Applicazioni per la qualità e sicurezza alimentare

ENEA è fortemente impegnato in attività di ricerca & sviluppo e trasferimento tecnologico a supporto della qualità e sicurezza degli alimenti. L’analisi dei microrganismi associati agli alimenti è indispensabile per definire la durabilità di un prodotto, la sua qualità e la sicurezza igienico-sanitaria, e per garantire prodotti salubri e idonei al consumo. I microrganismi svolgono un ruolo chiave nella stabilità dell’ecosistema alimentare e nel mantenimento della qualità e della sicurezza degli alimenti e vengono introdotti nell’ecosistema alimentare dal suolo, dall’acqua, dalle piante, nelle fasi di raccolta, manipolazione, stoccaggio e imballaggio. La vita di scaffale (shelf life) di un prodotto alimentare fresco è influenzata da diversi fattori: qualità iniziale dell’alimento, carica microbica, rispetto della catena del freddo e, non da ultimo, la tipologia di confezionamento utilizzata con o senza atmosfera protettiva. È fondamentale comprendere i diversi parametri che esercitano influenza sulla shelf life al fine anche di ridurre gli sprechi alimentari e migliorare la sostenibilità della filiera.

Gli alimenti costituiscono degli ecosistemi dinamici e complessi. La colonizzazione microbica è influenzata da fattori intrinseci, correlati con l’alimento stesso, e da fattori estrinseci, legati all’ambiente in cui l’alimento è conservato. I microrganismi sono in grado di colonizzare la matrice alimentare e di crescere, come microcolonie o biofilm, in un ambiente eterogeneo in cui si instaurano interazioni polimicrobiche. La composizione microbiologica degli alimenti non è completamente conosciuta. Le cellule microbiche presenti negli alimenti possono trovarsi in uno stato vitale ma non coltivabile. È quindi possibile che alcuni patogeni degli alimenti non siano stati ancora identificati, basti pensare ai patogeni emergenti il cui ruolo è stato riconosciuto soltanto recentemente.

Presso il Laboratorio Sostenibilità, Qualità e Sicurezza delle Produzioni Agroalimentari dell’ENEA, da anni si applicano tecniche di analisi classiche, molecolari e avanzate che permettono di studiare il microbioma associato agli alimenti, la carica microbica totale e lo stato vitale ma non coltivabile (VBNC) (culturomica, metagenomica, MALDI Biotyper® e citometria a flusso), misurare l’evoluzione della flora microbica durante la shelf life. L’utilizzo di un approccio polifasico, che prevede l’uso di metodi coltura-dipendenti e tecniche metodologiche che prescindono dalla coltivabilità di un microrganismo, è di fondamentale importanza per il controllo della qualità e sicurezza microbiologica degli alimenti, identificando e quantificando le classi di microorganismi che possono contribuire alla valorizzazione di prodotti alimentari, ma anche causarne la deperibilità o alterarne la sicurezza.

La ricerca è diretta, inoltre, alla identificazione e quantificazione di componenti e markers di qualità e sicurezza per ottenere velocemente informazioni sullo stato dell’alimento, mediante l’analisi di specie batteriche e fungine responsabili del deterioramento degli alimenti e/o della produzione di sostanze tossiche in prodotti ortofrutticoli di I e IV gamma, e di specie fungine da utilizzare come fonte di composti di interesse nutrizionale per il loro impiego nell'alimentazione e nell'allevamento. Altra attività riguarda lo studio dell’azione di biocontrollo dei microrganismi fungini responsabili del deterioramento degli alimenti mediante valutazione in vitro e in vivo della funzione inibitoria di biomolecole (come, ad esempio, i composti fenolici) derivate dalle piante sulla crescita dei contaminanti fungini.

All'interno del laboratorio, si delineano diverse attività di ricerca nel contesto dello sviluppo di packaging innovativo con proprietà antimicrobiche. In particolare, si implementano nuove tecnologie per il miglioramento della durata e delle qualità sensoriali, valutando le variazioni dei parametri microbiologici durante la conservazione a bassa temperatura (progetto Industria 2015 FoodFlavour); si sviluppano protocolli standard adattabili a diverse matrici alimentari tramite l'utilizzo della citometria a flusso (FCM) per un monitoraggio ad “allerta precoce” per lo studio di microrganismi vitali ma non coltivabili e identificazione e selezione di markers per la sicurezza nel packaging; si valuta l'efficacia antimicrobica e anti biofilm di composti bioattivi naturali da incorporare nel packaging di prodotti di I e IV gamma, e si esplora l'utilizzo combinato di ceppi probiotici e composti bioattivi per potenziare l'effetto benefico contro ceppi microbici dannosi (Partenariato Esteso OnFoods - Research and innovation network on food and nutrition Sustainability, Safety and Security – Working OnFoods). Queste attività convergono verso l'obiettivo comune di migliorare la sicurezza e la qualità degli alimenti, nonché di innovare nel settore del packaging alimentare.

Nell’ambito del progetto Delisoil, finanziato dall’EU, campioni di scarti alimentari vengono analizzati mediante sequenziamento shotgun, per escludere la presenza di rischi biologici rilevanti e poterli applicare come ammendanti e/o "soil improvers" e migliorare lo stato di salute del suolo. La ricerca è volta all’analisi di microrganismi indicatori intrinseci, geni di resistenza, microrganismi patogeni e contaminanti virali. Tali analisi mirano a garantire la sicurezza e l'efficacia degli scarti alimentari utilizzati come "soil improvers" e, al contempo, promuovere una gestione circolare delle risorse basata sulla riduzione e valorizzazione degli scarti alimentari, mediante un approccio di bioeconomia circolare, al fine di favorire un sistema agricolo più sostenibile nel lungo termine.