سیستم بیوفلاک (BFT) در پرورش ماهی تیلاپیا
سیستم بیوفلاک (BFT)
توسعه صنعت آبزی پروری آلودگیهای زیست محیطی را در سالهای اخیر به دنبال داشته است و در نتیجه توجه به مدیریت و نوع سیستم پرورشی که با محیط زیست سازگار باشد کاملاً ضروری است. علاوه بر این، گسترش آبزیپروری به دلیل محدودیت اراضی مناسب و همچنین وابستگی بالا به آرد و روغن ماهی به عنوان مواد مهم تشکیل دهنده خوراک آبزیان پرورشی، آبزی پروری تجاری را با مشکلات زیادی مواجه کرده است. زیرا هزینههای خوراک حداقل 50% از کل هزینههای آبزیپروری را که عمدتاً به هزینههای پروتئین موجود در جیرههای تجاری مربوط میشود تشکیل میدهد. استفاده از فناوریهای جدید مثل پرورش متراکم آبزیان در سیستمهای مداربسته نقش بسزایی در بالابردن راندامان تولید آنها داشته است. با بکارگیری این سیستمها میزان تعویض روزانه آب تا حدود یک درصد حجم آب استخرهای پرورشی کاهش یافته است. امروزه توجه به سیستمهای آبزیپروری مداربسته به دلیل امنیت بیشتر زیستی و مزایای زیستمحیطی در حال افزایش است. هنگامی که آب در سیستمهای پرورشی مداربسته به صورت چرخهای مورد استفاده مجدد قرار میگیرد برخی از خطرات مانند ورود پاتوژنها و گونههای بیگانه به سیستم پرورش و مشکلات مربوط به تخلیه آب زائد که باعث ایجاد آلودگیهای زیستمحیطی میگردد کاهش مییابد. استفاده از تکنیکها و فنآوریهای جدید و مناسب مانند بیوفلوک[1] در تکثیر و پرورش ماهی و میگو از اهمیت بالایی برخوردار بوده که میتواند اهداف مهم آبزیپروری پایدار را دنبال نماید. فنآوری بیوفلوک از سیستمهای آبزیپروری سازگار با محیط زیست است که از مواد مغذی و آلی بازیافت شده، بهمنظور تولید، استفاده مجدد مینماید. رویکرد پایدار از چنین سیستمی مبتنی بر رشد میکروارگانیسمها در محیط کشتی است که حداقل تبادل آب مفید را دارد. این فنآوری مزیتهای مهمی از جمله به حداقل رساندن مصرف آب و بازیافت مواد مغذی و مواد آلی را دارد و علاوه بر این، ورود عوامل بیماریزا به سیستم پرورش را کاهش داده و منجر به بهبود امنیت زیستی در مزرعه میگردد. همچنین، تولید در سیستم بیوفلوک در مقیاس بزرگ آبزیپروری میتواند مزایای زیست محیطی در اکوسیتمهای دریایی و ساحلی داشته و با جایگزین شدن سویا یا آرد ماهی با ترکیبات بیوفلوک در تغذیه آبزی، میتوان فاضلاب آبزیپروری و اثرات زیستمحیطی آن را کنترل نمود. از طرف دیگر، با استفاده از سیستم بیوفلوک، سطوح مایکوتوکسینها و فاکتورهای ضدتغذیهای در خوراک آبزی محدود میشود و میزان استفاده و نیاز به تأمین خوراک که هزینههای زیادی را در بردارد بهطور کلی کاهش مییابد. کاهش ضریب تبدیل غذایی[2] و بهبود نرخ رشد[3] در میگو و حتی در ماهی با استفاده از سیستم پرورش بیوفلوک گزارش شده است. با توجه به مزایایی این سیستم بکارگیری آن در صنعت آبزیپروری کشور احساس میشود.
