Ứng Dụng Thức Ăn Thủy Sản Từ Chất Thải Chế Biến Tôm

Những tiến bộ trong công nghệ chế biến sẽ giúp giảm chi phí và cải thiện giá trị dinh dưỡng, chất lượng và độ an toàn của sản phẩm

Năm 2020, tổng nguồn cung tôm từ khai thác và nuôi trồng thủy sản trên toàn cầu đạt khoảng 10 triệu tấn (trọng lượng ướt), đồng thời phát sinh từ 3,5 đến 6,5 triệu tấn chất thải rắn trong quá trình chế biến. Tuy nhiên, chỉ một tỷ lệ nhỏ lượng chất thải này được tái sử dụng cho các ngành công nghiệp khác, trong khi phần lớn bị thải bỏ tại các bãi chôn lấp do đặc tính dễ phân hủy. Việc xử lý không hiệu quả chất thải chế biến tôm không chỉ gây thất thoát nguồn dinh dưỡng có giá trị mà còn tạo ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường, bao gồm ô nhiễm nguồn nước, suy thoái hệ sinh thái và gia tăng phát thải khí nhà kính.

Trong những thập kỷ gần đây, chất thải từ quá trình chế biến tôm đã được quan tâm nghiên cứu như một nguồn cung tiềm năng các hợp chất hoạt tính sinh học và nguyên liệu cho thức ăn. Nhiều tổng quan chuyên sâu đã mô tả các quy trình công nghệ sinh học nhằm thu hồi các hợp chất có giá trị từ nguồn phụ phẩm này, bao gồm axit béo không bão hòa đa nối đôi chuỗi dài, polysaccharide và carotenoid. Các hợp chất này đã được chứng minh có đặc tính chống oxy hóa, kháng khuẩn và chống viêm, đồng thời được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như mỹ phẩm, dược phẩm và nông nghiệp.

Với tiềm năng ứng dụng ngày càng rộng, nhiều nỗ lực đang được triển khai nhằm khắc phục các hạn chế trước đây thông qua việc nâng cao hiệu suất chiết xuất, tối ưu hóa chi phí và áp dụng các công nghệ chiết xuất xanh nhằm giảm thiểu tác động đến môi trường. Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu chuyên sâu về quá trình tinh chế và ứng dụng các hợp chất hoạt tính sinh học từ chất thải trong chế biến tôm, việc khai thác các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm như một nguồn thay thế protein trong thức ăn thủy sản vẫn còn hạn chế. Việc sử dụng hiệu quả hơn nguồn chất thải từ chế biến tôm không chỉ góp phần nâng cao tính bền vững và hiệu quả kinh tế của ngành chế biến, mà còn thúc đẩy việc thực hiện mô hình kinh tế tuần hoàn trong lĩnh vực thủy sản.

Bài viết này – tóm tắt từ ấn phẩm gốc (Eggink, KM et al. 2024. Chất thải chế biến tôm trong thức ăn nuôi trồng thủy sản: Giá trị dinh dưỡng, ứng dụng, thách thức và triển vọng. Đánh giá trong nuôi trồng thủy sản , 2024; 0:1–29) – thảo luận về ứng dụng của các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm (bột, thủy phân và ủ chua) làm thành phần thay thế trong thức ăn nuôi trồng thủy sản công thức. Ấn phẩm gốc cũng bao gồm đánh giá chi tiết về các sản phẩm tôm có nguồn gốc từ chế biến cũng như thành phần dinh dưỡng của chúng và những thách thức hiện tại liên quan đến các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm trong thức ăn nuôi trồng thủy sản.

