Các Nhà Nghiên Cứu Khám Phá Protein Đơn Bào Từ Nước Thải Chế Biến Đậu Nành Làm Nguyên Liệu Thức Ăn Thủy Sản

Kết quả thử nghiệm với cá vược châu Á cho thấy 50% protein trong bột cá có thể được thay thế bằng protein đơn bào từ cộng đồng vi sinh vật.

Nghiên cứu mới được đăng tải trên Báo cáo Khoa học hé mở tiềm năng to lớn của protein sản xuất từ cộng đồng vi sinh vật chiết xuất từ nước thải chế biến đậu nành. Protein này có thể trở thành thành phần thức ăn gia tăng giá trị cho ngành nuôi trồng thủy sản bền vững. Kết quả thử nghiệm ban đầu trên cá vược châu Á (Lates calcarifer) cho thấy kết quả vô cùng khả quan.

Giáo sư Stefan Wuertz, tác giả chính và Giám đốc Trung tâm Kỹ thuật Khoa học Đời sống Môi trường Singapore (SCELSE), Đại học Công nghệ Nanyang, cho biết trên Advocate rằng nhóm nghiên cứu đặc biệt phấn khởi trước những bằng chứng rõ ràng khẳng định tính khả thi của mô hình kinh tế tuần hoàn trong sản xuất nguyên liệu thức ăn thay thế. Bằng việc tận dụng nguồn nước thải từ quá trình chế biến đậu nành của một đối tác công nghiệp trong nước, nhóm đã nuôi cấy thành công protein đơn bào dưới dạng quần xã vi sinh vật. Nguồn protein này có thể thay thế tới 50% hàm lượng protein từ bột cá truyền thống mà không làm suy giảm tốc độ tăng trưởng của cá so với khẩu phần ăn thông thường. Cách tiếp cận này mở ra tiềm năng kết nối hai ngành công nghiệp tưởng chừng không liên quan, qua đó góp phần nâng cao tính bền vững cho ngành nuôi trồng thủy sản.

Protein vi sinh vật (SCP), còn được gọi là protein đơn bào, được tạo ra thông qua quá trình nuôi cấy vi khuẩn. Đây được xem là một nguồn protein giàu tiềm năng cho ngành nuôi trồng thủy sản, có khả năng thay thế bột cá truyền thống – nguồn nguyên liệu đang chịu áp lực cạnh tranh lớn với nhu cầu thực phẩm của con người. Đáng chú ý, SCP có thể được sản xuất từ các “chất thải hữu cơ” của ngành công nghiệp thực phẩm, qua đó chuyển hóa chúng thành nguyên liệu thức ăn chăn nuôi có giá trị kinh tế. Tuy vậy, để khai thác hiệu quả và toàn diện tiềm năng của SCP, vẫn cần đẩy mạnh các nghiên cứu, phát triển công nghệ và mở rộng quy mô sản xuất.

Đáng lưu ý, việc khai thác nước thải từ quá trình chế biến thực phẩm (FPWW) để sản xuất protein đơn bào (SCP) được xem là một giải pháp đầy triển vọng nhằm cung cấp nguồn protein bền vững cho thức ăn chăn nuôi. FPWW chứa hàm lượng cao các hợp chất carbon hòa tan (C), nitơ (N) và phốt pho (P), là những dưỡng chất thiết yếu cho sự tăng trưởng của vi sinh vật. Nguồn nước thải này được đánh giá là tương đối an toàn, không phát hiện mầm bệnh, kim loại nặng hay các chất ô nhiễm độc hại, qua đó đáp ứng yêu cầu cho quá trình sản xuất SCP. Trong các hệ thống phản ứng sinh học, FPWW có thể thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của vi sinh vật; sinh khối tạo thành sau đó được thu hồi và sấy khô để làm nguyên liệu cho thức ăn chăn nuôi. Cách tiếp cận này không chỉ góp phần giảm chi phí xử lý nước thải mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy kinh tế sinh học theo hướng tuần hoàn.

Phương pháp sản xuất SCP truyền thống sử dụng các chủng vi sinh vật đơn lẻ trong môi trường nuôi cấy axenic (môi trường chỉ chứa một loài vi sinh vật duy nhất). Tuy nhiên, phương pháp này có một số hạn chế như chi phí cao, hiệu quả thấp, tính đa dạng sinh học thấp. Một nghiên cứu gần đây sử dụng vi khuẩn tím thuần chủng và được làm giàu để sản xuất protein thay thế 5-11% protein trong thức ăn cho tôm thẻ chân trắng.

