Un prototipo di naso elettronico

Siamo così abituati a usarlo in modo spontaneo e automatico, che non ci rendiamo conto di quanto l'olfatto guidi le nostre scelte e condizioni la nostra vita. Uno dei passaggi più famosi de 'À la recherche du temps perdu' di Marcel Proust è quello in cui il protagonista, assaggiando un dolce, ricorda l'infanzia passata dalla zia malata a Combray.

Gli aromi innescano ricordi o desideri che influenzano in modo subliminale gli esseri umani: un odore è capace di emozionarci, ricordandoci una persona o una situazione precisa. Negli anni Ottanta, il fisiologo inglese Krishna Persaud ha immaginato addirittura di utilizzare sensori chimici per realizzare uno strumento in grado di imitare il comportamento dell'olfatto naturale, dando vita al primo naso elettronico.

Il naso elettronico si compone di sensori che simulano i recettori olfattivi situati nelle narici e di un sistema di elaborazione dati che classifica gli odori mimando il ruolo della corteccia cerebrale; è però complicato riprodurre l'ampio spettro di applicabilità, perché a fronte dei circa 100 milioni di recettori utilizzati dall'olfatto umano i nasi elettronici attuali fanno uso di poche unità o al massimo decine di sensori.

Al momento questi dispositivi sono in grado di fornire risposte solo a problemi specifici e trovano applicazione soprattutto nel settore alimentare, dove rappresentano un valido supporto per il controllo della qualità dei prodotti.

In questo ambito svolge attività di ricerca anche l'Istituto di biofisica (Ibf) del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr) di Palermo, che ha utilizzato un naso elettronico per valutare la qualità delle mele ready-to-eat (pronte da mangiare) che, nonostante la durata di conservazione fissata dal punto di vista microbiologico a circa una settimana sotto refrigerazione, in pochi giorni subiscono degradazioni biochimiche che producono cattivi sapori e cambiamenti nell'aspetto. “Parametri di qualità come acidità, solidi solubili e fermezza sono stati determinati a diversi tempi di conservazione (0, 4, 8 e 12 giorni) e i dati ottenuti dal naso elettronico sono stati confrontati con la valutazione sensoriale eseguita da un comitato di giudici, esperti assaggiatori”, spiega Valeria Guarrasi, tecnologo alimentare e ricercatrice dell'Ibf-Cnr. “Il cambiamento aromatico delle fette di mela confezionate, inoltre, è stato analizzato rispetto a due modalità di conservazione: in aria e in atmosfera modificata, conservate entrambe a 4 °C. I nostri dati mostrano che i cambiamenti aromatici rilevati dal naso elettronico sono in accordo con quelli ottenuti dalle analisi fisiche e chimiche e dal panel di valutazione. Si conferma che la conservazione di prodotti in atmosfera modificata con azoto è capace di prolungare la shelf-life delle fette di mela fresca tagliata fino a una settimana in più rispetto alla conservazione in aria non modificata”.

Un'altra versione di naso elettronico è stata applicata alla valutazione dell'aroma del caffè dopo il confezionamento, per il controllo di qualità nelle produzioni industriali. I ricercatori hanno studiato i chicchi di caffè dalla torrefazione fino all'imballaggio e stoccaggio per identificare e valutare il pattern aromatico. “Gli aromi delle specie Coffea arabica L. e C. canephora L. var. Robusta sono stati studiati mediante tecniche di gascromatografia accoppiate alla spettrometria di massa (Gc-Ms). I campioni sono stati analizzati a 0 e 3 giorni dalla tostatura, mentre una miscela è stata esaminata a 5, 9, 12, 20, 28 e fino ai 60 giorni dalla tostatura”, prosegue la ricercatrice dell'Ibf-Cnr. “È stato utilizzato un naso elettronico dotato di sensori semiconduttori a ossido di metallo (Mos) e le risposte sono state elaborate mediante l'analisi statistica multivariata delle componenti principali per valutare la capacità del naso elettronico di percepire i cambiamenti dell'aroma nel tempo. I risultati hanno mostrato che questo strumento e le tecnologie Gc-Ms possono essere utili per valutare alterazioni nell'aroma e, quindi, la shelf life dei prodotti, per il controllo qualità nelle varie fasi della catena di lavorazione del caffè”.

Un prototipo di naso elettronico è stato inoltre applicato dall'Ibf-Cnr al monitoraggio dei cattivi odori dell'acqua potabile, allo scopo di sviluppare un metodo semplice e rapido per valutarne il grado di inquinamento da contaminazione microbica. “Per raggiungere questo obiettivo abbiamo simulato la contaminazione, aggiungendo diverse molecole che hanno lo stesso odore prodotto dai batteri”, conclude Guarrasi. “Abbiamo poi sottoposto i composti a un dispositivo dotato di 32 sensori Mos e rilevato i risultati in base a tre modelli di analisi statistica, al fine di avere informazioni precise. È emerso che il naso elettronico è di grande utilità se utilizzato come metodo per rilevare la presenza di alcuni batteri, quali Escherichia cyanobacteria o coli o Enterobacter aerogenes, e per la rilevazione di contaminazione chimica”.

Autrice: Romina De Donato / Foto di pixabay.com / Fonte: Valeria Guarrasi, Istituto di biofisica, Palermo, tel. 0039 (091) 6809356, email: valeria.guarrasi@pa.ibf.cnr.it