Composição química de macrófitas aquáticas flutuantes utilizadas no tratamento de efluentes de aqüicultura

Chemical composition of floating aquatic macrophytes used to treat of aquaculture wastewater

Resumos

Os objetivos deste trabalho foram avaliar a composição química de duas espécies de macrófitas aquáticas flutuantes (Eichhornia crassipes e Pistia stratiotes), utilizadas no tratamento de efluentes de aqüicultura, e inferir as possibilidades de aproveitamento desses vegetais. E. crassipes apresentou os maiores conteúdos de cálcio (1,51%), magnésio (3.916,67 mg kg-1), manganês (1.233,33 mg kg-1), zinco (81,83 mg kg-1), ferro (5.425,00 mg kg¹) e cobre (25,83 mg kg-1). Na biomassa de P. stratiotes foram obtidos os maiores valores de matéria mineral (18,95%), fósforo (0,38%), nitrogênio (2,40%), proteína bruta (15,02%) e aminoácidos, à exceção de ácido aspártico e triptofano.

valor nutritivo; Eichhornia crassipes; Pistia stratiotes; nutrientes; aminoácidos

The purpose of this work was to evaluate the chemical composition of two floating aquatic macrophytes (Eichhornia crassipes and Pistia stratiotes) used in the treatment of aquaculture wastewater and to infer their potential use as biomass. E. crassipes showed the highest contents of calcium (1.51%), magnesium (3,916.67 mg kg-1), manganese (1,233.33 mg kg¹), zinc (81.83 mg kg-1), iron (5,425.00 mg kg-1) and copper (25.83 mg kg-1). P. stratiotes showed the highest contents of ash (18.95%), phosphorus (0.38%), nitrogen (2.40%), crude protein (15.02%) and amino acids, except for aspartic acid and tryptophan.

nutritive value; Eichhornia crassipes; Pistia stratiotes; nutrients; amino acids

ARTIGOS

Composição química de macrófitas aquáticas flutuantes utilizadas no tratamento de efluentes de aqüicultura

Chemical composition of floating aquatic macrophytes used to treat of aquaculture wastewater

Henry-Silva, G.G.^I; Camargo, A.F.M.^II

^IProf. Dr. Centro de Aqüicultura da Universidade Estadual Paulista UNESP, Av. 24-A, 1515, 13506-900 Rio Claro-SP, <[e-mail]>

^IIProf. Dr., Dep. de Ecologia UNESP, Rio Claro

RESUMO

Os objetivos deste trabalho foram avaliar a composição química de duas espécies de macrófitas aquáticas flutuantes (Eichhornia crassipes e Pistia stratiotes), utilizadas no tratamento de efluentes de aqüicultura, e inferir as possibilidades de aproveitamento desses vegetais. E. crassipes apresentou os maiores conteúdos de cálcio (1,51%), magnésio (3.916,67 mg kg^-1), manganês (1.233,33 mg kg^-1), zinco (81,83 mg kg^-1), ferro (5.425,00 mg kg¹) e cobre (25,83 mg kg^-1). Na biomassa de P. stratiotes foram obtidos os maiores valores de matéria mineral (18,95%), fósforo (0,38%), nitrogênio (2,40%), proteína bruta (15,02%) e aminoácidos, à exceção de ácido aspártico e triptofano.

Palavras-chave: valor nutritivo, Eichhornia crassipes, Pistia stratiotes, nutrientes, aminoácidos.

ABSTRACT

The purpose of this work was to evaluate the chemical composition of two floating aquatic macrophytes (Eichhornia crassipes and Pistia stratiotes) used in the treatment of aquaculture wastewater and to infer their potential use as biomass. E. crassipes showed the highest contents of calcium (1.51%), magnesium (3,916.67 mg kg^-1), manganese (1,233.33 mg kg¹), zinc (81.83 mg kg^-1), iron (5,425.00 mg kg^-1) and copper (25.83 mg kg^-1). P. stratiotes showed the highest contents of ash (18.95%), phosphorus (0.38%), nitrogen (2.40%), crude protein (15.02%) and amino acids, except for aspartic acid and tryptophan.

Keywords: nutritive value, Eichhornia crassipes, Pistia stratiotes, nutrients, amino acids.

