Uso de quitina e quitosana como adsorventes de amônia de efluentes aquícolas: revisão de literatura / Use of chitin and quitosan as adsorvents of ammonia of aquaculture effluents: a literature review / Uso de quitina y quitosana como adsorbentes de amonia de efluentes acuícolas: revisión de literatura

Os resíduos provenientes da aquicultura são derivados da ração e da excreção dos peixes e podem estar sedimentados, suspensos ou dissolvidos, ocasionando elevados valores de DBO, DQO, nitrogênio e fósforo. A produção de camarões no Brasil tem gerado elevadas quantidades de resíduos sólidos, tendo em vista que os exoesqueletos dos camarões correspondem a cerca de 40% do seu peso total, resultando num forte impacto ambiental. Diversas pesquisas envolvendo a quitina estão sendo desenvolvidas na área de tratamento de água, devido principalmente a sua capacidade de formar filme, sendo utilizada em sistemas filtrantes. Este polissacarídeo também pode ser utilizado como agente floculante no tratamento de efluentes, como adsorvente na clarificação de óleos, e principalmente na produção de quitosana. Atualmente a quitosana possui aplicações multidimensionais, desde áreas como a nutrição humana, biotecnologia, ciência dos materiais, indústria farmacêutica, agricultura, terapia genética e proteção ambiental. A quitosana é muito eficiente na remoção de poluentes em diferentes concentrações. Apresenta alta capacidade e grande velocidade de adsorção, boa eficiência e seletividade tanto em soluções que possuem altas ou baixas concentrações. O uso da biotecnologia, através do processo de adsorção utilizando adsorventes naturais e baratos, como a quitina e quitosana, minimiza os impactos ambientais da aquicultura tanto em relação aos provocados pelo lançamento de efluentes no meio ambiente quanto aos causados pelo descarte inadequado dos resíduos do processamento de camarões.(AU)

Aquaculture residues are derived from fish feed and excretion and may be sedimented, suspended or dissolved, resulting in high BOD, COD, nitrogen and phosphorus values. Shrimp production in Brazil has generated high amounts of solid waste, since shrimp exoskeletons account for about 40% of their total weight, resulting in a strong environmental impact. Several researches involving chitin are being developed in the area of water treatment, mainly due to its ability to form film, being used in filter systems. This polysaccharide can also be used as a flocculating agent in the treatment of effluents, as an adsorbent in the clarification of oils, and especially in the production of chitosan. Currently, chitosan has multidimensional applications, from areas such as human nutrition, biotechnology, materials science, pharmaceutical industry, agriculture, gene therapy and environmental protection. Chitosan is very efficient in the removal of pollutants at different concentrations. It presents high capacity and high adsorption velocity, good efficiency and selectivity both in solutions that have high or low concentrations. The use of biotechnology, through the adsorption process using natural and cheap adsorbents such as chitin and chitosan, minimizes the environmental impacts of aquaculture both in relation to those caused by the release of effluents into the environment and those caused by the inappropriate disposal of processing residues of shrimps.(AU)

Los residuos procedentes de la acuicultura se derivan de la ración y de la excreción de los peces y pueden estar sedimentados, suspendidos o disueltos, ocasionando elevados valores de DBO, DQO, nitrógeno y fósforo. La producción de camarones en Brasil ha generado grandes cantidades de residuos sólidos, teniendo en cuenta que los exoesqueletos de los camarones corresponden a cerca del 40% de su peso total, resultando en un fuerte impacto ambiental. Varias investigaciones involucrando la quitina se están desarrollando en el área de tratamiento de agua, debido principalmente a su capacidad de formar película, siendo utilizada en sistemas filtrantes. Este polisacárido también puede ser utilizado como agente floculante en el tratamiento de efluentes, como adsorbente en la clarificación de aceites, y principalmente en la producción de quitosana. Actualmente la quitosana posee aplicaciones multidimensionales, desde áreas como la nutrición humana, biotecnología, ciencia de los materiales, industria farmacéutica, agricultura, terapia genética y protección ambiental. La quitosana es muy eficiente en la eliminación de contaminantes en diferentes concentraciones. Presenta alta capacidad y gran velocidad de adsorción, buena eficiencia y selectividad tanto en soluciones que poseen altas o bajas concentraciones. El uso de la biotecnología, a través del proceso de adsorción utilizando adsorbentes naturales y baratos, como la quitina y quitosana, minimiza los impactos ambientales de la acuicultura tanto en relación a los provocados por el lanzamiento de efluentes en el medio ambiente en cuanto a los causados por el descarte inadecuado de los residuos del procesamiento de camarones.(AU)

