Giảm phát sinh chất thải từ quy trình chế biến cá hồi theo hướng kinh tế tuần hoàn

Mục tiêu của việc nghiên cứu nhằm giảm thiểu chất thải chế biến cá hồi bằng cách ứng dụng kinh tế tuần hoàn, biến phụ phẩm thành các sản phẩm có giá trị gia tăng.

Cá hồi là một trong những loại hải sản có giá trị kinh tế cao. Ngành chế biến cá hồi mang lại lợi nhuận lớn cho các nhà sản xuất, chế biến và xuất khẩu. Thịt cá hồi có giá trị dinh dưỡng rất cao, đặc biệt là dầu chế biến từ cá hồi có hàm lượng dinh dưỡng cao, chứa đầy đủ các a xít béo thiết yếu như EPA, DHA. Những a xít béo này có nhiều công dụng trong việc phòng và điều trị một số bệnh liên quan đến tim mạch, huyết áp (Horrocks and Yeo, 1999; Kinsella, 1987; Simopoulos, 1999).

Các sản phẩm chế biến từ cá hồi rất phong phú và đa dạng. Từ dạng chế biến dạng tươi sống đến chế biến dạng sản phẩm phi lê, đông lạnh, đóng hộp, chế biến sản phẩm gia vị…Nhìn chung, sản phẩm chế biến từ cá hồi được người tiêu dùng luôn đón nhận.

Tuy nhiên, bên cạnh việc chế biến thành các sản phẩm chính như đã đề cập ở trên, quá trình chế biến cá hồi cũng tạo ra một lượng lớn phế phụ phẩm. Một số loại phế phụ phẩm điểm hình từ quá trình chế biến cá hồi có thể kể đến là đầu, xương, da, rẻo, thịt sẫm màu, nội tạng…Những phế phụ phẩm này nếu không được chế biến một cách hợp lý thì sẽ không những gây lãng phí về nguồn tài nguyên mà còn gây tác động xấu đến môi trường.

Khảo sát thực tế tại một số doanh nghiệp chế biến cá hồi tại Khánh Hòa cho thấy phần lớn các phế phụ phẩm phát sinh từ quá trình chế biến các hồi chưa được tận dụng một cách hiệu quả. Một lượng lớn chất thải từ quá trình chế biến cá hồi gây ra những vấn đề về môi trường cần có giải pháp xử lý.

Vì vậy, mục tiêu của nghiên cứu này là vận dụng các lý thuyết về kinh tế tuần hoàn để giảm phát sinh chất chất thải từ quá trình chế biến cá hồi tại một nhà máy chế biến cá hồi ở Khánh Hòa. Theo đó, xem chất thải như một nguồn tài nguyên cần được khai thác. Từ đó, bằng cách áp dụng các công nghệ tiên tiến, chúng tôi đã tận dụng phế phụ phẩm từ cá hồi để sản xuất thành các sản phẩm giá trị gia tăng và định hướng ứng dụng trong thực tế.

Đối tượng nghiên cứu và sơ đồ nghiên cứu tổng quát

Đối tượng nghiên cứu là phế phụ phẩm từ quá trình chế biến cá hồi bao gồm: Xương, da và thịt vụn sẫm màu được thu gom từ nhà máy chế biến cá hồi ở Cam Ranh, Khánh Hòa. Trong nghiên cứu này, chúng tôi chủ yếu tập trung vào ba đối tượng phụ phẩm chính là: Thịt xương lưng, thịt xương bụng và thịt sẫm màu (thịt đen) như được thể hiện trong Hình 1. Từ các phần phụ phẩm này quá trình nghiên cứu phát triển các sản phẩm giá trị gia tăng được thực hiện tại phòng thí nghiệm và xưởng chế sản xuất pilot của Trung tâm Nghiên cứu và Chế biến Thực phẩm, Trường Đại học Nha Trang. 

Hình 1.  Chế biến sản phẩm và phụ phẩm từ cá hồi tại nhà máy chế biến cá hồi.
Hình 1.  Chế biến sản phẩm và phụ phẩm từ cá hồi tại nhà máy chế biến cá hồi.

Sơ đồ quy trình nghiên cứu sản các sản phẩm từ phụ phẩm cá hồi

Hình 2. Sơ đồ nghiên cứu chế biến sản phẩm giá trị gia tăng từ phụ phẩm cá hồi.
Hình 2. Sơ đồ nghiên cứu chế biến sản phẩm giá trị gia tăng từ phụ phẩm cá hồi.

