Hiện nay trên toàn cầu, có gần 70 triệu tấn thủy sản đang được chế biến ở dạng philê, đông lạnh, đóng hộp hoặc ngâm tẩm. Hầu hết các quá trình này đều thải ra một số lượng lớn các loại phụ phẩm và phế phẩm.
Cụ thể, trong năm 2011, trong khi sản lượng khai thác cá ngừ toàn cầu đạt khoảng 4,76 triệu tấn, thì lượng sản phẩm cá ngừ đóng hộp chỉ có gần 2 triệu tấn. Chất thải rắn hoặc các phụ phẩm được thải ra từ sản xuất cá ngừ đóng hộp (bao gồm đầu, bộ xương, nội tạng, mang, phần thịt màu sẫm, vây bụng và da) có thể chiếm khoảng 65% lượng nguyên liệu ban đầu. Các số liệu báo cáo trong ngành sản xuất thịt cá ngừ cũng cho thấy các phế phẩm, phụ phẩm chiếm khoảng 50% tổng nguyên liệu ban đầu. Khi philê cá, sản phẩm đạt được thường chỉ chiếm khoảng 30-50% so với lượng nguyên liệu ban đầu. Sản lượng cá hồi toàn cầu năm 2011 đạt khoảng 1,93 triệu tấn và hầu hết là các sản phẩm ở dạng philê, sản phẩm này cũng được báo cáo đạt khoảng 55% tổng khối lượng nguyên liệu. Một lượng lớn các sản phẩm philê cá rô phi và cá tra hiện cũng đang được bán trên thị trường với hiệu suất philê đạt khoảng 30-37% cho cá rô phi và 35% cho cá tra.
Có thể thấy, ngành chế biến thủy sản đã và đang tạo ra một lượng đáng kể các phế phẩm, phụ phẩm và thịt vụn từ các thành phần như đầu, bộ xương, bụng, gan và trứng. Đây là những bộ phận chứa protein chất lượng cao, axit béo omega-3, vi chất dinh dưỡng (như vitamin A, D, riboflavin, niacin) và khoáng chất (như sắt, kẽm, selen và i-ốt).
Tận dụng cho tiêu dùng con người
Ngành công nghiệp chế biến cá tuyết ở Iceland và Na Uy có truyền thống lâu đời trong việc tận dụng các phụ phẩm cho con người. Trứng cá tuyết có thể ăn tươi sau khi xử lý nhiệt, có thể được đóng hộp hoặc chế biến thành tương để phết bánh sandwich. Gan cá có thể được đóng hộp hoặc chế biến thành dầu gan cá tuyết, một sản phẩm được sử dụng phổ biến từ rất lâu trước khi những lợi ích sức khỏe của Omega-3 được công nhận gần đây. Năm 2010, một nghiên cứu trong ngành cá hồi Na Uy cho thấy, trong số 45.800 tấn đầu cá, xương, vây bụng và thịt thừa thải ra từ 5 công ty lớn nhất, chỉ 24% trong số đó (11.000 tấn) là được tận dụng phục vụ cho con người, phố biến nhất vẫn là tận dụng thịt vụn để làm chả hoặc xúc xích, còn lại đều được chế biến làm thức ăn chăn nuôi.
Ngành cá ngừ cũng đã có những tiến bộ đáng kể trong tận dụng các phụ phẩm cho người tiêu dùng. Từ lượng phế phẩm, phụ phẩm cá ngừ, một công ty ở Thái Lan đã sản xuất khoảng 2.000 tấn dầu cá ngừ hàng năm. Đây là một sản phẩm có giá trị cao dành cho con người. Dầu cá ngừ tinh chế có 25-30% là axit docosahexaenoic (DHA), và thậm chí là cả axit eicosapentanoic (EPA), chúng thường được bổ sung trong các thực phẩm phổ biến như bánh mì, sữa chua, sữa và sữa công thức cho trẻ sơ sinh.
