EVALUACIÓN DE UN CONSORCIO DE BACILLUS
AISLADAS DEL MANGLAR DE PUERTO HUALTACO
PARA REDUCIR LA MATERIA ORGÁNICA EN
SEDIMENTOS ACUÍCOLAS
EVALUATION OF A BACILLUS CONSORTIUM ISOLATED FROM
THE PUERTO HUALTACO MANGROVE TO REDUCE ORGANIC
MATTER IN AQUACULTURE SEDIMENTS
Johanna Margarita Gualán Salinas
Universidad Técnica de Machala, Ecuador
Ariana Jareth Romero Requelme
Universidad Técnica de Machala, Ecuador
Lita Scarlett Sorroza Ochoa
Universidad Técnica de Machala, Ecuador
pág. 6895
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v9i1.16376
Evaluación de un Consorcio de Bacillus Aisladas del Manglar de Puerto
Hualtaco para Reducir la Materia Orgánica en Sedimentos Acuícolas
Johanna Margarita Gualán Salinas1
jgualan2@utmachala.edu.ec
https://orcid.org/0009-0002-7770-5642
Universidad Técnica de Machala
Ecuador
Ariana Jareth Romero Requelme
aromero20@utmachala.edu.ec
https://orcid.org/0009-0003-5825-8856
Universidad Técnica de Machala
Ecuador
Lita Scarlett Sorroza Ochoa
slita@utmachala.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-8829-0414
Universidad Técnica de Machala
Ecuador
RESUMEN
La intensificación de la producción acuícola genera acumulación de sedimento, lo que representa un
grave problema para este sector. Por esta razón, el objetivo de este trabajo experimental fue evaluar el
efecto de un consorcio de Bacillus spp. aislados del manglar en la degradación de materia orgánica,
acumulada en los sedimentos de piscinas camaroneras a baja salinidad. Las cepas de Bacillus spp. se
cultivaron en peptona de soya al 4 % durante 72h para alcanzar una concentración bacteriana de 109
ufc/ml. El diseño experimental fue completamente al azar, con tres tratamientos de una mezcla de
bacterias y la adición de nutrientes como nitrógeno y fósforo, (T1 12µL, T2 18µL y T3 24µL) además
de un control sin aplicación de insumos, cada uno con tres repeticiones. El experimento tuvo una
duración de 20 días, donde se analizó el porcentaje de materia orgánica (método Walkley & Black). Los
resultados indican que existe diferencias significativas (p < 0,05) en la reducción de materia orgánica,
con una disminución promedio del 2.54% en el T3. Este estudio concluyó que el uso de Bacillus spp.
constituye una estrategia eficaz para la reducción de materia orgánica en sedimentos acuícolas a baja
salinidad, contribuyendo a la gestión sostenible de estos sistemas.
Palabras Clave: biorremediación, bacillus spp, materia orgánica, bacterias, camarón
1
Autor principal.
Correspondencia: jgualan2@utmachala.edu.ec
pág. 6896
Evaluation of a Bacillus Consortium Isolated from the Puerto Hualtaco
Mangrove To Reduce Organic Matter In Aquaculture Sediments
ABSTRACT
The intensification of aquaculture production generates sediments accumulation, which represent a
serious problem in the sector. For this reason, the objective of this experimental work was to evaluate
the effect of a consortium of Bacillus spp. strains isolated from mangroves on the degradation of organic
matter accumulated in the sediments of shrimp ponds at low salinity. Bacillus spp. strains were
cultivated in 4% soy peptone for 72 h to have a bacterial concentration of 109 cfu/ml. The experimental
design was completely randomized (CRD), with three treatments of a mixture of bacteria and the
addition of nutrients such as nitrogen and phosphorus (T1 12 µL, T2 18 µL and T3 24 µL) and a control
without application of supplies, all with three replicates. The experiment lasted 20 days, where organic
matter percentage was analyzed (Walkley & Black method). The results indicate that there are
significant differences (p < 0,05) in the reduction of organic matter according to the doses of the
bacterial consortium, with a decrease of 2.54%.in T3. This study concluded that the use of Bacillus spp.
constitutes an effective strategy for the reduction of organic matter in aquaculture sediments at low
salinity, contributing to the sustainable management of these systems.
