Trong bối cảnh toàn cầu hóa và sự gia tăng không ngừng của thương mại quốc tế, việc đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm và kiểm soát dịch hại trong nông sản, đặc biệt là hoa quả tươi, đã trở thành một thách thức cấp bách. Các yêu cầu kiểm dịch nghiêm ngặt từ các thị trường nhập khẩu đòi hỏi những giải pháp tiên tiến, hiệu quả để bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng, duy trì uy tín thương hiệu quốc gia và mở rộng cơ hội xuất khẩu. Trong số các công nghệ hiện đại, bức xạ ion hóa nổi lên như một phương pháp đột phá, được công nhận rộng rãi trên toàn cầu về khả năng cải thiện an toàn và kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm. Công nghệ chiếu xạ ion hóa hoạt động dựa trên nguyên lý vật lý, sử dụng năng lượng bức xạ để giảm thiểu hoặc loại bỏ các vi sinh vật gây hại, côn trùng và dịch bệnh mà không làm thay đổi đáng kể chất lượng sản phẩm. Phương pháp này đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong nhiều thập kỷ, mang lại những lợi ích thiết thực cho chuỗi cung ứng thực phẩm toàn cầu.
Bức xạ ion hóa là một dạng năng lượng được tạo thành từ các hạt hạ nguyên tử hoặc sóng điện từ có đủ năng lượng để tách electron ra khỏi nguyên tử hoặc phân tử, tạo thành các ion tích điện dương và electron tự do có khả năng phản ứng mạnh. Quá trình này là nền tảng cho các tác động sinh học và hóa học của bức xạ lên vật chất. Trong lĩnh vực chiếu xạ thực phẩm, ba loại bức xạ ion hóa chính được phê duyệt và sử dụng rộng rãi:
- Tia Gamma: Đây là sóng điện từ có năng lượng cao, phát ra từ các đồng vị phóng xạ như Cobalt-60 (Co-60) hoặc Cesium-137 (Cs-137). Tia Gamma nổi bật với bước sóng ngắn và khả năng xuyên thấu vượt trội, cho phép xử lý các sản phẩm đóng gói dày hoặc khối lượng lớn. Loại bức xạ này thường được dùng để khử trùng các sản phẩm y tế, nha khoa và trong xạ trị ung thư.
- Tia X: Cũng là một dạng bức xạ điện từ, tương tự tia Gamma nhưng có bước sóng dài hơn. Tia X được tạo ra bằng cách bắn chùm electron năng lượng cao vào một bề mặt kim loại. Giống như tia Gamma, tia X được ứng dụng rộng rãi trong y học và công nghiệp để tạo hình ảnh cấu trúc bên trong.
- Chùm tia điện tử (E-beam): Đây là một dòng các electron năng lượng cao được tạo ra từ máy gia tốc electron. Khác với tia Gamma và tia X, chùm tia điện tử có khả năng xuyên thấu thấp hơn, phù hợp cho việc xử lý bề mặt hoặc các sản phẩm có độ dày nhỏ.
Một trong những mối lo ngại phổ biến nhất của người tiêu dùng là liệu thực phẩm chiếu xạ có trở thành phóng xạ hay không. Tuy nhiên, các bằng chứng khoa học đã khẳng định rõ ràng rằng thực phẩm chiếu xạ không bị nhiễm phóng xạ. Điều này là do năng lượng của các bức xạ được sử dụng trong chiếu xạ thực phẩm (Gamma, X, E-beam) không đủ để gây ra biến đổi hạt nhân trong nguyên tử thực phẩm. Thực phẩm chỉ đơn thuần đi qua chùm bức xạ, không tiếp xúc trực tiếp với vật liệu phóng xạ. Các ion được tạo ra trong quá trình này sẽ nhanh chóng tái hợp sau nhiều nhất nửa giờ. Sự hiểu lầm về việc thực phẩm trở nên phóng xạ là một rào cản lớn đối với sự chấp nhận của người tiêu dùng. Do đó, việc truyền thông rõ ràng và khoa học về cơ chế này là rất quan trọng để xây dựng niềm tin của công chúng.
Bức xạ ion hóa tác động lên các hệ thống sinh học, bao gồm vi sinh vật và côn trùng, thông qua hai cơ chế chính:
- Cơ chế trực tiếp: Năng lượng từ bức xạ được truyền trực tiếp đến các đại phân tử sinh học quan trọng, đặc biệt là DNA, trong tế bào của sinh vật. Sự truyền năng lượng này gây ra các tổn thương về cấu trúc, chẳng hạn như đứt gãy chuỗi DNA hoặc tạo ra các liên kết chéo bất thường. Tổn thương DNA là yếu tố then chốt, khiến vi sinh vật mất khả năng sinh sản hoặc chết ngay lập tức, hoặc không thể phân chia ở các thế hệ tiếp theo.
