Protein cá thủy phân: Quy trình sản xuất, đặc điểm sinh học và ứng dụng trong dinh dưỡng

Đâu là nguồn nguyên liệu protein phù hợp nhất của tương lai?

Trong các loại nguyên liệu để sản xuất đạm thủy phân thì cá biển là nguồn nguyên liệu được đánh giá cao nhất về mức độ hữu dụng sinh học, tuy nhiên do tính hữu hạn của sản lượng cá biển đánh bắt hàng năm trên thế giới, cùng những vấn đề liên quan đến phát triển bền vững, nguồn đạm từ cá biển đang ngày trở nên thu hẹp và giá thành ngày càng tăng cao.

Ngoài ra, một số nguồn protein được đánh giá cao khác cũng có nguồn gốc từ động vật biển như ruốc biển (krill meal) thì sản lượng cũng có hạn và liên quan đến tính bền vững trong duy trì chuỗi thức ăn tự nhiên, hoặc mực (dịch gan mực, đạm mực thủy phân) thì thường tồn tại vấn đề về tích tụ kim loại nặng trong nguyên liệu. Hoặc một nguồn protein dồi dào khác là Bột tôm, hay đạm tôm thủy phân thì thường hay vướng mắc ở vấn đề tồn dư kháng sinh. Đó chính là điều cản trở các nhà dinh dưỡng đưa vào công thức thức ăn chăn nuôi, thủy sản.

Thêm vào đó, chi phí cho các loại đạm này thường cao cho nên chỉ có những công thức thức ăn heo con, thú cưng hay các loại thức ăn chức năng cao cấp mới được cân nhắc bổ sung số lượng nhiều các nguyên liệu đắt đỏ này.

Quy trình xử lý nguyên liệu trước khi thủy phân

Hiện nay, để giải quyết bài toán chi phí, ngành công nghiệp chăn nuôi đang tìm kiếm các nguồn nguyên liệu đầu vào thay thế tốt hơn. Ví dụ như công ty Marine Functional Vietnam (MFC) trực thuộc NAN Group gần đây đã đưa vào hoạt động nhà máy hiện đại tại Sa Đéc, Đồng Tháp, chuyên về chế biến đạm thủy phân từ cá tra từ nguồn nguyên liệu phụ phẩm cá tra dồi dào tại Việt Nam để tạo nên một nguồn protein có chi phí cạnh tranh và hiệu quả dinh dưỡng không hề thua kém các sản phẩm bột cá biển.

Công nghiệp chế biến cá tra ở Việt Nam đã và đang tạo ra hơn 60% phụ phế phẩm phần lớn được dùng để sản xuất bột cá dùng trong chăn nuôi trong các nhà máy chế biến thủ công nhỏ lẻ. Nhược điểm của bột cá là dễ bị nhiễm vi sinh, và khó giữ được trong thời gian dài nên cần chất bảo quản. Bằng việc thủy phân nguyên liệu cá tra bằng enzyme, các nhà nghiên cứu đã cho ra đời sản phẩm đạm thủy phân với đặc điểm dinh dưỡng và tính hữu dụng cao hơn rất nhiều so với các sản phẩm đạm cá tra chế biến thô ban đầu.

Phụ phẩm chế biến cá có thể được tận dụng để tạo ra nhiều sản phẩm phục vụ ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi, thủy sản

Protein thủy phân từ phụ phẩm cá – tối ưu hóa giá trị dinh dưỡng của nguồn protein tự nhiên

Hiện nay, thủy phân bằng enzyme là quá trình thủy phân protein được đánh giá cao nhất về hiệu quả cũng như tính an toàn cho vật nuôi vì nó mô phỏng quá trình phân cắt enzyme trong hệ tiêu hóa. Việc lựa chọn enzyme cũng là một quá trình R&D lâu dài của từng cá nhân hay tổ chức để tìm ra những loại hiệu quả nhất. Thông thường dựa trên sự kết hợp giữa hiệu quả và kinh tế, mỗi protease có tính đặc hiệu duy nhất cho các liên kết peptide của chuỗi protein.

Với cùng một loại nguyên liệu thô nhưng sử dụng protease khác nhau thì các peptide thu được có thể có các đặc điểm hoàn toàn khác nhau, đặc biệt là liên quan đến hoạt tính sinh học của thành phẩm đạm thủy phân.Để tăng cường hoạt tính sinh học của các peptide được sản xuất, người ta đã sử dụng một số phương pháp như thủy phân nhiều bước với các protease khác nhau.

Lợi ích của kỹ thuật thủy phân và và hoạt tính sinh học của đạm cá thủy phân có thể tóm lược trong một số điểm đáng chú ý như sau:

1. Hoạt tính chống oxy hóa

Linoleic acid (một acid béo nhóm Omega 3) hay một số amino acid, chẳng hạn như tyrosine, methionine, histidine, tryptophan, lysine và proline… có nhiều trong đạm cá thủy phân có chức năng chống oxy hóa hữu hiệu. Tryptophan, tyrosine và methionine cho thấy hoạt động chống oxy hóa cao nhất, tiếp theo là cysteine, histidine và phenylalanine.