1-4-2-1- تکنولوژی بیوفلوک (BFT) و کاربرد آن در آبزی پروری پایدار
اولین هدف توسعه آبزیپروری پایدار، تولید بیشتر ماهی بدون افزایش قابل توجه استفاده از منابع طبیعی (آب و زمین) میباشد. توسعه متراکم صنعت آبزیپروری با افزایش اثرات زیستمحیطی و اجتماعی همراه خواهد بود. آبزیپروری در مکانهای نامناسب میتواند منجر به تخریب و تغییر در زیستگاههای اطراف شود. خروجی آبزیپروری به داخل محیطهای آبی شامل، مواد مغذی، انواع ترکیبات آلی و غیر آلی، آمونیوم، فسفر، مواد آلی و کربن آلی حل شده است. ورود سطوح بالایی از این مواد مغذی سبب آلودگی و یوتریفیکاسیون در محیط آبی اطراف میشود. بهعلاوه، زهکشی آب کارگاهها خطر میکروارگانیسمهای بیماریزا و ورود گونههای پاتوژن مهاجم را افزایش میدهد. استفاده از مواد شیمیایی از قبیل آنتی بیوتیکها به گونههای وحشی و محیط زیست اثر نامطلوب گذاشته و حتی منجر به مقاومت به انواع آنتی بیوتیکها میشود. استفاده بیش از حد از منابع آبی منجر به کمبود آب، نفوذ آب شور و تغییرات هیدرولوژیکی دیگر میشود. تکیه بر خوراکهای با پروتئین بالا مبتنی بر پودر ماهی برای گونههای گوشتخوار، هزینههای بالایی را در آبزیپروری صرف میکند. تولید یک کیلوگرم ماهی به یک تا سه کیلوگرم خوراک خشک نیاز دارد (به فرض اینکه ضریب تبدیل غذایی حدود یک تا سه باشد). حدود 36% از خوراک به شکل مواد زائد آلی دفع میشود. حدود 75% از نیتروژن و فسفر خوراک بکارگیری نشده و بصورت مواد زائد در آب باقی میماند. توسعه صنعت آبزیپروری آلودگیهای زیست محیطی را در سالهای اخیر به دنبال داشته است و در نتیجه توجه به مدیریت و نوع سیستم پرورشی که با محیط زیست سازگار باشد کاملاً ضروری است. تولید حجم بزرگی از مواد زائد، استفاده از آرد و روغن ماهی بهعنوان ماده اولیه سازنده خوراک از اجزای ناپایدار دیگر در آبزیپروری است. تقریبا یک- سوم از تولید آرد ماهی جهان به خوراکهای آبزیان تبدیل میشود. بنابراین، آبزیپروری یک راه حل ممکن و همچنین محرک ذخایر رو به کاهش جهانی شیلات میباشد. کاهش ماهیگیری در برخی مناطق به دلیل اثرات مستقیم زیستمحیطی آبزیپروری و یا اثرات غیر مستقیم آن بر قیمت بازار صید میباشد.
یک سیستم آبزیپروری متراکم با ظرفیت تولید 3 تن تیلاپیا را میتوان به لحاظ تولید مواد زائد با یک جامعهای حدود 250 سکنه مقایسه کرد، میتوان نتیجه گرفت که تولید بیومس ماهی تقریبأ 5 برابر بیشتر از مواد زائد بیومس انسانی است. دلیل آن محدودیت هضم در ماهی است که بخش بزرگی از خوراک هضم نشده و دفع میشود. طول روده ماهی کوتاه و نسبت طول روده به طول بدن کوچک میباشد. برای مثال، روده کپور 2 تا 5/2 برابر طویلتر از طول بدن در حالی که گاو، گوسفند و انسان به ترتیب 20، 30 و حدود 3 تا 4 برابر طویلتر است. در نتیجه، در ماهی ماندگاری خوراک در روده فقط برای مدت زمان کوتاهی است بههمین دلیل خوراک ماهی باید قابلیت هضم بالایی را داشته باشد. بهطور مثال محتوای بدن ماهی 65 تا 75% پروتئین است. بهعلاوه، ماهی پروتئین را برای تولید انرژی به مقدار زیاد مصرف میکند، بر عکس حیوانات خشکیزی که به مقدار زیادی کربوهیدرات و چربیها را استفاده میکنند. بنابراین نیازهای پروتئین ماهی، حدود 2 تا 3 برابر بیشتر از پستانداران است. خرید خوراک آماده شده بهطور تجاری برای پرورش ماهیان 50% یا بیشتر هزینههای تولید را شامل میشود که عمدتأ بهخاطر هزینه ترکیبات پروتئین است. تقریبأ متوسط 25% از مواد مغذی منابع خوراک ورودی به تولیدات قابل برداشت تبدیل میشود. برای افزایش تولید آبزیپروری پایدار نیاز به منابع پروتئین ارزان و ایجاد روشهای برای بهبود ضریب تبدیل غذایی میباشد.
