Hướng nghiên cứu mới tại Việt Nam
Ứng dụng đồng vị bền để truy xuất nguồn gốc là một hướng mới trên thế giới, phát triển mạnh nhất trong khoảng 10 năm gần đây. Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) và Tổ chức Nông Lương Liên Hợp Quốc (FAO) đang hợp tác xây dựng phát triển phương pháp đồng vị để truy xuất nguồn gốc các thực phẩm trên toàn cầu. Ở Việt Nam, đề tài cấp Bộ KH&CN “Nghiên cứu phát triển kỹ thuật đồng vị (C-13 và O-18) hỗ trợ phát triển nguồn gốc nông sản (táo)” (2018 - 2020) - là một trong những nghiên cứu đầu tiên về ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong xác thực nguồn gốc địa lý. ThS Hà Lan Anh và các cộng sự trở thành người đặt viên gạch đầu tiên cho hướng nghiên cứu mới này tại Việt Nam.
Theo nhóm nghiên cứu, để truy xuất nguồn gốc nông sản, hiện tại người ta thường dùng một giải pháp quen thuộc là quét mã QR (Quick Response) trên các nhãn dán bằng smartphone để “đọc” các thông tin mô tả về sản phẩm như nguồn gốc địa lý, quy trình sản xuất, chế biến... Tuy nhiên, không phải gắn tem dán mã QR là thông tin truy xuất nguồn gốc của sản phẩm đáng tin cậy bởi thông tin đó còn phụ thuộc vào việc khai báo của người sản xuất cũng như hệ thống quản lý sản phẩm từ lúc còn ở ngoài đồng ruộng cho đến khi ra ngoài thị trường.
Do vậy, để kiểm định, ngoài việc truy xuất nguồn gốc sản phẩm truy xuất nguồn gốc thông qua các tài liệu chứng nhận, mã QR hay các loại chip điện tử, nhiều quốc gia trên thế giới còn áp dụng thêm nhiều phương pháp kỹ thuật để xác thực nguồn gốc như phân tích ADN, phân tích nguyên tố vết (trace elements), phân tích phổ khối đồng vị bền, phân tích thành phần hóa học của nông sản. Các phương pháp này truy xuất được chính xác nguồn gốc nhưng đòi hỏi dữ liệu lớn, kỹ thuật cao, đầu tư nhiều nên vẫn chưa phổ biến tại Việt Nam.
Theo ThS Hà Lan Anh, đồng vị là các nhân của cùng nguyên tố hóa học có cùng số proton trong hạt nhân nguyên tử nhưng có số khối khác nhau vì có chứa số neutron khác nhau. Đồng vị bền là những đồng vị không phân rã phóng xạ. Dựa trên tính chất của tỷ số đồng vị bền, tỷ số giữa đồng vị nhẹ và đồng vị nặng của nguyên tố tồn tại trong các loại nông sản khoa học có thể phản ánh giá trị đồng vị ở khu vực địa lý mà nông sản đó sinh trưởng.
Trong nghiên cứu giám định thực phẩm, trên thế giới đã nghiên cứu phát triển và ứng dụng kỹ thuật phân tích đồng vị nặng phân biệt giữa các vật liệu giống hệt nhau về hóa học, ví dụ như sucrose từ củ cải đường và mía. Kỹ thuật này giúp xác định nước hoa quả, hay củ cải đường có bị thêm đường từ ngoài vào sản phẩm nguyên chất hay không. Để phân biệt, có thể dựa vào quá trình cố định carbon dioxide trong thực vật gây ra quá trình phân tách đồng vị ở các loại thực vật C3, C4. Hầu hết các siro và các loại đường là sản phẩm từ thực vật C4, vì vậy nếu thêm các sản phẩm đường từ cây C4 vào các sản phẩm C3 thì giá trị đồng vị sẽ tăng lên.
Kết quả chính xác
ThS Hà Lan Anh cho hay, trong khuôn khổ đề tài, mục tiêu nhóm nghiên cứu đặt ra là “chứng minh được rằng chúng ta có khả năng sử dụng phương pháp đồng vị bền trong truy xuất nguồn gốc địa lý”. Do vậy, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn phân tích mẫu táo đã biết rõ nguồn gốc địa lý, sau đó đối chiếu lại với dữ liệu đồng vị bền ở khu vực đó. Cụ thể, nhóm nghiên cứu đã thu thập các mẫu táo từ Mỹ, New Zealand và Trung Quốc để phân tích đồng vị H-2, O-18 và C-13 - những loại đồng vị mà thế giới cũng thường sử dụng trong truy xuất nguồn gốc. Nếu kết quả trùng khớp, phương pháp của nhóm là khả thi và ngược lại.
Quá trình thực hiện phân tích đồng vị bền phức tạp hơn rất nhiều các thí nghiệm thủy văn đồng vị, ứng dụng kỹ thuật phân tích đồng vị bền trên các thiết bị như hệ phổ kế tỷ số đồng vị EA – IRMS, hệ phổ kế laser LWIA-24D... trong nghiên cứu ô nhiễm nước trước đó khiến nhóm nghiên cứu rất áp lực. Thêm nữa, thành bại của nghiên cứu bước đầu sẽ có phần ảnh hưởng đến việc tiếp tục phát triển hướng nghiên cứu ở Việt Nam sau này.
Theo báo cáo đề án, ngoài việc phải gửi mua hoặc nhờ người “xách tay” các mẫu táo từ các nước về để đảm bảo táo chuẩn nguồn gốc, nhóm nghiên cứu phải đối mặt với vấn đề xử lý mẫu táo trước khi đưa vào các hệ phổ kế. Trong số các đồng vị bền dùng để truy xuất nguồn gốc, đồng vị C-13 có trong vỏ và thịt quả, đồng vị H-2 và O-18 có trong nước của thực vật phản ánh tỷ lệ đồng vị bền của nguồn nước trong đất, nước tưới tiêu và nước mưa nơi cây sinh trưởng. Nhưng lấy được nước trong quả táo để phân tích không dễ. Ép nước táo ra là không đúng vì có thể dẫn đến quá trình phân tách đồng vị sai lệch và không phản ánh đúng giá trị thành phần đồng vị. Nước tinh khiết (water) trong quả táo khác với nước ép (juice) táo.
Để đảm bảo độ chính xác, nhóm nghiên cứu đã gửi mẫu táo sang phòng thí nghiệm ở New Zealand và nhận mẫu từ phòng thí nghiệm ở Đức để phân tích và đối chiếu lại. Sau rất nhiều khó khăn, sự nỗ lực của nhóm nghiên cứu đã mang lại kết quả ấn tượng, không chỉ với trong nước, mà còn với các nhà khoa học quốc tế. Chi phí phân tích tại phòng thí nghiệm nước ngoài đã được đối tác quốc tế nhận tài trợ 100% sau khi xem xét kết quả nghiên cứu cho độ truy xuất chính xác nguồn gốc địa lý.
Khi so sánh, kết quả phân tích đồng vị bền trong các mẫu táo của nhóm nghiên cứu tương đương với giá trị đồng vị bền trong nước mưa (từ nguồn dữ liệu mở của IAEA) tại vùng trồng. Điều đó có nghĩa là dùng đồng vị bền truy xuất nguồn gốc của nhóm nghiên cứu cho kết quả chính xác. Những kết quả bước đầu này không chỉ hé mở tiềm năng về việc ứng dụng kỹ thuật đồng vị bền trong truy xuất nguồn gốc nông sản ở Việt Nam mà còn giúp nhóm nghiên cứu có thêm tự tin để theo đuổi hướng nghiên cứu này trong tương lai.