, organic loading entering, tilapia density and its grazing pressure on zooplankton. Differences in tilapia growth among ponds were related to stocking density and ecological process affecting tilapia food availability and intraspecific competition. Lettuce wastes addition into the ponds did not produce negative effects, thus this practice may be considered a disposal option and a low-cost input source for tilapia, at least at the amounts applied in this study.

Resumo No sudeste do Brasil, a criação extensiva e semi-intensiva de tilápias é realizada em viveiros escavados com fluxo contínuo, com a disponibilidade e manejo do fluxo de água diferentes nas épocas chuvosa e seca. Na região, os resíduos de alface são um recurso potencialmente de baixo custo para a tilapicultura. Este estudo examinou os processos ecológicos ocorrendo em três viveiros escavados com fluxo contínuo fertilizados com restos de alface para criação extensiva de tilápias durante as épocas chuvosa e seca. Parâmetros de qualidade de água, plâncton e sedimento foram amostrados mensalmente durante um ano. A análise de fator foi utilizada para identificar os processos ecológicos nos viveiros e elaborar um modelo gráfico do funcionamento do ecossistema dos viveiros durante as duas épocas. Os processos relacionados ao ciclo do nitrogênio mostraram diferenças entre as duas épocas, enquanto que os processos relacionados com o ciclo do fósforo não foram influenciados pela época. As diferenças ecológicas entre os viveiros foram principalmente devido aos efeitos do vento, adição de material orgânico e densidade de estocagem. Diferenças no crescimento das tilápias entre os viveiros relacionaram-se com a densidade de estocagem e os processos ecológicos afetando a disponibilidade de alimento e a competição intraespecífica. A adição dos restos de alface nos viveiros não resultou em efeitos negativos, assim esta prática pode ser considerada um destino alternativo e um recurso de baixo custo para a criação extensiva de tilápias, pelo menos nas quantidades investigadas neste estudo.

Bacillus em dietas para alevinos de tilápia do nilo, variedade gift / Bacillus in diets for fingerlings of nile tilapia, gift variety

Os probióticos vêm se destacando na produção aquícola como promotores de crescimento, especialmente na tilapicultura, por serem capazes de sobreviver ao trato gastrointestinal, aderir células da parede intestinal, reduzir ou prevenir patógenos, não ser patogênico ao hospedeiro. Objetivou-se avaliar o desempenho produtivo, índices corpóreos, macro micronutrientes e composição química da carcaça de alevinos de tilápia do Nilo, variedade GIFT, alimentadas com ração formulada com probióticos Bacillus cereus var. Toyoi e Bacillus subtilis C-3102, durante alevinagem. Foram utilizados 720 pós-larvas com peso médio inicial de 26,6 ± 3,4 mg. Os peixes foram distribuídos aleatoriamente em um sistema de 24 aquários de 0,03 m³ num delineamento inteiramente casualizado composto por três tratamentos e oito repetições, constituído por dois probióticos e, tratamento ausente de probiótico. Os dados dos parâmetros analisados foram submetidos à ANOVA a 5%. Não houve diferenças significativas (p>0,05) ao final do cultivo para os parâmetros de peso final, ganho em peso, crescimento específico e consumo de ração. A biomassa final, ganho em biomassa e sobrevivência dos peixes foi afetada significativamente (p<0,05) pela adição de B. cereus ou B. subtilis em relação ao ausente. Não houve diferenças (p>0,05) nos índices corporais e composição centesimal com probióticos ou ausentes nas rações. A inclusão de quaisquer dos probióticos influenciou (p<0,05) sobre valores de cálcio na carcaça dos alevinos em relação aos peixes ausentes de probióticos. A utilização de B. subtilis ou B. cereus melhora o desempenho produtivo e não afetam negativamente os índices corpóreos, macro e micronutrientes na carcaça de alevinos de tilápia do Nilo, variedade GIFT.

Probiotics have gained prominence in aquaculture production as growth promoters, especially in tilapia culture, by being able to survive the gastrointestinal tract, adhere intestinal wall cells, reduce or prevent pathogens not be pathogenic to the host. The objective was to evaluate the performance, body indexes and macro and micronutrient composition of the carcass of the Nile tilapia, GIFT variety, fed with diets formulated with probiotic Bacillus cereus var. Toyoi and Bacillus subtilis C-3102, during nursery. There were used 720 post-larvae with initial average weight of 26.6 ± 3.4 mg. Fish were randomly distributed in a system of 24 aquaria of 0.03 m³ a completely randomized design consisting of three treatments and eight replications, consisting of two probiotics, and probiotic treatment absent. The data parameters were analyzed by ANOVA at 5%. There were no significant differences (p>0.05) in fish from all treatments for the final weight, weight gain, specific growth rate and feed intake. The final biomass, gain and survival of fish biomass was affected significantly (p<0.05) by addition of any one of the probiotics in relation to the absent. There were no differences (p>0.05) in body composition and with probiotics or absent in diets. The inclusion of any of probiotics was influenced (p<0.05) on calcium levels in the carcass of fish fingerlings in relation to the missing of probiotics. The use of B. subtilis or B.cereus improves performance and does not negatively affect the body indexes, macro and micronutrients in the carcass of Nile tilapia, GIFT variety.