Phương pháp phân tích

Phương pháp xác định các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm được thực hiện theo các phương phương pháp tiêu chuẩn. Theo đó, hàm lượng nitơ tổng theo TCVN 3705:1990, hàm lượng Naa theo 5107:2018, nitơ NH3 theo 5107:2018, hàm lượng chất béo theo FAO (1986), chỉ số a xít TCVN 6127:2010, chỉ số peroxide TCVN 6121:2018, thành phần chất béo CASE.SK.0107 (2016), Vitamin A CASE.SK.0108 (2022), Vitamin E CASE.SK.0108 (2018).

Phương pháp xử lý số liệu

Các phân tích được thực hiện lặp lại ba lần. Kết quả báo cáo là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn. Số liệu được tính toán và xử lý bằng phần mềm Excel (Microsoft Office 2020).

KẾT QUẢ

 Đặc tính chất lượng của dầu cá thu nhận từ phụ phẩm cá hồi

Dầu cá sản xuất từ phụ phẩm cá hồi theo quy trình công nghệ sinh học được phát triển bởi chúng tôi theo sơ đồ Hình 2 có các chỉ tiêu chất lượng được thể hiện trong Bảng 1. Kết quả cho thấy mẫu dầu có độ tinh khiết đến 99,8%. Chỉ số peroxide ở mức thấp dưới 2 meq/kg. Điều đó chỉ ra rằng mẫu dầu sản xuất theo phương pháp sinh học không dùng nhiệt nên khả năng dầu bị oxi hóa thấp. Kết quả phân tích cũng chỉ ra rằng hàm lượng Vitamin A ở mức khá cao, đạt khoảng 10.605 đơn vị IU/kg. Hàm lượng Vitamin E cũng được phát hiện trong mẫu dầu với giá trị 185 mg/kg. Dựa vào các chỉ tiêu chất lượng mẫu dầu thu được có thể thấy rằng dầu sản xuất bằng phương pháp sinh học có chất lượng cao.

Giảm phát sinh chất thải từ quy trình chế biến cá hồi theo hướng kinh tế tuần hoàn

Thành phần và hàm lượng a xít béo của dầu cá thu nhận từ phụ phẩm cá hồi

Thành phần và hàm lượng a xít béo của mẫu dầu cá thu nhận từ phụ phẩm cá hồi theo quy trình chiết xuất bằng phương pháp sinh học được thể hiện trong Bảng 2. Kết quả phân tích cho thấy trong mẫu dầu chứa đầy đủ các thành phần a xít béo thiết yếu gồm Arachidonic acid (ADA), Eicosapentaenoic acid (EPA) và Docosahexaenoic acid (DHA) với hàm lượng lần lượt là 0,26; 1,76 và 4,86 g/100g dầu. Nhiều kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng tiêu thụ 850 mg/ngày của EPA và DHA có thể giảm đáng kể rủi ro mắc bệnh nhồi máu cơ tim (25%) và đột quỵ tim (45%) (Marchioli và cộng sự, 2002; Land, 1986; Leaf, et al., 1999). Theo William và cộng sự (2004) thì tổng của EPA và DHA được gọi là chỉ số axít béo omega-3 (omega-3 index). Theo kết quả phân tích mẫu dầu cá hồi sản xuất từ phụ phẩm cá hồi cho thấy nếu tiêu thụ khoảng 12,9 g dầu/ngày thì có thể đáp ứng nhu cầu về chỉ số omega-3. Mẫu dầu có hồi sản xuất theo quy trình sinh học cũng có tỉ lệ a xít béo không nó có nhiều nối đôi chiếm tỉ lệ cao gần 30,3% trong tổng số a xít béo (PUFA/SFA). Điều này cho thấy chất lượng cao của dầu các hồi sản xuất theo phương pháp sinh học này.

Bảng 2. Thành phần và hàm lượng a xít béo trong mẫu dầu cá hồi sản xuất từ phụ phẩm.

