Thức ăn thủy sản: Thách thức thay thế bột cá

Bột côn trùng, bột thực vật sẽ là nguyên liệu mới bổ sung trong thức ăn thủy sản Ảnh: MF

Gia tăng áp lực

Nuôi trồng thủy sản là ngành nông nghiệp phát triển nhanh chóng, đặc biệt là giai đoạn từ năm 2000 đến nay. Theo số liệu thống kê, sản lượng nuôi đạt 61,8 triệu tấn năm 2011, đến năm 2016 con số này đã lên đến trên 80 triệu tấn. Trong khi đó, sản lượng khai thác không tăng, giữ ở mức 90 triệu tấn trong gần 10 năm qua. Vấn đề này đã đặt ra một thách thức lớn cho ngành thức ăn thủy sản, cụ thể là áp lực về nguồn nguyên liệu thay thế bột cá. Đây cũng là trở ngại cho ngành thủy sản trên con đường phát triển bền vững và đặc biệt là thách thức về môi trường, khi mà nguồn khai thác bột cá làm cạn kiệt tài nguyên và đa dạng sinh học.

Trước thực tế này, nhiều dự án nghiên cứu về nguồn nguyên liệu đạm thay thế bột cá để giảm bớt áp lực đã được thực hiện. Điển hình như Dự án tạo sản phẩm Novacq của Tổ chức Nghiên cứu Khoa học và Công nghiệp Liên bang Úc (CSIRO) tạo ra nguồn đạm với các hoạt chất sinh học (dự án Novacq nghiên cứu sản xuất nguồn đạm từ vi khuẩn biển ở những năm của thập niên 1990). Hay dự án Feedkind (nguồn đạm sản xuất từ chủng vi khuẩn tự nhiên có trong đất, sử dụng công nghệ lên men) và gần đây nhất là dự án đạm côn trùng (Insect meal). Tuy nhiên, các dự án này vẫn chưa thể ứng dụng được ở quy mô thương mại do gặp phải một số trở ngại như chi phí giá thành cao và sự đáp ứng sản lượng, tính ổn định chất lượng….

Thách thức

Vì những lý do trên mà đến nay, hầu như các nỗ lực nghiên cứu, các khoản đầu tư rất lớn cho nhiều dự án sản xuất nguyên liệu đạm thay thế bột cá gần 20 năm qua vẫn chưa đi vào thương mại hóa. Các lựa chọn thay thế bột cá đến từ nguồn đạm đậu nành và đạm bắp đậm đặc với tỷ lệ thay thế còn hạn chế. Điều này dễ dàng có thể lý giải bởi bột cá có nhiều ưa điểm vượt trội vì nó là nguồn đạm tuyệt vời đáp ứng các yếu tố tiêu hóa tốt, dẫn dụ tốt, ngon miệng, cân bằng axít amin, Cholesterol axít béo bão hòa cao và giàu khoáng chất nên giúp vật nuôi tăng trưởng tốt. Trong khi đó sử dụng các nguồn đạm thực vật, đặc biệt là đậu nành để thay thế bột cá có một số hạn chế như: Các yếu tố kháng dưỡng cao dễ gây viêm nhiễm ruột và gan của vật nuôi thủy sản; Độ đạm biến động cao và lượng axít amin Taurine thấp; Dẫn dụ thấp; Độ ngon miệng thấp; Thành phần axit béo bão hòa mạch dài (EPA/DHA) thấp và thường thiếu hụt khoáng chất; Hàm lượng Cholesterol rất thấp hoặc không có.

Yếu tố kháng dưỡng (Anti-nutrients): Yếu tố kháng dưỡng của đạm thực vật là một trong các trở ngại thay thế bột cá ở hàm lượng cao. Đậu nành là nguồn chứa hầu hết các yếu tố kháng dưỡng, nhiều hơn so với các nguồn đạm thực vật khác. Hàm lượng kháng dưỡng trong đậu nành rất cao và khá biến động (Kumar, 2017). Các yếu tố kháng dưỡng chính trong đậu nành (Kumar, 2017): Trypsin inhibitor (15 – 35 TIU/mg); Lectin (10 – 200 µg/g); Phytate (3 – 4%); NPS & Oligosachharides (25 – 35%). Yếu tố kháng dưỡng rất cao trong đậu nành là trở ngại lớn cho giải pháp thay thế bột cá vì các yếu tố này đã được chứng minh là nguyên nhân gây ra hiện tượng viêm nhiễm ruột, gan ở mức nghiêm trọng cho vật nuôi thủy sản khi hàm lượng đậu nành vượt quá 22% trong khẩu phần ăn.

