6.3 Considerações sobre biossegurança para a segurança alimentar e o controlo de patógenos

6.3.1 Segurança alimentar

Uma boa segurança alimentar e garantir o bem-estar dos animais são grandes prioridades na obtenção de apoio público à aquaponia. Uma das questões mais frequentes levantadas pelos especialistas em segurança alimentar em relação à aquaponia é o risco potencial de contaminação por agentes patogênicos humanos ao utilizar efluentes de peixe como fertilizante para plantas (Chalmers 2004; Schmautz et al. 2017). Uma pesquisa recente na literatura para determinar os riscos zoonóticos em aquapônicos concluiu que patógenos em água de ingestão contaminada, ou patógenos em componentes de alimentos originários de animais de sangue quente, podem se tornar associados à microbiota do intestino de peixe, que, mesmo que não prejudiquem os próprios peixes, potencialmente ser passado para cima da cadeia alimentar para os seres humanos (Antaki e Jay-Russell 2015). Os mecanismos de introdução de agentes patogénicos num sistema aquaponico são, portanto, preocupantes, com a fonte mais provável de coliformes fecais ou outras bactérias patogénicas provenientes dos alimentos para animais para peixes. Do ponto de vista biológico, existem riscos potenciais de estes agentes patogénicos proliferarem quer em biofiltros, quer em sistemas de ciclo único através da introdução de agentes patogénicos transportados pelo ar a partir de componentes de plantas abertas de volta para os tanques de peixes. Embora os riscos de biossegurança sejam baixos no espaço ambiental relativamente fechado de um sistema aquaponico — em comparação, por exemplo, com a aquicultura de lagoas abertas — e sejam ainda menores no sistema aquaponico dissociado em que partes do sistema podem ser isoladas, ainda há uma percepção de que as lamas de peixes podem ser potencialmente perigoso quando aplicado a plantas para consumo humano. Escherichia coli (E. coli) é um patógeno entérico humano que causa doenças transmitidas por alimentos, que tem sido uma preocupação fundamental no que diz respeito à utilização de resíduos animais como fertilizantes na agricultura ou na aquicultura, por exemplo, sistemas integrados de peixes-suínos (Dang e Dalsgaard 2012). No entanto, geralmente não é considerado como apresentando um risco na aquaponia de plantas de peixe. Por exemplo, Moriarty et al. (2018) demonstraram anteriormente que o tratamento com radiação UV pode reduzir com sucesso E. coli, mas também observaram que os coliformes detectados no sistema aquaponico estavam em níveis de fundo e não proliferavam nas pistas de peixes ou na alface cultivada hidroponicamente dentro do e, portanto, não apresentava risco para a saúde. Há pesquisas limitadas sobre esses aspectos, mas alguns estudos preliminares têm encontrado riscos muito baixos de contaminação por coliformes, por exemplo, não mostrando diferença nos níveis de coliformes em relação aos tratamentos de água com RAS esterilizados e não esterilizados aplicados às plantas (Pantanella et al. 2015). Embora exista um risco potencial de internalização de micróbios dentro das folhas vegetais e, portanto, sua transmissão às porções consumidas de algumas plantas de folhas comestíveis cultivadas em aquapônica, outros estudos chegaram a conclusões semelhantes de que os riscos são mínimos de introdução de seres humanos potencialmente perigosos patógenos (Elumalai et al. 2017).

No entanto, a gestão dos riscos, ou, mais importante, a gestão das percepções desses riscos, continua a ser uma alta prioridade para as autoridades governamentais e os investidores da aquapônica. Supõe-se que o controle de qualidade dos insumos de ração e o manuseio cuidadoso dos resíduos de peixes/peixes podem limitar a maioria dessas preocupações potenciais (Fox et al. 2012). De fato, nenhum incidente conhecido de saúde humana tem sido relatado atualmente em relação ao sistema aquaponico, e isso pode ser uma função do fato de que as instalações de RAS e estufas hidropônicas tipicamente têm boas medidas de biossegurança, incluindo práticas de higiene e quarentena que são rigorosamente observado. Práticas microbiológicas recomendadas para biossegurança foram avaliadas para diferentes sistemas de produção de aquicultura e recomendações formuladas nas diretrizes dos Pontos Críticos de Controle de Análise de Perigos, um sistema internacional para controle da segurança alimentar (Orriss e Whitehead 2000). No entanto, ainda há necessidade de uma melhor documentação científica sobre os riscos para a transferência de patógenos para os seres humanos e pesquisa direta sobre o manejo nesta área de produção aquaponica.

6.3.2 Peixes e patógenos vegetais

Existe literatura específica para disciplinas em aquacultura, hidroponia e bioengenharia que pode ajudar a informar e melhorar o desempenho microbiano na aquapônica. Por exemplo, as comunidades microbianas servem uma ampla gama de funções importantes na saúde dos peixes, inclusive desempenhando um papel fundamental na digestibilidade e assimilação da ração, bem como na imunodulação, e essas funções, bem como o papel dos probióticos no aprimoramento dos sistemas de aquicultura, são bem revisados (Akhter et al. 2015). O papel dos micróbios em sistemas RAS especificamente também está bem abrangido, incluindo o manejo microbiano de biofiltros, bem como a investigação sobre o controlo de patógenos, bem como várias técnicas para controlar os aromas derivados dos sistemas RAS (Rurangwa e Verdegem 2015). Da mesma forma, os micróbios na rizosfera das plantas são importantes para o enraizamento e o crescimento das plantas (Dessaux et al. 2016), mas também para controlar a disseminação de patógenos na produção de plantas hidropônicas; essas áreas são bem exploradas em uma revisão recente de Bartelme et al. (2018). No entanto, ainda há uma compreensão muito limitada das ligações no microbioma entre os compartimentos do sistema aquaponico, conhecimento que é crucial para maximizar a produtividade e reduzir a transferência de patógenos.

