SIÊU ÂM ĐỌC MỘT LÁT PHÔ MAI MÀ KHÔNG CẦN CHẠM VÀO

Kết cấu là thứ làm nên một miếng phô mai: độ cứng, độ đàn hồi, cách nó tan chảy. Ở phô mai sữa, kết cấu đến từ một cấu trúc bên trong phức tạp, một mạng lưới protein sữa đã ủ chín chứa đầy những giọt chất béo và nước. Phần lớn phô mai thực vật được tạo ra theo cách khác, từ tinh bột, dầu dừa và chất làm đặc đông lại thành gel, thường có rất ít hoặc không có protein. Người tiêu dùng liên tục nêu kết cấu là lý do chính khiến họ không chuyển sang dùng.

Các tác giả nêu rõ những gì đang được đặt cược: phô mai sữa phát thải khoảng 24 kg CO₂ tương đương mỗi kilôgam, so với dưới 2,5 kg cho nguyên liệu của các sản phẩm thay thế từ thực vật thông thường, và doanh số bán lẻ phô mai thực vật ở Mỹ đã tăng hơn 70% từ năm 2018 đến 2020. Thế nhưng việc cải thiện kết cấu của chúng diễn ra chậm chạp. Phép thử tiêu chuẩn, phân tích hồ sơ kết cấu, nén một mẫu hai lần như hai lần cắn, và phá hủy nó. Thử hàng chục công thức theo cách đó tốn thời gian và tiền bạc.

Lắng nghe xuyên qua một lát phô mai

Wenjing Feng, Thomas Hazlehurst và Nik Watson, thuộc Đại học Leeds và Trung tâm Đổi mới Protein Thay thế Quốc gia của Vương quốc Anh, đã dùng siêu âm ghép nối qua không khí: hai đầu dò đối diện nhau, cách nhau 125 mm, truyền một sóng âm 100 kHz qua không khí và qua lát phô mai, không cần gel hay tiếp xúc. Di chuyển chúng trên một vùng 20 × 20 mm mất khoảng một phút và tạo ra hai hình ảnh: bao nhiêu âm thanh truyền qua được, và mất bao lâu.

Họ mua 13 loại phô mai cắt lát ở các siêu thị tại Leeds — chín loại từ sữa, từ Cheddar ủ lâu đến mozzarella, Emmental và Red Leicester, và bốn loại từ thực vật — rồi quét 119 lát, mỗi lát ba lần, trước khi nghiền các mẫu lấy từ đúng những vị trí đó trong một máy phân tích kết cấu.

Hai cặp bản đồ siêu âm: những mảng loang lổ rộng vài milimét với Cheddar ủ lâu, những đốm li ti đồng đều với lát phô mai thực vật, và bên dưới là các đường cong ứng suất–biến dạng của chúng.

Cheddar ủ lâu (trên) cho thấy các vùng âm học rộng vài milimét; lát phô mai thực vật (giữa) là một lớp đốm đồng đều. Dưới: Cheddar chảy dẻo và giữ một vùng bằng phẳng, lát thực vật đạt đỉnh rồi mềm đi. — Figure 3, Feng, Hazlehurst & Watson (2026), arXiv:2610.19924.

Những mảng sữa đông, một khối gel đồng đều

Sự khác biệt lộ ra ngay lập tức. Ở Cheddar ủ lâu, âm thanh truyền qua dao động khoảng 10 decibel trong một lần quét, sắp xếp thành những mảng rộng vài milimét. Các tác giả liên hệ chúng với cấu trúc của Cheddar: các hạt sữa đông dính liền với nhau, mà chỗ tiếp giáp giàu protein hơn và nghèo chất béo hơn. Các lát thực vật không cho thấy gì như vậy — chỉ là những đốm li ti không có cấu trúc — và chúng hấp thụ nhiều âm thanh hơn 15 đến 20 decibel.

Các phép thử nén tiết lộ khác biệt thứ hai. Cheddar ủ lâu tăng tới một vùng bằng phẳng khoảng 3,7 megapascal và biến dạng như chất dẻo mềm. Lát phô mai thực vật Cathedral City leo cao hơn, tới khoảng 5,3 MPa, rồi mềm đi một phần ba: một khối gel cứng, giòn, nứt từ bên trong. Thực ra nó còn cứng hơn Cheddar.

Không mềm hơn — mà hẹp hơn

Xét trên tất cả các sản phẩm, độ cứng trung bình của phô mai sữa và phô mai thực vật xấp xỉ nhau. Điều khác biệt là biên độ. Độ cứng của phô mai sữa trải trên một khoảng gấp 7,5 lần, từ các lát Cheddar hun khói đến Emmental; bốn sản phẩm thực vật nằm trong một dải hẹp ở giữa, một khoảng gấp 1,9 lần. Không sản phẩm nào chạm tới đầu mềm (mozzarella, Cheddar hun khói, Gouda cứng) hay đầu cứng (Emmental). Các tác giả kết luận rằng khoảng cách nằm ở biên độ và ở cách phô mai bị phá vỡ, chứ không phải ở độ cứng trung bình — một phát biểu chính xác hơn câu “phô mai thực vật mềm hơn”.

Không có con số siêu âm đơn lẻ nào theo dõi được kết cấu giữa những sản phẩm khác nhau đến thế. Vì vậy nhóm đã huấn luyện một mạng nơ-ron tích chập gọn nhẹ để biến trực tiếp hai hình ảnh thành toàn bộ đường cong nén, cả lúc chịu tải lẫn lúc dỡ tải.

Một bản đồ kết cấu, với một góc trống

Trên những lát chưa từng thấy, mạng đã tái tạo đường cong của cả mười ba sản phẩm mà không cần hiệu chỉnh riêng cho từng loại. Mozzarella là thất bại rõ ràng của nó: mạng dự đoán một đường cong giống Cheddar, ước tính ứng suất cao hơn khoảng 65%, vì dấu hiệu âm học của mozzarella trông giống số đông.

Ba biểu đồ phân tán của các loại phô mai: đường cong kết cấu đo được, ảnh siêu âm thô, và đường cong dự đoán từ ảnh, với các sản phẩm thực vật màu xanh lục.

Bản đồ kết cấu dựng từ các đường cong đo được (trái), ảnh siêu âm thô (giữa) và các đường cong dự đoán từ ảnh (phải). Các lát thực vật (xanh lục) tạo thành một nhóm giống Cheddar và một nhóm riêng giống Emmental (Violife). — Figure 6, Feng, Hazlehurst & Watson (2026), arXiv:2610.19924.

Đặt lên bản đồ, các dự đoán tái hiện được bức tranh chính. Ba lát thực vật nằm cùng các loại Cheddar; Violife nằm cùng Emmental, loại có chung hình dạng đường cong với nó; và góc mềm, giống mozzarella, vẫn trống. Giới hạn đã rõ: mỗi sản phẩm chỉ mua một lần tại cửa hàng, chỉ có lát của những sản phẩm mà mạng đã từng thấy, và không có phép thử tan chảy hay kéo giãn — đúng những điểm mà phô mai thực vật khác biệt nhiều nhất. Nhưng các tác giả thấy ở đây một phép thử một phút, không tiếp xúc, phù hợp cho kiểm soát chất lượng trên dây chuyền sản xuất và cho sàng lọc công thức mới, chỉ cho các nhà phát triển hướng tới những kết cấu chưa ai làm ra.