Chế biến các phụ phẩm giết mổ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA-ĐHQG TpHCM KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ( ( (
BÁO CÁO CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỊT, THỦY SẢN
GVHD: Cô Nguyễn Thị Hiền SVTH: HC06TP Năm học 2009/2010 MỤC LỤC A. TỔNG QUAN 3 I. Lịch sử phát triển 3 II. Các hệ thống chế biến phụ phẩm giết mổ 5 III. Vấn đề an toàn vệ sinh dịch bệnh trong công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ 10 IV. Vai trò của ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ 14 B. HỆ THỐNG CÁC SẢN PHẨM CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN PHỤ PHẨM 24 I. Các sản phẩm chế biến từ phụ phẩm dùng cho người 24 II. Các sản phẩm chế biến từ phụ phẩm dùng trong dinh dưỡng động vật nhai lại 32 III. Các sản phẩm chế biến từ phụ phẩm dùng trong dinh dưỡng gia cầm 39 IV. Các sản phẩm chế biến từ phụ phẩm dùng trong dinh dưỡng cho lợn 43 V. Các sản phẩm chế biến từ phụ phẩm dùng trong dinh dưỡng cho sinh vật cảnh 51 VI. Các sản phẩm chế biến từ phụ phẩm dùng trong dinh dưỡng cho thủy sản 63 VII. Sử dụng phụ phẩm động vật trong công nghiệp và tạo năng lượng 68 C. CÁC VẤN ĐỀ VỀ MÔI TRƯỜNG CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN PHỤ PHẨM 81 D. CÁC NGHIÊN CỨU TRONG TƯƠNG LAI CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN PHỤ PHẨM 94 TỔNG QUAN Trong công nghệ chế biến các sản phẩm từ thịt, khoảng một phần ba cho đến một nửa cơ thể gia súc không được con người sử dụng. Phần phụ phẩm này chính là nguyên liệu cho các ngành công nghiệp chế biến các phụ phẩm giết mổ nhằm tạo ra các sản phẩm hữu ích như: bột thịt xương, bột thịt, bột gia cầm, bột lông vũ, bột máu, bột cá, và mỡ động vật… Vai trò quan trọng nhất của các sản phẩm này chính là ở chỗ chúng có thể được sử dụng làm thức ăn cho gia súc, gia cầm, thủy sản và sinh vật cảnh. Ngoài ra, nếu không có những nỗ lực không ngừng của ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ thì sự tích tụ các phế, phụ phẩm động vật không được chế biến có thể gây cản trở cho sự phát triển của ngành công nghiệp chế biến thịt và tạo ra nguy cơ tiềm ẩn nghiêm trọng đối với sức khỏe của gia súc và con người. Cho dù có những ý kiến nghi ngờ về tính an toàn vệ sinh của các sản phẩm chế biến từ phụ phẩm nhưng rất nhiều tài liệu khoa học khẳng định chất lượng dinh dưỡng của các sản phẩm này, đồng thời cũng không có bất kỳ lí do khoa học nào cho thấy cần phải thay đổi phương thức sử dụng chúng trong chăn nuôi. Tại những quốc gia phát triển, các cơ quan nhà nước quy định việc chế biến thực phẩm và ngành công nghiệp chế biến các phụ phẩm giết mổ được kiểm tra khá đều đặn. Ngoài ra, việc tiến hành sản xuất theo quy mô công nghiệp bao gồm việc áp dụng các quy trình sản xuất phù hợp, chẳng hạn như Hệ thống phân tích mối nguy và kiểm soát điểm tới hạn (Hazard Analysis and Critical Control Point - HACCP), các quy tắc thực hành sản xuất tốt (GMP), đồng thời phải có sự chứng nhận của cơ quan thứ ba. Ví dụ như tại Mỹ, cơ quan quản lí thuốc và thực phẩm của Hoa Kỳ (FDA) quy định các loại thức ăn chăn nuôi và cấm sử dụng một số protein có nguồn gốc từ động vật nhai lại làm thức ăn cho gia súc nhai lại nhằm ngăn ngừa sự lây lan của bệnh bò điên. Tuy còn chưa nhận được sự đồng thuận từ tất cả các nhà khoa học do sự nghi ngờ về các mối nguy từ các sản phẩm chế biến lại, ngành chế biến phụ phẩm giết mổ hiểu rất rõ vai trò của mình trong việc sản xuất các thành phần nguyên liệu thức ăn chăn nuôi an toàn và giàu dinh dưỡng và đã thực hiện vai trò đó một cách hiệu quả trong suốt hơn 100 năm qua. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 1/ Giới thiệu: Chế biến phụ phẩm giết mổ là quá trình tái sử dụng các mô động vật tươi sống lấy từ gia súc, gia cầm cũng như dầu, mỡ loại thải thành các sản phẩm có giá trị hơn. Trong quá trình chế biến, nhiệt độ, kỹ thuật chiết tách và chắt lọc được áp dụng để tiêu diệt vi sinh vật, sấy khô và chiết tách mỡ ra khỏi protein cũng như sấy khô và chiết tách các protein ra khỏi mỡ. Chế biến phụ phẩm giết mổ là giải pháp an toàn và kinh tế nhất để vô hoạt các vi sinh vật gây bệnh đồng thời sản xuất ra lượng hàng hóa có giá trị hàng tỷ đô la. Ở Hoa Kỳ, khoảng 54 tỷ pound mô động vật không dùng làm thức ăn cho người được tạo ra mỗi năm, tương đương với khoảng 37-49% khối lượng sống của gia súc gia cầm được giết mổ. 2/ Lịch sử của ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ: Tái chế các phụ phẩm giết mổ thành các sản phẩm có giá trị không phải là một phát minh mới. Các tộc người sống trong hang động, tổ tiên của người Jordan, người Eskimo, người da đỏ và nhiều tộc người cổ xưa khác đã sử dụng những thứ không ăn được để cải thiện cuộc sống như: dùng da làm quần áo và nhà ở, xương, răng được dùng làm vũ khí và kim khâu, đốt mỡ để nấu chín thịt. Mỡ động vật nhai lại hay còn gọi là mỡ cứng là một trong những nguồn nguyên liệu đầu tiên của ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ. Theo Frank Burnham, tác giả sách The Invisible Industry, một học giả Roman là Plinius Secundas đã viết báo cáo về một hỗn hợp được làm từ mỡ dê và tro củi. Đây chính là tư liệu đầu tiên về xà phòng, cũng là tư liệu đầu tiên về ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ: làm tan chảy mỡ động vật để lấy sáp mỡ.Có thể khẳng định rằng, xà phòng chính là một trong những sản phẩm đầu tiên của ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ trong những ngày đầu non trẻ. Trong suốt kỷ nguyên Roman, xà phòng được miêu tả là chất để vệ sinh thân thể và được sử dụng trong y học. Vào khoảng năm 800 sau công nguyên, Jabir ibn Hayyan, một nhà hóa học người Ả rập được biết đến như là “Cha đẻ của thuật luyện kim” viết rất nhiều lần rằng xà phòng là một chất tẩy rửa hiệu quả. Nhưng thực tế, xà phòng chỉ được sử dụng để tắm rửa và gội đầu và cho tới giữa những năm 1800 thì xà phòng mới được dùng để giặt quần áo. Tuy nhiên, cho đến nửa sau của thế kỉ 19, nến mới chính là sản phẩm chủ lực được làm từ mỡ cứng. Nến được tạo ra để đáp ứng một nhu cầu rất quan trọng đó là ánh sáng. Do đó, nhu cầu rất lớn về nến lúc bấy giờ cũng góp phần rất lớn để thúc đẩy sự phát triển của công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ. Do những hạn chế về nguyên liệu, dù sử dụng phương pháp nhúng hay đúc khuôn thì mỡ cứng cũng chỉ có thể tạo ra được loại nến “tương đối tốt”. Sau này, người ta sử dụng các nguyên liệu khác để thay thế: sáp ong mật, dầu cọ và cuối cùng là sáp parafin đã cải thiện rất nhiều chất lượng của nến. Khi các phương tiện chiếu sáng khác ra đời, xà phòng cuối cùng đã trở thành sản phẩm chính được làm từ mỡ động vật. Thành phố Marseille của Pháp là nơi sản xuất những bánh xà phòng chất lượng nhất nhưng tại thời điểm đó, tất cả xà phòng có chất lượng tốt hay xấu đều bị đánh thuế rất nặng nên chỉ những người giàu có mới dùng được xà phòng. Khi thuế được dỡ bỏ và người trung lưu cũng có thể mua xà phòng thì nhu cầu tiêu thụ xà phòng tăng cao và điều đó đã dẫn đến việc phát triển