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Il “futuro prossimo” dei consumi ittici: i cell-based seafood

of Pinarelli J., Giaccone V.


Se guardiamo al futuro, gli scenari che si aprono ai nostri occhi possono suscitare un’impressione positiva o negativa in base a come interpretiamo i messaggi che ci arrivano. Questo vale anche nel caso dei “prodotti ittici futuribili”, derivati cioè dalla coltivazione in vitro di cellule ricavata da animali acquatici. Non possiamo certo chiamarli “prodotti della pesca”, perché non rientrano nella definizione di legge di questi prodotti: “tutti gli animali marini o di acqua dolce (ad eccezione dei molluschi bivalvi vivi, echinodermi vivi, tunicati vivi e gasteropodi marini vivi e di tutti i mammiferi, rettili e rane), selvatici o di allevamento, e tutte le forme, parti e prodotti commestibili di tali animali” (definizione tratta dal Reg. CE n. 853/2004. Questi nuovi alimenti ittici appaiono come una “pasta” che nasce dalla moltiplicazione di cellule ittiche ottenuta in appositi incubatori da laboratorio. Non possiamo pretendere che tutti voi che ci leggete siate affascinati da questa nuova tecnologia alimentare. La fabbricazione di tessuti animali o vegetali realizzata in ambienti confinati, però, può aprire orizzonti significativi per la produzione di alimenti per l’uomo e come ogni innovazione tecnologica merita la nostra attenzione e, soprattutto, merita una precisa comunicazione dei fatti, il più possibile scevra di tendenziosità o di partigianeria per partito preso. Stiamo, quindi, ai fatti ed entriamo in argomento.

Il contesto: aumenta il fabbisogno di prodotti ittici
Secondo un Rapporto delle Nazione Unite del 2019, la popolazione mondiale aumenterà di 2 miliardi nei prossimi 30 anni, raggiungendo 9,7 miliardi di persone nel 2050. Questo incremento demografico farà aumentare la domanda mondiale di prodotti agricoli e il consumo di proteine.
Stando a dati FAO, il consumo pro capite globale di pesce è cresciuto dai 9 kg del 1961 ai 20,3 kg del 2018 (FAO, 2020). Nel prossimo decennio questa cifra è destinata ad aumentare, superando i 21 kg pro capite nel 2030. Le quantità di prodotti ittici che derivano dalla pesca si riducono con regolarità e devono essere compensate dalle produzioni nel settore dell’acquacoltura.
Nel 2018 l’uomo ha prodotto 179 milioni di tonnellate di prodotti della pesca e il 46% di tale produzione (82 milioni di tonnellate) lo si è ricavato dall’acquacoltura. Una produzione pari a oltre 400 miliardi di dollari americani e il comparto dell’acquacoltura ha contribuito a questi ricavi con oltre 250 miliardi di dollari (FAO, 2020).
Si stima che circa il 30% di tutti gli stock ittici si stia esaurendo più velocemente di quanto si possano ricomporre e che un altro 60% venga già pescato al massimo livello sostenibile dall’ecosistema acquatico (Specht et al., 2021). Consideriamo anche che all’alimentazione umana sono stati destinati, in effetti, 156 milioni di tonnellate di prodotti della pesca, mentre i restanti 22 milioni di tonnellate sono andati ai settori del consumo animale, sotto forma di farine e di olio di pesce. Inoltre, l’acquacoltura deve e dovrà sempre di più fare i conti con i costi energetici per la sua gestione e con i costi delle materie prime destinate alla produzione di mangimi. È quindi molto probabile che, nel prossimo futuro, emergano delle difficoltà per l’acquacoltura a soddisfare tutte le richieste del mercato.
Visto che l’acquacoltura non sarebbe capace soddisfare in modo sostenibile la crescente domanda globale di prodotti ittici, si stanno studiando nuovi sostituti delle proteine animali tradizionali. Tra le diverse opzioni ci sono anche i prodotti della cosiddetta agricoltura cellulare: si tratta di tecnologie che si basano sulla produzione di “nuovi alimenti” ricavati dalla proliferazione in vitro di colture cellulari, invece che ricavati direttamente dalle piante o da animali (Tuomisto, 2019). Il processo dell’agricoltura cellulare è stato sperimentato, tra i primi, dall’olandese Mark Post dell’Università di Maastricht nel 2013 ed è stato successivamente adattato ai prodotti ittici a partire dal 2016 (Halpern et al., 2021).

