Metodi rapidi per l’analisi dei mangimi

 

Il settore mangimistico ed i requisiti analitici Secondo i dati della (FEFAC, 2014) nel 2013 la produzione complessiva di mangimi composti (completi e complementari) è ammontata a 155 milioni di tonnellate, mentre a livello mondiale secondo i dati del nel 2013 si è riscontrato un aumento di produzione pari all’1%, raggiungendo quota 963 milioni di tonnellate. Garantire la qualità e la sicurezza dei mangimi è un mandato internazionale per tutti gli operatori dell’industria mangimistica, della filiere agro-alimentare e di chi si occupa di aspetti normativi. Le esigenze e la globalizzazione dei mercati, le diversità negli standard di qualità e sicurezza a livello internazionale, le esigenze di tracciabilità, le esigenze analitiche sempre più complesse e l’applicazione delle normative sono alcuni degli aspetti che hanno un’importante ricaduta sul quello che è l’approccio all’analisi dei mangimi e rendono estremamente complesso il controllo e la valutazione della qualità e sicurezza ed estremamente elevata la quantità di analisi da eseguire (Cheli et al., 2012). Dai primi anni del secolo scorso, durante i quali l’analisi dei mangimi veniva effettuata utilizzando i metodi tradizionali della “wet chemistry”, si è assistito ad una profonda evoluzione delle metodologie analitiche (Figura 1). In questo complesso quadro, risulta essenziale lo sviluppo di metodologie analitiche «fit to purpose» sempre più rapide e al tempo stesso robuste, efficienti, sensibili, con un’attenzione verso la ricerca di composti “mascherati” e sconosciuti ed una possibilità di effettuare analisi anche fuori dal laboratorio.

Figura 1: Evoluzione delle metodiche utilizzate per l’analisi dei mangimi

 

