مدیریت پسماند حاصل از فرآوری تیلاپیا: راهبردها و راه‌حل‌ها

تیلاپیا (Oreochromis spp.) که یکی از رایج‌ترین ماهیان پرورشی آب شیرین در جهان است، حجم زیادی از پسماندهای فرآوری مانند سر، پولک، احشا و پوست تولید می‌کند. اگر این پسماندها به‌درستی مدیریت نشوند، می‌توانند پیامدهای زیست‌محیطی مهمی ایجاد کرده و همچنین به معنای از دست رفتن منابع ارزشمند باشند. بهره‌برداری از این پسماندها در چارچوب اصول اقتصاد چرخشی امکان تبدیل آن‌ها به فرآورده‌های جدیدی مانند پودر ماهی سنتی، ترکیبات زیست‌فعال و انرژی زیستی را فراهم می‌کند؛ فرآیندی که علاوه بر ایجاد درآمد، به نوآوری نیز کمک می‌کند. با این حال، چالش‌هایی همچنان وجود دارد؛ از جمله هزینه‌های بالای فناوری، محدودیت‌های قانونی و فرصت‌های محدود بازار. ضروری است که بازیابی پسماند از طریق نوآوری‌های زیست‌فناورانه و چارچوب‌های سیاستی حمایتی تقویت شود تا اثرات زیست‌محیطی کاهش یابد و پایداری و رقابت‌پذیری صنعت تیلاپیا بهبود پیدا کند.

بازار جهانی تیلاپیا در حال تجربه تغییرات قابل توجهی است؛ از جمله کاهش قیمت‌ها، موانع تجاری و دگرگونی در زنجیره‌های تأمین. در سال ۲۰۲۴، تولید این ماهی ۲/۴ درصد افزایش یافت و به حدود ۶/۹ میلیون تن رسید. برای حفظ رقابت‌پذیری، فعالان صنعت حجم فعالیت‌های فرآوری را افزایش داده و محصولات را متنوع کرده‌اند؛ از جمله فیله‌های منجمد، برش‌های آماده، غذاهای آماده پخت و محصولات فرآوری شده‌ای مانند سوسیس و ناگت ماهی. نوآوری در بهداشت و بسته‌بندی نیز ارزش افزوده ایجاد کرده، ماندگاری را افزایش داده و توان صادراتی را بهبود بخشیده است.

با وجود این پیشرفت‌ها، فرآوری تیلاپیا همچنان هر سال میلیون‌ها تن پسماند تولید می‌کند. معمولاً ۳۰ تا ۴۵ درصد وزن ماهی در فرآیند فرآوری به‌صورت ضایعات شامل سر، استخوان، پوست، احشا، باله‌ها و پولک‌ها دور ریخته می‌شود. این مواد سرشار از مواد مغذی و ترکیبات زیست‌فعال هستند، اما غالباً به‌هدر می‌روند. اگر این ضایعات در شرایط بهداشتی و دماهای پایین مدیریت شوند، می‌توان آن‌ها را به محصولات باارزش تبدیل کرد که به پایداری و اقتصاد چرخشی کمک می‌کنند.

کاربردهای این مواد بسیار متنوع است. پوست تیلاپیا نه‌تنها برای تولید چرم باکیفیت استفاده می‌شود، بلکه سرشار از کلاژن و ژلاتین است و همین ویژگی آن را برای صنایع زیست‌پزشکی، داروسازی و غذایی ارزشمند می‌کند. پولک‌ها و استخوان‌ها حاوی هیدروکسی‌آپاتیت و کیتین هستند که می‌توان آن‌ها را به کیتوسان تبدیل کرد؛ ماده‌ای که در تصفیه آب، بسته‌بندی‌های زیست‌تخریب‌پذیر و سامانه‌های انتقال دارو کاربرد دارد. احشا نیز منبعی از آنزیم‌ها و روغن‌هایی با کاربردهای تغذیه‌ای و صنعتی به‌شمار می‌آید. سایر مشتقات شامل پودر ماهی، هیدرولیزات پروتئینی، روغن ماهی، بیودیزل، چسب و ترکیبات زیست‌فعال مورد استفاده در صنایع نوتراسیوتیک و آرایشی است.

