PHẦN MỞ ĐẦU Cá Tra (Pangasius hypophthalmus) là một trong hai sản phẩm thủy sản xuất khẩu chủ lực của Việt Nam. Tổng diện tích nuôi cá Tra của Việt Nam tăng nhanh từ năm 2015 là 5.127 ha năm 2019 tƣơng ứng với sản lƣợng cá Tra thu hoạch đạt 1 triệu tấn tăng lên 1,52 triệu tấn. Tổng giá trị xuất khẩu tăng từ 1,57 tỷ USD năm 2015 lên đạt 2 tỷ USD năm 2019, đóng góp 23,26% vào giá trị xuất khẩu của ngành Thủy sản [14]. Hầu hết các sản phẩm cá Tra xuất khẩu dƣới dạng cá Tra phi-lê đông lạnh.
Tuy nhiên, khối lƣợng cá Tra phi-lê chỉ chiếm khoảng 40%, do đó khoảng 60% là phế liệu cá gồm đầu, vây, khung xƣơng, nội tạng, da, thịt vụn [86,93,103,138]. Đây là nguồn phế liệu khổng lồ, rất có tiềm năng để sản xuất các giá phẩm giá trị gia tăng nhƣng nếu không có cách giải quyết phù hợp thì sẽ gây lãng phí tài nguyên và ô nhiễm môi trƣờng. Ở nƣớc ta hiện nay, phế liệu cá Tra lớn thải ra từ các dây chuyền chế biến cá Tra phi-lê đông lạnh tại các nhà máy chế biến cá Tra phi-lê đông lạnh tại một số tỉnh thuộc Đồng bằng sông Cửu Long, nhƣ: Nam Việt, Vĩnh Hoàn, Hùng Cá. chủ yếu vẫn đƣợc dùng để sản xuất bột cá với công nghệ đơn giản nhƣ hấp, sấy và nghiền.
Sản phẩm này thƣờng dùng làm thức ăn chăn nuôi có giá trị kinh tế và chất lƣợng thấp. Trong khi đó, phế liệu cá có chứa nhiều hợp chất có giá trị dinh dƣỡng và kinh tế cao nhƣ protein, khoáng, lipít,…. Các hợp chất này có thể đƣợc dùng để sản xuất ra các sản phẩm thức ăn có giá trị kinh tế cao dùng trong chăn nuôi, thậm chí có thể sử dụng làm thực phẩm cho con ngƣời [86,103,138]. Do đó, việc nghiên cứu thu nhận các hợp chất có giá trị gia tăng từ phế liệu cá Tra là rất cần thiết.
Các tài liệu đã công bố cho thấy các hợp chất sinh học (dịch thủy phân protein, lipít, axit amin, khoáng.) có thể đƣợc thu nhận từ phế liệu cá chủ yếu bằng hai cách chính đó là phƣơng pháp dùng các tác nhân hóa học [35,49,58,77,99,154] và phƣơng pháp sử dụng tác nhân sinh học [74,128,136,144]. Mặc dù đã có nhiều công trình nghiên cứu thu nhận các hợp chất có hoạt tính sinh học từ phế liệu cá bằng phƣơng pháp khác nhau. Tuy vậy, các công trình này thƣờng chỉ sử dụng một phần trong phế liệu cá để thu nhận các sản phẩm giá trị gia tăng. Cụ thể, một số tác giả tập trung thu nhận dịch thủy phân protein và lipít từ phần hữa cơ của phế liệu cá mà bỏ qua phần khoáng chất (chủ yếu hydroxyapatite, HA) từ 1 luan an phần xƣơng cá [68,77,119,157].
Ngƣợc lại, một số tác giả chỉ thu nhận HA từ xƣơng cá [48,79,140,155], bỏ qua phần protein và lipít có trong phế liệu cá. Việc sử dụng một phần phế liệu cá vừa gây lãng phí tài nguyên, vừa có khả năng gây ô nhiễm môi trƣờng hoặc phát sinh chi phí xử lý chất thải. Từ các nhận định trên, tác giả đề xuất “Nghiên cứu thu nhận dịch protein thủy phân và hydroxyapatite từ phế liệu cá Tra, định hướng ứng dụng trong thức ăn nuôi tôm thẻ chân trắng”. Đề tài định hƣớng thu nhận đồng thời các sản phẩm giá trị gia tăng nhƣ dịch thủy phân protein, hydroxyapatite, lipít từ phế liệu cá Tra và thử nghiệm bổ sung hỗn hợp dịch protein thủy phân và HA vào thức ăn tôm thẻ chân trắng.