A proliferação de patógenos oportunistas perigosos para o peixe ou a fitossanidade são considerações importantes na economia das operações aquapônicas, uma vez que qualquer uso de antibióticos ou desinfetantes pode ter um efeito potencialmente prejudicial sobre a função do biofiltro, bem como desestabilizar microbiano relações em outros compartimentos do sistema. Os protocolos de desinfecção comumente utilizados em RAS incluem o tratamento de água com luz ultravioleta (Elumalai et al. 2017), que, combinado com ozônio (e geralmente uma combinação de ambos), compreende uma abordagem abiótica de primeira linha para manter a qualidade da água. Os ovos/larvas de peixe também são frequentemente colocados em quarentena antes de serem introduzidos, e qualquer água de entrada tratada, reduzindo assim potenciais fontes diretas de entrada de agentes patogénicos dos peixes no sistema.

A água de entrada para o RAS também é normalmente autorizada a “amadurecer” em biofiltros antes de ser alimentada no sistema de recirculação. Experimentos, por exemplo, mostraram que inocular um pré-biofiltro com uma mistura de bactérias nitrificantes, e “alimentá-lo” com matéria orgânica até que as populações bacterianas correspondam à capacidade de carga dos tanques de peixes, significa que a água do tanque de criação é menos provável de ser instável e ultrapassada por bactérias oportunistas (Attramadal et al. 2016; Rurangwa e Verdegem 2015). No entanto, caso os patógenos se tornem problemáticos, o uso de altas doses de tratamento UV, ozônio, químico ou antibiótico pode, por vezes, ser necessário, embora essa utilização seja geralmente perturbadora para outros compartimentos do sistema, especialmente os biofiltros (Blancheton et al. 2013). De fato, dependendo da dose e localização dentro do sistema, tratamentos não seletivos para patógenos podem realmente favorecer a proliferação de oportunistas. Por exemplo, altos níveis de tratamento com ozônio não só mata bactérias, protistas e vírus, mas também oxida DOM e afeta a agregação de POM, exercendo pressão de seleção sobre populações bacterianas (ibid.).

Uma discussão detalhada sobre patógenos vegetais no sistema aquaponico e seu controle está incluída no Cap. 14 e, portanto, não é reiterada aqui. No entanto, vale a pena notar que as espécies Bacillus são rotineiramente utilizadas como probióticos comerciais na aquicultura, e há evidências crescentes de que espécies semelhantes de Bacillus também são eficazes para plantas, que já estão disponíveis em algumas soluções comerciais de probióticos hidroponia (Shafi et al. 2017). Um estudo recente estendeu esses estudos sobre Bacillus para incluir experimentação em sistema aquaponico (Cerozi e Fitzsimmons 2016b). O local onde os probióticos são introduzidos — nos peixes, plantas ou biofiltros — pode ser importante, mas não está claro, a partir do trabalho existente, se a adição de probióticos no componente de peixe, com benefícios potenciais para os peixes, também tem melhores efeitos sobre o crescimento das plantas e a saúde em relação à adição de níveis semelhantes de probióticos diretamente ao compartimento hidropônico.

Além dos probióticos de aplicação padrão, há uma variedade de técnicas inovadoras para o biocontrole que podem no futuro se tornar cada vez mais valiosas para reduzir a presença e proliferação de micróbios nocivos. Em um estudo recente, isolados bacterianos foram selecionados a partir de um sistema aquapônico estabelecido com base em sua capacidade de exercer efeitos inibitórios tanto em patógenos fúngicos de peixes quanto em plantas. O objetivo foi cultivar esses isolados como inóulas que pudessem atuar posteriormente como controles biológicos para doenças dentro desse sistema aquaponico (Sirakov et al. 2016). Por exemplo, Sirakov et al. demonstraram que um Pseudomonas sp. isolado foi eficaz como um biocontrole para os fungos patogênicos Saprolegnia parasitica de peixes e Pythium ultimum de plantas. Os pesquisadores também relataram inibição in vitro de uma variedade de outros isolados bacterianos dos diferentes compartimentos aquapônicos, mas sem testar seus efeitos in vivo. O potencial de utilização de isolados como controles biológicos não é novo, mas as aplicações de técnicas de NGS podem agora revelar mais sobre interações de tais isolados uns com os outros e com potenciais patógenos, possibilitando assim otimizar a eficácia do parto. O uso de outras técnicas “ômicas” pode ajudar a revelar a estrutura geral da comunidade e as funções metabólicas associadas, e começar a elucidar quais organismos e funções são mais benéficos. No futuro, tais técnicas podem permitir a seleção de “linhagens auxiliares” dentro de comunidades microbianas, ou a identificação de exsudados com efeitos antimicrobianos (Massart et al. 2015).