Cảm biến sinh học thế hệ mới: Bước ngoặt trong kiểm soát an toàn thực phẩm tại chỗ

Sự ra đời của các cảm biến sinh học thế hệ mới không chỉ nâng cao năng lực giám sát an toàn thực phẩm mà còn đặt ra những khả năng hoàn toàn mới cho việc phát hiện nhanh các tác nhân gây hại, giúp giảm mạnh nguy cơ ngộ độc, lừa đảo thương mại và vi phạm tiêu chuẩn xuất khẩu.

Từ phòng thí nghiệm đến hiện trường

Trước đây, kiểm nghiệm an toàn thực phẩm thường yêu cầu mẫu vật được gửi về phòng thí nghiệm – nơi mất từ vài giờ đến vài ngày mới cho kết quả, với chi phí cao và yêu cầu nhân lực chuyên môn. Điều này khiến công tác thanh tra chất lượng thực phẩm luôn bị “trễ nhịp”, đặc biệt với mặt hàng dễ hư hỏng như thủy sản, rau quả tươi sống, hay thực phẩm chế biến sẵn tại chợ truyền thống.

Sự phát triển của cảm biến sinh học thế hệ mới (next-gen biosensors) đang thay đổi hoàn toàn hiện trạng này. Những cảm biến này có thể phát hiện vi khuẩn, độc tố, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, kim loại nặng hay chất cấm ngay tại hiện trường, trong vòng vài phút, với độ nhạy cao và thao tác đơn giản.

Hình minh họa 

Công nghệ lõi: từ DNA đến vật liệu nano

Các cảm biến sinh học thế hệ mới kết hợp nhiều công nghệ tiên tiến:

Cảm biến DNA và aptamer: nhận biết các trình tự gene đặc hiệu của vi sinh vật gây bệnh như Salmonella, E. coli, Listeria hoặc các gene đề kháng kháng sinh.

Cảm biến enzym và kháng thể: phản ứng đặc hiệu với độc tố hoặc hóa chất cấm.

Vật liệu nano và điện hóa học: tăng độ nhạy và khả năng truyền tín hiệu, giúp phát hiện nồng độ cực thấp.

Tích hợp vi mạch và AI: phân tích kết quả trong thời gian thực và kết nối dữ liệu với hệ thống giám sát trung tâm.

Một ví dụ điển hình là thiết bị cảm biến dựa trên graphene, chỉ cần quét qua bề mặt thịt hoặc hải sản là có thể phát hiện sự hiện diện của formaldehyde hoặc hàn the – những chất cấm vẫn còn xuất hiện trong chuỗi cung ứng thực phẩm tại Việt Nam.

Ứng dụng mới: từ cửa khẩu đến chợ dân sinh

Tại Trung Quốc, các cảm biến sinh học cầm tay đã được triển khai tại một số chợ đầu mối nông sản, cho phép kiểm tra nhanh dư lượng thuốc trừ sâu. Tại châu Âu, hệ thống cảm biến sinh học đã được tích hợp vào quy trình kiểm định lô hàng thực phẩm xuất khẩu, giúp rút ngắn thời gian thông quan và giảm thiểu rủi ro bị trả hàng.

Ở Việt Nam, một số viện nghiên cứu đã thử nghiệm thành công cảm biến sinh học phát hiện nhanh Salmonella trong thịt gà, hoặc dư lượng clo trong rau cải. Tuy nhiên, việc chuyển giao và thương mại hóa còn rất hạn chế, do thiếu chính sách thúc đẩy, chuẩn hóa quy trình và hỗ trợ doanh nghiệp.

Nếu được ứng dụng đại trà, cảm biến sinh học thế hệ mới có thể trở thành công cụ không thể thiếu cho:

Đội quản lý thị trường kiểm tra thực phẩm tại chợ dân sinh;

Cơ quan hải quan kiểm soát lô hàng xuất khẩu;

Doanh nghiệp thực phẩm nâng cao tự kiểm nội bộ;

Người tiêu dùng truy xuất nguồn gốc và chất lượng sản phẩm tức thời. Thách thức và khuyến nghịViệt Nam cần vượt qua ba thách thức lớn để đưa cảm biến sinh học vào thực tiễn:

Thiếu hành lang pháp lý công nhận giá trị pháp lý của kết quả từ thiết bị cảm biến sinh học, khiến kết quả chưa thể sử dụng trong xử phạt hành chính.

Thiếu tiêu chuẩn quốc gia cho cảm biến sinh học, dẫn đến thị trường thiết bị nhiễu loạn, không rõ chất lượng.

Thiếu đầu tư dài hạn để thương mại hóa công nghệ, khiến nhiều cảm biến “chết yểu” sau giai đoạn nghiên cứu thử nghiệm.

Để tháo gỡ, cần có chương trình cấp quốc gia về phát triển cảm biến sinh học phục vụ an toàn thực phẩm, tương tự như chương trình phát triển công nghệ sinh học y tế trước đây. Đồng thời, nên thử nghiệm sandbox công nghệ cho phép dùng cảm biến sinh học như một phương tiện kiểm tra hợp lệ trong thanh tra, kiểm nghiệm thực phẩm.