Cultured Coffee: Giải mã bằng sáng chế lên men cà phê đầu tiên từ 1919

Trong lịch sử cà phê, có những khoảnh khắc mà khoa học và thực tế sản xuất vô tình giao nhau, mở ra những hướng đi táo bạo nhưng cũng đầy rủi ro. Đầu thế kỷ XX là một thời điểm như vậy: khi nhu cầu thương mại tăng nhanh, khi các tuyến vận chuyển bắt đầu đổi mới bằng tàu thủy cơ giới, và khi chất lượng cà phê từ những vùng danh tiếng buộc phải được giải thích bằng một ngôn ngữ khoa học hơn, thay vì chỉ dựa vào kinh nghiệm.

Chính trong bối cảnh này, các thử nghiệm lên men có kiểm soát – vốn mới mẻ và đầy hứa hẹn – bắt đầu được xem như chìa khóa để bảo tồn và nâng cấp hương vị. Nhưng cũng từ đây, những nỗ lực tiên phong lại vô tình mở ra một chương ít được biết đến: nơi mà sự nhiệt thành đổi mới va chạm trực tiếp với những giới hạn hiểu biết về vi sinh vật và độc tố tự nhiên thời bấy giờ.

Bài viết này tóm lược những nội dung chính từ từ nghiên cứu của Tiến sĩ Hóa học Thực phẩm – Anja Rahn, Ph.D. Để hiểu đầy đủ bối cảnh và thông tin chi tiết, độc giả nên đọc toàn bộ các bài viết gốc tại đây. Những tư liệu này cho thấy cách cà phê lên men từng được truyền thông và quảng bá trong ngành từ đầu thế kỷ XX – một giai đoạn mà nhiều ý tưởng “mới” ngày nay thực chất đã manh nha từ rất lâu.

Câu chuyện lần theo dấu vết đến bằng sáng chế đầu tiên của Mỹ về lên men cà phê.

Ý tưởng đầu tiên về lên men cà phê với vi sinh vật

Quay lại với XX, một nhà khoa học tên Floyd W. Robison tại Detroit đã bắt đầu nghiên cứu xem sự xuất hiện của tàu thủy cơ giới hiện đại ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng cà phê Java. Kết quả cho thấy hồ sơ hương vị đặc trưng của cà phê Java gắn liền với các vi sinh vật phát triển trên những con tàu buồm truyền thống từng vận chuyển cà phê sang Mỹ. Khoang tàu ấm và ẩm tạo điều kiện lý tưởng cho hệ vi sinh vật này sinh sôi trong suốt chuyến hải trình. Nhờ đó, chúng không chỉ tạo nên hương vị “Java” đặc trưng mà còn làm tăng cảm nhận về độ mạnh của cà phê.

Tạp chí Tea & Coffee Trade Journal (số tháng 10/1920) cũng mô tả hiện tượng này:

Theo quan điểm phổ biến trong thương giới lúc bấy giờ, chất lượng cà phê nhân xanh thường được cải thiện khi được lưu trữ đủ lâu. Những lô hàng phải di chuyển nhiều tuần trên biển, chịu nhiệt độ cao của vùng nhiệt đới trong các hầm tàu kín và thông gió hạn chế, thường phát triển thành loại cà phê “vàng chín” được đánh giá rất cao. Nếu không bị cản trở bởi yêu cầu vốn lớn và chi phí lưu kho đắt đỏ, nhiều nhà rang sẵn sàng để cà phê của họ “lão hóa” lâu hơn trước khi rang.

Xem thêm: Bàn về hạt cà phê lâu năm 

Phát hiện này cho thấy cà phê được gieo cấy bằng các vi sinh vật nói trên có thể tái hiện hương vị Java mà thị trường đặc biệt ưa chuộng. Nhận thấy tiềm năng công nghiệp và nhu cầu lớn dành cho cà phê Java, Robison nhanh chóng nhận ra giá trị thương mại của nghiên cứu. Năm 1919, ông được cấp bằng sáng chế số 1,313,209, bao quát “quy trình nuôi cấy cà phê bằng bất kỳ nhóm vi sinh vật nào”. Bằng sáng chế này được bảo hộ tại 22 quốc gia, bao gồm hầu hết những nước sản xuất cà phê lớn thời bấy giờ.

