Luận án tiến sĩ 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

Luận án tiến sĩ nghiên cứu nghiên cứu thu nhận dịch protein thủy phân và hydroxyapatite từ phế liệu cá tra định hướng ứng dụng, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng

• Tác giả: Phạm Viết Nam
• Người hướng dẫn: PGS. Trang Sĩ Trung
• Trường học: Trường Đại học Nha Trang
• Chuyên ngành: Công nghệ chế biến thủy sản
• Đề tài: Nghiên cứu thu nhận protein và hydroxyapatite từ phế liệu cá tra cho thức ăn tôm thẻ chân trắng
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Khánh Hòa

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: THỨC ĂN CHO TÔM
• 1.1. Yêu cầu thức ăn tôm
• 1.2. Thành phần dinh dưỡng và bổ sung dinh dưỡng vào thức ăn tôm
• 1.2.1. Chất khoáng
• 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
• 2.1. Nguyên vật liệu
• 2.1.1. Phế liệu cá Tra
• 2.1.2. Tôm thẻ chân trắng
• 2.2. Dụng cụ, thiết bị, hóa chất sử dụng trong quá trình nghiên cứu
• 2.2.1. Dụng cụ và thiết bị
• 2.2.2. Hóa chất sử dụng
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phương pháp tiếp cận nghiên cứu
• 2.3.2. Nghiên cứu xử lý tách lipít trong nguyên liệu
• 2.3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số đến quá trình thủy phân phế liệu cá Tra bằng enzyme alcalase
• 2.3.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của kích cỡ nguyên liệu đến quá trình thủy phân phế liệu cá Tra
• 2.3.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng enzyme alcalase
• 2.3.3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân
• 2.3.3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian thủy phân
• 2.3.3.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ muối
• 2.3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số đến quá trình thủy phân dịch protein hòa tan bằng enzyme lipase
• 2.3.4.1. Ảnh hưởng của hàm lượng enzyme lipase
• 2.3.4.2. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân bằng lipase
• 2.3.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số đến quá trình thu nhận HA từ xương cá Tra thô
• 2.3.5.1. Khảo sát tiền xử lý nguyên liệu thu nhận xương cá Tra khô
• 2.3.5.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ nung
• 2.3.5.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian nung
• 2.3.5.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ gia nhiệt nung
• 2.3.6. Nghiên cứu thử nghiệm bổ sung hỗn hợp dịch protein thủy phân (FPH) và hydroxyapatite (HA) vào thức ăn tôm thẻ chân trắng giai đoạn 20 – 55 ngày tuổi
• 2.3.7. Phương pháp phân tích
• 2.3.8. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu những tính chất của phế liệu cá Tra
• 3.2. Nghiên cứu tách lipít từ phế liệu cá Tra
• 3.3. Nghiên cứu những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein trong phế liệu cá Tra bằng enzyme alcalase
• 3.3.1. Ảnh hưởng của kích cỡ nguyên liệu
• 3.3.2. Ảnh hưởng hàm lượng enzyme alcalase đến quá trình thủy phân
• 3.3.3. Ảnh hưởng nhiệt độ thủy phân đến quá trình thủy phân phế liệu cá Tra
• 3.3.4. Ảnh hưởng thời gian thủy phân đến quá trình thủy phân phế liệu cá Tra
• 3.3.5. Ảnh hưởng của nồng độ muối đến quá trình thủy phân phế liệu cá Tra
• 3.4. Nghiên cứu những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân dịch thủy phân lipít bằng enzyme lipase
• 3.4.1. Ảnh hưởng của hàm lượng enzyme lipase
• 3.4.2. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân bằng enzyme lipase
• 3.5. Đề xuất quy trình sản xuất chế phẩm protein thủy phân và hydroxyapatite từ phế liệu cá Tra
• 3.5.1. Nghiên cứu qui trình sản xuất HA từ phế liệu cá Tra
• 3.5.2. Thành phần hóa học của xương cá Tra thô và sản phẩm HA
• 3.5.3. Kết quả khảo sát tiền xử lý nguyên liệu thu nhận xương cá dạng thô
• 3.5.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến các đặc tính của HA
• 3.5.5. Ảnh hưởng của thời gian nung đến các đặc tính của HA
• 3.5.6. Ảnh hưởng của tốc độ nâng nhiệt nung đến HA thu nhận. Một số phân tích và so sánh với HA từ nguồn khác
• 3.5.7. Đề xuất quy trình sản xuất hydroxyapatite dạng nano từ xương cá Tra
• 3.6. Nghiên cứu hiệu quả việc thử nghiệm bổ sung hỗn hợp dịch protein thủy phân và hydroxyapatite vào thức ăn tôm thẻ chân trắng 20 – 55 ngày tuổi
• 3.6.1. Ảnh hưởng của hỗn hợp bổ sung đến các chỉ tiêu hóa lý môi trường nước nuôi
• 3.6.2. Ảnh hưởng của hỗn hợp bổ sung đến các chỉ tiêu vi sinh vật môi trường nước nuôi tôm
• 3.6.2.1. Tổng số vi khuẩn
• 3.6.2.2. Tổng số vi khuẩn vibrio
• 3.6.3. Ảnh hưởng của hỗn hợp bổ sung đến tốc độ tăng trưởng của tôm
• 3.6.3.1. Sự tăng trưởng về khối lượng của tôm thẻ chân trắng (g)
• 3.6.3.2. Sự tăng trưởng về chiều dài tôm thẻ chân trắng (mm)
• 3.6.4. Ảnh hưởng của hỗn hợp FPH và HA bổ sung vào thức ăn tôm đến tỷ lệ sống và năng suất của tôm 55 ngày tuổi
• 3.6.5. Đánh giá chất lượng tôm nuôi 55 ngày tuổi
• 3.6.6. Đề xuất qui trình nuôi tôm thẻ chân trắng 20 – 55 ngày tuổi có bổ sung hỗn hợp dịch FPH và HA từ phế liệu cá Tra
• PHỤ LỤC
• 1. PHỤ LỤC 1 - PHỤ LỤC CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
• 2. PHỤ LỤC 2 - PHỤ LỤC CÁC SỐ LIỆU
• 3. PHỤ LỤC 3 - PHỤ LỤC KẾT QUẢ PHÂN TÍCH
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về phế liệu cá Tra

