Nghiên cứu xử lý phụ phẩm đầu cá ngừ bằng nấm men ưa béo yarrowia lipolytica

Các nghiên cứu cho thấy thành phần đầu cá ngừ rất giàu protein và lipid, nếu không xử lý sẽ để lại hậu quả rất lớn do đặc trưng của thủy sản là dễ ươn hỏng gây mùi hôi thối, khó chịu, ch

LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là : NGUYỄN HUYỀN YẾN NHI

MSSV: 57137384

Hiện đang là sinh viên lớp 57 Công nghệ Sau thu hoạch (khóa 2015– 2019)

Tôi xin cam đoan kết quả của đề tài: “N n cứu xử lý phụ phẩm đầu cá ngừ

bằng nấm men ƣa béo Yarrowia lipolytica” là kết quả học tập và sự nỗ lực của tôi

trong suốt quá trình nghiên cứu trung thực, độc lập và nghiêm túc

Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về kết quả nghiên cứu của mình

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN HUYỀN YẾN NHI

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được đề tài ngoài quá trình học tập, nghiên cứu, phấn đấu, nỗ lực của bản thân tôi còn nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo tận tình của thầy cô, gia đình và bạn bè

Qua đây tôi xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô Khoa Công nghệ thực phẩm, đặc biệt là bộ môn Công nghệ sau thu hoạch đã dạy dỗ cho tôi kiến thức về các môn đại cương cũng như chuyên ngành, giúp tôi có được cơ sở lý thuyết vững vàng, tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình thực hiện đề tài

Xin cảm ơn Quý thầy cô, cán bộ của Trung tâm thí nghiệm thực hành Trường Đại học Nha Trang đã nhiệt tình tạo điều kiện, giúp đỡ tôi thực hiện đề tài trong thời gian vừa qua

Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô Tạ Thị Minh Ngọc đã luôn tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu, luôn động viên, khích lệ tôi vượt qua những giai đoạn khó khăn trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Xin cảm ơn thầy Trần Hải Đăng, cô Phạm Thị Lan đã luôn kề vai sát cánh, giúp đỡ và cho những lời khuyên bổ ích trong thời gian tôi thực hiện nghiên cứu

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn là hậu phương vững chắc, hỗ trợ, động viên, quan tâm, khích lệ tinh thần tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đồ án tốt nghiệp

Xin trân trọng cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Huyền Yến Nhi

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH ẢNH viii

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan về cá ngừ và phụ phẩm đầu cá ngừ 3

1.1.1 Giới thiệu về cá ngừ và cá ngừ vây vàng 3

1.1.2 Tình hình khai thác, chế biến và xuất khẩu cá ngừ ở Việt Nam 5

1.1.3 Phụ phẩm cá ngừ và hướng tận dụng 6

1.2 Tổng quan về nấm men Yarrowia lipolytica 10

1.2.1 Nấm men Y lipolytica, loài nấm men phi truyền thống 10

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm men Yarrowia lipolytica 11 a Ảnh hưởng của nguồn dinh dưỡng 11

b Ảnh hưởng của điều kiện nuôi 14

c Ảnh hưởng của nhiệt độ 15

1.2.3 Ứng dụng của nấm men Y lipolytica trong xử lý phụ phẩm công nghiệp 16 1.3 Tổng quan về bột cá 17

1.3.1 Tình hình sản xuất bột cá làm nguyên liệu cho chế biến thức ăn chăn nuôi 17

1.3.2 Quy trình công nghệ sản xuất bột cá 19

a Quy trình công nghệ sản xuất bột cá không ép tách dầu 19

b Quy trình công nghệ sản xuất bột cá có ép tách dầu 20

1.3.3 Tiêu chuẩn chất lượng bột cá 21

a Các chỉ tiêu cảm quan 22

b Các chỉ tiêu lý – hóa 22

c Yêu cầu vệ sinh 23

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.1 Vật liệu 24

2.1.1 Đầu cá ngừ vây vàng 24

2.1.2 Nấm men Yarrowia lipolytica 24

2.1.3 Dụng cụ và thiết bị 24

2.1.4 Hóa chất 25

2.2 Địa điểm nghiên cứu 25

2.3 Nội dung nghiên cứu 25

2.4 Phương pháp nghiên cứu 25

2.4.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 25

2.4.2 Phương pháp nghiên cứu vi sinh 28

2.4.2.1 Phương pháp nhân giống và bảo quản giống 28

2.4.2.2 Phương pháp cấy tiền tăng sinh 28

2.4.2.3 Phương pháp cấy tăng sinh 28

2.4.2.4 Phương pháp cấy canh trường lên paste cá 28

2.4.3 Phương pháp phân tích hóa học 29

2.4.3.1 Xác định độ ẩm theo phương pháp chuẩn AOAC 950.46 (2000) 29

2.4.3.2 Xác định hàm lượng tro theo phương pháp chuẩn AOAC 923.03 (2000) 30

2.4.3.3 Xác định hàm lượng protein tổng số bằng phương pháp Kjeldahl 31

2.4.3.4 Xác định hàm lượng lipid bằng phương pháp Soxhlet 31

2.5 Phương pháp xử lý số liệu 32

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33

3.1 Đánh giá thành phần nguyên liệu đầu cá ngừ vây vàng: 33

3.2 Ảnh hưởng của điều kiện lên men tới hàm lượng lipid và hàm lượng protein trong bột cá 34

3.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ 34

3.2.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ cấy giống 35

3.2.3 Ảnh hưởng của hàm lượng nước bổ sung 37

3.2.4 Ảnh hưởng của thời gian nuôi 38

3.2.5 Đánh giá thành phần bột cá chế biến theo phương pháp lên men 40

Kết luận 42

Kiến nghị 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

2 DHA Docosahexaenoic acid Acid docosahexaenoic

3 GRAS Generally Recognized

As Safe

Thường được công nhận là an

toàn

4 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

5 YPD Yeast pepton dextrose Môi trường lỏng pepton

6 YPDA Yeast pepton dextrose

agar Môi trường thạch pepton

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Sản lượng khai thác cá ngừ đại dương tháng 5 và 5 tháng đầu 2016 6

Bảng 1.2 Ví dụ sử dụng Y lipolytica để xử lý hay nâng cao giá trị cho phụ phẩm 17

Bảng 1.3 Các chỉ tiêu cảm quan của bột cá 22 Bảng 1.4 Các chỉ tiêu lý – hóa của bột cá 22 Bảng 2.1 Bảng dụng cụ và thiết bị 24 Bảng 2.2 Thành phần các môi trường sử dụng trong phương pháp nghiên cứu vi sinh 29 Bảng 3.1 Thành phần hóa học của đầu cá ngừ vây vàng và các loại cá khác 33 Bảng 3.2 Thành phần bột cá sau lên men 40