Hiệu suất tăng trưởng

Mặc dù một số nghiên cứu ghi nhận tác động tích cực hoặc tiêu cực của việc bổ sung các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm vào khẩu phần ăn đối với hiệu suất tăng trưởng của các loài thủy sản nuôi, phần lớn các nghiên cứu lại không phát hiện ảnh hưởng đáng kể. Sự khác biệt trong kết quả giữa các nghiên cứu có thể xuất phát từ nhiều yếu tố, bao gồm thành phần khẩu phần, đối tượng nuôi được khảo sát và mức độ bổ sung các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm. Chẳng hạn, việc thay thế bột cá hoặc bột đậu nành bằng các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm trong khẩu phần ăn dường như mang lại hiệu quả tích cực rõ rệt hơn đối với nhóm động vật giáp xác so với cá. Điều này có thể liên quan đến việc các sản phẩm từ tôm phù hợp hơn với nhu cầu dinh dưỡng đặc thù của nhóm giáp xác.

Hơn nữa, các mức độ bao gồm khẩu phần ăn uống khác nhau có thể gây ra những tác động khác nhau tiếp theo đến hiệu suất tăng trưởng. Mức độ bao gồm khẩu phần ăn uống thấp của bột tôm nói chung không ảnh hưởng đến hiệu suất tăng trưởng trong các nghiên cứu được mô tả, trong khi mức độ bao gồm khẩu phần ăn uống cao đã được chứng minh là ảnh hưởng tiêu cực đến một hoặc nhiều chỉ số hiệu suất tăng trưởng trong một số nghiên cứu.

Các nhà nghiên cứu cho rằng sự giảm hiệu suất có thể là do hàm lượng axit amin thiết yếu trong bột tôm thấp hơn so với bột cá.

Ngoài ra, các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm chứa hàm lượng tro tương đối cao (10 đến 28% chất khô). Vì tro không có giá trị năng lượng, nên hàm lượng tro trong khẩu phần ăn cao sẽ làm loãng mật độ năng lượng, có thể ảnh hưởng tiêu cực đến lượng năng lượng có sẵn để duy trì và tăng trưởng. Cuối cùng, các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm chứa chitin (1 đến 16% chất khô), trước đây được cho là có liên quan đến tác động tiêu cực đến hiệu suất tăng trưởng của các loài cá khác nhau. Những tác động này có thể không rõ ràng ở mức độ bổ sung khẩu phần ăn thấp nhưng có thể xuất hiện khi thay thế một phần lớn hơn của nguồn protein.

Các yếu tố khác cũng có thể góp phần gây ra sự khác biệt giữa các kết quả nghiên cứu, bao gồm loại chất thải rắn chế biến (đầu, vỏ ngoài và/hoặc đuôi), loại chế biến, loài tôm và nguồn tôm (tự nhiên hoặc nuôi trồng thủy sản). Tuy nhiên, do thiếu thông tin chi tiết về các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm được sử dụng, nên không thể thực hiện đánh giá chuyên sâu về tác động của từng yếu tố này đối với hiệu suất tăng trưởng.

Nhiều nghiên cứu cho thấy việc thay thế các nguồn protein truyền thống bằng các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm giúp làm tăng lượng thức ăn tiêu thụ. Các công trình trước đây cũng khẳng định rằng các sản phẩm từ tôm có khả năng đóng vai trò như chất dẫn dụ thức ăn, góp phần nâng cao độ ngon miệng của khẩu phần đối với cả cá và các loài giáp xác. Mặc dù các hợp chất cụ thể tạo nên đặc tính hấp dẫn này hiện vẫn chưa được xác định rõ, song những thành phần tiềm năng bao gồm axit béo thiết yếu, axit amin tự do, nucleotide, peptide và/hoặc sterol. Vì vậy, việc nghiên cứu xác định và phân lập các hợp chất có khả năng kích thích ăn có thể góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng thức ăn trong ngành nuôi trồng thủy sản.

