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

Nghiên cứu này thảo luận về ứng dụng của các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm như là thành phần đầy hứa hẹn trong thức ăn nuôi trồng thủy sản, với hàm lượng protein thô tương đối cao, hàm lượng axit amin cân bằng và các hợp chất hoạt tính sinh học. Nhiều tiến bộ trong công nghệ chế biến có thể giảm chi phí, cải thiện giá trị dinh dưỡng, nâng cao chất lượng và độ an toàn của sản phẩm, đồng thời nâng cao giá trị của các dòng chất thải rắn từ tôm. Ảnh chụp đầu tôm của Darryl Jory.

Năm 2020, tổng nguồn cung tôm do ngành thủy sản và nuôi trồng thủy sản cung cấp đạt khoảng 10 triệu tấn, MMT (trọng lượng ướt), tạo ra khoảng 3,5–6,5 MMT chất thải rắn từ chế biến tôm. Chỉ một phần nhỏ chất thải chế biến tôm toàn cầu được tái chế cho các ngành công nghiệp khác, trong khi phần lớn được thải ra bãi chôn lấp do chúng dễ hỏng. Việc thải bỏ chất thải chế biến tôm không chỉ làm mất đi các chất dinh dưỡng có giá trị mà còn liên quan đến các tác động tiêu cực đến môi trường bao gồm ô nhiễm nước, suy thoái môi trường sống và phát thải khí nhà kính.

Trong những thập kỷ gần đây, chất thải chế biến tôm đã được nghiên cứu như một nguồn hợp chất hoạt tính sinh học và là một thành phần thức ăn. Nhiều bài đánh giá chuyên sâu đã mô tả các quy trình công nghệ sinh học để thu được các hợp chất hoạt tính sinh học từ chất thải chế biến tôm, bao gồm các axit béo không bão hòa đa chuỗi dài, polysaccharides và carotenoid. Các hợp chất hoạt tính sinh học này đã được chứng minh, trong số những đặc tính khác, chất chống oxy hóa, kháng khuẩn và/hoặc chống viêm, được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau bao gồm mỹ phẩm, dược phẩm và nông nghiệp.

Với phạm vi ứng dụng rộng rãi của chúng, những nỗ lực đáng kể đang được thực hiện để vượt qua những rào cản trước đây bằng cách cải thiện hiệu quả chiết xuất, tăng cường hiệu quả về chi phí và sử dụng các công nghệ chiết xuất xanh để giảm tác động đến môi trường. Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu sâu rộng về việc tinh chế và ứng dụng các hợp chất hoạt tính sinh học này từ chất thải chế biến tôm, việc sử dụng các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm để thay thế cho các nguồn protein hiện tại trong thức ăn thủy sản vẫn chưa được khai thác. Việc sử dụng hiệu quả hơn chất thải chế biến tôm có thể hỗ trợ tăng cường khả năng tồn tại bền vững và kinh tế của các ngành chế biến tôm đồng thời đóng góp vào khái niệm kinh tế tuần hoàn.

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.

Hình 1: Sơ đồ dòng chảy minh họa các bước quan trọng liên quan đến việc sản xuất các sản phẩm tôm cuối cùng để tiêu dùng cho con người từ tôm tươi được đánh bắt bằng nghề nuôi trồng thủy sản hoặc nghề cá. Nguồn tôm được chỉ ra bằng màu xanh lam, các bước chế biến bằng màu vàng, các sản phẩm để tiêu dùng cho con người bằng màu xám đậm và các dòng chất thải bằng màu xám nhạt.

Hiệu suất tăng trưởng

Mặc dù một số nghiên cứu báo cáo 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 nuôi trồng thủy sản, hầu hết các nghiên cứu đều không tìm thấy bất kỳ tác động đáng kể nào. Sự khác biệt về kết quả giữa các nghiên cứu có thể là do sự khác biệt về khẩu phần ăn, trong số những thứ khác, các loài nuôi trồng thủy sản được nghiên cứu và mức độ bổ sung các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm vào khẩu phần ăn. Ví dụ, việc thay thế bột cá hoặc bột đậu nành trong khẩu phần ăn bằng các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm dường như có tác động tích cực hơn đối với động vật giáp xác so với cá, có thể là do các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm phù hợp hơn với nhu cầu dinh dưỡng của động vật 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.

Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc thay thế các nguồn protein thường dùng bằng các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm làm tăng lượng thức ăn hấp thụ. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm có thể hoạt động như chất hấp dẫn thức ăn và tăng cường độ ngon miệng của thức ăn ở cả cá và giáp xác. Mặc dù các hợp chất cụ thể trong các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm có đặc tính hấp dẫn hiện chưa được biết đến, nhưng các hợp chất tiềm năng có các đặc tính này bao gồm các axit béo thiết yếu, axit amin tự do, nucleotide, peptide và/hoặc sterol. Do đó, việc xác định và sau đó phân lập các hợp chất có đặc tính hấp dẫn có thể hỗ trợ cải thiện hiệu quả cho 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.

Hình 2: Ngành chế biến tôm toàn cầu tạo ra một lượng lớn chất thải rắn (đầu, bộ xương ngoài bụng và đuôi), với một phần đáng kể hiện đang được xử lý tại các bãi chôn lấp. Chất thải này có tiềm năng đáng kể như một thành phần thay thế trong thức ăn nuôi trồng thủy sản do hàm lượng protein thô tương đối cao, cấu hình axit amin cân bằng và các hợp chất hoạt tính sinh học. Ảnh của Darryl Jory.

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 phải xem xét 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 ở các loài nuôi trồng thủy sản hay không. Có nhiều nghiên cứu điều tra tác động của việc bổ sung các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm vào khẩu phần ăn đối với các chỉ số hiệu suất sức khỏe ở nhiều loài nuôi trồng thủy sản. Nhiều chỉ số hiệu suất đã được điều tra trong các nghiên cứu khác nhau. Dựa trên số lượng nghiên cứu hạn chế, có vẻ như việc bổ sung các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm vào khẩu phần ăn không ảnh hưởng đến các chỉ số hiệu suất sức khỏe được điều tra. Tuy nhiên, cần có các nghiên cứu sâu hơn để xác định các tác động tiềm tàng của các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm đối với hiệu suất sức khỏe và sự đóng góp của các thành phần hoạt tính sinh học khác nhau.

Thảo luận

Bài đánh giá này thảo luận về các ứng dụng thức ăn thủy sản cho các sản phẩm từ chất thải chế biến tôm. Mặc dù có hàm lượng tro và chitin cao hơn đáng kể, bột tôm và thức ăn ủ chua cho tôm vẫn chứa hàm lượng protein thô từ trung bình đến cao và cấu hình axit amin cân bằng. Sự khác biệt về giá trị dinh dưỡng và các yêu cầu chế biến khác nhau ảnh hưởng đến ứng dụng của chúng. Thủy phân tôm, với giá trị dinh dưỡng vượt trội nhưng yêu cầu chế biến chuyên sâu, phù hợp nhất cho các loài nuôi trồng thủy sản ăn thịt có giá trị cao như cá hồi Đại Tây Dương và cá hồi cầu vồng. Ngược lại, bột tôm và thức ăn ủ chua cho tôm, đòi hỏi ít chế biến tốn năng lượng hơn, phù hợp hơn cho các loài nuôi trồng thủy sản ăn tạp có giá trị thấp, tiêu thụ thức ăn có nhiều tro và chitin, chẳng hạn như cá chép thường và cá da trơn.

Sử dụng từng sản phẩm có nguồn gốc từ tôm cho các loài nuôi trồng thủy sản phù hợp đã giúp khắc phục một phần một số thách thức về dinh dưỡng liên quan đến việc kết hợp thức ăn thủy sản. Ngoài ra, việc phân loại chất thải rắn chế biến từ tôm thành chất lượng dinh dưỡng cao hơn (đầu) và thấp hơn (vỏ ngoài và đuôi) có thể hỗ trợ sử dụng hiệu quả chất thải rắn từ tôm. Có thể áp dụng các kỹ thuật chế biến tiếp theo (hóa học, cơ học và sinh học) để giảm hàm lượng chitin và/hoặc tro, cải thiện giá trị dinh dưỡng của chúng. Việc cải tiến các kỹ thuật chế biến này cũng có thể giúp giảm chi phí liên quan, giúp các sản phẩm có nguồn gốc từ tôm có khả năng cạnh tranh hơn với các nguyên liệu thô hiện đang được sử dụng. Một trong những thách thức chính về chất lượng và an toàn là hư hỏng, có thể giảm thiểu thông qua 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 – Tôm Giống Gia Hoá Bình Minh

TÔM GIỐNG GIA HÓA – CHÌA KHÓA THÀNH CÔNG

Xem thêm:

H	B	T	N	S	B	C
				1	2	3
4	5	6	7	8	9	10
11	12	13	14	15	16	17
18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30

Kỹ Thuật Nuôi, Tin Tức