Thức ăn thủy sản từ cá lên men và vỏ chanh

Giàu dinh dưỡng

Quá trình chế biến phụ phẩm thủy sản thành nguyên liệu thức ăn chăn nuôi không cần bất kỳ bước xử lý thủy phân bằng nhiệt hay enzyme nên thân thiện với môi trường và tiết kiệm chi phí. Do đó, nhiều quốc gia đang khuyến khích ngành thủy sản tận dụng phụ phế phẩm làm thức ăn chăn nuôi.

Các phương pháp công nghệ sinh học như lên men bằng vi sinh để xử lý chất thải ngày càng phổ biến. Trong số các vi sinh này, tế bào nấm men và vi khuẩn lactic được sử dụng để lên men và chuyển hóa phụ phẩm thủy sản thành sản phẩm có giá trị hơn như thành phần thức ăn chăn nuôi. Nấm men chứa nhiều hợp chất kích thích miễn dịch gồm axit nucleic, beta-glucans và mannan oligosaccharides. Các hợp chất này giúp thúc đẩy tăng trưởng của nhiều loại cá nên được xem như phụ gia tăng cường sức khỏe rất hiệu quả cho nhiều vật nuôi thủy sản.

Sau khi mô cá bị hóa lỏng bởi enzyme và axit pH, phụ phẩm cá lên men biến thành dạng dịch lỏng. Các chất độn tự nhiên như phụ phẩm nông nghiệp cũng được thêm vào chất nền. Ví dụ vỏ cam quýt, đóng vai trò như nguồn prebiotic cũng có thể được sử dụng làm chất độn suốt quá trình lên men. Rất nhiều nghiên cứu khoa học đã công nhận lợi ích của prebiotic, trong đó có nâng cao sức đề kháng, cải thiện hiệu suất tăng trưởng, hấp thụ thức ăn, chuyển hóa lipid cũng như kích thích đáp ứng miễn dịch thông qua điều chỉnh hệ vi sinh đường ruột.

Lên men cùng vỏ chanh

Trong nghiên cứu của Tropea, A. et al. 2021., nhóm chuyên gia đã thử nghiệm sản xuất thức ăn từ phụ phẩm cá chẽm châu Âu lên men với vỏ chanh. Phụ phế phẩm cá vược châu Âu (đầu, nội tạng, da và xương) do Công ty Acqua Azzurra S.p.a tại Italia cung cấp. Các mẫu được lấy trực tiếp tại trang trại, ướp lạnh và chuyển đến phòng thí nghiệm. Vỏ chanh được cung cấp bởi Simone Gatto S.r.l. và bảo quản ở nhiệt độ -20⁰C đến khi thực hiện thử nghiệm. Các mẫu vi sinh, nấm mem và vi khuẩn được mua từ các nguồn thương mại.

Sử dụng hệ thống lên men 5 lít. Xay hỗn hợp phụ phẩm cá và vỏ chanh theo tỷ lệ 2:1 trong thời gian 5 phút cùng với 20 ml vi khuẩn S. cerevisiae (mật số tế bào 108/mL) và 20 ml vi khuẩn L. reuteri (mật số tế bào 108/mL). Nhóm nghiên cứu không sử dụng bất cứ quy trình khử trùng nào. Toàn bộ quá trình lên men diễn ra trong vòng 120 giờ cho đến khi không quan sát thấy sự phát triển thêm của vi sinh vật đã được lựa chọn và pH ổn định. Không sử dụng kiềm để kiểm soát pH suốt quá trình lên men.

Về chất nền lên men, sự phát triển của vi khuẩn S. cerevisiae bị chậm lại trong suốt 24 giờ đầu tiên của quá trình lên men, duy trì mật độ vi khuẩn 108 CFU/g. Vi khuẩn S. cerevisiae đạt mật độ 1011 CFU/gram sau 72 giờ và giữ ở mức này đến khi kết thúc quá trình. Mật độ vi khuẩn L. reuteri tăng liên tục từ 108 tới 1012 CFU/g khi bắt đầu lên men và đạt mật độ ổn định đến khi kết thúc quá trình sau 96 giờ.

