I.5.1. Nước thải nhà máy chế biến cá Tra/Basa
Theo các nghiên cứu cho thấy hàm lượng máu cá Tra trung bình chiếm khoảng 1% thể trọng cá. Thực tế cho thấy các nhà máy chế biến cá Tra/Basa đều dùng nước để làm mơi trường hịa tan khuyếch tán máu trong cơ thịt cá ở khâu cắt tiết. Ví dụ tại hai nhà máy chế biến thủy sản AGIFISH VÀ AFIEX, cơng suất trung bình là 130 – 150 tấn nguyên liệu/ngày. Với lượng nước trung bình sử dụng trong cơng đoạn cắt tiết là 1,1 – 1,3 m3 nước/tấn cá, tính ra trung bình mỗi ngày các nhà máy này sử dụng 169 – 195 m3
nước/ngày. Đĩ cũng chính là lượng dịch thải máu cá mà nhà máy thải bỏ.
Theo một số nghiên cứu cho thấy trong máu cá, hàm lượng protein tổng chiếm 87%, do đĩ nếu thải bỏ trực tiếp dịch thải máu cá ra mơi trường thì sẽ gây ơ nhiễm nguồn nước nghiêm trọng. Chỉ số BOD5 trong dịch thải máu cá trung bình khoảng 200g/l, chỉ số COD khoảng 400g/l, thậm chí tại một số nhà máy chỉ số COD của máu đặc cịn lên đến 900g/l.
Bảng 1.7. Một số thơng số phân tích dịch thải máu cá Tra tại nhà máy chế biến thuộc cơng ty cổ phần Nam Việt [13]
Thơng số pH dịch thải BOD5 (mg/l) COD (mg/l) SS (mg/l) Protein (g/l) Hàm lượng 6.7 – 7.4 14260 15780 13260 11,101- 29,705
Trên thực tế hàm lượng protein trong dịch thải máu cá là khơng đều nhau và tùy thuộc vào lượng nước sử dụng. Nếu sử dụng lượng nước để cắt tiết quá ít thì máu trong cơ thể cá thốt ra chậm, cơ thịt cá fillet bị đỏ, do đĩ làm giảm giá trị sản phẩm. Nếu lượng nước sử dụng nhiều thì đảm bảo yêu cầu về mặt kĩ thuật, song chi phí về xử lí nước thải lại tăng lên. Vì vậy, nghiên cứu lượng nước sử dụng trong cắt tiết hợp lí vẫn là vấn đề các nhà máy chế biến cá Tra/Basa phải quan tâm.
Bảng 1.8. Dịch thải máu cá tại một số nhà máy chế biến cá Tra/Basa [7]
Cơng ty Sản lượng chế biến (tấn/ngày) Lượng nước thải trung bình (m3/ngày) Nồng độ chất khơ(%) Lượng protein trong dịch thải máu cá (kg) NAM VIỆT 500 550 – 715 . . . 718 – 933 AGIFISH 110 – 130 143 – 195 0,23 – 0, 38 144 – 169,65 AFIEX 38 41,8 – 65 0,35 – 0,47 49,6 – 65,3 Từ bảng trên cho thấy, việc thu hồi protein khơng chỉ cĩ ý nghĩa kinh tế mà cịn gĩp phần bảo vệ mơi trường.
Do đặc điểm của các nhà máy chế biến cá Tra/Basa đơng lạnh khác với các nhà máy chế biến khác là nguyên liệu cá vẫn cịn sống, do đĩ thành phần của nước thải chế biến cá Tra đơng lạnh chủ yếu là các protein hịa tan, sau đĩ là lipid và các hĩa chất diệt khuẩn.
Đối với lipid trong dịch thải, do tính chất dễ thu hồi nên đã được nhiều nhà máy tận dụng để sản xuất các sản phẩm như dầu cá, nhiên liệu sinh học…Các hĩa chất bảo quản cùng với protein hịa tan trong dịch thải khơng được xử lí triệt để sẽ là nguyên nhân chính gây ơ nhiễm mơi trường.