Keywords: bioremediation, bacillus spp., organic matter, bacteria, shrimp
Artículo recibido 20 enero 2025
Aceptado para publicación: 25 febrero 2025
pág. 6897
INTRODUCCIÓN
La acuicultura ha crecido rápidamente en los últimos años, inclusive más que la pesca de captura y se
anticipa que esta tendencia continúe en crecimiento (Gonzabay et al., 2021). Según la Cámara Nacional
de Acuacultura (2024), Ecuador es uno de los principales productores y exportadores de camarón,
alcanzó un récord histórico de exportación mundial de 1,2 millones de toneladas métricas de camarón
en 2024, representando más del 40% de las exportaciones Ecuatorianas.
Sin embargo, la intensificación de la acuicultura ha generado problemas ambientales, como la
acumulación de materia orgánica en los sedimentos, afectando la calidad del agua y el equilibrio
ecológico (Drózdz et al., 2020). Investigaciones han demostrado que bacterias del género Bacillus son
eficientes biorremediadores, contribuyendo al ciclo del nitrógeno y regulando la microbiota en sistemas
acuáticos (Lopes, 2021; Soltani et al., 2019). Especies como Bacillus subtilis y Bacillus licheniformis
han sido utilizadas para reducir materia orgánica en estanques de camarón (Mendes, 2021).
El crecimiento acelerado de la acuicultura también ha generado impactos en ecosistemas costeros
debido al incremento de desechos orgánicos y nutrientes inorgánicos. Aunque existen estándares
ambientales, la contaminación sigue siendo una preocupación (Kim et al., 2021). La acumulación de
materia orgánica, compuesta por nitrógeno y fósforo, puede alcanzar niveles del 3% al 16% en
sedimentos, provocando eutrofización, hipoxia y reducción de la biodiversidad bentónica (Burbano-
Gallardo et al., 2021).
Los manglares desempeñan un papel crucial en la biogeoquímica y el ciclo de nutrientes, gracias a su
microbioma compuesto por bacterias, arqueas, hongos y protistas. Estas bacterias pueden adaptarse a
la salinidad y eliminar metales pesados como cadmio y zinc mediante mecanismos biológicos que
reducen su toxicidad (Allard et al., 2020).
Los microorganismos juegan roles cruciales en los estanques de cultivo, ayudan a mantener el equilibrio
ecológico en los estanques, promueven un ambiente saludable para el crecimiento de los camarones.
Además, su actividad contribuye a la sostenibilidad del cultivo al mejorar la eficiencia del sistema de
producción (Prasad et al., 2021; Shivalkar et al., 2021). Estos organismos descomponen la materia
orgánica en compuestos menos perjudiciales (Hlordzi et al., 2020; Zhou et al., 2021).
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Se estima que hasta un 30% del alimento no aprovechado se convierte en materia orgánica en el fondo
del estanque, generando zonas anaerobias y afectando parámetros como pH y oxígeno disuelto (Colette
et al., 2023; Navarrete et al., 2022; Hasibuan et al., 2023). Esto provoca el deterioro del suelo, afectando
la calidad del agua y la producción en general (Drózdz et al., 2020; Hasibuan et al., 2023). Para evitarlo,
es clave aplicar prácticas de manejo adecuadas, ya que el porcentaje de materia orgánica en sedimentos
acuícolas no debe superar el 3-4% (Guerrero, 2023).
La biorremediación desarrollada en la década de 1960 por George M. Robinson, es una técnica que
emplea microorganismos para transformar compuestos contaminantes en productos menos nocivos
(Barman, 2020). Se basa en dos enfoques: la bioestimulación, que añade nutrientes para estimular el
crecimiento microbiano, y la bioaumentación, que introduce cepas específicas (Castro, 2021). Su
eficacia depende de factores como temperatura, pH y disponibilidad de oxígeno (Alori et al., 2022;
Mishra et al., 2021; Jiménez-Delgadillo et al., 2018; Soltani et al., 2019).
