La sostenibilità alimentare passa per i biosensori

La sostenibilità alimentare passa per i biosensori

La sostenibilità alimentare passa per i biosensori

Una combinazione intelligente di componenti biologiche, come enzimi o batteri, e di componenti tecnologiche che rilevano i cambiamenti fisico-chimici e li trasmettono sotto forma di dati: con i biosensori è possibile tracciare un alimento, verificarne il contenuto nutrizionale o l’eventuale contaminazione da pesticidi. Lo scopo? Avere un cibo sempre più sano, evitando gli sprechi.

Non c’è sostenibilità alimentare senza sviluppo tecnologico. Chi lavora nel settore sa che i due settori sono spesso compagni di viaggio, tanto che sono innumerevoli le innovazioni tecnologiche sviluppate per affrontare e migliorare la produzione alimentare. I biosensori e le tecnologie di biosensing sono parte di queste innovazioni. Il mercato globale impone tecniche all’avanguardia e quanto più economiche possibili per la sicurezza della qualità del cibo che mangiamo: i biosensori sono un’opportunità che soddisfa entrambi questi requisiti.

Precisi come l’elettronica, sensibili come esseri viventi

I biosensori si presentano come una sintesi tecnologica di biologia, fisica e chimica, combinando così i vantaggi dei sistemi biologici con la risposta quantitativa e veloce degli strumenti elettronici. 

Un biosensore può essere definito come un dispositivo analitico utilizzato per il rilevamento di una specifica sostanza. Al contatto con essa, il biosensore reagisce e trasforma tale interazione in un dato rilevabile quantitativamente. Un esempio classico è il glucometro, lo strumento con cui i pazienti diabetici sono in grado di rilevare la concentrazione di glucosio nel sangue. In questo caso, l’elemento del biosensore è l’enzima glucosio ossidasi. 

Economici e veloci, alcuni biosensori sono già in uso da tempo in campo alimentare, specie nel controllo della qualità conformemente alle normative europee di sicurezza HACCP. In questo ambito sono spesso batteri: alcuni esempi sono biosensori utilizzati per la determinazione di sostanze antibatteriche (come gli antibiotici usati negli allevamenti) nel latte o per la valutazione della presenza di metalli pesanti in altri alimenti liquidi. E ancora, i biosensori possono essere utilizzati per la valutazione della contaminazione del suolo, e si può analizzare la tossicità dei sedimenti prima del loro riutilizzo come suolo agricolo. 

“La tecnologia dei sensori è la punta avanzata dello sviluppo in quasi tutti i settori della produzione agricola e alimentare” spiega Viviana Scognamiglio, ricercatrice del Consiglio nazionale delle ricerche italiano, autrice di un articolo per la rubrica Food, science and nutrition di SciTechConnect. “Il mercato dei sensori è cresciuto da 81,6 miliardi nel 2006 a 184,1 miliardi nel 2016. Una quantità importante di questo mercato è rappresentata dalla rivoluzione dei biosensori che promuovono il cibo sostenibile nel futuro prossimo”.

Alleati efficienti e precisi

Le innovazioni nel campo dei biosensori includono molte opportunità per tecnologie avanzate in grado di garantire, con velocità e costi contenuti, la qualità, sicurezza, autenticità e tracciabilità dei cibi. “La qualità e sicurezza dei cibi sono elementi essenziali per un cibo sostenibile e salutare” continua l’esperta. “L’aspetto, il sapore, l’odore, il contenuto nutrizionale, gli ingredienti funzionali, la freschezza, il sapore e la consistenza sono parametri cruciali da considerare, insieme alla valutazione della composizione corretta dei componenti naturali (zuccheri, amminoacidi) o degli additivi. Allo stesso tempo, il cibo sicuro richiede il rispetto di alcuni limiti legali sul contenuto di inquinanti (metalli pesanti o pesticidi. Per tutte queste valutazioni, i biosensori sono alleati precisi ed efficienti”.

Alcune applicazioni pratiche

La composizione chimica del cibo cambia, soprattutto durante le fasi di stoccaggio, e i cambiamenti del contenuto in glucosio e fruttosio sono notoriamente i responsabili dei processi di imbrunimento tipici per esempio di frutta e verdura. Per questo, il monitoraggio dei livelli di glucosio è un importante indicatore di freschezza: i biosensori in questo caso sono basati, come i glucometri dei diabetici, sull’ossidazione dell’enzima glucosio ossidasi, rilevato da un sensore elettrochimico e trasformato in un indice quantitativo.

Per identificare invece la presenza di insetticidi e pesticidi, la maggior parte delle tecniche utilizzate prevedono l’utilizzo di enzimi idrolasi, come la acetilcolinesterasi o la butirilcolinesterasi. L’attività catalitica degli enzimi viene misurata prima e dopo l’esposizione al campione che si presume inquinato: se vi è una diminuzione nella risposta enzimatica, vuol dire che i pesticidi sono presenti. Per quanto riguarda erbicidi invece, i biosensori sono di solito organismi che effettuano fotosintesi, come per esempio alghe.

Cosa ci riserva il futuro

Ad ora, i biosensori sono notevolmente utilizzati nella filiera alimentare nei primi stadi, ma presto potrebbero essere realtà quotidiana nella vita di ogni consumatore. Diverse aziende, stanno sviluppando etichette che si deteriorano alla stessa velocità dei prodotti di cui portano le informazioni. Spesso la data di scadenza riportata sulle confezioni non è che una stima, mentre il biosensore è in grado con sicurezza di indicare se il prodotto è ancora commestibile, portando quindi notevoli benefici per quanto riguarda lo spreco alimentare, arrivato, secondo i dati FAO, ad oltre un terzo del cibo globalmente prodotto.



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