Tồn vùng ĐBSCL hiện cĩ 70 nhà máy chế biến cá tra, basa, với cơng suất chế biến khoảng 1,5 triệu tấn/năm. Do đĩ, lượng nước thải thải ra sẽ rất lớn. Nước thải của các nhà máy này thường cĩ chỉ số ơ nhiêm cao hơn rất nhiều lần so với tiêu chuẩn nước thải cơng nghiệp loại B (TCVN 5945 – 1995) như chỉ số BOD5cao hơn từ 10 – 30 lần, chỉ số COD từ 9 – 19 lần, Nitơ tổng số cao hơn 9 lần. Đĩ là do lượng protein hịa tan trong nước thải quá cao. Trong quá trình chế biến thủy sản, cĩ khoảng 30 – 40% protein bị thất thốt trong cơng đoạn rửa (theo nghiên cứu của Pedersen và cộng sự - 1990). Trong nước thải, protein chủ yếu là các protein huyết tương, protein sợi cơ, các hệ protease và các sắc tố. Lee (1984) tính tốn thấy cĩ khoảng 3,4g protein trong một lít nước thải sản xuất surimi, trong đĩ cĩ khoảng 80% protein là thuộc dạng hịa tan.
Trong chế biến cá Tra, cơng đoạn cắt tiết thải ra một lượng nước thải cĩ chứa hàm lượng protein khá lớn bởi vì máu động vật được coi là « thịt lỏng ». Mặt khác, protein từ máu cá là loại protein cĩ giá trị dinh dưỡng cao và rất dễ bị phân hủy khi thải ra mơi trường trong điều kiện khí hậu nĩng ẩm của Việt Nam. Vì vậy, việc tận thu protein trong nước thải chế biến thủy sản cĩ ý nghĩa lớn về mặt kinh tế cũng như mơi trường.
I.5.2. Các biện pháp xử lí nước thải chế biến cá Tra/Basa trong thực tế
Trong thực tế, các phương pháp xử lí nước thải chế biến cá Tra/Basa được áp dụng theo hai hướng cơ bản.
Thứ nhất là đơn thuần áp dụng biện pháp xử lí cuối đường ống, nước thải được xử lí theo phương pháp truyền thống : thu gom lại rồi xử lí theo kiểu aerotank.
Thứ hai là áp dụng các biện pháp sản xuất sạch hơn vào trong sản xuất, vừa giảm được lượng nước sạch sử dụng, vừa tăng hiệu quả kinh tế. Trong đĩ cĩ tận dụng phế liệu, vừa thu được các thành phần cĩ lợi trong nước thải, vừa giảm thiểu được gánh nặng trong xử lí ơ nhiễm.
Hiện nay, các nhà máy chế biến cá Tra/Basa đã và đang áp dụng các biện pháp sản xuất sạch hơn vào trong sản xuất và tìm biện pháp phù hợp để xử lí nước thải tại nhà máy mình. Các nhà máy tại An Giang đã áp dụng phương pháp thu hồi protein trong dịch thải máu cá ở cơng đoạn cắt tiết bằng cách sử dụng nhiệt để cơ đặc các chất hịa tan cĩ trong dịch thải. Sản phẩm bột thu được chủ yếu dùng để bổ sung vào các chế phẩm thức ăn gia súc. Tuy nhiên phương pháp này khơng thể xử lí được khi cĩ một khối lượng dịch thải máu cá quá lớn vì sẽ rất tốn kém, và sản phẩm bột máu cá sau khi thu hồi cĩ chất lượng khơng cao, khơng thể chế biến thành các sản phẩm cĩ giá trị khác.
Ngồi ra một số nhà máy vẫn xử lí nước thải đơn thuần theo kiểu cuối đường ống, nhưng chỉ hoạt động cầm chừng để đối phĩ với cơ quan chức năng (vì vận hành hệ thống xử lí nước thải rất tốn kém và ảnh hưởng đến doanh thu của doanh nghiệp). Vì vậy, vấn đề ơ nhiêm mơi trường ở các vùng xung quanh một số nhà máy chế biến cá Tra/Basa vẫn xảy ra.
