Sự mâu thuẫn giữa tình trạng mất an ninh lương thực và lãng phí thực phẩm đang trở thành một trong những nghịch lý lớn nhất của thế kỷ XXI. Trong khi thế giới đang nỗ lực đạt được mục tiêu “Không còn nạn đói” (Zero Hunger) vào năm 2030, thì lượng lớn thực phẩm được sản xuất ra lại bị thất thoát hoặc vứt bỏ một cách lãng phí. Theo thống kê của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc (FAO), khoảng một phần ba sản phẩm thực phẩm sản xuất ra trên toàn cầu, tương đương khoảng 1,3 tỷ tấn (trong đó có 1,03 tỷ tấn thực phẩm tiêu dùng), bị thải bỏ hoặc thất thoát trong quá trình “di chuyển” từ nơi sản xuất tới bàn ăn. Lượng thực phẩm lãng phí này có giá trị kinh tế ước tính hơn 1.000 tỷ USD mỗi năm, một con số đủ để nuôi sống hàng trăm triệu người đang đối mặt với nạn đói. Trong bối cảnh đó, các ứng dụng của năng lượng nguyên tử nổi lên như một giải pháp công nghệ cao mang tính bước ngoặt. Không chỉ dừng lại ở việc bảo quản, công nghệ hạt nhân còn can thiệp sâu vào toàn bộ chuỗi cung ứng thực phẩm, từ việc cải thiện chất lượng giống cây trồng trên đồng ruộng cho đến việc bảo đảm an toàn vệ sinh thực phẩm tại các kệ hàng siêu thị.
Công nghệ bức xạ trong xử lý thực phẩm
Công nghệ chiếu xạ thực phẩm, còn được gọi là phương pháp “tiệt trùng lạnh” (cold pasteurization), là quá trình xử lý thực phẩm bằng cách cho chúng tiếp xúc với bức xạ ion hóa được kiểm soát nghiêm ngặt. Khác với các phương pháp xử lý nhiệt truyền thống có thể làm thay đổi cấu trúc protein và hương vị, chiếu xạ truyền năng lượng vào thực phẩm mà không làm tăng nhiệt độ đáng kể, giúp duy trì độ tươi ngon và hàm lượng dinh dưỡng của sản phẩm.
Theo các tiêu chuẩn quốc tế của Ủy ban Codex Alimentarius và quy định của các tổ chức như Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA), thực phẩm chỉ được phép xử lý bằng các loại bức xạ cụ thể để đảm bảo không gây ra hiện tượng phóng xạ thứ cấp trong sản phẩm.
| Loại nguồn bức xạ | Đặc tính kỹ thuật | Ưu điểm chính | Hạn chế |
| Tia Gamma ( | Phát ra từ đồng vị phóng xạ Co-60 hoặc Cs-137 | Khả năng xuyên thấu cực cao; có thể xử lý các lô hàng lớn, đóng gói sẵn | Nguồn phóng xạ đòi hỏi che chắn an toàn nghiêm ngặt; thời gian chiếu xạ lâu hơn máy gia tốc |
| Tia X | Phát ra từ máy gia tốc electron đập vào mục tiêu kim loại | Độ xuyên thấu cao; có thể điều chỉnh hướng và cường độ; không sử dụng vật liệu phóng xạ | Chi phí vận hành cao; hiệu suất chuyển đổi năng lượng thấp |
| Chùm tia Electron (E-beam) | Các electron được gia tốc ở mức năng lượng cao (≤10MeV) | Tốc độ xử lý cực nhanh; không để lại dư lượng; thân thiện với môi trường | Khả năng xuyên thấu thấp; chủ yếu dùng cho sản phẩm dạng mỏng hoặc hạt rời |
Cơ chế tác động sinh học của bức xạ
Tác động của bức xạ ion hóa lên thực phẩm diễn ra thông qua hai cơ chế chính: tác động trực tiếp và tác động gián tiếp. Ở cấp độ phân tử, bức xạ ion hóa phá vỡ các liên kết hóa học bên trong phân tử DNA của vi sinh vật gây hại, nấm mốc và côn trùng. Khi DNA bị hư hại, các tế bào này mất khả năng phân chia và sinh sản, dẫn đến cái chết của vi sinh vật hoặc sự bất hoạt của côn trùng. Về mặt hóa học, bức xạ tác động lên các phân tử nước trong thực phẩm để tạo ra các gốc tự do như hydroxyl. Các gốc này có hoạt tính cao, tiếp tục tấn công vào màng tế bào vi khuẩn. Quá trình này tương tự như quá trình hình thành các sản phẩm phân hủy nhiệt (thermolytic products) khi chúng ta nướng bánh mì hoặc chiên thực phẩm, nhưng diễn ra ở mức độ thấp hơn nhiều và không gây hại cho sức khỏe con người.
