Lo spreco in Italia e nel mondo
La FAO (Gustavsson et al., 2011) stima uno spreco mondiale annuale di circa 1,3 miliardi di tonnellate, pari a circa un terzo della produzione totale di cibo destinato al consumo umano con un 54% delle perdite “a monte” della filiera, in fase di produzione, raccolta e immagazzinaggio e un 46% “a valle”, nelle fasi di trasformazione, distribuzione e consumo. Perdite e sprechi alimentari generano impatti negativi ambientali ed economici e la loro esistenza solleva questioni di carattere sociale.
Il progetto SAVE
Il progetto SAVE dal titolo Tecnologie e modelli operativi per la gestione sostenibile della filiera alimentare attraverso la valorizzazione degli scarti Biologici della produzione a scopi Energetici, la riduzione degli Sprechi Alimentari del sistema distributivo e dei consumatori e il trattamento e la Valorizzazione della frazione Edibile del rifiuto solido urbano e di sviluppo sperimentale, Responsabile Scientifico il Prof. Vincenzo Chiofalo, Ordinario di Nutrizione e Alimentazione animale presso il Dipartimento di Scienze Veterinarie dell’Università degli Studi di Messina, finanaziato dal MIUR e inserito negli Smart Cities and Communities and Social Innovation, PON R&C 2007-2013.
La proposta progettuale SAVE, ha puntato al miglioramento della sostenibilità ambientale, sociale ed economica della filiera alimentare attraverso gli scarti biologici di produzione, la riduzione degli sprechi del sistema distributivo e dei consumatori e la valorizzazione degli sprechi residui, come prodotti per l’industria zootecnica e agroalimentare. L’insieme di questi obiettivi è stato perseguito attraverso un approccio integrato, partendo da una nuova configurazione dell’informazione sul bene edibile tale da renderne agevole la molteplicità di impieghi insita nel concetto di valorizzazione, per cui uno degli obiettivi della proposta progettuale è stata la costituzione di una piattaforma ICT (Tecnologie dell’Informazione e delle Comunicazione) per la gestione delle risorse alimentari e dei relativi scarti e sottoprodotti. Il progetto SAVE ha visto impegnata l’Università degli Studi di Messina con l’Unità di Produzione Animale del Dipartimento di Scienze Veterinarie, insieme ad altri enti pubblici e privati, quali partner del progetto con lo scopo di ricercare impieghi alternativi per gli alimenti a fine vita, ed in particolare il loro utilizzo come “materia prima secondaria” (Proposta della Commissione Europea del 02/12/2015 COM (2015) 595 final).
Il progetto è stato sviluppato attraverso la progettazione e realizzazione di nuovi prodotti tecnologici per il settore della mangimistica (Carcione, 2014; D’Agata et al., 2016);.
Il mercato del petfood
Il crescente grado di antropomorfizzazione e l’aumento anche negli animali da compagnia di patologie “benessere” correlate ha portato alla ricerca di innovazione tecnologica anche nella scelta delle diverse formulazioni dei mangimi per pets. Ne è scaturito che il mercato del petfood per cani e gatti è in continua ascesa: lo rileva il Rapporto Assalco – Zoomark 2015. Crescono a valore tutti i segmenti degli alimenti per cani e gatti ed in particolare gli snack (spuntini con obiettivi funzionali) che continuano a mostrare dinamiche a due cifre (+10,4% a valore). Ciò testimonia l’importanza della relazione tra proprietario e pet che si traduce nell’attenzione al benessere e nella ricerca della qualità.
Obiettivo
Nell’ambito delle strategie evolutive del mercato del petfood, si è affermata l‘individuazione di nuove strategie alimentari quali il possibile utilizzo di sostanze nutraceutiche con proprietà funzionali già presenti in molti alimenti tradizionali, nonché l’allestimento di prodotti che abbinano alle componenti nutrizionali le proprietà salutistiche di principi attivi naturali di comprovata efficacia in grado di garantire il benessere dei nostri animali “Feed and Health”
Pertanto, al pari di quanto verificatosi nell’uomo, il bisogno di migliorare la qualità della vita degli animali d’affezione impone la necessità che la dieta, oltre ad essere nutriente e palatabile, debba essere anche funzionale. In quest’ottica, valutato l’alto valore della catena del petfood e l’elevato contenuto in molecole funzionali presenti negli ortaggi e nella frutta di stagione, si è scelto di allungare la vita dei prodotti ortofrutticoli rimasti invenduti sul banco dei supermercati, ma ancora ad alto valore nutrizionale, creando un fuori-pasto sano e naturale per i cani, ormai ritenuti a tutti gli effetti componenti del nucleo familiare.
