Các nghiên cứu trong tương lai của ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ

259 CÁC NGHIÊN CỨU TRONG TƯƠNG LAI CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN PHỤ PHẨM GIẾT MỔ Sergio F. Nates, Ph.D. Chủ tịch quỹ nghiên cứu Mỡ và Protein Tóm tắt Đã hàng nghìn năm nay, con người sử dụng động vật làm thực phẩm, len sợi và năng lượng, và việc chế biến phụ phẩm đã được tiến hành trong nhiều thế kỷ. Tuy nhiên, trong hai thập kỷ vừa qua, tính đa dụng của các sản phẩm chế biến từ phụ phẩm đã làm tăng việc sử dụng chúng trong rất nhiều ứng dụng. Thêm vào đó, đã có rất nhiều tiến bộ kỹ thuật và những thay đổi về qui định và pháp luật trong vài năm qua. Những tiến bộ và thay đổi này đã trực tiếp tác động tới việc tái chế các chất thải nông nghiệp thành các sản phẩm có giá trị được gia tăng. Rất nhiều trong số những thay đổi này đã buộc ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm phải đánh giá lại cách quản lý và sử dụng các quần thể động vật và định hướng cho các phương pháp tiếp cận và mục tiêu nghiên cứu trong cộng đồng khoa học của ngành chế biến phụ phẩm. Nghiên cứu trong ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ Vào cuối những năm 1950, một chương trình nghiên cứu tổng thể đã được Hiệp hội các nhà chế biến phụ phẩm Quốc gia (NRA) cấp kinh phí triển khai và một số lượng dự án đáng kể trong số các nghiên cứu của Chương trình đã đi theo hướng sản xuất các polymers và chất dẻo từ các chất béo. Thêm vào đó, thư mời đã được gửi đến hơn 100 phòng thí nghiệm yêu cầu gửi đề cương nghiên cứu về sử dụng sản phẩm protein và mỡ động vật nhai lại. Mỡ động vật nhai lại luôn được coi là một sản phẩm có giá trị của ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm và khi giá trị của nó bị giảm đi do sự xuất hiện bệnh bò điên (BSE) thì mỡ động vật nhai lại đã trở thành một nguồn nguyên liệu thích hợp cho việc chuyển đổi thành nhiên liệu. Dinh dưỡng Liebig là người đầu tiên đưa ra khuyến cáo sử dụng phụ phẩm của ngành chế biến thịt làm thức ăn cho động vật vào năm 1865. Làm việc với kỹ sư người Bỉ George Giebert, Liebig nghĩ ra một phương pháp hiệu quả để sản xuất nước chiết thịt bò từ thịt xẻ và cũng trong năm đó họ thành lập Công ty nước chiết thịt Ligbig (Lemco), quảng cáo và tiếp thị chiết xuất này là sản phẩm giàu dinh dưỡng và có giá rẻ thay thế cho thịt. Ngày nay, Lemco là một phần của tập đoàn Unilever, tập đoàn sở hữu rất nhiều nhãn hiệu sản phẩm tiêu dùng trên thế giới về thực phẩm trong đó có cả Slim-Fast và Ragu. Kết quả nghiên cứu khảo sát tính ứng dụng và tỷ lệ tiêu hóa của rất nhiều các nguyên liệu protein động vật được chế biến từ phụ phẩm giết mổ đã được tóm tắt trong rất nhiều nghiên cứu từ đầu những năm 1950. Trong suốt những năm 1960 và đầu những năm 1970, rất nhiều tham khảo đã được trích dẫn trong các báo cáo liên quan đến việc sử dụng thịt chế biến từ phụ phẩm trong thức ăn bò sữa, bò thịt và bê. Phản ứng lại sự báo động về BSE, các nghiên cứu về dịch tễ đã bắt đầu được tiến hành vào cuối những năm 1980 và vai trò của bột thịt xương (MBM) làm thành phần thức ăn đã được nghiên cứu đầy đủ. Tương tự, lượng MBM dư thừa đã khuyến khích việc nghiên cứu để tìm ra các ứng dụng mới cho sản phẩm này. Rất nhiều các ứng dụng trong số này có bao gồm cả việc sử dụng MBM làm phân bón và nguyên liệu chính sản xuất chất dẻo. Tương tự, đã có rất nhiều nghiên cứu được tiến hành nhằm đánh giá giá trị của bột lông vũ và bột thịt làm nguồn bổ sung protein cho nhiều loài khác nhau (lợn, bò sữa, bò thịt, mèo, chó, cá