Cá Tra (Pangasius hypophthalmus) là một trong những sản phẩm thủy sản chủ lực của Việt Nam. Mỗi năm, hàng triệu tấn cá Tra được thu hoạch, tuy nhiên, khoảng 60% trong số đó trở thành phế liệu cá Tra. Phế liệu này bao gồm đầu, vây, khung xương, nội tạng và thịt vụn. Việc tận dụng nguồn phế liệu này để sản xuất các sản phẩm có giá trị gia tăng là rất cần thiết. Nghiên cứu này tập trung vào việc thu nhận protein từ cá Tra và hydroxyapatite từ phế liệu cá, nhằm giảm thiểu lãng phí và ô nhiễm môi trường. Theo các nghiên cứu trước đây, phế liệu cá chứa nhiều hợp chất dinh dưỡng có giá trị như protein, lipít và khoáng chất, có thể được sử dụng để sản xuất thức ăn cho tôm thẻ chân trắng.

II. Quy trình thu nhận protein và hydroxyapatite

Quy trình thu nhận dịch protein thủy phân và hydroxyapatite từ phế liệu cá Tra được thực hiện qua nhiều bước. Đầu tiên, phế liệu cá được xử lý bằng enzyme alcalase để thu nhận dịch protein. Kết quả cho thấy, dịch protein thu được có độ thủy phân (DH) gần 35%, với hàm lượng đạm tổng đạt 11,7%. Đồng thời, hydroxyapatite được thu nhận từ xương cá bằng phương pháp xử lý nhiệt, cho kích thước hạt từ 50 – 70 nm và tỷ lệ Ca/P là 1,83. Việc thu nhận đồng thời hai sản phẩm này không chỉ giúp tối ưu hóa giá trị dinh dưỡng mà còn hướng đến quy trình sản xuất “không-chất-thải”.

III. Ứng dụng trong thức ăn tôm thẻ chân trắng

Nghiên cứu đã thử nghiệm bổ sung hỗn hợp dịch protein thủy phân và hydroxyapatite vào thức ăn cho tôm thẻ chân trắng trong giai đoạn 20 – 55 ngày tuổi. Kết quả cho thấy, khi bổ sung 5% hỗn hợp vào thức ăn, tôm tăng trưởng 123,5% về khối lượng và 112% về chiều dài so với nhóm không bổ sung. Điều này chứng tỏ rằng việc sử dụng protein từ cá Tra và hydroxyapatite không chỉ cải thiện tốc độ tăng trưởng của tôm mà còn không ảnh hưởng đến môi trường nước nuôi. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc phát triển thức ăn tôm có giá trị dinh dưỡng cao.