Do vậy, việc nghiên cứu xử lí nước thải ngành chế biến thủy sản nĩi chung và nghiên cứu thu hồi protein trong dịch thải máu cá Tra sau cơng đoạn cắt tiết nĩi riêng là hết sức cần thiết, vì vừa tăng lợi nhuận cho doanh nghiệp, vừa cĩ tác dụng bảo vệ mơi trường.
I.6. TỔNG QUAN VỀ MÁU CÁ [18] [19]I.6.1. Vai trị của máu I.6.1. Vai trị của máu
Trong cơ thể động vật, máu giữ nhiều chức năng quan trọng, bao gồm: - Cung cấp oxygen cho cơ.
- Cung cấp các chất dinh dưỡng cho cơ thể như glucose, amino acid và các acid béo. Các chất này cĩ thể hịa tan trong máu hay liên kết với protein huyết tương. - Vận chuyển để đào thải các chất độc như carbon dioxide, urea và lactic acid. - Chức năng miễn dịch học, bao gồm vận chuyển bạch cầu, phát hiện và loại bỏ
các tác nhân lạ xâm nhập cơ thể bằng các kháng thể.
- Chức năng đơng tụ của máu được coi như một phần của cơ chế tự sửa chữa trong cơ thể.
- Chức năng truyền thơng tin. Máu vận chuyển các hormone và cảnh báo các tổn thương của cơ thể.
- Chức năng điều hịa pH của cơ thể. Trong cơ thể, pH của máu nằm trong khoảng 7.35 - 7.45, và pH của máu chỉ dao động trong khoảng này.
- Chức năng điều hịa nhiệt độ của cơ thể. - Chức năng vận chuyển nước trong cơ thể.
I.6.2. Thành phần hĩa học của máu cá
Khi đem máu li tâm thì sẽ diễn ra quá trình phân chia máu thành phần dịch lỏng bên trên gọi là huyết tương (màu vàng nhạt hoặc khơng màu) và phần lắng bên dưới (cĩ màu đỏ). Phần lắng xuống bên dưới này chính là các bạch cầu, hồng cầu và tiểu cầu cĩ trong máu cá.
Tỉ lệ thể tích giữa huyết cầu và và huyết tương thay đổi theo lồi và phương thức sinh sống của cá. Trung bình huyết cầu chiếm khoảng 27%, cao nhất là 36% ở cá chép, thấp nhất là 16% ở cá hàm ếchLophius piscatorius.
I.6.2.1. Nước
Nước là thành phần cĩ tỉ lệ lớn nhất trong máu cá, chiếm hơn 80%. Trong huyết tương, nước chiếm 90 – 92%, trong hồng cầu nước chiếm ít hơn, chỉ cĩ 65 – 68%.
Khi bị mất nước nhiều, máu sẽ bị đặc quánh lại, khĩ lưu thơng và quá trình trao đổi chất sẽ bị đình trệ. Nước trong máu cá xương ít hơn cá sụn, cá con nhiều hơn cá trưởng thành.
I.6.2.2. Protein
Protein trong máu cĩ các vai trị sau: - Duy trì áp suất thẩm thấu cho máu - Tham gia vào hệ đệm của máu (Hb)
- Gĩp phần cấu tạo nên những kháng thể bảo vệ cơ thể. Vd : globulin là kháng thể chống lại sự xâm nhập của các vi trùng, virus. . .
Protein là thành phần chủ yếu trong chất khơ của huyết tương. Các nghiên cứu cho thấy rằng protein trong máu cá cĩ biến động rất lớn. Sự biến động này khơng chỉ diễn ra trong các lồi khác nhau mà ngay cả trong cùng một lồi, thậm chí trong cùng một cá thể ở các thời điểm khác nhau.
Trong thành phần protein của máu cá cĩ 2 nhĩm chính: albumin, globulin. Trong máu cá khơng cĩ hoặc cĩ rất ít fibrinogen, do đĩ máu cá khơng bị đơng lại sau khi cắt tiết.
- Albumin: sinh ra ở gan, liên kết với lipid, hormon. Albumin gĩp phần tạo nên áp suất thẩm thấu của huyết tương.
