Đỏ yên chi: Hơn cả lịch sử về một màu sắc
Trong suốt quá trình tồn tại của mình, axít carminic, chất được trích xuất từ những con rệp son sống trên cây xương rồng lê gai Nam Mỹ tạo ra màu đỏ yên chi, đã tác động đến đời sống tôn giáo và thế tục hơn người ta tưởng. Ngày nay, nó còn khiến các nhà khoa học đau đầu về mình.
Không ai còn xa lạ với màu đỏ – màu mang tính biểu trưng của máu, lửa, sự sinh sôi và cả quyền lực. Nhiều nghiên cứu cho thấy màu đỏ kích thích cả mạch lẫn hơi thở của chúng ta. Các nền văn hóa ở các không gian và thời gian khác nhau đều biết đến giá trị của màu đỏ. Dù với màu vẽ, mực in hay phẩm nhuộm thì màu đỏ sáng là một trong những màu phức tạp nhất và đắt giá nhất được sáng tạo ra. Mỗi nền văn hóa có một cách riêng để tạo ra màu đỏ: người Ai Cập cổ đại sử dụng quặng hematit màu đỏ cam (ô xít sắt) hoặc khoáng chất hoàng thổ đỏ để nhuộm vải linen cho các nghi lễ; người Trung Quốc thời kỳ Chiến quốc sử dụng chu sa (loại khoáng vật cinnabarit của thủy ngân sẵn có trong tự nhiên, có màu đỏ) để trang trí hoặc luyện đan; ở Peru, người ta cũng dùng ô xít sắt, chì đỏ, thủy ngân để tô màu.
Một số nền văn hóa khác ở châu Âu, châu Á sử dụng màu đỏ từ thực vật, như rễ và hoa các cây thiên thảo, cây rum, cây alkanet…, vẫn thường đem lại màu đỏ chuyển sang tía. Nhưng có lẽ không có gì sánh nổi với màu đỏ thắm và rực rỡ từ Dactylopius coccus, những con côn trùng nhỏ bé thuộc họ Cocoidea (hay còn được gọi là rệp son, bọ yên chi) – nguồn gốc của những màu đỏ nổi tiếng như đỏ kermes, đỏ cánh kiến, và đỏ cochineal (đỏ yên chi). Những màu này nổi tiếng và thu hút đến nỗi, trong tiếng Ả Rập và Ba Tư cổ, từ đỏ là qirmiz, tiếng Sankrit là krimija…
Vào những năm 1520, khi những người Tây Ban Nha trở về từ Mexico, một trong số những báu vật họ mang về là một vài mẫu nguyên liệu để sau đó tạo ra màu đỏ châu Âu thu hút bậc nhất. Và do đó, vào những năm 1550, cùng với vàng và một số sản vật khác, những con thuyền buồm Tây Ban Nha đã chở cochineal, thứ bột được chiết xuất từ xác những con côn trùng cái Cochineal (chủ yếu gồm a xít carminic). Họ dự định sử dụng món quà quý giá này của Tân thế giới về quê hương với mục đích thay thế cho những màu đỏ hiện hành.
Đó là bước đầu tiên chinh phục thế giới của đỏ yên chi, một màu sắc mà ngay lập tức đã mở ra rất nhiều điều hấp dẫn ở những nơi nó xuất hiện.
Một lịch sử thăng giáng
Khi nhìn thấy sắc thắm của đỏ yên chi trên trang phục của những người thổ dân Nam Mỹ, những người Tây Ban Nha đã hiểu ra đây là một màu nhuộm huyền thoại mà họ, thậm chí là thế giới, ao ước. Nhưng không chờ đến sự đánh giả của những kẻ xâm lược này, những người Inca đã hiểu rõ tầm quan trọng của màu. Trong cuốn Cochineal Red: The Art History of a Color (Đỏ yên chi: Lịch sử nghệ thuật của một màu sắc), Elena Phipps – một học giả nghiên cứu về vải vóc người Mỹ, cho rằng, màu đỏ yên chi đã được sử dụng rộng rãi trong tầng lớp trên của xã hội Inca, và thường được miêu tả là “đỏ máu”. Trong thực hành nghi lễ và thờ cúng tôn giáo, trang phục màu đỏ là tín hiệu biểu thị sự thiêng liêng của các vị thần linh. Đặc biệt trong nghi lễ hiến tế thần sét Ilyapa sống trên các đỉnh núi cao, những thiếu nữ Inca thường mặc quần áo nhuộm đỏ và trắng.
