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Con marzo il ciclo di webinar organizzato da METROFOOD-IT è entrato nella sua fase centrale. Tra il 5 e il 6 marzo si sono tenute ben quattro dirette on line, ognuna delle quali caratterizzata da una forte partecipazione di addetti ai lavori del mondo della Food Science. Il primo appuntamento, intitolato “Lab-on-Chip: una nuova sfida per la sicurezza alimentare” è stato tenuto dalla Dottoressa Francesca Costantini del Dipartimento di Biologia Ambientale dell’Università La Sapienza di Roma e dal professore Domenico Caputo, del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Elettronica e Telecomunicazioni della Sapienza Università di Roma. Nel corso del webinar si è per l’appunto parlato dei Lab-on-Chip, un vero e proprio sistema miniaturizzato in grado di analizzare soluzioni di campione. I vantaggi della miniaturizzazione sono numerosi: piccoli volumi (di campione e reagenti), inquinamento ridotto, reazioni più veloci e cicli termici rapidi. Le potenziali applicazioni dei Lab-on-Chip riguardano il rilevamento di un analita in un campione, la genomica, la proteomica e la diagnostica medica, la lisi cellulare, l’alimentazione e agricoltura. In particolare, il Lab-on-Chip de La Sapienza si è concentrato sullo sviluppo di una piattaforma optoelettronica basata su dispositivi a film sottile per il trattamento termico e il rilevamento degli analiti, il rilevamento di micotossine (piattaforma 1) e di batteri e virus (piattaforma 2), nonché l’amplificazione di acidi nucleici.

I materiali nanocompositi

Un argomento contiguo è stato trattato nel corso del webinar “Materiali nanocompositi come piattaforme multisensoristiche per il controllo della qualità e autenticità di alimenti”, a cura del Prof. Marco Giannetto dell’Università degli studi di Parma. Nel corso della diretta si è parlato delle applicazioni dei sensori e biosensori per il controllo della qualità, autenticità e sicurezza di materie prime e prodotti alimentari finiti. Il professore ha fatto riferimento ai “Sensori con trasduzione elettrochimica”, che sono caratterizzati da costi sostenibili, da una miniaturizzazione del sensore e da una maggiore compattezza-portabilità della strumentazione di acquisizione dei dati, con una alimentazione a Bassa tensione (anche a batteria). Si è poi entrati nel dettaglio dei materiali nano (bio) compositi, che sono frutto della combinazione di nanomateriali con altre matrici quali, ad esempio Polimeri, polimeri conduttori elettrochimicamente generati e recettori biologici. I vantaggi dei materiali nano bio compositi sono di diversa natura, a partire dalla elevata biocompatibilità e bioaffinità della nanaparticelle e della altrettanto elevata specificità dei biorecettori (anticorpi, acidi nucleici, etc). I materiali nanocompositi sono alla base dei Biosensori (immunosensori, genosensori), di cui sono stati forniti numerosi casi applicativi nel corso del webinar. Sul finale si è poi parlato delle piattaforme multisensoristiche costituite da "arrays" di sensori "untargeted ", caratterizzate dall’assenza di uno specifico recettore /biorecettore e dalla presenza di materiale elettrodico sensibile verso classi di analiti (selettività vs specificità).  L’obiettivo, in questo caso, è la classificazione di campioni, piuttosto che l’analisi quali/quantitativa «targeted».

