Chất thải loại 1: Sinh khối giàu dinh dưỡng cho thức ăn chăn nuôi lên men

Chất thải loại 1 là chất thải hữu cơ thối rữa, giàu dinh dưỡng có thể được tái chế thành thức ăn chăn nuôi thông qua các quy trình được kiểm soát như xử lý nhiệt và lên men vi sinh. Những vật liệu này thường có nguồn gốc từ các sản phẩm phụ nông nghiệp, chất thải chế biến thực phẩm và các dòng chất thải nuôi trồng thủy sản hoặc chăn nuôi. Các ví dụ phổ biến bao gồm:

• Phế liệu cây trồng : thân chuối, bã cà phê, quả điều, vỏ cam, vỏ và hạt chanh dây, bã củ cải đường, bã sắn, dây khoai lang, lá khoai môn, bã đậu phụ, chất thải từ cây sisal.
• Sản phẩm phụ của ngành nông nghiệp : bã cà phê, chất thải từ nhà máy bia và chưng cất, bánh ép đậu phộng, bã dừa, vỏ ca cao.
• Chất thải từ động vật : vỏ giáp xác, nội tạng và xác cá chết, chất thải từ trại giống, lông gia cầm, nội tạng và xác gia cầm, chất thải từ lò mổ.
• Chất thải thực phẩm : từ hộ gia đình, chợ và dịch vụ thực phẩm.

Những chất nền này – thường bị loại bỏ hoặc quản lý không đúng cách – đại diện cho một nguồn tài nguyên có tiềm năng cao trong khuôn khổ kinh tế tuần hoàn sinh học phù hợp với Mục tiêu Phát triển Bền vững 12 (Tiêu dùng và Sản xuất có trách nhiệm) và Mục tiêu Phát triển Bền vững 2 (Không còn nạn đói).

Lên men axit lactic: Chiến lược chuyển đổi sinh học bền vững

Lên men axit lactic là công nghệ sinh học có năng lượng thấp, có thể mở rộng quy mô, lý tưởng để ổn định chất thải loại 1 có độ ẩm cao, giảm hư hỏng do vi khuẩn và tăng khả năng tiêu hóa thức ăn và khả dụng sinh học của chất dinh dưỡng. Quá trình này được thúc đẩy bởi vi khuẩn axit lactic (LAB), chuyển hóa carbohydrate hòa tan trong nước để tạo ra axit lactic, làm giảm độ pH xuống ~4.0 hoặc thấp hơn. Môi trường axit này:

• Ức chế vi khuẩn gây bệnh và làm hỏng, bao gồm Clostridium botulinum (độc hại ở pH > 4,5),
• Sản xuất các hợp chất hoạt tính sinh học như hydrogen peroxide, bacteriocin và kháng sinh tự nhiên, và
• Loại bỏ nhu cầu sử dụng chất bảo quản tổng hợp hoặc kháng sinh trong thức ăn chăn nuôi.

Quá trình lên men LAB hỗ trợ hệ thống thức ăn thích ứng với khí hậu bằng cách cho phép bảo quản mà không cần làm lạnh và biến chất thải dễ hỏng thành sinh khối để được lâu với giá trị dinh dưỡng cao hơn.

Ngoài bảo quản: Lợi ích chức năng và lợi ích sinh học của LAB

Vi khuẩn axit lactic góp phần vào sức khỏe của động vật và con người ngoài việc ổn định thức ăn. Chức năng của chúng bao gồm:

• Điều chỉnh hệ vi sinh vật đường ruột : LAB làm giảm sự xâm chiếm của mầm bệnh vào đường ruột, hỗ trợ chức năng miễn dịch và thúc đẩy sự cân bằng hệ vi khuẩn ở cả đường tiêu hóa và đường tiết niệu sinh dục.
• Tăng cường dinh dưỡng : LAB tổng hợp các vitamin nhóm B (ví dụ, folate, riboflavin, B12), vitamin K₂ (menaquinone) và cải thiện khả dụng sinh học của axit amin, đặc biệt là lysine.
• Giải độc : LAB đã chứng minh được khả năng phân hủy dư lượng thuốc trừ sâu (ví dụ, chlorpyrifos, diazinon, methylparathion), cũng như độc tố nấm mốc, độc tố cyanotoxin và kim loại nặng, khiến chúng trở thành tác nhân quan trọng trong an toàn thức ăn và khử nhiễm môi trường.
• Giảm chất chống dinh dưỡng : Quá trình lên men LAB làm giảm axit phytic trong ngũ cốc, tăng cường hấp thụ khoáng chất (Ca, Fe, Zn, Mg, P), do đó giải quyết tình trạng đói tiềm ẩn và thiếu hụt vi chất dinh dưỡng trong hệ thống chăn nuôi.

Chất thải loại 1 là chất thải hữu cơ thối rữa, giàu dinh dưỡng có thể được tái chế thành thức ăn chăn nuôi thông qua các quy trình được kiểm soát như xử lý nhiệt và lên men vi sinh. Những vật liệu này thường có nguồn gốc từ các sản phẩm phụ nông nghiệp, chất thải chế biến thực phẩm và các dòng chất thải nuôi trồng thủy sản hoặc chăn nuôi. Các ví dụ phổ biến bao gồm:

• Phế liệu cây trồng : thân chuối, bã cà phê, quả điều, vỏ cam, vỏ và hạt chanh dây, bã củ cải đường, bã sắn, dây khoai lang, lá khoai môn, bã đậu phụ, chất thải từ cây sisal.
• Sản phẩm phụ của ngành nông nghiệp : bã cà phê, chất thải từ nhà máy bia và chưng cất, bánh ép đậu phộng, bã dừa, vỏ ca cao.
• Chất thải từ động vật : vỏ giáp xác, nội tạng và xác cá chết, chất thải từ trại giống, lông gia cầm, nội tạng và xác gia cầm, chất thải từ lò mổ.
• Chất thải thực phẩm : từ hộ gia đình, chợ và dịch vụ thực phẩm.

Những chất nền này – thường bị loại bỏ hoặc quản lý không đúng cách – đại diện cho một nguồn tài nguyên có tiềm năng cao trong khuôn khổ kinh tế tuần hoàn sinh học phù hợp với Mục tiêu Phát triển Bền vững 12 (Tiêu dùng và Sản xuất có trách nhiệm) và Mục tiêu Phát triển Bền vững 2 (Không còn nạn đói).

---

Lên men axit lactic: Chiến lược chuyển đổi sinh học bền vững

Lên men axit lactic là công nghệ sinh học có năng lượng thấp, có thể mở rộng quy mô, lý tưởng để ổn định chất thải loại 1 có độ ẩm cao, giảm hư hỏng do vi khuẩn và tăng khả năng tiêu hóa thức ăn và khả dụng sinh học của chất dinh dưỡng. Quá trình này được thúc đẩy bởi vi khuẩn axit lactic (LAB), chuyển hóa carbohydrate hòa tan trong nước để tạo ra axit lactic, làm giảm độ pH xuống ~4.0 hoặc thấp hơn. Môi trường axit này:

• Ức chế vi khuẩn gây bệnh và làm hỏng, bao gồm Clostridium botulinum (độc hại ở pH > 4,5),
• Sản xuất các hợp chất hoạt tính sinh học như hydrogen peroxide, bacteriocin và kháng sinh tự nhiên, và
• Loại bỏ nhu cầu sử dụng chất bảo quản tổng hợp hoặc kháng sinh trong thức ăn chăn nuôi.

Quá trình lên men LAB hỗ trợ hệ thống thức ăn thích ứng với khí hậu bằng cách cho phép bảo quản mà không cần làm lạnh và biến chất thải dễ hỏng thành sinh khối để được lâu với giá trị dinh dưỡng cao hơn.

