Ảnh minh họa: Internet

Bột cá là phế phụ phẩm chủ yếu gồm phần đầu và vây cá được loại ra từ quá trình chế biến cá. Hiện nay, hàng năm nước ta sản xuất được khoảng 6.000 - 9.000 tấn bột cá (Nguyễn Văn Hùng, 1999). Một giải pháp khả thi là tăng tái sử dụng các phế phụ phẩm này. Bột cá chứa thành phần dinh dưỡng rất cao, cao nhất là hàm lượng protein trung bình (58,1 - 67,25%) gồm đầy đủ các loại acid amin: Cystine, Lysine, Threonine, Arginine, Isoleucine, Leucine, Valine, Histidin, Tryptophan, Phenylalanin,... ngoài ra còn 5-12% chất béo, các nguyên tố khoáng và một số vitamin quan trọng như vitamin B12, D, E... (Fin, 1999; Tôn Thất Sơn et al, 2002). Vì vậy, bột cá được ứng dụng trong thức ăn chăn nuôi, bổ sung dinh dưỡng cho gia súc, gia cầm, thủy sản. Ứng dụng bột cá làm giảm thiểu tác động môi trường, làm phương tiện truyền gen kháng thuốc kháng sinh trong nuôi trồng thủy sản, làm phương tiện sản xuất sản xuất lipid, sử dụng làm môi trường nuôi cấy lên men vi sinh vật sản xuất enzyme,... (Klusmeyer et al, 1991; Sahoo et al, 2005; Lihui et al, 2011; Vrinda et al, 2012; Wing et al, 2019; Andrzej et al, 2020; Mirko et al, 2021).

Mật rỉ đường (Molasses) hay còn được gọi là mật rỉ, rỉ mật, rỉ đường. Đây là phụ phẩm chính của ngành công nghiệp đường còn lại sau khi đã rút đường bằng phương pháp cô đặc và kết tinh, chứa 40 - 60% (w/w) đường và có dạng chất lỏng đặc sánh. Thành phần chính gồm 3 phần: đường (44% sucroza, 13% Fructoza, 10% Glucoza, 3% Axit amin), chất hữu cơ không đường (tinh bột, các hợp chất chứa N, các axit hữu cơ: axit acotinic,...) và chất khoáng (Ca, Cu, Zn, Fe, Mn,...). Ngoài ra, còn có protein thô (3 - 5%), axit béo bay hơi (1,3%). Sản lượng rỉ đường hàng năm của thế giới đạt 55 triệu tấn. Theo truyền thống, mật rỉ đường chỉ được thải ra ngoài hoặc được sử dụng để sản xuất thức ăn chăn nuôi. Hiện nay, rỉ đường dùng để sản xuất vi sinh vật, tạo ra các sản phẩm sinh học có giá trị. Từ đó, hình thành một số quy trình sinh học thân thiện với môi trường với chi phí thấp (Shuhang et al, 2021). Vì vậy, nó được ứng dụng rộng rãi để lên men như: sản xuất ethanol, sản xuất rượu bia, sản xuất nấm men, làm thức ăn gia súc, gia cầm, làm phân bón cho cây trồng, sử dụng làm thành phần môi trường nuôi cấy để lên men vi sinh vật đặc biệt trong nuôi cấy vi sinh vật sản xuất poly-β-hydroxybutyrate, sản xuất men vi sinh transglutaminase (Wu et al, 2001; Matilde et al, 2010; Sarlin et al, 2013; Gomaa, E, Z, 2014; Maria et al, 2016; Huỳnh Văn Hiếu và cs, 2016; Portilla et al, 2017; Shaphan et al, 2018;).

B. velezensis là một loài mới được phát hiện vào năm 2005 và là một trong tám loài vi khuẩn thuộc nhóm Bacillus subtilis. Đây là loài vi khuẩn an toàn, sở hữu nhiều đặc tính quý có lợi (Trịnh Thành Trung và cs, 2016). Vì vậy, nó được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu các hoạt tính, xác định các hợp chất sinh học và giải trình tự bộ gen để ứng dụng trong nhiều lĩnh vực (Zhuang et al, 2019). Các nghiên cứu chủ yếu sử dụng nguồn dinh dưỡng là nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp như: nước thải rỉ mật, rỉ mật, bột đậu nành, khô dầu đậu nành, cám lúa mì, bã mía, rơm lúa mì, trấu, bột ngô, rơm ngô, tre. Ngoài ra còn sử dụng các nguồn dinh dưỡng khác như dịch chiết nấm men, giấy thải văn phòng, tinh bột sắn biến tính, tinh bột gạo, cao nấm men, cao thịt, peptone, casein (Moghannem et al, 2018; Nair , 2018; Liu et al, 2021). Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu nào ứng dụng nguồn phế phụ phẩm bột cá lên men làm nguồn dinh dưỡng lên men B. velezensis và chưa có sự phối trộn giữa bột cá lên men và rỉ mật để lên men B. velezensis. Vì vậy, nghiên cứu phối trộn hai loại phụ phẩm này làm nguồn cơ chất để lên men B. velezensis KN12 trên quy mô lớn đã được sử dụng trong nghiên cứu này.

Xác định được điều kiện lên men trong bình tam giác thích hợp: 1,5% bột cá lên men, 0,5% rỉ mật, 0,31% muối, 30o C, pH=7, lắc 200rpm trong 36 giờ. Sản xuất thử nghiệm thành công chế phẩm B. velezensis trong Bioreactor quy mô lớn với mật độ vi khuẩn đạt 2,78×1010 CFU/ml trong 8 giờ. Đánh giá được hoạt tính kháng nấm bệnh của chủng B. velezensis KN12 sau khi nhân sinh khối trên hệ thống Bioreactor với khả năng ức chế sự phát triển của nấm Phytophthora: 66,05%, kháng F. solani: 63,27%, F. oxysporum: 60,76%.