Sau Thái Lan, Philippines là nước lớn thứ 2 trong sản xuất cá ngừ đóng hộp ở châu Á. Phần thịt màu sẫm (chiếm khoảng 10% trong cá ngừ) được đóng hộp và XK sang các nước như Papua New Guinea. Thịt màu sẫm của cá ngừ có chất lượng dinh dưỡng cao hơn so với thịt bình thường bởi chúng có hàm lượng cao các axit béo omega-3, các khoáng chất, và một số vitamin. Ngoài ra, người dân địa phương cũng sử dụng đầu và vây làm món súp cá. Cơ quan nội tạng như gan, tim và ruột là thành phần trong một món ăn địa phương, gọi là “sisig”. Nội tạng của cá ngừ cũng là nguyên liệu để sản xuất nước mắm. Trứng cá ngừ, tuyến sinh dục và đuôi được đông lạnh và bán cho người tiêu dùng nội địa ở Philippines.
Trong ngành chế biến cá tra của Việt Nam, hiệu suất phi lê đạt khoảng 30-40% và hầu hết các phụ phẩm đều được sử dụng để sản xuất bột cá. Tuy nhiên, đã có một số công ty sản xuất dầu cá tra hoặc tinh chế collagen để phục vụ nhu cầu tiêu dùng của con người. Bên cạnh đó, các phần thịt màu sẫm và thịt vụn lại được phối trộn cùng với khoai tây hoặc bột ngũ cốc trong các sản phẩm chả cá (hoặc surimi) và tiêu thụ ngay tại các thị trường ở địa phương.
Tận dụng làm thức ăn chăn nuôi
Nhu cầu và giá bán đối với bột cá và dầu cá trên toàn cầu đang có xu hướng ngày càng gia tăng mạnh mẽ. Do đó, đây không còn là những sản phẩm có giá trị thấp nữa. Hơn nữa, xu hướng sử dụng các loài cá nổi làm thực phẩm thay vì sản xuất bột cá và dầu cá cũng đang dần phát triển. Điều này kết hợp với việc xiết chặt hơn các hạn ngạch đánh bắt, kiểm soát khắt khe hơn quy định và kiểm soát thức ăn thủy sản đã góp phần đẩy giá bán bột cá và dầu cá lên cao.
Kết quả là, tỷ lệ bột cá sản xuất từ phụ phẩm thủy sản tăng từ 25% trong năm 2009 lên 36% trong năm 2010. Thái Lan, Nhật Bản và Chile là các nhà sản xuất lớn bột cá từ phụ phẩm. Theo ước tính của Tổ chức Bột cá và Dầu cá Quốc tế (IFFO), ngành nuôi trồng thủy sản (NTTS) đã sử dụng 73% bột cá sản xuất trong năm 2010, do đó ngành này đã gián tiếp góp phần vào việc sản xuất thực phẩm toàn cầu. Đối với dầu cá, ước tính đã có khoảng 71% sản lượng được dùng làm thức ăn thủy sản và 26% dành cho con người.
Ở nhiều quốc gia, các nhà máy chế biến thủy sản thường ở quy mô vừa và nhỏ, do đó khối lượng các phế phẩm, phụ phẩm thải ra có thể không đủ để làm nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất bột cá. Dùng phương pháp ủ lên men phế phẩm, phụ phẩm này tương đối thuận lợi và rẻ tiền hơn so với việc phải bảo quản chúng. Đây là cách làm phổ biến ở Na Uy, các loại thức ăn từ phế phẩm, phụ phẩm đã qua quá trình ủ được đưa đến một nhà máy xử lý tập trung. Sản phẩm sau đó được hòa trộn cùng với dầu cá làm thức ăn cho heo, gia cầm và các loài cá khác trừ cá hồi.
Đặc biệt, một số nhà máy giết mổ cá lớn đã thành công trong việc xử lý các phế/phụ phẩm bằng cách dùng các enzyme để chiết xuất các chất thủy phân và dầu cá chất lượng rất cao.