IV. Đánh giá và triển vọng

Nghiên cứu này không chỉ cung cấp thông tin về thành phần hóa học của phế liệu cá Tra mà còn mở ra hướng đi mới trong việc tận dụng nguồn nguyên liệu này. Việc thu nhận hydroxyapatite và protein từ cá Tra có thể giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tạo ra sản phẩm có giá trị cao cho ngành nuôi trồng thủy sản. Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và mở rộng ứng dụng của các sản phẩm này trong các lĩnh vực khác nhau như thực phẩm và dược phẩm.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Công nghiệp chế biến cá Tra (Pangasius hypophthalmus) phi-lê đông lạnh tại Việt Nam thải ra một lượng phế phẩm chiếm khoảng 60% khối lượng nguyên liệu, bao gồm đầu, vây, khung xương, nội tạng, da và thịt vụn. Với sản lượng cá Tra thu hoạch đạt 1,52 triệu tấn và kim ngạch xuất khẩu đạt 2 tỷ USD vào năm 2019, lượng phế liệu phát sinh hàng năm ước tính hơn 600.000 tấn. Nguồn phế liệu này phần lớn chỉ được sử dụng để sản xuất bột cá chăn nuôi bằng các công nghệ đơn giản như hấp, sấy và nghiền, mang lại giá trị kinh tế thấp. Trong khi đó, các nghiên cứu trước đây thường chỉ tập trung khai thác đơn lẻ một phần của phế liệu (hoặc chỉ thu hồi dịch đạm và dầu cá, hoặc chỉ chiết xuất khoáng hydroxyapatite từ xương), dẫn đến lãng phí tài nguyên và tạo ra chất thải thứ cấp. Luận án giải quyết khoảng trống công nghệ này bằng cách thiết lập giải pháp kỹ thuật tích hợp nhằm tận thu toàn bộ các thành phần hữu cơ và vô cơ hướng đến mô hình sản xuất không-chất-thải.

Mục tiêu nghiên cứu tổng quát của luận án là xây dựng quy trình công nghệ thu nhận đồng thời dịch protein thủy phân, hydroxyapatite và lipít thô từ phế liệu cá Tra sau phi-lê bằng enzyme alcalase kết hợp lipase; đồng thời thử nghiệm ứng dụng hỗn hợp dịch protein thủy phân và hydroxyapatite vào thức ăn nuôi tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) giai đoạn 20 – 55 ngày tuổi.

Các mục tiêu nghiên cứu cụ thể được đánh số theo văn bản bao gồm:

1. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất dịch protein thủy phân từ phế liệu cá Tra bằng phương pháp sinh học. Sản phẩm dịch protein thủy phân có hàm lượng protein và hàm lượng lipít đạt TCVN 10325:2014 để ứng dụng bổ sung vào thức ăn tôm 20 – 55 ngày tuổi.
2. Nghiên cứu xây dựng quy trình thu nhận hydroxyapatite (HA) từ xương cá Tra bằng phương pháp nhiệt. Sản phẩm HA có kích thước nano, có độ xốp, độ tinh khiết và phù hợp làm nguồn khoáng bổ sung vào thức ăn tôm 20 – 55 ngày tuổi.
3. Xác định hàm lượng 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 quá trình tăng trưởng của tôm.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Phế liệu cá Tra (Pangasius hypophthalmus) sau quá trình phi-lê thu gom tại Công ty Cổ phần Nam Việt (tỉnh An Giang) và tôm thẻ chân trắng giai đoạn 20 – 55 ngày tuổi.
• Phạm vi nghiên cứu: Quá trình thủy phân protein và xử lý lipít bằng enzyme thương mại alcalase và lipase; quá trình xử lý nhiệt nung xương cá Tra để thu nhận nano hydroxyapatite; đánh giá hiệu quả bổ sung hỗn hợp dịch thủy phân và HA vào khẩu phần thức ăn tôm thẻ chân trắng ở quy mô bể thí nghiệm; thời gian thực hiện nghiên cứu trong giai đoạn đào tạo tiến sĩ khóa 2015 – 2019.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tài liệu trong luận án tổng hợp các công trình nghiên cứu trong nước và quốc tế theo các nhánh kỹ thuật chính:

Hướng nghiên cứu thu nhận dịch protein thủy phân từ phụ phẩm thủy sản:

• Thủy phân bằng tác nhân hóa học: Sử dụng HCl và natri hexametaphosphate [Na₆(PO₃)₆] ở pH 2–2,6 trên cá tuyết và cá monkfish; sử dụng axit hoặc kiềm trên cơ thịt cá trích; sử dụng NaOH ở pH 7–11 chiết xuất protein từ phụ phẩm cá mòi đông khô. Phương pháp này có thời gian phản ứng nhanh nhưng phá hủy một số axit amin (cystein, methionine, tryptophane, serine, threonine), tạo ra đồng phân D-axit amin và phát sinh lượng lớn hóa chất thải.
• Thủy phân bằng enzyme nội tại (tự phân giải): Thực hiện trên nội tạng cá tuyết (Gadus morhua L.) và cá thu (Scomber australasicus). Phương pháp có chi phí thấp nhưng tốc độ phản ứng chậm, hiệu suất chuyển hóa không ổn định.
• Thủy phân bằng chế phẩm enzyme thương mại: Sử dụng alcalase 2.4L, protamex, flavourzyme, neutrase, trypsin, esperase trên nhiều nguồn nguyên liệu như đầu và nội tạng cá ngừ vây vàng, da cá hồi, phế liệu cá bóp, phế liệu cá rô phi, cá nhám mèo đốm, khung xương cá hồi. Các công bố chỉ ra alcalase cho độ thủy phân (DH) và hiệu suất thu hồi nitơ (NR) cao, tạo ra các peptide có hoạt tính chống oxy hóa với khối lượng phân tử dưới 1000 Da.

