Công nghệ bức xạ, đặc biệt là chiếu xạ ion hóa như gamma và electron beam, được áp dụng rộng rãi trong nuôi trồng thủy hải sản để khử trùng, bảo quản sản phẩm và cải thiện chất lượng thức ăn chăn nuôi, giúp giảm thiểu rủi ro bệnh tật và tăng hiệu quả kinh tế. Nghiên cứu cho thấy chiếu xạ ở liều 3 kGy có thể giảm tới 99,99% vi khuẩn gây bệnh trong cá tươi, mà không ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng dinh dưỡng hay cảm quan.
Công nghệ bức xạ sử dụng năng lượng từ các nguồn như Cobalt-60 (cho gamma) hoặc máy gia tốc electron để tác động lên vật liệu sinh học. Trong nuôi trồng thủy hải sản, nó được áp dụng ở ba lĩnh vực chính: khử trùng nước và môi trường nuôi, bảo quản sản phẩm sau thu hoạch, và cải thiện chất lượng thức ăn chăn nuôi. Theo IAEA, chiếu xạ giúp kiểm soát mầm bệnh mà không để lại dư lượng hóa chất, khác biệt với các phương pháp truyền thống như sử dụng kháng sinh hoặc clo. Ở Việt Nam, công nghệ này đang được thúc đẩy qua các dự án của Bộ Khoa học và Công nghệ, đặc biệt cho xuất khẩu thủy sản.
Điển hình như chiếu xạ gamma giúp kéo dài thời hạn sử dụng của cá và tôm từ 7-10 ngày lên 21-35 ngày ở nhiệt độ lạnh, theo các nghiên cứu từ IAEA. Mục tiêu: giảm vi sinh vật gây bệnh (Salmonella, Vibrio, Listeria…), làm giảm tải ký sinh trùng, tăng thời gian bảo quản lạnh/đông lạnh mà ít ảnh hưởng đến chất lượng cảm quan so với một số phương pháp nhiệt. Nhiều nghiên cứu trên tôm, cá cho thấy giảm vi khuẩn có ý nghĩa ở liều 1–5 kGy; liều tối đa chung theo Codex thường là 10 kGy (trừ trường hợp đặc biệt). Nghiên cứu trên tôm cho thấy gamma irradiation kết hợp bảo quản lạnh có thể kéo dài thời hạn tiêu dùng vài ngày — liều hiệu dụng thường ở khoảng 1–7 kGy tùy mục tiêu (shelf-life vs. triệt khuẩn sâu). Một số mẫu báo cáo 5 kGy giảm hoàn toàn Salmonella trong mẫu thử.
Một nghiên cứu trên PMC về cá rô phi, cá đối, cá thu và cá mòi ở Ai Cập cho thấy:
– Liều 1 kGy giảm 99,08% tổng số vi khuẩn hiếu khí (APC), 90,55% S. aureus, 90,71% Salmonella Typhimurium và 90,80% E. coli;
– Liều 3 kGy giảm 99,99% APC, 99,17% S. aureus, 99,92% Salmonella và 99,93% E. coli;
– Liều 5 kGy loại bỏ hoàn toàn các mầm bệnh, với mật độ ban đầu ở mẫu không chiếu xạ là 5,21 × 10^8 CFU/g (vượt giới hạn cho phép 5 × 10^7 CFU/g).
Chiếu xạ không ảnh hưởng đáng kể đến thành phần dinh dưỡng (protein, chất béo, độ ẩm) ở liều thấp, và giữ nguyên chất lượng cảm quan (màu sắc, mùi vị, kết cấu) ở liều 3 kGy. Khuyến nghị sử dụng 3 kGy để cân bằng hiệu quả và chất lượng. Theo IAEA, đối với tôm, cua và ốc: Liều 1-3 kGy kéo dài thời hạn sử dụng từ 7-10 ngày lên 21-35 ngày ở 0-4°C; đối với ếch: 1 kGy kiểm soát côn trùng. Electron beam cũng được áp dụng để kiểm soát biohazards, giảm rủi ro ngộ độc thực phẩm.
Bảng tóm tắt liều lượng và hiệu quả từ các nghiên cứu
| Loại sản phẩm | Liều lượng (kGy) | Hiệu quả giảm vi khuẩn (%) | Kéo dài thời hạn sử dụng | Nguồn |
| Cá tươi (rô phi, đối) | 3 | 99,99 (APC) | 2-3 tuần | PMC |
| Tôm, tôm hùm | 1-3 | 99 (tổng vi khuẩn) | Từ 7-10 lên 21-35 ngày | IAEA |
| Ốc, sò | 2-4 | 99 (Vibrio) | 2-3 tuần | IAEA |
| Ếch | 1 | Kiểm soát côn trùng | 1-2 tuần | IAEA |
Gamma chiếu xạ được dùng để xử lý phụ phẩm động vật (như bột xương thịt, bột lông vũ) làm thức ăn cho cá. Nghiên cứu từ Global Seafood Alliance cho thấy liều 30-45 kGy tăng độ tiêu hóa protein thô lên 13-15%, đồng thời loại bỏ vi khuẩn Salmonella ở liều 2-25 kGy theo FDA. Trong thức ăn cho cá vược, bột lông vũ chiếu xạ thay thế bột cá hiệu quả hơn, giảm chi phí sản xuất. Các kỹ thuật dùng đồng vị bền hoặc phóng xạ (ví dụ 137Cs, các đồng vị lưu huỳnh, N-15) cho phép theo dõi sinh khối, xác định nguồn dinh dưỡng chính, tính toán hệ số chuyển hóa thức ăn, và theo dõi tích tụ kim loại nặng/phóng xạ trong chuỗi thức ăn. IAEA có hướng dẫn và chương trình hỗ trợ phòng thí nghiệm cho ứng dụng này.