Khả năng tiêu hóa chất dinh dưỡng và hoạt động của enzyme tiêu hóa

Mặc dù khả năng tiêu hóa của khẩu phần ăn có chứa các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm thay thế cho các nguồn protein thông thường chỉ được nghiên cứu trong một số ít nghiên cứu, nhưng có vẻ như khi mức độ bao gồm các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm đạt 25 đến 30% tổng khẩu phần ăn, thì khả năng tiêu hóa protein và lipid sẽ giảm. Khả năng tiêu hóa chất dinh dưỡng giảm có thể là do sự hiện diện của chitin trong khẩu phần ăn, bằng chứng là một nghiên cứu trước đây được tiến hành trên cá hồi Đại Tây Dương đã chứng minh rằng khả năng tiêu hóa protein thô giảm đáng kể khi hàm lượng chitin trong khẩu phần ăn tăng và xu hướng tương tự cũng được quan sát thấy đối với khả năng tiêu hóa lipid.

Mức độ chitin hoặc các vật liệu khó tiêu hóa khác trong khẩu phần ăn cao có thể dẫn đến giảm đáng kể khả năng tiêu hóa chất dinh dưỡng do thời gian vận chuyển qua đường tiêu hóa giảm, hạn chế thời gian có sẵn để tiêu hóa và hấp thụ chất dinh dưỡng. Ngoài ra, chitin có thể chặn vật lý sự tiếp cận của các enzyme tiêu hóa với các chất nền như protein và lipid, làm giảm khả năng tiêu hóa của chúng. Hơn nữa, chitin thường kết hợp với protein, lipid và khoáng chất không có sẵn khi chitin không tiêu hóa được hoặc chỉ được tiêu hóa một phần. Khả năng tiêu hóa chitin hoàn toàn đòi hỏi một số enzyme phân giải chitin và việc chitin có thể được tiêu hóa hay không phụ thuộc vào một số yếu tố, bao gồm loài cá hoặc giáp xác và thói quen kiếm ăn tự nhiên của chúng.

Enzym chitinolytic đã được tìm thấy trong một số loài cá và giáp xác. Nhưng sự hiện diện của các enzym chitinolytic trong đường tiêu hóa không nhất thiết là dấu hiệu của quá trình tiêu hóa chitin đáng kể, vì cả endo- và exochitinase đều cần phải có tỷ lệ nhất định và hoạt động tối ưu. Để đánh giá xem chitin có được tiêu hóa hay không, cần phải tiến hành các nghiên cứu về khả năng tiêu hóa chitin. Thật không may, các nghiên cứu cho đến nay có xu hướng tập trung vào sự tồn tại của các enzym chitinolytic hơn là khả năng tiêu hóa chitin ở cá và giáp xác. Điều này một phần là do thực tế là hiện tại không có phương pháp định lượng chitin chuẩn hóa nào khả dụng và một phần là do việc xác định khả năng tiêu hóa chitin rất phức tạp, đặc biệt là ở giáp xác.

Thành phần cơ thể

Vì các sản phẩm thủy sản cuối cùng được sử dụng cho mục đích tiêu dùng của con người, nên thành phần cơ thể và thành phần cơ của chúng là những yếu tố quan trọng quyết định chất lượng dinh dưỡng và giá trị thị trường của chúng. Hầu hết các nghiên cứu trong các tài liệu hiện có về tác động của việc thay thế các nguồn protein thông thường bằng các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm đối với thành phần cơ thể hoặc thành phần cơ ở cá và động vật giáp xác đều báo cáo rằng việc đưa các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm vào khẩu phần ăn không có tác động đáng kể đến thành phần cơ thể và/hoặc thành phần mô cơ cuối cùng. Theo những phát hiện nghiên cứu này, việc đưa các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm vào các sinh vật được nghiên cứu không dẫn đến những thay đổi đáng kể về chất lượng dinh dưỡng đa lượng của chúng.