شناخت این فرآورده‌های جانبی به‌عنوان منابع ارزشمند، اثرات زیست‌محیطی را کاهش می‌دهد، جریان‌های درآمدی جدید ایجاد می‌کند، نوآوری را تقویت نموده، امنیت غذایی را بالا می‌برد و نیاز فزاینده مصرف‌کنندگان به آبزیان پایدار را برآورده می‌سازد.

کاربردهای خوراکی برای انسان

اسنک پوست تیلاپیا

پوست تیلاپیا در برزیل به‌عنوان یک مادۀ غذایی پایدار و مغذی محبوبیت رو به رشدی پیدا کرده است. زمانی که به‌صورت pururuca[۱] تهیه می‌شود، پوست ماهی با ادویه مزه‌دار شده و سپس سرخ می‌شود تا یک اسنک ترد و خوش‌طعم ایجاد کند. این روش به کاهش دورریز غذا کمک کرده و منبعی از پروتئین باکیفیت و کلاژن فراهم می‌کند. سرآشپزهای حرفه‌ای نیز با ارائه دستورهای متنوع، کاربردهای مختلف پوست تیلاپیا را در غذاهای سنتی و مدرن به‌خوبی نشان داده‌اند.

[۱] در زبان پرتغالی به نوعی میان‌وعده یا اسنک بسیار ترد گفته می‌شود که معمولاً از پوست خوک درست می‌شود. در مورد تیلاپیا، همان روش را روی پوست ماهی اجرا می‌کنند: پوست را خشک و مزه‌دار کرده و در روغن داغ سرخ می‌کنند تا پف‌کرده، سبک و بسیار ترد شود.

کوکی‌های شکلاتی و کیک‌های غنی‌شده

استخوان‌های ماهی سرشار از کلسیم، فسفر و پروتئین هستند و همین ویژگی آن‌ها را به ترکیباتی ارزشمند برای غنی‌سازی محصولات غذایی تبدیل می‌کند. آرد استخوان ماهی می‌تواند ارزش تغذیه‌ای اسنک‌هایی مانند کوکی‌ها را از طریق افزایش میزان کلسیم و پروتئین بالا ببرد. علاوه بر این، کیک‌های با طعم شکلات که با گوشت جداشده‌ی مکانیکی (MSM[۲]) غنی می‌شوند، مقدار بیشتری پروتئین، چربی و خاکستر دارند. از نظر فناوری مواد غذایی، افزایش غلظت MSM باعث کاهش سفتی، قابلیت جویدن، کشسانی و انسجام محصول می‌شود، در حالی که میزان چسبندگی را افزایش می‌دهد. نتایج ارزیابی حسی نشان می‌دهد که کیک‌هایی که حداکثر ۸ درصد MSM دارند از پذیرش بالایی برخوردارند و این موضوع امکان‌پذیر بودن استفاده از مقادیر کم MSM را در تولید محصولات مغذی تأیید می‌کند.

[۲] این نوع گوشت با استفاده از دستگاه‌هایی تولید می‌شود که بقایای گوشت روی استخوان را با فشار مکانیکی جدا می‌کنند. نتیجه، خمیری نرم و یکنواخت است که در صنایع غذایی برای تولید سوسیس، ناگت، کیک‌های پروتئینی و سایر محصولات فرآوری‌شده استفاده می‌شود.