INTRODUÇÃO

As macrófitas aquáticas flutuantes Eichhornia crassipes e Pistia stratiotes apresentam ampla distribuição geográfica, sendo consideradas daninhas por proliferarem de forma indesejada em diversos ecossistemas aquáticos. Esses vegetais podem acarretar problemas aos usos múltiplos de rios, lagos e represas, dificultando a navegação e a captação de água, prejudicando a geração de energia elétrica e comprometendo as atividades de lazer (Camargo et al., 2003; Martins et al., 2003). Por sua vez, a ampla distribuição e a capacidade de colonizar novos ambientes, associadas às altas taxas de crescimento e à elevada capacidade de estocarem nutrientes, tornam esses vegetais potencialmente atrativos do ponto de vista econômico.

As macrófitas aquáticas flutuantes vêm sendo utilizadas com êxito no tratamento de efluentes urbanos e de aqüicultura (HenrySilva, 2001). No entanto, ainda existe um reduzido aproveitamento da biomassa vegetal produzida nesses sistemas de tratamento, onde as plantas necessitam ser retiradas periodicamente para otimizar a remoção de nutrientes. Nesse contexto, alternativas de aproveitamento dessa biomassa excedente podem ser implementadas, como na produção de papel e biogás, na alimentação de animais e na fertilização de solos (Pieterse & Murphy, 1990; El-Sayed, 1999). Em piscicultura, as macrófitas aquáticas podem ser aproveitadas como fertilizantes da água, ou mesmo como fonte alternativa de proteína, como foi observado por Santiago et al. (1998), os quais constataram que uma dieta contendo valores de 42% de macrófita aquática flutuante Azolla pinnata proporcionou maiores taxas de crescimento para alevinos de tilápia do Nilo do que a dieta controle com farinha de peixe.

De acordo com a Declaração de Banguecoque (NACA/FAO, 2000), investigações sobre a utilização de plantas aquáticas como suplemento alimentar em atividades de aqüicultura devem ser intensificadas mundialmente. Um dos principais aspectos que devem ser abordados nesses estudos refere-se à determinação da composição química da biomassa desses vegetais, visto que os teores de proteínas, aminoácidos, matéria mineral, lipídios, polifenóis, fração de parede celular e carboidratos solúveis, quando analisados conjuntamente, podem indicar o valor nutricional das macrófitas aquáticas (Henry-Silva & Camargo, 2002).

Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivos analisar, por meio da análise da composição química, o valor nutritivo das macrófitas aquáticas flutuantes Eichhornia crassipes e Pistia stratiotes, utilizadas em sistemas de tratamento de efluentes de carcinicultura, e inferir sobre o potencial de aproveitamento da biomassa dessas espécies.

MATERIAL E MÉTODOS

As macrófitas aquáticas flutuantes E. crassipes e P. stratiotes foram coletadas em sistemas de tratamento de efluentes de carcinicultura, localizados no Centro de Aqüicultura da UNESP, no setor de Carcinicultura Jaboticabal. Os efluentes foram gerados em um viveiro povoado por reprodutores de camarão de água doce (Macrobrachium amazonicum).

O material vegetal coletado foi limpo por meio de sucessivas lavagens, para remoção de perifíton, detritos orgânicos e partículas inorgânicas associadas. Posteriormente, as plantas foram secas em estufa a 60 ºC, até atingirem peso constante, e trituradas em moinho para determinação da composição química da biomassa total (massa seca - MS) de ambas as espécies.

Os teores de aminoácidos foram determinados segundo o método proposto por Moore & Stein (1963). O método analítico de determinação de nitrogênio total utilizado foi o de Kjeldahl, segundo Allen et al. (1974). Os teores protéicos foram calculados multiplicando-se os resultados de nitrogênio orgânico total por 6,25 (Boyd, 1970). Os teores de matéria mineral (cinzas) foram obtidos por incineração da amostra a 550 ºC durante quatro horas, em mufla. Os teores de cálcio, magnésio, manganês, zinco, ferro e cobre foram determinados por espectrofotometria de absorção atômica, após digestão ácida da biomassa, e os teores de fósforo total foram determinados segundo metodologia utilizada por Esteves (1980).