- Cơ chế gián tiếp: Đây là cơ chế chiếm ưu thế hơn, đặc biệt trong thực phẩm có hàm lượng nước cao. Khi bức xạ ion hóa đi qua nước trong thực phẩm, nó sẽ ion hóa các phân tử nước, tạo ra một loạt các gốc tự do có tính phản ứng cao, chẳng hạn như gốc hydroxyl (•OH), electron hydrat hóa (e⁻aq), và nguyên tử hydro (•H), cùng với các chất oxy hóa mạnh khác như hydrogen peroxide (H₂O₂). Các gốc tự do này sau đó tương tác với các thành phần tế bào quan trọng khác như DNA, protein và lipid, gây ra tổn thương oxy hóa lan rộng và làm bất hoạt vi sinh vật.
Sự kết hợp của cả hai cơ chế trực tiếp và gián tiếp tạo nên hiệu quả mạnh mẽ của chiếu xạ trong việc tiêu diệt hoặc vô hiệu hóa một phổ rộng các loại vi khuẩn, nấm mốc, ký sinh trùng và côn trùng. Cơ chế kép này là nền tảng cho tính hiệu quả và ưu việt của chiếu xạ so với nhiều phương pháp bảo quản truyền thống. Đặc biệt, vì chiếu xạ không làm nóng thực phẩm đáng kể , nó giúp duy trì chất lượng cảm quan và dinh dưỡng của sản phẩm tươi sống, điều mà các phương pháp xử lý nhiệt thường khó đạt được. Điều này mang lại lợi thế đáng kể trong việc bảo quản các sản phẩm nhạy cảm với nhiệt, giữ được độ tươi ngon và giá trị tự nhiên của chúng.
Chiếu xạ ion hóa là một phương pháp hiệu quả để tiêu diệt côn trùng, ấu trùng và trứng của chúng trên hoặc trong các loại trái cây, rau củ và các sản phẩm nông sản khác. Ứng dụng này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh thương mại quốc tế, nơi các quốc gia nhập khẩu áp đặt các quy định kiểm dịch thực vật nghiêm ngặt nhằm ngăn chặn sự lây lan của các loài dịch hại xâm lấn. Chiếu xạ ở liều thấp (thường dưới 1000 Gy) có thể làm côn trùng bị vô trùng, ngăn chúng sinh sản và phát tán, qua đó bảo vệ nông nghiệp và môi trường của nước nhập khẩu. Việc kiểm soát sâu bệnh là một trong những rào cản kỹ thuật lớn nhất đối với việc xuất khẩu nông sản, đặc biệt là hoa quả tươi, sang các thị trường khó tính như Hoa Kỳ, Úc, New Zealand. Các phương pháp truyền thống như xông hơi hóa chất (ví dụ methyl bromide) có thể để lại dư lượng độc hại trên sản phẩm hoặc gây hại cho tầng ozone. Chiếu xạ cung cấp một giải pháp thay thế không hóa chất, an toàn và hiệu quả. Điều này không chỉ giúp các sản phẩm nông sản đáp ứng các tiêu chuẩn kiểm dịch khắt khe, mở rộng thị trường xuất khẩu, mà còn giảm thiểu đáng kể tổn thất sau thu hoạch do sâu bệnh. Do đó, chiếu xạ không chỉ là một công nghệ an toàn thực phẩm mà còn là một yếu tố chiến lược thúc đẩy năng lực xuất khẩu, tăng cường an ninh lương thực và phát triển kinh tế nông nghiệp bền vững.
Công nghệ chiếu xạ có khả năng tiêu diệt hoặc vô hiệu hóa hiệu quả các vi khuẩn gây bệnh phổ biến như Salmonella, E. coli, Listeria, Coliforms trong nhiều loại thực phẩm, bao gồm thịt gia súc, gia cầm, thủy sản, rau củ và gia vị. Việc này giúp giảm đáng kể nguy cơ ngộ độc thực phẩm và các bệnh truyền qua thực phẩm, bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Các bệnh truyền qua thực phẩm là một vấn đề sức khỏe cộng đồng nghiêm trọng trên toàn thế giới, gây ra hàng triệu ca bệnh và hàng nghìn ca tử vong mỗi năm. Chiếu xạ, với khả năng tiêu diệt mầm bệnh hiệu quả mà không cần nhiệt độ cao hoặc hóa chất , cung cấp một lớp bảo vệ an toàn bổ sung cho thực phẩm, tương tự như thanh trùng. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các loại thực phẩm thường được ăn sống hoặc nấu chưa chín kỹ, như một số loại rau sống hoặc thịt xay. Chiếu xạ là một công cụ mạnh mẽ trong chiến lược an toàn thực phẩm quốc gia và quốc tế, giúp giảm gánh nặng bệnh tật và tăng cường niềm tin của người tiêu dùng vào chuỗi cung ứng thực phẩm.
