Cosa hanno in comune l’Istituto per lo studio di nuovi materiali per l’elettronica del Consiglio nazionale delle ricerche (Ime-Cnr), l’Associazione produttori olivicoli della provincia di Lecce e l’etichetta europea di Denominazione di origine protetta (Dop) per la tutela dei prodotti tipici? Risposta: la messa a punto di un nuovo naso elettronico in grado di classificare l’olio extravergine di oliva in modo più oggettivo e imparziale degli “assaggiatori” umani e più economico rispetto a un’analisi chimica tradizionale. Un’esigenza, quella della classificazione efficiente dell’olio, che nasce in particolare dopo l’introduzione delle nuove normative europee proprio sull’etichetta Dop.
I metodi di analisi tradizionali sono puramente chimici (la spettrometria di massa e la gascromatrografia), oppure si ricorre al cosiddetto panel test, ovvero un’équipe di esperti che analizza personalmente il prodotto. Tuttavia i test chimici sono costosi e richiedono tempo, mentre la commissione di esperti è comunque influenzabile da fattori esterni o psicologici. Dunque, ecco il naso elettronico (o e-nose), un’alternativa affidabile, rapida, economica e imparziale. Inoltre, proprio come il naso umano, quello artificiale ha la capacità di ripetere la campionatura in modo ciclico. A pieno ritmo, permetterebbe di distinguere l’olio in base all’area di provenienza e fornirebbe un criterio oggettivo per elargire o meno l’etichetta Dop.
La sperimentazione sinora condotta con il naso elettronico sviluppato presso il laboratorio sensori dell’Ime-Cnr di Lecce, diretto da Lorenzo Vasanelli, ha permesso infatti di distinguere in base alla qualità (vergine, extra-vergine e di sansa) diversi oli commerciali e di confrontarli con altri oli locali. “Abbiamo cominciato lo scorso anno”, ci spiega il Cosimo Distante, del Dipartimento di Ingegneria dell’Innovazione dell’Università di Lecce, “in collaborazione con l’Associazione produttori olivicoli della provincia di Lecce (Aprol) e un’azienda impegnata nel settore delle analisi chimiche e controllo di qualità degli alimenti (Chemiservice). Il progetto è di correlare i risultati derivanti dall’analisi chimica tradizionale e dal panel test con quelli ottenuti con il naso elettronico.”
Per illustrare in due parole il funzionamento dell’ e-nose si può dire che esso trasforma il segnale chimico proveniente dalle molecole che trasportano l’odore in un segnale elettrico (per esempio la variazione di una resistenza elettrica). Quest’ultimo viene poi elaborato da un sistema di intelligenza artificiale. Più in dettaglio, l’e-nose è costituito da tre componenti che operano in serie: un campionatore, una serie di sensori chimici e un sistema di elaborazione dati. Nella prima fase un campione di aria viene aspirato da una pompa (sotto certe condizioni ideali opportunamente mantenute e controllate) e introdotto in una cavità contenente i sensori. A questo punto un software di controllo ed elaborazione dati classifica le risposte. Questo avviene sotto precise “istruzioni” che il naso riceve: in questo senso l’apparecchio subisce un vero e proprio “addestramento”, durante il quale gli vengono presentati campioni di sostanze diverse e quindi vengono memorizzate le risposte.
“La parte sensoriale del nostro naso elettronico”, continua a spiegare Distante, “è stata sviluppata presso l’Ime-Cnr dal gruppo di ricerca di Pietro Siciliano, il quale ha usato sensori altamente non specifici, ognuno dei quali risponde in modo diverso allo stesso odore. Io invece mi occupo dell’analisi del segnale per l’identificazione degli odori. Inoltre uso tecniche di intelligenza artificiale (le reti neurali) per compensare i problemi del drift, ovvero possibili contaminazioni dello strumento dovute a cambiamenti fisici dei sensori. Per non dover continuamente ricalibrare i sensori a causa di tali cambiamenti, si introduce una correzione chiamata appunto drift correction”.
Il naso elettronico nasce nel 1982, quando Persaud e Dodd (University of Warwick in Coventry, UK) annunciarono su Nature la messa a punto di un sistema artificiale in grado di simulare l’apparato olfattivo umano captando un segnale odoroso mediante dei sensori di gas. Questi ultimi erano in uso già da diversi anni, ma la novità dell’e-nose stava nella combinazione della chimica con l’intelligenza artificiale (in particolare l’uso di reti neurali) per l’acquisizione e l’elaborazione dei dati. Da allora il sistema è stato perfezionato e impiegato in svariati campi: medico-farmaceutico, industriale, ambientale. Ma è soprattutto nel campo alimentare che i benefici del naso elettronico possono essere plurimi e a più livelli: controllo della freschezza e della qualità degli alimenti, monitoraggio della composizione del cibo, del suo naturale deterioramento, classificazione del prodotto finito.