دومین هدف توسعه آبزیپروری پایدار، توسعه سیستمهای سازگار با محیط زیست است. افزایش تولید آبزیپروری از یک میلیون تن در سال 1953 به بیش از 200 میلیون تن در سال 2050 همراه با حفاظت محیط زیست تاکید شده است. از جمله مشکلات مهم پیش روی صنعت آبزیپروری، انتشار پساب خروجی مزارع، وابستگی بالا به آرد ماهی برای تامین خوراک و شیوع بیماری است. آمونیوم یکی از محصولات انتهایی متابولیسم پروتئین و ماده اصلی دفعی حیوانات آبزی در سیستم آبزیپروری است. آمونیاک و آمونیوم هر دو برای آبزی سمی هستند اما آمونیاک غیریونیزه در مقایسه با یون آمونیم سمیت بیشتری دارد. آستانه سمیت به شدت، اندازه و نوع گونه، اندازه ذرات، مقاومت مواد آلی، سطح فعالیت ترکیبات، فلزات، نیترات، شوری و pH بستگی دارد، آمونیاک و آمونیوم بسته به درجه حرارت و pH در تعادل هستند. که مجموع این دو فرم کل نیتروژن آمونیاکی نامیده میشود. افزایش آمونیاک در استخر سمی بوده و غلظت بالای آن بر رشد، پوستاندازی (در سخت پوستان)، مصرف اکسیژن و حتی موجب مرگ و میر ماهی یا میگو میشود، افزایش غلظت نیتریت محیط نیز تاثیر منفی بر عملکرد رشد و بازماندگی ماهی و میگو دارد و همچنین مقاومت در برابر بیماریها را کاهش میدهد. بسیاری از محققان در تلاش برای پیدا کردن راهحلی برای کاهش و یا حذف آمونیاک از سیستمهای آبزیپروری هستند، تاکنون راه حلهای مختلفی برای حذف آمونیاک از سیستمهای آبزیپروری ارائه شده است از جمله، تعویض و جایگزین کردن آب (شکل 1)، استفاده از سیستمهای بیوفیلتراسیون در سیستمهای مداربسته[5] به کمک باکتریهای نیتریفیکانت (نیتروزموناس و نیتروباکتر)، کاهش یا متوقف کردن غذادهی، متلاطم کردن آب استخر با وارد کردن آب تازه، کاهش تراکم ذخیره سازی، هوادهی استخر در مواقع اضطراری و کاهش سطح pH اما این روشها پرهزینه، در برخی مواقع پرزحمت و به لحاظ اقتصادی امکان پذیر نیست یا سبب آسیب به آبزی پرورش یافته میشود. امروزه توجه به سیستمهای آبزیپروری مدار بسته به دلیل امنیت بیشتر زیستی و مزایای زیستمحیطی در حال افزایش است. هنگامی که آب در سیستمهای پرورشی مدار بسته بهصورت چرخهای مورد استفاده مجدد قرار میگیرد برخی از خطرات مانند ورود پاتوژنها و گونههای بیگانه به سیستم پرورش و مشکلات مربوط به تخلیه آب زائد که باعث ایجاد آلودگیهای زیست محیطی می گردد، کاهش مییابد. استفاده از سیستم مدار بسته قابلیت حفظ سطوح آمونیاک و نیتریت را بهوسیله فرایند نیتریفیکاسیون دارد. با این حال، نسبتا گران و در طول یک حالت نامتعادل در این فرایند، سطوح نیتریت ممکن است در آب افزایش یاید. بیوفلوک تکنولوژی، تکنکیک جدید شناسایی شده برای حل مشکلات فوق میباشد.
