Protein từ phế phụ phẩm ngành giấy: Nguyên liệu tiềm năng cho sản xuất thức ăn chăn nuôi
PGS.TS. Lê Quang Diễn, Chủ nhiệm đề tài cho biết, ngày nay, côg nghệ sản xuất protein đơn bào từ các nguồn nguyên liệu hydrat cacbon đã được phát triển và tương đối hoàn thiện. Trước nhu cầu ngày càng tăng về protein làm thức ăn chăn nuôi, những năm gần đây, các nghiên cứu phát triển công nghệ và tăng cường tận dụng các nguồn phế phụ phẩm công - nông nghiệp lại được tiếp tục trở lại.
| Nhóm nghiêm cứu thực hiện nuôi cấy nấm men trong phòng thí nghiệm |
Trong số các chủng loại đa dạng của phế phụ phẩm ngành công nghiệp giấy (như dăm mảnh gỗ vụn, bùn thải, vỏ cây, giấy phế liệu…), dăm mảnh vụn và bùn thải chứa xơ sợi của quá trình xeo giấy, là hai dạng có tiềm năng trữ lượng lớn chưa được tận dụng hiệu quả và có tính chất phù hợp để chuyển hóa thành đường, sử dụng cho chế biến sinh - hóa học.
Nguyên liệu giấy chủ yếu là gỗ keo (chiếm tới 70% nguyên liệu sử dụng, trong đó > 80% là keo tai tượng). Trong quá trình chế biến dăm mảnh (quá trình chặt mảnh), có tới 2% dăm mảnh vụn được tạo thành, không phù hợp làm nguyên liệu giấy, nhưng có thể thu gom được trong quá trình sàng chọn dăm mảnh. Sản lượng dăm mảnh gỗ nguyên liệu giấy của cả nước hiện đạt >8 triệu tấn/năm, sử dụng cho sản xuất bột giấy trong nước và xuất khẩu.
Như vậy, lượng phế liệu gỗ dưới dạng dăm mảnh vụn có thể đạt hàng ngàn tấn, được tập trung ở các doanh nghiệp sản xuất bột giấy và chế biến dăm mảnh, hiện có thể được tận dụng để sản xuất ván công nghiệp, phân bón hữu cơ hay viên nén nhiên liệu, làm chất đốt cho các lò đốt đa năng. Là dạng vật liệu lignocellulose ít bị phân hủy sinh học và dễ dàng thu gom, tồn trữ, dăm mảnh vụn hoàn toàn phù hợp cho sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng.
“Do đó, việc tận dụng loại phế liệu này để chuyển hóa thành đường, sử dụng cho sản xuất protein vi sinh làm thức ăn chăn nuôi là phù hợp. Đây là lý do chọn phế liệu gỗ keo tai tượng để nghiên cứu trong đề tài này” - PGS.TS. Lê Quang Diễn nhấn mạnh, đồng thời chia sẻ, mục tiêu nghiên cứu của đề tài bao gồm: Tuyển chọn được chủng giống nấm men phát triển trên đường chuyển hóa từ phế liệu gỗ keo tai tượng; xây dựng được quy trình công nghệ và mô hình thiết bị sản xuất protein đơn bào từ phế liệu gỗ keo tai tượng, quy mô 1000 lít dịch lên men/mẻ; ứng dụng thử protein bào làm phụ gia thức ăn chăn nuôi lợn và gà…
Đến nay, đề tài đã thực hiện đầy đủ các nội dung nghiên cứu, đạt mục tiêu đặt ra, sản phẩm đầy đủ theo đăng ký. Cụ thể, đã tạo được 01 chủng giống Candida utilis 060920 biến thể từ chủng giống gốc thương mại, sinh trưởng tốt trên môi trường là dung dịch đường xylose, glucose chế tạo từ phế liệu gỗ keo tai tượng, có đặc tính vượt trội về nhiệt độ lên men tối ưu 34-36oC so với chủng giống gốc (có nhiệt độ lên men tối ưu ở 25oC), phù hợp với điều kiện sử dụng ở Việt Nam. Chủng nấm men có thể được nghiên cứu phát triển đối với những môi trường dung dịch đường khác, tạo protein đơn bào.