کاربردهای صنعتی

گوشت جداشده‌ی مکانیکی

ضایعات حاصل از فیله‌گیری می‌توانند تا ۶۰ درصد از وزن ماهی را تشکیل دهند و همچنان مقادیر قابل توجهی از بافت عضلانی خوراکی را در خود داشته باشند. گوشت حاصل از اسکلت تیلاپیا سرشار از پروتئین و چربی است و می‌توان از آن برای تولید سوسیس، surimi، کنسانتره‌های پروتئینی و محصولات پوشش‌دار مانند ناگت استفاده کرد. این روش علاوه بر کاهش فشار زیست‌محیطی و هزینه‌های تولید، به افزودن ارزش به فرآورده‌های جانبی صنعت آبزی‌پروری کمک می‌کند.

بیودیزل و پودر ماهی

پسماندهای فرآوری تیلاپیا می‌توانند به بیودیزل و پودر ماهی تبدیل شوند. تولید به مقیاس بزرگ از نظر فنی قابل انجام و از نظر مالی سودآور است. این فرآیند دارای ارزش فعلی خالص حدود ۱۳.۸۹ میلیون دلار آمریکا است و بازگشت سرمایه آن در عرض سه سال تحقق می‌یابد. با این حال، کارگاه‌های کوچک‌تر با چالش‌هایی مواجه هستند، زیرا هزینه‌های حمل‌ونقل و لجستیک بالاست، که نشان‌دهنده نیاز به بهینه‌سازی عملیات و نوآوری‌های تکنولوژیکی است.

هیدرولیزات پروتئینی ماهی

پسماندهای فرآوری تیلاپیا می‌توانند به هیدرولیزهای پروتئینی غنی از پپتیدهای زیست‌فعال تبدیل شوند. این ترکیبات کاربردهای زیادی در غذاهای عملکردی، تغذیه حیوانات و مکمل‌های غذایی دارند. تولید آن‌ها نه تنها به ترویج پایداری کمک می‌کند، بلکه به افزودن ارزش به زنجیره آبزی‌پروری نیز می‌انجامد.

خوراک آبزی‌پروری

پسماندهای فرآوری تیلاپیا منبع غنی از پروتئین و مواد مغذی هستند. تبدیل این فرآورده‌های جانبی به پودر ضایعات تیلاپیا، پروتئین با کیفیت بالا برای گونه‌های پرورشی فراهم می‌کند و به کاهش وابستگی به پودر ماهی سنتی کمک می‌کند و تولید خوراک پایدار را در چارچوب اصول اقتصاد چرخشی حمایت می‌کند.

پوست تیلاپیا در جویدنی‌های سگ

پوست تیلاپیا می‌تواند به‌عنوان یک جویدنی تک‌ماده‌ای برای سگ‌ها استفاده شود. این جویدنی‌ها که کاملاً قابل هضم و غنی از مواد مغذی هستند، به سلامت دندانی، درخشندگی پوشش و سلامت کلی سگ‌ها کمک می‌کنند. بوی طبیعی ماهی آن‌ها را برای حیوانات خانگی بسیار جذاب می‌کند.

مواد زیستی و اجزای عملکردی

ژلاتین از پوست و پولک‌ها

پوست و پولک‌های تیلاپیا حاوی کلاژن و ژلاتین هستند که آن‌ها را برای استفاده در صنایع غذایی، آرایشی، داروسازی و زیست‌پزشکی مناسب می‌سازد. ژلاتین ماهی به‌عنوان یک جایگزین پایدار برای منابع پستانداران محسوب می‌شود و مشکلاتی مانند بیماری کروی گاوی (BSE[۳]) و محدودیت‌های مذهبی را حل می‌کند. تحقیقات نشان داده‌اند که ژلاتین تیلاپیا دارای قدرت ژل عالی و پایداری حرارتی خوب است و همچنین بافت بهبود یافته‌ای برایsurimi فراهم می‌آورد که نشان‌دهنده تنوع عملکردی آن است.