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Cá ngừ vây vàng Thunnus albacares 4

Hình 1.2 Hình dạng tế bào Yarrowia lipolytica VTCC0544 12

Hình 1.3 Quy trình công nghệ sản xuất bột cá không ép tách dầu 19

Hình 1.4 Quy trình công nghệ sản xuất bột cá có ép tách dầu 20

Hình 2.1 Sơ đồ xử lý và thủy phân đầu cá ngừ vây vàng 26

Hình 2.2 Nguyên liệu đầu cá ngừ vây vàng 27

Hình 3.1 Hàm lượng lipid trong bột cá theo nhiệt độ 34

Hình 3.2 Hàm lượng protein trong bột cá theo nhiệt độ 35

Hình 3.3 Hàm lượng lipid trong bột cá theo tỷ lệ cấy giống 36

Hình 3.4 Hàm lượng protein trong bột cá theo tỷ lệ cấy giống 36

Hình 3.5 Hàm lượng lipid trong bột cá theo hàm lượng nước bổ sung 37

Hình 3.6 Hàm lượng protein trong bột cá theo hàm lượng nước bổ sung 37

Hình 3.7 Hàm lượng lipid trong bột cá theo thời gian 39

Hình 3.8 Hàm lượng protein trong bột cá theo thời gian 39

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm qua, hàng thủy sản luôn là một trong những mặt hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam ra thị trường thế giới Theo báo cáo của Tổng cục Thủy sản, trong năm 2018, tổng sản lượng thủy sản đạt khoảng 7,74 triệu tấn, tăng 7,2%

so với năm 2017, trong đó sản lượng khai thác thủy sản ước đạt 3,59 triệu tấn (tăng 6,0% so với năm 2017), đó khai thác biển đạt gần 3,4 triệu tấn

Cá ngừ là một trong những mặt hàng thuỷ sản xuất khẩu chính của nước ta, chỉ đứng sau tôm và cá tra Theo bản tin thương mại thủy sản số 47, năm 2017 của VASEP, sản lượng khai thác cá ngừ trên thế giới đạt trung bình 17 triệu tấn trong năm 2016 và 2017 Như vậy, có thể thấy rằng ngành công nghiệp chế biến cá ngừ ở nước ta rất có triển vọng phát triển Hàng năm có khoảng 4 triệu tấn cá ngừ được khai thác, trong đó có khoảng 40 – 60% là phụ phẩm, chủ yếu là đầu cá ngừ Các nghiên cứu cho thấy thành phần đầu cá ngừ rất giàu protein và lipid, nếu không xử

lý sẽ để lại hậu quả rất lớn do đặc trưng của thủy sản là dễ ươn hỏng gây mùi hôi thối, khó chịu, chứa nhiều vi sinh vật ký sinh gây bệnh cho con người và ô nhiễm môi trường xung quanh

Một trong những hướng giải quyết yêu cầu trên là sản xuất bột cá Chúng có hàm lượng protein cao, dễ hấp thụ, dễ tiêu hóa rất cần cho sự phát triển của cơ thể Hơn nữa, mùi vị của chúng hấp dẫn, dễ dàng dẫn dụ các loài tôm, cá đến ăn Sản phẩm có thể được dùng trong sản xuất thức ăn chăn nuôi nói chung và đặc biệt trong ngành thủy sản nói riêng Bên cạnh hàm lượng protein, bột cá sản xuất từ nguồn phụ phẩm cá béo thường có hàm lượng lipid cao Đây là thành phần dễ bị oxy hóa, làm ảnh hưởng đến chất lượng dinh dưỡng và cảm quan của bột cá

Nấm men Y lipolytica là nấm men ưa béo điển hình, có khả năng sử dụng lipid làm nguồn carbon sinh trưởng tế bào Bên cạnh đó, Y lipolytica có khả năng

sinh tổng hợp tốt protease và lipase ngoại bào Nghiên cứu trước đó của Huỳnh Thị Linh (2017), Phạm Thị Như Ý và Phạm Thị Bích Duyên (2018) đã chứng minh khả

năng sinh trưởng và sử dụng lipid của 2 chủng Y lipolytica VTCC0544 và W29 trên môi trường dịch thủy phân đầu cá ngừ vây vàng Việc nuôi cấy Y lipolytica trực

tiếp trên đầu cá ngừ xay nhỏ có thể làm giảm hàm lượng lipid trong đầu cá nguyên liệu đồng thời giúp thủy phân một phần protein trong thịt cá, thay thế việc sử dụng protease thương mại trong quá trình sản xuất bột cá

Xuất phát từ thực tế đó, chúng tôi đề xuất hướng nghiên cứu ứng dụng công nghệ vi sinh, trong đó tận dụng quá trình sinh trưởng của loài nấm men có khả năng

sử dụng tốt lipid là Y lipolytica, nhằm giảm hàm lượng lipid trong bột cá thành

- Đánh giá thành phần nguyên liệu đầu cá ngừ vây vàng

- Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện lên men (nhiệt độ, tỷ lệ giống, hàm lượng nước bổ sung và thời gian lên men) tới hàm lượng lipid trong bột cá

- Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện lên men (nhiệt độ, tỷ lệ giống, hàm lượng nước bổ sung, thời gian lên men) tới hàm lượng protein trong bột cá

Ý n ĩa k oa ọc của đề tà

- Tài liệu tham khảo cho sinh viên và các nhà chế biến thủy sản

- Kết quả thu được là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo

Ý n ĩa t ực t ễn của đề tà

Đề xuất quy trình sản xuất bột cá từ phụ phẩm thủy sản, cụ thể là đầu cá ngừ vây vàng, có khả năng ứng dụng vào sản xuất

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổn quan về cá n ừ và p ụ p ẩm đầu cá n ừ

1.1.1 G ớ t ệu về cá n ừ và cá n ừ vây vàn

Cá ngừ đại dương là nhóm cá xương cứng nước mặn thuộc giống Thunnus, họ

cá Scombridae Giống cá ngừ Thunnus có 15 loài với các kích thước rất khác nhau,

dao động từ cá ngừ ồ (chiều dài tối đa: 50 cm, trọng lượng: 1,8 kg) đến các cá ngừ vây xanh Đại Tây Dương (chiều dài tối đa: 4,6m, trọng lượng: 684 kg)