- Globulin: là chất vận chuyển lipid và steroid, sắt và đồng. Kháng thể là một phần của globulin.
Tỉ lệ albumin ( protein tan trong nước ) và globulin (protein tan trong dung dịch muối) trong máu cá (tỉ lệ A/G) nhỏ hơn so với động vật trên cạn. Tỉ lệ A/G biến động nhiều theo lồi cá. Ví dụ: Tỉ lệ A/G của cá chép là 0,16 – 0,3, của cá chình là 0,3 cịn của cá hồi là 0,6 – 0,9 .
Số lượng protein trong huyết thanh của cá thay đổi từ 2,5 – 7mg% trong khi ở máu người thành phần protein thay đổi từ 7,5 – 8,8mg%, điều đĩ chứng tỏ lượng protein trong máu cá thấp hơn ở người. Lượng protein trong huyết thanh thay đổi theo điều kiện dinh dưỡng và mùa vụ đánh bắt của cá. Ví dụ: cá chép nuơi trong ao cĩ thức ăn tự nhiên phong phú thì lượng protein trong máu cao hơn cá chép nuơi một phần bằng thức ăn tự nhiên và nhân tạo. Cá chép một tuổi sống ở vùng ơn đới qua mùa đơng
protein huyết thanh giảm từ 3,8% xuống 2,7%. Sau một thời gian bắt mồi bình thường thì hàm lượng protein huyết thanh dần được khơi phục trở lại.
Protein huyết tương của cá khơng ngừng được tổng hợp và phân giải. Nĩ tham gia trực tiếp vào các quá trình trao đổi chất của cơ thể.
I.6.2.3. Nitơ phi protein
Nitơ phi protein là những sản phẩm trung gian cuối cùng của quá trình trao đổi chất protein. Khi tách các protein trong huyết tương của cá thì cịn lại một số hợp chất cĩ chứa nitơ. Các nghiên cứu cho thấy số lượng các chất chứa nitơ trong máu khá cao. Ví dụ cá chình Nhật Bản vào mùa hè trong máu cĩ chứa 125,6mg% các chất chứa nitơ. Số lượng các chất chứa nitơ gia tăng khi các hoạt động biến dưỡng của cá gia tăng. Và người ta cịn thấy răng ở cá xương số lượng các chất chứa nitơ thấp hơn nhiều lần so với ở cá sụn.
Các Nitơ phi protein chủ yếu cĩ trong máu cá gồm các loại sau:
- Amoniac: là chất độc cĩ nồng độ thấp trong máu. Nồng độ amoniac trong máu cá cao hơn so với động vật trên cạn nhưng hàm lượng khơng vượt quá 0,1mg/100ml. Cá xương nước ngọt được xếp vào loại Ammonoteric – động vật bài tiết amoniac. Vai trị của amoniac trong cơ thể cá là cân bằng acid – base. - Urea: cĩ cơng thức CO(NH2)2, là chất ít độc. Các lồi cá sụn cĩ nồng độ urea
trong máu cao là để duy trì áp suất thẩm thấu của máu cao hơn mơi trường bên ngồi. Các lồi cá biển cĩ nồng độ urea trong máu từ 2 – 2,5%, cao hơn các lồi cá nước ngọt 1%. Cá sụn và một số lồi cá xương được xếp vào loại Ureotetic – động vật bài tiết urea.
- TMAO (Trimethylamine oxide): là chất khơng độc hịa tan trong máu. TMAO ở cá biển cao hơn cá nước ngọt. Ví dụ: nhiều nghiên cứu cho thấy cá hồi và cá chình khi sống ở biển thì lượng TMAO trong máu cao hơn khi chúng sống trong nước ngọt. Trên 90% TMAO được lọc bởi thận được tái hấp thu để giữ nước cĩ hiệu quả.