Khi vẫn còn làm việc tại một phòng thí nghiệm theo hợp đồng, Robison đã phát hiện mối liên hệ giữa quá trình lên men và chất lượng cà phê. Chính điều này dẫn đến một vụ kiện từ người chủ cũ. Trong bối cảnh nghiên cứu khoa học, các phát minh tạo ra trong thời gian làm việc cho một công ty thường thuộc quyền sở hữu của công ty đó; vì vậy người lao động không thể tự ý đem những ý tưởng ấy đi kinh doanh, bởi họ đã được trả công cho công việc đó. Dù chi tiết của vụ kiện không còn được ghi lại đầy đủ, Robison cuối cùng vẫn giành phần thắng, từ đó mở đường cho sự ra đời của Floyd W. Robison Company.

Trường hợp này đáng chú ý vì cho đến ngày nay, ngành cà phê vẫn thường đối mặt với những tranh chấp tương tự – khi các nhà đổi mới phải xoay xở giữa phát hiện khoa học của bản thân và quyền sở hữu trí tuệ của doanh nghiệp.

Ngay trước khi bằng sáng chế chính thức được phê duyệt, Floyd W. Robison Company đã kịp mở rộng quy trình lên quy mô thương mại, xử lý được hàng trăm bao cà phê nhân xanh trong các cơ sở công nghiệp hiện đại. Mức độ kiểm soát chặt chẽ giúp quá trình lên men ổn định hơn, từ đó tạo ra sản phẩm có chất lượng đồng nhất.

Cú bắt tay giữa khoa học – quảng cáo trong ngành cà phê

Việc Robison nhanh chóng hiện thực hóa và công nghiệp hóa quy trình lên men giúp cải thiện chất lượng cà phê chỉ là một phần trong những đóng góp của ông; phần còn lại đến từ cách tiếp cận marketing hoàn toàn mới. Trong nhiều năm, Robison là một người ủng hộ mạnh mẽ vai trò của khoa học trong ngành cà phê, liên tục chỉ ra rằng thách thức lớn nhất không nằm ở tiến bộ kỹ thuật, mà ở những ngộ nhận và thông tin sai lệch do “giả khoa học” và các hình thức quảng cáo gây hiểu lầm tạo ra. Cách tiếp cận chủ động này đã nhận được sự hưởng ứng tích cực tại Hội nghị Coffee Roasters năm 1916, nơi một thành viên ban tổ chức đã phát biểu đầy phấn khởi:

“Sau khi nghe bài trình bày của Dr. Robison, tôi xin rút lại nhận định trước đó rằng tôi không nhìn thấy cách nào các nhà khoa học có thể mang lại lợi nhuận cho chúng ta thay vì thua lỗ.”

Những lời khích lệ ấy đã thúc đẩy Robison đưa sản phẩm ra thị trường cà phê nhân xanh bằng một phương thức khác thường: không quảng cáo thương mại truyền thống, mà giải thích cơ sở khoa học đứng sau quy trình. Ông thực hiện điều này trong một loạt quảng cáo – hiện vẫn được lưu lại trong các tài liệu đi kèm. Cách tiếp cận độc đáo này nhiều khả năng đã thu hút sự chú ý của độc giả, mở rộng kiến thức và tạo dựng niềm tin cộng đồng vào một công nghệ vẫn còn rất mới mẻ thời bấy giờ. Nó cũng cho thấy rằng, ngay theo chuẩn mực hiện đại, Robison đã hiểu rõ các nguyên lý cốt lõi và áp dụng chúng một cách có chủ đích.

Không lâu sau khi Robison giới thiệu dòng sản phẩm “cà phê nuôi cấy” ra thị trường, một công ty mới mang tên Pan American Coffee Company được thành lập. Công ty này mua quyền khai thác công nghệ từ Floyd W. Robison Company và tiếp quản việc sản xuất lẫn phân phối. Sản phẩm cà phê nhân xanh được đưa ra thị trường dưới tên thương hiệu “Robico”, một sự tri ân rõ ràng tới nhà khoa học đã khai sinh ra quy trình này.