Dược phẩm dinh dưỡng và các thành phần hoạt tính sinh học
EPA và DHA có lẽ là các axit béo thương mại thành công nhất có nguồn gốc từ dầu cá. Mặc dù bắt đầu phát triển khá chậm từ năm 2000, thị trường omega-3 hiện nay đã có những tăng trưởng rất đáng kể. Theo một số nghiên cứu thị trường, trong năm 2010 nhu cầu toàn cầu cho các thành phần của omega-3 là khoảng 1,595 tỷ USD.
Hiện các ngành dược phẩm và thực phẩm đã và đang sử dụng gelatine để tăng cường tính kết dính, độ đàn hồi, tính săn chắc và ổn định. Sản xuất gelatin toàn cầu trong năm 2011 đạt khoảng 348.900 tấn, với 98-99% được chiết xuất từ da và xương heo, bò,… chỉ khoảng 1,5% được chiết xuất từ cá và các nguồn khác. Giá cả thị trường của gelatine chiết xuất từ cá có xu hướng cao hơn so với từ động vật có vú khoảng 4-5 lần và có ứng dụng tốt hơn trong các thực phẩm dành cho người Hồi giáo và Do Thái giáo. Với tính chất lưu biến, gelatin từ cá nước ấm có thể thay thế cho “gelatine bò” trong thực phẩm và chất phủ dược phẩm. Gelatin từ cá nước lạnh có nhiều ứng dụng trong thực phẩm làm lạnh và cấp đông.
Chitin và dẫn xuất của nó là chitosan, có nhiều ứng dụng trong công nghệ thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm và công nghiệp chế biến. Chitin có trong vỏ tôm. Ước tính thị trường toàn cầu cho chitin và chitosan vào năm 2018 có thể lên đến 118.000 tấn. Chitin được sử dụng thay thế các loại hóa chất (như flocculant) để xử lý nước rất phổ biến ở Nhật Bản, một thị trường lớn nhất cho chitin và chitosan. Trong ngành mỹ phẩm, chitin có trong các sản phẩm chăm sóc da và tóc như dầu gội đầu, dầu xả và chất dưỡng ẩm. Bên cạnh đó, glucosamine và các monomer của chitosan lại có ứng dụng trong ngành dinh dưỡng và dược phẩm. Glucosamine, cùng với chondroitin sulfat, được sử dụng trong các sản phẩm tăng cường chức năng của sụn khớp, đồng thời cũng được dùng trong ngành thực phẩm & nước giải khát. Trong số các nước phát triển NTTS, Trung Quốc, Thái Lan và Ecuador đã xây dựng ngành công nghiệp sản xuất chitin và chitosan rất lớn.
Bên cạnh đó, một số protein và peptide có giá trị dinh dưỡng được chiết xuất từ phụ phẩm thủy sản với nhiều công dụng như chống oxy hóa hoặc có các đặc tính sinh học khác cũng đã được báo cáo. Các sản phẩm peptide chiết xuất từ cá ngừ khô có sẵn trên thị trường đã được khẳng định có lợi trong việc hạ huyết áp. Ngoài ra còn có các sản phẩm chiết xuất từ cá thịt trắng có thể làm giảm chỉ số đường huyết, cải thiện hệ tiêu hóa, chống oxy hóa và làm thư giãn cơ thể.
Những thách thức cho ngành chế biến phụ phẩm thủy sản
Các sản phẩm chế biến từ phụ phẩm thủy sản rất mau hỏng, do đó, chúng cần được bảo quản ngay sau khi sản xuất. Tuy nhiên, các cơ sở chế biến thủy sản ở nhiều nước đang phát triển chỉ ở quy mô vừa và nhỏ, không có đủ cơ sở hạ tầng để bảo quản một cách đầy đủ. Do đó, đầu tư (về tài chính, cơ sở hạ tầng và nguồn nhân lực) trong lĩnh vực này có thể không có lợi nhuận. Với những sản phẩm dành cho con người, phế phẩm, phụ phẩm cần phải được xử lý và sản xuất theo các hệ thống quản lý chất lượng dựa trên qui trình sản xuất và vệ sinh tốt, quản lý thông qua phân tích mối nguy và điểm kiểm soát tới hạn (HACCP).