Chiếu xạ có thể được sử dụng để tiệt trùng thực phẩm, cho phép bảo quản trong nhiều năm mà không cần làm lạnh. Ứng dụng này đặc biệt hữu ích cho các mục đích chuyên biệt, ví dụ như cung cấp thực phẩm cho bệnh nhân có hệ miễn dịch suy giảm nghiêm trọng (như bệnh nhân AIDS hoặc đang điều trị hóa trị) hoặc cho các phi hành gia của NASA. Ngoài ra, công nghệ này còn giúp kéo dài tuổi thọ thực phẩm nói chung bằng cách tiêu diệt hoặc bất hoạt các vi sinh vật gây hư hỏng và phân hủy. Chiếu xạ có thể được áp dụng độc lập hoặc kết hợp với các phương pháp bảo quản khác như sấy khô, đóng gói hoặc đông lạnh để tăng cường an toàn và chất lượng sản phẩm. Khả năng xử lý thực phẩm đã đóng gói là một lợi thế lớn, giúp ngăn ngừa tái nhiễm bẩn sau xử lý và duy trì chuỗi lạnh. Điều này góp phần tạo ra các sản phẩm ổn định, kéo dài thời gian sử dụng mà không cần sử dụng hóa chất bảo quản. Chiếu xạ mang lại sự linh hoạt và hiệu quả cao trong bảo quản thực phẩm, đáp ứng nhu cầu đa dạng của thị trường và người tiêu dùng hiện đại, từ thực phẩm tươi sống đến các sản phẩm tiệt trùng đặc biệt.
Chiếu xạ có thể ức chế sự nảy mầm của các loại củ như khoai tây, hành tây, tỏi và trì hoãn quá trình chín của trái cây như chuối, xoài, dâu tây. Điều này giúp kéo dài đáng kể thời gian bảo quản sản phẩm, giảm thiểu lãng phí thực phẩm và tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển đến các thị trường xa hơn. Ví dụ, nghiên cứu đã chỉ ra rằng chiếu xạ tia Gamma có thể kéo dài thời gian bảo quản chuối thêm 20 ngày và giúp trì hoãn quá trình chín. Đối với dâu tây, thời gian bảo quản có thể kéo dài từ 1 tuần lên đến 3 tuần nhờ chiếu xạ. Tổn thất sau thu hoạch, đặc biệt là ở trái cây và rau củ, có thể lên tới 40%. Bằng cách ức chế nảy mầm và làm chậm quá trình chín, chiếu xạ trực tiếp giảm thiểu tỷ lệ thất thoát này. Điều này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế đáng kể cho người nông dân và doanh nghiệp bằng cách tăng lợi nhuận và mở rộng thị trường xuất khẩu, mà còn có ý nghĩa lớn về môi trường. Giảm lãng phí thực phẩm đồng nghĩa với việc bảo vệ nguồn lực sản xuất và giảm phát thải khí nhà kính liên quan đến sản xuất và phân hủy thực phẩm. Như vậy, chiếu xạ là một công nghệ đóng góp tích cực vào an ninh lương thực toàn cầu và phát triển nông nghiệp bền vững, vượt ra ngoài khuôn khổ an toàn thực phẩm đơn thuần.
Kỹ thuật kiểm dịch thực phẩm và hoa quả bằng bức xạ ion hóa là một công nghệ đã được khoa học chứng minh là an toàn, hiệu quả và mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với các phương pháp truyền thống. Nó đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát sâu bệnh, giảm vi sinh vật gây bệnh, ức chế nảy mầm/chín và kéo dài thời gian bảo quản, góp phần vào an toàn thực phẩm, giảm lãng phí và thúc đẩy thương mại quốc tế. Mặc dù có những lo ngại ban đầu từ người tiêu dùng, sự đồng thuận khoa học quốc tế về tính an toàn của nó là rất mạnh mẽ.
Từ khóa: chiếu xạ; kiểm dịch
– CMD –