A xít béo

 Hàm lượng (g/100g dầu)

 C14:0 (Myristic acid)

1,78 ± 0,13

 C15:0 (Pentadecanoic acid)

0,17 ± 0,03

 C16:0 (Palmitic acid)

9,43 ± 0,55

 C16:1 (Palmitoleic acid)

2,26 ± 0,03

 C17:0 (Heptadecanoic acid)

0,07 ± 0,02

 C17:1 (Cis -10-Heptadecanoic acid)

0,15 ± 0,02

 C18:0 (Stearic acid)

2,32 ± 0,04

 C18:1n9C (Oleic acid)

43,69 ± 0,35

 C18:2n6C (Linoleic acid)

14,14 ± 0,04

 C18:3n3 (a-Linolenic acid)

4,68 ± 0,01

 C18:3n6 (g-Linolenic acid)

0,17 ± 0,05

 C20:0 (Arachidic acid)

0,28 ± 0,04

 C20:1 (Eicosenoic acid)

3,48 ± 0,02

 C20:2 (Cis-11, 14-Eicosadienoic acid)

0,82 ± 0,04

 C20:3n3 (Cis-11, 14, 17-Eicosatrienoic acid)

0,39 ± 0,01

 C20:3n6 (Cis-8, 11, 14-Eicosatrienoic acid)

0,28 ± 0,01

 C20:4n6 (Arachidonic acid)

0,26 ± 0,01

C20:5n3 (Eicosapentaenoic acid, EPA)

1,76 ± 0,02

C22:0 (Behenic acid)

0,11 ± 0,01

C22:1n9 (Erucic acid)

0,38 ± 0,01

C22:2 (cis-13, 16-Docosadienoic acid)

0,63 ± 0,01

C22:6n3 (Docosahexaenoic acid, DHA)

4,82 ± 0,04

C23:0 (Tricosanoic acid)

0,03 ± 0,01

C24:0 (Lignoceric acid)

0,03 ± 0,01

C24:1 (Nervonic acid)

0,2 ± 0,01

 SAT

14,22 ± 0,53

 MUFA

50,16 ± 0,02

 PUFA

27,85 ± 1,17

 EFA

6,84 ± 0,09

 Chỉ số omega-3 (EPA + DHA)

6,58 ± 0,12

Đặc tính chất lượng của dịch đạm thủy phân thu nhận từ phụ phẩm cá hồi

Dịch đạm thủy phân từ phụ phẩm cá hồi có các chỉ tiêu chất lượng thể hiện trong Bảng 3. Theo đó, dịch đạm có hàm lượng ni tơ tổng lên đến gần 14 g/l. Trong khi đó hàm lượng nitơ a xít amin và nitơ amoniac lần lượt là 47,3% và 12,2%. Kết quả này cho thấy dịch đạm thủy phân từ phụ phẩm cá hồi có giá trị cao có thể tận dụng để chế biến một số sản phẩm thực phẩm dạng lỏng như nước chấm, nước uống dinh dưỡng. Ngoài ra, dịch đạm này cũng có thể ứng dụng làm nước mắm.

Bảng 3. Chỉ tiêu chất lượng dịch đạm thủy phân từ phụ phẩm cá hồi.

Chỉ tiêu

Đơn vị

Hàm lượng

Hàm lượng nitơ tổng số

g/l

13,9 ± 0,18

Hàm lượng nitơ a xít amin

 %

47,3 ± 0,47

Hàm lượng nitơ amoniac

 %

12,2 ±  0,82

 KẾT LUẬN

Dầu cá thu nhận từ phụ phẩm cá ngừ bằng phương pháp thủy phân bởi enzyme có chất lượng cao. Sản phẩm này có thể ứng dụng trong một số lĩnh vực chế biến thực phẩm và dược phẩm. Bên cạnh đó, dịch đạm thủy phân từ phụ phẩm cá hồi cũng cho thấy chất lượng cao, có thể ứng dụng chế biến nhiều sản phẩm giá trị gia tăng khác. Kết quả của nghiên cứu này chỉ ra tiềm năng có thể khai thác phụ phẩm từ cá hồi như một nguồn nguyên liệu thích hợp để sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng. Từ đó gia tăng giá trị cho phần phụ phẩm từ chế biến cá hồi, giảm thiểu chất thải tạo ra và góp phần giảm tác động xấu đến môi trường.

Trần Thị Mỹ Hạnh, Phạm Văn Đạt, Nguyễn Xuân Duy

Mở rộng hợp tác nghiên cứu khoa học và công nghệ Việt Nam - Trung Quốc

Mở rộng hợp tác nghiên cứu khoa học và công nghệ Việt Nam - Trung Quốc

Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VAST) và Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) đã mở rộng hợp tác nghiên cứu khoa học và công nghệ.