Lương thực cho ngày mai

Trang trại thẳng đứng, công nghệ nano và thịt/cá từ ống nghiệm có thể giải bài toán lương thực?
 

Lương thực toàn cầu sẽ chịu nhiều áp lực trong vài thập niên tới. Về phía cầu, dân số toàn cầu sẽ tăng từ gần 7 tỷ hiện nay lên 8 tỷ vào năm 2030 và có thể sẽ vượt 9 tỷ vào năm 2050, nhiều người khá giả sẽ có nhu cầu ăn uống đa dạng, chất lượng cao hơn. Về phía cung, đất đai không thể sinh sôi như dân số, nước và năng lượng sẽ căng thẳng, và khí hậu sẽ ngày càng khắc nghiệt. Để ngăn chặn cuộc khủng hoảng lương thực, các nhà khoa học đang thực hiện nhiều nghiên cứu để sản xuất lương thực hiệu quả hơn và tạo nên thực phẩm bổ dưỡng hơn.
 

Trang trại thẳng đứng

Theo giáo sư Đại học Columbia Dickson Despommier, người dân thành Babylon thuở xưa đã đi tiên phong về ý tưởng “trồng trọt trên cao” với vườn treo. Nhưng chính cuốn sách The Vertical Farm (tạm dịch: trang trại thẳng đứng) xuất bản năm 2010 của ông và website cùng tên (verticalfarm.com) đã tạo cảm hứng cho việc xây dựng các trang trại thẳng đứng nhiều nơi trên thế giới như Hàn Quốc, Nhật Bản, Hà Lan và Mỹ (tính đến nay đã có 7 trang trại). Theo định nghĩa của giáo sư Despommier, trang trại thẳng đứng có thể xem như nhà kính có ít nhất hai tầng dùng để trồng trọt hoặc nhiều hơn.
 

Các trang trại thẳng đứng sử dụng đất ít hơn và sản xuất lương thực được nhiều hơn, cho phép sản xuất lương thực trong đô thị gần người tiêu dùng (giảm được chi phí vận chuyển), và làm cho các thành phố có thể tự cung tự cấp một số lương thực.
 

Trang trại thẳng đứng PlantLab ở Hà Lan còn sử dụng đèn LED đa sắc thay ánh sáng mặt trời để tăng năng suất cây trồng. Mục tiêu của các nhà nghiên cứu tại PlantLab là xác định công thức trồng trọt: nhiệt độ, độ ẩm, khí carbon dioxide, luồng không khí, chất dinh dưỡng, nước và ánh sáng LED tối ưu cho các giống cây trồng. PlantLab đang nghiên cứu công thức cho hơn 40 giống cây để cung cấp cho khoảng 20 công ty trồng trọt đa phần dùng nhà kính.
 

Thực phẩm biến đổi gen

Một số cây trồng biến đổi gen đầu tiên xuất hiện vào những năm 1990 được lai tạo để chịu được thuốc trừ sâu và chống virus gây bệnh. Bằng cách đưa thêm một số gen vào nhiễm sắc thể của cây, các nhà khoa học đã tạo ra các loại cây trồng “như ý”.
 

Hầu hết lương thực biến đổi gen trên thị trường hiện nay được dùng làm thức ăn cho gia súc như bắp, đậu nành và củ cải đường. Lương thực biến đổi gen giàu dinh dưỡng dành cho người là hướng nhiều nhà khoa học cũng như các doanh nghiệp đang nhắm tới. Công ty Pioneer Hi-Bred thuộc tập đoàn DuPont hiện đang tiếp thị một loại đậu nành tốt cho tim có hàm lượng oleic cao (axit béo oleic có trong dầu ôliu và dầu chiết xuất từ các loại đậu). Một công ty khác, Monsanto đang nghiên cứu để đưa ra loại đậu nành giàu omega-3. Thành phần dinh dưỡng của các cây lương thực quan trọng như khoai và sắn cũng đang được nghiên cứu để cải thiện. Các loại cây này là nguồn cung cấp “calo” chủ chốt hàng ngày cho một phần không nhỏ dân số ở các nước đang phát triển.
 

Không chỉ nông sản, thủy sản cũng được biến đổi gen. Ủy ban phụ trách vấn đề lương thực và thuốc men của Mỹ (FDA) hiện đang xem xét phê chuẩn một loại cá hồi biến đổi gen có tên là AquAdvantage lớn nhanh như thổi (chỉ mất một nửa thời gian so với cá tự nhiên). Những tiến bộ trong lĩnh vực di truyền hứa hẹn sẽ tiếp tục tạo nên những đột phá trong lĩnh vực lương thực.
 

Tuy nhiên, có những mối quan ngại về thực phẩm biến đổi gen. Chẳng hạn như việc biến đổi gen có thể tạo ra một gen mới gây dị ứng, ảnh hưởng đến sức khỏe của người dùng. Hay quá trình đưa gen mới vào có thể tình cờ kết hợp với một gen hiện có tạo ra một chất có hại.
 

Thực phẩm hạt nano 

Thực phẩm hạt nano là những “hạt thực phẩm” có kích cỡ nano được đưa vào cơ thể bằng cách ăn hay uống. Có thể chia ra hai loại: hạt nano vào cơ thể đúng là chất cơ thể cần có kích cỡ nano; hạt nano vào cơ thể là hạt nang (túi) kích cỡ nano, trong đó chứa chất mà cơ thể cần, bản thân hạt nang chỉ là cái vỏ đựng vô tính bên ngoài. Khoảng chục năm qua các nhà nghiên cứu đã tìm cách sử dụng các hạt này để làm thay đổi mùi vị và đặc tính của thực phẩm, đặc biệt để chế biến các loại thực phẩm ăn kiêng, thay đường, chất béo, bổ sung dưỡng chất cho cơ thể.
 