Thời kỳ hoàng kim ngắn ngủi của cà phê nuôi cấy

Đến tháng 10 năm 1921, ba nhà máy đã vận hành ổn định và sản xuất “cà phê nuôi cấy”, với công suất khoảng 2.000 bao mỗi tuần. Kế hoạch mở rộng đang được triển khai, bao gồm ba cơ sở mới tại Bờ Đông và Bờ Tây nước Mỹ, ở San Francisco và Boston. Người tiêu dùng thời đó có thể tìm thấy loại cà phê rang này tại các cửa hàng tạp hóa, dưới tên thương hiệu Anza.

Cà phê nuôi cấy đã đạt được thành công đáng kể. Vậy điều gì đã xảy ra? Tại sao nó không còn xuất hiện trên kệ hàng ngày nay?

Theo các tài liệu khảo cứu, lượng quảng cáo trên báo chí bắt đầu giảm dần từ nửa cuối những năm 1920 – một điều khó lý giải, nhất là khi hoạt động kinh doanh có vẻ đang tiến triển tốt.

Sự thật là một trong các vi sinh vật được nuôi cấy để tạo hương vị lên men mong muốn chính là Aspergillus ochraceus. Cái tên này có lẽ mang nhiều ý nghĩa với độc giả hiện đại y hệt như với Robison một thế kỷ trước. Đáng tiếc là trong khi ngành cà phê phần lớn lãng quên những đóng góp khoa học và nỗ lực thương mại của Robison — cũng như bài học đắt giá mà ông phải trải qua — cái tên của loài vi sinh vật này thì lại không bị lãng quên. Trái lại, nó ngày càng trở nên tai tiếng trong ngành.

Nguồn gốc của sự tai tiếng bắt đầu từ năm 1965, khi tạp chí Nature đăng thư khoa học có tiêu đề:
“Ochratoxin A, a Toxic Metabolite Produced by Aspergillus ochraceus Wilh.” Công bố này đánh dấu khởi đầu cho lĩnh vực nghiên cứu Ochratoxin A (OTA) — nay đã được biết đến như một mycotoxin quan trọng. OTA có khả năng chịu nhiệt cao, đủ để sống sót qua phần lớn quá trình rang, từ đó tạo ra các quan ngại về an toàn thực phẩm. OTA được liên kết với nhiều vấn đề sức khỏe, bao gồm nguy cơ gây ung thư và gây tổn thương thận (nephrotoxicity).

Trớ trêu thay, trong khi Robison nuôi cấy Aspergillus ochraceus với mục tiêu cải thiện chất lượng cà phê, thì nhiều thập kỷ sau, chính loài nấm mốc này lại bị gắn liền với sự hư hỏng của ngũ cốc — bao gồm cà phê — đặc biệt khi bảo quản trong điều kiện không đạt chuẩn.

Một số ý kiến cho rằng việc công bố bài báo năm 1965 chỉ là sự trùng hợp, chứ không thực sự giải thích vì sao cà phê nuôi cấy lại biến mất khỏi thị trường. Thực tế, việc Robison sử dụng Aspergillus ochraceus không đồng nghĩa ông đã làm việc với đúng chủng sinh độc tố Ochratoxin A, bởi các chủng khác nhau có thể tạo ra lượng mycotoxin rất khác nhau. Lập luận này hoàn toàn có cơ sở. Tuy vậy, đáng chú ý là bức thư năm 1965 trích dẫn trực tiếp bằng sáng chế của Robison:

“Tại Hoa Kỳ, Bằng sáng chế số 1,313,209 bao gồm việc sử dụng Asp. ochraceus vì khả năng tạo ra biến đổi hương vị mong muốn trong quá trình lên men cà phê” (van der Merwe et al., 1965).