và tôm). Cũng giống như với phần lớn các loại nguyên liệu thức ăn được ngành chăn nuôi sử dụng, hàm lượng 260 các chất dinh dưỡng và giá trị năng lượng trao đổi của bột thịt và bột lông vũ cũng được tính toán. Các vấn đề liên quan đến tính ngon miệng của bột thịt và bột lông vũ cũng được giải quyết và những nghiên cứu gần đây đã tập trung vào các đặc điểm phân tử, sinh lý, sinh hóa của các phụ phẩm chế biến. Hiệu quả của việc thay đổi pH, thủy phân lông vũ gia cầm bằng các enzym và các loài vi khuẩn có trong các phụ phẩm chế biến cũng được nghiên cứu. Lĩnh vực được nghiên cứu nhiều nhất gần đây đối với việc sử dụng phụ phẩm chế biến là thủy sản. Tuy nhiên, do nhiều trở ngại nên các nghiên cứu về thủy sản thường mới chỉ được tiến hành ở qui mô phòng thí nghiệm và không ai dám chắc chắn rằng kết quả của các nghiên cứu này vẫn đúng với qui mô thương mại. Bên cạnh đó, với sự lớn mạnh của ngành thủy sản trong thập kỷ vừa qua kéo theo sự tăng lên về nhu cầu tiêu thụ bột cá và dầu cá của ngành sản xuất thức ăn thủy sản, thì hầu hết các nghiên cứu trong ngành đều tập trung vào việc tìm kiếm các nguồn protein thay thế. Trong số các nguồn thay thế thì bột lông vũ và bột thịt đã được nghiên cứu và tiềm năng sử dụng các sản phẩm này làm thành phần chính trong các khẩu phần cho cá và tôm để thay thế hoàn toàn hoặc một phần bột cá đã được xác lập (Smith và cộng sự., 2001; Kureshy và cộng sự., 2000; Abdel-Warith và cộng sự., 2001). Mặc dù vẫn còn những lo ngại đáng kể về tỷ lệ tiêu hóa tương đối thấp của cả hai loại bột này cũng như khả năng có thể làm tăng hàm lượng nitơ và phôt-pho trong ao nuôi và nước thải ra nhưng việc chất lượng dinh dưỡng của các loại bột phụ phẩm đã được nâng cao trong thời gian gần đây sẽ làm dịu đi những lo ngại này. Chất lượng được cải thiện có thể là do các hoạt động sản xuất tốt hơn, phân loại nguyên liệu thô tốt hơn và tối ưu hóa các điều kiện chế biến. Tóm lại, sự khác nhau về tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng giữa các loại phụ phẩm chế biến là điều được thể hiện rõ nhất trong các thí nghiệm đã được tiến hành và điều này gợi cho thấy các thành phần của hỗn hợp nguyên liệu hoặc qui trình chế biến chính là các yếu tổ ảnh hưởng đến tỷ lệ tiêu hóa của các sản phẩm chế biến từ phụ phẩm giết mổ. Nghiên cứu tại FPRF Mục đích của Quỹ Nghiên cứu Mỡ và Protein (FPRF) là định hướng và quản lý quá trình nghiên cứu có thể dẫn đến việc tăng cường các ứng dụng hiện tại và phát triển các ứng dụng mới cho các sản phẩm chế biến. FPRF đã tiến hành các nghiên cứu đánh giá trên diện rộng phục vụ cho các nhà chế biến phụ phẩm và ngành công nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi từ năm 1962. Nghiên cứu khoa học là nền tảng của các khám phá khoa học và sự tiếp thu kiến thức mới dựa trên các bằng chứng khoa học do cộng đồng khoa học tìm ra. Tuy nhiên, nghiên cứu khoa học, giống như các nỗ lực hợp tác khác, cần phải có sự tin tưởng mới phát triển mạnh mẽ. Hơn 550 dự án nghiên cứu đã được FPRF hoàn tất kể từ khi thành lập chính là sự phản ánh trung thực sự hợp tác và tin tưởng mà ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ đã tạo ra. Một trong những lĩnh vực ưu tiên của FPRF là hỗ trợ các nghiên cứu sử dụng sản phẩm/phụ phẩm động vật của ngành chế biến phụ phẩm giết mổ như bột máu, MBM, mỡ động vật nhai lại, và bột lông vũ. Trong 40 năm qua, các nghiên cứu của FPRF là những tài liệu chứng minh cho sự cải tiến không ngừng các sản phẩm chế biến thông qua các giá trị như tính khả dụng sinh học, an toàn