Đột biến được cảm ứng bằng bức xạ (nhằm tạo biến dị thuận lợi) từng được nghiên cứu ở thủy sản; song ứng dụng thực tế quy mô lớn bị hạn chế do tính không chọn lọc và hậu quả bất lợi. Triệt sản bằng bức xạ (irradiation of gametes hoặc cá đực) có thể giảm khả năng sinh sản – đã thử nghiệm nhưng trên thực tế hiện nay các phương pháp triploidization (hoá học/kiểm soát nhiễm sắc thể) và công nghệ sinh học khác thường được ưu tiên hơn vì hiệu quả, chi phí và phúc lợi động vật.
Bức xạ gamma được sử dụng để gây androgenesis (di truyền toàn bộ từ bố) hoặc tạo cá đa bội (triploid) nhằm cải thiện tốc độ tăng trưởng và khả năng kháng bệnh. Theo North American Journal of Aquaculture, liều gamma được điều chỉnh để loại bỏ bộ nhiễm sắc thể từ trứng cá, với ví dụ ở cá hồi và cá trê. Ở Việt Nam, kỹ thuật này được áp dụng cho cây trồng nhưng đang mở rộng sang thủy sản.
Bảng so sánh phương pháp gây đột biến
| Phương pháp | Liều lượng điển hình | Ứng dụng trong thủy sản | Lợi ích | Nhược điểm |
| Bức xạ gamma | 1-5 kGy (cho androgenesis) | Tạo cá triploid, kháng bệnh | Tăng tốc độ tăng trưởng 20-30% | Cần thiết bị chuyên dụng |
| Hóa chất (EMS) | 1-3 mM | Gây đột biến gen | Chi phí thấp | Dư lượng hóa chất |
| UV | 100-200 mJ/cm² | Khử trùng trứng | An toàn, dễ áp dụng | Hiệu quả thấp hơn ion hóa |
Ngoài việc xử lý trực tiếp sản phẩm, bức xạ Gamma còn có vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng các sản phẩm phụ từ động vật được dùng làm thức ăn chăn nuôi thủy sản (như bột xương, bột thịt).Mục tiêu giảm các yếu tố kháng dinh dưỡng (anti-nutritional factors – các chất gây ức chế tiêu hóa protein) và đảm bảo chất lượng vi sinh.Staphylococcus aureus99.17%100% (Không phát hiện được). Bức xạ chuyển đổi các thành phần thức ăn thành dạng dễ tiêu hóa hơn, cải thiện sự hấp thụ carbohydrate và protein.E. coli. Bức xạ Gamma ở liều 30 đến 45 kGy có thể làm tăng khả năng tiêu hóa protein thô (crude protein digestibility) của bột thịt và xương lên từ 13 đến 15%.
Công nghệ này giúp giảm lãng phí (giảm 20-30% hỏng hóc), tăng giá trị xuất khẩu (như “thị thực vàng” cho nông sản Việt Nam). Môi trường lợi ích bằng cách giảm sử dụng hóa chất, góp phần bền vững. Tuy nhiên, chi phí ban đầu cao (thiết bị chiếu xạ khoảng 500-1000 triệu VND) nhưng tiết kiệm lâu dài. Lợi ích lớn nhất là giảm thiểu ô nhiễm vi sinh vật, như Salmonella và E. coli, giúp sản phẩm an toàn hơn cho tiêu dùng. Một nghiên cứu trên cá rô phi và cá đối cho thấy liều 5 kGy loại bỏ hoàn toàn vi khuẩn, trong khi liều 3 kGy được khuyến nghị để cân bằng giữa hiệu quả và chất lượng. Đối với thức ăn, chiếu xạ phụ phẩm động vật tăng độ tiêu hóa protein lên 13-15% ở liều 30-45 kGy.
Sự thay đổi cảm quan (oxi hóa lipid, thay đổi kết cấu) khi liều cao; chi phí đầu tư thiết bị (gamma-facility hoặc e-beam) và yêu cầu an toàn bức xạ cao. Một số nguồn phóng xạ cũ (ví dụ sử dụng Cs-137 không đạt chuẩn an toàn) có thể gây ngộ độc phóng xạ nếu quản lý kém — trường hợp thu hoạch/chuỗi cung ứng không đảm bảo đã từng gây cảnh báo. Do đó cần quản lý nguồn, vận hành & thanh trữ nghiêm ngặt.
- Shelf-life extension (tôm/cá): liều thường nghiên cứu ~1–7 kGy; liều ~1–3 kGy cải thiện vi sinh mà ít ảnh hưởng cảm quan; liều ~5 kGy gần như triệt khuẩn với một số mầm bệnh đã thử nghiệm. (phụ thuộc sản phẩm, trạng thái (tươi/đông), mục tiêu).
- Sterilization (radurization/radicidation/radapperization): tùy mục tiêu (ví dụ diệt sâu bọ, giảm vi khuẩn) phân loại theo liều: radurization (0.25–1 kGy), radicidation (1–10 kGy), radapperization (>10 kGy — hiếm dùng cho thực phẩm tiêu dùng). Codex giới hạn chung 10 kGy.
Từ khóa: bức xạ;
– CMD –