Cá ngừ phân bố ở Thái Bình Dương, Ấn Độ dương, Đại Tây dương, biển Caribe và Địa Trung Hải, khoảng từ 40 vĩ độ Bắc đến 40 vĩ độ Nam Biển Việt Nam có nhiều loài cá ngừ, ngư trường đánh bắt chủ yếu là vùng giữa biển Đông – Tây Nam Bộ, Vịnh Bắc Bộ cũng có cá ngừ nhưng ít hơn nhiều (Phạm Tuyết Nhung và cộng sự, 2003) Trong tổng số 4 triệu tấn cá ngừ đánh bắt được hàng trăm trên thế giới, có tới 65% sản lượng khai thác ở Thái Bình Dương, 21% ở Ấn

Độ Dương và 14% ở Đại Tây Dương, trong đó cá ngừ vây vàng chiếm 30% và cá ngừ mắt to chiếm khoảng 10% tổng sản lượng cá ngừ thế giới (Đào Mạnh Sơn, 2004)

Cá ngừ vây vàng là loài cá nổi lớn có giá trị kinh tế cao trong nhóm cá ngừ đại dương, chỉ đứng sau cá ngừ vây xanh Phương Bắc và cá ngừ vây xanh Phương Nam

và là loài có phân bố rộng trên thế giới

Có 5 loại cá ngừ khai thác chính trên thế giới là cá ngừ vằn, cá ngừ vây vàng,

cá ngừ vây dài, cá ngừ mắt to, cá ngừ vây xanh

Hệ thống phân loại của cá ngừ vây vàng như sau:

Giới (Kingdom): Animalia

Ngành (Phylum): Chordata

Lớp (Class): Actinopterygii

Bộ (Order): Perciformes

Họ (Family): Scombridae

Giống (Genus): Thunnus

Loài (Species): Thunnus albacares

(Bonnaterre, 1788)

Hình 1.1 Cá ngừ vây vàng Thunnus albacares

Nguồn: https://tepbac.com/species/full/358/ca-ngu-vay-vang.htm

Hiện vùng biển Việt Nam có 2 loài cá ngừ có giá trị kinh tế cao đã và đang

được ngư dân khai thác đó là cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares) và cá ngừ mắt

to (Thunnus obesus), hay còn gọi là cá ngừ đại dương Đây là hai loài cá ngừ có

kích thước cá thể lớn (chiều dài lớn nhất có thể đạt tới 250 cm) Cá ngừ vây vàng có tốc độ lớn nhanh hơn cá ngừ mắt to, vòng đời cá ngừ vây vàng là 6 năm, vòng đời

cá ngừ mắt to là 10 năm, khối lượng cực đại của hai loài này gần bằng nhau, đồng thời cá ngừ vây vàng là loài cá “nhiệt đới”, rất phù hợp để nuôi thương phẩm ở vùng biển miền Trung và Đông Nam bộ ở nước ta (Nguyễn Quang Hùng, 2016)

Đặc đ ểm s n ọc

Cá ngừ vây vàng có kích thước tối đa đạt 239 cm, trọng lượng tối đa được công bố 200 kg và tuổi tối đa 8 năm Đây là loài ưa khí hậu nhiệt đới (15 – 31oC), phân bố trên toàn thế giới ở các vùng biển nhiệt đới và cận nhiệt đới nhưng không sống ở Địa Trung Hải Cá ngừ vây vàng là loài có tính di cư cao

Về đặc điểm hình dáng, cá ngừ vây vàng có 11 đến 14 tia vây lưng cứng, 12 đến 16 tia vây mềm, không có tia vây hậu môn cứng, có 11 đến 16 tia vây hậu môn mềm và có 39 đốt sống lưng Màu sắc của cá ngừ vây vàng thay đổi từ màu xanh đen đậm có ánh kim, màu vàng đến màu bạc trên vùng bụng

Về đặc điểm sinh học đây là loài cá xuất hiện ở bên trên và bên dưới các tầng

có nhiệt độ đột biến Cá ngừ vây vàng rất nhạy cảm với những nơi nồng độ oxy

thấp, vì thế thường không bắt gặp ở độ sâu dưới 250 m ở các vùng biển nhiệt đới Sản phẩm cá ngừ vây vàng được đóng hộp hoặc cấp đông, cũng có thể để tươi, hun khói hoặc dùng làm sashimi (Nguyễn Bá Thông và cộng sự, 2007)

Ngư trường khai thác cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares) và cá ngừ mắt to

(Thunnus obesus) trong mùa gió Tây Nam tập trung ở vùng biển khơi tỉnh Quảng

Ngãi tới vùng khơi tỉnh Khánh Hoà và vùng biển phía tây quần đảo Trường Sa Trong mùa gió Ðông Bắc cá ngừ đại dương tập trung ở vùng biển khơi tỉnh Phú Yên, Khánh Hoà, phía đông đảo Phú Quý và phía tây quần đảo Trường Sa Mùa vụ khai thác chính là từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau (Đào Mạnh Sơn, 2004)

D n dưỡn và s n trưởn

Thành phần thức ăn trong dạ dày của cá ngừ vây vàng thu thập từ các chuyến điều tra cho thấy, thức ăn chủ yếu của loài cá này là cá chuồn, cá nục, cá hố và mực đại dương Dựa trên đặc điểm tính ăn của cá ngừ vây vàng mà ngư dân các tỉnh Miền Trung đã lựa chọn mồi câu phù hợp cho hoạt động khai thác đối tượng này (Viện Nghiên cứu Hải sản, 2015)

Cá ngừ vây vàng có tốc độ sinh trưởng rất nhanh Tốc độ sinh trưởng có xu hướng giảm mạnh theo tuổi của cá Chiều dài trung bình của cá ngừ vây vàng ứng với 1 năm tuổi là 51 cm, 2 năm tuổi là 100 cm, 3 năm tuổi là 126 cm (Đặng Văn Thi và Phạm Quốc Huy, 2003; Đặng Văn Thi và Vũ Việt Hà, 2004)

Mùa vụ sinh sản chính của cá ngừ vây vàng chủ yếu vào mùa gió Tây Nam và đầu mùa gió Đông Bắc, tức là khoảng thời gian từ tháng 5 đến tháng 11 hàng năm (Đặng Văn Thi và Phạm Quốc Huy, 2003)

1.1.2 Tìn ìn k a t ác, c ế b ến và xuất k ẩu cá n ừ ở V ệt Nam

Thủy sản là một trong những ngành chủ lực của Việt Nam, đóng góp không nhỏ vào tổng sản phẩm quốc nội Theo bộ thủy sản, hàng thủy sản Việt Nam hiện