A porcentagem de fração de parede celular (FPC) foi determinada segundo o método descrito em Van Soest & Wine (1967), que consiste na retirada do protoplasma celular com solução neutra, restando apenas a parte estrutural. A determinação das concentrações de carboidratos solúveis foi feita utilizando-se método proposto por Dubois et al. (1956), e os teores de lipídios, obtidos pelo método de Folch et al. (1957). Para determinar as concentrações de polifenóis, utilizou-se o método descrito por King & Heat (1967), a partir da extração por solução de metanol.

Além das coletas de material vegetal, foram realizadas amostragens do efluente de carcinicultura que abastecia os sistemas de tratamento compostos por E. crassipes e P. stratiotes, no intuito de determinar as concentrações de nitrogênio e fósforo disponíveis para esses vegetais.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

As concentrações de nutrientes do efluente do viveiro com camarões de água doce foram: 0,47±0,15 mg L^-1 de N-total; 229,3±69,7 µg L^-1 de P-total; 33,1±7,1 µg L^-1 de P-dissolvido; 17,0±1,4 µg L^-1 de N-amoniacal; 14,8±2,2 µg L^-1 de N-nitrito; e 158,3±23,4 µg L^-1 de N-nitrato.

Na Tabela 1 estão apresentados os resultados referentes aos teores de aminoácidos na biomassa total de E. crassipes e P. stratiotes. Na Tabela 2 encontram-se os resultados dos teores de matéria mineral, proteína bruta, macro e micronutrientes (fósforo, nitrogênio, cálcio, magnésio, manganês, zinco, ferro e cobre), fração de parede celular, polifenóis, carboidratos solúveis e lipídios.

Os maiores teores de aminoácidos foram encontrados na biomassa de P. stratiotes, à exceção dos teores de ácido aspártico e triptofano. A soma de todos os aminoácidos em relação ao total de proteínas foi de 89,8% para E. crassipes e de 97,2% para P. stratiotes (Tabela 1). A comparação da composição dos aminoácidos na biomassa total de E. crassipes e P. stratiotes com o padrão de referência da FAO revela que essas macrófitas apresentam considerável fonte de aminoácidos, especialmente de lisina, treonina, isoleucina, leucina, valina, fenilalanina e tirosina (Tabela 3). De modo geral, os valores de aminoácidos encontrados na biomassa de ambas as espécies foram semelhantes aos obtidos por Wolverton & McDonalds (1978) em sementes de algodão e de soja. Já os valores de aminoácidos em E. crassipes e P. stratiotes, à exceção de metionina e tirosina, foram superiores aos constatados por Moozhiyil & Pallauf (1986) em espécies de feno (Tabela 4).

Na biomassa das espécies estudadas, os valores de proteína bruta ficaram acima de 12% MS, valor mínimo abaixo do qual Boyd (1970) considera os tecidos vegetais pobres em proteínas. Os valores de proteína obtidos em E. crassipes (12,45% MS) e P. stratiotes (15,02% MS) foram superiores aos encontrados no capim-gordura (Melinis minutiflora), que possui em sua matéria seca 9,0% de proteína bruta, sendo utilizado como forrageiro em razão de seu valor nutritivo (Lorenzi, 2000). Thomaz & Esteves (1984) também encontraram valores de proteína inferiores em diferentes tipos de forragens (3,10 a 7,90% MS), enquanto Cândido et al. (2002) constataram teores de proteína variando de 5,90 a 8,70% MS em silagens de híbridos de sorgo (Sorghum bicolor).

Apesar de o maior teor de fósforo ter sido encontrado na biomassa total de P. stratiotes (0,38%), valor superior a este foi obtido por Aoi & Hayashi (1996) (1,03% MS), ao estudarem a mesma espécie. Essas variações intra-específicas nos teores de fósforo estão associadas às diferentes condições tróficas dos ambientes aquáticos, que influenciam as taxas de crescimento e os conteúdos de nutrientes dos tecidos vegetais. Cabe ressaltar que, no presente trabalho, as concentrações de fósforo no efluente de carcinicultura tratado por ambas as espécies de macrófitas aquáticas foram inferiores às constatadas no trabalho mencionado.