سومین هدف توسعه صنعت آبزیپروری پایدار، توسعه سیستمهای که نسبت هزینه/سود را در جهت حمایت اقتصادی جامعه و پایداری تولید فراهم کند. این هدف با توسعه برنامههای غذادهی موثرتر، استفاده از سیستمهای تولیدی ارزان، بکارگیری تکنولوژیهای تولید با بازدهی بالا و خواستار انرژی کمتر و هنگامی که هزینههای سرمایهگذاری کنترل و مدیریت شود، به انجام خواهد رسید. علاوه بر سه مورد ذکر شده، آبزیپروران باید تقاضاهای بازار در جهت تولید با کیفیت بالا، محصولات سالم، جذاب و تولیدات قابل قبول در اجتماع را فراهم کنند. یکی از راه حلهای مهم اهداف مذکور استفاده از تکنولوژی بیوفلوک BFT میباشد. سیستمهای بیوفلوک تکنولوژی بر پایه جامعه میکروبی آب، سبب حفظ مناسب کیفیت آب و بازیافت مواد دفعی و خوراکی استفاده نشده، میشود.
مرکز اقیانوس آرام) با گونههای مختلف پنائیده[6] شاملPenaeus monodon, Fenneropenaeus merguiensis, L. Vannamei و Litopenaeus Stylirostris انجام شد. مطالعات متعدد رویکرد جامعی از تکنولوژی بیوفلوک و روابط متقابل بین قسمتهای مختلف از جمله آب و باکتری، فیزیولوژی و تغذیه میگو را ارائه داد. در سالهای 1980 و آغاز 1990 موسسه آبزی پروری دریایی[7] ایالات متحده آمریکا تکنیک بیوفلوک را برای تیلاپیا و میگوی سفید L. Vannamei استفاده کردند. با توجه به کاربرد تجاری این تکنولوژی، در سال 1988 در تاهیتی[8] مزارع مختلف با استفاده از تانکهای بتونی 1000 مترمربع و تعویض آب محدود، تولید جهانی (20 تا 25 تن/ هکتار/سال با دو محصول) را ثبت کردند. امروزه، BFTبهطور موفقیت آمیزی در مزارع میگو با مقیاس بزرگ در آسیا، آمریکای لاتین و مرکزی و همچنین در کشت گلخانه با مقیاس کوچک در ایالات متحده آمریکا، کره جنوبی، برزیل، ایتالیا، چین، اندونزی، مالزی توسعه یافته است. در حال حاضر، بسیاری از مراکز تحقیقاتی و دانشگاهی در حال مطالعات مختلف در این زمینه هستند که عمدتا به دنبال بکارگیری بیوفلوک در زمینههای کلیدی مانند مدیریت رشد، تغذیه، تولید مثل، اکولوژی میکروبی، بیوتکنولوژی و اقتصاد میباشند. در شرایط طبیعی، در هنگام محصور کردن استخر میگو، سطح بالایی از مواد آلی و غیر آلی باقی مانده و تجمع خواهد کرد و در نتیجه منجر به کمبود اکسیژن خواهد شد که به تعویض و هوادهی آب جهت به حداقل رساندن تجمع لجن در کف استخر نیاز میباشد. توسعه تکنولوژی بیوفلوک در پی انگیزهها و بکارگیری تکنولوژیهای نوین و با کاربری مناسب انجام شد. تعویض آب کم برای رسیدن به بیشترین امنیت زیستی[9] در استخر و به حداقل رساندن اثرات زیست محیطی خروجی مزارع پرورش میگو انجام پذیرفت. فنآوری بیوفلوک، تکنولوژی جدید برای غلبه بر مشکلات آبزی پروری پایدار است. در این تکنولوژی با مدیریت صحیح، از جمعیت باکتریها در آب بطور موثر استفاده میشود. در این سیستم تعویض آب صفر یا حداقل، در جهت به حداکثر رساندن امنیت زیستی و به حداقل رساندن اثرات زیست محیطی مزرعه میباشد. از هوادهای قوی مصنوعی جهت تزریق و تامین اکسیژن و معلق کردن ذرات آلی و فلوکهها و توسعه جوامع میکروبی هتروتروفیک در استخر، استفاده میشود. تنوع جوامع میکروبی در فلوک عملکردهایی از قبیل، معدنی کردن مواد زائد، بهبود مصرف و استفاده از پروتئین و کاهش فرصت برای غالب شدن سویه های بیماریزا در استخر را شامل می شود. در تکنولوژی بیوفلوک، باکتریهای هتروتروفیک و جلبکها تحت عنوان فلوک در شرایط کنترل شده در استخر رشد میکنند. بیومس میکروبی روی خوراک مصرف نشده، مواد دفعی ماهی و تولیدات غیر آلی نیتروژنی که منجر به حذف این اجزاء ناخواسته از آب میشود، رشد میکنند. عامل محرک اصلی برای رشد متراکم باکتریهای هتروتروف مصرف کربن آلی است.