Kết quả của đề tài sẽ góp phần nâng cao giá trị kinh tế của sản phẩm cá Tra Việt Nam, giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm môi trƣờng, đồng thời cung cấp thêm nguồn dinh dƣỡng cho thức ăn tôm. Mục tiêu nghiên cứu tổng quát: Xây dựng đƣợc quy trình thu nhận đồng thời dịch protein thủy phân, hydroxyapatite và lipít thô từ phế liệu cá Tra sau phi-lê bằng enzyme alcalase và lipase. Ứng dụng thử nghiệm bổ sung hỗn hợp dịch protein thủy phân và hydroxyapatite vào thức ăn tôm giai đoạn 20 – 55 ngày tuổi. Mục tiêu nghiên cứu cụ thể: Để đạt đƣợc mục tiêu nghiên cứu tổng quát trên đề tài xác định các mục tiêu cụ thể nhƣ sau: 1.
Nghiên cứu xây dựng đƣợc quy trình sản xuất dịch protein thủy phân từ phế liệu cá Tra bằng phƣơng pháp sinh học. Sản phẩm dịch protein thủy phân có hàm lƣợng protein và hàm lƣợng lipít đạt TCVN-10325: 2014 để ứng dụng bổ sung vào thức ăn tôm 20 – 55 ngày tuổi. Nghiên cứu xây dựng đƣợc quy trình thu nhận hydroxyapatite (HA) từ xƣơng cá Tra bằng phƣơng pháp nhiệt. Sản phẩm HA có kích thƣớc nano, có độ xốp và độ tinh khiết và phù hợp làm nguồn khoáng bổ sung vào thức ăn tôm 20 – 55 ngày tuổi.
Xác định đƣợc hàm lƣợng thích hợp của hỗn hợp dịch protein thủy phân và HA bổ sung vào thức ăn tôm 20 – 55 ngày tuổi trong điều kiện thử nghiệm để thúc đẩy nhanh quá trình tăng trƣởng của tôm. Nội dung nghiên cứu Để đạt đƣợc 3 mục tiêu nghiên cứu trên, luận án tập trung nghiên cứu 3 nội dung: 2 luan an 1. Nghiên cứu xác định các thông số thích hợp cho quá trình thủy phân phế liệu cá Tra đạt độ thủy phân và hiệu suất thu hồi nitơ cao nhất theo 2 giai đoạn, gồm: Giai đoạn 1: nguyên liệu phế liệu cá Tra, hàm lƣợng enzyme alcalase, nhiệt độ, thời gian thủy phân và nồng độ muối bổ sung. Giai đoạn 2: hàm lƣợng enzyme lipase và thời gian thủy phân.
Nghiên cứu xác định các thông số thích hợp cho quá trình thu nhận hydroxyapatite có kích thƣớc nano từ xƣơng cá Tra gồm: phƣơng pháp tiền xử lý nguyên liệu, nhiệt độ, thời gian nung và tốc độ gia nhiệt nung. Thử nghiệm xác định hàm lƣợng hỗn hợp dịch protein thủy phân và hydroxyapatite thích hợp bổ sung vào thức ăn tôm thẻ chân trắng 20 – 55 ngày tuổi để đánh giá khả năng tăng trƣởng của tôm, tác động của môi trƣờng nuôi tôm so với chỉ sử dụng thức ăn tôm thƣơng mại. Phạm vi nghiên cứu: Luận án nghiên cứu thu nhận dịch protein thủy phân, hydroxyapatite và lipít thô từ phế liệu cá Tra bằng enzyme alcalase và lipase. Ứng dụng thử nghiệm bổ sung hỗn hợp dịch protein thủy phân và hydroxyapatite vào thức ăn nuôi tôm giai đoạn 20 – 55 ngày tuổi.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Luận án: - Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu của Luận án cung cấp thông tin về thành phần hóa học của nguồn phế liệu cá Tra (Pangasius hypophthalmus) với các kích cỡ cá nguyên liệu khác nhau. Từ đó, lƣu chọn quy trình phù hợp để xử lý phế liệu hiệu quả. Ngoài ra, Luận án trình bày quy trình thu nhận đồng thời các sản phẩm giá trị gia tăng gồm dịch protein thủy phân, hydroxyapatite, lipít thô hƣớng đến quy trình sản xuất “không-chất-thải”. Kết quả bƣớc đầu về bổ sung hỗn hợp dịch protein thủy phân và hydroxyapatite vào thức ăn tôm giai đoạn 20 – 55 ngày tuổi để làm cơ sở khoa học cho các nghiên cứu tiếp theo.