Fractionation of carbohydrates and proteins in Tifton 85 bermudagrass hay at different cutting levels and storage time / Fracionamento de carboidratos e proteína em feno de capim Tifton 85 sob duas alturas de corte e tempos de armazenamento

This study aimed to evaluate the fractionation of carbohydrates and protein of grass hay Tifton 85 bermudagrass under two cutting heights in relation to ground level (0.04 and 0.08 m) during 120 days of storage. Samples were collected in the baling and hay stored in shed at 30, 60, 90 and 120 days of storage, after, it was subjected to laboratory procedures, in which the levels of soluble carbohydrates were determined, carbohydrate fractionation and protein fractionation. The results were studied in a randomized complete block design with split plot with two treatments allocated the plots: cutting height of 0.04 to 0.08 m from the ground and five times in the subplots: baling, 30, 60, 90 and 120 days of storage hay, with five repetitions. The soluble carbohydrate concentration hay responded in a quadratic manner to the storage time for cutting heights of 0.04 and 0.08 m above soil level; minimum values of 11.53 and 10.70 g kg-1 of DM were estimated for 93.44 and 91.16 storage days, respectively. The carbohydrate fraction A + B1 responded negatively linear to periods of storage evaluated in both cutting heights. The contents of the carbohydrate fraction B2 and proteins A and C exhibited a positive linear response to storage time for a cutting height of 0.04 m and a quadratic effect for hay cutting height at 0.08 m above soil level, with an opposite behavior for both cutting heights for the B1 protein levels and C carbohydrate fraction. The B2 fraction showed a negative linear response as a function of storage time, with a reduction in the fraction of 0.09 and 0.11 percentage units for each day of storage, for hay cutting height of 0.04 and 0.08 m, respectively. The B3 fraction responded quadratically to the storage time, the two studied cutting heights. The storage of Tifton 85 hay cut at 0.04 m above soil level for 120 days leads to a decrease in fractions of rapid ruminal degradation and increase of the indigestible fraction in carbohydrate and protein fractions. Based on the results obtained it is recommended the cutting of the Tifton 85 bermuda grass forage to produce hay at 0.08 m and its storage up to 30 days provided that under ideal conditions.(AU)

Este trabalho objetivou avaliar o fracionamento de carboidratos e proteína do feno de capim Tifton 85 sob duas alturas de corte em relação ao nível do solo (0.04 e 0.08 m), durante 120 dias de armazenamento. Foram coletadas amostras no enfardamento e no feno armazenado em galpão aos 30, 60, 90 e 120 dias de armazenamento. Após foram submetidas a procedimentos laboratoriais, onde foram determinados os teores de carboidratos solúveis, fracionamento de carboidrato e fracionamento de proteína. Os resultados foram estudados sob o delineamento em blocos casualizados com parcelas subdivididas no tempo com 2 tratamentos alocados nas parcelas: altura de corte de 0.04 e 0.08 m do solo e cinco tempos nas subparcelas: enfardamento, 30, 60, 90 e 120 dias de armazenamento do feno, com cinco repetições. A concentração de carboidratos solúveis respondeu de forma quadrática ao tempo de armazenamento, para altura de corte de 0.04 e 0.08 m do solo, estimando-se valores de mínima de 11.53 e 10.70 g kg-1 de MS aos 93.44 e 91.16 dias de armazenamento, respectivamente. A fração de carboidrato A + B1, respondeu de forma linear negativa aos períodos de armazenamento avaliados nas duas alturas de corte, não diferindo entre as alturas. Os teores da fração de carboidratos B2 e de proteína A e C apresentaram resposta linear positiva em função do tempo de armazenamento para altura de corte a 0.04 m e efeito quadrático para altura de corte do feno a 0.08 m do solo, sendo observado comportamento inverso em ambas as alturas de corte para os teores protéicos B1 e de carboidratos fração C. A fração proteica B2 apresentou resposta linear negativa em função do tempo de armazenamento, com redução da fração de 0,09 e 0,11 unidades percentuais a cada dia de armazenamento, para altura de corte do feno a 0.04 e 0.08 m, respectivamente. A fração B3 respondeu de forma quadrática ao tempo de armazenamento, nas duas alturas de corte estudadas. O armazenamento do feno de capim Tifton 85 cortado a 0.04 m de altura do solo, durante 120 dias, ocasiona diminuição das frações de rápida degradação ruminal e aumento da fração indigestível, nos fracionamentos de carboidratos e de proteína. Recomenda-se o corte da forrageira Tifton 85 para produção de feno a 0.08 m e seu armazenamento até 30 dias em condições ideais.(AU)