در حال حاضر،BFT معادل
Zero Exchange Autotrophic Heterotrophic System) ZEAH ((Wasielesky et al., 2006).
Active-sludge or suspended bacterial-based system (Rakocy et al., 2004)
Single-cell protein production system (Emerenciano et al., 2012(
Suspended-growth systems (Hargreaves, 2006)
Microbial floc systems (Ballester et al., 2010)
استفاده شده است ولی اکثر محققین BFT را بهعنوان مرجع بکار میبرند، در تکنولوژی بیوفلوک، تحقیقات در زمینه استفاده از فلوک بهعنوان یک منبع پروتئینی در خوراکهای ترکیب شده متمرکز شده است. چنین منبع غذایی که در این حالت تولید شده “biofloc meal” و اساسا بیوراکتورها[10] نامیده میشود. یک بیوفلوک معمولا شامل مخلوطی ناهمگن از میکروارگانیسمها، باکتریهای رشتهای، کلوئیدها، ذرات آلی و غیر آلی، پلیمرهای آلی، کاتیونها و سلولهای مرده است که میتواند به بیش از 1000 میکرومتر در سایز برسد.
انواع فلوکهها دارای شکلهای نامنظم، محدوده گستردهای از اندازه ذرات، ظریف و همچنین به راحتی قابل تراکم، بسیار متخلخل و نفوذپذیر میباشند. میکروارگانیسمها در فلوک دو نقش عمده را بر عهده دارند: جفظ کیفیت آب، با جذب ترکیبات نیتروژن در استخر و تولید پروتئین میکروبی و نقش تغذیهای، افزایش امکان پرورش با کاهش ضریب تبدیل غذایی و کاهش هزینههای خوراک است. ذرات معلق آلی و ارگانیسمهای متصل به آن در زنجیره غذایی میکروبی منابع غذایی بالقوه برای آبزیان پیشنهاد شدهاند. در شکل 2 فرآیند بیولوژیکی فعال در سیستم BFT ارائه شده است.
فناوری بیوفلوک فرصت را برای استفاده از جیرههای غذایی جایگزین فراهم میکند. جیرههایی با سطح پروتئین پایین و همچنین با منابع مختلف پروتئینی که جایگزین پروتئین محصولات دریایی مانند آرد ماهی، پودر ماهی مرکب و غیره شدهاند با موفقیت در این سیستم مورد استفاده قرار گرفتهاند. استفاده از خوراکهای با پروتئین کمتر به دلیل کاهش ترکیبات پودر ماهی، بیشتر مقرون به صرفه بوده و با محیط زیست سازگارتر میباشد (Moss, 2002). کیفیت آب در سیستم بیوفلوک با بالانس کربن به نیتروژن بهبود مییابد و با اضافه کردن کربن آلی، باکتریهای موجود در سیستم نیتروژن آب را جذب کرده و غلظت آمونیاک را کاهش میدهند.
سیستم بیوفلوک یک منبع طبیعی غنی از پروتئین- چربی قابل دسترس در هر ساعت از شبانه روز میباشد. در ستون آب تعامل پیچیدهای بین ماده آلی، بستر فیزیکی و طیف وسیعی از میکروارگانیسمها مانند فیتوپلانکتون، باکتریهای آزاد و متصل و فیلترفیدرکنندگانی مانند روتیفرها، مژهداران، تاژکداران تکیاخته و کپهپودها برقرار است. این تولیدات طبیعی نقش مهمی را در بازیافت مواد مغذی و حفظ کیفیت آب ایفا میکنند. نوترینتهای اضافی در این سیستم به بیومس میکروبی تبدیل میشوند که میتواند توسط آبزیِ پرورش یافته بهعنوان منبع غذایی مورد استفاده قرار گیرد. این تکنیک اخیراً در آبزیپروری متراکم میگو بکارگیری شده که در این تکنیک، بیوفلوک میکروبی، مسئول بهبود کیفیت آب، مکمل غذای طبیعی و بهبود رشد و سلامت میگوی پرورش داده شده است. مصرف بیوفلوک توسط آبزی، بهبود سرعت رشد، کاهش ضریب تبدیل غذایی و کاهش هزینههای مربوط به خوراک را نشان داده است. بهبود رشد، به ترکیبات تغذیهای باکتریها و جلبک نسبت داده شده است، که تا 30% جیره غذایی معمولی میگو را میتوان بهخاطر مصرف بیوفلوک کاهش داد، بیش از 29% از غذای روزانه مصرف شده میگوی سفید غربی میتواند بیوفلوک باشد. در مخازن پرورش تیلاپیا با سیستم بیوفلوک میزان مصرف خوراک 20% کمتر نسبت به استخرهای دارای تعویض آب و بدون فلوک است.
