Xử lý phụ phẩm chế biến tôm bằng phương pháp vi sinh vật

Hiện trạng

Hầu hết tôm xuất khẩu được chế biến dưới dạng bóc vỏ bỏ đầu, tỷ lệ phần đầu và vỏ bị thải bỏ khá lớn, chiếm khoảng 50% trọng lượng tôm. Điều đáng lo ngại là với xu hướng chế biến tôm ngày càng phát triển như hiện nay, lượng phụ phẩm tích lũy từ quá trình chế biến tôm ngày càng nhiều. Điều này mang đến không ít áp lực về môi trường. Bên cạnh vấn đề về ô nhiễm, dưới góc nhìn của các nhà khoa học trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm như PGS.TS Đỗ Thị Bích Thủy, khoa Cơ khí – Công nghệ, trường ĐH Nông Lâm (ĐH Huế), phụ phẩm tôm còn là một nguồn nguyên liệu đầy giá trị. Vỏ và đầu tôm rất giàu protein, chitin cùng nhiều khoáng chất… có thể tách chiết để tạo ra các sản phẩm giá trị như chitosan, glucosamine và astaxanthin.

Hiện ở Việt Nam cũng như trên thế giới, rất nhiều nơi đã phát triển các phương pháp xử lý phụ phẩm tôm để tạo thành chitosan, phân bón, thức ăn chăn nuôi, dịch đạm bổ sung trong thực phẩm hay phổ biến gần đây là nhựa sinh học… Việc ứng dụng phương pháp sinh học như sử dụng các loại enzyme hay vi sinh vật để xử lý vỏ tôm là xu hướng nghiên cứu nhiều nơi đang theo đuổi, bởi vì nó vừa có khả năng tách protein trong phụ phẩm tôm, vừa thân thiện với môi trường. Về bản chất, các nhà nghiên cứu sẽ sử dụng các vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp ra protease – nhóm enzym thủy phân có khả năng cắt mối liên kết peptide trong các phân tử polypeptide, protein và một số cơ chất khác tương tự, để phân hủy protein. Tuy nhiên, phương pháp sinh học có nhược điểm là tốn nhiều thời gian xử lý, dẫn đến hiệu suất chưa cao bằng xử lý hóa học, vì vậy ứng dụng trong thực tế vẫn còn hạn chế.

Nghiên cứu tạo ra chitosan tan trong nước và kháng khuẩn từ vỏ TTCT. Ảnh: ST

Phương pháp nghiên cứu

PGS.TS Đỗ Thị Bích Thủy cho biết: “Chúng tôi đã phân lập được chủng vi khuẩn Bacillus subtilis C10 có khả năng xử lý phụ phẩm tôm. Chủng này được phân lập từ chính phế liệu tôm vì nếu lấy từ đó thì nó dễ thích nghi và xử lý phế liệu tôm hiệu quả hơn. Một điều may mắn là chủng này có khả năng sinh tổng hợp protease rất cao và đa dạng”.

Để tăng cường hiệu quả khử protein của chủng vi khuẩn B.subtilis C10, nhóm nghiên cứu đã chuẩn bị môi trường tối ưu và tiến hành thử nghiệm. Cụ thể, môi trường nuôi cấy gồm 0,5% pepton; 0,15% cao thịt, 0,1% cao nấm, 0,5% NaCl, 5,2% bột sắn và 1,3% phế liệu tôm. Sau khi hấp tiệt trùng môi trường ở nhiệt độ 121⁰C trong 20 phút và để nguội trước khi bổ sung sinh khối B. subtilis C10, tiến hành lên men hỗn hợp trong 24 giờ ở nhiệt độ 35⁰C, từ đó thu được phần dịch lỏng caroten-protein và phần bã chitin. Kết quả phân tích cho thấy phương pháp này có khả năng khử gần như toàn bộ protein trong phụ phẩm tôm, hàm lượng protein còn lại ở phần bã chitin chỉ là 11%. Sau khi dùng B.subtilis, nhóm nghiên cứu tiếp tục sử dụng vi khuẩn lactic để xử lý phụ phẩm tôm. Bởi, ngoài ưu điểm là lợi khuẩn, vi khuẩn lactic còn có khả năng khống chế hoạt động của B.subtilis, đồng thời cũng sinh ra enzyme ngoại bào để tiếp tục xử lý phế liệu tôm.

Nhóm nghiên cứu đã hoàn thiện quy trình xử lý phụ phẩm tôm bằng hai chủng vi khuẩn B.subtilis và lợi khuẩn lactic. Đầu tiên, phế liệu tôm sẽ được xử lý nhiệt – phơi khô hoặc sấy khô, hoặc thanh trùng. Ở giai đoạn thứ nhất, nhóm nghiên cứu đem ủ phế phẩm tôm với chủng vi khuẩn B.subtilis để khử protein. Đến giai đoạn hai, họ bổ sung thêm vi khuẩn lactic để ủ trong điều kiện 43⁰C. Sau khi ủ xong, có thể sử dụng thiết bị ép hoặc ly tâm để tách dịch đạm ra khỏi phần chitin, thu được hai sản phẩm: phần bã để sản xuất chitin, thứ hai là phần dịch đạm chứa enzyme và probiotic có thể dùng làm thức ăn chăn nuôi hoặc chất dẫn dụ tôm.

Kết quả

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm xử lý phế liệu tôm ở quy mô nhỏ và thu được hai sản phẩm trên. Phần dịch đạm được mang đến một nhà máy sản xuất thức ăn nuôi tôm và phối trộn vào quá trình sản xuất thức ăn. Dù trải qua quy trình ép, đùn, sấy với mức nhiệt cao song khi phân tích thức ăn nuôi tôm thành phẩm, hàm lượng của lợi khuẩn B.subtilis C10 vẫn còn rất nhiều. Khi thử nghiệm ở đầm nuôi tôm, thức ăn có bổ sung dịch đạm có khả năng dẫn dụ tôm rất tốt, cao hơn so với loại thức ăn bình thường.

PGS.TS Đỗ Thị Bích Thủy nhận xét: “Với phương pháp vi sinh vật mà chúng tôi đã phát triển, không chỉ giúp thu hồi được các nguyên liệu giá trị từ vỏ tôm như chitin, caroten-protein với hàm lượng cao mà còn giảm thiểu ảnh hưởng đến môi trường”. Trong tương lai, nhóm nghiên cứu hướng tới việc thương mại hóa hoặc chuyển giao công nghệ cho các đơn vị khác để phát triển ứng dụng này lan rộng trong thực tế.

Bích Hòa

Tổng hợp