Các thách thức lớn khi chiết xuất gelatine từ cá là công đoạn xác định nguyên liệu, và chất lượng khác nhau của các nguồn nguyên liệu ở các thông số về màu sắc và mùi. Hơn nữa, gelatine từ thủy sản hiện cũng không thể cạnh tranh về giá với gelatine từ động vật có vú. Lợi nhuận thu được của chitosan từ phế liệu tôm chỉ đạt 10% (theo báo cáo) và để sản xuất chitosan chất lượng tốt, cần phải bảo quản các chất thải tôm một cách phù hợp. Ngoài ra, việc sản xuất trong môi trường nhiều axit và kiềm độc hại đòi hỏi phải có thiết bị chuyên dụng và điều kiện làm việc đặc biệt.
Đã có nhiều nghiên cứu khoa học nhằm tăng cường tận dụng các phế phẩm, phụ phẩm để sử dụng trong ngành “dược phẩm dinh dưỡng” (thực phẩm chức năng) và dược phẩm, nhưng vẫn còn nhiều rào cản trong việc thương mại hóa các sản phẩm này. Ví dụ, các sắc tố như astaxanthin trong vỏ giáp xác phải cạnh tranh với astaxanthin tổng hợp và astaxanthin có nguồn gốc từ vi tảo được sản xuất với giá thành rất rẻ. Vi sinh theo công nghệ di truyền được sử dụng một cách phổ biến để sản xuất ra các enzyme giống hệt như các chất kiềm phosphatase từ tôm và glycosylase uracil-DNA phân lập từ gan cá tuyết Đại Tây Dương. Ban đầu, các enzym này đều được phát hiện và phân lập từ các phụ phẩm, phế phẩm trong chế biến tôm và cá tuyết Đại Tây Dương.
Đối với các sản phẩm dược phẩm, thực phẩm chức năng và thuốc bổ trên thị trường, các chứng nhận cụ thể về sức khỏe phải được các cơ quan quản lý như: Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA), Cơ quan ATTP châu Âu (EFSA), hoặc Quy chế Quản lý Thực phẩm đặc biệt cho sức khỏe của Nhật Bản (FOSHU) công nhận. Để đạt được sự công nhận, các sản phẩm trên phải đưa ra những cấp kết quả tích cực từ các nghiên cứu trên con người, tuy nhiên các nghiên cứu như vậy thường rất tốn kém.
Ứng dụng thực tế nhất của các sản phẩm chế biến từ phụ phẩm thủy sản là làm thực phẩm trực tiếp hoặc gián tiếp qua việc dùng làm nguyên liệu sản xuất. Việc sử dụng các phụ phẩm, phế phẩm để phân lập các hợp chất có hoạt tính sinh học giá trị cao trong nhiều trường hợp là không thực tế (ngoại trừ việc chiết xuất omega-3). Nguyên nhân quan trọng là vì: thiếu thị trường cho sản phẩm; các phụ/phế phẩm chất lượng cao hiện có rất hạn chế; sản xuất ở quy mô nhỏ rất tốn kém và nhiều khó khăn liên quan đến việc cung cấp các tài liệu cần thiết để chứng nhận sản phẩm.
Xu hướng giảm lãng phí và tăng cường tái sử dụng các phế/phụ phẩm trong chế biến thủy sản chỉ có thể phát triển khi khắc phục được những thách thức nêu trên. Từ đó, tăng cường được các lợi ích kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trường. Ngoài ra, sự phát triển của khoa học công nghệ kết hợp với đầu tư và thực hiện qui trình sản xuất ngày càng cải tiến trong ngành chế biến, sẽ là những động lực và nền tảng quan trọng thúc đẩy xu hướng này.
