Ở một quốc gia có dân số ngày càng già hoá như Nhật Bản, không nuốt được thức ăn cũng trở thành vấn đề hệ trọng.

Mực in sinh học được nung nóng bằng sóng vô tuyến ở các tần số khác nhau khi được dẫn qua ống phun. Camera nhiệt cho thấy phần gel nhũ tăng nhiệt độ nhanh thế nào khi gặp vi sóng - Ảnh: Tsubaki Shuntaro / Đại học Kyushu

Chứng khó nuốt ảnh hưởng hàng triệu người toàn cầu, khiến chất lượng cuộc sống sa sút. Mặc dù xay nhuyễn thức ăn là phương án tốt, chuyện chế biến sao cho hợp khẩu vị từng bệnh nhân làm nhiều người đau đầu bởi một số ca có thể ăn được thức ăn cứng vừa, trong khi số khác lại không.

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Kyushu (Nhật Bản) và Đại học Cardiff (Anh) vừa công bố bài nghiên cứu về phương pháp in thức ăn 3D sử dụng loại gel nhũ gốc protein có khả năng điều chỉnh độ cứng, độ kết dính, và tỷ trọng nước bằng năng lượng vi sóng (MW) và sóng điện từ vô tuyến (RF) nhằm tạo ra các “món ăn” phù hợp cho những ca khó nuốt khác nhau.

Tsubaki Shuntaro, Phó Giáo sư Khoa Nông nghiệp Đại học Kyushu và là tác giả chính bài nghiên cứu, giải thích: “Nhiều người mắc chứng khó nuốt chỉ có thể ăn các loại thức ăn dạng thạch, thành ra mau ngán. Mục tiêu của chúng tôi là tạo ra loại đồ ăn không chỉ an toàn mà còn phải ngon miệng nữa.”

Tsubaki nhớ lại khoảnh khắc nắm bắt cơ hội vận dụng chuyên môn kỹ sư vi sóng của mình vào giải quyết vấn đề thực tiễn: “Phương pháp nung nóng truyền thống làm nhiệt độ bên trong tăng lên đồng đều - kể cả phần bạn muốn tăng nhiệt và phần không cần tăng nhiệt. Còn vi sóng có thể được điều chỉnh để nung nóng vài loại chất liệu nhất định mà bỏ qua các loại khác. Đây chính là mấu chốt của giải pháp này.”

Nhóm nghiên cứu đầu tiên phát triển loại mực in sinh học với hai thành phần chính: phần nhũ tương dầu tán đều trong nước và phần dung dịch gồm lòng trắng trứng và chất làm ổn định. Một lượng nhỏ magiê clorua được trộn vào mực, đóng vai trò chất hấp thụ vi sóng, tập trung sức nóng vào dung dịch lòng trắng trứng, thúc đẩy tiến trình biến tính protein, khiến mực in cô đặc thành dạng gel.

Nhóm nghiên cứu sau đó dựng máy phun 3D riêng từ mẫu Lego Mindstorms EV3 lấy cảm hứng từ thành quả một nghiên cứu trước đó do Đại học Cardiff thực hiện. Đây là loại máy đảm nhận nhiệm vụ phun in 3D mực in sinh học nói trên.

Tsubaki chia sẻ: “Sau khi các thử nghiệm ban đầu cho thấy mức cứng mềm của gel có thể điều chỉnh được bằng cách thay đổi tần số sóng điện từ, chúng tôi cho mực sinh học vào máy phun in 3D. Khi mực sinh học đi qua ống phun, chúng tôi điều chỉnh năng lượng RF và MW tác động lên ống phun, khiến mực sinh học biến thành dạng gel trước khi đến vòi và được phun xuống đĩa đựng đặt sẵn bên dưới.”

Kết quả thử nghiệm cho thấy chỉ cần thay đổi tần số sóng điện từ tác động lên ống phun, năng lượng cũng thay đổi và nhóm nghiên cứu có thể tạo ra nhiều loại gel với độ cứng mềm phù hợp với nhu cầu của những bệnh nhân khó nuốt khác nhau.

Khi sử dụng sóng tần số 200 MHz, khá tương đồng với sóng vô tuyến, thức ăn được in ra khá cứng, giữ nguyên kết cấu và tỷ trọng nước. Ngược lại, khi được sóng tần số cao đến 2,45 GHz (tương đương với lò vi sóng) tác động, gel nhũ lại mềm và có tính keo dính hơn.

Tsubaki kết luận: “Điểm mấu chốt ở đây là chúng tôi có thể kiểm soát độ cứng mềm của thức ăn bằng sóng điện từ, điều chỉnh sao cho phù hợp nhu cầu từng người. Phương pháp này thật ra còn nhiều ứng dụng tiềm năng như sản xuất thịt nhân tạo, các thực phẩm chức năng mang dưỡng chất, đồ ăn y tế, hay thậm chí là thức ăn ngoài vũ trụ cho phi hành gia. Hiện chúng tôi đã thử nghiệm với nhiều loại đồ ăn khác có thể in 3D. Khả năng kết tụ protein và khoá chặt hương vị trong pha dầu của nhũ tương cũng mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng cho ngành công nghiệp thực phẩm.”

Huỳnh Trọng Nhân
(Lược dịch)