La fase sperimentale
Prima fase: Raccolta ortofrutta – La ricerca è stata condotta nel periodo tra aprile e maggio 2015. Durante questo periodo sono stati collezionati campioni provenienti dalla raccolta relativa dei lotti di invenduto di ortofrutta della GDO collegata al progetto (catena Despar). Nei punti vendita, tutti i prodotti di ortofrutta invenduti sono stati quotidianamente raccolti e stoccati in box appositamente predisposti, dotati di un sistema di tracciabilità informatica finalizzata alla definizione dei lotti (Chiofalo et al., 2014). Una volta identificati, i box venivano trasferiti, per le successive analisi, nel PanLab, un complesso di laboratori dell’Università di Messina dedicato al controllo della filiera agroalimentare (www.panlabunime.it).
Seconda fase: Essiccazione controllata e caratterizzazione dell’ortofrutta – Nei laboratori del PanLab, appurata la sicurezza igienico sanitaria dei campioni provenienti dai diversi lotti raccolti attraverso le analisi nutrizionali e microbiologiche necessarie, si è proceduto alla creazione di mix di ortofrutta che venivano sottoposti ad essiccazione controllata a bassa temperatura (65°C), grazie ad un prototipo di essiccatore in scala, in uso all’Unità di Produzione Animale del Dipartimento di Scienze Veterinarie dell’Università di Messina (Spanò, 2015). I campioni essiccati provenienti dai differenti mix nel corso della prova, sono stati sottoposti a determinazioni analitiche quali il pH e la composizione chimica centesimale mediante i metodi ufficiali di analisi A.O.A.C. (2005); molte sono state le analisi effettuate a mezzo NIR e si è proceduto ad analisi granulometrica per mezzo di granulometro foto-ottico Haver CPA 2-1. Nell’ambito della individuazione di bio-functional compound, sugli stessi campioni, si è effettuata la determinazione delle principali classi di polifenoli (acidi fenolici e flavonoidi) e di carotenoidi (xantofille, clorofille, caroteni ed esteri delle xantofille) per mezzo di cromatografia liquida ad alta prestazione accoppiata alla spettrometria di massa.
I grafici 1, 2 e 3 mostrano i risultati analitici ottenuti nel corso del campionamento e la variabilità delle componenti funzionali ad attività antiossidante nei lotti campionati nei due mesi di prova.
Terza fase: Utilizzo dell’ortofrutta per la realizzazione di uno “snack funzionale” per il petfood – Una volta stabilita la composizione dei mix di ortofrutta esiccati, si è proceduto alla realizzazione preindustriale di “snack vegetali”, con particolare attenzione alla valutazione dell’appetibilità per il consumatore finale, il cane (Foto 1), e dell’accettabilità per il cliente, il proprietario del cane tenuto conto che le necessità e le opinioni dei proprietari hanno un’importanza fondamentale nel marketing degli alimenti per gli animali da compagnia.
Quarta fase: Valutazione sensoriale dello snack: una fingerprint innovativa tutta strumentale – La palatabilità non è da considerarsi solo come una caratteristica intrinseca del mangime, ma è anche determinata dalla percezione che hanno gli animali. L’olfatto e il gusto sono determinanti nella scelta di un cibo piuttosto che di un altro da parte dei cani e dei gatti. L’olfatto viene usato per distinguere un cibo sano da uno potenzialmente tossico o pericoloso, il gusto è il secondo senso in ordine di importanza per la scelta del cibo: la lingua dei cani e dei gatti contiene unità gustative sensibili a particolari gruppi di aminoacidi. In quest’ottica, le esigenze dei mercati e lo sviluppo di tecnologie innovative basate sui sensori, hanno contribuito ad accrescere l’interesse dell’industria mangimistica nei confronti di questi due importanti parametri di qualità (Éles et al., 2013). In realtà, già in precedenza, sono stati sviluppati diversi metodi nel tentativo di comprendere le preferenze alimentari dei cani. Un esempio sono i preference test, in cui gli animali vengono lasciati liberi di scegliere tra diversi mangimi, e monitorando il loro comportamento e l’ingestione volontaria di alimento, si riesce a dedurre quale sia il più gradito. Tuttavia, è stata riscontrata grande differenza tra le preferenze dei cani tenuti in casa e quelli tenuti in laboratorio (Houpt & Smith, 1981); inoltre, in questo modo, risulta impossibile tracciare un profilo sensoriale obiettivo (Bradshaw et al., 2000). Nel tempo, vista l’importanza crescente dell’appetibilità e dell’edonismo indotto da un prodotto per il petfood, alcuni studi hanno previsto perfino l’impiego di assaggiatori umani (Pickering 2009). In questo contesto, la scelta dell’Università di Messina è stata quella dell’analisi sensoriale strumentale che rappresenta l’unica via per ottenere dati oggettivi e quantificabili sulle proprietà organolettiche degli alimenti e, specificamente, dei mangimi. In particolar modo, l’impiego di array di sensori chimici, accoppiati a software per l’analisi statistica multivariata, sta assumendo sempre maggiore rilievo (Vlasov et al., 2005).