Axít amin : Các nguồn đạm thực vật thay thế bột cá thường hạn chế về các axít amin thiết yếu, đặc biệt Lysine, Methionine và Taurine thường thấp trong đạm thực vật so với đạm bột cá.

Khả năng dẫn dụ, độ ngon miệng và axít béo bão hòa mạch dài: Dẫn dụ và độ ngon miệng thường được quyết định bởi các phân tử hòa tan trong nước (water-soluble molecules) dưới dạng các peptides/L-amino acids(đạm hòa tan) hoặc các axít béo bão hòa mạch dài (EPA/DHA). Chúng có nhiều ở bột cá trong khi đạm thực vật thường có hàm lượng đạm hòa tan và axit béo bão hòa thấp hơn (L. Gasco và ctv, 2018).

Cholesterol: Cholesterol có hàm lượng cao trong bột cá và cũng là một thành phần dinh dưỡng quan trọng cho các loài tôm và giáp xác. Nó là tiền chất (precursor) cho việc tổng hợp ra các hormone tăng trưởng steroid giúp cho các loài giáp xác như tôm tăng trưởng tốt. Tuy nhiên nguồn Cholesterol tổng hợp có chi phí rất cao, vì vậy khi sử dụng thay thế để đáp ứng đủ nhu cầu của tôm và giáp xác là vô cùng khó khăn do giá thành công thức sẽ đẩy lên cao.

Khoáng chất và vitamin: Tương tự, khoáng chất ở bột cá có hàm lượng cao hơn nhiều so với các nguồn đạm thực vật, đặc biệt là khoáng phosphorous và vitamin Choline. Tuy nhiên, đây không phải là một trở ngại lớn trong giải pháp thay thế vì nguồn khoáng tổng hợp có thể giải quyết tốt nhu cầu khoáng chất cho vật nuôi thủy sản.

Giải pháp

Đến nay trên thực tế, chỉ có các nguồn nguyên liệu đạm thực vật như đạm đậu nành đậm đặc (Soy Protein Concentrates – SPC), đậu nành lên men (Fermented soy – FS) và đạm bắp đậm đặc (Corn Protein Concentrates – CPC hay tên thương mại là Empyreal 75) là những nguyên liệu đáp ứng được nhu cầu thay thế một phần bột cá trong thức ăn thủy sản ở quy mô thương mại, mặc dù mỗi nguyên liệu có những ưu, nhược điểm riêng của nó.

Đạm thực vật nếu sản xuất bằng công nghệ thông thường sẽ khó tạo ra được các nhóm dẫn dụ, ngon miệng và độ tiêu hóa đạm cũng không cao. Đây là một trở ngại khi thay thế bột cá, tuy nhiên công nghệ wet milling và enzyme (enzyme solubilization) tạo ra nguồn đạm bắp đậm đặc (Empyreal 75) thuần khiết có thể giải quyết vấn đề này. Công nghệ này loại bỏ được hầu hết tinh bột và kháng dưỡng, gia tăng lượng đạm hòa tan từ đó làm tăng độ tiêu hóa đạm, giúp cho vật nuôi ăn ngon miệng và tăng trưởng tốt hơn.

Xu thế nghiên cứu hiện nay về giải pháp thay thế bột cá từ nguồn nguyên liệu phong phú như đạm bắp và đạm đậu nành là sử dụng các công nghệ tập trung vào việc làm đậm đặc và thuần khiết (loại bỏ tạp chất và độc tố) từ đậu nành và bắp. Cũng như phối hợp công nghệ lên men đạm bắp và đạm đậu nành bằng vi khuẩn Lactobacillus sp. Công nghệ này giúp có được các peptides ngắn với chức năng tăng cường sức khỏe, dẫn dụ và ngon miệng. Hay quá trình lên men sẽ tạo ra các axít hữu cơ có chức năng giúp tiêu hóa tốt hơn và cải thiện hệ vi khuẩn có lợi đường ruột cho thủy sản, đồng thời làm giảm các yếu tố kháng dưỡng và phóng thích các khoáng hữu dụng sinh học cho vật nuôi (bio-available minerals).