Đỏ yên chi vẫn là thứ màu độc quyền của người Tây Ban Nha. Họ càng có nhiều cơ hội thu bộn tiền từ nó bởi kể từ khi châu Âu biết đến đỏ yên chi, thứ màu quyến rũ này đã có mặt trên toàn thế giới với tốc độ nhanh như cháy rừng: nó được các đế chế tin dùng, xuất hiện trên những trang phục tôn giáo và hơn nữa, có mặt trên các kiệt tác hội họa. Khắp toàn cầu, đỏ yên chi có vô số tên gọi khác: ở Trung Quốc, nó là “đỏ ngoại”, ở Ý “đỏ côn trùng”, Bắc châu Âu nó là “đỏ Hà Lan”, “hỏa sắc”…
Việc độc chiếm bí quyết và nguồn nguyên liệu rệp son đã đem lại sự thịnh vượng cho người Tây Ban Nha. “Đỏ yên chi, cùng với vàng và bạc từ châu Mỹ,” Phipps viết, “đã tô điểm cho vương miện Tây Ban Nha”. Ngay lập tức, đỏ yên chi đã được dùng để nhuộm những súc lụa, nhung châu Âu và cả những tấm thảm trang trí xa hoa. Vua Louis XIV từng đặt hàng vải nhuộm để bọc ghế và cho những tấm rèm che rủ những cái giường hoàng gia ở cung điện Versailles. Người Anh cũng bị màu này thu hút đến mức dùng nó để nhuộm vải len để may quân phục. Vào năm 1648, linh mục và nhà du hành người Anh Thomas Gage viết “Người Anh giống như mặt trời của họ, cũng rực lên màu đỏ và cũng sẽ gây ảnh hưởng như thế với bộ trang phục đỏ đến chừng nào bọ son còn được những người Inca tìm thấy”.
Theo lời các học giả thì sự giàu có từ việc thương mại hàng hóa liên quan đến đỏ yên chi đã khiến nó vươn lên vị trí thứ hai sau bạc. Ở châu Âu, ai cũng thèm muốn sức mạnh này trong tay người Tây Ban Nha, đặc biệt là người Pháp. Vào năm 1776, nhà thực vật học Nicolas-Joseph Thiery de Menonville – một gián điệp Pháp đã tới Oaxaca, vùng đất thuộc địa của Tây Ban Nha ở Mexico để đánh cắp rệp son. Trong thời gian tại đây, ông đã tìm cách xoay xở mua những con bọ sống và một số cây xương rồng rồi lén lút mang báu vật đó tới Veracruz và đảo Saint-Dominque (ngày nay là Haiti), thuộc địa của Pháp. Trớ trêu là trong cuộc đời mình, ông đã thành công với vanilla (từ Oaxaca), jalap (rễ cây làm thuốc tẩy từ Mexico), chàm (từ Guatemala), bông (từ Veracruz) nhưng với đỏ yên chi thì thất bại. Vận may của ông đã hết bởi hai năm sau vụ việc, ông chết vì sốt ác tính ở tuổi 41 và các con bọ son cũng không thể sống sót.
Cũng như các bậc vua chúa và chức sắc tôn giáo, các họa sĩ khao khát có những màu đỏ mới có thể giúp họ miêu tả được những sắc thái tình cảm mãnh liệt. Do đó, họ nhanh chóng nhận ra màu đỏ yên chi có khả năng “đạt được những tông màu phong phú, căng nở và rực rỡ”, như lời nhận xét của Miguel Fernández Félix, giám đốc bảo tàng The Palace of Fine Arts, nơi từng tổ chức triển lãm về vào cuối năm 2017 “Mexican Red, the Cochineal in Art” (Đỏ Mexico, đỏ yên chi trong nghệ thuật). Một trong những họa sĩ châu Âu đầu tiên sử dụng màu này là họa sĩ Ý Tintoretto với bức “Christ Carried to the Tomb”, được cho là vẽ vào những năm 1550. Trong bức tranh này, ông đã sử dụng màu đỏ yên chi để tô đậm những manh áo lụa, tạo cho người xem cảm giác sống động như chạm được cả vào mặt vải. Sau đó đến lượt những bậc thầy Phục Hưng khác là Titian, Veronese… cũng chung niềm say mê đỏ yên chi.
