ThS. Hà Lan Anh trong phòng thí nghiệm thủy văn đồng vị. Ảnh: NVCC

Ẩn số truy xuất nguồn gốc

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, có một thực tế mà chúng ta không để ý là 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. Chẳng hạn, một số địa phương ở Việt Nam hiện nay đang triển khai các hệ thống truy xuất nguồn gốc, trong đó yêu cầu người sản xuất phải ghi nhật ký toàn bộ quy trình trồng trọt, thu hái, chế biến,... nhưng nếu họ không đảm bảo tính chính xác trong quá trình này, việc truy xuất nguồn gốc hoàn toàn là vô ích. Không ít trường hợp nông sản xuất khẩu của Việt Nam dù có giấy tờ chứng nhận, dán mã QR code vẫn bị trả về, thậm chí bị tiêu hủy tại chỗ, gây thiệt hại về chi phí cũng như ảnh hưởng đến thương hiệu.

Bởi vậy, ngoài việc truy xuất nguồn gốc sản phẩm 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. Ưu điểm của các phương pháp này là truy xuất được chính xác nguồn gốc hơn. Tuy nhiên, các phương pháp này đòi hỏi dữ liệu lớn, kỹ thuật cao, đầu tư nhiều nên vẫn chưa phổ biến tại Việt Nam.

Đây cũng là lý do tại sao ThS. Hà Lan Anh và các cộng sự lại thấy vừa “run lại vừa vui” khi bắt tay vào thực hiện 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) - một trong những nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam về ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong xác thực nguồn gốc địa lý.

Ứng dụng đồng vị bền để truy xuất nguồn gốc là một hướng mới trên thế giới, “bắt đầu từ những năm 1980 nhưng phát triển mạnh nhất trong khoảng 10 năm gần đây”, ThS. Hà Lan Anh cho biết. Dựa trên tính chất của tỷ số đồng vị bền (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) - tỷ số giữa đồng vị nhẹ và đồng vị nặng của nguyên tố tồn tại trong các loại nông sản có thể phản ánh giá trị đồng vị ở khu vực địa lý mà nông sản đó sinh trưởng. Do vậy, 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. Nếu mục tiêu này trở thành hiện thực, phương pháp phân tích đồng vị bền để truy xuất nguồn gốc và chứng minh chất lượng sẽ ngày càng phổ biến trong tương lai.

Đặt viên gạch đầu tiên cho hướng nghiên cứu mới

Làm thế nào để ứng dụng kỹ thuật phân tích đồng vị bền để truy xuất nguồn gốc các loại nông sản trên thị trường Việt Nam là một bài toán lớn đòi hỏi đầu tư nghiên cứu lâu dài. 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”, ThS. Hà Lan Anh cho biết. 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. Điều này khiến họ không khỏi cảm thấy “rất áp lực” vì thành bại của nghiên cứu bước đầu sẽ có phần ảnh hưởng đến việc tiếp tục phát triển hướng nghiên cứu này ở Việt Nam.

Bản đồ đồng vị bền H-2 và O-18 trong nước mưa trên toàn bộ Hoa Kỳ. Ảnh: NVCC

Với xuất phát điểm là các nhà nghiên cứu thuộc Phòng 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 là công việc quen thuộc với ThS. Hà Lan Anh và các cộng sự. Khi chuyển sang phân tích đồng vị bền trong táo, dù vẫn sử dụng các thiết bị trên song quá trình thực hiện phức tạp hơn rất nhiều. Ngoài việc phải gửi mua hoặc nhờ người “xách tay” các mẫu táo 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 làm thế nào để lấy được nước trong quả táo để phân tích? “Ban đầu, có người bảo chỉ cần ép nước ra. Điều đấy hoàn toàn không đúng. Từ khi mới định hình ra, chúng tôi đã nghĩ phải làm thế nào để phân tích được đúng các giá trị đồng vị này. Nếu cách chiết không đúng, có thể dẫn đến quá trình phân tách đồng vị trong mẫu táo, gây sai lệch và không phản ánh đúng giá trị thành phần đồng vị. Vấn đề là làm cách nào để tách chiết được nước (water) trong quả táo, chứ không phải nước ép (juice)”, chị giải thích.

Trong tương lai, chúng tôi muốn xây dựng số liệu nguồn dữ liệu đồng vị bền ở các địa phương để truy xuất nguồn gốc các sản phẩm của Việt Nam, tuy nhiên, cái đó còn xa. Trước mắt, chúng tôi đang phân tích giá trị đồng bị bền trong nước mưa của một số vùng ở Đà Lạt.

