Nghiên cứu… vỏ tôm

Như bao ngày khác, tại phòng thí nghiệm của Trường ĐHNT, nhóm nghiên cứu trẻ say sưa cân, đong dung dịch, thực hiện chiết tách chitin (chất có trong vỏ giáp xác, khi ly trích để sử dụng thường được biến đổi thành chitosan) từ vỏ, đầu tôm. Không ngừng tay khuấy chitosan trong dung dịch axit, Nguyễn Văn Tấn - thành viên tham gia hỗ trợ dự án First về xử lý phụ phẩm tôm, vốn là sinh viên khoa Công nghệ sinh học và môi trường - Trường ĐHNT cười vui khi chúng tôi bình phẩm về công việc có phần nhàm chán mà bạn đang làm. Tấn nói: “Hồi mới tham gia, em từng bất ngờ khi từ mớ đầu, vỏ tôm hỗn độn, bốc mùi tanh, qua xử lý, lại cho ra những sản phẩm khác xa phụ phẩm ban đầu. Cảm giác được “biến hóa” phế liệu thành sản phẩm có ích thích lắm!. Hiện nay, em đang nghiên cứu polymer sinh học. Hoạt động của nhóm nghiên cứu giúp em mở mang thêm kiến thức, lôi cuốn em gắn bó với công việc này”.

Nghiên cứu… vỏ tôm, chuyện tưởng như đùa, nhưng thực tế là một nghiên cứu rất nghiêm túc, với thành quả đầy bất ngờ. Cầm nhúm vỏ tôm trắng tinh đã được tách protein từ tay Tấn, chúng tôi thực sự bất ngờ bởi không còn cảm nhận được mùi tanh. Chúng tôi còn bất ngờ hơn khi nghe Ths. Nguyễn Công Minh - thành viên nhóm nghiên cứu về thu nhận các sản phẩm có giá trị từ phụ phẩm tôm giới thiệu nhiều sản phẩm thương mại đều có nguồn gốc từ phế liệu tôm. Phế phẩm tưởng chừng bỏ đi đó, nhờ các nhà nghiên cứu, đã trở thành những sản phẩm khác biệt, giá trị cao. Tuy nhiên, con đường đến với thành quả này không đơn giản. PGS.TS Trang Sĩ Trung - Hiệu trưởng Trường ĐHNT, chủ nhiệm nhiệm vụ nghiên cứu cho biết, khó khăn lớn nhất là thuyết phục và chứng minh được với đồng nghiệp và đặc biệt là với các doanh nghiệp về giá trị to lớn từ phụ phẩm tôm có thể mang lại nếu triển khai các nghiên cứu thật bài bản, tâm huyết, kiên trì và có sự kết hợp với doanh nghiệp trong quá trình nghiên cứu công nghệ, phát triển sản phẩm.

Những con số biết nói

Ths Minh chia sẻ, quá trình khảo sát tại Khánh Hòa, Cần Thơ, Cà Mau từ năm 2014 đến 2016 cho thấy, trong công nghệ chế biến tôm, hầu hết đều loại bỏ đầu, vỏ tôm. Lượng phế liệu tôm chiếm khoảng 35 - 45% khối lượng nguyên liệu ban đầu, tùy loại. Như vậy, ước tính, lượng phế liệu tôm thải ra sau chế biến tương ứng 🐽khoảng 300.000 - 40🍨0.000 tấn/năm. Trong khi đó, phế liệu thủy sản và phế liệu tôm còn khá nhiều thành phần dinh dưỡng giá trị. Ví dụ, trong đầu, vỏ tôm có khoảng 30 - 40% protein, 30 - 50% khoáng, 13 - 42% chitin, tùy loại tôm và chu kỳ sinh sản. Nhưng lâu nay, phế liệu tôm chủ yếu chỉ được xay nhỏ, sấy khô thành bột tôm để phối trộn làm thức ăn gia súc; hoặc làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất chitin thô. Một số nơi không thể sử dụng hết phế liệu, phải thải bỏ, gây ô nhiễm môi trường.

PGS-TS Trang Sĩ Trung hướng dẫn sinh viên làm thí nghiệm

Ngoài ra, việc sản xuất chitin tuy đã được thực hiện từ trước nhưng công nghệ còn lạc hậu. Quy trình sản xuất chitin quy mô lớn chủ yếu sử dụng phương pháp hóa học. Phương pháp này xử lý nhanh, đơn giản, dễ thực hiện ở quy mô lớn, nhưng không thân thiện với môi trường, giá thành cao do chi phí xử lý chất thải chứa axit, kiềm và ăn mòn thiết bị. Hơn nữa, quá trình thu nhận sử dụng axit và kiềm mạnh còn làm cắt mạch polymer nên sản phẩm chitin, chitosan có phân tử lượng thấp, độ nhớt thấp, chất lượng không đồng nhất. Phương pháp xử lý sinh học cũng có hạn chế vì không thể tách protein và khoáng đạt đến mức yêu cầu (<1%).

Từ trước năm 2000, PGS-TS Trang Sĩ Trung đã nghiên cứu công nghệ thu nhận chitin, chitosan hiệu quả, thân thiện với môi trường. Sau này, ông cùng cộng sự nghiên cứu cải tiến quy trình sản xuất chitin từ phế liệu thủy sản bằng các giải pháp công nghệ để tận thu các hợp chất dinh dưỡng giá trị, sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng đồng thời giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Theo tính toán, giá trị tăng thêm từ phụ phẩm tôm sẽ tăng 3 - 5 lần nếu chế biến thành thức ăn chăn nuôi; 5 - 10 lần nếu thành thực phẩm; 15 lần nếu thành mỹ phẩm; 25 lần nếu thành thực phẩm chức năng và 50 - 100 lần nếu thành dược phẩm.