Độ pH giảm chậm suốt 24 giờ đầu của quá trình lên men do vi sinh vật cần thời gian thích nghi trong giai đoạn đầu. Với sự có mặt của vi khuẩn axit lactic (LAB) và nấm men, sau 24 giờ độ pH của hỗn hợp ổn định dần ở mức 3,5. pH trong chất nền giảm cho thấy quá trình axit hóa diễn ra thuận lợi thông qua lên men lactic và là yếu tố quan trọng nhất để kiểm soát quá trình biến đổi sinh học.

Quá trình axit hóa phải được thực hiện càng nhanh càng tốt để ức chế sự phát triển của vi sinh vật mang mầm bệnh và gây hư hỏng trong chất nền và tăng thời hạn sử dụng của chất nền lên men. Do không thực hiện quy trình khử trùng nào nên pH giảm nhanh được cho là cần thiết để duy trì an toàn vệ sinh và chất lượng của sản phẩm khi được dùng làm thức ăn thủy sản. Thực tế, tổng mật số vi khuẩn coliform trong chất nền ban đầu là 106 CFU/g, nhưng đã giảm mạnh trong quá trình lên men và biến mất hoàn toàn sau 96 giờ (Hình 1).

Hình 1

Mật độ vi khuẩn coliform giảm có thể do các hợp chất ức chế (bacteriocins) được hình thành bởi vi sinh vật suốt quá trình lên men axit lactic và/hoặc axit hóa môi trường. Ngoài ra, coliform giảm có thể đảm quá trình bảo quản sinh học tốt để chống lại vi sinh vật không mong muốn hoặc nguy hiểm. Thành phẩm lên men chứa rất ít vi sinh vật có hại và giàu lợi khuẩn.

Nguồn giống vi sinh vật khởi động có khả năng phát triển ở môi trường pH thấp là nhờ bổ sung vỏ chanh vì polysaccharides (ví dụ pectins) đã phát huy hiệu lực bảo vệ trên vi khuẩn axit lactic (LAB) trong môi trường pH thấp. Khả năng này đạt được khi lên men phụ phẩm cá bổ sung vỏ chanh lại càng rõ ràng hơn khi lượng protein tăng suốt quá trình lên men tới 48,55%, từ đó biến hỗn hợp này trở thành nguyên liệu thô tuyệt vời để sản xuất thức ăn thủy sản giàu thành phần Lactobacillus reuteri và Saccharomyces cerevisiae.

Protein thay thế tiềm năng

Tỷ lệ protein ban đầu của chất nền là 11,68 ± 0,48%, tăng chậm sau 72 giờ và có thể đạt 32,09 ± 0,775. Chất nền đạt tỷ lệ protein cao nhất 48,55 ± 1,15% sau 96 giờ và duy trì ổn định ở mức này đế khi kết thúc quá trình lên men.

Trong tất cả các quá trình lên men, tỷ lệ tro giảm đáng kể từ 0,83 ± 0,045% xuống 0,66 ± 0,03% do nấm men sử dụng một phần tro làm nguồn khoáng chất. Lượng lipid thô trong chất nền ban đầu là 13,74 ± 0,72% và tăng không đáng kể suốt quá trình lên men. Đến cuối giai đoạn lên men, lipid thô đạt tỷ lệ 15,25 ± 0,80%.

Những axit béo chủ yếu được phát hiện ở các thời điểm lên men khác nhau là palmitic, oleic và linoleic. Nồng độ của axit béo bão hòa không bị ảnh hưởng bởi quá trình lên men, trong khi axit béo không bão hòa đơn và không bão hòa đa lại có xu hướng ngược lại, lần lượt tăng và giảm trong quá trình này.

Nghiên cứu đã tìm ra phương pháp hiệu quả để tận dụng phụ phế phẩm thủy sản làm thành phần thức ăn thủy sản. Sản phẩm cuối cùng sau quá trình lên men không chứa ít vi sinh vật gây hại và giàu lợi khuẩn. Tuy nhiên, vẫn cần nghiên cứu sâu hơn để chuyển đổi sản phẩm lên men thu được thành dạng viên và đánh giá hiệu quả đối với tăng trưởng và miễn dịch của cá, từ đó tiến đến sản xuất quy mô công nghiệp trong tương lai.

Dũng Nguyên

Theo Aquafeed