Free amino acids in the xylem sap of pear trees during dormancy / Aminoácidos livres na seiva do xilema de pereiras durante a dormência

ABSTRACT: Storage and remobilization are considered key processes for the effective use of nitrogen in temperate fruit trees. As dormancy begins, storage proteins are synthesized, coinciding with a reduction in the levels of free amino acids. Consequently, as dormancy breaks, these storage proteins are degraded, and an increase in the concentrations of amino acids occurs, in order to support new growth. The objective of this study was to evaluate water content of different vegetative tissues (buds, bark, and bole wood), volume of xylem sap, and free amino acid concentrations of xylem sap, during winter dormancy of Hosui Japanese pear trees (VL). Plant material was obtained from the Embrapa Temperate Climate experimental orchard at Pelotas, in the state of Rio Grande do Sul, Brazil. Xylem sap was extracted from the branches with the aid of a vacuum pump, and the free amino acids were determined by gas chromatography, using the EZ kit: Faast GC/FID (Phenomenex). Water content of buds, as well as the volume of sap and concentrations of both aspartic acid and asparagine, substantially increased over time, reaching maximum values in the phase preceding sprouting.

RESUMO: A capacidade de armazenamento e a remobilização de nitrogênio são consideradas processos-chave para o uso eficiente desse macronutriente em plantas frutíferas de clima temperado. Na fase de indução à dormência, ocorre a síntese de proteínas de reserva, coincidindo com a redução nos teores de aminoácidos livres. Entretanto, na fase de superação da dormência, ocorre a degradação dessas proteínas e o aumento nas concentrações de aminoácidos para suprir um novo ciclo de crescimento. O objetivo deste trabalho foi avaliar o conteúdo de água em diferentes tecidos vegetativos (gemas, casca e lenho), o volume de seiva xilemática e suas respectivas concentrações de aminoácidos livres durante o período de dormência de pereiras japonesas cv. 'Hosui'. O material vegetal pertence ao pomar experimental da Embrapa Clima Temperado de Pelotas/RS. A seiva do xilema foi extraída dos ramos com auxílio de bomba de vácuo e os aminoácidos livres foram determinados por cromatografia gasosa, utilizando-se o kit EZ: Faast GC/FID (Phenomenex). O conteúdo de água, bem como o volume e as concentrações de ácido aspártico (Asp) e asparagina (Asn) da seiva do xilema aumentaram substancialmente, atingindo valores máximos na fase que antecede a brotação.

Assessment of an artificial free-flow wetland system with water hyacinth (Eichhornia crassipes) for treating fish farming effluents / Evaluación de un humedal artificial con Jacinto de agua (Eichhornia crassipes) para el tratamiento de efluentes piscícolas / Avaliação de uma zona húmida artificial com Jacinto de água (Eichhornia crassipes) no tratamento de efluentes piscícolas

Background: fish farming effluents are mainly composed of organic matter and are considered a source of environmental pollution. Objective: to evaluate the efficiency of an artificial free-flow wetland system using water hyacinth (Eichhornia crassipes) to treat fish farming effluents under various hydraulic loadings. Methods: effluents generated from fingerling ponds of Oreochromis sp. and Piaractus brachypomus were passed through a constructed wetland system (40 m long and 7.7 m wide) to measure NO2-, NO3-, NH4+, total phosphorus (TP), and Biochemical Oxygen Demand (BOD5) removal efficiency. The hydraulic retention time was measured for six months in five assessment phases under real production conditions by using five hydraulic loadings (44.9, 45.3, 43.1, 41.6, 42.0 cm/day). Results: the hydraulic retention time of the constructed wetland system was 1.6 days, and its removal efficiency rates were: 67.9% for NH4+, 32.1% for BOD5, 27.1% for NO2-, 23.0% for TP, and 16.7% for NO3-. Removal rate was positively correlated with the loading rate of total inorganic nitrogen during the five phases of this study (r=0.956). Also, highest removal values and efficiency increase were reached in phase 5. Conclusions: the free-flow wetland with E. crassipes is efficient for removing nitrogen compounds, TP and BOD5.