Las bacterias Bacillus son esenciales en biorremediación debido a su capacidad para formar esporas y
resistir condiciones extremas. La utilización de Bacillus spp. mejora tanto la calidad de los sedimentos
y del agua, disminuyendo los niveles tóxicos de compuestos nitrogenados y fósforo (Chaverra-Garcés,
2022).
La selección de cepas como Bacillus subtilis y Bacillus amyloliquefaciens optimiza el proceso de
degradación de residuos orgánicos y restaura suelos acuícolas (Colette et al., 2023; Husain et al., 2022;
Pal et al., 2020). La incorporación de Bacillus spp. en la biorremediación no solo mejora la calidad
ambiental, sino que también favorece el crecimiento de especies acuáticas al mejorar condiciones del
sedimento y agua (Pedraza et al., 2020). Además, estos microorganismos pueden formar biopelículas,
facilitando la colonización y degradación de contaminantes (Galicia-Jiménez et al., 2011).
Para su cultivo, se requieren medios con carbono, nitrógeno y otros nutrientes esenciales (Correa et al.,
2023; Rodríguez et al., 2021). Gracias a su capacidad para formar endosporas y su versatilidad
metabólica, Bacillus spp. es una opción prometedora para la biorremediación en acuicultura y otros
ecosistemas contaminados (Chhetri et al., 2022).
Este estudio es relevante para la industria acuícola porque propone una alternativa biorremediadora
sostenible que aborda los problemas críticos de la camaronicultura y contribuye al tratamiento ecológico
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de residuos en acuicultura. Su objetivo es evaluar la capacidad de un consorcio de Bacillus spp. para
degradar la materia orgánica en sedimentos de estanques de Litopenaeus vannamei., a baja salinidad.
METODOLOGÍA
Ubicación del Experimento
El presente ensayo se realizó en el Laboratorio de Maricultura, ubicado en la Facultad de Ciencias
Agropecuarias (FCA) de la Universidad Técnica de Machala cuya ubicación es El Cambio, con las
coordenadas 3.2910443, -79.9141977.
Figura 1 Laboratorio de Maricultura Ubicación del Laboratorio de Maricultura en la Facultad de
Ciencias Agropecuarias
Fuente: Google Maps (2024)
Diseño Experimental
Este trabajo experimental se realizó con un diseño completamente al azar (DCA), para ello se utilizaron
bandejas de plástico con una capacidad de 15 litros y dimensiones de 32,5 cm × 24 cm × 20 cm (largo
× ancho × alto. (Tabla 1). Los recipientes fueron cubiertos con sedimento acuícola de baja salinidad
hasta una altura aproximada de 10 cm, sobre el cual se añadieron 5 cm de columna de agua con una
salinidad de 2 ppt. del mismo sitio de muestreo de la materia orgánica. Finalmente, se incorporó
aireación y un consorcio bacteriano de Bacillus spp. con tres tratamientos como se representa en la
(Tabla 2) y uno de control sin nutriente, cada uno con tres repeticiones, sumando un total de 12 unidades
experimentales.
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Tabla 1 Distribución de los tratamientos en el experimento
Tratamientos
T0
T2
T3
T2
T3
T0
T3
T0
T1
T2
T1
T1
En esta investigación se utilizaron dosis basadas en un producto comercial que contiene bacterias del
género Bacillus a una concentración de 109 ufc/ml. Los datos recolectados se evaluaron mediante
ANOVA de un factor inter-grupos como prueba paramétrica para comparar las varianzas entre los
tratamientos con distintas dosis del consorcio de cepas de Bacillus spp. utilizando un nivel alfa = 0.05.
Para llevar a cabo los análisis se utilizó el software estadístico SPSS Statistics versión 25.0 Base para
Windows, con una confiabilidad del 95%.
