L’olfatto degli insetti potrebbe trovare una delle sue applicazioni più concrete non solo negli ospedali, dove oggi si concentra la ricerca, quanto lungo la filiera agroalimentare. Un gruppo di ricercatori e dottorandi del Dipartimento di Scienze di Base e Applicate dell’Università della Basilicata, coordinato da Patrizia Falabella, ordinario di Entomologia Generale e Applicata, con la collaborazione del visiting professor Krishna Persaud dell’Università di Manchester, ha infatti sviluppato un biosensore “biomimetico” capace di riconoscere i segnali della degradazione degli alimenti replicando il funzionamento dell’apparato olfattivo degli insetti. Un prototipo esiste dal 2020, è tuttora funzionante e viene studiato anche in Spagna come base per ulteriori attività di ricerca, ma non ha ancora trovato un partner industriale disposto a trasformarlo in un prodotto commerciale.
Il principio è semplice: invece di affidarsi a reazioni chimiche tradizionali, il dispositivo sfrutta le strategie evolutive che consentono agli insetti di individuare il cibo a grande distanza. Il loro olfatto si basa sui chemiosensilli, dei microscopici peli presenti soprattutto sulle antenne. Qui i composti organici volatili (VOC), responsabili degli odori, vengono catturati da particolari proteine chiamate Odorant Binding Protein (OBP), che funzionano come veri e propri “traghetti”, trasportando le molecole odorose fino ai recettori sensoriali. È un sistema estremamente selettivo, capace di distinguere specifiche sostanze anche all’interno di miscele molto complesse.
I ricercatori lucani hanno riprodotto questo meccanismo in laboratorio utilizzando come modello la mosca soldato nera (Hermetia illucens), un insetto naturalmente attratto dai composti emessi dalla materia organica in decomposizione. Sono state ricreate quattro diverse OBP e fissate sulla superficie di altrettante microbilance a cristallo di quarzo (QCM), strumenti capaci di rilevare variazioni di massa infinitesimali. Quando le proteine intercettano le aldeidi prodotte dall’ossidazione dei grassi, il loro legame modifica impercettibilmente la frequenza di oscillazione del cristallo, generando un segnale facilmente misurabile.
È proprio questo aspetto a rendere il biosensore particolarmente interessante per il settore agroalimentare. Pesce, carne e salumi sono alimenti nei quali l’ossidazione dei lipidi rappresenta uno dei principali indicatori di perdita di freschezza e qualità. Disporre di uno strumento in grado di rilevare precocemente questi composti volatili consentirebbe di monitorare lo stato di conservazione lungo tutta la filiera, dal confezionamento allo stoccaggio, fino alla distribuzione e alla vendita.
Il controllo potrebbe essere effettuato in modo rapido, non distruttivo e direttamente sul prodotto, con vantaggi sia sul piano della sicurezza alimentare sia nella riduzione degli sprechi, evitando di eliminare alimenti ancora idonei al consumo o, al contrario, individuando tempestivamente quelli alterati.
Anche il costo rappresenta un punto di forza. Le microbilance a cristallo di quarzo sono relativamente economiche e la tecnologia può essere adattata con facilità a esigenze differenti. «Basta individuare le proteine adatte e lo strumento è versatile in tanti ambiti diversi», sottolinea la Falabella.
Eppure, nonostante il potenziale applicativo, nessuna azienda del comparto alimentare ha finora investito nello sviluppo industriale del prototipo e l’Università non dispone di risorse dedicate per avviare una start-up o accompagnare il trasferimento tecnologico verso il mercato.
Nel frattempo, la ricerca si è spostata anche in ambito biomedico. Cambiando insetto e quindi le proteine utilizzate, il principio rimane lo stesso ma il sensore può essere addestrato a riconoscere altri VOC. Il gruppo sta studiando le OBP della zanzara Anopheles gambiae per individuare i composti associati alla malaria e quelle della Drosophila melanogaster per il riconoscimento di molecole correlate ad alcune forme tumorali. Lo stesso moscerino della frutta, particolarmente sensibile all’etanolo, potrebbe inoltre ispirare una nuova generazione di etilometri miniaturizzati. Applicazioni che potrebbero attirare più facilmente l’interesse dell’industria diagnostica e farmaceutica, ma che non cambiano il dato di partenza: la prima dimostrazione concreta dell’efficacia di questi “nasi elettronici” è nata pensando al controllo della qualità degli alimenti, un settore nel quale la tecnologia sarebbe già pronta per uscire dal laboratorio.
Massimiliano Rella
In foto: le microbilance a cristallo di quarzo (QCM), cuore del biosensore biomimetico. Sulla loro superficie vengono immobilizzate le proteine olfattive degli insetti, responsabili del riconoscimento selettivo delle molecole odorose.