Lingue elettroniche portatili e IoT

Un argomento contiguo è stato affrontato nel corso del webinar “Lingue elettroniche” portatili per la valutazione della qualità degli alimenti come dispositivi smart basati su IoT”, sempre a cura del Professor Giannetto in collaborazione con la Professoressa dei medesimo ateneo, Ilaria De Munari. Nel corso del seminario si è inizialmente fatto riferimento alla definizione di Lingue e nasi elettronici, che possono essere considerati come piattaforme multisensoristiche che mimano gli organi di senso degli organismi viventi e che possono o considerarsi l’evoluzione delle analisi  sensoriali tramite panel test condotti con assaggiatori "umani".  Le lingue elettroniche, in particolare, sono caratterizzate dalla prevalenza di sensori elettrochimici con trasduzione potenziometrica (ioni) o voltammetrica (tutte le specie elettroattive) e da una ampia gamma di materiali sensibili per la funzionalizzazione degli elettrodi. In ogni caso parliamo di dispositivi compatti, economici e portatili. L’ambito di applicazione è relativo al Monitoraggio e controllo di processo (PAT) e al controllo qualità e conformità «on site» (PON), con vantaggi che possono essere riassunti nella rapidità, basso costo e facilità di utilizzo. La professoressa De Munari si è invece successivamente concentrata sull’IoT (Internet of Things), un paradigma tecnologico in cui dispositivi e sottosistemi comunicano interagendo fra loro e/o con un cloud. Nel concreto l’IoT è costituito da un insieme di tecnologie che possono includere reti di sensori, realtà aumentata, sistemi logistici e infrastrutture di vario tipo. Nell’ambito alimentare le soluzioni IOT possono essere utili per rilevare frodi alimentari, garantire la qualità del prodotto e monitorare punti diversi della catena produttiva. Insomma, lo sviluppo di dispositivi portatili per lingue elettroniche (ma anche nasi elettronici …) è un campo di ricerca aperto e in continua crescita. L’obiettivo è avere dispositivi che possano essere facilmente usati sul campo mantenendo nel contempo elevate prestazioni.

La spettroscopia laser fotoacustica

Un altro tipo di tecnologia è stato invece affrontato nel webinar “Spettroscopia laser fotoacustica:
una nuova tecnica per la sicurezza alimentare”, condotto da Luca Fiorani di Enea. Inizialmente è stato descritto il funzionamento di questa applicazione: il raggio laser è modulato ad una frequenza audio e irradia un campione all'interno di una cella fotoacustica. La radiazione viene quindi assorbita dal campione, generando un aumento della temperatura  e un espansione adiabatica, con conseguente generazione di onde di pressione (suono). Il suono viene rilevato da un microfono accoppiato ad un amplificatore lock-in.  Lo spettro di assorbimento del campione si ottiene modificando la lunghezza d'onda del laser. La LPAS è stata applicata con successo per analisi di sicurezza alimentare per prodotti come succhi di frutta, olio, origano, latte, pollini, riso (farina e cereali), zafferano, frutti di mare. Il vantaggio è quello di andare  sul campo e misurare il campione sconosciuto in cinque minuti, ottenendo immediatamente dei responsi di sospetto o autenticità. La tecnica, ad esempio, è in grado di rilevare l’adulterazione dello zafferano ad un livello di pochi punti percentuali in meno di un minuto.

I webinar organizzati da METROFOOD-IT continuano sino metà aprile.

Il prossimo appuntamento, la Blockchain per la tracciabilità agroalimentare, a cura del Prof Remo Pareschi e del Dottor Sandro Pullo dell’Università degli studi del Molise è in programma il 26 marzo alle ore 10.

Lab-on-Chip: una nuova sfida per la sicurezza alimentare
Dottoressa Francesca Costantini, Dipartimento di Biologia Ambientale Università di Roma La Sapienza -
Professor Domenico Caputo, Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Elettronica e Telecomunicazioni, Università di Roma La Sapienza -

Materiali nanocompositi come piattaforme multisensoristiche per il controllo della qualità e autenticità di alimenti
Professor Marco Giannetto dell’Università degli studi di Parma -

“Lingue elettroniche” portatili per la valutazione della qualità degli alimenti come dispositivi smart basati su IoT
Prof. Marco Giannetto, Prof. Ilaria De Munari, Università degli Studi di Parma  - , 

Spettroscopia laser fotoacustica: una nuova tecnica per la sicurezza alimentare”
Dottor Luca Fiorani ENEA -