Tabla 2.- Dosis aplicados en el experimento
Tratamientos
Dosis del consorcio
Equivalente (L 𝐡𝐚−𝟏)
T0
T1
T2
T3
0
12 µL
18 µL
24 µL
0
1,5 L
2 L
3 L
Ensayo Experimental
Para el cultivo del consorcio bacteriano, compuesto por siete tipos de bacterias del género Bacillus, se
utilizó un medio nutritivo a base de peptona de soya. La preparación consistió en disolver 2 gramos de
peptona de soya en 50 ml de agua destilada en un matraz. Posteriormente se medió el pH y se lo ajustó
a un rango de 7.5 a 8 mediante la aplicación de ceniza de madera y se verificó utilizando tiras
indicadoras de pH. El medio de cultivo fue esterilizado en autoclave a 120°C durante 15 minutos. A
partir de cultivos puros de Bacillus spp, se inoculó una colonia en un matraz que contenía el medio
líquido esterilizado, el cual se incubó a 30°C durante 72 horas para registrar la curva de crecimiento, en
su fase exponencial.
El crecimiento de los Bacillus fue monitoreado mediante la evaluación de la turbidez del medio. Para
el recuento bacteriano, se utilizó el método de conteo en cámara de Neubauer. Se preparó una dilución
seriada utilizando una solución salina al 1%, (1 gramo de NaCl en 100 ml de agua destilada). En tubos
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de ensayo de 15 mL, se añadieron 9 mL de la solución salina y 1 mL del consorcio bacteriano (solución
madre), realizando diluciones seriadas hasta 1:100. Para la contabilización, se siguió la metodología de
conteo en la cámara de Neubauer según Caramuti et al. (2020).
Las muestras de sedimento utilizadas en el experimento se recolectaron un día después de finalizar el
ciclo del cultivo, según la metodología de Arias & Zambrano (2022). Para ellos se obtuvo 120 kg de
sedimento a una profundidad de 30 cm, almacenados en sacos cubiertos con fundas y el traslado se
realizó en baldes previamente desinfectados hasta el lugar del experimento.
En el laboratorio las muestras de sedimento (120 kg) se homogenizaron en un tanque de 250 L. Se
eliminaron restos calcáreos, y el sedimento se distribuyó en capas de 10 cm de altura, con una columna
de agua de 5 cm y aireación constante en cada unidad experimental.
Durante el proceso de homogenización del sedimento se tomaron muestras iniciales para el análisis de
materia orgánica.
En el análisis de materia orgánica se utilizó la metodología descrita por Barrezueta-Unda et al. (2020).
Para ello, se recolectaron 300 g de sedimento de los distintos tratamientos, y de cada muestra se
procesaron por triplicado. Para el análisis de MO se distribuyó el sedimento en bandejas de aluminio, y
se secaron durante un período de 48 horas en la estufa a una temperatura de 60 °C como lo indica
Mendes (2021), luego de este proceso las muestras fueron trituradas y separadas por un tamiz No. 50,
para luego proceder con el método de Walkley & Black, para la determinación de materia orgánica.
El consorcio de siete bacterias de Bacillus spp. cultivado en condiciones de laboratorio cuenta con una
concentración de 1,041 ×109 UFC/ml en 72 horas, del cual se aplicó en el T1 (12 μl), T2 (18 μl) y T3
(24 μl) que se añadieron cada 5 días junto con 0,20 gramos de fertilizante (DAP) y 0,22 gramos de
alimento balanceado (Haid 30% de proteína) como fuente de nitrógeno, al T0 (control) no se aplicó
insumos.
Durante todo el ensayo experimental se mantuvieron los parámetros de pH, temperatura y oxígeno
disuelto estables y controlados.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Curva de Crecimiento del Consorcio Bacteriano
El crecimiento óptimo para llegar a la concentración de 1,041 ×109 UFC/ml fue a las 72 horas. La
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curva de crecimiento mostrada en (Figura 2) refleja las cuatro fases características del crecimiento
bacteriano descritas por Maier & Pepper (2015): fase de latencia, fase de crecimiento exponencial, fase
estacionaria y fase de declinación. Estas fases se observan tanto en condiciones de laboratorio como en
el entorno natural, dentro del marco de la dinámica de crecimiento microbiano.
