NASO ELETTRONICO PER LA QUALITÀ DEL VINO

Un progetto targato dipartimento di matematica e fisica dell’Università Cattolica con l’obiettivo di caratterizzare il patrimonio vitivinicolo, salvaguardare i vini delle frodi.

APPROFONDIMENTO
Domenico Aloia
NASO ELETTRONICO PER LA QUALITÀ DEL VINO

Un progetto targato dipartimento di matematica e fisica dell’Università Cattolica con l’obiettivo di caratterizzare il patrimonio vitivinicolo, salvaguardare i vini delle frodi.

Un progetto a garanzia di produttori e consumatori

È possibile garantire la freschezza di determinati cibi e bevande, la loro qualità, indicarne con precisione l’origine e preservarle dalle frodi avvalendosi del naso elettronico e dell’ impiego delle nano strutture e dell’ intelligenza artificiale, garantendo produttori e consumatori ? la risposta è affermativa. A spiegarcelo sono i risultati di un progetto a valere sul 5 x mille per un importo di oltre 16 mila euro che ha visto impegnata la Dott.ssa Sonia Freddi e il dipartimento di matematica e fisica dell’ Università Cattolica del Sacro Cuore a Brescia partita nel marzo 2023 e conclusasi a novembre dello stesso anno.

Il progetto, come si intuisce dalla denominazione, “dalle nano strutture all’ intelligenza artificiale: un naso elettronico per la salvaguardia del patrimonio vitivinicolo” è rivolto al settore viticolo, senza dubbio tra i più rappresentativi e a maggior valore aggiunto del comparto agricolo italiano ma anche uno tra i più soggetti a frodi e adulterazioni. L’ obiettivo è quello di impiegare il naso elettronico per garantire la salubrità e la freschezza di un vino e allo stesso tempo rintracciarne l’origine e prevenire frodi, ma anche andare in aiuto ai processi di certificazioni di determinati vini. In questo modo è possibile venire incontro sia alle esigenze dei produttori, soprattutto nel caso di vini a marchio, sia a quelle dei consumatori, a loro volta tutelati da possibili frodi e dall’ immissione sul mercato di prodotti non rispondenti a determinate caratteristiche.

Sonia Freddi la ricercatrice del naso elettronico

In particolare, a lavorare al progetto è la Dott.ssa Sonia Freddi, originaria della provincia di Brescia, più precisamente della Val Sabbia, laureata in fisica ed esperta di “naso elettronico” o per meglio dire di rilevatori di odori. Esperienza nata anche grazie ad un dottorato di ricerca internazionale svolto presso le Università Ku Leuven nelle Fiandre in Belgio e la Cattolica a Brescia, dove si è occupata dell’impiego del naso elettronico per rintracciare malattie.

Naso elettronico e naso umano due modelli a confronto

Ma a cosa ci riferiamo quando parliamo di naso elettronico? di un dispositivo, il cui funzionamento simula in tutto e per tutto l’olfatto umano, anche se rispetto a questo è sicuramente più preciso in quanto, non essendo soggetto ad emozioni e ad eventi esterni, è in grado di evitare errori e rilevare odori che altrimenti potrebbero sfuggire al naso umano. Agisce attraverso una matrice di sensori chimici grazie ai quali è in grado di rilevare molecole corrispondenti a determinati odori. I sensori sono costituiti da un substrato di rivestimento ricoperto da materiali sensibili e una volta che le molecole odorigene entrano in contatto con il substrato danno origine a reazioni chimiche modificandone la resistenza, con il segnale conseguente trasmesso ad un programma che lo elabora attraverso determinati algoritmi.

Dott.ssa Sonia Freddi
Dott.ssa Sonia Freddi

Il naso elettronico per valutare la freschezza di un vino e scovare frodi

Come spiega la Dott.ssa Freddi, l’ambito di ricerca che la vede impegnata, nasce dall’ esperienza nella sensoristica per la rilevazione di gas del gruppo di fisica del quale anche lei fa parte. «L’ idea è stata quella di assemblare il naso elettronico e vedere se fosse in grado di monitorare la freschezza del vino, la sua origine e andare incontro a quelle che sono le valutazioni sulle scelte di mercato. È il caso tra gli altri dei vini a denominazione di origine come quelli di origine controllata e garantita, meglio conosciuti come D.O.C.G, dove il suo impiego è volto a verificare la validità della certificazione ma anche sei i processi di produzione rispettino i vincoli per ottenere la denominazione»