các hệ thống chế biến phụ phẩm hiện đại và tinh vi hơn. Protein từ phế phẩm động vật lúc đầu được khám phá một cách tình cờ trong quá trình dùng mỡ động vật chế biến thức ăn, sản xuất xà phòng và sản xuất nến. Người da đỏ ở Hoa Kỳ, vì không muốn lãng phí bất cứ phần nào của gia súc, đã rải máu và nội tạng của cá và hươu hoang dã xung quanh các gốc ngô và ngô của họ đã cho năng suất cao hơn, bắp ngô lớn hơn. Từ đây việc sử dụng protein từ phế phẩm động vật làm phân bón bắt đầu hình thành. Đến cuối thế kỷ 19, do các nhà máy giết mổ phát triển và mở rộng cùng với sự lớn mạnh nhanh chóng của các trung tâm thương mại, ngành chế biến phụ phẩm giết mổ cũng phát triển mở rộng, trở thành một giải pháp loại thải hữu ích không chỉ với mỡ mà còn với nội tạng và xương. Việc sử dụng mỡ được tiếp tục duy trì đối với loại mỡ cứng, phần protein nhìn chung được dùng làm phân bón cho cây trồng. Bột thịt xương là thức ăn bổ sung protein đầu tiên được dùng trong khẩu phần thức ăn chỉ toàn tinh bột cho lợn và nó nhanh chóng cho thấy hiệu quả của sự cân đối về dinh dưỡng trong khẩu phần.Vào những năm 1900, người nông dân chỉ sử dụng ngô (bắp) là thức ăn duy nhất để vỗ béo và chỉ có thể nuôi một lứa lợn/năm do thời gian cần thiết để nuôi đến tuổi bán thịt tương đối dài, thường kéo dài ít nhất là chín tháng ( Meat for Multitudes, tạp chí The National Provisioner, 1981 ). Năm 1901, Giáo sư C. S. Plumb của Trường Đại học Purdue, Hoa Kỳ, đã bổ sung một lượng protein động vật vào khẩu phần bột ngô cho lợn nuôi tại trường Purdue. Nguồn protein được sử dụng là thứ bỏ đi trong bể chứa chất thải dùng làm phân bón. Thí nghiệm của Plumb đã làm tăng tốc độ sinh trưởng của đàn lợn tới mức chúng đạt đến khối lượng giết thịt khi mới bảy tháng tuổi hoặc thậm chí sớm hơn. Cũng trong khoảng cùng thời gian này một số nhà nghiên cứu khác đã trộn máu khô với các thức ăn tinh bột khác nhau nhằm mục đích xây dựng các khẩu phần nuôi dưỡng tốt hơn. Việc khám phá ra công dụng mới này của các phụ phẩm giết mổ là dấu hiệu cho thấy những bước tiến mới đã được tạo ra thông qua việc ứng dụng tốt hơn ngành khoa học cũng như sử dụng tốt hơn các nhà khoa học trong ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm. CÁC HỆ THỐNG CHẾ BIẾN PHỤ PHẨM GIẾT MỔ Dựa theo sự tham gia của nước vào trong qúa trình chế biến, có thể chia các hệ thống chế biến phụ phẩm thành hai loại: 1/ Hệ thống chế biến ướt: Hệ thống chế biến cần phải bổ sung nước vào nồi chứa nguyên liệu thô (đổ nước vào đối với hệ thống bình hở và bơm hơi nước đối với hệ thống nồi hấp) được gọi là hệ thống chế biến ướt. Vì mục đích chính của quá trình chế biến là nhằm tách phần nước trong nguyên liệu thô ra khỏi các thành phần mỡ và các chất rắn nên đối với hầu hết các nhà chế biến phụ phẩm, việc bổ sung thêm nước (mà bản thân nó đang cần phải được loại bỏ) có vẻ như là một quá trình làm giảm năng suất. Trong hệ thống chế biến ướt, mỡ sẽ nổi lên trên bề mặt và được gạn lọc. Mỡ được sản xuất theo quy trình này có màu tương đối nhạt, thời gian tiếp xúc với nước nhiều làm tăng hàm lượng acid béo tự do. Phần nước còn lại có chứa các protein hòa tan được thải xuống cống, sông, suối liên thông với hệ thống cống của các cơ sở chế biến trước đó. Do đó, ở hệ thống chế biến ướt, một lượng nước lớn vẫn còn được giữ lại trong sản phẩm cho tới khi nó được chuyển tới bộ phận sấy khô. Ngày nay hệ thống này được sử dụng phổ biến nhất trong các qui trình chế biến mỡ và dầu ăn dùng cho người và qui trình sản xuất thịt bò viên khử mỡ hay thịt bò đậm đặc. Thế hệ đầu tiên của hệ thống này là một nồi nấu hở được đun bằng củi hoặc than. Mỡ nổi lên trên bề mặt nồi nấu và được gạn lấy để sử dụng. Hệ thống này tương đối thông dụng đối với các cơ sở chế biến qui mô nhỏ. 2/ Hệ thống chế biến khô: Vì lí do kinh tế, đặc biệt là trong quá trình thu hồi protein, quy trình chế biến ướt được thay thế hoàn toàn bằng quy trình chế biến khô. Rất nhiều người mô tả sự thay đổi từ quy trình ướt sang quy trình khô là đi từ nấu nguyên liệu thô trong nước sang nấu các phụ phẩm trong chính dịch nội sinh của chúng. Trong quy trình chế biến khô theo từng mẻ, các phụ phẩm của ngành giết mổ (sau khi đã được nghiền hoặc vẫn còn nguyên) được đưa vào một ống hình trụ lớn nằm ngang bao bọc bởi một vỏ bọc hơi nước có trang bị một hệ thống khuấy. Nếu phụ phẩm không được nghiền nhỏ, lỗ thông hơi sẽ được đóng kín và áp suất trong nồi nấu tăng lên để tách xương ra khỏi các phần nguyên liệu khác. Bước nấu dưới áp suất cao này là không cần thiết nếu nguyên liệu đã được nghiền nhỏ trước khi cho vào nồi. Với quy trình chế biến khô, các tế bào mỡ nở ra do sự thay đổi cấu trúc thành tế bào của mô khi nước bốc hơi. Bốn quy trình kiểm soát chất lượng dưới đây là đặc biệt quan trọng trong quá trình nấu này, cũng giống như tất cả các hệ thống nấu liên tục hiện đại: 1. Nghiền và cho nguyên liệu vào nồi nấu 2. Kiểm soát áp suất hơi nước bao quanh nồi 3. Vận hành bộ phận khuấy 4. Kiểm soát điểm cuối hay nhiệt độ nấu/sấy khô Điểm cuối của quá trình nấu được xác định là khi ẩm độ trong nồi nấu giảm xuống đến mức có thể cho phép việc loại bỏ mỡ thừa dễ dàng nhất nhưng chất lượng protein vẫn được duy trì ở mức cao nhất (không bị giảm đi do nấu quá lâu). Dựa vào tính liên tục, các hệ thống chế biến phụ phẩm được chia làm hai loại: 3/ Hệ thống chế biên phụ phẩm theo mẻ: Khi một hệ thống được vận hành theo từng đợt thì nó được gọi là hệ thống chế biến theo mẻ. Nồi nấu theo từng mẻ được thiết kế để có thể làm giảm lượng nước trong nguyên liệu đến tỷ lệ nhất định, sau đó nguyên liệu được chuyển sang nồi nấu khác để tách mỡ. Một nồi nấu theo từng mẻ có thể hoạt động như một nồi nấu, nồi sấy khô, nồi thủy phân hoặc nồi chế biến tùy theo mục đích sử dụng. Với một vài thay đổi nhỏ và có hoặc không có bổ sung quá trình tăng áp suất bên trong, nồi nấu theo mẻ có thể được dùng cho các mục đích khác nhau. Nó có thể được lắp thêm lõi và vỏ tỏa nhiệt để làm tăng bề mặt và hiệu quả dẫn truyền nhiệt. Khi được dùng vào giai đoạn thanh trùng, lõi tỏa nhiệt có thể làm giảm tối đa thời gian cần thiết để hệ thống đạt đến các chỉ tiêu nhiệt độ và áp suất mong muốn. 4/ Hệ thống chế biến phụ phẩm liên tục: Hệ thống chế biến phụ phẩm liên tục là hệ thống trong đó nguyên liệu được nạp vào và sản phẩm được tháo ra liên tục. Vào cuối những năm 1950, Jack Keith đã xác định rằng nguyên liệu thô sau khi nghiền có thể được vận chuyển đi qua các ống thép lớn. Đây chính là cơ sở cho thế hệ thứ nhất của hệ thống nồi nấu liên tục ra đời bao gồm hai nồi nấu cho pha nấu sơ bộ và ba nồi nấu được bao bọc bởi hệ thống hơi nước cho pha kết thúc. Phải mất vài năm cho việc hoàn thiện thiết kế hệ thống, nhưng sau rất nhiều nỗ lực, người ta đã sản xuất thành công nồi nấu liên tục chỉ gồm duy nhất một nồi đơn. Nồi nấu liên tục đầu tiên được lắp đặt tại công ty chế biến phụ phẩm Denver vào đầu những năm 1960. Các công đoạn trong qui trình chế biến phụ phẩm kiểu liên tục và theo từng mẻ có thể thấy ở Hình 1 - minh họa hệ thống nấu liên tục.