در پرورش میگو در سیستم بیوفلوک، تحت هوادهی فشرده، مدفوع میگو توسط باکتریها جذب شده، باکتریها کلنی تشکیل داده و همراه با بقیه محصولات (از قبیل فیبر) و میکروارگانیسمها بخشی از این سیستم بیوفلوک را تشکیل میدهند. باکتریها ترکیبات نیتروژنه (آمونیاک) را از آب گرفته و آنها را به پروتئین میکروبی تبدیل میکنند که میگو این بیوفلوکها را فعالانه با صافیخواری مصرف میکند.
نقش اصلی را در سیستم بیوفلوک باکتریهای شیمیواتوتروف (مثل ازتو باکترها با فرایند نیتروزموناس) و باکتریهای هتروتروف (گونههای باسیلوس با فرایند آسیمیلاسیون[11] و گونههای سودوموناس با فرایند دنیتروفیکاسیون) دارند. در این سیستم باکتری نیتروزموناس آمونیاک را به نیتریت و باکتری نیتروباکتر، نیتریت را به نیترات تبدیل میکنند (شکل 3). شرایط مناسب برای فعالیت این باکتریها به این صورت است که مقدار زیادی غذای قابل دسترس برای باکتری وجود داشته باشد (استخر با مواد آلی ته نشین شده پر شده باشد)، تانک یا استخر بهطور کامل (24 ساعت در روز) هوادهی شود، تعداد باکتریها در تانک بیوفلوک بایستی 106 تا 109 باکتری در یک سانتی متر مکعب باشد.
نیتروژن در سیستم بیوفلوک بهصورت ازت مولکولی، آمونیاک، آمونیوم، نیتریت، نیترات و نیتروژن آلی وجود دارد. مشکل بزرگ در این سیستم نیتروژن غیر آلی (آمونیاک و نیتریت) میباشد که سمی هستند. ماکزیمم غلظت مناسب آمونیاک برای میگو 2/0 میلیگرم در لیتر میباشد. بهطور طبیعی به مقدار کافی نیتروژن در استخرها برای تولید سلول جدید وجود دارد. مواد پروتئینی فقیر و غنی از کربن (مثل سلولز، نشاسته، آرد گندم، ملاس و غیره) به سیستم بیوفلوک اضافه میشود و افزایش نسبت کربن به نیتروژن سبب تقویت جذب نیتروژن توسط باکتریها و تسریع در کاهش میزان آمونیوم در مقایسه با نیتریفیکاسیون میشود، دلیل سرعت بیشتر مصرف آمونیوم توسط باکتریهای هتروتروف نسبت به نرخ تولید این ترکیب در محیط به این دلیل است که سرعت رشد و راندمان تولید بیوماس میکروبی در باکتریهای هتروتروف در حدود 5/0 گرم کربن به ازای هر گرم از این عنصر در واحد سوبسترای مصرفی بوده و نسبت به باکتریهای شورهساز حدود 15 برابر بیشتر است. باکتریها، کربوهیدرات و نیتروژن را بهعنوان سوبسترا از آب میگیرند و پروتئین میکروبی تولید میکنند. مطالعات نشان داده که باکتریها میتوانند مقدار زیادی پروتئین (60 تا 600 کیلوگرم در هکتار در هر روز برای پرورش میگو و تیلاپیا) تولید کنند. میکروارگانیسمهای هوازی در تبدیل غذا به مواد سلولی جدید نسبت به موجوداتی که حدود 10-15% انرژی خود را صرف افزایش وزن میکنند، کارآمدتر می باشند. باکتریها و سایر میکروارگانیسمها به عنوان “سیستم های بیوشیمیایی” بسیار کارآمد به کاهش و متابولیز بقایای آلی کمک میکنند. به عبارت دیگر، آنها بازیافت مواد مغذی را از فرم مواد آلی و غیرآلی (خوراکهای مصرف نشده و هضم نشده، بقایای متابولیکی و منبع کربن (بهعنوان بارورکننده استفاده میشود) به سلولهای میکروبی جدید بسیار کارآمد انجام میدهند. همچنین در سیستم بیوفلوک باکتریهای شوره ساز[12] هوازی، منابع کربن آلی را برای رشد خود تحت شرایط هوازی مصرف میکنند و نیتروژن مولکولی (N2) را از نیتریت و نیترات موجود در آب پرورش با فرایند دنیتروفیکاسیون[13] تولید میکنند. این فرایند، دلیل کاهش شدید میزان نیتریت در تانکهای پرورشی است که به آن نشاسته اضافه شده است.