Probióticos em dietas para tilápia do Nilo durante a reversão sexual / Probiotics in diets for Nile tilapia during the sex reversal

Objetivou-se avaliar o desempenho produtivo, sexagem fenotípica e microbiologia intestinal de tilápia do Nilo, linhagem GIFT, alimentadas com ração contendo Bacillus cereus var. Toyoi e Bacillus subtilis C-3102, durante a fase de reversão sexual. Os peixes (24,7±0,50mg) foram distribuídos aleatoriamente em 24 aquários, num delineamento inteiramente casualizado, composto por três tratamentos (dois probióticos e ausente de probiótico) e oito repetições. A utilização de B. cereus melhorou os parâmetros de peso final, ganho em peso, ganho em peso médio diário e crescimento específico dos peixes alimentados em relação à B. subtilis. Não houve associação entre a proporção de machos e fêmeas e a inclusão de probióticos. As contagens de bactérias totais e coliformes totais não foram influenciadas pela adição de probióticos nas rações. O probiótico Bacillus subtilis não melhora o desempenho produtivo das tilápias do Nilo. Na decisão entre os dois probióticos estudados, recomenda-se o probiótico contendo Bacillus cereus C-3102 por não afetar negativamente a efetividade sexual e parâmetros zootécnicos.

The objective was to evaluate the productive performance, phenotypic sexing, and intestinal microbiology of Nile tilapia, GIFT strain, fed with diets formulated with Bacillus cereus var. Toyoi and Bacillus subtilis C-3102, during sex reversal. Fish (24.7±0.50mg) were randomly distributed in 24 aquaria in a completely randomized design compound for three treatments (two probiotics and absent) and eight replications. The use of B. cereus and improved the final weight, weight gain, average daily weight gain and specific growth rate fed in relation to B. subtilis. There was no association between the proportion of males and females and inclusion of the probiotics. The counts of total bacteria and total coliforms were not influenced by the addition of probiotics. Bacillus subtilis did not improve the productive performance in Nile tilapia. Bacillus subtilis did not improve the productive performance of Nile tilapia. Among the two studied probiotics is recommended probiotic containing Bacillus cereus C-3102 not adversely affect the sex reversal effectiveness and performance zootechnical.

Desempenho produtivo da tilápia do nilo em tanques-rede numa represa pública: modelo empírico de classificação / Productive development of Nile tilapia raised in net cages at a public reservoir: brief analysis of the empirical model of classification

Nos últimos anos, a piscicultura brasileira em tanques-rede, em águas públicas abertas, tem sido alavancada por incentivos governamentais e privados, e a tilápia do nilo (Oreochromis niloticus) tem sido o principal pescado utilizado. Como forma de melhorar a eficiência de produção, empiricamente, os piscicultores realizam o manejo de classificação e a repicagem das tilápias em engorda, resultando em lotes com diferentes rendimentos e precocidades, num gradiente dos melhores aos piores rendimentos. Este trabalho objetivou avaliar o desempenho de engorda de tilápias em um rotineiro sistema de produção em tanques-rede, sendo utilizado o usual modelo empírico de classificação e repicagem em três etapas distintas e tendo por fundamento a separação dos lotes de peixes em classes de tamanho e peso, ao longo do processo de engorda. Os resultados mostraram situações bem distintas. Num extremo, lotes de peixes precoces sendo comercializados após o processo de classificação e repicagem, aos 152 dias de engorda, apresentando taxas crescentes de ganho de peso diário (entre 0,30 e 7,23g dia-1) e de conversão alimentar aparente satisfatória (entre 1,50 e 1,53). No outro extremo, lotes heterogêneos sendo comercializados com 213 dias, taxas de ganho de peso inconstantes (entre 0,94 e 8,24) e elevadas taxas de conversão alimentar aparente (entre 1,54 e 3,03). A partir dos resultados, pode-se destacar a relevância dessa prática empírica de manejo zootécnico em piscicultura, que mostra grandes discrepâncias de rendimentos e precocidades entre os lotes, considerando o tempo de cultivo, o ganho de peso e a conversão alimentar aparente. Além disso, recomenda-se, para os lotes heterogêneos destinos, alternativas como a utilização de piscicultura extensiva (sem arraçoamento) para a mitigação dos impactos ambientais negativos inerentes dessa atividade zootécnica.

In the past few years Brazilian aquaculture in net cages located at public reservoirs has been increasing due to industry and government efforts. Nile tilapia (Oreochromis niloticus) has been the main fish species used in this system. Aiming to increase production efficiency, fish farmers empirically apply classification and grading management of finishing tilapias resulting in groups with different performances and precocity, in a grade basis from the best to worst performances. This study aimed to evaluate growth performance of finishing tilapias raised in a common net cage production system using the usual empirical model of classification and grading in three distinct steps along the finish phase. Results showed two distinct situations: the first with rapid growth groups of fish being marketed at 152 days presenting increasing daily weight gain (between 0.30 and 7.23g day-1) and proper feed conversion ratios (between 1.50 and 1.53); and the second with fish being marketed at 213 days presenting not constant weight gains (between 0.94 and 8.24) and high feed conversion ratios (between 1.54 and 3.03). Based on the results it must be emphasizing the importance of this empirical fish management due to the high variability in the growth performance among fish groups. Nevertheless, the appropriate strategy recommended for the use of heterogeneous groups of fish is the extensive fish farming system, which aims to mitigate the environmental impact caused by the excessive feeding used as the purpose for a high production.