Các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm chứa một lượng lớn carotenoid, đặc biệt là astaxanthin và este của nó. Các hợp chất này được công nhận là có tác dụng tăng cường sắc tố ở một số loài thủy sản, bao gồm cá hồi Đại Tây Dương, tôm kuruma, cá hồi cầu vồng và cá tráp đỏ. Do đó, việc bổ sung các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm vào khẩu phần ăn uống có thể phù hợp để cải thiện sắc tố của các sản phẩm thủy sản, khiến chúng hấp dẫn hơn đối với người tiêu dùng. Ngoài ra, nó có thể mang lại lợi ích kinh tế bằng cách giảm nhu cầu bổ sung sắc tố trong thức ăn thủy sản. Tuy nhiên, cần có thêm các nghiên cứu để xác định mức độ bổ sung tối ưu của các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm để tạo sắc tố và hiệu quả về mặt chi phí của chúng, đồng thời xem xét các tác động có thể có đối với hiệu suất tăng trưởng.

Hiệu suất sức khỏe

Hiệu suất sức khỏe là mối quan tâm chính trong các hệ thống sản xuất nuôi trồng thủy sản. Việc thâm canh hóa ngành nuôi trồng thủy sản đã dẫn đến mật độ thả nuôi tăng lên, có thể gây ra căng thẳng. Căng thẳng gây ra có thể làm suy yếu sức khỏe tổng thể và có thể khiến động vật thủy sinh dễ mắc bệnh hơn. Một số thành phần có trong các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm (ví dụ: chitin, astaxanthin và peptide) đã được chứng minh là có chứa các đặc tính hoạt tính sinh học ở các loài động vật khác nhau khi được sử dụng ở dạng tinh khiết. Ví dụ, astaxanthin đã được chứng minh là có đặc tính điều hòa miễn dịch, tăng cường tỷ lệ sống trước các thách thức gây bệnh ở nhiều loài cá và giáp xác. Tác dụng này đã được quan sát thấy ở cá chép thường, tôm Kuruma, cá lóc phương bắc, tôm thẻ chân trắng và các loài khác.

Hơn nữa, chitin được biết đến với đặc tính điều hòa miễn dịch trực tiếp và gián tiếp. Chitin có thể có tác động trực tiếp đến hệ thống miễn dịch của động vật. Đối với những động vật có khẩu phần ăn tự nhiên không chứa chitin, các tế bào lấy mẫu kháng nguyên có thể nhận ra chitin là một mô hình phân tử liên quan đến mầm bệnh, có khả năng kích hoạt phản ứng miễn dịch. Ngoài ra, chitin có tác dụng tiền sinh học gián tiếp bằng cách thay đổi thành phần và/hoặc hoạt động của hệ vi khuẩn đường ruột ở một số loài động vật. Hơn nữa, chitin và dẫn xuất chitosan đã được chứng minh là có khả năng thanh lọc vi khuẩn có khả năng gây bệnh khỏi ruột bằng cách gắn các vi sinh vật này vào các protein liên kết chitin ở các loài động vật khác nhau.

Tất cả những điều này có thể là cơ chế cơ bản cho việc quan sát thấy chitin và chitosan đã cải thiện tỷ lệ sống trước các thách thức gây bệnh ở nhiều loài thủy sinh bao gồm cá chép thường, tôm thẻ chân trắng và cá đuôi vàng. Tuy nhiên, tất cả các hợp chất này đều được sử dụng dưới dạng hợp chất có độ tinh khiết cao, có thể không nhất thiết có tác dụng tương tự khi chúng kết hợp với các hợp chất khác.

Do đó, cần đánh giá một cách toàn diện liệu việc bổ sung các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm vào khẩu phần ăn có ảnh hưởng đến các chỉ số hiệu suất sức khỏe của các loài nuôi trồng thủy sản hay không. Nhiều nghiên cứu đã xem xét tác động của việc bổ sung các sản phẩm này trong khẩu phần đối với các chỉ tiêu hiệu suất sức khỏe ở nhiều đối tượng nuôi khác nhau, với các chỉ số được phân tích khá đa dạng. Tuy nhiên, dựa trên số lượng nghiên cứu hiện còn hạn chế, các kết quả cho thấy việc bổ sung các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm nhìn chung chưa gây ảnh hưởng đáng kể đến các chỉ số hiệu suất sức khỏe đã được đánh giá. Dẫu vậy, vẫn cần thực hiện thêm các nghiên cứu chuyên sâu nhằm làm rõ những tác động tiềm tàng của các sản phẩm này, cũng như vai trò của các thành phần hoạt tính sinh học khác nhau đối với hiệu suất và sức khỏe vật nuôi.