نسبت کربن به نیتروژن بالا برای تضمین رشد بهینه باکتریهای هتروتروف در سیستم بیوفلوک مورد نیاز است، از این انرژی برای نگهداری (تنفس، تغذیه، حرکت، هضم، و غیره) و همچنین برای رشد و تولید سلولهای جدید استفاده میشود. منابع کربن مورد استفاده در سیستم بیوفلوک اغلب محصولات به دست آمده از انسان و یا صنایع غذایی دامی، ترجیحأ قابل دسترس در محل میباشند. منابع ارزان از کربوهیدراتها مانند ملاس (شیره قند)، گلیسرول و بلغورهای گیاهی (گندم، ذرت، برنج) قبل از ذخیره سازی پستلارو و در طول مرحله رشد استفاده میشوند که با هدف حفظ نسبت بالای کربن (15 یا 20) به نیتروژن (1) و کنترل پیک ترکیبات نیتروژن میباشد. همچنین، مخلوطی از بلغورهای گیاهی به صورت غذای پلت یا جیرههای با پروتئین پایین حاوی نسبت کربن به نیتروژن بالا استفاده میگردند. منبع کربن به عنوان یک بستر برای سیستمهای عامل بیوفلوک و تولید سلولهای پروتئین میکروبی عمل میکند. اضافه کردن مواد کربنی منجر به کاهش قابل توجهی در تجمع آمونیاک در مخازن میشود و میزان مطلوب نسبت کربن به نیتروژن (در غذا و مواد کربنی اضافه شده) بین 15 تا 25 پیشبینی میشود.
میگو و ماهی از باکتریها تغذیه میکنند. باکتریها هنگامی که یک پرورش متراکم ایجاد میشود، تمایل به تشکیل بیوفلوکها دارند. بیوفلوکها از باکتریها، پروتوزوآها، ارگانیسمهای دیگر و ذرات آلی تشکیل میشوند و بطور اساسی قطر آنها 1/0 تا 2 میلی متر و هر سانتی مترمکعب فلوکه شامل 10 تا 30 میلی گرم ماده خشک است. همچنین بیوفلوکها تودههای نامنظم، با اندازههای متنوع و متخلخل میباشند که به راحتی فشرده شده و نسبت به مایعات بسیار نفوذپذیر هستند. باکتریهای هتروتروف مواد زائد را کاهش میدهند که بخشی از مواد زائد را به دی اکسید کربن و بخش دیگر (50%) را به بیومس میکروبی تبدیل میکنند (رابطه 1-1).