Các họa sĩ này đều là người ở thành phố biển Venezia, nơi các hoạt động buôn bán giao thương rất thuận lợi. Những đồng nghiệp sau đó của họ như Diego Velázquez, Francisco de Zurbarán ở Seville, Rubens, Van Dyck, Rembrandt ở Antwerp và Amsterdam – những thành phố biển khác.
Vào thế kỷ 19, màu đỏ yên chi không còn gắn liền với quyền lực như trước. Khi bị thất sủng, đỏ yên chi chỉ giá trị trong mắt các họa sĩ Ấn tượng và Hậu Ấn tượng. Cézanne dùng nó để tô cơ bắp trong bức họa “The Bathers”, Renoir vẽ bà León Clapisson ngồi trên ghế tựa đỏ phía trước bức tường thấp thoáng ánh đỏ xen kẽ màu xám, xanh lam… “Carmine là màu đỏ của rượu vang và cũng ấm áp, sống động như rượu vang”, van Gogh đề cập đến tên khác của đỏ yên chi trong thư viết cho em trai Theo vào năm 1885.
Một trong những họa sĩ châu Âu đầu tiên sử dụng màu này là họa sĩ Ý Tintoretto với bức “Christ Carried to the Tomb”, được cho là vẽ vào những năm 1550. Trong bức tranh này, ông đã sử dụng màu đỏ yên chi để tô đậm những manh áo lụa, tạo cho người xem cảm giác sống động như chạm được cả vào mặt vải.
Van Gogh, hơn bất cứ ai, thích thú khám phá các đặc tính màu sắc của đỏ yên chi. Ví dụ trong “Phòng ngủ ở Arles”, một bộ ba bức ông vẽ ở Arles vào thời điểm gần cuối đời, đỏ yên chi xuất hiện trên bức tường và giường lúc ban đầu và trong màu hồng ấm áp của sàn gỗ mòn vẹt. “Nói ngắn gọn thì khi nhìn vào bức tranh, người ta sẽ phải cảm nhận được cái thanh thản của trí óc hay thậm chí là cả trí tưởng tượng”, ông viết.
Đỏ yên chi giữa cuộc sống đời thường
Không có gì là vĩnh viễn. Thời gian đã chứng kiến sự thăng trầm của màu đỏ yên chi bởi việc sử dụng axít carminic đã đi đến tàn lụi cùng với quá trình công nghiệp hóa và sự phát triển của các màu tổng hợp vào giữa thế kỷ 19, nhà hóa học chuyên về thuốc nhuộm y sinh Dick Dapson của Ủy ban Chất màu sinh học, nơi chịu trách nhiệm thử nghiệm và cấp giấy chứng nhận cho các loại màu, nhận xét.
Tình thế chỉ đảo ngược vào những năm 1970, khi những lo ngại về sức khỏe do những màu tổng hợp gây ra nổi lên – xuất phát từ những báo cáo về mối liên hệ giữa các loại màu sắc tổng hợp và tính tăng động ở trẻ em cũng như kết quả từ một số nghiên cứu về các tế bào và động vật cho thấy, các màu tổng hợp có thể là nguy cơ rủi ro dẫn đến ung thư. Điều này cuối cùng dẫn đến việc cấm dùng một số màu tổng hợp như màu đỏ số 2 và số 4. Các màu sắc từ tự nhiên như a xít carminic, do đó, bắt đầu phổ biến trở lại, Dapson nói.
Màu đỏ yên chi vẫn tiếp tục được tin dùng trong thực phẩm, thuốc và mỹ phẩm. Không độc và màu sắc thu hút, nó được giới công nghiệp chào đón. Vào giữa những năm 1967 và 2009, Ủy ban Thuốc và Thực phẩm Mỹ FDA cuối cùng đã chính thức chấp nhận việc dùng chiết xuất đỏ yên chi và carmine cho nhiều mục đích khác nhau. Vì vậy, các dẫn xuất đỏ yên chi từ côn trùng này vẫn có mặt trong thành phần nguyên liệu cho sữa chua, bánh ngọt, kẹo, các loại đồ uống và thịt. Cái hay của việc sử dụng sản phẩm chứa chất chiết xuất từ côn trùng là không phải e ngại về sự nhiễm độc, nhà công nghệ sinh học Liberato Portillo Martinez của trường Đại học Guadalajara và là người đã nghiên cứu về rệp son hàng thập kỷ, lưu ý. Nếu ai đó còn băn khoăn thì nên nhớ là lượng chất được lấy từ rệp son quá nhỏ – và bên cạnh đó, ông cho biết thêm là có rất nhiều loại thực phẩm đã đươc chứng thực là an toàn và được chấp thuận lưu hành trên thị trường ngay cả khi chúng chứa một phần côn trùng.