Antecedentes: el efluente piscícola se compone principalmente de materia orgánica y es la principal fuente de impactos ambientales negativos. Objetivo: evaluar la eficiencia de un humedal artificial de flujo libre con Jacinto de agua (Eichhornia crassipes) en el tratamiento de efluentes piscícolas bajo diferentes cargas hidráulicas. Métodos: efluentes generados por estanques de alevinaje de Oreochromis sp. y Piaractus brachypomus se pasaron por el humedal artificial (40 m de largo y 7,7 m de ancho) y se determinó la eficiencia de eliminación de NO2-, NO3-, NH4+, fósforo total (TP) y BOD5 (Demanda Bioquímica de Oxigeno). Durante seis meses se determinó el tiempo de retención hidráulica en cinco fases de evaluación en condiciones reales de producción con cinco cargas hidráulicas (44,9, 45,3, 43,1, 41,6, 42,0 cm/día). Resultados: el tiempo de retención hidráulica del humedal artificial fue 1,6 días y registró eficiencias de eliminación de: NH4+ (67,9%), BOD5 (32,1%), NO2- (27,1%), TP (23,0%) y NO3- (16,7%). La velocidad de eliminación se correlacionó positivamente con la velocidad de carga del nitrógeno inorgánico total en las cinco fases de estudio (r=0,956); los mayores valores de eliminación y el incremento de su eficiencia se alcanzaron durante la fase 5. Conclusiones: el humedal artificial a flujo libre con E. crassipes es eficiente en la eliminación de compuestos nitrogenados, TP y BOD5.

Antecedentes: o efluente piscícola se compõe principalmente de matéria orgânica e essa é a principal fonte de impactos ambientais negativos. Objetivo: avaliar a eficiência de uma zona húmida artificial de fluxo livre com Jacinto de água (Eichhornia crassipes) para o tratamento de efluentes piscícolas sob diferentes cargas hidráulicas. Métodos: efluentes gerados por viveiros de alevinagem de Oreochromis sp e Piaractus brachypomus se passaram pela zona húmida (40 m de comprimento e 7,7 m de largura) e foi determinada a eficiência da eliminação de NO2-, NO3-, NH4+, fósforo total (FT) e BOD5. Durante seis meses determinou-se o tempo de retenção hidráulica em cinco estágios de avaliação em condições reais de produção com cinco cargas hidráulicas (44,9; 45,3; 43,1; 41,6 e 42,0 cm/dia). Resultados: o tempo de retenção hidráulica da zona húmida artificial foi de 1,6 dias e registrou eficiências de eliminação: NH4+ (67,9%), BOD5 (32,1%), NO2- (27,1%), FT (23,0%) e NO3- (16,7%). A velocidade de eliminação correlacionou-se positivamente com a velocidade de carga do nitrogênio inorgânico total durante os cinco estágios de estudo (r=0,956); os valores de eliminação maiores e o incremento da sua eficiência se alcançaram durante o estágio 5. Conclusões: a zona húmida artificial a fluxo livre com E. crassipes é eficiente na eliminação de compostos nitrogenados, FT e BOD5.

Waterborne ammonia and silver catfish, Rhamdia quelen: survival and growth / Sobrevivência e crescimento de jundiá, Rhamdia quelen, exposto à amônia

The aim of the present study was to determine the effects of waterborne un-ionized ammonia (NH3) on the survival and growth of silver catfish (Rhamdia quelen). Juveniles were exposed to 0.10, 0.22, and 0.42mg L-1 NH3 at pH 8.2 for 45 days. After 15 days, a significant mortality rate (33 percent) was observed in the fish exposed to 0.42mg L-1 NH3. After 20 days, 23 percent and 43 percent mortality (both significant) was observed in fish exposed to 0.22 and 0.42mg L-1 NH3, respectively. A significant negative relationship between survival, length, daily weight gain, standard growth rate, and biomass of juveniles of silver catfish per tank with waterborne NH3 levels was found at the end of the experiment. The resulting survival and waterborne NH3 relationship indicated that, to avoid any mortality of silver catfish, the maximum level of chronic NH3 exposure at pH 8.2 would be 0.01mg L-1.

O objetivo do presente estudo foi determinar o efeito da amônia não ionizada (NH3) da água na sobrevivência e no crescimento de jundiá, Rhamdia quelen. Os juvenis foram expostos a 0,10; 0,22 e 0,42mg L-1 NH3 em pH 8,2 durante 45 dias. Após 15 dias, uma mortalidade significativa (33 por cento) foi observada nos exemplares expostos a 0,42mg L-1 NH3. Depois de 20 dias, 23 por cento e 43 por cento de mortalidade (ambas significativas) foram registradas nos jundiás mantidos em 0,22 e 0,42mg L-1 NH3, respectivamente. Uma relação negativa significativa entre sobrevivência, comprimento, ganho de peso diário, taxa de crescimento padrão e biomassa por tanque de juvenis de jundiá, com níveis de NH3 da água, foi encontrada ao final do experimento. A relação entre a sobrevivência e a amônia da água indicou que o nível máximo de NH3 em pH 8,2 para evitar qualquer mortalidade de jundiás em uma exposição crônica deve ser 0,01mg L-1.

