Thông tin kết quả nhiệm vụ KH&CN

Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm axít hữu cơ từ vi sinh vật bổ sung vào thức ăn phục vụ nuôi trồng thủy sản (18/09/2025)

Chế phẩm sinh học bổ sung vào thức ăn trong nuôi trồng thủy sản hiện nay là giải pháp được nhiều trang trại nuôi áp dụng nhằm tăng sức đề kháng chống lại dịch bệnh, hạn chế các vấn đề ô nhiễm ao nuôi, tăng tỷ lệ sống, góp phần tăng sản lượng nuôi trồng thủy sản, nâng cao chất lượng thủy sản và hiệu quả kinh tế. Hiện nay, các sản phẩm thức ăn bổ sung cho nuôi trồng thuỷ sản rất đa dạng và phong phú, trong đó có các chế phẩm từ nguồn vi sinh vật. Ở giai đoạn sản xuất giống, nuôi thương phẩm chế phẩm axít hữu cơ từ vi sinh vật bổ sung vào thức ăn rất quan trọng cho sự phát triển của vật nuôi thủy sản nói chung, tôm và cá nói riêng.Axit hữu cơ là các hợp chất hữu cơ có một hoặc nhiều nhóm carboxyl. Chúng bao gồm axit carboxylic đơn chức, mạch thẳng, bão hòa, có từ 01 gốc cacbon 18 gốc cacbon và các chất dẫn xuất tương ứng của chúng, như các axit không bão hòa (cinnamic, sorbic), hydroxylic (citric, lactic), phenolic (benzoic, cinnamic, salicylic) và các axit carboxylic đa chức (citric, succinic) với cấu trúc phân tử chung là R-COOH, trong đó R đại diện cho nhóm chức năng có hóa trị 1. Các axit này thường được gọi là axit béo chuỗi ngắn, axit béo hoặc các axit cacboxylic yếu. Axit hữu cơ được sản xuất thông qua quá trình lên men carbohydrate bởi các nhóm vi khuẩn khác nhau (Asperigillus, Rhizopus, Bacillus…) thông qua các quá trình trao đổi chất và các điều kiện khác nhau.

Đề tài “Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm axít hữu cơ từ vi sinh vật bổ sung vào thức ăn phục vụ nuôi trồng thủy sản” thuộc nhiệm vụ nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ cấp thành phố Hải Phòng năm 2022, do Viện Nghiên cứu Hải sản chủ trì. Đề tài được thực hiện từ tháng 06 năm 2023 đến tháng 05 năm 2025 với mục tiêu là xây dựng quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm axít hữu cơ từ vi sinh vật bổ sung vào thức ăn nuôi trồng thủy sản. Để đạt được mục tiêu trên, đề tài tiến hành thực hiện các nội dung nghiên cứu chính: (1) - Tổng quan nghiên cứu và cơ sở lý luận về vấn đề có liên quan; (2) - Nghiên cứu kỹ thuật lưu giữ các chủng vi sinh vật làm nguyên liệu lên men sinh khối thu nhận axit hữu cơ; (3) - Nghiên cứu điều kiện lên men các chủng vi sinh vật sinh axit hữu cơ; (4) - Nghiên cứu kỹ thuật thu hồi sau lên men của các chủng vi sinh vật sinh axit hữu cơ; (5) - Nghiên cứu qui trình công nghệ sản xuất chế phẩm axít hữu cơ từ vi sinh vật bổ sung vào thức ăn phục vụ nuôi trồng thủy sản; (6) - Thử nghiệm sản xuất, sử dụng chế phẩm va đánh giá hiệu quả và hoàn thiện quy trình công nghệ.

 Đề tài đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu thông dụng, đồng cập nhật các phương pháp mới kết hợp với phương pháp cổ điển để nghiên cứu các điều kiện lên men, thu hồi các sản phẩm lên men, xây dựng quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm axit hữu cơ từ vi sinh vật và thử nghiệm các chế phẩm trên đối tượng nuôi tôm thẻ chân trắng. Các kết quả chính đạt được của đề tài:

Một là, đã tổng quan được các vấn đề nghiên cứu và cơ sở lý luận về nghiên cứu chế phẩm axit hữu cơ từ vi sinh vật và ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản. Nhóm vi sinh vật được phù hợp sản xuất axit hữu cơ citric và lactic: loài vi nấm Aspergillus niger phù hợp cho sản xuất axit citric và Rhizopus oryzae cho sản xuất lactic bởi khả năng lên men nhiều loại nguyên liệu thô rẻ và cho năng suất cao. Về công nghệ sản xuất axit hữu cơ: các quy trình công nghệ lên men khác nhau đã được phát triển cho các chủng vi sinh vật sử dụng nguồn carbon khác nhau, trong đó phổ biến có hai phương pháp điển hình bao gồm: lên men bề mặt và lên men chìm. Đã sưu tập, tuyển chọn được 04 chủng vi sinh vật thuộc 02 nhóm vi nấm Aspergillus (AC vàAC1) và Rhizopus (RL và RL1) thuần chủng tại Viện Sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Đã đánh giá được khả năng sinh axit hữu cơ của 04 (RL, RL1; AC, AC1) chủng vi nấm, trong đó lựa chọn được chủng RL sinh axit lactic cao và chủng AC sinh citric cao. Đã kiểm chứng phân loại, mô tả đặc điểm hình thái 02 chủng vi nấm AC của nhóm Aspergillus và RL của nhóm Rhizopus sưu tập được. Chủng vi nấm AC thuộc loài Aspergillus niger và chủng RL thuộc loài Rhizopus oryzae. Các chủng vi nấm Rhizopus oryzae RL và Aspergillus niger AC sinh trưởng và sinh axit hữu cơ tốt trên môi trường PDA. Chủng Rhizopus oryzae RL có hàm lượng axit lactic 48,90 g/L và chủng Aspergillus niger AC có hàm lượng axit citric 42,00 g/L. Bảo quản vi nấm Rhizopus oryzae RL và Aspergillus niger AC trên môi trường thạch PDA ở nhiệt độ mát (3-5⁰C) và nhiệt độ thấp (-20⁰C) cho khả năng hoạt hóa tốt và duy trì hàm lượng axit hữu cơ lactic và citric tốt theo thứ tự sau 2 tuần và 6 tháng.