ThS. Hà Lan Anh

Thực ra, đây không phải là điều khó khăn với những phòng thí nghiệm có đầy đủ trang thiết bị trên thế giới. Tuy nhiên, trong điều kiện của nhóm nghiên cứu, đây lại là thách thức không hề nhỏ. Sau khi tìm hiểu, dù biết phương pháp chiết phù hợp nhất để phân tích đồng vị là chân không đông lạnh, song việc mua hệ thống chiết chân không đông lạnh cũng như thiết bị phụ trợ vượt quá khả năng của đề tài. Trong hệ thống này cần một thiết bị sử dụng cho chuẩn bị mẫu là tủ thao tác chân không (glovebox), nhưng “cái rẻ nhất cũng 70 triệu, mà chưa phải loại tốt, loại đắt hơn khoảng vài trăm triệu”, ThS. Hà Lan Anh cho biết. Ngoài vấn đề thiết bị, còn rất nhiều câu hỏi đặt ra trong và sau quá trình chiết nước táo: Điều kiện phòng thí nghiệm khi chuẩn bị mẫu táo có ảnh hưởng đến giá trị đồng vị không? Thời gian chiết mẫu có ảnh hưởng gì không? Độ ổn định của phép phân tích như thế nào?

Việc giải quyết những bài toán khó đặt ra trong quá trình nghiên cứu là cách ThS. Hà Lan Anh và các cộng sự không ngừng nâng cao năng lực. “Chúng tôi luôn phải đặt ra những câu hỏi và tìm ra giải pháp”, chị bày tỏ. Để thiết kế một hệ chiết chân không đông lạnh, nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu những tài liệu hướng dẫn của IAEA, từ đó mày mò chế tạo một hệ chiết. Dù thành phẩm nhìn có vẻ thô sơ nhưng là niềm tự hào không nhỏ với nhóm nghiên cứu. Có lẽ ít ai hình dung được rằng, một hệ chiết với những bộ phận ghép từ dụng cụ thí nghiệm đơn giản đến từ các nhà nghiên cứu chưa hề có kinh nghiệm chế tạo vẫn mang lại hiệu quả không kém những hệ chiết chân không đông lạnh “chuyên nghiệp”. Ngoài phục vụ nghiên cứu truy xuất nguồn gốc, nhóm nghiên cứu còn tính đến việc tận dụng các thiết bị này trong các hướng nghiên cứu khác. “Glovebox của chúng tôi có thể dùng để thế khí, ví dụ tương lai chúng tôi làm gì liên quan đến phóng xạ, có thể thế khí trơ vào đó”, ThS. Hà Lan Anh cho biết.

Một trong những thách thức lớn nhất với nhóm nghiên cứu là xử lý số liệu sau khi phân tích các mẫu táo. Mặc dù cùng một loại táo, nhưng giá trị phân tích của các mẫu cùng loại “cứ thiên biến vạn hóa. Ban đầu chúng tôi lo lắm, mỗi ngày lại một kiểu thế này. Nhưng rồi cứ kiên trì làm, đủ số liệu rồi bắt đầu tính toán thống kê lại”, ThS. Hà Lan Anh cho biết. Quá trình này đã giúp chị và các cộng sự học hỏi thêm những phương pháp thống kê mới để đánh giá số liệu - một kỹ năng quan trọng với các nhà nghiên cứu. “Trong nghiên cứu này, có những phương pháp lần đầu chúng tôi mới sử dụng như so sánh phi tham số - Wilcoxon Test, những cái đấy cứ học dần, vừa làm vừa tìm hiểu phương pháp thống kê phù hợp nhất”, ThS. Hà Lan Anh nhận xét.

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. 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. Tuy nhiên, 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. “Chúng tôi chẳng biết làm thế nào để chứng minh kết quả của mình đúng hay sai, nên việc phân tích so sánh đối chiếu với các phòng thí nghiệm chuyên ngành là cần thiết”, ThS. Hà Lan Anh giải thích. “Thủ tục giấy tờ gửi mẫu cũng khó khăn nên chúng tôi đã nhờ sự hỗ trợ của một giáo sư ở New Zealand, cũng là người điều phối dự án ‘Tăng cường an toàn thực phẩm và hỗ trợ xác thực khu vực địa lý của thực phẩm thông qua việc thực hiện các kỹ thuật hạt nhân RAS5081’ của IAEA, trong đó Việt Nam là một đối tác. Ngoài việc tạo điều kiện thủ tục, họ còn hỗ trợ 30% kinh phí gửi và phân tích mẫu, sau khi có kết quả bước đầu, họ thấy kết quả của mình tốt quá nên bảo trả 70%, đến lúc có kết quả trọn vẹn rồi, họ bảo sẽ trả hoàn toàn. Họ cũng thấy mình làm nghiêm túc”.

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.

Thanh An