CAS: Nguyên lý đơn giản, kết quả ngoạn mục

Nếm thử một con hàu đông lạnh bằng CAS, dường như nó vừa được bắt lên còn nguyên hương vị biển”, đó là mẩu quảng cáo dành cho công nghệ bảo quản thực phẩm đông lạnh CAS (Cells Alive System).

Bằng sáng chế công nghệ CAS do ABI sở hữu hiện đang được hơn 22 quốc gia và Cơ quan Sáng chế châu Âu công nhận bảo hộ. Tại Mỹ, sáng chế này được cấp bằng với tên gọi: phương pháp và thiết bị đông lạnh nhanh (Quick freezing apparatus and quick freezing method), số bằng: US 7810340, ngày 12/10/2010, tác giả: Norio Owada và Shobu Saito.

Sự kiện Việt Nam trở thành quốc gia thứ 8 nhận chuyển giao công nghệ CAS hồi  tháng 6 năm 2013 đã làm xôn xao giới doanh nghiệp trong nước. Có thể giữ cho nông sản, thủy sản, thực phẩm tươi ngon đến 99,7 % sau 10 năm là thách đố bao năm qua của nông nghiệp Việt Nam, nay đã trong tầm tay.

Đông lạnh là biện pháp bảo quản thực phẩm, nông sản thông dụng. Thông thường, thực phẩm được bảo quản ở âm 18 độ C. So với đóng hộp, sấy khô, lên men, rút chân không… ưu điểm của đông lạnh là giữ nguyên hình dạng và dưỡng chất trong thực phẩm, không dùng hóa chất mà nhờ nhiệt độ thấp ức chế vi khuẩn phát triển, làm chậm quá trình phân hủy, giữ thực phẩm tươi ngon, thích hợp cho cả thực phẩm dạng lỏng (rút chân không không dùng được). Thịt gia súc đông lạnh thông thường có thể giữ được 8 tháng đến 2,5 năm; gia cầm từ 7 đến 8 tháng; cá 3 đến 4 tháng và bánh kẹo từ 1 đến 6 tháng.
 
Vấn đề là, nông sản, thủy sản, thực phẩm… đều cấu thành từ các tế bào với hàm lượng nước cao. Khi giảm nhiệt độ xuống thấp và đột ngột, nước trong tế bào sẽ hình thành tinh thể băng với thể tích lớn và nhiều góc cạnh, xé rách màng, làm dịch tế bào thoát ra ngoài. Quá trình cấp đông-rã đông không chỉ làm tổn hại tế bào mà còn gây mất nước và hư hỏng cấu trúc, làm giảm ít nhất 20% giá trị dinh dưỡng của thực phẩm (ta có thể thấy thực phẩm chảy nhiều nước khi rã đông).

Do đó, chất lượng thực phẩm, nông sản đông lạnh được xác định tỷ lệ nghịch với lượng nước không đóng băng bên trong tế bào. Lượng nước không đóng băng càng nhỏ thì thực phẩm càng tươi ngon. (Ở âm 18 độ C, lượng nước chưa đóng băng trong thực phẩm và rau quả còn khoảng 20%).
 
Câu hỏi đặt ra cho Owada là làm sao đông lạnh thực phẩm mà không làm nước trong tế bào đóng băng, đặc biệt với nông sản, thủy sản, thực phẩm vốn có hàm lượng nước cao?

Nguyên lý của CAS

Hiện tượng nước siêu lạnh (supercooled) chính là lời giải cho câu đố. Nước siêu lạnh là trạng thái nước không đóng băng ngay cả dưới 0 độ C hoặc thấp hơn. Trên cơ sở đó, Norio Owada sáng chế công nghệ CAS với tiêu chí: “đơn giản, phổ cập, dễ sử dụng và an toàn”. Công nghệ CAS sử dụng từ trường, tương tự lò viba nhưng kết hợp thêm hệ thống làm lạnh.

Chỉ cần lắp thiết bị CAS hoặc trang bị thêm chức năng CAS cho hệ thống làm lạnh hiện có là có thể giữ tươi ngon đến 10 năm từ thủy hải sản (là loại dễ hỏng nhất); đến thực phẩm tươi sống (thịt, gia súc, gia cầm, trái cây, rau quả, nấm); cả sữa, cà phê, nước hoa quả, bánh kẹo và đồ ăn chế biến sẵn (sushi, thức ăn dinh dưỡng, đồ hộp…). Tùy loại thực phẩm, nông sản, thủy sản mà sử dụng CAS với cường độ từ trường khác nhau.

