NASO ELETTRONICO, LA NUOVA FRONTIERA PER LA SALVAGUARDIA DI TIPICITÀ E SICUREZZA ALIMENTARE

L’aroma di un alimento è dovuto alla presenza di molte sostanze chimiche che conferiscono caratteristiche e qualità uniche. E’ quindi fondamentale, nello sviluppo di molti prodotti, poter misurare con esattezza e identificare il grado ottimale di sviluppo dell’aroma e le caratteristiche di sapori persistenti. Tradizionalmente, questo difficile compito è stato delegato a gruppi di assaggiatori che tuttavia, nelle loro valutazioni, sono necessariamente condizionati dai gusti personali. A volte vengono usate tecniche analitiche, ma è complicato e costoso correlare i dati ottenuti alle informazioni sensoriali in quanto tali tecniche riconoscono singole molecole.
Al contrario, le valutazioni del naso elettronico sono obiettive, ripetibili, altamente accurate e relativamente economiche; l’interpretazione dei dati è semplice, veloce e può essere fatta in tempo reale.

“Il naso hi-tech - dice Giorgio Sberveglieri, Università di Brescia - una volta addestrato, può eseguire l'analisi sensoriale nei controlli di routine, fornendo un giudizio oggettivo dell'odore monitorato. Le sue potenzialità per applicazioni nel settore alimentare sono già dimostrate e comprendono: la valutazione della qualità di diversi tipi di alimento attraverso l'esame degli odori o il controllo dei processi di cottura, il monitoraggio dei processi di fermentazione, la verifica dei fenomeni di irrancidimento di prodotti, l'indagine sulla genuinità dei succhi di frutta. E il monitoraggio degli odori degli alimenti e delle bevande e la classificazione del caffè, l'ispezione dei contenitori delle bevande, l'analisi del grado di maturazione della frutta prima e dopo il raccolto, l'indagine di difetti presenti nell'olio d'oliva”.

La prima pubblicazione sul "naso elettronico" appare su Nature nel 1982, firmato da un giovane ricercatore inglese, Krishna Persaud, dell'istituto di Scienza e Tecnologia dell'Università di Manchester che lavorava con una serie di sensori di tipo ossido metallici, simili a quelli impiegati per individuare le fughe di gas, per discriminare e classificare gli odori Oggi il suo primo "naso elettronico" si puo’ vedere esposto al Museo della Scienza di Londra. Successivamente, insieme a Paolo Pelosi ' del dipartimento di Chimica e Biotecnologie agrarie dell'Università di Pisa, i due ricercatori passano a sensori a polimeri dotati di conducibilità elettrica, e costruiscono un nuovo tipo di naso elettronico che riconosce e valuta obiettivamente i profumi, come il muschio e Fylang-ylang. Dall'importante scoperta all'applicazione industriale il passo e’ stato breve: per i "nasi ricostruiti" sono stati creati raffinati software in grado di archiviare e conservare un gran numero di odori percepiti e codificati dal naso elettronico. In questo modo il riconoscimento e’ diventato sempre piu’ facile. In pochi anni si e’ arrivati ad avere oltre dieci società che producono e vendono i nasi elettronici nel mondo.
La ricerca italiana e’ molto vivace e particolarmente attivo e’ il Dipartimento di Ingegneria Elettronica dell'Universita’ di Roma Tor Vergata dove, con il coordinamento di Arnaldo D'amico e Corrado Di Natale, dal 1995 si progettano e costruiscono nasi elettronici e oggi si sviluppano sensori chimici a alta risoluzione. "Attualmente sono in corso studi che codificano e archiviano odori importanti- spiega Corrado Di Natale - nel campo alimentare, dove in collaborazione con l'istituto Nazionale della Nutrizione, sottoponiamo al vaglio del naso elettronico pesce, pomodori e latte per definirne la freschezza".
Il naso elettronico può annusare anche l'acqua e capire se e’ inquinata.

Struttura e caratteristiche del naso elettronico
Tra tutti i sensi dell’uomo, l’olfatto è sempre stato il più arbitrario; per questo i ricercatori hanno sempre cercato di capire in che modo funziona, e l’architettura dei nasi elettronici deriva proprio dalla struttura del sistema olfattivo dei mammiferi e può essere suddivisa in tre diversi componenti: rilevatore, elaborazione segnali, identificazione/riconoscimento.
In un tipico naso elettronico il rilevatore è composto da un sistema di campionamento chimico e da una matrice di sensori, normalmente caratterizzati da una scarsa selettività, ovvero sensibili a molte classi di composti chimici. Questi sensori tuttavia hanno caratteristiche diverse per consentire, dall’insieme delle loro risposte, di ottenere un pattern caratteristico per ciascuna miscela chimica.
Il sistema di elaborazione provvede alla scrematura e alla normalizzazione dei dati forniti dai sensori, vengono cioè eliminati le informazioni ritenute inattendibili, ad esempio a causa dell’effetto deriva, e gli elementi ridondanti.
Il sistema di riconoscimento non è altro che un programma che interfaccia i dati del suo data base con quelli ottenuti dal rilevatore. Il data base che non è altro che una classificazione precisa e schematica dei possibili odori che il naso elettronico può riscontrare durante la sua attività, ovvio quindi che si renda necessario un periodo di addestramento della macchina. Proprio come l’olfatto delle persone, il naso elettronico impara con l’esperienza e migliora con l’uso; è progettato per analizzare, riconoscere e identificare bassi livelli (parti per miliardo) di sostanze chimiche volatili.
Interessante inoltre la possibilità, attraverso l’utilizzo di una rete neurale, di fornire una stima della concentrazione di un odorante e le caratteristiche come fossero valutate da un esperto umano.