O elevado teor de material mineral encontrado na biomassa das macrófitas aquáticas, principalmente devido às incrustações de CaCO₃, é um dos principais fatores limitantes ao seu uso como forragem. Esses altos teores de matéria mineral tendem a diminuir a porcentagem de matéria orgânica, reduzindo o valor nutritivo desses vegetais. Dessa forma, quanto menor o conteúdo mineral de uma espécie, maior será a sua contribuição em termos de matéria orgânica. Já espécies que armazenam maior quantidade de minerais tendem a contribuir mais diretamente para a ciclagem de nutrientes (Henry-Silva et al., 2001). Os resultados obtidos revelam que os conteúdos minerais de E. crassipes e P. stratiotes foram semelhantes (17,09 e 18,95%, respectivamente), sendo superiores aos encontrados por Thomaz & Esteves (1984) para forragens utilizadas na alimentação de gado (3,80 a 7,40% MS); entretanto, foram inferiores aos 19,60% MS encontrados pelos mesmos autores em ração comercial utilizada em piscicultura.

Em comparação com outras macrófitas aquáticas, E. crassipes e P. stratiotes apresentaram valores intermediários de conteúdo mineral. Linn et al. (1975), pesquisando o valor nutritivo de 17 macrófitas aquáticas, obtiveram valores inferiores a 5,60% de conteúdo mineral na biomassa de todas as espécies analisadas. Boyd (1968) reportou valores de até 40% em Myriophyllum spicatum e superiores a 50% em Chara sp. Essas diferenças nos conteúdos minerais provavelmente se devem não somente às particularidades entre as espécies vegetais, mas também à disponibilidade de nutrientes dos ambientes aquáticos. De acordo com Larcher (2000), plantas que se desenvolvem em locais pobres em nutrientes apresentam reduzidos teores de minerais em sua biomassa (1 a 3% MS). Por outro lado, plantas que crescem em ambiente salino possuem conteúdo de matéria mineral que pode alcançar até 55% MS.

Analisando os conteúdos dos macronutrientes e micronutrientes na biomassa das macrófitas aquáticas, pode-se constatar que E. crassipes apresentou valores mais elevados de cálcio, magnésio, manganês, zinco, ferro e cobre, quando comparados com os valores encontrados na biomassa de P. stratiotes. Esses valores podem ser considerados relativamente altos, especialmente para a biomassa de E. crassipes, quando comparados com os teores obtidos na biomassa de espécies forrageiras (Tabela 5), sugerindo a possibilidade de aproveitamento dessas macrófitas aquáticas como fertilizantes de solo. Parra & Hortenstein (1974) constataram que a incorporação de E. crassipes em diferentes tipos de solo proporcionou produção de milho semelhante ou até mesmo superior à obtida em solos adubados com fertilizantes comerciais. No entanto, é importante ressaltar que concentrações elevadas de minerais, especialmente manganês, podem causar problemas na alimentação animal.

A análise dos teores de FPC é de extrema importância quando se pretende avaliar os vegetais de forma qualitativa. Os materiais que compõem a FPC, como celulose, hemicelulose, lignina e substâncias nitrogenadas lignificadas de difícil degradação, são aproveitados preferencialmente por animais que possuem enzimas capazes de digeri-los. Dessa forma, vegetais com altos valores de FPC geralmente apresentam menores valores nutritivos para animais ruminantes e não-ruminantes; uma queda na ingestão destes ocorre quando os valores de FPC são superiores a 60% de matéria seca (Van Soest & Wine, 1967). Pode-se constatar que P. stratiotes e E. crassipes apresentaram teores de FPC de 56,90 e 53,45%, respectivamente. Esses valores provavelmente estão associados à contribuição proporcionada pela biomassa submersa dessas duas espécies (Henry-Silva & Camargo, 2002). Vale ressaltar que os valores de FPC na biomassa de ambas as macrófitas aquáticas foram inferiores ao valor de 79,4% MS, encontrado em folhas de cana-de-açúcar utilizadas como forragem (Thomaz & Esteves, 1984).