Việc xác định liều lượng hấp thụ bức xạ, đo bằng đơn vị Gray (Gy) hoặc kiloGray (kGy), là yếu tố quyết định để đạt được mục tiêu bảo quản mà không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Một Gray được định nghĩa là sự hấp thụ một Jun năng lượng bức xạ trên mỗi kilôgam thực phẩm.
Bảng phân loại liều chiếu và ứng dụng điển hình dựa trên các nghiên cứu của Ủy ban Chuyên gia Hỗn hợp về Chiếu xạ Thực phẩm (JECFI)
| Mức liều | Phạm vi liều (kGy) | Đối tượng thực phẩm | Mục tiêu kỹ thuật |
| Liều thấp | ≤ 1,0 | Khoai tây, hành tây, tỏi, gừng | Ức chế nảy mầm, kéo dài thời gian lưu kho |
| Trái cây nhiệt đới (vải, nhãn, xoài) | Diệt côn trùng kiểm dịch, làm chậm quá trình chín | ||
| Ngũ cốc, đậu hạt, trái cây khô | Tiêu diệt côn trùng gây hại kho tàng | ||
| Liều trung bình | 10,0 – 10,0 | Thịt gia cầm, hải sản tươi | Tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh (Salmonella, E. coli) |
| Dâu tây, nấm | Kéo dài thời gian bảo quản, diệt nấm mốc | ||
| Liều cao | > 10,0 | Gia vị, thảo mộc khô | Khử trùng vi sinh vật, giảm tải lượng vi khuẩn |
| Thực phẩm cho bệnh nhân | Tiệt trùng hoàn toàn cho chế độ ăn đặc biệt |
Việt Nam là quốc gia có nền nông nghiệp mạnh, nhưng ngành này đang phải đối mặt với một “gánh nặng vô hình” mang tên thất thoát sau thu hoạch. Các báo cáo gần đây từ Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn (MARD) cho thấy những con số thiệt hại kinh tế đáng báo động. Thiệt hại do thất thoát sau thu hoạch tại Việt Nam không chỉ là lãng phí về khối lượng mà còn làm suy giảm khả năng cạnh tranh quốc tế của nông sản Việt.
| Ngành hàng | Tỷ lệ thất thoát (%) | Giá trị thiệt hại ước tính (Năm) | Nguyên nhân chính |
| Rau quả | 20% – 40% | Hàng tỷ USD | Sản xuất manh mún, thiếu kho lạnh, công nghệ bảo quản yếu |
| Lúa gạo | 10% – 12% | 3.000 – 3.500 tỷ VNĐ | Khâu sấy và lưu trữ lạc hậu, nấm mốc |
| Thủy sản | 15% – 20% | 12% giá trị toàn ngành | Công nghệ bảo quản trên tàu cá và vận chuyển kém |
| Tổng cộng | 12% – 14% GDP nông nghiệp | 3,5 – 4,1 tỷ USD | Hệ thống logistics và bảo quản chưa đồng bộ |
Sự thất thoát này đặc biệt nghiêm trọng đối với các mặt hàng trái cây xuất khẩu. Ví dụ, mặt hàng ớt tươi thường bị hư hỏng hàng loạt khi gặp thời tiết xấu hoặc chậm trễ trong thu mua do thiếu công nghệ xử lý tại chỗ. Tại Đồng bằng sông Cửu Long, vựa lúa lớn nhất Việt Nam, việc giảm thất thoát từ 10% xuống dưới 7% có thể giúp nông dân tiết kiệm hàng ngàn tỷ đồng và đảm bảo an ninh lương thực quốc gia.