Lịch sử phát triển của màu đỏ yên chi không vì thế mà đi lên vĩnh viễn. Các màu tổng hợp vẫn còn được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm Mỹ, và số lượng người ăn chay, những người thuộc phe bảo vệ động vật không muốn ăn các thực phẩm chứa các thành phần carmine, ngày một gia tăng. Bên cạnh đó, một số nghiên cứu cho thấy, một số người bị dị ứng với màu đỏ yên chi từ những phân tử còn sót lại của rệp son, tuy nhiên theo Frandsen thì ở mức độ thấp hơn nhiều so với những loại dị ứng thực phẩm khác.
Tuy nhiên trên bình diện toàn cầu thì nhu cầu về a xít carminic vẫn gia tăng trong các ngành công nghiệp như bánh kẹo, mứt và thịt chế biến. Mặt khác, với giá cả ngày một leo thang của nhân công lao động, đang ảnh hưởng đến ngành sản xuất màu đỏ yên chi. Ở Peru, từ năm 2013 đến năm 2019, giá carmine tăng lên 40%. “Hãy xem, diện tích của xương rồng thì hữu hạn, mức tăng trưởng của cả vật chủ lẫn rệp son thì chậm chạp, việc tách chiết thì hoàn toàn thiếu hiệu quả”, Dapson phân tích. “Cũng có những cải thiện trong việc tách chiết và tinh chế nhưng không đủ để giải quyết vấn đề cốt lõi của việc xử lý và làm ra thành phẩm từ những con bọ này”.
Những thách thức hóa sinh
Ngày nay, Peru là nhà sản xuất rệp son lớn nhất thế giới, tiếp theo là Mexico, Chile, Argentina và đảo Canary của Tây Ban Nha. Tuy cả ngàn năm đã trôi qua nhưng nhiều khía cạnh của sản xuất ra sản phẩm vẫn tương tự như người Nam Mỹ bản địa: những người công nhân bắt đầu bằng “nuôi nấng” các con rệp son trong “trang trại” xương rồng lê gai thuộc loài Opuntia (ở Việt Nam gọi lưỡi long). Sau khi thu hoạch, các con rệp son được sấy khô và bán cho các nhà sản xuất để họ chiết xuất ra chất a xít carminic, vốn chiếm khoảng 20% tổng khối lượng của một con rệp son. Tuy nhiên để làm ra chất này, họ phải nghiền rệp son khô thành bột rồi hòa lẫn với muối theo một tỉ lệ nhất định và cô lập lấy carmine. Với các phương pháp khai thác hiện nay, ước tính từ khoảng 70.000 con rệp son, người ta có thể tạo ra được một pound (4,5 lạng) rệp son khô và 0,5 pound a xít carminic (2,25 lạng). “Mất rất nhiều công sức và thời gian nhưng cũng có thể tìm ra một chút niềm vui ở đây: nếu như anh bắt đầu công việc với rệp son, anh sẽ say mê nó ngay lập tức”, Portillo Martinez nói.
Nhu cầu về màu không ngừng gia tăng theo thời gian, qua đó gây sức ép lên tự nhiên. Vì vậy một số nhà khoa học đã nghĩ đến việc dùng kỹ thuật di truyền để tạo ra được axít carminic theo cách mà họ hy vọng là trở nên rẻ hơn, sản xuất nhanh hơn và bền vững hơn. Nỗ lực này, dẫu mới chỉ là trong phòng thí nghiệm nhưng có thể làm hài lòng những người không thích nguyên liệu màu sắc từ động vật có trong đồ ăn của mình, các nhà khoa học cho biết. “Nó có tiềm năng trở thành một cú chuyển đổi mô hình về sản xuất hợp chất này”, nhà sinh học tổng hợp Rasmus J. N. Frandsen của trường Đại học Công nghệ Đan Mạch, nói.
