Việc thủy phân protein từ phế phẩm xương cá mở ra một hướng đi mới đầy tiềm năng cho ngành công nghiệp thực phẩm, y sinh và vật liệu. Các nhà khoa học Việt Nam đã chứng minh rằng, quá trình này không chỉ giúp thu hồi protein giá trị cao mà còn tạo ra vật liệu hydroxyapatite (HA) hữu ích.
Tiềm Năng Lớn Từ Phế Phẩm Xương Cá
Trong ngành chế biến thủy sản, xương cá thường bị xem là phế phẩm, chỉ được bán với giá rẻ hoặc dùng làm thức ăn chăn nuôi. Tuy nhiên, xương cá lại chứa hàm lượng canxi, protein và axit amin thiết yếu rất cao. Đây là nguồn nguyên liệu lý tưởng để tạo ra các sản phẩm giá trị gia tăng như nano canxi và protein thủy phân, ứng dụng trong thực phẩm bổ sung. Trên thế giới, xương cá đã được công nhận là nguồn canxi tự nhiên có giá trị, đặc biệt để sản xuất hydroxyapatite (HA) – vật liệu quan trọng trong y sinh, cấy ghép xương và điều trị bệnh thoái hóa xương.
Nghiên Cứu Đột Phá: Thủy Phân Protein Kết Hợp Tổng Hợp HA
Các nghiên cứu trước đây về thu hồi protein và tổng hợp HA từ xương cá thường tốn kém do các công đoạn xử lý phức tạp như nấu, nung, hoặc xử lý hóa chất. Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu tại Viện Công nghệ hóa học (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) đã đề xuất một “mục tiêu kép”: kết hợp thủy phân protein từ xương cá với tổng hợp HA từ bã rắn sau thủy phân. Giải pháp này giúp tiết kiệm chi phí sản xuất cả protein và HA.
Để đảm bảo an toàn và khả năng sản xuất quy mô lớn, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn quy trình thủy phân protein bằng enzyme. Protein thủy phân bằng enzyme đã được ứng dụng rộng rãi trong thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm. TS. Nguyễn Trí nhấn mạnh: “Protein thủy phân thu được bằng phương pháp enzyme là lựa chọn lý tưởng để sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, tùy theo việc xử lý sản phẩm, ví dụ như bổ sung trong thực phẩm, thực phẩm chức năng, thậm chí là y sinh”. Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc giảm giá thành sản phẩm và hướng đến sản xuất quy mô công nghiệp.
Quy Trình Thủy Phân Protein và Tổng Hợp HA
Sau thời gian nghiên cứu, nhóm đã hoàn thiện quy trình xử lý, thủy phân ba loại xương cá (hồi, chẽm, ngừ) bằng enzyme để sản xuất protein thủy phân hòa tan trong nước, hướng đến ứng dụng trong thực phẩm chức năng. Đồng thời, họ đã xây dựng quy trình sử dụng bã thải từ quá trình thủy phân để sản xuất bột HA kích thước nano, có độ tinh sạch và tương thích sinh học cao bằng phương pháp thủy nhiệt.
Các quy trình này đã được thử nghiệm ở quy mô pilot (30 kg xương/mẻ) để hoàn thiện quy trình sản xuất bột nano canxi hydroxyapatite và protein thủy phân bằng enzyme.
Kết quả cho thấy, hiệu suất thu hồi protein đạt từ 60% đến 83% tùy loại xương cá. Hiệu suất tổng hợp bột HA đạt từ 44% đến 56% so với lượng bã rắn ban đầu. Sản phẩm bột HA kích thước nano có độ tương thích sinh học cao và khả năng bổ sung canxi cho răng. Các sản phẩm protein (dạng bột và paste), bột HA đều đạt các tiêu chuẩn chất lượng về hóa lý, vi sinh.
Hiệu Quả Kinh Tế – Xã Hội
Nghiên cứu thành công này mang lại cơ hội tận dụng xương cá để đồng thời thu được HA và protein thủy phân. Theo TS. Nguyễn Trí, quy trình sản xuất được hiệu chỉnh tốt nhất, vận hành đơn giản, hiệu quả, sạch và xanh. Các đơn vị sản xuất chế biến thủy hải sản có thể nâng cao hiệu quả kinh tế, tăng giá trị sản phẩm và góp phần vào phát triển bền vững.
Công nghệ này giúp thu hồi và tận dụng tối đa phế phẩm xương cá, tạo ra các sản phẩm có giá trị cao hơn, tăng giá trị cho quy trình chế biến thủy hải sản và nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường.
Bà Đặng Thị Phương Ninh, Giám đốc công ty phát triển kinh tế Duyên Hải (COFIDEC), cho biết công ty hiện bán xương cá phế phẩm với giá 4.000 đồng/kg để làm nguyên liệu sản xuất nước mắm, nước tương hoặc thức ăn chăn nuôi. Bà Ninh khẳng định: “Thành công của công trình nghiên cứu đã mở ra một hướng tiếp cận mới cho các doanh nghiệp trong lĩnh vực thực phẩm, y học, đồng thời giúp nâng cao giá trị của nguồn phụ liệu loại ra từ các nhà máy chế biến thủy hải sản”. COFIDEC cam kết cung ứng nguồn nguyên liệu đầu vào với sản lượng và giá thành tốt nhất nếu các đơn vị nhận chuyển giao công nghệ để triển khai thực tế hai quy trình này.