Hình 1: Sơ đồ hệ thống chế biến bằng nồi nấu liên hoàn Ngày nay các hệ thống này được sử dụng phổ biến nhất ở khu vực Bắc Mỹ và được biết đến như các Equacooker. Khả năng vận hành dễ dàng trước khi xuất hiện các hệ thống điều khiển tinh vi bằng máy tính là nhân tố chính dẫn đến sự thành công của các hệ thống này. Với việc vận hành gần như không ngừng nghỉ, cần phải có nhà máy và dây chuyền sản xuất luôn trong điều kiện có thể hoạt động bình thường với thời gian ngừng nghỉ ngắn và hiệu suất sử dụng năng lượng cao.
Hình 2: Sơ đồ miêu tả hệ thống chế biến phụ phẩm khô liên tục Đầu tiên nguyên liệu được lưu trữ tạm thời trong các thùng chứa nguyên liệu thô. Từ đây nó được chuyển lên các băng chuyền và đổ qua một thanh nam châm nằm ngang để loại bỏ các tạp chất kim loại. Sau đó nguyên liệu được nghiền bằng máy nghiền để tạo sự đồng đều về kích thước, tạo sự dễ dàng cho việc xử lý, và làm tăng khả năng truyền nhiệt khi nấu. Nguyên liệu sau khi nghiền nhỏ sẽ được chuyển vào nồi nấu với tốc độ được kiểm soát bằng các thùng định mức. Nồi nấu liên tục là một ống lớn có gắn hệ thống khuấy và thường được đun nóng bằng hơi nước. Nồi này sẽ làm cho nhiệt độ trong khối nguyên liệu đạt mức 240-290oF (khoảng 115-145oC), làm thoát bớt hơi nước và giải phóng mỡ ra khỏi phần thịt và xương. Hỗn hợp dạng sệt nhưng đã được sấy khô có chứa mỡ và các chất rắn được đẩy ra khỏi nồi nấu ở tốc độ được kiểm soát. Sau đó hỗn hợp sệt được vận chuyển đến một băng chuyền để tách mỡ. Băng chuyền này tách mỡ ra khỏi những thành phần còn lại, những phần này sau đó được chuyển sang băng chuyền bốc dỡ. Ở đó các chất rắn từ băng chuyền tách mỡ sẽ kết hợp với các chất rắn đến từ thùng lắng đọng và máy li tâm dạng phễu lọc. Các chất rắn từ băng chuyền bốc dỡ đi đến bộ phận ép bằng trục xoắn, bộ phận này làm giảm tỷ lệ mỡ có trong khối chất rắn này xuống còn 10-12%. Phần chất rắn thoát qua thiết bị ép được chuyển trở lại nồi nấu còn các bánh ép tạo ra tiếp tục di chuyển đến băng chuyền dành cho các bánh ép đến bộ phần nghiền thành bột. Mỡ được tách ra từ máy ép trục xoắn đổ lên băng chuyền chở mỡ ép; dây chuyền này tách những mảnh nguyên liệu lớn ra khỏi mỡ dạng lỏng và đưa chúng trở lại băng chuyền bốc dỡ. Mỡ từ băng chuyền chở mỡ ép được bơm lên thùng lắng. Mỡ tách được từ băng chuyền tách mỡ cũng được đổ vào thùng lắng. Trong thùng lắng, các mảnh thịt và xương nặng sẽ chìm xuống đáy, ở đó chúng được chuyển bởi một băng chuyền dạng trục xoắn đến băng chuyền bốc dỡ. Mỡ lỏng từ thùng lắng được bơm vào máy li tâm, máy này sẽ loại bỏ các chất bẩn còn sót lại ra khỏi mỡ. Chất rắn từ máy li tâm được chuyển đến băng chuyền bốc dỡ. Mỡ sau khi làm sạch được chuyển đến bộ phận xử lí tiếp theo hoặc đến nơi bảo quản dưới dạng sản phẩm cuối cùng. Hơi nước thoát ra khỏi nồi nấu thông qua một hệ thống ống thông hơi có gắn giàn lọc để tách các tiểu phần có trong hơi nước và đưa chúng trở lại nồi nấu. Hệ thống ống thông hơi đưa hơi nước đến nồi ngưng tụ hơi nước. Các khí không thể ngưng tụ sẽ được hút ra khỏi nồi ngưng bằng hệ thống quạt. Các khí có mùi sinh ra tại các công đoạn khác nhau của quá trình chế biến được thu vào ống và chuyển đến hệ thống xử lý mùi, cùng với các khí không ngưng tụ đến từ nồi ngưng, để phân hủy các thành phần gây mùi. VẤN ĐỀ AN TOÀN VỆ SINH DỊCH BỆNH TRONG CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN PHỤ PHẨM GIẾT MỔ Hơn hai thập kỷ qua, các xã hội công nghiệp trên thế giới đã nhận thấy sự cần thiết phải giải quyết rất nhiều vấn đề lớn liên quan đến sản xuất thực phẩm an toàn. Tại Hội nghị quốc gia về bảo vệ thực phẩm tổ chức tại Washington D.C, do Cục quản lí thuốc và thực phẩm Hoa Kỳ (FDA) tài trợ, qua đó đã cho thấy việc cung cấp thực phẩm an toàn là công việc khó khăn, đòi hỏi khả năng sáng tạo, và sự hợp tác giữa chính phủ, ngành công nghiệp chế biến thực phẩm và người tiêu dùng. Việc xét nghiệm Salmonella trong sản phẩm cuối có vai trò lịch sử trong nỗ lực của ngành công nghiệp này nhằm đảm bảo an toàn cho các nguyên liệu thức ăn có nguồn gốc động vật thì ngành cũng nhận ra rằng để đối phó với những thách thức hiện tại và tương lai liên quan đến vấn đề an toàn thực phẩm đòi hỏi phải có những phát kiến và mô hình mới. Với mục tiêu tiên phong và hướng về tương lai, vào năm 1984 ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm đã thành lập tổ chức Các nhà công nghiệp sản xuất protein động vật, APPI (Animal Protein Producers Industry). APPI đã trở thành cánh tay phải cho ngành công nghiệp hoạt động trong một lĩnh vực rộng lớn về an toàn sinh học với những mục tiêu cụ thể và được xác định rõ: Quản lý chương trình kiểm soát Salmonella Điều phối và cung cấp các tư vấn về chất thải hóa học lẫn trong sản phẩm Phương pháp kiểm tra cần thiết, xây dựng các cẩm nang về đảm bảo tính nguyên vẹn của sản phẩm, chẳng hạn như HACCP Giới thiệu được một chương trình giáo dục thường xuyên đa dạng cho các thành viên. Các nghiên cứu đánh giá về sự an toàn của các nguyên liệu protein động vật Salmonella Có rất nhiều tài liệu cho thấy bột protein sản xuất bởi quy trình chế biến phụ phẩm giết mổ không chứa Salmonella, các vi khuẩn khác, nấm mốc và virus khi mới ra khỏi nồi nấu. Trạng thái vô khuẩn này có thể duy trì được nếu các công đoạn sản xuất sau đó được đảm bảo vệ sinh để tránh sự tái nhiễm và không tạo môi trường thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật trong sản phẩm.Cách tốt nhất để giải quyết vấn đề tái nhiễm vi khuẩn là kiểm soát độ ẩm. Lý tưởng nhất là khi bột protein phụ phẩm chỉ chứa ẩm độ trong khoảng 4-7%. Ở độ ẩm náy, hoạt động của nước sẽ không đủ để vi sinh vật phát triển(để Salmonella hay vi khuẩn có hại khác phát triển thì ẩm độ trong bột protein phải ở mức trên dưới 40%). Do vậy, nếu các chất bị nhiễm khuẩn (Salmonella chẳng hạn) có vô tình lẫn vào các sản phẩm đã nấu chín thì vi khuẩn cũng không thể phát triển nếu sản phẩm bột không bị hút ẩm trở lại (Meat Research Coporation, 1997). Suốt thời gian từ 1978 đến 1989, các nhà nghiên cứu thuộc trường Đại học Minnesota đã phát