L’agricoltura cellulare
Negli ultimi anni, lo scenario dell’agricoltura cellulare è cresciuto in maniera esponenziale. Il panorama commerciale del settore comprende più di 70 start-up focalizzate sugli input degli sviluppi, servizi e/o prodotti finali di carne coltivata. Altre 40 aziende hanno annunciato pubblicamente un’iniziativa formale o una linea di business in questo specifico settore e gli investimenti hanno superato i 350 milioni di dollari nel 2020 (GFI, 2020). L’intero processo di coltivazione della carne si applica sia agli animali terrestri che ai prodotti ittici (Potter et al., 2020). In termini di interesse per il prodotto, il 28% delle aziende si concentra sulla carne bovina e suina, il 12% sui prodotti ittici, il 10% sul pollame. Il restante 28% delle aziende non si concentra sui prodotti finali, bensì sulle materie prime o sulle attrezzature necessarie al processo di produzione (Guan et al., 2021). Le aziende che si concentrano nella produzione dei nuovi alimenti ittici sono riportate in Tabella 1.
Col crescente interesse per l’agricoltura cellulare come strumento per affrontare le sfide della salute pubblica, dell’ambiente e del benessere degli animali, l’idea di produrre “nuovi prodotti ittici” da colture di cellule e tessuti di pesce sta emergendo come approccio per affrontare sfide simili con i sistemi di acquacoltura industriale e di pesca (Rubio et al., 2019). I prodotti ittici innovativi a base cellulare (cell-based seafood), noti anche come cultured, cellular o in vitro seafood, derivano dal pesce comunemente consumato (salmone e tonno) o dai crostacei (gamberi e granchi) (Waltz, 2021).
La loro produzione avviene attraverso la coltivazione di cellule raccolte da pesci o crostacei donatori in un bioreattore, che fornisce loro l’ambiente ideale per la proliferazione e differenziazione cellulare.
Un elemento essenziale nel processo produttivo è il mezzo di coltura, che fornisce i componenti nutrizionali necessari alle cellule. Inizialmente molti ricercatori del settore hanno utilizzato un terreno di coltura che conteneva una certa percentuale di siero ematico animale, perlopiù siero fetale bovino (Waltz, 2021). Tuttavia, a causa dei problemi etici relativi all’utilizzo del siero fetale bovino, insieme ai costi elevati e all’incostanza da lotto a lotto, molte aziende che operano nel settore della coltivazione in vitro di carne e prodotti ittici coltivati a base cellulare stanno cercando terreni di coltura alternativi (Ong et al., 2021).
Attualmente sono già disponibili mezzi di coltura privi di siero fetale bovino, ma ugualmente ricchi in amminoacidi, vitamine, glucosio e sali inorganici, che sono fattori essenziali nella crescita e nel metabolismo cellulare (Zhang et al., 2020).
Il materiale di partenza è costituito da cellule staminali, di origine animale o vegetale, secondo le necessità. Va ricordato che in tutti gli esseri viventi che partono da una forma embrionale le cellule staminali sono le progenitrici di tutte le linee cellulari che poi, associandosi, daranno origine ai vari tessuti agli organi e agli apparati che formano l’essere vivente (pianta, animale e uomo). Come tali, le cellule staminali hanno la caratteristica di essere totipotenti, o meglio, polifunzionali: ciò significa che, a seguito di precisi stimoli, da una cellula staminale si possono sviluppare linee cellulari anche molto differenti fra loro, in particolare cellule muscolari, nervose, cardiache, epatiche e così via.
Il processo di “coltivazione” delle cellule staminali è condotto in appositi fermentatori nei quali le cellule flottano nel fluido nutritivo. Il processo si sviluppa in due fasi:
la proliferazione delle cellule;
la differenziazione cellulare.
Nella fase di proliferazione si fa in modo che le cellule replichino e raggiungano la concentrazione desiderata. Nella fase di differenziazione, le cellule ancora indifferenziate iniziano ad assumere le caratteristiche delle cellule muscolari (i miociti) che, col tempo, si fondono per formare i cosiddetti miotubi (Tuomisto, 2019).
Nel tessuto muscolare “nativo” i miociti si aggregano in fascetti che poi sono avvolti e sorretti da sottili membrane costituite da tessuto connettivo che forma il supporto meccanico dei miociti e che conferisce robustezza al muscolo, mentre i miociti ne sono l’elemento contrattile.
Nel caso delle carni coltivate in vitro, le sole cellule muscolari non hanno una struttura di sostegno e la loro aggregazione si presenta macroscopicamente come una sorta di pasta molle. Per foggiare aggregati di cellule muscolari che ricordino la normale struttura della carne, dando loro una forma tridimensionale, bisogna fornire dall’esterno un sostegno meccanico, un’impalcatura che logicamente deve anche essere commestibile e biocompatibile, per fornire la struttura per la crescita e la maturazione cellulare (Waltz, 2021). Questi materiali di sostegno, definiti in inglese scaffold, si presentano come una sorta di rete porosa a struttura tridimensionale che imita struttura e funzione della matrice extracellulare, sulla quale le cellule aderiscono e crescono. Gli scaffold ideali dovrebbero avere una superficie specifica relativamente ampia per favorire l’adesione e la crescita cellulare, proprietà flessibile di contrazione e rilassamento e buona compatibilità cellulare.
Un materiale organico, per essere riconosciuto idoneo come scaffold, deve rispondere a precisi requisiti: il materiale di sostegno deve risultare perfettamente commestibile, di buona digeribilità, deve essere perfettamente salubre e adatto al consumo umano. Inoltre, gli scaffold devono anche risultare convenienti dal punto di vista economico (Browe e Freeman, 2019). Per citare un esempio, alcuni studi sperimentali hanno dimostrato che le foglie di spinacio decellularizzate possono essere un buon materiale di sostegno e fungere da impalcatura commestibile, in quanto possiedono una rete vascolare che potrebbe potenzialmente mantenere la vitalità delle cellule satelliti (Jones et al., 2021).