Các phương pháp sử dụng các enzyme khác nhau sẽ cho ra sản phẩm có khả năng chống oxy hóa khác nhau như phương pháp sử dụng enzyme Pronase E sẽ tạo ra sản phẩm có khả năng oxy hóa cao nhất.

Thành phần và trình tự amino acid và chiều dài chuỗi cũng là những yếu tố quan trọng chi phối hoạt động chống oxy hóa của peptide.

Ngoài ra, khả năng loại bỏ các gốc tự do được quyết định không những bởi thành phần các amino acid mà còn bởi các chuỗi polypeptide đặc biệt.

2.   Hoạt động kháng ACE

ACE, hay kininase II, là dipeptidyl carboxy peptidase– một enzyme đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh huyết áp. Một trong những phương pháp dùng trong điều trị cao huyết áp hiệu quả là ức chế hoạt động của các ACE.

3.Khả năng kháng khuẩn

Các peptide có chức năng kháng khuẩn được tìm thấy trong đạm thủy phân, thường là các chuỗi ngắn hơn 50 amino acid có vai trò quan trọng trong củng cố miễn dịch không đặc hiệu.

Ngoài việc tiêu diệt các vi sinh vật chúng còn có khả năng đáp ứng các phản ứng viêm. Các peptide từ cá được ghi nhận có khả năng kháng khuẩn và kiềm khuẩn đối với các loại vi khẩn gram âm và gram dương.

Khả năng kháng khuẩn cũng giúp cho sản phẩm thủy phân có khả năng tự bảo quản tự nhiên tốt hơn các sản phẩm đạm chưa qua thủy phân.

4  Kích thích khu vực quy định tính ngon miệng trong não bộ

Một số peptide hoạt tính sinh học có khả năng kích thích lên các gai vị giác ở lưỡi, dây thần kinh vị giác và khu vực điều khiển sự thèm ăn trong não bộ. Vì vậy đạm cá thủy phân là chất “gây nghiện’’ tự nhiên và an toàn sau một thời gian sử dụng.

Ứng dụng của Protein thủy phân từ cá trong dinh dưỡng vật nuôi.

Tỷ lệ protein tiêu hóa cao và hàm lượng amino acid tự do, peptide hoạt tính sinh học dồi dào trong đạm thủy phân cá giúp tăng khả năng hấp thu dinh dưỡng. Bổ sung đạm cá thủy phân trong thức ăn giúp vật nuôi, thủy sản hấp thu dinh dưỡng tốt hơn, nhất là với thú non, từ đó giảm các bệnh tiêu hóa đến từ vi khuẩn có hại trong đường ruột. Ngoài ra, nhờ hấp thu dinh dưỡng tốt, lượng thức ăn cho ăn ít đi mà hiệu quả tăng trưởng lại vượt trội hơn so với bổ sung các loại đạm động vật, thực vật chưa qua thủy phân.

Ngoài ra, khả năng tăng cường miễn dịch của Peptide hoạt tính sinh học trong đạm cá thủy phân đóng vai trò quan trọng trong nâng cao sức khỏe vật nuôi, cải thiện miễn dịch đường ruột, từ đó nâng cao tỷ lệ sống và thể trạng cho vật nuôi.

Do khả năng kích thích thèm ăn, đạm cá thủy phân thường được ứng dụng như một chất dẫn dụ mạnh giúp kích thích lượng ăn vào ở vật nuôi hay tôm cá.

Và một lợi ích không thể không nhắc đến liên quan đến chất lượng thương phẩm trong chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản là vai trò chống oxy hóa của một số peptide hoạt tính sinh học đã góp phần nâng cao đáng kể chất lượng thịt, màu thịt và tăng cường khả năng lưu giữ độ tươi ngon của các sản phẩm chăn nuôi sau khi giết mổ, chế biến.

Kết luận

Đạm thủy phân từ động vật nói chung, và từ cá nước ngọt như cá tra, cá rô phi… nói riêng là nguồn protein chức năng hiệu quả, giải quyết được bài toán về chi phí nguyên liệu thức ăn chăn nuôi, thủy sản và khả năng cung cấp dinh dưỡng trong điều kiện tài nguyên trái đất ngày càng hạn hẹp và khan hiếm.

Nó cũng góp phần giải quyết đầu ra cho một lượng lớn phụ phẩm chế biến nuôi cá nước ngọt giúp giảm thiểu lượng chất thải đưa ra môi trường xuất phát từ công nghiệp nuôi trồng ngày càng gia tăng năng suất như hiện nay.

Tấn Phát