Công nghệ bức xạ: Giải pháp chiến lược giảm lãng phí thực phẩm
Chiếu xạ thực phẩm đóng vai trò là một “mắt xích” quan trọng trong chuỗi cung ứng giúp giảm lãng phí thông qua ba tác động chính: kéo dài thời hạn sử dụng, bảo đảm an toàn vi sinh và vượt qua rào cản kiểm dịch. Đối với các loại thực phẩm dễ hư hỏng, thời gian là kẻ thù lớn nhất. Chiếu xạ liều thấp làm chậm quá trình chín sinh lý của trái cây và ức chế sự nảy mầm của các loại củ.
- Dâu tây: việc chiếu xạ có thể giúp dâu tây tươi bảo quản trong tủ lạnh lâu hơn tới 7 ngày so với mẫu không xử lý, giúp các nhà bán lẻ giảm tỷ lệ loại bỏ hàng hỏng.
- Khoai tây và hành tây: đây là những mặt hàng thường bị lãng phí do nảy mầm trong kho. Chiếu xạ liều thấp (0,06 – 0,1 kGy) ức chế hoàn toàn quá trình này mà không cần sử dụng hóa chất ức chế nảy mầm vốn có thể để lại dư lượng.
- Nấm: chiếu xạ giúp giữ cho nấm không bị nở rộng và đổi màu, duy trì giá trị thương mại lâu hơn trong quá trình vận chuyển.
Mỗi năm, hàng triệu người bị bệnh do thực phẩm nhiễm khuẩn như Salmonella, Campylobacter và E. coli O157:H7. Khi một lô hàng bị nghi ngờ nhiễm khuẩn, toàn bộ sản phẩm thường bị thu hồi và tiêu hủy, gây ra sự lãng phí thực phẩm khổng lồ. Chiếu xạ mang tới giải pháp an toàn để loại bỏ các mầm bệnh này trong thịt gia cầm, hải sản và thực phẩm chế biến sẵn. Khác với các phương pháp nhiệt, chiếu xạ có thể xử lý thực phẩm đã đóng gói và cấp đông, đảm bảo không có sự tái nhiễm khuẩn trước khi sản phẩm đến tay người tiêu dùng. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các chuỗi cung ứng dài và phức tạp, nơi rủi ro nhiễm khuẩn luôn hiện hữu.
Trong thương mại toàn cầu, các quy định kiểm dịch thực vật khắt khe là rào cản đối với nông sản từ các vùng nhiệt đới. Nếu phát hiện một loại sâu hại (như ruồi đục quả) trong lô hàng, lô hàng đó có thể bị từ chối nhập khẩu, buộc phải tái xuất hoặc tiêu hủy. Chiếu xạ đã trở thành một giải pháp thay thế hiệu quả cho các phương pháp xử lý hóa chất như xông hơi bằng Methyl Bromide (một chất gây hại cho tầng ozone) hoặc xử lý nhiệt (có thể làm hỏng cấu trúc trái cây). Bằng cách triệt sản côn trùng, chiếu xạ ngăn chặn sự lây lan của các loài xâm lấn trong khi vẫn giữ được chất lượng tươi ngon của trái cây, giúp nông sản Việt Nam thâm nhập sâu vào các thị trường khó tính như Mỹ, Australia, New Zealand và Nhật Bản.
Các kỹ thuật dựa trên đồng vị bền được áp dụng để đo dư lượng thuốc trừ sâu trong mẫu cà chua (Ảnh: IAEA)
Việt Nam đã sớm nhận thức được tầm quan trọng của công nghệ này và đã xây dựng được một mạng lưới các cơ sở chiếu xạ phục vụ cả nghiên cứu và thương mại. Hiện nay, hoạt động chiếu xạ thực phẩm tại Việt Nam tập trung vào việc phục vụ xuất khẩu các loại trái cây tươi và thủy hải sản.