Nel nostro studio, si inserisce la produzione sperimentale in “scala preindustriale” di biscotti per cane contenenti l’ortofrutta essiccata, i campioni sono stati sottoposti ad analisi sensoriale nel laboratorio di Scienze sensoriali del PanLab dell’Università di Messina, che consta di una piattaforma strumentale integrata con naso, lingua e occhio elettronico. I biscotti sono stati analizzati al naso e alla lingua elettronica per identificare il grado di accettabilità e di appetibilità per il cane, mentre l’occhio elettronico è stato utilizzato per valutare l’uniformità di forma e colore dei diversi lotti di biscotti prodotti, per una maggiore accettabilità da parte del proprietario del cane. Il naso elettronico utilizzato (αFOX 4000, Alpha M.O.S.) è costituito da 18 sensori a base di ossidi metallici semiconduttori. La procedura di analisi prevede che il campione venga riscaldato in modo da liberare i composti volatili responsabili dell’aroma, i quali vengono adsorbiti sulla superficie dei sensori, causando una variazione della resistenza elettrica misurata (Figura 1). La lingua elettronica utilizzata (αASTREE Analyzer, Alpha M.O.S.) è equipaggiata con 7 sensori aspecifici, in grado di misurare la differenza di potenziale tra il campione analizzato, disciolto, ed un elettrodo di riferimento ad Ag/AgCl. I segnali elettrici registrati dal naso e dalla lingua, infine, sono stati accorpati e processati simultaneamente mediante specifiche analisi statistiche.
Per l’approccio sperimentale, ci si è basati su quanto già risaputo in merito alla fisiologia del gusto e dell’olfatto. Sono state preparate nei laboratori del PanLab diverse soluzioni di riferimento, la cui composizione è stata fatta variare modulando sia la natura chimica che la concentrazione degli standard impiegati, e analizzate mediante il naso e la lingua elettronici, allo scopo di ottenere una mappatura di riferimento. Successivamente, i biscotti sono stati analizzati seguendo lo stesso metodo utilizzato per gli standard prescelti e le risposte dei sensori sono state analizzate attraverso l’Analisi delle Componenti Principali (PCA) per confrontare la palatabilità dei campioni rispetto alle soluzioni di riferimento. In seguito a questo primo screening, i campioni considerati idonei sono stati sottoposti ad una seconda analisi statistica detta Controllo Statistico della Qualità (SQC), per definire l’intervallo di accettabilità delle formulazioni. Tutti i campioni che superavano i test del naso e della lingua, venivano sottoposti ad acquisizione con l’occhio elettronico (IRIS, Alpha M.O.S.) per valutarne l’uniformità di forma e colore. Lo strumento è costituito da una camera di misura, al cui interno le condizioni di luce sono riproducibili, e di una fotocamera con 16 milioni di colori per ottenere immagini ad alta risoluzione. L’occhio elettronico è in grado di rilevare i colori predominanti presenti nel campione, restituendo il corrispondente codice RGB, il quale viene utilizzato nelle successive analisi statistiche. Anche in questo caso, il data set è stato sottoposto ad analisi SQC (AlphaSoft), allo scopo di individuare e scartare i campioni che non rientravano nel range di accettabilità colorimetrica predefinito.
Considerazioni conclusive
Oggi la percezione di qualità del petfood è arricchita di aspetti socio-culturali, ambientali ed etici che possono offrire all’industria mangimistica la possibilità di sperimentare e proporre sul mercato una vastissima gamma di prodotti in grado di soddisfare contemporaneamente esigenze salutistiche, edonistiche e di servizio. Ricerca Industriale e Innovazione Tecnologica rappresentano un importante terreno di confronto diretto alle esigenze delle imprese che vede PanLab dell’Università di Messina rappresentare un insieme di servizi e di competenze. I risultati di questa ricerca danno un “valore aggiunto” al petfood mostrando, attraverso la progettazione e realizzazione di nuovi prodotti tecnologici per il settore della mangimistica, come sia possibile una gestione alternativa dei prodotti ortofrutticoli a fine vita con rivalutazione degli stessi quali nuovi ingredienti funzionali nell’ottica del benessere animale.
Foto: Pixabay
Biagina Chiofalo, Salvatore Cucinotta, Giuseppe Spanò, Giuseppe Carcione, Roberto Zena, Ambra Rita Di Rosa