Na biomassa de E. crassipes e P. stratiotes, os teores de lipídios (4,73 e 4,44%, respectivamente), que são compostos orgânicos com características de reserva energética, e os de carboidratos solúveis (14,47 e 12,39 mg L^-1, respectivamente), que são formados principalmente por açúcares, foram inferiores aos encontrados em espécies de outros grupos ecológicos. Barbieri (1984), analisando a composição química de algumas macrófitas aquáticas na Represa do Lobo (Broa), obteve valores médios de 17,3% MS de lipídios e de 137 mg g^-1 MS de carboidratos solúveis, nas lâminas foliares de Nymphoides indica. Da Silva et al. (1994), trabalhando em uma área alagável do Pantanal Mato-Grossense, registraram 19,4% MS de lipídios na lâmina foliar de Eichhornia azurea. Contudo, no presente trabalho, a concentração de lipídios na biomassa de E. crassipes foi semelhante à constatada por Da Silva et al. (1994) para a mesma espécie em um lago do Pantanal Mato-Grossense. Os teores de carboidratos solúveis e lipídios na biomassa de E. crassipes e P. stratiotes também foram semelhantes aos obtidos por Thomaz e Esteves (1984) em forragens, tais como folhas de cana-de-açúcar e silagem.

Os vegetais que apresentam reduzidos teores de polifenóis são mais facilmente utilizados por animais herbívoros. De fato, McLeod (1974), avaliando o papel dos taninos na qualidade da forragem, constatou que ruminantes apresentaram dificuldade em digerir a proteína de forragens com elevados teores desses compostos. No que se refere às macrófitas aquáticas, Thomaz & Esteves (1984) consideram que esses vegetais devem apresentar um limite de 16 U.D.O. g^-1 MS de polifenóis para que possam ser aproveitados em rações animais. No presente trabalho, as concentrações de polifenóis observadas na biomassa de E. crassipes e de P. stratiotes foram de 0,44 e 0,42 U.D.O. g^-1, respectivamente, de modo que os teores de polifenóis, provavelmente, não são limitantes ao aproveitamento dessas macrófitas aquáticas.

Experimentos realizados com búfalos e gado, em diferentes partes do mundo, mostraram que a administração isolada de macrófitas aquáticas acarretou queda de peso desses animais, provavelmente devido a vários fatores antinutricionais e à elevada quantidade de água contida na biomassa desses vegetais (Esteves, 1998). No entanto, Rodrigues & Rodrigues (1989) obtiveram êxito ao utilizarem a biomassa de E. crassipes como suplemento na alimentação de gado confinado, e Appler (1985) constatou que cerca de 20% de farinha de peixe utilizada na dieta alimentar de Oreochromis niloticus e Tilapia zillii pôde ser substituída pela planta aquática Hydrodictyon reticulatum, sem efeitos adversos sobre o crescimento dos peixes. Nesse contexto, o uso isolado de macrófitas aquáticas pode não suprir as necessidades nutricionais da maioria das criações, sendo indicadas, portanto, como suplemento alimentar ou como item a ser acrescentado em rações.

Com os resultados obtidos, pode-se sugerir o aproveitamento de P. stratiotes e E. crassipes como fertilizantes de solo, em razão dos valores elevados da maioria dos macronutrientes e micronutrientes encontrados na biomassa desses vegetais. É importante ressaltar que, embora ambas as macrófitas aquáticas tenham apresentado valores nutritivos superiores aos de algumas plantas forrageiras, a utilização dessas espécies na alimentação animal necessita ser investigada de forma mais aprofundada, visando quantificar o grau de aceitabilidade e de digestibilidade desses vegetais pelos organismos que irão consumi-los, especialmente em relação a E. crassipes, que apresentou valores elevados de alguns minerais, como magnésio, manganês e ferro.

AGRADECIMENTOS

Ao Prof. Dr. Wagner Cotroni Valenti, por ter gentilmente disponibilizado a infra-estrutura de setor de Carcinicultura (UNESP - Jaboticabal); aos técnicos Carlos Fernando Sanches, Valdecir Fernandes de Lima e José Roberto Polachini, pelo auxílio nos trabalhos de campo e de laboratório; e à FAPESP, pelo suporte financeiro (Processo: 02/04131-8).

LITERATURA CITADA

Recebido para publicação em 8.3.2005 e na forma revisada em 242.2006

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  08 Maio 2006
• Data do Fascículo
  2006

Histórico

• Aceito
  24 Fev 2006
• Recebido
  08 Mar 2005