Đồng thời, đã xây dựng được quy trình công nghệ và mô hình thiết bị sản xuất protein đơn bào nhiều công đoạn từ phế liệu gỗ keo tai tượng quy mô lên men nấm men trong môi trường dịch đường xylose và glucose 1000 lít/mẻ.
| Sinh khối nấm men Candida utilis sau lên men trong dịch đường chế tạo từ phế liệu gỗ |
Sự khác biệt và tính độc đáo của quy trình công nghệ, là sử dụng được toàn bộ đường xylose và glucose thu được từ cùng một mẻ đường hóa phế liệu gỗ ở quy mô pilot, cho một mẻ lên men của chủng nấm men Candida utilis 060920, lựa chọn được thành phần dưỡng chất bổ sung phù hợp tạo ra môi trường dinh dưỡng có pH ổn định trong khoảng 4,5 trong suốt quá trình lên men kéo dài 22 giờ, cho tăng trưởng sinh khối nấm men đạt 13,8-14,9 g/L, cao hơn so với chủng giống gốc.
Đồng thời, đã sản xuất được 506,2 kg nấm men từ chủng Candida utilis 060920, có hàm lượng protein thô đạt 49,2-57,8%, phù hợp làm thức ăn chăn nuôi, đáp ứng yêu cầu về vệ sinh an toàn theo quy định hiện hành. “Nhóm nghiên cứu đã ứng dụng protein đơn bào phối trộn với cám ngô và phụ gia cho sản xuất 5076,2 kg thức ăn chăn nuôi gà và lợn thịt cho thấy, protein đơn bào có thể thay thế nguồn protein truyền thống, như bột cá, bã đậu. Vật nuôi hấp thụ tốt thức ăn bổ sung protein đơn bào, tăng trọng cao hơn thức ăn truyền thống” - PGS.TS. Lê Quang Diễn khẳng định.
Về hiệu quả kinh tế, xã hội của kết quả nghiên cứu đến lĩnh vực công nghiệp giấy và chăn nuôi, PGS.TS. Lê Quang Diễn cho hay, thông qua việc triển khai đề tài đã tận dụng phế liệu gỗ keo tai tượng - một nguồn phế phụ phẩm tiềm năng của ngành công nghiệp giấy, nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn tài nguyên thiên nhiên, tạo ra sản phẩm giá trị gia tăng thiết yếu, tăng cường tái chế, góp phần phát triển lĩnh vực công nghiệp chế biến, hiện đại hóa và nâng cao tính cạnh của ngành công nghiệp giấy Việt Nam.
Đặc biệt, góp phần phát triển và làm chủ công nghệ sản xuất protein làm thức ăn chăn nuôi, vốn khan hiếm, phụ thuộc vào nhập khẩu và có thể tạo nên chuyển biến mạnh mẽ đối với lĩnh vực thức ăn chăn nuôi, phát triển nông nghiệp, phục vụ nhu cầu trong nước. “Các kết quả nghiên cứu là cơ sở phát triển công nghệ sản xuất nấm men từ sinh khối, làm nguồn protein thay thế cho chăn nuôi, đồng thời, ứng dụng cho phát triển lĩnh vực công nghệ sinh học và chế biến vật liệu lignocellulose, tạo ra các sản phẩm có giá trị đáp ứng nhu cầu xã hội”.
Quy trình công nghệ sản xuất protein đơn bào từ phế liệu gỗ khả thi, có tính sáng tạo, tiếp cận những tiến bộ khoa học kỹ thuật và có tiềm năng chuyển đổi quy mô, ứng dụng thực tiễn. Sản phẩm protein đơn bào có chất lượng tương đương các sản phẩm sản xuất ở quy mô công nghiệp, phù hợp làm thức ăn chăn nuôi.
| Theo đánh giá của Hội đồng nghiệm thu đề tài, mặc dù triển khai nghiên cứu trong bối cảnh dịch bệnh Covid-19, với khối lượng công việc lớn, nhưng nhóm nghiên cứu đã nỗ lực thực hiện đầy đủ các nội dung nghiên cứu, đáp ứng mục tiêu đặt ra; các sản phẩm của đề tài cũng đầy đủ chủng loại, số lượng, khối lượng, đặc biệt, chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và yêu cầu khoa học của sản phẩm đạt yêu cầu đặt hàng của Bộ Công Thương. |