đã có mặt gần 100 nước và vùng lãnh thổ Các mặt hàng cá ngừ đại dương là một trong những mặt hàng chủ lực của Việt Nam đứng thứ ba sau tôm và cá tra, hàng năm đem về cho nước nhà một nguồn ngoại tệ đáng kể Phần lớn cá ngừ được xuất khẩu sang các nước, khu vực có nhu cầu lớn về hàng hải: Nhật Bản, EU, Mỹ… Từ

cá ngừ có thể sản xuất các sản phẩm có giá trị kinh tế là Sashimi, Sushi Trong đó,

cá ngừ vây vàng và cá ngừ mắt to được chú trọng nhất

Sản lượng khai thác Cá ngừ đại dương 5 tháng đầu năm 2016 tăng 7,1% so với cùng kỳ, ước đạt 9,605 tấn, trong đó Bình Định ước đạt 4,720 tấn, Phú Yên 2,911 tấn, Khánh Hòa 1,974 tấn

Bảng 1.1 Sản lượng khai thác cá ngừ đạ dươn t án 5 và 5 t án đầu 2016

TT Tỉn Đơn vị Ước năm 2016 So sánh cùng kì 5 tháng

(%) Ước t án 5 Ước 5 t án

6 của Việt Nam

Sản lượng khai thác và nhu cầu sử dụng cá ngừ là rất cao và có xu hướng tăng theo thời gian Tuy nhiên, những mặt hàng sản phẩm cá ngừ lại chủ yếu sử dụng phần cơ thịt cá Điều này làm cho lượng nguyên liệu còn lại của ngành công nghiệp chế biến là không nhỏ, và để giải quyết được lượng phụ phẩm này, tránh gây nên lãng phí và ảnh hưởng xấu đến môi trường thực sự là vấn đề cấp thiết

1.1.3 P ụ p ẩm cá n ừ và ướn tận dụn

Phụ phẩm cá ngừ

Sản lượng khai thác cá ngừ trên thế giới đạt khoảng trên 4 triệu tấn, trong đó

40 – 60% là phụ phẩm trong chế biến Cá ngừ thường được chế biến tươi sống và tiêu thụ dưới dạng cắt khoanh, fillet hoặc đóng hộp Trong đóng hộp, chỉ khoảng 1/3 toàn bộ thân cá là có thể dùng để gia tăng giá trị Hàng năm, phụ phẩm từ ngành chế biến cá ngừ đóng hộp ước đạt khoảng 450.000 tấn Bởi vậy, ngành công nghiệp chế biến cá ngừ phải tìm cách để tận dụng các phụ phẩm sẵn có, làm cho chúng trở thành những sản phẩm có giá trị, từ đó tăng thêm thu nhập cho doanh nghiệp Ở nước ta sản lượng cá ngừ khai thác trên 30.000 tấn mỗi năm, như vậy lượng phụ phẩm cá ngừ khoảng 12.000 – 18.000 tấn Đây là một nguồn phụ phẩm khá lớn, cần nhiều biện pháp thích hợp để tận dụng góp phần nâng cao giá trị trên một đơn vị nguyên liệu (Lan Hương, 2006)

Phụ phẩm từ cá ngừ phụ thuộc vào phương pháp chế biến và dạng sản phẩm sản xuất, thông thường sẽ bao gồm: đầu cá, xương, vây, vẩy, da, nội tạng, cơ thịt đen Doanh nghiệp bắt buộc xử lí phụ phẩm này trước khi xả thải ra môi trường Đây lại là nguồn tài nguyên quý giá, nếu tận dụng để gia tăng giá trị thì có thể đem lại lợi nhuận rất lớn

là vi sinh vật gây thối rữa Không những thế, trong phụ phẩm các phản ứng enzyme phân hủy này cùng với những phản ứng oxy hóa, khử khác nhau đã tạo thành các hợp chất gây ảnh hưởng môi trường

Sự hư hỏng của phụ phẩm còn bắt nguồn từ các vi sinh vật mà nhiều nhất là vi khuẩn gây ra Ngoài enzyme gây hư hỏng của nội tại bản thân phụ phẩm thì vi sinh

vật cũng sinh ra nguồn emzyme xúc tác đẩy nhanh quá trình phân hủy, làm cho quá trình hư hỏng xảy ra nhanh chóng hơn Vi sinh vật của cá có mặt nhiều nhất ở da, mang và nội tạng Vì vậy trong phụ phẩm cá chứa một lượng rất lớn vi khuẩn Các

vi khuẩn trong cá này phát triển theo hàm số mũ Ngoài ra, khi phụ phẩm càng hư hỏng thì môi trường càng tạo điều kiện thuận lợi cho các vi sinh vật từ bên ngoài xâm nhập vào làm cho hàm lượng vi sinh vật trong phụ phẩm cá tăng lên

Các chất trích ly chứa nitơ phi protein như Trimethylaminoxide (TMAO) bị khử bởi vi khuẩn tạo thành Trimethylamin (TMA) Trimethylamin là một amin dễ bay hơi, có mùi khó chịu, đặc trưng cho thủy sản ươn hỏng

Một lượng NH3 được tạo ra trong quá trình tự phân của cá sau khi chết, nhưng chủ yếu là sinh ra từ các phản ứng loại amin của acid amin Một lượng đáng kể NH3

cũng được tạo ra từ ure

Nhiều hợp chất mùi được tạo thành từ các phản ứng phân hủy các acid amin trong phụ phẩm cá Sự phân hủy do vi khuẩn của các acid amin chứa cystein và methyonine làm sản sinh ra H2S, CH3SH, (CH3)2S các chất này là nguyên nhân chính làm ô nhiễm môi trường xung quanh (Nguyễn Thị Mỹ Hương, 2018)

Khi thải bỏ các phụ phẩm cá thì các cơn mưa cuốn trôi các hợp chất phân hủy

từ phụ phẩm ra sông, hồ làm ô nhiễm môi trường nước

Trong phế thải có chứa mầm bệnh là các vi sinh vật ký sinh có thể gây bệnh cho người

Ngoài ra, trong phụ phẩm cá chứa một lượng lớn chất vô cơ, khi thải ra ngoài môi trường mà không có xử lý hợp lí thì ảnh hưởng đến môi trường như là chất thải rắn trong công nghiệp Bởi vì vậy cần phải có chính sách thật sự hợp lí đối với phụ phẩm cá để tránh gây ô nhiễm môi trường (Ioannis S Arvanitoyannis, 2008)

Hướng tận dụng phụ phẩm cá

Nội tạng cá là nguồn enzyme protease rất lớn mà hiện nay đang được các nhà khoa học quan tâm và khai thác, enzyme được chiết rút được bổ sung vào các quá trình thủy phân protein Các chất thủy phân protein bị phân tách về mặt hóa học hoặc sinh học thành các chuỗi peptide có kích thước khác nhau Điều này tạo điều

kiện cho việc tiết kiệm thời gian, nâng cao năng suất và hiệu suất của quá trình thủy phân và tạo ra các sản phẩm có hoạt tính sinh học cao Bên cạnh đó, gelatin trong các ngành công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm cũng đang được sản xuất

từ nguồn phụ phẩm là xương, da và bong bóng cá (Biohaz, 2010; Mbatia, 2011) Đầu và xương cá ngừ chứa một lượng canxi và phospho đáng kể có thể tận dụng để

bổ sung vào thức ăn chăn nuôi hoặc thực phẩm cho người Bột xương cá ngừ có tiềm năng trở thành một sản phẩm phụ giá trị gia tăng trong ngành công ngiệp chế biến cá ngừ