[۳] این بیماری یک اختلال مغزی کشنده در گاوها است که به دلیل تجمع پروتئین‌های غیرطبیعی (پروتئین‌های پریون) در مغز ایجاد می‌شود. BSE به دلیل شباهت‌های ساختاری با بیماری Creutzfeldt–Jakob disease در انسان‌ها، به‌عنوان یک مشکل بهداشتی و ایمنی عمومی مهم در نظر گرفته می‌شود.

کاربردهای زیست‌پزشکی پولک‌ها و پوست تیلاپیا

پولک‌های تیلاپیا

پولک‌های تیلاپیا حاوی هیدروکسی‌آپاتیت هستند، یک ماده معدنی ارزشمند که در بازسازی استخوان، ایمپلنت‌ها و مهندسی بافت کاربرد دارد. وقتی با پلیمرهایی مانند پلی‌اتیلن با چگالی بالا ترکیب می‌شوند، پولک‌ها کامپوزیت‌های زیست‌سازگار با خواص مکانیکی بهبود یافته ایجاد می‌کنند. آن‌ها همچنین گلیکوزآمینوگلیکان‌های زیست‌فعال مانند کندرویتین سولفات فراهم می‌کنند که کاربردهای ضدانعقادی و ضدسرطانی دارند. تبدیل پولک‌ها به بیومولکول‌های عملکردی، پایداری را با نوآوری پزشکی تلفیق می‌کند.

کیتوزان از پولک تیلاپیا

پولک‌ها منبعی از کیتین و کیتوزان هستند؛ بیوپلیمرهای چندکاره که در داروسازی، کشاورزی، نگهداری مواد غذایی، آرایشی، تصفیه آب و بسته‌بندی‌های زیست‌تخریب‌پذیر کاربرد دارند. ارزش‌گذاری ضایعات پولک باعث کاهش اثرات زیست‌محیطی و ارائه جایگزین‌های تجدیدپذیر برای مواد مصنوعی می‌شود.

فسفات‌های کلسیم از اسکلت‌ها

ضایعات اسکلت تیلاپیا که عمدتاً شامل استخوان‌هاست، دارای مقادیر بالایی از فسفات کلسیم از جمله هیدروکسی‌آپاتیت و تری‌کلسیم فسفات هستند. این فسفات‌ها برای کاربردهای زیست‌پزشکی مانند بازسازی استخوان ضروری‌اند. تولید نانومواد بیسفاز فسفات کلسیم (BCP) از ضایعات تیلاپیا، بیومواد باارزش، پایدار و زیست‌فعال برای کاربردهای ارتوپدی و دندان‌پزشکی فراهم می‌کند.

بیوسورفکتانت‌ها [۴]از پساب مواد احشایی

پساب حاصل از احشای تیلاپیا حاوی پروتئین‌ها، چربی‌ها و مواد مغذی است که تولید میکروبی بیوسورفکتانت‌ها را حمایت می‌کند. این ترکیبات زیست‌تخریب‌پذیر و زیست‌سازگار، پایدار هستند این بیوسورفکتانت‌ها تحت شرایطی که بسیاری از مواد مشابه خراب یا غیرفعال می‌شوند، همچنان کارایی خود را حفظ می‌کنند) و آن‌ها را برای کاربردهای صنعتی ایده‌آل می‌کند و به ترویج اقتصاد چرخشی کمک می‌کند.

[۴] سورفکتانت به زبان ساده ماده ای است که هنگامی که به مقدار بسیار ناچیز استفاده می شود کشش سطحی آب را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. کلمه سورفکتانت مجموعه از کلمات ” Surface active agent ” می باشد. سورفکتانت ها معمولاً ترکیباتی آلی هستند که دارای گروههای هیدروفوبیک (دافع آب) که نقش دم و دنباله را دارد و گروههای هیدروفیلیک (جاذب آب) که نقش سر را دارد می باشند، بنابراین به تناسب ساختار مولکولی در حلالهای آلی و آب حل می شوند و باعث کاهش کشش سطحی در فصل مشترک هوا- آب و یا روغن- آب می شوند.