Hướng nghiên cứu tổng hợp và thu nhận hydroxyapatite:

• Tổng hợp hóa học: Sử dụng các tiền chất muối vô cơ qua phương pháp kết tủa từ Ca(NO₃)₂.4H₂O và (NH₄)₂HPO₄ hoặc Ca(OH)₂ và H₃PO₄; phương pháp sol-gel; phương pháp điện hóa; phương pháp thủy nhiệt; phương pháp phun sấy ở nhiệt độ cao; phương pháp hỗ trợ sóng siêu âm và chiếu xạ vi sóng. Các phương pháp này đòi hỏi hóa chất tinh khiết và quy trình phức tạp.
• Thu nhận từ xương động vật và phế liệu cá tự nhiên: Xương bò qua xử lý nhiệt và nung ở 700°C; xương cá sông tại Brazil (Pseudoplatystoma corruscans, Paulicea lutkeni, Pseudoplatystoma fasciatum); xương cá cờ kiếm (Xiphias) và cá ngừ (Thunnus thunnus, Thunnus obesus); xương cá rô phi (Oreochromis niloticus); xương cá chẽm (Lates calcarifer); vảy cá nước ngọt (Probarbus jullieni). Các công trình xác nhận xử lý nhiệt từ 600°C đến 900°C cho ra HA dạng tinh thể nano có độ xốp cao.

Nguồn nguyên liệu	Điều kiện xử lý / nung	Đặc tính sản phẩm HA
Xương cá chẽm, diêu hồng, rô phi	Alcalase ở 70°C (10 giờ), nung 700°C (60 phút)	Kích thước hạt 30 – 50 nm, độ kết tinh và độ xốp cao
Xương cá cờ kiếm và cá ngừ	Nung ở 600 – 950°C trong 12 giờ	Kích thước nanomet; dạng HA ở 600°C, dạng β-TCP ở 950°C; Ca/P = 1,87
Xương cá nước ngọt (Brazil)	Nung ở 900°C trong 4 – 12 giờ	Kích thước tinh thể 22 – 80 nm
Vảy và xương cá rô phi	Nung ở 800°C trong 3 giờ	Tỷ lệ Ca/P = 1,60
Xương cá ngừ	Thủy nhiệt với urê 0,1 – 1,0 M ở 160°C trong 3 giờ	Dạng que (ure 0,1 M) và dạng bọt biển (ure 1,0 M)
Vảy cá (Probarbus jullieni)	Xử lý dung dịch kiềm ở nhiệt độ phòng	Kích thước 15 – 100 nm, tỷ lệ Ca/P = 2,01

Khoảng trống nghiên cứu được lựa chọn giải quyết: Phần lớn các nghiên cứu đã công bố chỉ tập trung vào một đối tượng sản phẩm đơn lẻ (hoặc dịch đạm thủy phân, hoặc HA từ xương), chưa xây dựng quy trình kết hợp thu hồi đồng thời cả ba thành phần: đạm hòa tan, lipít và khoáng nano từ phế liệu cá Tra. Đồng thời, chưa có nghiên cứu nào đánh giá tác động của việc phối trộn hỗn hợp dịch thủy phân protein và khoáng HA từ cá Tra vào khẩu phần thức ăn thực tế của tôm thẻ chân trắng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

• Lý thuyết quá trình xúc tác sinh học enzyme protease: Quá trình thủy phân cắt đứt liên kết peptide (-CO-NH-) giữa các axit amin theo chuỗi biến đổi: $\text{Protein} \rightarrow \text{Polypeptide} \rightarrow \text{Peptide} \rightarrow \text{Axit amin}$. Phản ứng diễn ra qua ba giai đoạn: (1) tạo phức hợp enzyme – cơ chất $[ES]$; (2) biến đổi cơ chất tại trung tâm hoạt động; (3) giải phóng sản phẩm và tái tạo enzyme tự do. Alcalase là endoprotease kiềm (subtilisin A từ Bacillus licheniformis, hoạt tính 2,4 AU/g, pH hoạt động 6,5 – 8,5, nhiệt độ 45 – 65°C).
• Lý thuyết xúc tác enzyme lipase: Xúc tác thủy phân triglyceride tại bề mặt phân cách pha dầu - nước thành glycerol, monoglyceride, diglyceride và axit béo tự do, hỗ trợ tách giảm hàm lượng lipít trong dịch đạm.
• Cấu trúc tinh thể Hydroxyapatite (HA): Công thức hóa học $\text{Ca}_{10}(\text{PO}_4)_6(\text{OH})_2$ hoặc $\text{Ca}_5(\text{PO}_4)_3(\text{OH})$, thuộc hệ tinh thể lục phương, nhóm không gian $P6_3/m$, hằng số mạng $a = 0,9423\text{ nm}$, $c = 0,6875\text{ nm}$, $\alpha = \beta = 90^\circ$, $\gamma = 120^\circ$. HA bền nhiệt dưới 800°C; từ 800 – 1200°C bị oxy hóa chậm thành oxy-hydroxyapatite; trên 1200°C bị phân hủy thành $\beta\text{-Tricalcium phosphate}$ ($\beta\text{-TCP}$, $\text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2$) và $\text{Ca}_4\text{P}_2\text{O}_9$ hoặc $\text{CaO}$.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Luận án sử dụng phương pháp thực nghiệm định lượng kết hợp các kỹ thuật phân tích hóa lý, vật liệu và sinh học:

• Quy trình thí nghiệm thủy phân: Khảo sát đơn yếu tố các thông số ảnh hưởng đến độ thủy phân (DH) và hiệu suất thu hồi nitơ (NR) gồm: kích cỡ nguyên liệu, tỷ lệ enzyme alcalase, nhiệt độ phản ứng, thời gian phản ứng, nồng độ muối NaCl; tiếp theo khảo sát hàm lượng enzyme lipase và thời gian xử lý dịch lỏng để tách giảm béo.
• Quy trình thí nghiệm xử lý nhiệt điều chế HA: Khảo sát các thông số tiền xử lý tách thịt bám trên xương, nhiệt độ nung (600, 700, 800, 900, 1000°C), thời gian nung (1, 2, 3, 4, 5 giờ) và tốc độ gia nhiệt (3, 5, 7, 10°C/phút).
• Thí nghiệm nuôi dưỡng sinh học trên tôm: Bố trí hệ thống bể nuôi thử nghiệm tôm thẻ chân trắng từ 20 đến 55 ngày tuổi theo 5 nghiệm thức (NT1 đến NT5) tương ứng với các mức bổ sung hỗn hợp FPH và HA khác nhau vào khẩu phần thức ăn thương mại; theo dõi các chỉ tiêu môi trường nước, mật độ vi sinh vật, tốc độ tăng trưởng khối lượng, chiều dài và tỷ lệ sống của tôm.

Dụng cụ, kỹ thuật phân tích và nguồn dữ liệu

• Phân tích cấu trúc và hình thái vật liệu: Nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử quét (SEM), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM, HRTEM, SAED), quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR), phổ quang điện tử tia X (XPS), huỳnh quang tia X (XRF), đo diện tích bề mặt riêng và độ xốp theo phương pháp Brunauer–Emmett–Teller (BET).
• Phân tích hóa học và sinh hóa: Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) phân tích thành phần axit amin; sắc ký thẩm thấu gel (GPC) xác định phân bố khối lượng phân tử peptide; khối phổ plasma ghép cặp cảm ứng (ICP-MS) xác định hàm lượng kim loại nặng (Pb, Hg, Cd) và tỷ lệ nguyên tố Ca/P; các phương pháp phân tích tiêu chuẩn AOAC để định lượng ẩm, tro, protein tổng số, lipít tổng số, nitơ bazơ bay hơi, nitơ amin; đo nồng độ oxy hòa tan (DO) bằng máy đo chuyên dụng.
• Phương pháp xử lý số liệu: Số liệu thực nghiệm được xử lý thống kê bằng phương pháp phân tích phương sai (ANOVA) để so sánh ý nghĩa giữa các nghiệm thức.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan tài liệu

Chương này hệ thống hóa các đặc điểm sinh học, giá trị dinh dưỡng của cá Tra, tình hình chế biến xuất khẩu, các nghiên cứu về công nghệ sản xuất dịch đạm thủy phân, điều chế hydroxyapatite và nhu cầu dinh dưỡng của tôm thẻ chân trắng.

Các dữ liệu cơ bản về thành phần hóa học và dinh dưỡng của cá Tra được tổng hợp như sau:

Thành phần dinh dưỡng	Giá trị trong 100g
Năng lượng cung cấp	124,52 cal
Năng lượng từ chất béo	30,84 cal
Tổng lượng chất béo	3,42 g
Chất béo bão hòa	1,64 g
Chất béo chưa bão hòa (chứa DHA, EPA)	1,78 g
Cholesterol	25,2 mg
Natri (Na)	70,6 mg
Protein	23,42 g

Về tỷ lệ khối lượng các bộ phận của cá Tra nguyên liệu: thịt cá chiếm 33 – 38%; xương, đầu và vây chiếm 27 – 42%; mỡ chiếm 15 – 24%; da chiếm 5 – 7%.

Tác giả so sánh thành phần hóa học phế liệu giữa các loài cá khác nhau theo số liệu tài liệu tham khảo:

Nguồn phế liệu	Nước (%)	Protein (%)	Lipít (%)	Tro (%)
Đầu cá ngừ	59,0	14,8	13,5	11,8
Nội tạng cá ngừ	77,4	16,0	3,7	1,9
Đuôi cá ngừ	58,2	17,4	3,3	20,5
Đầu cá mòi	74,9	13,7	5,8	6,4
Nội tạng cá mòi	77,7	15,8	4,9	1,9
Xương cá thu	71,6	14,1	10,4	3,4
Vây, đuôi, da, ruột cá thu	65,6	12,1	20,8	1,3
Đầu cá hồi	66,0	11,3	16,7	6,0
Xương cá hồi	64,3	14,1	15,2	6,4
Da cá hồi	52,7	20,0	26,3	1,0