hiện được 10 chủng Salmonella thông thường ở bột thịt - xương là: S. Motevideo, S. Cerro, S. Senftenberg, S. Johannesberg, S. Arkansas, S. Infantis, S. Anatum, S. Ohio, S. Oranienberg và S. Livingstone (Franco, 1999). Đối chiếu với 4 chủng chủ yếu phân lập từ gia súc nhai lại (chiếm 64,3% tổng mẫu phân lập từ gia súc bị bệnh trong khoảng thời gian từ tháng 7/1992 đến tháng 6/1993 tại khu vực Bắc Mỹ) thì không thấy có mặt chủng nào trong số 10 chủng kể trên. So sánh tương tự ở lợn đối với 4 chủng phân lập được nhiều nhất, chiếm khoảng 82,9% tổng số mẫu phân lập từ lợn bệnh, cũng không thấy có mặt chủng nào trong số 10 chủng phân lập từ bột thịt - xương. Người ta cũng tiến hành so sánh như vậy ở gia cầm trong cùng thời gian (7/1992-6/1993) và kết quả cũng tương tự - không phân lập được chủng nào trong số các chủng phân lập từ bột thịt - xương của Đại học Minnesota (Franco, 1999). Đánh giá về các chủng phân lập trong khoảng 11 năm nghiên cứu ở Minnesota, so sánh với kết quả tiến hành tại Nhật Bản và Anh Quốc cũng trong thời gian ấy, thì thấy có hai chủng phân lập từ bột thịt - xương là S. Livingstone và S. Senftenberg xuất hiện ở cả ba quốc gia. Đây là điểm quan trọng cần xét đến trong cuộc tranh luận vẫn đang tiếp diễn về các chủng Salmonella. Câu hỏi đặt ra là: có phải bột thịt - xương trong khẩu phần (chỉ chiếm khoảng 3 đến 5%) đã ra gây bệnh thương hàn cho gia súc, gia cầm? Các dữ liệu hiện có không ủng hộ phép ngoại suy về khả năng Salmonella trong bột thịt - xương là căn nguyên gây thương hàn ở động vật nuôi. Thực tế, những chủng chủ yếu phân lập được từ bột thịt - xương trên thế giới đều tỏ ra gần như vô hại, và không thể là nguyên nhân gây bệnh thương hàn ở động vật cũng như các bệnh có nguồn gốc thực phẩm ở người. Công trình nghiên cứu toàn diện của Davies và Funk năm 1999 về dịch tễ học và kiểm soát bệnh thương hàn đã chỉ rõ, trong khi thức ăn gia súc có nguồn gốc động vật thường bị xét nét quá mức, thì người ta lại hay bỏ qua vấn đề tạp nhiễm vi khuẩn trong các nguyên liệu giàu protein có nguồn gốc thực vật. Trong khi người ta đã phân lập được trên 2.300 chủng Salmonella, thì chỉ có vài chủng có khả năng gây bệnh ở người và động vật, dù có quan điểm cho rằng tất cả thực liệu (nguyên liệu có nguồn gốc thực vật) đều có thể bị nhiễm Salmonella. Thêm vào đó, vi khuẩn Salmonella cũng đề kháng kém với các tác nhân lý hóa: bị diệt ở nhiệt độ 55oC trong 1 giờ và ở nhiệt độ 60o C trong vòng 15 đến 20 phút (Franco, 1999). Trong các nghiên cứu thực địa, Troutt và đồng sự (2001) đã chứng minh rằng, các mẫu nguyên liệu thô lấy từ 17 nhà máy ở bảy tiểu bang nằm giữa miền Tây của Hoa Kỳ đều nhiễm nặng các chủng Salmonella, Listeria monocytogenes, Campylobacter jejuni và Clostridium perfringens, tất cả đều là những vi khuẩn có thể gây bệnh cho người. Trong một thử nghiệm khác, các mẫu protein thành phẩm vừa mới ra khỏi máy ép được lấy tại chín nhà máy chế biến phụ phẩm giết mổ ở sáu tiểu bang nằm giữa miền Tây của Hoa Kỳ trong các tháng mùa đông và mùa hè. Các nhà nghiên cứu đã không thể phân lập được chủng vi khuẩn gây bệnh nào như từng phân lập được từ nguyên liệu thô. Điều này chứng minh rằng nhiệt độ và thời gian chế biến đã hoàn toàn làm bất hoạt một loạt các vi khuẩn có thể gây bệnh có nguồn gốc thực phẩm cho người. Khi đánh giá vai trò của thức ăn chăn nuôi nhiễm khuẩn Salmonella trong việc truyền bệnh ở lợn, Davies (2004) cho rằng, “thức ăn chăn nuôi cũng chỉ là một trong số rất nhiều nguồn lây nhiễm Salmonella ở trang trại, và nguy cơ nhiễm khuẩn từ các nguồn không phải là thức ăn lại vượt xa những rủi ro mà thức ăn bị nhiễm khuẩn gây ra trong điều kiện các trại lợn hiện đại như ở Hoa Kỳ”. Nhiều công trình nghiên cứu khác, trong nước cũng như quốc tế, đã củng cố thêm phát hiện này. Trong các nghiên cứu mở rộng theo chiều dọc, sử dụng hai hệ thống chuồng nuôi hiện đại, Harris và đồng nghiệp (1997) đã chứng minh vai trò không đáng kể của thức ăn chăn nuôi trong việc lây truyền Salmonella ở lợn. Theo công trình nghiên cứu của Cooke (2002) và Lo Fong Wong (2001), thử nghiệm thức ăn thương phẩm ở vài nước châu Âu nhìn chung cho thấy Salmonella nhiễm ở mức độ rất thấp (dưới 1%), và các chủng gây bệnh ở người (S. Typhimurium, S. Enteritidis) hầu như không có trong thức ăn chăn nuôi. Một ấn bản (Franco, 2005a) miêu tả khảo nghiệm mà APPI tiến hành nhằm xác định tương quan giữa số quần thể Salmonella và kết quả định danh chủng vi khuẩn ở 197 mẫu bột protein động vật dương tính trong suốt 12 tháng xét nghiệm. Số vi khuẩn Salmonella trong 1 g (MPN/g) dao động từ 0,03 đến 1.100, giá trị trung bình là 16,3 MPN/g và giá trị trung vị là 0,09 MPN/g. Người ta phân lập được 10 chủng thông thường nhất, theo tần xuất xuất hiện giảm dần là S. Senftenberg, S. Livingstone, S. Mbandaka, Salmonella nhóm C2, S. Havana, S. Lexington, S. Agona, S. Arkansas, S. Infantis, và S. Johannesburg. Mười chủng này chiếm tới 48% trong tổng số tất cả các chủng phân lập. Có bốn chủng liên quan đến bệnh có nguồn gốc thực phẩm là S. Typhimurium, S. Enteritidis, S. Infantis và S. Agona chỉ chiếm khoảng 7,5% trong tổng số các chủng phân lập được. Nói chung, các mẫu phân lập từ bột protein động vật chế biến công nghiệp, về mặt lịch sử, không liên can tới tác nhân thường gây bệnh ở người và động vật. Kết quả về 10 chủng phân lập thông thường nhất trong nghiên cứu đã xác nhận kết luận này. Ở người cũng như ở động vật, chỉ có ba chủng được định danh có khả năng gây bệnh cao là S. Enteritidis (0,5%), S. Typhimurium (0,5%) và S. Infantis (1%) trong tổng số các mẫu được định danh (Franco, 2005a). Các Virus Virus là vi sinh vật truyền nhiễm có kích thước siêu nhỏ không thể tồn tại độc lập nhưng có thể phát triển và tái sinh khi xâm nhập vào tế bào chủ (thực vật hoặc động vật) gây ra những biến đổi về trao đổi chất và khi chúng sinh sôi nẩy nở sẽ giết chết tế bào chủ. Do các virus là tác nhân gây bệnh quan trọng nên ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ phải kiểm tra sự bất hoạt của virus thường xuyên, mặc dù có