پوست تیلاپیا در درمان سوختگی

پوست تیلاپیا به‌عنوان یک گزینه مؤثر در درمان سوختگی مطرح شده است. محتوای بالای کلاژن و شباهت ساختاری آن با پوست انسان، آن را به یک پانسمان زیستی مؤثر تبدیل می‌کند. مطالعات نشان می‌دهند که پوست تیلاپیا باعث تسریع در بهبود زخم، کاهش درد و کاهش نرخ عفونت در مقایسه با درمان‌های سنتی می‌شود. این روش مقرون‌به‌صرفه در پزشکی انسانی و دامپزشکی با موفقیت به‌کار رفته است.

غشاء پوست تیلاپیا در ترمیم قرنیه سگ‌ها

یک روش جراحی نوآورانه نتایج امیدوارکننده‌ای در بازگرداندن بینایی سگ‌هایی با زخم‌های قرنیه و آسیب‌های شدید چشمی، از جمله سوراخ‌شدگی‌ها، نشان داده است. در این تکنیک از غشاء زیستی غنی از کلاژن استخراج‌شده از پوست تیلاپیا برای ترمیم بافت استفاده می‌شود. پوست به‌عنوان پیوند به‌کار می‌رود و به‌عنوان پانسمان زیستی عمل کرده، اپیتلیالی شدن مجدد قرنیه را تحریک و روند بهبود را تسریع می‌کند. این زیست‌فناوری یک پیشرفت مهم در چشم‌پزشکی دامپزشکی محسوب می‌شود.

نتیجه‌گیری

پرورش تیلاپیا حجم قابل‌توجهی پسماند از فرآوری تولید می‌کند که شامل سر، استخوان، پوست، پولک و احشا است. این فرآورده‌های جانبی معمولاً دور ریخته می‌شوند، اما در واقع سرشار از پروتئین، چربی، مواد معدنی، کلاژن و ترکیبات زیست‌فعال هستند.

این مواد اولیه ارزشمند کاربردهای گسترده‌ای دارند. با اتخاذ اصول اقتصاد چرخشی، صنعت تیلاپیا می‌تواند این ضایعات را به محصولات باارزش تبدیل کند؛ از جمله غذاهای عملکردی، خوراک حیوانات، بیودیزل، هیدرولیزات پروتئینی، ژلاتین، کیتوزان و بیومواد پیشرفته برای کاربردهای زیست‌پزشکی و داروسازی.

شناخت و بهره‌برداری از این پتانسیل، اثرات زیست‌محیطی را کاهش می‌دهد، مدیریت منابع را پایدار می‌کند، جریان‌های درآمدی جدید ایجاد می‌کند، نوآوری را تقویت می‌کند و امنیت غذایی را بهبود می‌بخشد. ادغام بازیابی پسماند در فرآوری تیلاپیا نشان می‌دهد که آبزی‌پروری می‌تواند هم از نظر اقتصادی سودآور و هم از نظر زیست‌محیطی مسئولانه باشد.

در نهایت، نگاه به فرآورده‌های جانبی تیلاپیا به‌عنوان منابع به‌جای پسماند، راه را برای صنعتی پایدارتر، کارآمدتر و مبتنی بر اقتصاد چرخشی در حوزه آبزیان هموار می‌کند.

Alex Augusto Gonçalves (PhD)

اقیانوس‌شناس، استاد و پژوهشگری متخصص در فناوری غذاهای دریایی (برزیل). او به‌عنوان مشاور بین‌المللی برای FAO/UN فعالیت دارد و در زمینه فناوری و بازاریابی محصولات شیلاتی تخصص دارد. دکتر Gonçalves پیش‌تر سمت مدیر دپارتمان شیلات در دبیرخانه صید و آبزی پروری وزارت کشاورزی برزیل را بر عهده داشته است. وی همچنین عضو هیئت مشاوره انجمن مصرف‌کنندگان غذاهای دریایی (استرالیا) است.