Chương 1 cũng điểm lại thực trạng ngành thức ăn nuôi tôm tại Việt Nam, nêu bật tình trạng phụ thuộc vào bột cá nhập khẩu. Số liệu thống kê sản lượng bột cá nhập khẩu của Việt Nam giai đoạn 2008 – 2016 được ghi nhận:

Năm	2008	2009	2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016
Sản lượng nhập khẩu (nghìn tấn)	46	56	70	195	245	275	310	285	88

Về quy cách thức ăn công nghiệp cho tôm thẻ chân trắng theo các giai đoạn phát triển:

• Loại 1: Tôm cỡ 0,1 – 1 g/con, kích cỡ thức ăn nhỏ hơn 0,6 mm;
• Loại 2: Tôm cỡ 1 – 3 g/con, kích cỡ thức ăn tối đa 0,8 mm;
• Loại 3: Tôm cỡ 3 – 8 g/con, kích cỡ thức ăn nhỏ hơn 1,2 mm;
• Loại 4: Tôm cỡ 8 – 12 g/con, kích cỡ thức ăn tối đa 1,8 mm;
• Loại 5: Tôm cỡ 12 – 20 g/con, kích cỡ thức ăn tối đa 2,2 mm;
• Loại 6: Tôm cỡ > 20 g/con, kích cỡ thức ăn tối đa 2,5 mm.

Chương 2: Nguyên vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết nguồn nguyên liệu, thiết bị phân tích và các sơ đồ bố trí thí nghiệm:

• Nguyên liệu chính: Phế liệu cá Tra sau khi phi-lê tại Công ty Cổ phần Nam Việt (An Giang); tôm thẻ chân trắng 20 ngày tuổi; các chế phẩm sinh học alcalase và lipase thương mại.
• Phương pháp bố trí thí nghiệm:
  • Tách lipít ban đầu và khảo sát ảnh hưởng của phương pháp xử lý nguyên liệu đến chỉ số DH và NR.
  • Thí nghiệm khảo sát kích cỡ nguyên liệu, nồng độ enzyme alcalase, nhiệt độ phản ứng, thời gian phản ứng và nồng độ muối NaCl bổ sung trong giai đoạn thủy phân thứ nhất.
  • Thí nghiệm khảo sát nồng độ enzyme lipase và thời gian xử lý trong giai đoạn khử béo thứ hai nhằm giảm hàm lượng lipít và tăng tỷ lệ đạm trong dịch FPH.
  • Thí nghiệm khảo sát quy trình nung xương cá: Tiền xử lý thu xương thô (so sánh phương pháp đun sôi và phương pháp xử lý bằng enzyme alcalase); khảo sát 5 mức nhiệt độ nung (600, 700, 800, 900, 1000°C), 5 mức thời gian nung (1, 2, 3, 4, 5 giờ) và 4 tốc độ gia nhiệt (3, 5, 7, 10°C/phút).
  • Bố trí thí nghiệm nuôi tôm thẻ chân trắng giai đoạn 20 – 55 ngày tuổi gồm 5 nghiệm thức (NT1, NT2, NT3, NT4, NT5) với các tỷ lệ phối trộn hỗn hợp FPH và HA khác nhau vào thức ăn viên công nghiệp, đo đạc các chỉ tiêu lý hóa của nước, mật độ vi sinh vật định kỳ (tổng vi khuẩn và vi khuẩn Vibrio), tăng trưởng chiều dài, khối lượng và tỷ lệ sống sau 55 ngày nuôi.

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm và thảo luận chuyên sâu theo từng nội dung:

• Đặc tính phế liệu và quá trình thủy phân bằng alcalase: Quá trình thủy phân tối ưu đạt độ thủy phân DH gần 35%, với hơn 70% phân tử peptide có khối lượng phân tử phân bố dưới 1000 Da. Dịch đạm thô thu được sau giai đoạn alcalase có hàm lượng đạm tổng số 11,7% và hàm lượng lipít tổng số 10,8%.
• Tinh sạch dịch đạm bằng lipase: Xử lý tiếp bằng enzyme lipase giúp hạ hàm lượng lipít tổng số xuống còn 1,93%, đồng thời nâng hàm lượng đạm tổng số của sản phẩm cô đặc lên 33,2% và hàm lượng đạm axit amin đạt 420,16 mg/g protein, đáp ứng các tiêu chuẩn quy định tại TCVN 10325:2014.
• Đặc tính của nano Hydroxyapatite từ xương cá Tra:
  • Tiền xử lý tách xương bằng enzyme alcalase cho hiệu quả làm sạch phần hữu cơ bám dính cao hơn từ 2 – 5% so với phương pháp đun sôi bằng nước truyền thống.
  • Xử lý nung xương cá Tra ở nhiệt độ thích hợp 700°C trong 2 giờ tạo ra sản phẩm HA đơn pha dạng hạt nano có kích thước trung bình 50 – 70 nm, diện tích bề mặt riêng BET đạt 2,87 m²/g, thể tích lỗ xốp đạt 0,02 m³/g, đường kính lỗ xốp trung bình 1,2 nm.
  • Tỷ lệ hàm lượng nguyên tố Ca/P của HA cá Tra đạt 1,83. Phân tích ICP-MS cho thấy các kim loại nặng độc hại (Pb, Hg, Cd) ở mức không phát hiện (Nd). Giản đồ XRD và phổ FT-IR xác nhận các đỉnh đặc trưng tương đồng với mẫu HA chuẩn JCPDS 09-0432.
  • So sánh với HA từ xương cá rô phi, cá chẽm và cá ngừ cho thấy HA từ xương cá Tra có độ tinh thể và độ xốp đồng đều.
• Kết quả thử nghiệm sinh học trên tôm thẻ chân trắng (20 – 55 ngày tuổi):
  • Nghiệm thức bổ sung 5% hỗn hợp FPH và HA vào thức ăn cho hiệu quả tăng trưởng tốt nhất: Khối lượng tôm tăng 123,5% và chiều dài tôm tăng 112% so với nghiệm thức đối chứng chỉ sử dụng thức ăn công nghiệp.
  • Các chỉ tiêu môi trường nước ao nuôi (pH, DO, các chỉ tiêu hóa lý) và mật độ vi sinh vật (tổng số vi khuẩn hiếu khí, tổng số vi khuẩn Vibrio) ở các nghiệm thức bổ sung không có sai khác tiêu cực so với đối chứng.
  • Cấu trúc vi mô vỏ tôm 55 ngày tuổi phân tích qua ảnh SEM và phổ XRD ở nghiệm thức bổ sung cho thấy sự hình thành lớp vỏ khoáng hóa cứng chắc.
• Tác giả đề xuất 2 quy trình công nghệ hoàn chỉnh: (1) Quy trình sản xuất dịch protein thủy phân và hydroxyapatite từ phế liệu cá Tra; (2) Quy trình kỹ thuật nuôi tôm thẻ chân trắng 20 – 55 ngày tuổi có bổ sung hỗn hợp FPH và HA.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt khoa học và thực tiễn

1. Cung cấp hệ thống dữ liệu thực nghiệm về thành phần khối lượng và thành phần hóa học của nguồn phế liệu cá Tra (Pangasius hypophthalmus) công nghiệp thu nhận tại tỉnh An Giang.
2. Xây dựng quy trình công nghệ 2 giai đoạn sử dụng kết hợp alcalase và lipase để thu nhận dịch protein thủy phân giàu peptide khối lượng phân tử thấp (< 1000 Da chiếm > 70%), đạt hàm lượng đạm tổng 33,2%, hàm lượng lipít thấp 1,93% và đạm axit amin 420,16 mg/g protein.
3. Thiết lập quy trình xử lý nhiệt nung xương cá Tra thu nhận vật liệu nano hydroxyapatite độ tinh khiết cao, cấu trúc xốp với kích thước hạt 50 – 70 nm, tỷ lệ Ca/P là 1,83, không phát hiện kim loại nặng độc hại (Pb, Hg, Cd).
4. Thiết lập giải pháp kỹ thuật tích hợp thu nhận đồng thời ba dòng sản phẩm giá trị gia tăng (FPH, HA, lipít thô) từ phế liệu cá Tra, giải quyết triệt để vấn đề chất thải hữu cơ và vô cơ hướng đến mô hình sản xuất không-chất-thải.
5. Chứng minh hiệu quả thực tế của việc bổ sung 5% hỗn hợp FPH và HA vào khẩu phần ăn của tôm thẻ chân trắng giai đoạn 20 – 55 ngày tuổi, giúp tăng 123,5% khối lượng và 112% chiều dài mà không làm thay đổi tiêu cực môi trường nước nuôi.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất

• Ứng dụng quy trình công nghệ thủy phân 2 giai đoạn và nung thu hồi HA tại các nhà máy chế biến cá Tra quy mô công nghiệp ở Đồng bằng sông Cửu Long nhằm đa dạng hóa sản phẩm phụ phẩm.
• Triển khai áp dụng quy trình bổ sung 5% hỗn hợp FPH và HA vào thức ăn nuôi tôm thẻ chân trắng ở các cơ sở nuôi thương phẩm để nâng cao tốc độ tăng trưởng và chất lượng vỏ tôm.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Các thử nghiệm nuôi dưỡng tôm thẻ chân trắng mới được thực hiện trong phạm vi hệ thống bể thí nghiệm ở giai đoạn tôm từ 20 đến 55 ngày tuổi; chưa khảo sát trên toàn bộ chu kỳ nuôi đến khi thu hoạch thương phẩm cỡ lớn (> 20 g/con) và chưa thử nghiệm ở quy mô ao nuôi ngoài trời diện tích lớn chịu tác động phức tạp của thời tiết.
• Hướng nghiên cứu tiếp: Tiếp tục hoàn thiện thiết bị để mở rộng quy mô sản xuất thử nghiệm công nghiệp (pilot); khảo sát bổ sung hỗn hợp FPH và HA cho các giai đoạn phát triển khác của tôm và trên các đối tượng thủy sản nuôi có giá trị kinh tế khác; đánh giá thêm các chỉ tiêu miễn dịch và khả năng kháng bệnh của tôm khi sử dụng chế phẩm.