giả định khá hợp lý cho rằng, thời gian và nhiệt độ trong quá trình chế biến các phụ phẩm động vật đủ để làm bất hoạt tất cả các virus gây bệnh ở người và động vật. Vì hàng năm, Hoa Kỳ giết mổ khoảng 100 triệu con lợn, nên Quỹ Nghiên cứu Mỡ và Protein (Fats and Protein Research Foundation - FPRF) cho rằng, việc xác định tính ổn định của các bệnh virus quan trọng ở lợn (virus giả dại) có thể được dùng làm mẫu thử lý tưởng để đánh giá khả năng hiện diện của virus trong các sản phẩm trung gian hoặc các sản phẩm cuối cùng trong quá trình sản xuất bột thịt - xương của các nhà máy chế biến phụ phẩm giết mổ. Người ta đã hoàn tất một nghiên cứu bao gồm sáu thí nghiệm tiến hành tại Đại học Iowa nhằm xác định xem liệu virus giả dại có còn sống sót hay không khi phải qua nhiều công đoạn chế biến khắc nghiệt trong quy trình chế biến phụ phẩm động vật. Các thí nghiệm được tiến hành theo cách lấy những con lợn bị bệnh giả dại rất nặng đem chế biến và cuối cùng kiểm tra sự hiện diện của virus này trong sản phẩm cuối cùng là bột thịt - xương. Kết quả cho thấy khả năng sống sót của virus qua những công đoạn chế biến nghiêm ngặt trong sản xuất bột thịt - xương là không có hoặc ở mức rất thấp (Pirtle, 1999). Việc sử dụng virus giả dại như một mô hình để kiểm tra mối nguy cho các virus gây bệnh khác trong chăn nuôi và chế biến phụ phẩm động vật, các kết quả nghiên cứu này đã chứng minh điều mọi người thừa nhận nhưng lại chưa bao giờ được nghiên cứu rằng, thời gian và nhiệt độ trong quá trình chế biến các phụ phẩm giết mổ hoàn toàn có thể làm bất hoạt các virus, và chúng không thể nào tồn tại được trong các bột protein đã qua chế biến để truyền bệnh sang gia súc, gia cầm. Các tiểu thể prion Năm 1986, người ta xác nhận bệnh bò điên xuất hiện tại Anh Quốc, và khuyến cáo rằng, bột thịt - xương chế biến từ thịt cừu nhiễm bệnh điên (scrapie) là nguồn gốc của căn bệnh mới xuất hiện này. Do cừu chỉ là vật chủ chứa mầm bệnh (các tiểu thể prion) nên có vẻ hợp lý khi cho rằng bệnh bò điên là do nhiễm tiểu thể dại từ thức ăn có chứa mầm bệnh (Kimberlin, 1990). Nghiên cứu của các nhà khoa học tại Bộ phận Nghiên cứu Nông nghiệp trực thuộc Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA) ở Ames, tiểu bang Iowa được tiến hành nhằm kiểm tra giả thiết: Khả năng gây bệnh của scrapie không thể tồn tại khi đã trải qua quá trình chế biến các phụ phẩm giết mổ và nó không thể truyền bệnh cho bò qua đường ăn uống khi sử dụng bột thịt - xương và chất béo động vật. Bê Neonatal được cho ăn não sống hoặc bột thịt - xương và mỡ được chế biến từ cừu mắc bệnh dại (scrapie), sau đó được theo dõi triệu chứng lâm sàng, bệnh tích, thậm chí cả tích tụ các tiểu thể prion tương tự như trong bệnh cừu điên hay bò điên qua nhiều giai đoạn khác nhau từ 1 đến 8 năm (Cutlip và cộng sự., 2001). Người ta đã cho 24 bê thí nghiệm ăn bột thịt - xương với lượng khoảng 6% khẩu phần, trong 12 tháng bắt đầu từ 3 tháng tuổi và cho ăn mỡ ở mức 3% khẩu phần trong 20 tháng, bắt đầu từ 4 tháng tuổi. Kết quả, 12 bò loại thải sau 1 năm thí nghiệm, 5 bê bị loại vì lý do bệnh chân móng và tiêu hóa sau thời gian từ 5-7 năm, số còn lại loại thải vào cuối năm thứ tám. Trong thời gian thí nghiệm bê được kiểm tra các biểu hiện bệnh ngày 2 lần. Tiến hành khám nghiệm thần kinh tất cả bê bằng cách thu thập mẫu ở não, tủy sống và ngâm trong dung dịch 10% formaldehyde ít nhất 3 tuần trước khi tiến hành nhuộm và xác định tiểu thể prion bằng phương pháp hóa miễn dịch mô (immunohistochemistry method) (Cutlip và cộng sự., 1994; Miller và cộng sự., 1993). Toàn bộ bò thí nghiệm được cho ăn ở mức tối đa bột thịt - xương và mỡ mà bê thông thường có thể ăn được và trong suốt thời gian thí nghiệm không phát hiện thấy bất cứ dấu hiệu lâm sàng nào, bất cứ triệu chứng bệnh tích nào chứng tỏ có dấu hiệu của bệnh bò điên. Thêm vào đó, các mẫu xét nghiệm não và tủy sống cũng không cho thấy dấu vết của tiểu thể prion nào (Cutlip và cộng sự., 2001). Ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ có tính tương tác đặc biệt trong quá trình thu, gửi và xử lí mẫu lấy chủ yếu từ những gia súc có nguy cơ cao (bao gồm gia súc bệnh và chết tại trang trại) nhằm hỗ trợ các chương trình giám sát và kiểm tra bệnh bò điên của chính phủ. Loại công việc như vậy thuộc về Dịch vụ Thanh sát sức khỏe Vật nuôi Cây trồng (Animal and Plant Health Inspection Service - APHIS) có mục tiêu kiểm tra bệnh phẩm có nguy cơ cao và là một ví dụ hoàn hảo về sự cần thiết phải quan hệ và hợp tác khi thực hiện những sáng kiến kiểm soát dịch bệnh. Trong một vài lĩnh vực của Quốc gia, chương trình có thể không đạt được các mục tiêu đề ra nếu không có sự trợ giúp của ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ. VAI TRÒ CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN PHỤ PHẨM GIẾT MỔ Trên thế giới, các cơ sở chế biến phụ phẩm giết mổ hiện đại và hiệu quả thường chỉ tập trung ở các quốc gia và các khu vực có nền công nghiệp sản xuất sản phẩm chăn nuôi tiên tiến. Tại Hoa Kì, hàng năm tạo ra khoảng 54 tỷ pound phụ phẩm và xác chết động vật trong các trang trại và các cơ sở chế biến, các sản phẩm này thay vì phải đem tiêu hủy thì được ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm thu nhận như là nguồn nguyên liệu chính. Bảng 1: Phần ăn được và phần không ăn được của gia súc, gia cầm (% khối lượng hơi)  Phần ăn được  Phần không ăn được   Bò  51  49   Lợn  56  44   Gia cầm  63  37   Phụ phẩm động vật được lấy trực tiếp từ các cơ sở chế biến thịt. Khoảng từ 37 đến 49% (Bảng 1) khối lượng cơ thể gia súc, gia cầm bị loại bỏ tại lò mổ và ở khâu chế biến thịt sau này (ở cá, phần không ăn được thậm chí còn cao hơn). Các phụ phẩm động vật bao gồm phần mỡ lọc bỏ, thịt, nội tạng, xương, máu, và lông vũ cũng được các cơ sở chế biến phụ phẩm giết mổ thu gom và xử lý. Xác động vật chết tại trại chăn nuôi là những rủi ro không may mà ngành chăn nuôi thường gặp phải. Hàng năm, có hơn 4 triệu bò và bê, 7 triệu lợn và 100 triệu gà (tính cả gà tây) chết và cần phải được tiêu hủy (ERS, 2001; NASS, 2001). Nếu chỉ tính phần làm thức ăn chăn nuôi, thì ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ đã bổ sung thêm gần 1 tỷ đô la Mỹ cho ngành chăn nuôi của Hoa Kỳ. Con số này sẽ là 2 tỷ nếu tính cả phần đóng góp của các sản phẩm mỡ chế biến từ phụ phẩm giết mổ. Ngoài ra, ngành này còn làm giảm bớt nhu cầu tiêu hủy phụ phẩm động vật bằng các biện pháp chôn lấp hoặc các biện pháp khác có thể tiềm ẩn nguy cơ tổn hại cho môi trường, sức khỏe, hoặc gây ô nhiễm không gian (Sparks, 2001) và/hoặc cơ sở sản xuất. Ý nghĩa kinh tế của ngành chế biến phụ phẩm là rất lớn nhưng khó định lượng. 