Ngay sau đó, bài báo đề cập đến tỷ lệ tử vong khá cao trong một số nghiên cứu trên động vật. Do đó, mối liên hệ giữa bằng sáng chế của Robison và việc phát hiện Ochratoxin A khó có thể xem là tình cờ.

Dù không có bằng chứng nào cho thấy người tiêu dùng cà phê Anza hay nhân viên nhà máy từng bị ảnh hưởng sức khỏe, chỉ cần xuất hiện báo cáo về triệu chứng bất thường cũng đủ để buộc doanh nghiệp phải hành động ngay lập tức: ngừng quảng bá, thu hồi sản phẩm và dừng sản xuất. Một khi sản phẩm gây hại nghiêm trọng hoặc dẫn đến tử vong, việc khôi phục uy tín thương hiệu gần như là điều cực kỳ khó khăn. Đồng thời, bất kỳ dấu hiệu bệnh lý nào ở người lao động hay người tiêu dùng cũng sẽ thúc đẩy quá trình điều tra nguyên nhân — và chính điều này có thể đã dẫn đến việc phát hiện Ochratoxin A vào những năm 1960.

Nếu người đương thời không biết rằng các tác động sức khỏe tiêu cực bắt nguồn từ một độc tố nhiễm vào cà phê — chứ không phải từ bản thân cà phê — thì việc họ gán trách nhiệm cho sản phẩm là điều dễ hiểu. Nhận thức sai lầm này thậm chí còn củng cố lập luận của những người thời đó chống lại việc uống cà phê vì lo ngại sức khỏe. Rất may, ngày nay đã biết rõ rằng bản thân cà phê không liên quan đến những cáo buộc ấy.

Bài học từ những vi sinh vật vô hình

Aspergillus ochraceus Wilh. không phải là vi sinh vật duy nhất có khả năng sinh Ochratoxin A trong quy trình được cấp bằng sáng chế của Robison. Các loài nấm khác, chẳng hạn như Aspergillus ostianus, cũng góp phần tạo ra độc tố này. Tài liệu còn cho thấy một số vi sinh vật liên quan đến khiếm khuyết hương “Rio” của cà phê – bao gồm Aspergillus fumigatus và Aspergillus candidus – cũng được sử dụng. Bên cạnh đó, quy trình lúc bấy giờ còn có mặt Aspergillus niger (hiện được biết đến rộng rãi nhờ vai trò trong sản xuất acid citric) và Aspergillus oryzae (Koji), cùng với nhiều loài Penicillium và Fusarium, vốn có thể hoặc không thể sinh mycotoxin tùy chủng.

Câu chuyện về nỗ lực công nghiệp hóa thành công đầu tiên của quá trình lên men trong ngành cà phê mang đến một bài học quan trọng về những rủi ro tiềm ẩn của các sáng kiến táo bạo nhưng xuất phát từ ý tốt. Dù những tiến bộ này có thể mang lại cải thiện đáng kể về chất lượng, chúng cũng có thể đi kèm những hệ quả không lường trước – như những gì Robison đã trải qua trong hành trình tạo ra “cà phê nuôi cấy”.

Trong đa số trường hợp, các chuyên gia thường hiểu rõ những rủi ro đã biết và có biện pháp giảm thiểu hợp lý. Tuy nhiên, có vẻ như vào thời điểm đó, cả giới chuyên môn lẫn xã hội đều chưa biết đến mycotoxin — một phần vì hạn chế của công nghệ phân tích khi ấy, vốn chưa đủ khả năng để phát hiện và nhận diện chúng.

Tựu chung, câu chuyện này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc cân bằng khát vọng đổi mới, sự sáng tạo và tri thức với trách nhiệm và chuẩn mực đạo đức. Những người tiên phong cần nỗ lực hiểu rõ các tác động từ khám phá của mình, để vừa đóng góp tích cực cho xã hội, vừa bảo vệ quyền lợi của bản thân và sức khỏe người tiêu dùng.

Nguồn tham khảo: Rahn, Anja, Ph.D. “Fermented Coffee: The Cautionary Tale of Cultured Coffee.” Dr. Kôfē – Curious About Coffee Science, truy cập ngày …, 2025.