Lên men vi nấm R. oryzae RL và A. niger AC bình 500 mL.

Hai là, đã nghiên cứu lựa chọn được các điều kiện phù hợp để lên men các chủng vi nấm Rhizopus oryzae RL và Aspergillus niger AC thu nhận axit hữu cơ. Tỷ lệ giống ban đầu phù hợp cho lên men thu nhận axit hữu cơ từ các chủng vi nấm Rhizopus oryzae RL và Aspergillus niger AC là 5% (5x10 6 bào tử/mL), nhiệt độ phù hợp 30⁰C, pH ban đầu phù hợp 4-5,5, bào tử/mL, tỷ lệ giống ban đầu 5% (5x10⁶ bào tử/mL), nguồn carbon phù hợp sử dụng glucose hoặc saccharose, nguồn nitơ sử dụng muối amoni NH₄NO₃ , thời gian lên men thu nhận axit citric phù hợp 72h. Đã lựa chọn được điều kiện thu dịch lên men axit hữu cơ phù hợp bằng vải lọc kích thước 25-30 µm. Điều kiện kết lắng thu sản phẩm ở pH 10, nhiệt độ 5-10⁰C, thời gian kết lắng 18-24h và thời gian phù hợp sấy đông khô (-80⁰C) thu hồi sản phẩm 24h. Dựa trên các thông số phù hợp, đã thử nghiệm sản xuất chế phẩm axit hữu cơ khi lên men quy mô 10l/mẻ. Kết quả ở các mẻ sản xuất chế phẩm axit lactic hàm lượng trung bình đạt 184-200g và các mẻ sản xuất chế phẩm axit citric đạt 169-176g. Các kết quả này cũng cho thấy sự ổn định của quy trình công nghệ lên men và thu hồi axit hữu cơ lactic và citric. Đã thử nghiệm chế phẩm nuôi tôm quy mô 500m /ao, với lượng bổ sung 3g/kg thức ăn, tôm thẻ chân trắng ở ao thử nghiệm sinh trưởng và phát triển tốt hơn ở ao đối chứng không bổ sung chế phẩm. Về tỷ lệ sống tôm ở ao thử nghiệm chế phẩm đạt 80,8% và đạt 76,4% ở ao đối chứng. Tốc độ tăng trưởng tôm cao hơn 8,2% so đối chứng. Hệ số thức ăn giảm 8,46% ở ao thử nghiệm chế phẩm (FCR: 1,19) so với ao đối chứng (FCR: 1,30). Đã xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm axit hữu cơ từ vi sinh vật (vi nấm Rhizopus oryzae RL và Aspergillus niger AC), chế phẩm axit hữu cơ có hàm lượng axit lactic > 15% và axit citric > 15%.

Ba là, về hiệu quả khoa học và công nghệ, kết quả cho thấy: Việc áp dụng thành công kỹ thuật lên men từ vi sinh vật sản xuất chế phẩm giàu axit hữu cơ sẽ có tác động tích cực đến nuôi trồng thủy sản do có thể ứng dụng công nghệ đơn giản, thân thiện với môi trường để tạo sản phẩm thức ăn bổ sung, giảm chi phí giá thành, hạn chế sản phẩm nhập ngoại sẽ giải quyết một vướng mắc lớn về thức ăn bổ sung đối với ngành sản xuất thủy sản hiện nay. Ngoài ra, hiệu quả về khoa học công nghệ của đề tài đã được cụ thể hóa bằng 02 sáng kiến được công nhận cấp cơ sở “Giải pháp cải tiến kỹ thuật sử dụng nguồn carbon hữu cơ lên men Rhizopus oryzae thu nhận axit lactic tạo chế phẩm phục vụ nuôi trồng thủy sản” và “Giải pháp cải tiến kỹ thuật khử bọt lên men nuôi sinh khối vi sinh vật thu nhận axit hữu cơ trong hệ thống lên men tự động LabFor5” theo Quyết định 1096/QĐ-VHS ngày 9/8/2024.

Kết quả nghiên cứu của đề tài đã mở ra hướng mới có hiệu quả và bền vững trong việc khai thác, sử dụng chế phẩm axit hữu cơ. Chế phẩm axit hữu cơ từ vi sinh vật, là chìa khoá để tăng năng suất nuôi thành công nhiều loại thủy sản như tôm, cá, đồng thời góp phần hạ giá thành, thúc đẩy phát triển sản xuất, nâng cao đời sống của những người nuôi trồng thuỷ sản và mang lợi cho nền kinh tế của địa phương, thành phố. Kết quả của nghiên cứu này có nhiều tiềm năng để mở rộng quy mô sản xuất sau khi hoàn thiện quy trình công nghệ ở quy mô lớn hơn.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu tại Trung tâm Công nghệ thông tin và truyền thông Hải Phòng.