1/ Vai trò của việc sản xuất phụ phẩm trong việc cung cấp thức ăn chăn nuôi: Do dân số toàn cầu tăng nhanh, dẫn đến nhu cầu về sản phẩm động vật tăng mạnh (về thịt, sữa, trứng, v.v...), cho nên nhu cầu của thế giới về các nguồn protein động, thực vật làm thức ăn chăn nuôi cũng không ngừng tăng lên (FAO, 2002). Protein động vật là nguồn quan trọng cung cấp protein và các chất dinh dưỡng khác cho gia súc, gia cầm. Cho đến tháng 12 năm 2003, là thời điểm bệnh bò điên lần đầu tiên xuất hiện tại Hoa Kỳ lượng sử dụng tại châu Mỹ La tinh và châu Á luôn tăng ổn định. Việc sử dụng các chất dinh dưỡng có trong phụ phẩm động vật giúp duy trì bền vững ngành chăn nuôi Hoa Kỳ nhờ giảm thiểu nhu cầu về đất trồng trọt hoặc các khu vực nhạy cảm về môi trường. Mặt khác, việc sử dụng các sản phẩm loại này giúp làm giảm giá thành các nguồn dinh dưỡng cạnh tranh như ngô, đậu tương. Bột thịt - xương là nguyên liệu thức ăn chăn nuôi mang tính chiến lược đặc biệt vì nó là nguồn nguyên liệu chứa cả protein và phốt pho tương đối rẻ. Nếu không sử dụng nguồn phốt phát từ động vật thì lượng phốt pho khai thác từ mỏ để bổ sung vào thức ăn chăn nuôi có thể phải tăng lên gấp đôi, tương đương 2,6 tỷ pound mỗi năm tại Hoa Kì. Lượng protein do bột thịt - xương đóng góp tương đương với 12,2 tỷ pound bột đậu tương có hàm lượng protein 48%. Năm 2002, lượng protein trong bột thịt - xương tương ứng với hơn 11% lượng protein đậu tương sản xuất tại Hoa Kỳ. Nói cách khác, phải có hơn 8,4 triệu mẫu (1 mẫu = 0,4ha) nữa để trồng đậu tương thì mới sản xuất đủ lượng protein tương đương với lượng có trong bột thịt - xương. Số năng lượng trao đổi do mỡ và protein động vật đóng góp hàng năm tương đương với hơn 474.000 xe tải ngô. Năm 2002, để sản xuất lượng ngô này có thể cần phải trồng thêm khoảng 3 triệu mẫu. Như vậy, tổng diện tích phải trồng thêm đậu tương và ngô để cung cấp lượng protein và năng lượng tương đương với số mà bột thịt - xương và mỡ động vật cung cấp sẽ bằng 33,6% tổng diện tích đất trang trại của bang Iowa, bang dẫn đầu cả nước về sản xuất đậu tương và ngô.
Hình 3: Mối quan hệ qua lại giữa ngành chế biến phụ phẩm giết mổ và ngành chăn nuôi Chế biến phụ phẩm giết mổ là công nghệ kiểm soát việc tiêu hủy tốt nhất các phụ phẩm và xác chết động vật. Những yêu cầu quản lý như khả năng truy tìm nguồn gốc, các quy định về môi trường cho thấy sự hợp lý của tuyên bố này và làm cho việc chế biến các phụ phẩm giết mổ trở thành phương pháp thích hợp đối với việc thu gom, vận chuyển xác động vật chết. Ngành công nghiệp chế biến có cấu trúc đặc trưng duy nhất được trang bị các bộ phận quan trọng cần thiết để xử lý một cách an toàn và có trách nhiệm tất cả các loại nguyên liệu thô kể cả những loại được cho là không thích hợp để sử dụng làm thức ăn cho động vật. Để làm được việc đó, ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ có thể cần phải xây dựng một hệ thống lưỡng cấp được trang bị các thiết bị chuyên dụng. Các thiết bị sản xuất nguyên liệu thức ăn được dùng để chế biến những nguyên liệu dùng làm thức ăn gia súc. Các thiết bị tiêu hủy dùng để phân hủy các nguyên liệu thô không phù hợp sau khi đã loại toàn bộ hoặc một phần các thành phần không phải xử lí nhằm giảm bớt tổng thể tích nguyên liệu. Trên thế giới, các cơ sở chế biến phụ phẩm giết mổ hiện đại và hiệu quả thường chỉ tập trung ở các quốc gia và các khu vực có nền công nghiệp sản xuất sản phẩm chăn nuôi tiên tiến. Tại Hoa Kì, hàng năm tạo ra khoảng 54 tỷ pound phụ phẩm và xác chết động vật trong các trang trại và các cơ sở chế biến, các sản phẩm này thay vì phải đem tiêu hủy thì được ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm thu nhận như là nguồn nguyên liệu chính. Protein động vật tiếp tục được sử dụng làm nguyên liệu thức ăn chủ yếu là nhờ ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ luôn có những cải tiến về giá trị dinh dưỡng của các sản phẩm này. Chẳng hạn, cách chế biến và quy trình công nghệ mới, trang thiết bị được cải tiến, sự hiểu biết sâu hơn về ảnh hưởng của thời gian, nhiệt độ và phương pháp chế biến đến khả năng cung cấp các a xít amin đã cải thiện đáng kể tỷ lệ tiêu hóa của các loại bột protein động vật. Các số liệu xuất bản từ năm 1984 cho thấy tỷ lệ tiêu hóa của một số a xít amin thiết yếu, đặc biệt là lysine, threonine, tryptophan và methionine trong bột thịt - xương đã được cải thiện. Sự hiểu biết tốt hơn về cách sử dụng protein động vật để sản xuất thức ăn hỗn hợp tốt nhất và qui trình xây dựng khẩu phần được cải tiến cũng đã làm tăng giá trị dinh dưỡng. Bảng 2: Tỉ lệ tiêu hóa của bột thịt – xương từ năm 1984 – 2001 Acid amin  1984a  1989b  1990c  1992d  1995e  2001f   Lysine, %  65  70  78  84  94  92   Threonine, %  62  64  72  83  92  89   Tryptophan, %  -  54  65  83  -  86   Methionine, %  82  -  86  85  96  92   Cystine, %  -  -  -  81  77  76   a Jorgensen và cộng sự, 1984 d Firman, 1992 b Knabe và cộng sự, 1989 e Parsin và cộng sự, 1997 c Batterham và cộng sự, 1990 f Pearl, 2001 2/ Vai trò trong việc giữ gìn an toàn sinh học và phòng chống dịch bệnh: An toàn sinh học: Ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ Hoa Kỳ nhận ra vai trò của mình trong việc đảm bảo an toàn thực phẩm và bảo vệ sức khỏe cho người và vật nuôi. Quy trình chế biến công nghiệp là phương pháp đảm bảo an toàn sinh học hiệu quả bởi các điều kiện chế biến đảm bảo có thể phá hủy cấu trúc của các virus, vi khuẩn và các vi sinh vật gây bệnh khác. Đây là phương