La tolerancia al oxígeno de una biomasa anaerobia suspendida en presencia o ausencia de un sustrato primario (sacarosa) se evaluó en términos de la recuperación de la actividad metanogénica aceticlástica específica (AME) de la biomasa anaerobia y un índice de inhibición 50% (II50) asociado a la AME. Incubada en presencia de sacarosa, la biomasa anaerobia suspendida mostró resistencia a la exposición al oxígeno; la recuperación de la AME fue >45% para [O2] iniciales <20% en el espacio gaseoso, y de 10 a 12% para [O2] iniciales >20% en el espacio gaseoso. Cuando fue incubada sin fuente de carbono, la biomasa suspendida fue mucho más inhibida después de la exposición al oxígeno para [O2] iniciales >20%. El efecto inhibitorio fue descrito por un II50 elevado (28,6) en contraste con un bajo II50 (5,9) cuando se incubó en presencia de sacarosa. La tolerancia de la biomasa suspendida en este trabajo parece ser del mismo orden de la biomasa anaerobia inmovilizada (gránulos anaerobios) en condiciones de incubación en presencia de sustrato: los II50 fueron 5,9 para lodos anaerobios suspendidos (sacarosa) y 5,3 y 2,4 para lodos granulares incubados con acetato y etanol, respectivamente. La respiración aerobia heterótrofa de los lodos anaerobios floculentos incubados con sacarosa fue cerca de 4 veces mayor que la respiración basal, y la inhibición de la AME descrita por el II50 parece seguir una relación inversa con la respiración aerobia heterótrofa. La relación inversa entre II50 y respiración aerobia heterótrofa se ajustó para datos de lodos granulares en la literatura y lodos floculentos de este trabajo, y sigue un modelo semi-empírico general, con un coeficiente de correlación de 0,82. Esta relación parece reforzar que uno de los mecanismos principales de protección de los consorcios anaerobios contra la inhibición por oxígeno es la respiración aerobia heterótrofa.
Oxygen tolerance of anaerobic suspended cultures in the presence or absence of a primary degradable substrate (sucrose) was assessed in terms of the acetoclastic specific methanogenic activity (SMA) recovery of the cultures and an associated 50% inhibition index (II50). The anaerobic suspended biomass, when incubated with sucrose, showed resistance to O2 exposure. SMA recovery was >45% for initial [O2] <20% in the bottle headspace, and only 10%-12% for initial [O2] >20% in the bottle headspace. The suspended biomass was strongly inhibited after exposure to [O2] >20%, when incubated without sucrose. The inhibitory effect was described by a high II50 of 28.6, in constrast to a low II50 of 5.9 under sucrose incubation. The resistance to oxygen exposure of the suspended sludge in this work seemed to be similar to that of anaerobic immobilized biomass (active anaerobic granules) under substrate incubation conditions. The II50 were 5.9 for anaerobic suspended sludge incubated with sucrose, and 5.3 and 2.4 for granular sludge incubated with sodium acetate and ethanol, respectively. The aerobic heterotrophic respiration rate of the suspended sludge incubated with sucrose was almost 4-fold higher than the basal respiration, and the inhibition of the SMA described in terms of II50 seems to follow an inverse relationship with the aerobic respiration rate. A semi-empirical model depicting such an inverse relationship between II50 and respiration rate was fitted to pooled data of anaerobic granular sludges (from literature) and suspended sludge (this work) giving a general equation with a correlation coefficient of 0.82. These results strongly suggest that one of the main protective mechanisms of methanogenic consortia against oxygen exposure would be the aerobic heterotrophic respiration.
O objetivo deste trabalho foi determinar o efeito da concentração de O2 no espaço gasoso de frascos sorológicos contendo biomassa anaeróbia suspensa, na presença de baixas concentrações de substrato primário (sacarose), sobre a tolerância de tal biomassa à exposição ao oxigênio. A tolerância foi avaliada em termos de recuperação da atividade metanogênica específica (AME) da biomassa anaeróbia e de um índice de inibição de 50% (II50) associada à AME. A biomassa suspensa, quando incubada em presença de sacarose, mostrou uma significativa resistência à exposição ao oxigênio. A recuperação da AME foi superior a 45% para concentrações iniciais de oxigênio no espaço gasoso ([O2] i, e g ) < 20%, e de apenas 10% a 12% para [O2] i, e g > 20%. A biomassa suspensa foi fortemente inibida após a exposição ao oxigênio, quando incubada sem fonte de carbono, para [O2] i, e g > 20%. Este efeito inibitório foi comprovado por um elevado valor de II50 (28,6), em contraste com um valor de apenas 5,9 para II50, quando a incubação ocorreu em presença da sacarose. A tolerância da biomassa suspensa observada neste trabalho, parece ser da mesma ordem de grandeza à da biomassa imobilizada na forma de grânulos (dados de literatura), quando em presença de substrato: os valores de II50 foram 5,9 para lodos anaeróbios floculentos (sacarose), e 5,3 e 2,4 para lodos granulares incubados com acetato e etanol, respectivamente. A respiração aeróbia heterótrofa dos lodos anaeróbios floculentos incubados com sacarose foi cerca de 4 vezes maior que a respiração basal; e a inibição da atividade metanogênica, descrita pelo II50, parece seguir uma relação inversa ao da respiração aeróbia heterótrofa. Esta relação inversa de II50 com a respiração aeróbia heterótrofa se ajustou tanto para os dados de literatura para lodos granulares, como para os dados obtidos neste trabalho com lodos floculentos, e segue-se um modelo semi-empírico geral. Esta relação parece reforçar a idéia de que um dos mecanismos principais de proteção de consórcios anaeróbios, contra a inibição por oxigênio, é a respiração aeróbia heterótrofa.