Các nhà nghiên cứu cho rằng một giải pháp đầy hứa hẹn cho sản xuất SCP là sử dụng “cách tiếp cận toàn cộng đồng”, tận dụng các vi sinh vật đã có trong nước thải. Phương pháp này mang lại nhiều lợi ích so với phương pháp sản xuất SCP truyền thống  như giảm chi phí, tăng hiệu quả, tính ổn định cao, dinh dưỡng đa dạng. Các vi sinh vật khác nhau trong cộng đồng có thể sản xuất ra các axit amin, vitamin và các chất dinh dưỡng thiết yếu khác nhau, tạo ra SCP đa dạng và giàu dinh dưỡng hơn.

Nghiên cứu gần đây đã chứng minh tiềm năng của SCP dựa trên cộng đồng vi sinh vật được sản xuất trực tiếp từ nước thải chế biến đậu nành làm nguồn thức ăn cho cá. SCP này chứa đầy đủ các axit amin thiết yếu cho cá và các loài phân loại có tiềm năng sinh học. Tuy nhiên, việc sử dụng SCP làm thức ăn cho cá trong nuôi trồng thủy sản vẫn chưa được đánh giá đầy đủ. Do đó, nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá hiệu quả của SCP dựa trên cộng đồng vi sinh vật từ nước thải chế biến đậu nành như thành phần thay thế bột cá có giá trị gia tăng cho cá vược châu Á.

Dựa trên kết quả của thử nghiệm sơ bộ này, 50% protein bột cá có thể được thay thế bằng bột SCP dựa trên cộng đồng vi sinh vật mà không ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển hoặc tỷ lệ sống của cá chẽm châu Á trong thời gian ngắn. Cần có nghiên cứu bổ sung để giải quyết các tác động lâu dài tiềm ẩn đối với sức khỏe, sự tăng trưởng của cá và tính bền vững chung của sản xuất nuôi trồng thủy sản và liệu những tác động này có thay đổi khi chức năng thay thế protein bột cá hay không.

“Cách tiếp cận này sẽ cho phép chúng tôi liên kết hai ngành hoàn toàn khác nhau, nâng cao hơn nữa tính bền vững của nuôi trồng thủy sản.”

Ngoài ra, việc nghiên cứu quỹ đạo tăng trưởng và tăng cân trong thời gian dài sẽ giúp hiểu được cách cá phản ứng với SCP dựa vào cộng đồng vi sinh vật như một thành phần dinh dưỡng thay thế. Các nghiên cứu dài hạn có thể đánh giá hiệu quả của các liều lượng khác nhau của SCP đối với các thông số miễn dịch của cá bên cạnh hiệu suất tăng trưởng của chúng.

Hơn nữa, các loài cá khác và nguồn FPWW cũng có thể được khám phá. Nghiên cứu đã chứng minh rằng SCP dựa trên cộng đồng vi sinh vật có thể được sản xuất thành công từ nhiều nguồn nước thải chế biến khác nhau, bao gồm nước thải từ ngành công nghiệp khoai tây và tinh bột, nhà máy bia, nhà máy sữa và nhà máy chế biến đậu nành. Tuy nhiên, FPWW có thành phần hóa học thay đổi cũng có thể dẫn đến các cộng đồng SCP hỗn hợp khác nhau.

Do đó, cần nhiều nghiên cứu hơn để xác nhận và triển khai rộng hơn phương pháp này. Các nghiên cứu trong tương lai nên xem xét thời gian tăng trưởng dài hơn và mức độ thay thế bột cá cao hơn, cũng như các loài và loại FPWW nuôi trồng thủy sản bổ sung.

Các tác giả nghiên cứu kết luận: “Nhìn chung, chúng tôi đã chứng minh rằng SCP dựa trên cộng đồng vi sinh vật có tiềm năng trở thành một thành phần giá trị gia tăng thay thế cho thức ăn nuôi trồng thủy sản, có thể giúp chuyển đổi sang nền kinh tế sinh học tuần hoàn”.

Theo Darryl Jory

Nguồn: https://www.globalseafood.org/advocate/researchers-explore-a-single-cell-protein-from-soybean-processing-wastewater-as-an-aquafeed-ingredient/

Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Bình Minh Capital

Xem thêm:

• Nuôi Trồng Thủy Sản Có Trách Nhiệm: Nuôi Tôm Bền Vững Và Có Thể Truy Xuất Nguồn Gốc Ở Việt Nam
• Ảnh Hưởng Của Việc Khẩu Phần Thủy Phân Copepod Đến Sức Hấp Dẫn Thức Ăn Của Tôm Thẻ Chân Trắng
• Protein Loại Metallothionein Và Mức Dự Trữ Năng Lượng Sau Khi Tiếp Xúc Với Ni Và Pb Ở Tôm Thẻ Chân Trắng Penaeus vannamei