باکتریها همچنین نیتروژن را از آب گرفته و کیفیت آب را کنترل میکنند. فعالیت میکروبی را باید به سمت کنترل نیتروژن در استخر پیش برد. باکتریها بخش مهمی از زنجیره غذایی را تشکیل میدهند و همچنین بنظر میرسد که سیستم ایمنی موجود را بهبود میدهند. باکتریهای هتروتروف میتوانند نیتروژن غیر آلی را 40 برابر بالاتر از باکتریهای نیتریفیکانت جذب کنند. پژوهشها ثابت کرده است که حضور بیوفلوکها در سیستم پرورش میگو، رشد را 15% افزایش و ضریب تبدیل غذایی را 40% کاهش میدهد که نشان دهنده این است که میگوها میتوانند از کیفیت تغذیه بیوفلوکها (ویتامین، مواد معدنی، لیپید و پروتئین اضافی) بهره مند شوند. در واقع، خوراک خوب و متعادل میتواند بدون استفاده از پروتئینهای دریایی و با حضور بیوفلوک تولید شود. در سیستمهای بیوفلوک بهبود رشد و تولید بیشتر رخ میهد و همچنین به شرایط مطلوبتر کیفیت آب کمک میکند. بیوفلوکها روی تمام ترکیبات بدن میگوی سفید غربی پرورش یافته در شرایط بدون تبادلات آبی تاثیر میگذارند بهطوری که میزان چربی کل و خاکستر بدن تحت شرایط بیوفلوک افزایش مییابد. افزایش میزان چربی کل بدن در سیستم پرورشی بیوفلوک به جذب موثر چندین اسید چرب مثل پالمیتیک[14] و هپتادیکنوئیک اسید [15] از بیوفلوک نسبت داده شده است. مطالعات نشان داده جذب مواد مغذی در شرایط بیوفلوک به دلیل وجود مقادیر بیشتری از اسیدهایآمینه ضروری، اسیدهایچرب (PUFA و HUFA) و دیگر عناصر غذایی در بیوفلوک، بهتر است. افزایش کل میزان خاکستر بدن میگو تحت شرایط بیوفلوک به دلیل در دسترس بودن پیوسته مواد معدنی فراوان و عناصر کمیاب در بیوفلوک میباشد.
بیوفلوکها فعالیتهای پروتئازی و آمیلازی نسبتا بالایی را ارائه میدهند. این آنزیمهای میکروبی به شکستن پروتئین، کربوهیدرات و سایر ترکیبات غذایی کمک میکنند و خوراک را به واحدهای کوچکتر تجزیه و قابلیت هضم و جذب خوراک را تسهیل میکنند. پس از اینکه غذا همراه با بیوفلوک فرو برده شد، بیوفلوک بهعنوان آنزیم خارجی مکمل در جیره غذایی عمل کرده و بر عملکرد آنزیمهای دستگاه گوارش تاثیر مثبت میگذارد.
همه گونهها کاندیدی مناسب برای استفاده در سیستم بیوفلوک نیستند. به نظر میرسد برخی از ویژگیهای لازم برای دستیابی به عملکرد رشد بهتر مانند مقاومت به تراکم بالا، تحمل سطوح متوسط اکسیژن محلول (تقریبا 3 تا 6 میلیگرم در لیتر)، فیلترفیدر بودن، عادت همه چیزخواری و یا قابلیت سازگاری دستگاه گوارش به جذب بهتر ذرات میکروبی، بایستی از ویژگیهای گونه مورد نظر باشد. میگوی سفید غربی یکی از مهمترین گونههای پرورشی جهان میباشد. این میگو به علت مزایای قابل توجه و ذکر شده در پرورش به تمام نقاط جهان انتقال یافته است. در کشور ما بهدلیل حضور میگوی سفید غربی و دست یافتن به بیوتکنیک تکثیر و تولید انبوه پست لارو، بکارگیری تکنیکهای نوین در پرورش آن امری ضروری و مهم میباشد و همچنین با توجه به مزاياي ذکر شده در مورد سيستم بيوفلوک، بکارگيري اين تکنيک در کشور براي پرورش آبزيان ضروري ميباشد. با توجه به معرفي روشهاي جديد و موثر در کاهش مصرف آب و غذا در پرورش آبزيان و استفاده از آنها در کشور، اين تحقيق با هدف بررسي کيفيت آب، عملکرد رشد، بقاء و ترکیب لاشه میگوی سفید غربی در سيستم بيوفلوک تحت تأثير نسبتهاي مختلف غذاده ي طراحي و انجام شد.
Biofloc Technology (BFT)-[1]
Feed conversion ratio (FCR)-[2]
Growth rate (GR) -[3]
- Total ammonium nitrogen [4]
Recirculatoty Aquaculture System (RAS)-[5]
Penaeid -[6]
Waddell Mariculture Center -[7]
French Polynesia) ) Tahiti -[8]
Biosecurity -[9]
Bioreactors -[10]
Assimilation – [11]
Denitrifying-[12]
Denitrification- [13]
Palmitoleic acid -[14]
Heptadecenoic acid – [15]