Đông lạnh mọi thứ, cả tim và răng

CAS đã được đưa vào ứng dụng và nhanh chóng phổ biến trong lĩnh vực bảo quản thủy sản, nông sản, thực phẩm; không chỉ tại Nhật mà còn nhiều quốc gia khác như Mỹ (cá ngừ), Canada (quả thanh quất), Mexico (xoài và bơ), Trung Quốc (trái cây đóng hộp, rau quả đông lạnh, măng, nấm)… Bởi 70% lương thực Nhật Bản phụ thuộc vào nguồn cung nhập khẩu từ các nước khác nên tham vọng của Owada là xây dựng một mạng lưới thực phẩm đa quốc gia, trong đó thực phẩm sẽ được bảo quản và vận chuyển từ khắp nơi trên thế giới đến Nhật với chi phí hợp lý và tình trạng gần như tươi nguyên.

Nỗ lực không ngừng, Owada còn đưa thành công của CAS vượt khỏi khuôn khổ ngành công nghiệp thực phẩm để góp phần vào lĩnh vực y tế. Nguyên lý đơn giản, linh hoạt, CAS dễ dàng phù hợp với hệ thống đông lạnh các bộ phận cơ thể như nội tạng, thần kinh, máu, và cả… tim. Nếu một trái tim trước đây phải được cấy ghép trong vòng 10-14 tiếng, thì với CAS tim có thể “sống” đến 10 ngày ở nhiệt độ âm 30 đến âm 40 độ C. Công nghệ CAS cũng được ngân hàng răng sữa Future Health Biobank (Fribourg, Thụy Sĩ) tin dùng, lưu trữ răng như một nguồn tế bào gốc thay thế.
 
CAS ở Việt Nam

Tại Việt Nam, ngày 19/6/2013, Viện Nghiên cứu và Phát triển Vùng, Bộ Khoa học và Công nghệ (KH&CN) phối hợp với Tập đoàn ABI đã tổ chức lễ khánh thành Phòng Thí nghiệm Công nghệ CAS đầu tiên tại nước ta. Trong buổi hội thảo tổ chức tại Techmart Công nghệ Thực phẩm 2013 (Trung tâm Thông tin KH&CN TP.HCM), nhiều doanh nghiệp quan tâm đã đặt câu hỏi về giá thành và chi phí hoạt động của công nghệ này. PGS.TS. Trần Ngọc Lân, Phó Viện trưởng Viện Nghiên cứu và Phát triển Vùng cho biết, tuy đầu tư ban đầu khá tốn kém nhưng cam đoan có thể bù đắp nhờ chất lượng sản phẩm nâng cao, giảm tỷ lệ sản phẩm hỏng, tiết kiệm chi phí điện năng, giảm xử lý chất thải… Mặc dù theo lộ trình sau ngày 20/6/2014 công nghệ CAS mới được chuyển giao cho doanh nghiệp với Viện Nghiên cứu và Phát triển Vùng là đơn vị độc quyền tại Việt Nam, nhưng các đơn vị có nhu cầu vẫn có thể liên hệ trực tiếp với Bộ KH&CN để được tư vấn thêm.

Trả lời câu hỏi về ảnh hưởng của thực phẩm bảo quản bằng CAS đến sức khỏe người tiêu dùng, PGS.TS Trần Ngọc Lân cho biết công nghệ này đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới và đến nay vẫn đảm bảo an toàn. Mặt khác, ngoài dùng từ trường (không ảnh hưởng đến sức khỏe và cũng không làm biến tính thực phẩm), công nghệ CAS không thêm vào sản phẩm bất cứ chất hóa học nào nên không có tác dụng phụ.

“Mr Freeze” không ngơi nghỉ

Nhìn nhận những thành quả mà CAS đạt được sau 13 năm bất chấp nhiều chỉ trích, Đại học Tokyo và Đại học Chiba vừa bắt tay thực hiện một nghiên cứu chung để đưa ra lý thuyết hoàn chỉnh hơn về công nghệ này. Trong khi đó, Norio Owada lại bắt đầu một dự án liên doanh mới, xây dựng nhà máy đông lạnh bánh ngọt và chocolate tại Pháp và Bỉ. Ông hóm hỉnh: “Với bánh và kẹo tươi ngon ở khắp nơi trên thế giới, chẳng mấy chốc mà ngân hàng răng sữa lại đầy răng”.

Dường như ở tuổi 64, người đàn ông này vẫn miệt mài làm việc với niềm say mê được bảo quản “tươi nguyên” ở độ thanh xuân tràn đầy nhiệt huyết. Chả trách người ta lại gọi ông là “Mr. Freeze”.