Metodi rapidi

Pur restando fondamentali la disponibilità e la necessità di metodi di analisi confirmatori ad alta sensibilità/precisione per rispondere alle richieste normative, la possibilità di valutare, attraverso metodi rapidi, la qualità e la sicurezza dei mangimi rappresenta indubbiamente una delle sfide principali per un’industria mangimistica moderna ed un imperativo da cui non si può prescindere in numerose realtà produttive. Quando si parla di metodi rapidi, subito si fa riferimento a metodi e/o strumentazione che permettono di ottenere un risultato in pochi minuti. La velocità del metodo non è però l’unico fattore da considerare, altri parametri sono fondamentali, quali l’approccio multi-analitico in un unico test, il livello di abilità necessarie per eseguire il test, la sensibilità del metodo, l’affidabilità, la tipologia di risposta (sì/no o semi-quantitativa), ed il costo delle analisi. Tra gli ulteriori aspetti molto favorevoli delle metodiche rapide va evidenziata la mancanza o ridotta preparazione del campione, che associata alla miniaturizzazione (di materiale e strumentazione), agevola e permettere un uso della metodica. Quando si parla di metodi rapidi, soprattutto se si parla di analisi di sostanze indesiderate quali ad esempio le micotossine, risulta ancora più importante la qualità dei risultati che si ottengono in termini di sensibilità del metodo in relazione ai livelli massimo consentiti dalle normative (Cheli et al., 2014). Infine, nell’analisi dei mangimi, in cui l’incertezza del campionamento domina l’incertezza del risultato finale, l’adozione di metodi rapidi, a basso costo, ma con un’elevata produttività e capacità di testare un elevato numero di campioni, può rappresentare una strategia più efficace rispetto alla scelta di metodi analitici classici, costosi, con metodiche specifiche e complesse. Inoltre, queste tecniche sono adatte anche per eseguire controlli di processi in linea, fornendo preziosi strumenti che possono risolvere i problemi importanti nella trasformazione e distribuzione dei mangimi e dei prodotti. >Diverse sono le metodologie emergenti per un’analisi rapida dei mangimi. Alcune sono tecnologie ben note e già utilizzate, ma che stanno andando incontro ad un’evoluzione in termini strumentali e ad un ampliamento del campo di applicazione. Altre sono in fase di transizione dalla ricerca all’applicazione nelle realtà aziendali. Tra le prime, si possono fare due esempi: la spettroscopia NIR, FT-NIR (Ibañez & Cifuentes, 2001) ed i metodi immunochimici. La spettroscopia NIR, metodica rapida non distruttiva, associata alla chemometria è ormai un potente strumento per l’industria degli alimenti e mangimi. Un notevole numero di campioni può essere analizzato in un tempo reale, ottenendo dai risultati una grande quantità di informazioni. Queste informazioni non sono altro che matrici di dati, che richiedono l’uso della chemiometria, cioè della matematica e di tecniche statistiche per estrarre da esse informazioni quantitative, qualitative e strutturali dai dati (Figura 2). Questo rappresenta quindi un differente approccio analitico, in quanto l’analisi dei dati e la costruzione validazione delle curve di taratura costituiscono una parte integrante dell’analisi (Cheli et al., 2012). La spettroscopia NIR è da tempo disponibile sul mercato ed abitualmente utilizzata nell’industria dei mangimi come strumento per il controllo qualità (De la Haba et al., 2009). La capacità del NIR di analizzare la composizione chimica di un mangime, non solo alla fine del processo di produzione, ma anche in fase di produzione, rende questa metodica di grande applicabilità nell’industria dei mangimi (Pérez-Marın et al., 2004; Fernandez-Ahumada et a., 2008). Questa metodica ha una precisione paragonabile a quella ottenuta con i metodi di analisi ufficiali, ricercando anch’essa entro i livelli massimi imposti dalle normative europee, in relative alla produzione e alla circolazione delle materie prime, in termini di composizione chimica (Deaville & Flinn, 2000; Garrido, 2000; Cen & He, 2007). È più recente l’impiego del NIR per valutare la presenza di sostanze vietate e/o indesiderabili quali le micotossine che possono essere presenti nei mangimi (Pearson & Wicklow, 2006; Rasch et al., 2010). Allo stato attuale, la spettroscopia NIR è l’unica tecnica che permette l’analisi di campioni di grandi dimensioni e di prendere decisioni in tempo reale. Tra le tecnologie emergenti che presentano maggiori potenzialità di applicazione si devono citare i protein/DNA microarray per l’identificazione di patogeni e costituenti di origine animale, nonché lo sviluppo e l’impiego di sensori e biosensori, quali strumenti diagnostici della qualità e sicurezza dei mangimi. La tecnologia dei sensori attira sempre maggiore attenzione come evoluzione delle tecniche analitiche convenzionali utilizzate nell’industria mangimistica e alimentare. Qualunque sia il tipo di sensore, esso è costituito da un elemento sensibile che “riconosce” l’analita, e un convertitore di segnale, che trasforma un parametro caratteristico di una reazione chimica o biochimica di un parametro fisico (Hall, 2005). Nel campo dell’analisi dei mangimi, le potenziali applicazioni del naso e della lingua elettronica, strumenti con sensori non specifici o con bassa selettività, associati all’utilizzo di procedure matematiche avanzate per l’elaborazione dei segnali, sono sempre più ampie (Vlasov et al., 2005). Tali strumenti si basano su array di sensori chimici e un pattern di riconoscimento (Gardner, 1994; Legin, 2002) in grado di riconoscere il “gusto/odore” semplice o complesso e definire i “profili aromatici” responsabili della qualità di un prodotto. La qualità è un fattore chiave per la moderna industria mangimistica, perché l’alta qualità di un prodotto è la base per il successo nel mercato di oggi altamente competitivo. Di grande interesse per le possibili applicazioni pratiche nell’industria alimentare e dei mangimi, è la possibilità di utilizzare il naso elettronico per l’analisi di componenti indesiderate e contaminanti.Utilizzando il naso elettronico è stata possibile una corretta classificazione di campioni di mais e frumento duro in base alla presenza o assenza di aflatossine e deossinivalenolo (DON), rispettivamente (Cheli et al. 2009; Campagnoli et al., 2009, 2011).Non solo, l’utilizzo di opportuni modelli chemiometrici applicati all’analisi con il naso elettronico hanno permesso di ottenere una valutazione semiquantitativa della presenza di DON in relazione ai limiti normativi. Il naso elettronico si è confermato uno strumento promettente per la caratterizzazione di fonti proteiche nei mangimi e per la ricerca di costituenti di origine animale (Campagnoli et al., 2004, 2006; Cheli et al., 2007). Nell’industria del pet food, è recente l’interesse per lo sviluppo di tecniche strumentali sensoriali, con potenziali applicazioni in correlazione ai risultati di analisi sensoriali condotte in vivo, per analizzare le componenti aromatiche e flavour che caratterizzano un prodotto finito, poiché rappresentano gli aspetti chiave per l’accettazione o meno di un prodotto. In tal senso, il naso elettronico associato o meno alla lingua, è stato impiegato sia in fase di sviluppo del prodotto (Eles et al., 2013) sia nel controllo qualità del prodotto finito (Oladipupo et al., 2011; Battaglia et al., 2014; Denis et al., 1999). Vi è una sempre crescente necessità di disporre di metodi rapidi nel campo degli alimenti e dei mangimi di qualità. Nell’ambito di tale tematica, momento di aggiornamento è rappresentato dalle conferenze RME. La prima conferenze si è tenuta nel 2004 e nel corso degli anni, RME ha rafforzato la sua posizione ed ormai rappresenta un ottimo momento e modo per condividere idee, fornendo una fonte di riferimento per chiunque sia interessato agli sviluppi ed applicazioni dei metodi rapidi nell’analisi di alimenti e mangimi. I temi delle conferenze non sono limitati soltanto agli aspetti metodologici, ma approfondiscono via via altre tematiche, quali la legislazione, il campionamento, la validazione dei metodi, l’analisi dei contaminanti, ed altro. Le conferenze RME sono un’importante realtà che, tramite relazioni, poster, workshop, dimostrazioni interattive e presentazioni Spotlight, permette l’incontro tra il mondo accademico e della ricerca e l’industria. Il prossimo appuntamento di RME sarà in aprile 2015 a Noordwijkerhout, the Netherlands (http://www.bastiaanse-communication.com/).Figura 2: Tecniche analitiche associate a strumenti chemiometrici: diagramma delle procedure eseguite per l’analisi dei mangimi.

 

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di Debora Battaglia e Federica Cheli – Dipartimento di Scienze Veterinarie per la Salute, la Produzione Animale e la Sicurezza Alimentare – VESPA, Università degli Studi di Milano