pháp phù hợp nhất để thu gom và chế biến các phụ phẩm và xác chết động vật bởi ngành có đầy đủ cơ sở hạ tầng để tái chế hoặc tiêu hủy một cách an toàn và trách nhiệm các phụ phẩm này, cho phép truy nguyên, và sản xuất các sản phẩm an toàn, đảm bảo an toàn sinh học. Bảng 3: Tóm tắt những rủi ro tiềm tàng đối với sức khỏe tạo ra bởi các phương pháp xử lý phụ phẩm động vật khác nhau. ( Cục thú y Anh Quốc, 2001) Tác nhân gây bệnh/rủi ro  Nguy cơ xảy ra cho người từ phương pháp lựa chọn    Chế biến phụ phẩm giết mổ  Hỏa táng  Chôn lấp  Giàn thiêu  Chôn sâu   Campylobacter, E.coli, Listeria, Salmonella, Bacillus anthracis, C. Botulinum, Leptospira, Mycobacterium tuberculosis var bovis, Yersinia  Rất nhỏ  Rất nhỏ  Trung bình  Rất nhỏ  Cao   Cryptosporium, Giardia  Rất nhỏ  Rất nhỏ  Trung bình  Rất nhỏ  Cao   Clostridium tetani  Rất nhỏ  Rất nhỏ  Trung bình  Trung bình  Cao   Prion bệnh bò điên, bệnh dại  Trung bình  Rất nhỏ  Trung bình  Rất nhỏ  Cao   Methane, CO2  Rất nhỏ  Rất nhỏ  Trung bình  Rất nhỏ  Cao   Các hóa chất trong nhiên liệu, muối kim loại  Rất nhỏ  Rất nhỏ  Rất nhỏ  Cao  Rất nhỏ   Các hạt, SO2, NO2, các tiểu phần ni-tơ  Rất nhỏ  Trung bình  Rất nhỏ  Cao  Rất nhỏ   PAH, dioxins  Rất nhỏ  Trung bình  Rất nhỏ  Cao  Rất nhỏ   Thuốc sát trùng, thuốc tẩy  Rất nhỏ  Rất nhỏ  Trung bình  Trung bình  Cao   H2S  Rất nhỏ  Rất nhỏ  Trung bình  Rất nhỏ  Cao   Phóng xạ  Rất nhỏ  Trung bình  Rất nhỏ  Trung bình  Trung bình   Ghi chú: Rất nhỏ: ít có nguy cơ gây bệnh ở người Trung bình: nguy cơ gây bệnh cho người ở mức trung bình Cao: nguy cơ gây bệnh cho người ở mức cao. Chế biến phụ phẩm giết mổ là phương pháp tiêu hủy tối ưu Thất bại trong việc sử dụng công nghiệp chế biến để tiêu hủy phụ phẩm và xác chết động vật sẽ làm hao mòn thiết bị được lắp đặt để xử lý một cách thích hợp các nguyên liệu này và tạo ra những thách thức về vệ sinh và môi trường trong tương lai (FAO, 2002). Những hậu quả này sẽ khó kiểm soát trong những trường hợp khẩn cấp trên diện rộng, chẳng hạn như các ổ dịch ở nước ngoài, những đợt nóng kéo dài, lũ lụt v.v... Sparks (2001) cho rằng lệnh cấm sử dụng các protein động vật làm thức ăn gia súc có thể làm giảm giá bán của bò (giảm 15,49 đô la/con), lợn (3,22 đô la/con), gà thịt (0,07 đô la/con) và gà tây (0,33 đô la/con). Giá trị này được tính trên tổng thiệt hại kinh tế về protein động vật (không phải mỡ động vật) với giả thiết là các dịch vụ chế biến phụ phẩm giết mổ sẽ tiếp tục hoạt động. Đấy là chưa tính đến các chi phí tiềm ẩn liên quan tới sự giảm phần lớn hoặc mất hoàn toàn các dịch vụ chế biến phụ phẩm giết mổ cho gia súc, gia cầm, và chế biến thịt.
Hình 4: Xử lí không đúng cách các bao rác chứa xác động vật Nếu không có ngành chế biến phụ phẩm giết mổ thì có thể sẽ phải vất bỏ hay tiêu hủy phụ phẩm và xác chết động vật ở các bãi rác công cộng, hố phân vi sinh, khu chôn lấp, lò thiêu, hoặc tệ hơn là những bãi rác thải bất hợp pháp gây nên những mối nguy tiềm ẩn cho sức khỏe cộng đồng. Mỗi phương pháp nói trên đều có những hạn chế về khả năng tiêu hủy phụ phẩm và xác chết động vật nhưng không gian bị hạn chế là điều dễ thấy nhất. Khi các phụ phẩm động vật chưa qua chế biến có nguồn gốc từ gia súc nhai lại được tiêu hủy bằng phương pháp khác thì việc tiêu hủy không được quản lý và bò cũng như các gia súc nhai lại khác có nhiều nguy cơ tiếp xúc với các nguyên liệu bị FDA cấm theo Pháp lệnh thức ăn. Gia súc nhai lại hoang dã hay được nuôi đều có thể trực tiếp tiếp xúc với các nguyên liệu chưa chế biến được chôn, ủ phân vi sinh sai cách hoặc vứt ở các bãi chôn rác thải. Hậu quả là các giải pháp xử lý không theo phương pháp chế biến công nghiệp sẽ góp phần phát tán bệnh bò điên ở Hoa Kỳ. Thí dụ, luật pháp hiện hành vẫn chưa cấm việc bón phân vi sinh làm từ các phụ phẩm động vật có nguồn gốc từ gia súc nhai lại cho đồng cỏ chăn thả và/hoặc sản xuất cỏ khô.
Hình 5: Xác bê chết vứt bỏ không đúng quy định
Hình 6. Gia súc chết bị vứt lên đống phân không đúng cách Chôn lấp (landfills) Trong khi chế biến theo phương pháp công nghiệp làm giảm thể tích phụ phẩm động vật thì phương pháp tiêu hủy trong các hố chôn lấp lại cần phải có chất độn (thí dụ mùn cưa) để hút bớt lượng nước khá cao trong xác chết hay phụ phẩm động vật (1 phần chất độn, 3 phần phụ phẩm động vật). Kết quả là tổng thể tích có thể tăng thêm khoảng 25%. Nếu xử lý đúng cách thì thể tích xác chết và phụ phẩm động vật tạo ra trong một năm có thể chiếm 25% tổng thể tích của tất cả các hố chôn lấp của Hoa Kỳ với chi phí ước tính khoảng 105 đô la/tấn (Sparks, 2001). Sự phân hủy diễn ra chậm chạp ở nhiệt độ tương đối thấp (130-1500F) trong đất làm hạn chế quá trình tiêu diệt mầm bệnh. Chôn lấp các phụ phẩm động vật góp phần tạo ra khí mê tan và mùi, hấp dẫn các vector truyền bệnh (chẳng hạn chuột, thú cảnh, ruồi) và tạo nguy cơ tiếp xúc và/hoặc hít thở cho người. Các nghiên cứu trình bày ở Bảng 3 chỉ ra rằng, có nhiều lựa chọn khác ưu việt hơn phương pháp chôn lấp trong việc hạn chế khả năng tiếp xúc của con người với những rủi ro sinh học và hóa học bao gồm cả bệnh bò điên. Hơn nữa, chôn lấp có thể làm tăng khả năng mắc bệnh của những công nhân làm việc tại các hố chôn và sự lan truyền mầm bệnh ra các vùng lân cận nếu chôn lấp một lượng lớn gia súc cần tiêu hủy (Gerba, 2002). Vì thế, tiêu hủy xác động vật chết bằng cách chôn lấp đã bị cấm tại một số quốc gia trên thé giới. Làm phân vi sinh Làm phân vi sinh phụ thuộc vào quá trình lên men vi sinh vật có kiểm soát để phân hủy xác chết và phụ phẩm động vật. Hơn nữa, làm phân vi sinh đã hạn chế việc tiêu hủy với qui mô lớn vì khi đó sẽ cần một lượng lớn các nguyên liệu giàu carbonhydrate nhằm cân bằng với lượng ni tơ và lượng nước có trong xác chết hoặc phụ phẩm động vật. Nếu theo hướng dẫn của ngành chăn nuôi lợn về tiêu hủy làm phân vi sinh (Glanville, 2001) thì sẽ cần phải có thể tích tương đương 1.000 tỷ feet khối (tương đương 800 tỷ bushel) để lên men 54 tỷ pound phụ phẩm động vật tạo ra trong một năm. Thêm vào đó, việc sử dụng các loại phân vi sinh có chứa xác