---

Ngoài bảo quản: Lợi ích chức năng và lợi ích sinh học của LAB

Vi khuẩn axit lactic góp phần vào sức khỏe của động vật và con người ngoài việc ổn định thức ăn. Chức năng của chúng bao gồm:

• Điều chỉnh hệ vi sinh vật đường ruột : LAB làm giảm sự xâm chiếm của mầm bệnh vào đường ruột, hỗ trợ chức năng miễn dịch và thúc đẩy sự cân bằng hệ vi khuẩn ở cả đường tiêu hóa và đường tiết niệu sinh dục.
• Tăng cường dinh dưỡng : LAB tổng hợp các vitamin nhóm B (ví dụ, folate, riboflavin, B12), vitamin K₂ (menaquinone) và cải thiện khả dụng sinh học của axit amin, đặc biệt là lysine.
• Giải độc : LAB đã chứng minh được khả năng phân hủy dư lượng thuốc trừ sâu (ví dụ, chlorpyrifos, diazinon, methylparathion), cũng như độc tố nấm mốc, độc tố cyanotoxin và kim loại nặng, khiến chúng trở thành tác nhân quan trọng trong an toàn thức ăn và khử nhiễm môi trường.
• Giảm chất chống dinh dưỡng : Quá trình lên men LAB làm giảm axit phytic trong ngũ cốc, tăng cường hấp thụ khoáng chất (Ca, Fe, Zn, Mg, P), do đó giải quyết tình trạng đói tiềm ẩn và thiếu hụt vi chất dinh dưỡng trong hệ thống chăn nuôi.

---

Độ ngon miệng và hiệu suất: Ý nghĩa đối với hệ thống chăn nuôi

Thức ăn lên men dễ ăn hơn đối với lợn và gia cầm, miễn là hàm lượng axit axetic và amin sinh học vẫn ở mức thấp. Động vật thích thức ăn có quá trình lên men axit lactic do hương vị, mùi thơm và khả năng tiêu hóa được cải thiện. Hơn nữa, axit lactic tăng cường tiết enzyme tuyến tụy và phân hủy các chất xơ thực vật phức tạp và chất chống dinh dưỡng, làm giảm căng thẳng đường tiêu hóa.

Bối cảnh toàn cầu: Probiotics trong dinh dưỡng của con người và động vật

Ở các quốc gia như Nhật Bản, probiotic LAB từ lâu đã được sử dụng trong cả lĩnh vực thực phẩm và dược phẩm để hỗ trợ khả năng miễn dịch, giảm nguy cơ mắc bệnh chuyển hóa và cải thiện sức khỏe tổng thể. Các ứng dụng chức năng bao gồm điều trị các rối loạn tiêu hóa, dị ứng, cảm lạnh và hội chứng chuyển hóa. Danh mục probiotic mở rộng ra ngoài vi khuẩn để bao gồm nấm men và nấm, làm nổi bật tiềm năng rộng lớn của các can thiệp sinh học vi khuẩn trong các chiến lược Một sức khỏe.

Kết luận: Chất thải loại 1 là nguồn nguyên liệu bền vững

Quá trình chuyển đổi chất thải loại 1 thông qua quá trình lên men axit lactic là giải pháp có tác động cao đối với việc nâng cao giá trị chất thải, tái chế chất dinh dưỡng và an ninh thức ăn chăn nuôi, với các lợi ích chung trên các khía cạnh môi trường, kinh tế và xã hội. Giải pháp này mở ra con đường cụ thể hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng 0 trong hệ thống nông nghiệp và thực phẩm, đồng thời giải quyết các thách thức về lãng phí thực phẩm, kháng thuốc kháng sinh và quá trình chuyển đổi dinh dưỡng ở các nước có thu nhập thấp và trung bình.