Phụ phẩm cá có thể là nguồn cung cấp lipid rất tốt cho sức khỏe khi sử dụng

nó vào các sản phẩm dinh dưỡng cho người và động vật (Falch, 2006) Việc sử dụng dầu cá cho tiêu dùng của con người đang ngày càng tăng lên trong vài thập niên gần đây (Aidos, 2002) và các nghiên cứu về dinh dưỡng đã cho thấy rằng hầu hết con người không có đủ các axit béo ω-3 trong khẩu phần ăn của họ (Horrock & Yeo, 1990; Simopolous, 2002) Như chúng ta đã biết, thiếu acid béo ω-3 dẫn đến ảnh hưởng khả năng nhận thức, khả năng nhìn… Dầu cá là nguồn dinh dưỡng bổ sung phù hợp có thể bù đắp sự thiếu hụt dinh dưỡng này

Trước đây, các phụ phẩm cá ngừ thường bị thải ra môi trường hoặc chỉ được tận dụng làm thức ăn cho người và động vật một cách đơn giản và thô sơ Sau đó, người ta bắt đầu ứng dụng phương pháp thủy phân trong quá trình sản xuất bột cá

để kết hợp với việc thu hồi dầu từ phụ phẩm cá ngừ Hiện nay, việc sử dụng các phương pháp ứng dụng công nghệ enzyme trong quá trình thủy phân để thu hồi protein từ đầu, xương cá, thịt vụn,…để tạo ra các sản phẩm như thức ăn cho gia súc, bột nêm gia vị, bột đạm dinh dưỡng… đang được thế giới quan tâm Tuy nhiên, việc ứng dụng phương pháp này ở các doanh nghiệp trong nước còn hạn chế

Vì thế, cần có những kế hoạch thu hồi và sử dụng nguồn phụ phẩm một cách

có hiệu quả, để cho các sản phẩm này không còn là phụ phẩm nữa mà trở thành nguồn nguyên liệu thứ cấp, mang lại hiệu quả kinh tế cho các doanh nghiệp mà không bị lãng phí và gây ô nhiễm môi trường

Một trong những giải pháp để giải quyết vấn đề trên đó là ứng dụng công nghệ

sinh học – một giải pháp phù hợp với xu hướng hiện nay – an toàn, tiết kiệm năng lượng, thân thiện với môi trường Một số đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ

- Trần Thị Hồng Nghi và cộng sự (2011) đã nghiên cứu sử dụng enzyme

protease từ vi khuẩn B subtilis để thủy phân phụ phẩm cá tra và ứng dụng

sản phẩm thủy phân trong việc sản xuất nước mắm

- Nguyễn Thị Mỹ Hương (2013), nghiên cứu thủy phân đầu cá ngừ nhằm thu hồi dầu cá cũng như dịch thủy phân ứng dụng vào sản xuất nước mắm đầu cá ngừ

- Nghiên cứu chế độ thủy phân đầu cá ngừ bằng enzyme protamex và flavourzyme (Hồ Phương Thảo, 2013)

1.2 Tổn quan về nấm men Yarrowia lipolytica

1.2.1 Nấm men Y lipolytica, loà nấm men p truyền t ốn

Saccharomycetaceae Nó thường được tìm thấy trên các cơ chất từ động vật hay thực vật với nguồn carbon chủ yếu có thể là alkane, lipid hoặc protein Nấm men này được phân lập lần đầu tiên từ bơ thực vật (margarine) ở Hà Lan năm 1928

với tên gọi là Torula lipolytica Cũng có thể tìm thấy nấm men này trong các sản

phẩm giàu protein và lipid như pho-mát hay xúc xích (Barth và cộng sự, 1997) Nấm men này chiếm ưu thế trong các loại pho-mát camembert hay pho-mát mốc xanh với mật độ lên tới 106 – 107 CFU/g (Fickers và cộng sự, 2005)

Ban đầu, Yarrowia được phân loại cùng loài với Candida Tuy nhiên, khác với

Candida, Y lipolytica được xếp vào nhóm không gây bệnh và được Cơ quan quản

lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA) nhìn nhận nói chung là an toàn (GRAS),

do đó có thể sử dụng trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm

Y lipolytica là một loại nấm men có khả năng tạo ra nhiều loại sản phẩm thứ

cấp có giá trị như acid hữu cơ, enzyme ngoại bào, protein đơn bào, lipid đơn bào,

Y lipolytica là loài nấm men hiếu khí bắt buộc, nhạy cảm với nhiệt độ vượt

quá 32 – 34oC (Kamnerdpetch và cộng sự, 2007) Nhiệt độ nấm men phát triển tốt nhất là ở 27 - 28°C và không có khả năng phát triển ở nhiệt độ trên 32°C (Amaral et al., 2006) Đây cũng là loài nấm men lưỡng hình với khả năng hình thành các sợi nấm hoặc giả sợi trong những điều kiện nuôi cấy khác nhau như mức độ sục khí, nguồn dinh dưỡng, pH,… (Kamnerdpetch và cộng sự, 2007)

Y lipolytica có khả năng chuyển hóa nhiều loại đường ngoại trừ saccharose do

khuyết thiếu enzyme invertase Nhưng mặt khác, nó lại có thể sử dụng nhiều dạng

cơ chất kị nước như alkane, acid béo, các triglyceride hay thậm chí là acetate làm nguồn carbon duy nhất (Barth và cộng sự, 1997)

1.2.2 Các yếu tố ản ưởn đến s n trưởn của nấm men Yarrowia lipolytica

a Ản ưởn của n uồn d n dưỡn

Nguồn carbon: Y lipolytica là nấm men hiếu khí bắt buộc có khả năng phân

hủy một cách hiệu quả các chất kị nước như n-ankan, acid béo, chất béo và các loại dầu theo các con đường chuyển hóa đặc biệt (Fickers và cộng sự, 2005) Trình tự bộ gen của các loài nấm này đã được xác định có mối quan hệ với nấm men truyền

thống S cerevisiae Tuy nhiên, cơ chế di truyền thì khác nhau Đặc biệt bộ gene có

sự mở rộng của hệ protein và gen liên quan đến việc sử dụng chất kị nước (Thevenieau và cộng sự, 2008; Wang và cộng sự, 1999)