Thảo luận

Bài tổng quan này tập trung phân tích các ứng dụng của thức ăn thủy sản được sản xuất từ phụ phẩm chế biến tôm. Mặc dù bột tôm và thức ăn ủ chua từ tôm có hàm lượng tro và chitin tương đối cao, nhưng vẫn chứa mức protein thô từ trung bình đến cao cùng với cấu hình axit amin cân đối. Sự khác biệt về giá trị dinh dưỡng cũng như yêu cầu trong quá trình chế biến đã ảnh hưởng đáng kể đến phạm vi ứng dụng của các sản phẩm này. Trong đó, sản phẩm thủy phân từ tôm, với giá trị dinh dưỡng vượt trội nhưng đòi hỏi quy trình chế biến chuyên sâu và tiêu tốn nhiều năng lượng, được xem là phù hợp nhất cho các loài thủy sản ăn thịt có giá trị kinh tế cao như cá hồi Đại Tây Dương và cá hồi cầu vồng. Ngược lại, bột tôm và thức ăn ủ chua từ tôm, nhờ yêu cầu chế biến đơn giản và ít tiêu hao năng lượng hơn, thích hợp cho các loài thủy sản ăn tạp có giá trị thấp, có khả năng sử dụng khẩu phần giàu tro và chitin, điển hình như cá chép thường và cá da trơn.

Việc sử dụng các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm phù hợp cho từng đối tượng nuôi trồng thủy sản đã góp phần giải quyết một phần các thách thức dinh dưỡng trong công thức thức ăn thủy sản. Bên cạnh đó, việc phân loại chất thải rắn từ quá trình chế biến tôm thành các nhóm có giá trị dinh dưỡng cao (phần đầu) và thấp (vỏ và đuôi) giúp nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn phụ phẩm này. Các kỹ thuật xử lý tiếp theo, bao gồm phương pháp hóa học, cơ học và sinh học, có thể được áp dụng nhằm giảm hàm lượng chitin và/hoặc tro, từ đó cải thiện giá trị dinh dưỡng của phụ phẩm. Việc tiếp tục hoàn thiện các công nghệ xử lý không chỉ nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn góp phần giảm chi phí sản xuất, giúp các nguyên liệu có nguồn gốc từ tôm tăng khả năng cạnh tranh so với các nguyên liệu truyền thống hiện nay. Ngoài ra, một trong những thách thức quan trọng liên quan đến chất lượng và an toàn là hiện tượng hư hỏng sản phẩm, vấn đề này có thể được kiểm soát hiệu quả thông qua việc áp dụng các điều kiện chế biến và bảo quản phù hợp.

Triển vọng sử dụng các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm trong thức ăn nuôi trồng thủy sản rất khả quan, cung cấp các thành phần thức ăn nuôi trồng thủy sản chất lượng tương đối cao đồng thời tận dụng được các dòng chất thải rắn từ tôm hiện tại.

Theo Kylian Manon Eggink

Nguồn: https://www.globalseafood.org/advocate/aquafeed-applications-of-shrimp-processing-waste/

Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Bình Minh Capital

Xem thêm:

• Phân Tích Bệnh Phân Trắng (WFD) do Vibrio sp. Và Dinoflagellata Ở Tôm Thẻ Chân Trắng (Litopenaeus vannamei) Ở Ao Nuôi Nước Lợ
• Đâu Là Giải Pháp Thay Thế Khả Thi Cho Việc Cắt Bỏ Cuống Mắt Tôm?
• Ảnh Hưởng Của Việc Cho Ăn Trong Quá Trình Loại Bỏ Mùi Vị Khó Chịu Đến Sự Bài Tiết Geosmin Ở Cá Rô Phi