Ví dụ sữa nano canxi. Nhiều trường hợp, do cơ thể người không hấp thụ được canxi từ thức ăn nên phải bổ sung bằng cách dùng các hạt nano canxi trộn vào sữa để uống nhằm phòng trừ loãng xương.
 

Hiện có nghiên cứu về “những ảnh hưởng của các hạt nano (trong thực phẩm) khi xâm nhập cơ thể, mạch máu và não”, nhưng ngay Todd Kuiken - nhà khoa học tham gia dự án trên cho biết không có nhiều thông tin về nghiên cứu này. FDA cho biết đang tài trợ một số nghiên cứu về sự an toàn của công nghệ nano. Hiện giờ không ai có thể đảm bảo chắc chắn việc hấp thu những hạt nhỏ xíu này có ảnh hưởng đến sức khỏe hay không. Các nhà khoa học cho rằng nên thận trọng với việc sử dụng công nghệ nano hay phân tử nano vào thực phẩm của người và động vật; cho rằng các công ty đang đưa ra sản phẩm mà không kiểm tra an toàn đầy đủ và lo ngại các hạt nano trong thực phẩm có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe con người. Họ cũng cảnh báo sự hiện diện của các chất này phải được báo cáo (bắt buộc ghi chú trong thành phần thực phẩm) và phải có giấy phép khi sản xuất cũng như khi đưa ra thị trường.
 

Thịt từ ống nghiệm 

Từ những năm 1940 nhà khoa học Hà Lan Willem Van Eelen đã nghĩ đến việc tạo ra thịt hay mô trong phòng thí nghiệm. Hiện nay, Mark Post, nhà khoa học về tế bào gốc tại Trường Đại học Maastricht của Hà Lan, đang nghiên cứu nuôi cấy thịt từ các tế bào gốc của bò. Ông hy vọng cuối năm nay tạo được một miếng bít tết lớn. Post ước tính miếng bít tết được nuôi từ tế bào gốc sẽ có giá khoảng 250.000 euro (325.000 USD). Khi nào sản phẩm của Post sẽ có trên kệ trong siêu thị? Theo Post, nếu có đủ kinh phí thì “điều này có thể hiện thực trong 10 - 15 năm tới”. Tuy nhiên, có một vấn đề khác nữa là hiện thời tế bào được nuôi bằng huyết thanh thai bò - chất lỏng sản xuất từ máu thai của bò, việc này có thể “đụng chạm” với hội bảo vệ động vật. Post đang tìm giải pháp để thay thế chất lỏng này.
 

Phun diệt khuẩn
 

Công ty Micreos (Hà Lan) hiện đang phát triển một loại thuốc phun kháng khuẩn để diệt các vi khuẩn gây nhiễm độc thực phẩm như listeria và salmonella. Loại thuốc này có thể sẽ được đặt bên cạnh lọ muối, hũ đường trên kệ bếp trong tương lai.
 

Công nghệ này bước ra từ phòng thí nghiệm tại Viện Y tế Quốc gia Hà Lan (NIH – National Institute of Health) vào năm 1993. Nhiều công ty khác cũng đang nhảy vào lĩnh vực này. Mới đây, FDA đã phê chuẩn thuốc phun diệt vi khuẩn E. Coli của một công ty Mỹ. Hiện tại, khách hàng chính của công nghệ này là các nhà sản xuất thực phẩm lớn. Micreos (một chi nhánh của NIH) có kế hoạch đưa ra sản phẩm này ra thị trường trong năm tới.
 

Có mối lo ngại cho rằng protein trong kháng khuẩn có thể gây ra phản ứng phụ. Nghiên cứu về ảnh hưởng của công nghệ kháng khuẩn đến sự an toàn của người dùng 25 năm nay, giáo sư Martin Loesser tại Viện Khoa học Thực phẩm và Dinh dưỡng thuộc Học viện Công nghệ Zurich bác bỏ khả năng này. Ông khẳng định không tìm thấy bất kỳ sự tương đồng nào giữa các protein tạo nên kháng khuẩn với các protein gây dị ứng được biết cho đến nay.
 

Công nghệ không phải đũa thần
 

Tương lai của thực phẩm lâu nay mời gọi trí tưởng tượng của các nhà viết truyện khoa học viễn tưởng và các nhà hoạch định chính sách. Và không ít người trong số đó quá “bay bổng”. Ví dụ như viên thuốc thực phẩm cung cấp lượng “calo” tương đương bữa ăn được giới thiệu đầu tiên tại hội chợ thương mại thế giới năm 1893 ở Chicago (Mỹ). Đây là một phần trong dự án quảng bá hội chợ, “người phụ nữ vùng lên” Mary Elizabeth Lease đã dự đoán người ta sẽ dùng viên thuốc thực phẩm tổng hợp này vào năm 1993, giải phóng phụ nữ khỏi nhà bếp. Giờ thì chúng ta biết việc nhồi nhét bữa ăn vào một viên thuốc là không khoa học: cần phải nuốt cả nửa cân thuốc để có 2.000 calo - lượng calo người ta cần trung bình hàng ngày.
 

Không biết tương lai có công nghệ nào làm thay đổi hoàn toàn bức tranh lương thực hay không. Nhưng chắc chắn công nghệ không phải đũa thần có thể “nhúng” vào mọi chuyện.
 

P.Nguyễn, STINFO Số 10/2012