Theo PGS-TS Trang Sĩ Trung, nghiên cứu đã đưa ra được quy trình công nghệ sản xuất các sản phẩm: carotene-protein, chitin, chitosan, chitosan khối lượng phân tử thấp, chitosan độ deacetyl cao và muối chitosan. Đồng thời, thiết kế, chế tạo hoàn thiện hệ thống thiết bị sản xuất carotene-protein, chitin, chitosan quy mô 0,5 tấn nguyên liệu/mẻ, đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ. Thí nghiệm cho thấy, sử dụng hỗn hợp carotene - protein phối trộn với viên thức ăn cá hồi cải thiện được tốc độ tăng trưởng, tỷ lệ sống, nâng cao hệ miễn dịch cho cá. Bổ sung 150ppm chitosan khối lượng phân tử thấp trong bảo quản cá tra khô tẩm gia vị giúp ức chế sự oxy hóa lipid, kéo dài thời hạn bảo quản gấp gần 2 lần so với mẫu đối chứng.

Đề tài cũng đề xuất được công nghệ sản xuất chitin chất lượng cao, đáp ứng yêu cầu sản xuất chitosan nền theo hướng kết hợp phương pháp vật lý, sinh học và hoá học. Tuy nhiên, quy trình công nghệ và thiết bị sản xuất chitosan được nghiên cứu hoàn thiện và phát triển còn ở quy mô nhỏ; cần được nghiên cứu hoàn thiện ở quy mô lớn hơn.

Hướng đi rộng mở

Công nghệ của nhóm nghiên cứu đã tận thu được khoảng 60 - 70% chitin, protein, từ đó tạo ra nhiều sản phẩm giá trị cao trong sinh học, y tế, nông nghiệp như: phân bón, chất dẫn dụ sinh học trong chăn nuôi, thực phẩm chức năng, màng bảo quản trái cây, 𒀰plastic sinh học, chất bảo quản, màng bao thuốc viên, gạc tái tạo vùng da bị bỏng, mô, chất dẫn thuốc…

Đại học Nha Trang, Công ty Cổ phần Việt Nam Food và Công ty TNHH Brenntag Việt Nam hợp tác xử lý phụ phẩm thủy sản bằng phương pháp sinh học thân thiện với môi trường

Năm 2016, Trường ĐHNT, Công ty Cổ phần Việt Nam Food (VNF) và Công ty TNHH Brenntag Việt Nam đã ký hợp tác xử lý phụ phẩm thủy sản bằng phương pháp sinh học thân thiện với môi trường. Đầu năm nay, Bộ Khoa học và Công nghệ phối hợp với Trường ĐHNT và VNF đã ra mắt Quỹ Hỗ trợ phát triển ngành phụ phẩm tôm Việt Nam, với nguồn học bổng 1 tỷ đồng trong 4 năm cho các sinh viên theo học tại Trường ĐHNT đáp ứng các yêu cầu của VNF và ĐHNT. Tháng 4 vừa qua, quỹ đã trao 7 suất học bổng với tổng giá trị 284 triệu đồng cho 7 sinh viên khoa Công nghệ thực phẩm. Từ kết quả nghiên cứu trên, Trường ĐHNT đã được Viện polymer Lebniz (Đức) hỗ trợ sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại đánh giá chất lượng sản phẩm chitosan; phối hợp đào tạo, xây dựng đội ngũ nòng cốt phân tích kỹ thuật cao lĩnh vực chitin, chitosan tại trường.

Ông Phan Thanh Lộc - Tổng Giám đốc VNF, đơn vị đã đồng hành cùng Trường ĐHNT trong nghiên cứu phát triển các sản phẩm từ phụ phẩm tôm cho biết, theo dự báo của Hiệp hội Chế biến và xuất khẩu thủy sản Việt Nam, đến năm 2020, sản lượng tôm xuất khẩu có thể đạt trên 832.000 tấn, trong đó, có trên 374.000 tấn phụ phẩm tôm. Do đó, việc nghiên cứu và áp dụng khoa học công nghệ phù hợp có thể giúp tận dụng tối đa nguồn dinh dưỡng từ phụ phẩm tôm cho ngành dược, phụ gia thức ăn chăn nuôi, phân bón..., nâng cao vai trò của ngành phụ phẩm thủy sản trong nền kinh tế.

Từ năm 2000, nhóm nghiên cứu của Trường ĐHNT nghiên cứu xử lý các phế phẩm thủy sản (tôm, cá ngừ…) thông qua nhiều đề tài nghiên cứu. Riêng giai đoạn 2014 - 2017, nhóm được giao nhiệm vụ nghiên cứu xử lý phế phẩm tôm. Cuối tháng 5, Cục Thông tin Khoa học và công nghệ quốc gia (Bộ Khoa học và Công nghệ) đã nghiệm thu nhiệm vụ cấp quốc gia “Nghiên cứu sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng từ phế liệu tôm để ứng dụng trong nông nghiệp” do PGS-TS Trang Sĩ Trung làm chủ nhiệm thực hiện cùng 9 cộng sự. Hiện nay, nhóm nghiên cứu hợp tác với VNF tiếp tục triển khai các kết quả nghiên c♈ứu thông qua 2 dự án cấp quốc gia: First về xử lý phụ phẩm tôm và Đổi mới công nghệ về nâng cao chất lượng chitin, chitosan.