Ngày 9/4, Trung tâm Thông tin và Thống kê Khoa học và Công nghệ TP.HCM (CESTI) phối hợp cùng Viện nghiên cứu Công nghệ Sinh học và Môi trường (Đại học Nông Lâm TP.HCM) tổ chức hội thảo giới thiệu “Quy trình sản xuất enzyme protease thủy phân phụ phẩm cá tra và cá basa để sản xuất phân bón hữu cơ và thức ăn chăn nuôi”. Đây là thành quả từ đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ, được tiến hành nhằm giảm chi phí xử lý phụ phẩm của công nghiệp chế biến thủy sản, đồng thời góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường.
Protease (còn được gọi là proteinase hay peptidase) là nhóm enzyme thủy phân có khả năng cắt mối liên kết peptide (-CO~NH-) trong các phân tử polypeptide, protein và một số cơ chất tương tự khác thành các amino acid tự do hoặc các peptide phân tử thấp.
Do protease thu được từ vi khuẩn Bacillus được tạo thành với lượng lớn, có đặc tính bền vững, hoạt động tốt với nhiệt độ và pH cao nên chúng được ứng dụng ở nhiều ngành công nghiệp khác nhau, ví dụ như để xử lý phim X-quang đã qua sử dụng nhằm thu hồi bạc, làm nước mắm cá, thức ăn gia súc, xử lý chất thải từ động vật giáp xác, xử lý rác thải trong các lò mổ gia cầm.
Th.S Trương Phước Thiên Hoàng báo cáo tại hội thảo.
Th.S Trương Phước Thiên Hoàng (Viện nghiên cứu Công nghệ Sinh học và Môi trường) cho biết, chủng Bacillus 43 có khả năng sinh protease hiệu quả tốt nhất, đạt điều kiện nuôi cấy tối ưu. Đặc biệt, mỗi cá thể Bacillus subtilis có thể sinh sản theo cơ chế phân bào để tạo ra hai tế bào con hoặc tạo ra một nội bào tử (endospore) có thể tồn tại hàng chục năm, chịu được các điều kiện bất lợi như khô hạn, nhiễm mặn, bức xạ, dung môi có pH bất lợi.
Theo thông tin tại buổi hội thảo, quy trình sản xuất chế phẩm enzyme protease từ vi khuẩn Bacillus subtilis gồm 2 giai đoạn: sản xuất thô và sản xuất tinh sạch.
Ở giai đoạn sản xuất thô, Bacillus 43 được đưa vào khay môi trường được chuẩn bị sẵn (bao gồm cám gạo: bắp theo tỷ lệ 7:3, có thể dùng bã đậu nành hoặc một số phụ phẩm khác). Khay có bề dày môi trường là 5cm (khối lượng 2,5 kg/khay), có pH 8,4 được hấp thanh trùng ở nhiệt độ 121oC, áp suất 1 atm. Sau hấp, khay được để nguội và cấy vi khuẩn với mật số là 107 CFU/mL, rồi đem ủ ở nhiệt độ phòng suốt 60 giờ (điều kiện thanh trùng, chống tạp nhiễm). Sản phẩm sau khi sấy ở nhiệt độ 45oC (để tránh enzyme bị biến tính) và thời gian 2 ngày, được xay nhuyễn, tạo thành chế phẩm enzyme protease thô (có độ ẩm là 13,35% và hoạt độ là 5,258 UI/g).
Ở giai đoạn sản xuất tinh sạch, canh trường nuôi cấy Bacillus 43 đã được sấy ở 45-50oC, xay nhỏ, sẽ được tủa bằng cồn ethanol 96% theo tỷ lệ về thể tích enzyme:ethanol là 1:3 trong vòng 30 phút. Mỗi lần tủa, cho 1kg canh trường enzyme thô. Sản phẩm sau khi tủa được ly tâm lạnh và sấy nhẹ dưới quạt gió ở nhiệt độ phòng cho đến khô và xay nhuyễn, bảo quản trong túi kín ở nhiệt độ lạnh khoảng 8oC. Chế phẩm enzyme protease tinh sạch thu được có pH hoạt động là 7,6, nhiệt độ phản ứng 50oC.
Chế phẩm enzyme protease tinh sạch đã được thử nghiệm thủy phân phụ phẩm cá tra, cá ba sa (với đầu, xương cùng một ít thịt). Cụ thể, phụ phẩm được xay nhỏ, bổ sung 30% nước, gia nhiệt lên 60oC trong thời gian 1 giờ, sau đó để nguội xuống 50oC rồi cho enzyme vào. Cho enzyme có hoạt độ 50 IU (khoảng 1%), pH dung dịch 7,6. Khuấy đều, ủ ở 50oC, sau đó cho tiến hành thủy phân trong 18 giờ. Sau thủy phân, đun dịch thủy phân lên 80oC trong thời gian 10 phút để enzyme bất hoạt, để nguội xuống 40oC, bổ sung chất bảo quản nhằm ức chế vi sinh vật và tăng thời gian bảo quản. Khi dịch nguội, tiến hành ly tâm loại bỏ bã xác và thu dịch cá thủy phân.
Toàn cảnh buổi hội thảo.
Tùy theo chế độ và thành phần phối trộn, dịch cá thủy phân được dùng làm phân bón (bổ sung NPK, trung vi lượng…) hoặc phụ gia cho thức ăn chăn nuôi (bổ sung mật rỉ đường, premix khoáng, chất bảo quản…). Kết quả thực nghiệm trên cây cải ngọt cho thấy, dịch cá thủy phân giúp cây tăng trưởng tốt, hàm lượng nitrat đáp ứng tiêu chuẩn an toàn vệ sinh thực phẩm. Dịch cũng có mùi hôi đặc trưng của cá nên có thể bổ sung vào thức ăn chăn nuôi để thu hút thủy sản bắt mồi tốt.
Theo Th.S Trương Phước Thiên Hoàng, cũng có thể tiến hành thủy phân phụ phẩm cá tra, cá ba sa bằng chế phẩm enzyme protease thô, nhưng sẽ lâu hơn (từ 18 giờ lên 48 giờ). Mặt khác, do không tinh sạch, dịch cá thủy phân vẫn còn lẫn Bacillus 43. Vi khuẩn này tiếp tục sinh sôi, gây mất mỹ quan của sản phẩm.
Các doanh nghiệp quan tâm ứng dụng quy trình sản xuất enzyme protease thủy phân phụ phẩm cá tra và cá basa để sản xuất phân bón hữu cơ và thức ăn chăn nuôi có thể liên hệ với Trung tâm Thông tin và Thống kê Khoa học và Công nghệ TP.HCM - đơn vị cầu nối - hoặc Viện nghiên cứu Công nghệ Sinh học và Môi trường, để được chuyển giao. Ngoài ra, doanh nghiệp cũng có thể đặt hàng nghiên cứu các loại phụ phẩm khác, hoặc nghiên cứu loại tủa mới (thay thế cồn) để gia tăng hiệu quả kinh tế cho quá trình sản xuất. .
Hoàng Kim (CESTI)