Polpa di pesce coltivata in vitro
Secondo Rubio e collaboratori (2019), le cellule muscolari di pesce sono più facili da coltivare in un bioreattore rispetto ai tessuti muscolari dei mammiferi, principalmente per la loro capacità di crescere a temperature più basse, condizione che in teoria dovrebbe ridurre le richieste di trasferimento di calore nella coltivazione in bioreattore su larga scala, con conseguente riduzione dei costi di produzione. Nonostante ciò, sono ancora necessarie ulteriori ricerche per stabilire un sistema di produzione sostenibile su scala industriale. Esistono ancora diversi ostacoli per l’introduzione dei prodotti coltivati sul mercato, tra cui il costo di produzione, il superamento dei vincoli normativi e l’accettazione da parte dei consumatori.
Attualmente i prodotti ittici a base di cellule sono molto costosi da produrre. La start-up Shiok Meats, con sede a Singapore, afferma che un chilogrammo di polpa di gamberetto coltivata in laboratorio costa $ 5.000 (Aravindan e Teo, 2020). Invece, la start-up Wildtype, sita a San Francisco, California, e che ha come finalità la coltivazione di salmone in laboratorio, nel 2019 ha prodotto un sushi roll al salmone del costo di $ 200 (Lamb, 2019).
La maggior parte dei costi di produzione totali per i prodotti ittici coltivati sono relativi al fluido nutritivo di crescita; però si stima che, con lo sviluppo continuo delle tecnologie, i costi di questi mezzi possono ridursi nei prossimi anni.
Per quanto riguarda la sfida normativa, gli enti giuridici dei vari Stati dovrebbero sviluppare nuove disposizioni legislativi adeguate a fronteggiare la vera e propria “ondata” di proteine alternative che sta per raggiungerci. È necessario mettere a punto una nuova legislazione alimentare che possa garantire ai consumatori un elevato livello di sicurezza igienico-sanitaria di questi prodotti e che regolamenti la trasmissione di informazioni corrette da produttori a consumatori, attraverso l’etichetta di prodotto e/o le vie informatiche.
Una corretta regolamentazione normativa può anche stimolare l’innovazione e promuovere la creazione di valore (World Economic Forum, 2019).
In particolare, nell’Unione Europea, in forza del principio di precauzione esplicitamente sancito dal Regolamento CE n. 178/2002, è essenziale che vi siano chiare evidenze scientifiche a comprova del fatto che questa nuova gamma di potenziali alimenti non comporti alcun rischio per la salute umana (Ketelings et al., 2021). Questo principio generale dovrà, logicamente, essere applicato anche al cell-based seafood.
Nell’Unione Europea i prodotti ittici coltivati dovranno essere ascritti alla categoria del Novel Food, la cui autorizzazione è disciplinata dal Regolamento UE n. 2283/2015.
Di conseguenza, prima che il cultured seafood possa essere immesso sul mercato bisognerà che sia riconosciuto dall’Unione Europea come Novel Food e che sia autorizzato dalla Commissione europea a seguito del parere favorevole dell’Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare (EFSA).
Oltre a questi due regolamenti, si dovranno poi affiancare anche i requisiti che sono già attualmente in vigore sugli alimenti ottenuti con tecniche di ingegneria genetica, poiché alcuni approcci di produzione del Cell-based seafood comportano la modificazione genetica delle cellule staminali (Parlamento europeo e Consiglio dell’Unione Europea, 2003). I regolamenti comunitari sopraccitati sono i fondamenti giuridici principali in base ai quali si dovranno disciplinare la produzione e l’immissione in commercio per uso alimentare umano del cultured seafood.