sinh học và tính ổn định. Tương tự, kỹ thuật phân tích đã cung cấp dữ liệu về các chất dinh dưỡng cụ thể phục vụ cho mục đích xây dựng các công thức thức ăn. FPRF cũng đóng góp cơ sở dữ liệu đáng kể cho các vấn đề tranh cãi như sự hiện diện của các amines sinh học trong các loại protein động vật và polyethylene trong mỡ động vật có ảnh hưởng xấu về mặt dinh dưỡng. Nhiều dự án khác đã nghiên cứu các vấn đề liên quan đến các khía cạnh sinh thái của các quy trình chế biến phụ phẩm. Rất nhiều dự án trước kia là các nghiên cứu về dinh dưỡng, và nhiều dự án khác hướng tới những thay đổi để làm tăng giá trị và các ứng dụng của chúng (Pearl, 1996). 261 Nghiên cứu diesel sinh học là một trong những mục tiêu nghiên cứu của FPRF kể từ đầu những năm 1990. Ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm đã có những thành công đáng kể trong việc sử dụng mỡ động vật chế biến làm nhiên liệu. Kết quả nghiên cứu các đặc điểm đốt cháy và kết quả kiểm tra mức ô nhiễm khí thải được FPRF tích lũy từ lâu đã cho phép việc cấp giấy phép sử dụng các chất béo động vật làm nhiên liệu thay thế cho các loại dầu số 2 hoặc số 6 hoặc khí gas tự nhiên để tạo nguồn năng lượng tạo hơi nước. Thành tựu nổi bật nhất và gần đây nhất trong số các thành tựu nghiên cứu của FPRF có lẽ chắc chắn là việc chính thức thành lập Trung tâm Đào tạo và Nghiên cứu phụ phẩm động vật (ACREC) tại trường Đại học Clemson ở Clemson, Nam Carolina. Việc mở Trung tâm này đã tạo ra một nền móng ban đầu gồm chín dự án liên ngành được khởi động vào tháng 4 năm 2004 nhằm nghiên cứu các vấn đề về ứng dụng thay thế cụ thể và an toàn sinh học. Các dự án nghiên cứu hiện nay tại ACREC bao gồm phân tích thành phần hóa học của mỡ động vật nhai lại, nghiên cứu các nhân tố sinh trưởng, peptide và các chất tồn dư thuốc trừ sâu trong các loại bột phụ phẩm, các phương pháp khử mùi và nhận dạng các vi khuẩn phân lập từ các sản phẩm chế biến. Tương lai Một lưu ý của Tiến sỹ C. Wayne Smith, một phó giáo sư Nhân loại học tại Texas A&M như sau: “Đó là một thế giới của những nghịch lý và đôi khi rất ma quỷ. Một chiếc giày da từ thế kỷ 17 có cảm giác mềm và dẻo mãi mãi mặc dù nó đã nằm dưới đáy đại dương hàng trăm năm”. Một trong những mục tiêu nghiên cứu chính của ông là phát triển các quy trình mới có thể sử dụng để bảo tồn các di vật và hiện nay đang được sử dụng để bảo quản các cơ quan nội tạng phục vụ cho các nghiên cứu y học. Một điều rất hay rút ra từ nghiên cứu đó là: bạn có thể làm một điều gì đó có lợi trong khuôn khổ một lĩnh vực ứng dụng và sau đó tiếp tục phát triển để ứng dụng nó vào các ngành khác. Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ gọi “chế biến phụ phẩm” là một quá trình xử lý nhiệt các loại mỡ, xương, nội tạng và nguyên liệu có liên quan lấy từ thân thịt xẻ của gia súc, gia cầm, cá và các loại dầu và mỡ loại thải từ các nhà hàng. Ban đầu, các quy trình và kỹ thuật được xây dựng bởi ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm với dự định chuyển các động vật chết và các phụ phẩm động vật thành nguyên liệu sản xuất các loại hàng cho tiêu dùng và sử dụng trong công nghiệp. Tuy nhiên, chúng đã có hiệu quả tới mức hiện đang đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực khác như y học và công nghệ sinh học. Ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm tiếp tục thu lợi từ những cải tiến trong ngành nông sản thực phẩm khi các phụ phẩm của ngành này đang được biến đổi để đáp ứng các nhu cầu. Trớ trêu thay, khoảng một nửa khối lượng của bò và 1/3 của lợn giết mổ không được con người sử dụng để làm thức ăn, và mức tiêu thụ thịt của các nước đang phát triển vào năm 2020 sẽ nhiều hơn so với lượng tiêu thụ năm 1993 khoảng 100 triệu tấn. Do đó, rất nhiều trong số những sự cải tiến và đổi mới trong ngành có thể sẽ tập trung vào việc sử dụng các kỹ thuật phù hợp hơn với môi trường; đối với phần lớn, để cung cấp cho ngành chế biến thực phẩm các công cụ hiệu quả hơn trong việc sử dụng nguồn nguyên liệu và giảm lượng chất thải tạo ra. Tương tự, các nghiên cứu cải tiến hơn nữa là cần thiết để cung cấp cho ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm các công cụ cạnh tranh thích hợp với các mối quan tâm về môi trường. Mặt khác, việc áp dụng các kỹ thuật gen cho nông nghiệp với hàng loạt mục đích khác nhau trên các đối tượng động vật trước đây chỉ được dùng làm nguồn thực phẩm như bò, lợn và cá, sẽ tạo ra những cuộc tranh cãi giữa các nhà khoa học, các quan chức về sức khỏe cộng đồng, các nhà lãnh đạo kinh doanh và các nhà quản lý về hàng loạt các vấn đề trong đó có cả vấn đề an toàn của phụ phẩm tạo ra từ ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ. 262 Do thâm hụt thương mại của ngành nuôi trồng thủy sản và nghề cá Hoa Kỳ là lớn nhất trong số các ngành hàng nông sản và thực phẩm, nên Hoa Kỳ có cơ hội lớn để phát triển hơn nữa ngành nuôi trồng thủy sản trong nước có lãi và bền vững. Tuy nhiên, không dễ để đạt được mục tiêu này và công việc nghiên cứu sẽ tiếp tục tìm kiếm các nguồn protein thay thế trong thức ăn cho các loài thủy hải sản nuôi trồng. Một điều bắt buộc là ngành nuôi trồng thủy sản cần phải tiếp tục chứng minh và khám phá các giải pháp an toàn và hiệu quả hơn để chuyển hóa các sản phẩm của ngành chế biến phụ phẩm giết mổ thành các thành phần dinh dưỡng trong thức ăn cho thủy hải sản. Không nghi ngờ gì nữa, thông qua việc sử dụng các kỹ thuật hiện đại và các phương pháp giám sát chất lượng cùng với sự nhấn mạnh liên tục về an toàn sinh học, ngay bây giờ chúng ta có thể nhìn lại thời gian đã qua để nhận biết xem sự tiến bộ đạt được trong việc cải tiến chất lượng, giá trị và độ an toàn của các phụ phẩm chế biến lớn đến mức nào. Tài liệu tham khảo Abdel-Warith A.A., P.M. Russell, and S.J. Davies. 2001. Inclusion of a commercial poultry by- product meal as a protein replacement of fish meal in practical diets for African catfish Clarias gariepinus (Burchell 1822). Aquaculture Research. 32(1):296-305. Goodrum, J.W. 2002. Volatility and boiling points of biodiesel from vegetable oils and tallow. Biomass and Bioenergy. 22(3):205-211. Kiepper, B.H. 1985. Characterization of poultry processing operations, wastewater generation, and wastewater treatment using mail survey and nutrient discharge monitoring methods. M.S. Thesis, The University of Georgia, Athens, Georgia. Kureshy, N., D.A. Allen, and C.R. Arnold. 2000. Partial replacement of fish meal with meat-and- bone meal, flash-dried poultry by-product meal, and enzyme-digested poultry by-product meal in practical diets for juvenile red drum. North American Journal of Aquaculture. 62:266-272. Mathews, D. 2001. U.S. Department of Agriculture/Agriculture Research Service BSE Workshop Meeting. March 15. Rockville, MD. Pearl, G.G. 1996. The Fats and Proteins Research Foundation. The Original Recyclers. Eds. D.A. Franco and W. Swanson. pp. 225-238. Smith, D.M., G.L. Allan, K.C. Williams, and C.G. Barlow. 2001. Fishmeal replacement research for shrimp feed in Australia. World Aquaculture Society. Louisiana State University. Baton Rouge, LA.