Desarrollo de un nuevo producto nutricional para abejas (Apis mellifera L.)

Abstract

En los últimos años, la población mundial de las abejas melíferas ha experimentado una gran mortalidad. Es necesario recurrir a alternativas naturales para controlar enfermedades y mejorar el bienestar general de las colmenas. Entre ellas, los probióticos constituyen una propuesta natural, fácil de aplicar y que no deja residuos contaminantes en la colmena. El objetivo de esta tesis fue desarrollar un suplemento nutricional con potencial probiótico para alimentación de abejas (Apis mellifera L.) constituido por microorganismos aislados de kéfir de agua para contribuir a mitigar los actuales problemas nutricionales de la colmena. En la etapa inicial, se caracterizó química y microbiológicamente un kéfir de agua elaborado en el laboratorio. Se encontró una compleja comunidad microbiana, constituida principalmente por bacterias del ácido láctico y levaduras, las cuales fueron aisladas y caracterizadas fenotípicamente. Luego, se probaron in vitro las propiedades antimicrobianas de los sobrenadantes microbianos frente a dos patógenos de interés apícola, Paenibacillus larvae y Ascosphaera apis. A continuación, se evaluó la toxicidad de los sobrenadantes de las bacterias y levaduras que presentaron una fuerte actividad inhibitoria in vitro. Los sobrenadantes no resultaron tóxicos para las larvas, y, por lo tanto, se evaluó su capacidad probiótica mediante pruebas de tolerancia in vitro: capacidad de crecimiento a diferentes pHs y temperaturas y distintas concentraciones de NaCl y de jarabe. Las bacterias y levaduras con mayor supervivencia se seleccionaron como potenciales probióticos y fueron identificadas genotípicamente. En una última etapa, se desarrolló en el laboratorio el nuevo suplemento nutricional para abejas, incorporando la cepa de la bacteria y la levadura probióticas, por separado. Posteriormente, se realizaron ensayos a campo para evaluar la efectividad del suplemento, la preferencia por el mismo y determinar la condición nutricional de las abejas que lo consumieron. Las dos cepas microbianas presentaron la misma supervivencia en las condiciones de campo. Los suplementos probióticos fueron aceptados y consumidos por las abejas. Más aún, la incorporación de los microorganismos al suplemento mantuvo el estado nutricional de las abejas adultas y las pupas. Teniendo en cuenta todos los resultados obtenidos en esta tesis, se aceptan las hipótesis propuestas: los microorganismos aislados a partir de kéfir de agua tienen el potencial para actuar como probiótico y, el suplemento nutricional con potencial probiótico constituye una alternativa eficaz para enfrentar los problemas nutricionales que se evidencian actualmente a nivel de colonia. El trabajo realizado en esta tesis permitió obtener información de utilidad en la investigación apícola para mejorar la nutrición y bienestar de las abejas. Además, reporta por primera vez la actividad antimicrobiana de especies de levaduras del kéfir frente a dos patógenos apícolas de interés global. Los resultados obtenidos en esta investigación demostraron que los probióticos son una alternativa con gran potencial para la apicultura. El uso de probióticos es una temática muy reciente y novedosa y, por lo tanto, es importante continuar con las investigaciones en esta área para lograr el manejo sustentable de las abejas, el cual se ha convertido en un gran desafío.

In recent years, the global population of honey bees has been facing high mortality rates. Natural alternatives that could control diseases and also improve bee health are needed. Among them, probiotics represent a potential adjunct or alternative that can easily be applied to bee colonies without contamination of their products. In this context, the main goal of this thesis was to develop a nutritional supplement with potential probiotic microorganisms isolated from water kefir to feed honey bees (Apis mellifera L.), as a therapy against nutritional issues that affect bee hives. In the initial stage, a water kefir produced at the laboratory was chemically and microbiologically characterized. A complex microbial community was found, consisting mainly of lactic acid bacteria and yeasts, which were isolated and phenotypically characterized. Then, the antimicrobial properties of the microbial supernatants were tested in vitro against two pathogens affecting honey bees on a global scale, Paenibacillus larvae and Ascosphaera apis. Following, the toxicity of the supernatants of bacteria and yeasts that presented a strong inhibitory activity in vitro was evaluated. The supernatants were not toxic to bee larvae and, consequently, their metabolic properties were analyzed through several in vitro tests. The bacteria and yeasts that best survived against the stress tests were selected as potential probiotics and were genotypically identified. In the final stage, a novel nutritional supplement to feed bees was developed at the lab, containing the selected probiotic bacteria and yeast, separately. Next, a series of field trails was performed to assess the efficacy of the nutritional supplement and the impact on bee’s nutrition. Both microbial strains showed the same survival in the supplement in the field conditions. The probiotic supplements were well accepted and consumed by honey bees. Moreover, the incorporation of the microorganisms to the supplement maintained the nutritional status of the bees and pupae. Based on the results obtained in the present thesis, both hypotheses are accepted: the microorganisms isolated from water kefir have the potential to be used as probiotics, and, the nutritional supplement with probiotic potential constitutes an effective alternative for colony feeding. This work provides valuable information that can be helpful and useful in the apicultural research to improve bees´ nutrition and health. Moreover, it proves the antimicrobial activity of yeast species from kefir against two bee pathogens of global importance, which has not been reported before. The results show that probiotics are an alternative with great potential for apiculture worldwide. The use of probiotics is a recent and novel thematic, and, therefore, it is important to continue research in this area to manage honey bees in a sustainable way, which has become increasingly difficult.