Bảng 1.9. Thành phần các hợp chất chứa nitơ cĩ trong máu và huyết tương của một số lồi cá (100cc máu) [23]
Chú thích: Sturgeon : cá tầm, Gar : cá nhái, Carp :cá chép, Catfish: cá trê
I.6.2.4. Glucid
Là thành phần chủ yếu trong huyết tương. Đường trong huyết tương tồn tại ở dạng glucose. Trong máu cá hàm lượng đường biến đổi khá lớn, cá sụn cĩ hàm lượng đường thấp hơn cá xương. Cá chép cĩ lượng đường huyết dao động từ 58 – 145mg%, cịn của cá vền(Abramis brama) dao động từ 122 – 230mg%.
Lượng đường huyết cĩ liên quan nhiều đến tập tính hoạt động, giới tính, độ thành thục của cá. Ví dụ: cá hoạt động nhiều cĩ lượng đường huyết cao hơn cá hoạt động ít, cá đực cĩ lượng đường huyết cao hơn cá cái. . .
I.6.2.5. Các chất vơ cơ
Trong máu cá cĩ một số ion như Na+, K+, Ca2+, Mg2+. . ., trong đĩ muối NaCl chiếm đến 86 – 95%. Các muối trong máu cá giúp tạo nên áp suất thẩm thấu cho máu. Hàm lượng một số chất vơ cơ xác định trong máu cá chép được thể hiện trên bảng 1.10.
Bảng 1.10. Hàm lượng một số chất vơ cơ trong máu cá chép [24] Stt Loại chất vơ cơ Trung bình hàm
lượng (mg%)
Khoảng dao độngcủa hàm lượng (mg%)
1 Chloride, như NaCl ( trong huyết tương)
401 347 - 446 2 Canxi ( trong huyết tương) 11,50 9.45 - 14.77 3 Magie ( trong huyết tương) 3,32 2.52 - 3.88 4 Natri ( trong huyết tương) 300 292 – 316 5 Kali ( trong huyết tương) 24,6 17,5 - 26,9 6 Kali (trong máu) 169,5 154,0 - 176,5 7 Phospho vơ cơ
( trong huyết tương) 8,69 6,79 - 12,10 8 Phospho(trong huyết tương) 49,0 37,3 - 60,6 9 Lưu huỳnh vơ cơ
( trong huyết tương) 0,944 0,765 - 1,172 10 Sắt ( trong huyết tương) 0,025 0,016 - 0,033 11 Manganese (trong máu) 0,0058 0,0058 - 0,0072
Các chất vơ cơ thường cĩ khối lượng khơng vượt quá 10 -12 % khối lượng cơ thể cá. Hàm lượng và tỉ lệ các loại muối trong máu cá phụ thuộc vào giống lồi, giới tính và thay đổi theo mùa vụ cũng như trạng thái sinh lí của cơ thể.
I.6.2.6. Lipid
Trong huyết tương, lipid khơng ở dạng tự do mà kết hợp với protein thành hợp chất hịa tan. Trong số các lipid đĩ đáng chú ý nhất là Cholesterol. Các nghiên cứu cho thấy rằng trong máu cá Chình hàm lượng Cholesterol đạt trên 700 mg%, hàm lượng ở cá Nhám là 21 mg%. Hàm lượng Cholesterol trong máu cá thay đổi chủ yếu theo độ thành thục của các cá thể.
I.7. CÁC THÀNH PHẦN HỮU HÌNH TRONG MÁU CÁ [13]
Các thành phần hữu hình của máu cá bao gồm hồng cầu(eurythrocyte), bạch cầu (leucocyte), tiểu cầu (thrombocyte)
I.7.1. Hồng cầu
Hồng cầu là loại huyết cầu tố cĩ nhiều nhất trong số các tế bào máu. Hồng cầu của cá cĩ nhân, hai mặt lồi ra (giống chim, bị sát, lưỡng cư) và phần lớn cĩ hình bầu dục. Do cĩ nhân nên hồng cầu cá cĩ mức độ trao đổi chất cao, tiêu hao oxy lớn. Tùy theo giống lồi và mức độ trưởng thành của cá mà hồng cầu cĩ kích thước khác nhau.
Trong hồng cầu, cĩ một thành phần hết sức quan trọng với cơ thể sống, đĩ là Hemoglobin (Hb)
Hemoglobin cịn gọi là huyết cầu tố, chiếm 90% lượng chất khơ của hồng cầu