Va poi ricordato che, oltre ai suddetti tre regolamenti, altri dettano condizioni più dettagliate per garantire il massimo livello di sicurezza, tra cui il Regolamento UE n. 1169/2011 sull’etichettatura degli alimenti e i cinque regolamenti unionali che sono entrati in vigore di recente e che stabiliscono le regole per effettuare i controlli ufficiali sui prodotti di origine animale e i criteri microbiologici (nella fattispecie, i Regolamenti UE n. 625/2017, n. 624/2019 e n. 627/2019).
Inoltre, gli operatori del settore alimentare che intenderanno mettersi a produrre cell-based seafood saranno equiparati a tutti gli altri produttori di alimenti per l’uomo e, di conseguenza, dovranno disporre nella propria “azienda-laboratorio” di un sistema di monitoraggio della sicurezza alimentare come l’HACCP, per garantire la sicurezza lungo tutta la catena alimentare (Stephens et al., 2018). È molto probabile, inoltre, che queste nuove “aziende-laboratorio” debbano essere in possesso dell’autorizzazione sanitaria prevista dai Regolamenti CE n. 852/2004 e n. 853/2004 per le industrie alimentari che producono alimenti di origine animale, attraverso un vero e proprio “riconoscimento” rilasciato dal servizio veterinario competente per territorio.
Probabilmente l’ostacolo più impegnativo è l’accettazione da parte dei consumatori, in gran parte perché il comportamento umano è difficile da modificare (Halpern et al., 2021). Ci si aspetta che l’approvazione dei consumatori dipenda da un’ampia varietà di determinanti che vanno dalle percezioni legate alla tecnologia alle aspettative specifiche del prodotto (Verbeke et al., 2015). La costumer acceptance, inoltre, è la sfida meno studiata fino ad oggi per quanto riguarda i prodotti ittici: però alcuni studi hanno dimostrato che i consumatori potranno riservare alla cultivated meat preoccupazioni associate alle sensazioni istintivamente negative che simili prodotti inducono in molti di noi. Per istinto, infatti, molti di noi di fronte ad alimenti nuovi e sconosciuti come questi manifestano incertezze e dubbi, per il fatto che “non sono naturale”, “non garantiscono sufficienti livelli di salubrità” o hanno sapore e consistenza a cui non siamo abituati (Bryant et al., 2019).
Esistono alcune strategie che potrebbero aiutare a superare questo dilemma, come ad esempio fornire informazioni chiare e trasparenti ai consumatori e sviluppare nuove tecnologie per migliorare il sapore e la consistenza dei prodotti.
In conclusione, il settore delle proteine coltivate in laboratorio è nuovo ma in rapido sviluppo: sembra essere un’ottima alternativa alle proteine convenzionali e può apportare diversi benefici alla salute umana, animale e del nostro pianeta. Esistono ancora varie sfide che devono essere affrontate prima dell’introduzione del cell-based seafood sul mercato, ma ci si aspetta che in un futuro assai prossimo questi prodotti saranno accessibili sul mercato per ampie fasce di consumatori, almeno nel mondo occidentale economicamente sviluppato, più sensibile alle tematiche connesse a vario titolo al consumo delle proteine di origine animale e alla tutela dell’ecosistema ambientale.


Juliane Pinarelli Fazion
Borsista presso il Dipartimento di Medicina animale, Produzioni e salute
Università di Padova

Valerio Giaccone
Dipartimento di Medicina animale, Produzioni e salute
Università di Padova



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