«Il naso elettronico, – prosegue la Dott.ssa Freddi, – può dare una mano essendo una tecnica rapida ed efficace, per riuscire a scovare le frodi e garantire scientificamente se i prodotti siano effettivamente di origine controllata. Per ora ci siamo occupati soltanto del settore vitivinicolo perché il progetto che ho seguito grazie al 5×1000 riguardava espressamente i prodotti vinicoli. In futuro vorremmo testare anche altri prodotti, la cui caratteristica deve essere quella di rilasciare molecole di gas, come nel caso di formaggi e carne che possono rappresentare terreno fertile per l’utilizzo del naso. Potrebbe essere interessante un suo impiego anche nelle catene di trasporto e del freddo per vedere come il prodotto viene conservato prima di finire sulle tavole dei consumatori e se durante queste fasi si siano riscontrati problemi che impediscano il consumo.»

Un progetto finanziato dal 5×1000 destinato alla ricerca, grazie anche all’intelligenza artificiale

Per quanto riguarda l’iter del progetto, ci dice la Dott.ssa «Il finanziamento, pari a 15000 euro a valere sul 5×1000 è stato comunicato tra febbraio e marzo 2023, mentre concretamente abbiamo potuto iniziare a lavorare da maggio con i test di laboratorio. La costruzione vera e propria del naso ha interessato il periodo giugno settembre, dopodiché abbiamo proceduto con gli algoritmi di machine learning e intelligenza artificiale ad analizzare e validare i dati, con l’idea futura di utilizzo di reti neurali che sfruttino proprio l’intelligenza artificiale.»

«Sul naso elettronico sono poi stati inseriti otto sensori, oltre ad un interruttore elettronico e al pilota che raccoglie i dati. Il primo step è stato quello di valutare la rispondenza alla presenza di gas, come metanolo, e vapore acqueo che sono caratteristici dell’adulterazione del vino, ma anche acetone, ammoniaca, acido acetico, e qui abbiamo notato che il naso elettronico rispondeva ai gas sintetici; quindi, era in grado di riconoscerli»

La Dott.ssa ci parla dei test che sono stati svolti «Innanzitutto mi sono focalizzata sul generico vino bianco da cucina e sono andata a testarne la freschezza in diversi momenti. Analizzando una bottiglia appena aperta, una lasciata aperta una settimana, poi rifacendo il test, così dopo 2 – 3 settimane, fino ad una bottiglia di oltre un anno e una scaduta, Abbiamo visto che il naso elettronico riesce a riconoscere con elevata accuratezza se il vino è buono o se è stato adulterato e aperto da più tempo, quindi non più commercializzabile.»

«Visti i risultati promettenti ci siamo spinti oltre e abbiamo testato vini bianchi e rossi provenienti dal Trentino e dalla Lombardia per rintracciarne la tipologia, ed  è qui che entrano in gioco machine learning e intelligenza artificiale con il naso in grado di distinguere tra i vari vini (merlot, chardonnay, ecc) con una accuratezza molto elevata.»

«Successivamente sono stati analizzati vini a me conosciuti ma sconosciuti al naso, al quale è stato chiesto di riconoscere la classe di appartenenza, e anche in questo caso l’ accuratezza è stata prossima al 99%.  In questo modo è possibile scovare frodi, perchè le componenti presenti in un vino rispetto ad un altro sono presenti in quantità limitata. Inoltre, avere una tipologia di sensori in grado di monitorarle e quantificarne la presenza può rappresentare un vantaggio anche sotto l’aspetto economico.»

Futuri impieghi per valutare la provenienza geografica di un vino

«In futuro abbiamo in programma test per valutare l’accuratezza del naso elettronico nel determinare la provenienza geografica di un vino. Anche in questo caso ci avvaliamo della chimica, infatti a rendere riconoscibile un vino sono le componenti organiche volatili rilasciate, le quali tengono traccia delle uve impiegate per produrre quel determinato vino. Nel caso sia stata utilizzata uva proveniente da una certa zona, una componente prevarrà rispetto a quanto avviene per uve di un’altra zona, e una volta evaporate il naso elettronico sarà in grado riconoscerle e farci capire che il vitigno non è tipico della zona.»