| Tên cơ sở | Công nghệ/Nguồn | Công suất | Đối tượng mục tiêu |
| Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội | Nguồn Co-60 (RPP-150M) | Hàng trăm tấn/năm | Vải, nhãn, xoài xuất khẩu sang Úc; dược liệu |
| Cty CP Chiếu xạ An Phú (APC) | Nguồn Co-60 | 250 tấn/ngày | Hải sản, trái cây, thực phẩm đông lạnh; có hệ thống kho lạnh 3.100 tấn |
| Cty CP Sơn Sơn | Nguồn Co-60 | > 100 tấn/ngày | Thanh long xuất khẩu Mỹ, Chile |
| Cty Thái Sơn | Nguồn Co-60 | 200 tấn/ngày | Thực phẩm chế biến, nông sản các loại |
| Hạnh Nguyên Logistics | E-beam & X-ray (Gia tốc) | 1.000 tấn/ngày | Dự án mới công suất lớn; mô hình “Một điểm đến – đa dịch vụ” |
Sự xuất hiện của các dự án mới sử dụng máy gia tốc electron (E-beam) và tia X cho thấy xu hướng hiện đại hóa của ngành. Ưu điểm của máy gia tốc là có thể tắt/mở theo ý muốn, không sử dụng nguồn phóng xạ đồng vị nên giảm bớt các lo ngại về an ninh và vận chuyển nguồn, đồng thời cho tốc độ xử lý cực cao, đáp ứng nhu cầu của các lô hàng nông sản khổng lồ trong mùa vụ. Không chỉ dừng lại ở việc chiếu xạ trực tiếp lên thành phẩm, năng lượng nguyên tử còn đóng góp vào việc giảm lãng phí thực phẩm thông qua các kỹ thuật hạt nhân gián tiếp khác trong quá trình canh tác và quản lý.
SIT là một phương pháp kiểm soát dịch hại thân thiện với môi trường, trong đó bức xạ được sử dụng để triệt sản côn trùng đực được nuôi trong phòng thí nghiệm. Khi thả vào tự nhiên, các con đực này giao phối với con cái nhưng không tạo ra thế hệ sau, dẫn đến sự suy giảm quần thể sâu bệnh một cách tự nhiên. SIT đã giúp loại bỏ ruồi đục quả và các loài sâu tàn phá mùa màng tại nhiều quốc gia, giúp bảo vệ hàng triệu tấn trái cây khỏi bị phá hoại ngay trên cây, từ đó giảm thiểu thất thoát ở giai đoạn sớm nhất của chuỗi cung ứng.
Việc sử dụng các đồng vị bền như Nitrogen-15 và Phosphorus-32 giúp các nhà khoa học theo dõi chính xác cách cây trồng hấp thụ phân bón và nước. Bằng cách hiểu rõ nhu cầu của cây, người nông dân có thể áp dụng chế độ bón phân và tưới tiêu chính xác, giúp cây khỏe mạnh hơn, quả chín đồng đều hơn và có sức chống chịu tốt hơn với các tác nhân gây thối rữa sau thu hoạch.
IAEA, thông qua Trung tâm Kỹ thuật Hạt nhân trong Nông nghiệp và Thực phẩm chung FAO/IAEA, đã hỗ trợ các nhà khoa học phát triển giống súp lơ kháng bệnh thối đen bằng phương pháp lai tạo giống cây trồng bằng bức xạ nhằm giảm thiểu việc sử dụng thuốc trừ sâu và tăng cường an ninh lương thực ở Mauritius. (Ảnh: FAREI).
Sử dụng bức xạ gamma hoặc tia X để gây đột biến nhân tạo trên hạt giống giúp tạo ra các giống cây trồng mới có năng suất cao hơn, kháng sâu bệnh tốt hơn và có khả năng chịu đựng các điều kiện khắc nghiệt như hạn hán hoặc xâm nhập mặn. Tại Việt Nam, nhiều giống lúa và đậu tương đột biến đã được đưa vào sản xuất đại trà, giúp đảm bảo nguồn cung thực phẩm ổn định và chất lượng ngay từ khâu sản xuất.
Theo nghiên cứu của Poore và Nemecek (2018), khoảng 6% tổng lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu đến từ thực phẩm bị mất hoặc lãng phí trong chuỗi cung ứng. Công nghệ bức xạ, thông qua sáng kiến “Atoms4Food” của IAEA và FAO, đang trở thành một công cụ quan trọng để hiện thực hóa các cam kết về khí hậu (NDCs) của các quốc gia.
Từ khóa: bức xạ; thực phẩm;
– CMD –