chết hoặc phụ phẩm có nguồn gốc từ bò để bón cho đồng cỏ chăn thả hoặc đất sản xuất thức ăn chăn nuôi là trái với ý tưởng của Pháp lệnh thức ăn FDA cũng như các chương trình Liên bang khác về phòng ngừa sự lan truyền bệnh bò điên tại Hoa Kỳ. Xử lí bằng phương pháp ủ phân vi sinh trên địa bàn rộng có thể làm giảm tính thống nhất của Pháp lệnh thức ăn FDA và làm cho các mô hình đánh giá rủi ro hiện có (Cohen và cộng sự., 2001) mất hiệu lực. Một số Tiểu bang nhận ra rằng, xác hoặc mô cơ thể bò chết được dùng làm phân vi sinh tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm môi trường và đã cấm sử dụng phương pháp này. Việc ủ phân vi sinh hiệu quả là rất khó thực hiện, và tùy thuộc vào hệ thống sử dụng, ủ phân có thể tạo ra mùi và không tiêu diệt hết các mầm bệnh (Franco, 2002). Nhiệt sinh ra khi ủ phân (120-1580F) sẽ giết chết phần lớn trứng giun sán và các vi khuẩn sinh dưỡng trong phạm vi hố ủ cách bề mặt 4 đến 8 inches, nhưng không đủ để loại trừ các vi khuẩn ưa nhiệt và các vi khuẩn dạng bào tử như Clostridium perfringens. Tuy nhiên, nếu không đảo hố ủ phân đúng cách thì sẽ không thể đảm bảo là tất cả mầm bệnh đã được tiêu diệt. Các cơ sở chế biến phụ phẩm độc lập có thể theo dõi các trường hợp khẩn cấp và tiến hành các phương pháp xử lý thay thế nhờ có ưu thế riêng là ở gần khu vực chăn nuôi gia súc. Ngành công nghiệp chế biến phụ phẩm giết mổ đã quan sát và tập hợp được nhiều tài liệu về các thử nghiệm ủ phân vi sinh thất bại hoặc không đạt yêu cầu. Chôn sâu Tại một số nơi, phương pháp này không phải là sự lựa chọn thích hợp vì mật độ dân số cao và/hoặc việc chôn chất thải động vật có thể gây ô nhiễm môi trường đất và nước. Nếu không thực hiện đúng cách, phương pháp này cũng có thể gây nên những rủi ro tiềm tàng từ mầm bệnh giống như phương pháp chôn lấp hoặc ủ phân vi sinh. Như trình bày ở Bảng 5, nguy cơ do vi sinh vật hoặc do chất hóa học (chẳng hạn H2S) gây ra ở người là khá cao nếu xác chết hoặc phụ phẩm động vật được chôn (UK Department of Health, 2001). Diện tích đất chôn cũng là yếu tố hạn chế đáng kể khi phải tiêu hủy một khối lượng lớn xác chết và phụ phẩm động vật. Hỏa thiêu Phương pháp này có hạn chế lớn về chi phí do phải sử dụng nhiên liệu địa khai để tiêu hủy xác chết và phụ phẩm động vật. Thiêu hủy nguyên liệu cũng tạo ra một lượng tro đáng kể, gây khó khăn cho việc tiêu hủy. Hỏa thiêu là phương tiện hiệu quả ngăn chặn tối đa mầm bệnh ở người. Tuy nhiên, lò hỏa thiêu thường tạo ra những hóa chất độc hại tiềm tàng như dioxin và các hạt bụi có hại (Bảng 3). Hơn nữa, cũng giống như ở Liên minh châu Âu, năng lực hỏa thiêu không đủ để tiêu hủy lượng xác chết và phụ phẩm động vật tạo ra hàng năm (Goldstein và Madtes, 2001). Mặt khác, cũng có rất nhiều thách thức về quản lý cản trở việc chấp nhận các lò hỏa thiêu mới. Vứt rác tự phát Do chi phí và nguy cơ bị truy tố thấp, vứt xác chết hoặc lén lút chất các chất thải là mô động vật truyền nhiễm thành đống rác là một lựa chọn hấp dẫn. Khả năng tiềm ẩn thu hút các động vật ăn xác chết, lây nhiễm vi khuẩn cho đất và nguồn nước bề mặt, và phát tán mầm bệnh tiềm tàng trên người và gia súc làm cho phương pháp tiêu hủy này đặc biệt nguy hại. Các nhà chế biến phụ phẩm giết mổ độc lập là những người có điều kiện thuận lợi nhất theo dõi và ghi nhận xu hướng đang tăng lên này. Hằng ngày, những người lao động dọc hành trình trên những tuyến đường thu lượm của mình vẫn nhìn thấy những nguyên liệu bị bỏ rơi trên đồng hoang hay chất đống dọc các khe núi hay các nguồn nước. Các cơ quan quản lí chất thải rắn của tiểu bang không có đủ nhân lực để kiểm soát và thực hiện các lệnh cấm các hành vi vất rác bừa bãi này và thừa nhận rằng họ chỉ biết về điều đó khi nhận được những lời than phiền Khả năng truy nguyên nguồn gốc (traceability) Ngoài cách hỏa táng (có chi phí cao và không thích hợp đối với môi trường) và phương pháp chế biến phụ phẩm giết mổ công nghiệp thì các phương pháp tiêu hủy phụ phẩm và xác chết động vật khác đều chưa đáp ứng đầy đủ yêu cầu về an toàn sinh học. Việc xác định nguồn gốc của các chất thải sinh học này sẽ không thể thực hiện được khi các phương pháp tiêu hủy khác (ngoài phương pháp chế biến phụ phẩm giết mổ) được sử dụng. Điều này sẽ gây khó khăn khi muốn ngăn ngừa, kiểm soát hay loại trừ bệnh dịch. Chỉ có các nhà máy chế biến phụ phẩm giết mổ mới nhận thức được trách nhiệm và đủ điều kiện để tập hợp và lưu giữ những ghi chép phù hợp, cung cấp cho các cơ quan chính phủ để truy tìm ngược trở lại nguồn gốc các phụ phẩm này và các sản phẩm được tạo ra từ chúng và truy tìm tiếp đến địa đểm tiêu hủy hoặc sử dụng các sản phẩm này. Phòng chống dịch bệnh: Quy trình chế biến phụ phẩm giết mổ là một phương tiện có thể sử dụng để cắt đứt chu trình bệnh. Với những mầm bệnh điển hình, việc chế biến ở nhiệt độ cao sẽ tiêu diệt nhanh chóng các vi sinh vật gây bệnh. Với những mầm bệnh khác, ví dụ như tác nhân gây bệnh bò điên, thì phụ phẩm động vật bị nhiễm khuẩn, trước tiên, được chế biến làm giảm khả năng gây bệnh, làm cho nguyên liệu trở nên an toàn hơn khi vận chuyển và tích trữ trước khi tiêu hủy. Cohen và cộng sự (2001) chỉ ra rằng, hệ thống chế biến theo mẻ có thể làm giảm 1000 lần khả năng truyền nhiễm của tác nhân gây bệnh bò điên, còn hệ thống chế biến liên tục có và không có tái chế mỡ có thể tương ứng làm giảm khả năng truyền nhiễm 100 và 10 lần. Nhiều năm trước, chính phủ Hoa Kỳ đã nhận thấy những lợi ích về an toàn sinh học của chế biến phụ phẩm giết mổ. Kết quả là chế biến phụ phẩm giết mổ đã trở thành một phần quan trọng trong chương trình loại trừ dịch bệnh gia súc của nước này. Thí dụ mới nhất là chương trình loại trừ virus giả dại tự nguyện. Virus giả dại không thể tồn tại ở điều kiện khắt khe trong quá trình chế biến phụ phẩm giết mổ (Pertle, 1997). Vì thế qui định yêu cầu tất cả lợn có dấu hiệu thần kinh từ đàn nhiễm virus giả dại phải được tiêu hủy thông qua quy trình chế biến phụ phẩm giết mổ. Đây là chương trình tự nguyện rất thành công nhờ đó bệnh này đã được loại trừ hoàn toàn vào cuối năm 2004.