Giá trị tham khảo

• Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên chuyên ngành Công nghệ chế biến thủy sản, Công nghệ thực phẩm, Công nghệ sinh học và Khoa học vật liệu: Cung cấp tài liệu tham khảo chi tiết về phương pháp thủy phân enzyme 2 bước (protease kết hợp lipase), kỹ thuật nung tạo vật liệu nano sinh học từ xương động vật, và quy trình phân tích cấu trúc vật liệu nano (XRD, SEM, TEM, BET, FTIR, XPS, ICP-MS).
• Đối với các doanh nghiệp chế biến thủy sản và sản xuất thức ăn thủy sản: Cung cấp giải pháp kỹ thuật cụ thể và các thông số công nghệ rõ ràng để chuyển đổi các phụ phẩm cá Tra có giá trị thấp thành các sản phẩm gia tăng giá trị cao (FPH, HA, lipít), hỗ trợ giảm thiểu chi phí xử lý môi trường và giảm phụ thuộc vào nguồn bột cá nhập khẩu.

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Hàm lượng đạm và lipít của dịch protein thủy phân sau khi xử lý kết hợp hai enzyme alcalase và lipase đạt giá trị bao nhiêu?
Trả lời: Khi sử dụng kết hợp enzyme alcalase và lipase, sản phẩm dịch protein thủy phân thu được đạt hàm lượng đạm tổng số là 33,2%, hàm lượng lipít tổng số giảm xuống còn 1,93%, và hàm lượng đạm axit amin đạt 420,16 mg/g protein, với hơn 70% khối lượng phân tử của dịch thủy phân nằm dưới mức 1000 Da.

Câu hỏi 2: Sản phẩm nano hydroxyapatite thu nhận từ xương cá Tra bằng phương pháp nhiệt có các thông số đặc tính kỹ thuật như thế nào?
Trả lời: Sản phẩm HA thu được có kích thước hạt dao động từ 50 – 70 nm, tỷ lệ Ca/P đạt 1,83, diện tích bề mặt riêng BET là 2,87 m²/g, thể tích lỗ xốp đạt 0,02 m³/g, kích thước lỗ xốp trung bình là 1,2 nm và hoàn toàn không phát hiện dư lượng các kim loại nặng độc hại (Pb, Hg, Cd).

Câu hỏi 3: Hiệu quả tăng trưởng của tôm thẻ chân trắng giai đoạn 20 – 55 ngày tuổi khi bổ sung hỗn hợp FPH và HA ở mức tối ưu là bao nhiêu?
Trả lời: Khi bổ sung 5% hỗn hợp FPH và HA vào thức ăn viên công nghiệp, tôm thẻ chân trắng đạt mức tăng trưởng vượt trội so với khi không bổ sung, cụ thể tăng 123,5% về khối lượng và tăng 112% về chiều dài, đồng thời không gây biến động tiêu cực đến các chỉ tiêu hóa lý và vi sinh vật trong môi trường nước nuôi.

Câu hỏi 4: Trong công đoạn tiền xử lý tách thịt bám trên xương cá, phương pháp xử lý bằng enzyme alcalase có ưu điểm gì so với phương pháp đun sôi?
Trả lời: Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng phương pháp tiền xử lý bằng enzyme alcalase cho hiệu quả làm sạch và tách riêng phần hữu cơ khỏi khung xương cao hơn từ 2 – 5% so với phương pháp đun sôi bằng nước thông thường, đồng thời giúp thu hồi được phần dịch đạm thủy phân hòa tan phục vụ các công đoạn tiếp theo.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Phạm Viết Nam đã giải quyết thành công vấn đề tận thu toàn diện phế liệu cá Tra thông qua việc xây dựng quy trình công nghệ kết hợp thu nhận dịch protein thủy phân đạt chuẩn TCVN 10325:2014 và nano hydroxyapatite tinh khiết từ xương cá. Kết quả thử nghiệm sinh học khẳng định việc bổ sung 5% hỗn hợp sản phẩm thu nhận vào thức ăn giúp nâng cao tốc độ tăng trưởng về khối lượng và chiều dài của tôm thẻ chân trắng giai đoạn 20 – 55 ngày tuổi mà không ảnh hưởng xấu đến môi trường nước. Đây là công trình có đóng góp thiết thực cho lĩnh vực Công nghệ chế biến thủy sản, cung cấp cơ sở khoa học và quy trình kỹ thuật nhằm nâng cao giá trị chuỗi sản xuất cá Tra và hỗ trợ ngành công nghiệp thức ăn nuôi tôm tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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].