En las primeras 24 horas, se identificó la fase de latencia, donde las bacterias presentan un crecimiento
lento mientras se adaptan al medio, alcanzando una concentración de 4,08 ×105 UFC/ml. Entre las 48
y 72 horas se desarrolló la fase exponencial, caracterizada por un crecimiento acelerado de la población
bacteriana que llega a 1,041 ×109 UFC/ml. Posteriormente, entre las 72 y 96 horas, se presentó la fase
estacionaria, donde el crecimiento bacteriano se estabiliza y la curva alcanza un equilibrio. Los
resultados obtenidos en este experimento difieren a los hallados por Viteri (2020), quien observó un
comportamiento diferente en el crecimiento de Bacillus spp. mediante conteo en la cámara de Neubauer.
Este investigador reportó fases de crecimiento más rápidos de los Bacillus spp. en las primeras 4 horas,
esto se puede dar por algunos factores como la temperatura, aireación y nutrientes, mientras que Liñán
(2019) demostró un mayor crecimiento de los Bacillus spp. en medios ricos en nutrientes como el Agar
Soya Triptocaseína (TSA) y Man, Rogosa y Sharpe (MRS), donde quedó demostrado que las cepas de
Bacillus spp. crecieron más en el TSA, por el uso de proteína vegetal y nutrientes esenciales. Esto
coincide con los resultados de esta investigación y lo señalado por Zhurbenko et al. (2006), quienes
destacaron que la peptona de soya proporciona una amplia gama de nutrientes como proteínas,
carbohidratos y vitaminas, por lo que constituye una excelente base nutritiva para el cultivo de los
microrganismos.
Figura 2 Curva de crecimiento del consorcio bacteriano La gráfica muestra la evolución del crecimiento
bacteriano en función del tiempo, representando las fases características del crecimiento microbiano.
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Efecto del Consorcio Bacteriano a Base de Bacillus spp. en Materia Orgánica (MO)
En el análisis de concentración de materia orgánica (MO) los tratamientos mostraron diferencias
significativas según las distintas dosis del consorcio bacteriano basado en Bacillus spp (p < 0,05) (Tabla
3). Según Hernández (2019), Bacillus licheniformis y Bacillus subtilis son efectivos en la
biodegradación, alcanzando un 70% de reducción de MO en un microcosmos enriquecido (90 días, 30
± 2°C, flujo de 3L/h). En este experimento con una duración de 20 días, difiere del anterior, ya que solo
se logró una reducción del 3,86% en el T3 lo que representa el 63% menos de MO bajo condiciones
específicas, con fuentes de nitrógeno y fósforo, esto puede deberse a que no se trabajó con flujo continuo
de agua, que también ayuda a reducir la cantidad de nutrientes, aun así, los resultados son prometedores,
ya que se logró disminuir la cantidad de materia orgánica acumulada en el sedimento.
Tabla 3 ANOVA de un factor entre grupos para comparar las concentraciones de MO entre las
diferentes dosis del consorcio bacterias de Bacillus spp
ANOVA
Materia Orgánica (%)
Suma de
cuadrados
gl
Media
cuadrática
F
Sig.
Entre grupos
8,456
3
2,819
186,978
<,001
Dentro de grupos
,121
8
,015
Total
8,577
11
El gráfico (Figura 3) ilustra la media porcentual de materia orgánica (MO) En función de las distintas
dosis aplicadas en un consorcio bacteriano, con barras de error que representan el intervalo de confianza
al 95%. El tratamiento control presentó al final del ensayo la mayor concentración de MO, con un valor
promedio de 6,04% seguido del tratamiento T1 (12 µL), que mostró una leve disminución con una
media de 5,69%. En el tratamiento T2 (18 µL), se observó una reducción alcanzando un promedio de
4,90%. Finalmente, el tratamiento T3 (24 µL) registró 3,86% MO, lo que evidencia el efecto más
pronunciado del consorcio bacteriano en la disminución de la materia orgánica a medida que aumenta
la concentración de bacterias. Esta disminución del 2,54% de MO en los análisis representa el 63% de
reducción de MO. Estos resultados concuerdan con Oliveira (2021), quien demostró que la aplicación
de bacterias del género Bacillus (producto BioPlus® PS) en sedimentos de policultivo de camarón
(Litopenaeus vannamei) logró una reducción significativa de MO y mejoró la composición microbiana