Đây là tài liệu tham khảo cho sinh viên, giảng viên và các cán bộ nghiên cứu khoa học về hƣớng nghiên cứu liên quan. - Ý nghĩa thực tiễn: Việc tận dụng phế liệu cá Tra sau quá trình chế biến để thu nhận đồng thời các sản phẩm giá trị gia tăng gồm dịch protein thủy phân, hydroxyapatite, lipít thô hƣớng đến quy trình sản xuất “không-chất-thải” và tận dụng bổ sung hỗn hợp dịch protein thủy 3 luan an phân và hydroxyapatite vào thức ăn tôm giai đoạn 20 – 55 ngày tuổi sẽ góp phần nâng cao giá trị kinh tế của sản phẩm cá Tra Việt Nam, mang lại lợi ích to lớn cho các doanh nghiệp chế biến thủy sản, đem lại hiệu quả kinh tế cao, đồng thời làm giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm môi trƣờng do nguồn phế phẩm gây ra. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu gợi mở cho sản xuất và sử dụng hỗn hợp dịch thủy phân và hydroxyapatite từ phế liệu cá Tra bổ sung vào thức ăn nuôi tôm. 4 luan an CHƢƠNG 1.
Giới thiệu chung Tên tiếng Anh: Shutchi Catfish Tên khoa học: Pangasius hypophthalmus (Sauvage, 1878) Tên thƣơng mại: Tra catfish Bộ cá nheo: Siluriformes Họ cá Tra: Pangasiidae Giống cá Tra dầu: Pangasianodon Loài cá Tra: Pangasianodon hypophthalmus Cá Tra là một trong số 11 loài thuộc họ cá Tra (Pangasiidae) đã đƣợc xác định ở sông Cửu Long. Phân bố Cá Tra phân bố chủ yếu ở lƣu vực sông Mê Kông, đặc biệt ở 4 nƣớc Lào, Campuchia, Thái Lan và Việt Nam. Ở Việt Nam, cá Tra không sinh sản trong ao nuôi và ngoài tự nhiên. Cá Tra sinh sản ở vùng Campuchia, cá Tra bột theo dòng nƣớc sông Mê Kông về Việt Nam.
Hiện nay, Việt Nam đã sinh sản nhân tạo thành công giống cá Tra và đã cung cấp đƣợc nhu cầu về giống cho nghề nuôi cá Tra thƣơng phẩm. Cá trƣởng thành chỉ thấy trong ao nuôi, ít gặp trong tự nhiên, do cá có tập tính di cƣ ngƣợc dòng sông Mê Kông để sinh sống và tìm nơi sinh sản tự nhiên. Khảo sát 5 luan an chu kỳ di cƣ của cá Tra ở địa phận Campuchia cho thấy cá ngƣợc dòng từ tháng 10 đến tháng 5 và di cƣ về hạ lƣu từ tháng 5 đến tháng 9 hàng năm. Đặc điểm sinh học của cá Tra Cá Tra là cá da trơn, cá có thân dài, dẹp ngang, lƣng xám đen, bụng hơi bạc, miệng rộng, đầu nhỏ vừa phải, mắt tƣơng đối to, có 2 râu dài; vây lƣng cao, có một gai cứng có răng cƣa; vây ngực có ngạnh, bụng có 8 tia phân nhánh, trong khi các loài khác có 6 tia [6].
Cá Tra có thể sống đƣợc trong điều kiện ao tù nƣớc đọng, nhiều chất hữu cơ, oxy hòa tan thấp, mật độ nuôi cao bởi vì cá Tra có cơ quan hô hấp phụ và còn có thể hô hấp bằng bóng khí và da. Cá Tra có thể sống đƣợc ở vùng nƣớc có nồng độ muối 7 - 10‰ và nƣớc phèn có pH ≥ 5; cá dễ chết ở nhiệt độ thấp ≤ 15oC nhƣng chịu nóng lên đến 39oC. Thành phần hóa học và dinh dƣỡng cá Tra Thành phần hóa học và dinh dƣỡng của cá Tra đƣợc trình bày ở Bảng 1. Thành phần hóa học của cá Tra chủ yếu gồm: nƣớc, protein, lipít, muối vô cơ, vitamin và phụ thuộc vào giống, loài, giới tính.
Ngoài ra, thành phần hóa học còn phụ thuộc vào các yếu tố nhƣ: thức ăn, môi trƣờng sống, kích cỡ cá và các đặc tính di truyền cũng ảnh hƣởng đến thành phần hóa học của cá nguyên liệu, đặc biệt là nguyên liệu cá nuôi [2].