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Title in Portuguese: Biotransformação de resíduos da carcinicultura em produtos de alto valor agregado
Title: Shrimp waste biotransformation in high value added products
Author: Ximenes, Júlio César Martins
Advisor(s): Melo, Vânia Maria Maciel
Keywords: Aquicultura
Lactobacillus acidophilus
Camarão
Issue Date: 2015
Citation: XIMENES, J. C. M. (2015)
Abstract in Portuguese: A carcinicultura é o segmento da aquicultura que mais cresce no mundo. No Brasil, o Ceará é o maior produtor com 50% de toda a produção. Sabe-se que aproximadamente 40% do peso do camarão sejam considerados resíduos, como a cabeça, a cauda e a casca, gerando grandes quantidades de resíduos que devem ser descartados adequadamente. Assim, o reaproveitamento de resíduos da carcinicultura através de recursos biotecnológicos surge como uma alternativa inovadora para reduzir a poluição ambiental causada por essa atividade. O presente estudo teve por objetivo aperfeiçoar um processo biotecnológico baseado na utilização de consórcio bacteriano capaz de fermentar os resíduos da carcinicultura transformando-os em líquor para ser utilizado na alimentação de pós-larvas de Tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus) em fase de reversão sexual. As linhagens de bactérias láticas utilizadas foram identificadas através do sequenciamento dos genes RNAr 16S, rpoA e pheS e por testes bioquímicos envolvendo a habilidade de fermentar carboidratos. Para a seleção do consórcio foram realizados estudos de cinética química, modelos matemáticos de Monod, Andrews e Levenspiel para determinar possíveis tipos de inibição do processo de fermentação lática de cabeças de camarão. Para avaliar o potencial do líquor resultante da fermentação como suplemento na alimentação de pós-larvas de tilápia foram confeccionadas rações com inclusões de líquor na proporção de 15, 30 e 45 %, monitorando-se a qualidade da água e os parâmetros de temperatura, oxigênio dissolvido, pH, salinidade, nitrogênio amoniacal total, nitrito, nitrato e ortofosfato, além do desempenho zootécnico. Para tanto, foram avaliados a taxa de sobrevivência, taxa de crescimento específico, ganho em peso e comprimento, fator de conversão alimentar e seleção por tamanho. Como resultados deste trabalho foram identificadas linhagens de lactobacilos nomeadas Lact7, Lact8, Lact9 e Lact14 como pertencentes a espécie Lactobacillus plantarum, Lact6 como L. futsaii e Lact11 como Pediococcus acidilactici. Quantos aos parâmetros cinéticos da fermentação, as linhagens Lacts6, Lact7 e Lact14 apresentaram os melhores resultados e não houve indícios de inibição pelo substrato ou produto. Durante a fermentação das cabeças de camarão o consórcio formado pelas linhagens Lact6 e Lact14 produziram os mais altos rendimentos de ácido lático, cerca de 100 g.L-1. Inclusões do líquor resultante da fermentação lática dos resíduos de camarão nas proporções de 15 e 30 % proporcionaram os melhores resultados para sobrevivências, ganho em peso e comprimento, taxa de crescimento específico e biomassa de pós-larvas de Tilápia do Nilo. A conversão alimentar não diferiu entre os tratamentos. Nitrito, nitrato e ortofosfato aumentaram significativamente ao longo das semanas, embora as concentrações tenham se mantido em níveis aceitáveis, bem como os demais parâmetros se mantiveram dentro do recomendado durante o desenvolvimento da tilápia. Os dados desse estudo mostraram que é tecnologicamente viável transformar resíduos da carcinicultura em produtos de valor agregado por fermentação lática. O líquor resultante da fermentação, rico em proteínas, pigmentos e minerais pode ser incorporado na proporção de até 30% na ração, sem causar nenhum impactado no desenvolvimento de pós-larva da tilápia e portanto, trazendo benefícios econômicos e destinação apropriada para resíduos da carcinicultura.
Abstract: Shrimp farming is the fastest growing segment in aquiculture in the world. In Brazil, Ceara is the largest producer with 50 % of all production. Approximately 40 % of the shrimp weight is considered waste as the head, tail and bark, generating large amounts of waste that must be properly discarded. Thus, the reuse of shrimp farming waste through biotechnological resources emerges as an innovative alternative to reduce environmental pollution caused by that activity. This study aimed to perform a biotechnological process based on bacterial consortium capable to fermenting shrimp waste turning them into a liquor used in feed for Nile tilapia (Oreochromis niloticus) post-larvae in sex reversal process. Lactic acid bacteria strains used were identified by sequencing of the 16S rRNA, rpoA and pheS genes and biochemical tests involving the ability to ferment carbohydrates. For the consortium selection some studies were performed such as chemical kinetics use of Monod, Andrews and Levenspiel mathematical models to determine possible types of inhibition. To evaluate the liquor potential from fermentation as a supplement in feed for tilapia post-larvae were prepared feed diets with liquor inclusions of 15, 30 and 45 %, by monitoring the water quality and temperature parameters, dissolved oxygen, pH, salinity, total ammonia nitrogen, nitrite, nitrate and orthophosphate in addition to growth performance. For that, we evaluated the survival rate, specific growth rate, weight and length gain, feed conversion factor and selection by size. This work identified lactobacilli strains named Lact 7, Lact 8, Lact 9 and Lact 14 as belonging to Lactobacillus plantarum species, Lact 6 as L. futsaii and Lact 11 as Pediococcus acidilactici. As to fermentation kinetic parameters, Lact 6, Lact 7 and Lact 14 strains showed the best results and there was no evidence of inhibition by substrate or product. During shrimp heads fermentation Lact 6 and Lact 14 consortium produced the highest lactic acid yields, about 100 g.L-1. Liquor inclusions of 15 and 30 % provided the best results for survival, weight and length gain, specific growth rate and biomass of Nile tilapia post-larvae. Feed conversion did not differ between treatments, being slightly higher in treatment with 30 % of liquor. Nitrite, nitrate and orthophosphate increased significantly over the weeks, although concentrations have remained at acceptable levels and other parameters remained within the recommended during the tilapia development. The data from this study showed that it is technologically feasible to transform shrimp farming waste into added-value products by lactic fermentation. The resulting liquor fermentation, rich in protein, minerals and pigments can be incorporated in a proportion of up to 30% in tilapia feed, without causing, any impact the development of tilapia post-larvae and thus bringing economic benefits and proper disposition of shrimp farming waste.
Description: XIMENES, Júlio César Martins. Biotransformação de resíduos da carcinicultura em produtos de alto valor agregado. 2015. 131 f. Tese (doutorado em biotecnologia)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2015.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/16964
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