Các nhà nghiên cứu đã hướng đến kỹ thuật chuyển hóa (metabolic) – sự điều khiển/thao tác của những phản ứng của tế bào tự nhiên để tạo ra những sản phẩm mong muốn – để xem liệu họ có thể nghĩ ra một giải pháp bền vững cho nút thắt cổ chai của sản xuất cũng như giải quyết được mối lo ngại về thành phần động vật và căn bệnh dị ứng. Ý tưởng ở đây là tìm được những con đường chuyển hóa về mặt sinh tổng hợp bên trong các vi sinh vật để làm ra axít carminic.
Và có những khả năng có thể khác. “Ngoài ra để tạo ra axít carminic, chúng tôi cũng sẽ có thể đem lại một tí thay đổi trong axít carminic. Có lẽ, chúng tôi sẽ tạo ra màu sắc đẹp hơn và có thể là độ hoạt hóa về mặt sinh học tốt hơn”, theo nhà kỹ thuật vi sinh Yong-Su Jin của ĐH Illinois tại Urbana-Champaign từng viết về các kỹ thuật di truyền mới nổi trong sản xuất màu thực phẩm và hương vị trên Annual Review of Food Science and Technology 2022.
Nhưng có những thách thức trong các hướng đi đó. Một trong số đó là axít carminic có cấu trúc phức tạp: một cấu trúc ba vòng trung tâm gọi là anthraquinone để gắn một phân tử glucose và một vài nhóm hóa học khác. Điều này khiến việc tổng hợp axít carminic với số lượng lớn trở nên phức tạp, nhà hóa học công nghiệp David Bott của Hội Hóa Công nghiệp, cho biết.
Các nhà khoa học còn chưa biết đích xác con đường hóa sinh đầy đủ để rệp son tạo ra hợp chất này, Frandsen lưu ý. Và vì vậy trong gần thập kỷ qua, nhóm nghiên cứu của ông đã quyết định nghiên cứu về cấu trúc của sản phẩm cuối – axít carminic – và hình dung ra cách kỹ thuật đảo ngược với các enzyme từ các quá trình sinh hóa đã biết. Frandsen và cộng sự bắt đầu bằng việc dự đoán những nguyên liệu cần thiết ban đầu và các bước sinh hóa cũng như các enzyme xúc tác cho các bước đó. Họ đã tìm ra tám con đường sinh hóa tiềm năng có thể tạo ra axít carminic và thử nghiệm trên nhiều vật chủ bằng kỹ thuật di truyền để cuối cùng chọn được Aspergillus nidulans, một loại nấm đã được nghiên cứu rất nhiều. Nó khiến cho việc tìm ra những thành phần hóa học chính cho các phản ứng trở nên vừa dễ lại vừa khó.
Thông qua thử và sai, họ đã tạo ra được ba vòng nối của axít carminic sau khi xóa đi một số gene của loài nấm này (để loại đi những con đường hóa sinh có thể cạnh tranh) và gắn thêm một số gene khác (một từ cây và hai từ vi khuẩn) để có được những enzyme phù hợp. Cái lõi này sau đó được một enzyme còn chưa được xác định trong Aspergillus xử lý để tạo ra một cấu trúc trung gian là axít kermesic.
Cuối cùng, việc gắn thêm một gene từ bọ son có thể đem lại một enzyme chuyển đổi axít kermesic thành axít carminic. Khi loài nấm này được thiết kế với tất cả các gene này, thứ “nước tổng hợp” trong đó sẽ chuyển sang màu đỏ. Công trình của nhóm nghiên cứu, xuất bản vào năm 2018, đã cho thấy về mặt nguyên tắc một vi sinh vật có thể được thiết kế để tạo ra axít carminic. Nhưng hiệu quả của phản ứng này giờ mới tiệm cận mức gần với việc sản xuất ở quy mô công nghiệp, Frandsen nói. Và vẫn còn một enzyme nằm trong vòng bí mật nên vô cùng khó tối ưu được quy trình sản xuất.
“Vẫn còn là một cuộc chiến với rất nhiều thứ về mặt lý thuyết mà chưa chắc đã thành hình trong thế giới thật”, ông nói. “Sự thật về sinh hóa tổng hợp là quy trình này vẫn còn ở giai đoạn sớm và kết quả thông thường vẫn là ‘chúng tôi đã làm nó một cách dễ dàng nhưng thực tế thì luôn khác biệt’”. □
Tô Vân tổng hợp
Nguồn: https://www.nytimes.com/2017/11/27/arts/design/red-dye-cochineal-treasure-mexico-city-history.html
https://knowablemagazine.org/article/technology/2022/cochineal-red-dye-bugs-moves-lab