Hình 1.2 Hình dạng tế bào Yarrowia lipolytica VTCC0544

Nguồn: Phạm Thị Như Ý, 2018

Y lipolytica có khả năng phân hủy nhiều loại đường hexose như glucose,

fructose và mantose Vận chuyển các monosaccharid, glucose, fructose hay mantose

trong Saccharomyces cerevisiae là quá trình khuếch tán, tuy nhiên có thể khác nhau trong các loại nấm men khác nhau Đối với Y lipolytica hệ thống vận chuyển

glucose hoạt động không phụ thuộc vào nồng độ glucose trong môi trường (Does & Bisson, 1989; Flores và cộng sự, 2000)

Rodrigues và Pais (Rodrigues, 1997) đã chỉ ra rằng Y lipolytica có khả năng

sử dụng các acid như acetic, lactic, propionic, malic, succinic, citric và acid oleic như nguồn carbon và năng lượng duy nhất, trong nhiều trường hợp, khả năng này không phụ thuộc vào độ pH của môi trường Khi nấm men phát triển trong môi trường chứa nhiều đường và acid citric hoặc acid lactic thì có sự tăng trưởng diauxic và việc sử dụng hai loại acid này phải chịu sự kìm chế bởi glucose

Hầu hết các chủng Y lipolytica phát triển rất hiệu quả trên acetate như nguồn

carbon duy nhất Nồng độ natri acetate lên đến 0,4% được dung nạp tốt, nồng độ

Dạng đơn bào

Dạng sợi giả

cao hơn làm giảm tốc độ tăng trưởng và nồng độ cao hơn 1,0% thì ức chế sự phát triển của nấm men (Barth, 1979)

Theo Barth và Gaillardin (Barth và Gaillardin, 1979), Y lipolytica sử dụng

ethanol như nguồn carbon ở nồng độ lên đến 3,0% Một số dehydrogenas NAD+ và NADP+ đã được nghiên cứu Y lipolytica Có thể tồn tại hai loại dehydrogenas

NAD+ khác nhau về mặt đặc hiệu Tổng hợp của hai enzyme đường như không bị kiềm chế bởi dương hoặc cảm ứng bằng ethanol (Barth & Gaillardin, 1997)

Glycerol cũng có thể được sử dụng làm nguồn carbon trong điều kiện hiếu khí bởi nhiều loại nấm men (Amaral và cộng sự, 2009), được đồng hóa thông qua con đường glycerol-3-phosphate hoặc dihydroxyacetone Một số nấm men được cho là đồng hóa glycerol qua dihydroxyacetone bởi dihydroxyacetone kinase (Wang và cộng sự, 2001) Papanikolaou đã sử dụng thành công trong việc sử dụng glycerol

thô nuôi Y lipolytica và sản xuất acid citric Môi trường glycerol ban đầu cao (40

gl-1) với nitơ hạn chế dẫn đến bài tiết acid citric lên đến 35 gl-1 (sản lượng 0,42 – 0,44 g acid/g glycerol tiêu thụ) Sản xuất lipid cũng được nghiên cứu cùng nguồn carbon (Papanikolaou, 2002)

Nấm men Y lipolytica thường được phân lập từ môi trường có chứa chất béo,

chẳng hạn như sản phẩm sữa, môi trường ô nhiễm và gia cầm sống và đặc biệt phù hợp với chất kị nước

Aguedo và cộng sự (Aguedo và cộng sự, 2003) đã nghiên cứu các tính chất bề

mặt của Y lipolytica W29 bằng các thử nghiệm MATS và quan sát thấy đặc tính ưa

nước của bề mặt của các tế bào phát triển trong đường hoặc dầu, với tính cho/nhận

điện tử trong sự có mặt của methyl ricinoleate Ngược lại, chủng Y lipolytica

IMUFRJ 50682, được phân lập từ vịnh Guanabara ở Rio de Janeiro, Brazil, cho thấy sự bám dính của tế bào rất cao đối với các dung môi không phân cực, một dấu hiệu tính kị nước cao (Amaral và cộng sự, 2006), cho thấy sự hiểu biết về cơ chế của chất kị nước thay đổi từ chủng này đến chủng khác

Trong quá trình lên men hydrocarbon, pha dầu được phân tán dưới dạng giọt trong pha nước và sự tương tác bề mặt là xu hướng để tạo thành các giọt dầu

Gutierrez và Erickson (Gutierrez, 1977) quan sát thấy sự giảm đường kính trung bình của các giọt dầu đồng thời với sự giảm tương tác bề mặt trong môi trường

trong quá trình tăng trưởng của Y lipolytica trong hexadecane do hiện tượng sản

xuất tác nhân hoạt động bề mặt bởi nấm men Trong thực tế, Biryukova và cộng sự (2006), đã phát hiện và cô lập một số chất nhũ hóa có khả năng ổn định hệ nhũ

tương nước/dầu, trong môi trường phát triển alkane của Y lipolytica Chất nhũ hóa

sinh học này được gọi là Liposan bao gồm 83% carbohydrate và 17% protein Một

chủng Y lipolytica khác cũng có khả năng sản xuất chất nhũ hóa sinh học, với thành

phần tương tự, chỉ có mặt của glucose như nguồn cacbon, cho thấy việc sản xuất các tác nhân hoạt động bề mặt là một đặc tính cấu thành của nấm men này (Amaral

và cộng sự, 2000)

Nguồn n tơ: Ý nghĩa chủ yếu của nguồn nitơ là cung cấp cho tế bào nguyên

liệu để hình thành các nhóm amin (-NH2) và imin (-NH-) để tổng hợp nên protein

và các hợp chất khác của nguyên chất Nấm men đồng hóa được các hợp chất acid amin và nitơ vô cơ: dễ đồng hóa hơn cả là ion NH4+

vô cơ có sẵn trong môi trường Các hợp chất hữu cơ chứa nitơ của tế bào là các acid amin, các nucleotide purin, protein, pirimidin và một số vitamin Còn đối với nguồn nitơ vô cơ là các muối amoni của acid vô cơ cũng như hữu cơ (amoni phosphate, muối acetate, lactate, malate…), cao ngô, cao nấm men hay dịch thủy phân

b Ản ƣởn của đ ều k ện nuô

Oxy: Y lipolytica là nấm men hiếu khí bắt buộc Trong quá trình nuôi cấy liên

tục Y lipolytica N1, nhu cầu oxy cho sự tăng trưởng và tổng hợp acid citric được

tìm thấy phụ thuộc vào nồng độ sát trong môi trường (Kamzolova và cộng sự,

2003) Việc bổ sung các perfluorocarbons (PFCs) vào môi trường nuôi cấy Y

lipolytica đã được báo cáo như một phương pháp mới để tăng cường sự hấp thu oxy

(Amaral và cộng sự, 2006) Khi tăng nồng độ PFC và tốc độ lắc thì Y lipolytica có tốc độ tăng trưởng cao hơn Amaral và cộng sự (Amaral và cộng sự, 2006a) cũng