Digestão dos nutrientes e balanço de compostos nitrogenados em cabras alimentadas com quatro níveis de proteína / Digestion of the nutrients and nitrogen compounds balance in goats fed with different levels of protein

Avaliaram-se o consumo de alimentos, o pH e a concentração ruminal de amônia em quatro cabras, nas quais se coletou digesta de omaso via fistula ruminal para estimativa da digestão ruminal dos nutrientes. Para avaliação dos compostos nitrogenados (N), totais urinários de N-uréia no soro (NUS), no leite (NUL) e na urina utilizaram-se 12 cabras não fistuladas, distribuídas em três quadrados latinos 4x4. Os animais foram alimentados com rações constituídas de 50 por cento de silagem de milho e de 50 por cento concentrado à base da matéria seca (MS), e as dietas continham 11,5; 13,5; 15,5 e 17,5 por cento de proteína bruta na MS. Com exceção da proteína, os consumos e digestibilidades dos demais nutrientes não foram influenciados pelos níveis de PB nas dietas. O pH ruminal diminuiu após o fornecimento de alimento. Com o aumento no consumo de N, ocorreram aumentos na concentração ruminal de amônia, nas concentrações de NUS e NUL, no volume urinário e no balanço de N. Conclui-se que o nível de 13,5 por cento ou 245 gramas de PB é suficiente para cabras com produção diária de 1,6kg de leite e que o método de coletas de digesta no omaso precisa ser avaliado criteriosamente para sua validação em caprinos.

Feed intake, pH, and ruminal ammonia concentration were evaluated in four goats in which omasal digesta was collected by ruminal fistula in order to estimate the ruminal digestion of nutrients. The urinary total nitrogen compounds (N) and the concentrations of N-urea in serum (NUS), milk (NUL), and urine were evaluated in 12 goats assigned to three 4x4 Latin squares. The animals were fed rations composed of 50 percent of maize silage and 50 percent of concentrate, containing 11.5, 13.5, 15.5, and 17.5 percent of crude protein (CP) in the dry matter. With the exception of protein, the intake and total digestibility of the other nutrients were not influenced by the dietary CP levels. Ruminal pH was reduced in the post-prandial period. As the N intake increased, ruminal concentration of ammonia, NUS and NUL concentrations, urinary volume the N balance increased. It was concluded that the level of 13.5 percent, or 245 grams of CP, is sufficient for goats producing 1.6kg per day and that the method of omasal digesta collection needs to be evaluated in more detail for its validation in goats.

Balanço hídrico e de nitrogênio em eqüinos alimentados com feno de alfafa, feno de tifton-85 e concentrado / Water and nitrogen balance in horses fed with alfafa hay, tifton-85 hay and concentrate

O presente trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar o balanço hídrico e de nitrogênio em eqüinos. Foram utilizadosquatro eqüinos mestiços, com a idade de 30 meses e pesando em média 200±2,2kg. Os eqüinos foram alimentados comquatro dietas: Dieta I - feno de tifton-85; Dieta II – feno de tifton-85 e feno de alfafa; Dieta III – feno de tifton-85, feno de alfafa eração concentrada; e Dieta IV – feno de tifton-85 e ração concentrada. Nos eqüinos alimentados com a dieta composta por fenode tifton-85 e feno de alfafa, ocorreu maior excreção de água nas fezes. Entretanto, os valores do balanço hídrico foramsemelhantes indicando que a manipulação da dieta pode alterar a via de excreção de água sem afetar o balanço hídrico dosanimais. Não foram observadas diferenças (P>0,05) nas quantidades de compostos nitrogenados absorvidos e retidos,indicando o ajuste no consumo da proteína dietética entre as diferentes dietas.

The present paper was carried out to evaluate water and nitrogen balance in horses. Four crossbreed horses with 30 monthsage and weight of 200±2.2kg were used. Horses were fed with four diets: Diet I – tifton-85 hay; Diet II – tifton-85 hay and alfafahay; Diet III – tifton-85 hay, alfafa hay and concentrate; Diet IV – tifton-85 hay and concentrate. Horses fed diets with tifton-85 hayand alfafa hay presented high water excretion in feces but water balance were similar indicating that diet manipulation can alterwater excretion way without water balance of animals. Nitrogen compounds absorbed and retained were similar (P>0.05)among horses indicating that protein in the diets were adjusted.