quan sát thấy một phân vùng lạ của tế bào giữa các pha dung dịch và pha PFC hữu

cơ, với sự ưa thích bất ngờ của các tế bào với các dung môi hữu cơ Các phản ứng

thích nghi của Y lipolytica với stress oxy hóa gây ra bởi các chất oxy hóa hydrogen

peroxide, menadion, và juglone đã được nghiên cứu bởi Biryukova và cộng sự (Biryukova và cộng sự, 2006) Sự thích ứng của các tế bào nấm men đối với các tác nhân oxy có liên quan đến sự gia tăng hoạt động của enzyme catalase tế bào, superoxide dismutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, glutathione reductase, các enzyme chính liên quan đến bảo vệ tế bào để chống lại quá trình stress oxy hóa Lopes và cộng sự (Lopes và cộng sự, 2009) sử dụng lò phản ứng sinh học áp lực để

tăng khả năng hòa tan oxy trong môi trường nuôi cấy Y lipolytica Tăng oxy có khả

năng gây ra cảm ứng của các enzyme chất chống oxy hóa như superoxide dismutase, liên quan đến các cơ chế phòng thủ của tế bào chống lại sự oxy hóa một cách hiệu quả và các tế bào có thể đối phó với tăng áp suất Khi áp suất dưới 6 bar thì khối lượng sinh khối và tốc độ phát triển tăng tương ứng 3,4 lần

c Ản ƣởn của n ệt độ

Nhiệt độ có ảnh hưởng sâu sắc không những đối với sự sinh sản của vi sinh vật mà còn đối với sự trao đổi chất của chúng (ảnh hưởng đến tốc độ của các phản ứng hóa sinh) Nấm men là những vi sinh vật chịu lạnh có thể thích nghi ở 0oC, nhưng có một số nấm men phát triển được 45o

C (Margesin & Schinner, 2001) Nhiệt độ thường gây cho vi sinh vật những chiều hướng sau Đối với nhiệt độ thất thường không làm chết vi sinh vật ngay mà nó tác động lên khả năng chuyển hóa các hợp chất, làm ức chế hoạt động các hệ enzyme, làm thay đổi khả năng trao đổi chất của chúng, vì thế làm mất khả năng sinh trưởng và sinh sản Nhiều trường hợp

vi sinh vật sẽ bị chết Khả năng gây chết của chúng hết sức từ từ chứ không như nhiệt độ cao Nhiệt độ cao thường gây chết vi sinh vật một cách nhanh chóng, do gây biến tính protein, làm cho các hệ enzyme không hoạt động được, vi sinh vật dễ dàng bị tiêu diệt

Nghiên cứu của Hồ Thị Thu Minh (2014) về đặc điểm sinh trưởng của nấm

men Y lipolytica W29 và VTCC 0544 trên môi trường thạch ở các nhiệt độ khác

nhau 20, 27, 30 và 37°C trong 3 ngày đã chỉ ra rằng ở nhiệt độ 27°C, nấm men này

sinh trưởng tốt hơn 30°C và 20°C Nấm men Y lipolytica không phát triển ở nhiệt

độ 37°C

1.2.3 Ứn dụn của nấm men Y lipolytica tron xử lý p ụ p ẩm côn n ệp

Đã có nhiều nghiên cứu sử dụng vi sinh vật nhằm xử lý những khu đất hay nước ô nhiễm hydrocarbon bằng phương pháp sinh học được tiến hành Một chủng

Y lipolytica ưa lạnh (Y lipolytica RM7/11) phân lập từ đất trên núi Alpes có khả

năng sinh trưởng trong dải nhiệt độ rộng từ 0 – 30o

C và phân hủy tới 68% lượng dầu diesel chỉ sau 10 ngày (Margesin & Schinner 2001) Điểm đáng quan tâm là nghiên cứu này cho phép tạo ra cảm biến sinh học (Alkasrawi, 1999) Các nhà

nghiên cứu đã sử dụng các tế bào Y lipolytica dạng cố định để phát hiện các alkane

có mạch dài trung bình Hệ cảm biến sinh học này vận hành tốt ngay cả khi nhiệt độ thấp (5oC) với độ nhạy tối ưu ở 15oC, và đáp ứng với mức nồng độ dodecane lên tới

100 mM Chủng mang ký hiệu NCIM 3589 (Bảng 1.2) cho thấy khả năng phân hủy dầu thô hết sức hiệu quả (đạt 78% trong vòng 5 ngày) (Bankar và cộng sự, 2009) Trong công nghiệp chế biến cá, chỉ hơn nửa lượng nguyên liệu được chế biến thành sản phẩm cho người Phần còn lại sinh ra lượng phụ phẩm, phụ phẩm khổng

lồ thường được chế biến thành bột cá (Valdimarsson và cộng sự, 1998) Phụ phẩm

từ cá thường có hàm lượng lipid cao, điều này làm giảm giá trị thương phẩm của bột cá Trong báo cáo của mình, Yano và cộng sự (2008) đã chỉ ra khả năng sử

dụng Y lipolytica để xử lý hoặc nâng cao giá trị cho phụ phẩm từ cá Tiến hành lên men ở trạng thái rắn cho cá xay nhỏ với Y lipolytica giúp giảm bớt hàm lượng chất

béo trong phụ phẩm từ cá Sau khi ủ 96 giờ kết hợp với đảo trộn gián đoạn, lượng

chất béo thô đã giảm tới 46% trong khi lượng protein hao hụt không đến 1% Với cùng thời gian lên men như vậy, sử dụng hỗn hợp vi khuẩn chỉ làm giảm được 28,3% lượng chất béo thô trong phụ phẩm từ cá (Dao & Kim, 2011)

Bảng 1.2 Ví dụ sử dụng Y lipolytica để xử lý hay nâng cao giá trị cho phụ

phẩm

ATCC 20255 Nước thải từ nhà máy chế biến oliu Lipase, protein

đơn bào W29 Nước thải từ nhà máy chế biến oliu Lipase

ACA-DC

50109

Nước thải từ nhà máy chế biến oliu Acid citric

UCP 0988 Phụ phẩm từ nhà máy tinh chế dầu thực

1.3.1 Tìn ìn sản xuất bột cá làm n uy n l ệu c o c ế b ến t ức ăn c ăn nuô

Thực tế chăn nuôi ở nước ta trong thời gian qua cho thấy sự tiến bộ về công nghệ và thiết bị chế biến thức ăn chăn nuôi Sự đa dạng về nguyên liệu đã có tác động rất lớn làm tăng trưởng mạnh đàn gia súc, gia cầm và diện tích nuôi trồng thủy

sản cả về số lượng lẫn chất lượng Song, điều đáng lo ngại có thể cản trở sự phát triển của ngành chăn nuôi đó là giá thức ăn còn quá cao khiến cho giá thành sản phẩm chăn nuôi còn đắt hơn so với các nước trong khu vực, làm cho người chăn nuôi lãi ít hoặc không có lãi, khả năng cạnh tranh trên thị trường thế giới thấp, thậm chí một số sản phẩm chăn nuôi không xuất khẩu được Đây là thách thức lớn đặt ra cho ngành chăn nuôi cần có biện pháp hạ giá thức ăn bằng cách tự sản xuất trong nước, tận dụng những nguồn nguyên liệu giá thành thấp thay vì nhập khẩu

Nguyên nhân làm cho giá thức ăn chăn nuôi gia súc tăng cao do một số nguyên liệu phải nhập ngoại với giá cao, vì trong nước chưa đáp ứng được về chất lượng và số lượng sản phẩm Trong thành phần thức ăn chăn nuôi gia súc ngoài ngô, đỗ tương, khoáng thì lượng bột cá chiếm tỷ lệ khá lớn từ 5 – 10% nguyên liệu đối với thức ăn gia cầm, 20 – 60% với thức ăn nuôi trồng thủy sản, nhưng chiếm 15 – 50% cơ cấu giá

Hàng năm trên thế giới sản lượng thủy sản đạt gần 100 triệu tấn, 70% sản lượng cá làm thực phẩm trực tiếp cho con người, còn lại 30% dùng làm bột cá (25,5 triệu tấn) Về chất lượng dinh dưỡng đến có thể nói chưa có loại nguyên liệu nào thay thế được cho bột cá giàu năng lượng, hàm lượng các axit béo cao, nhiều vitamin và kích thích bột cá gây cảm giác ngon miệng cho vật nuôi Có rất nhiều nước có ngành sản xuất bột cá phát triển như Na Uy, Nhật Bản, Mỹ, Chile, Đặc biệt, sản lượng bột cá của Peru khoảng 2,2 – 2,5 triệu tấn với giá bán khoảng 1500USD /tấn Trong khu vực các nước có ngành sản xuất bột cá phát triển, sản phẩm xuất đi nhiều nước trên thế giới là: Trung Quốc, Đài Loan, Thái Lan

Ở Việt Nam, phần lớn bột cá cung cấp cho các nhà máy chế biến thức ăn chăn nuôi gia súc trong nước đều nhập khẩu chiếm khoảng 70%, giá rất cao (7000 – 8000 đồng/kg) từ các nước: Peru, Chile, Nhật, Trung Quốc Tuy nhiên hàm lượng dầu thấp sản xuất theo công nghệ ép tách dầu, số ít của Thái Lan, Malaisia, còn 30%

do hơn 10 nhà máy trong nước nhập thiết bị nước ngoài sản xuất nằm tại các tỉnh Hải Dương, Đà Nẵng, Kiên Giang và một số cơ sở khác liên doanh với nước ngoài

mới được bộ thủy sản cho phép xây dựng ở Bà Rịa Vũng Tàu và Biên Hòa với công suất là 1000 – 3600 tấn bột cá/năm

1.3.2 Quy trìn côn n ệ sản xuất bột cá

Theo Phan Quốc Phong (2006), công nghệ sản xuất bột cá hiện nay dựa trên 2 quy trình công nghệ chính là:

- Công nghệ sản xuất không ép tách dầu và nước

- Công nghệ sản xuất có ép tách dầu và nước

a Quy trìn côn n ệ sản xuất bột cá k ôn ép tác dầu

Công nghệ này được sử dụng ở một số nước: Thái Lan, Malaisia, với sơ

đồ công nghệ như sau:

Hình 1.3 Quy trìn côn n ệ sản xuất bột cá k ôn ép tác dầu

Ưu điểm: Thiết bị, công nghệ sử dụng đơn giản, năng suất lớn, chi phí đầu tư

thiết bị thấp

Nhược điểm: Nguyên liệu chế biến giới hạn, cá loại nguyên liệu có hàm lượng

dầu thấp Nếu sử dụng các loại cá có hàm lượng lipid trên 2% thì lượng dầu trong bột cá khi sấy khô vẫn còn lại 10% lượng dầu này vượt quá tiêu chuẩn cho phép Trong dây chuyền thiết bị rửa bẩn, nhớt thối, rửa mặn trong đá ướp cá nên sản phẩm dễ lẫn tạp chất

Chi phí cho quá trình khá lớn, do nhiệt độ sấy cao nên chất lượng sản phẩm bột cá giảm, việc không tách được dầu làm bột cá dễ bị hư hỏng, thời gian bảo quản ngắn, muốn kéo dài phải sử dụng hóa chất để bảo quản Mặt khác, bột cá nhiều dầu rất khó nghiền nhỏ, vì vậy các nhà máy chế biến thức ăn phải trộn với các nguyên liệu khác để nghiền nhỏ được trước khi tạo viên Do vậy, bột cá không tách dầu thường chỉ dùng sản xuất thức ăn cho gà, lợn

Thiết bị chính của dây chuyền này là máy sấy dạng đĩa, dùng tác nhân dầu ở nhiệt độ 200 – 250°C, hiệu quả sử dụng cao, an toàn (do áp suất thấp hơn dùng nồi

hơi), nhưng giãn nở nhiệt rất lớn nên đòi hỏi vật liệu chế tạo, đặc biệt công nghệ gia công phức tạp, thông thường các công ty Thái Lan phải liên doanh với Mỹ để chế tạo Chính vì có nhiều hạn chế nên trên thế giới công nghệ này ít được sử dụng

b Quy trìn côn n ệ sản xuất bột cá có ép tác dầu

Với các nước có nền công nghệ sản xuất bột cá hiện đại như: Na Uy, Nhật Bản, Đài Loan, chủ yếu sử dụng công nghệ sản xuất bột cá có ép tách dầu trước khi sấy Ngoài sản phẩm chính là bột cá ngừ người ta còn thu được một số sản phẩm khác từ dầu cá

Hình 1.4 Quy trìn côn n ệ sản xuất bột cá có ép tác dầu

Ưu điểm: Do tách được phần lớn lượng dầu, lượng nước nên quá trình làm khô

nhanh, nhiệt độ sấy không cao (sử dụng nhiệt từ nồi hơi) chi phí cho quá trình làm