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Un nuovo progetto di ricerca esplora la lavorazione delle proteine degli insetti per soluzioni alimentari sostenibili
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Di fronte alle sfide poste dalla crescita demografica mondiale, dall’aumento dell’impatto ambientale e dalla limitatezza delle risorse naturali, la ricerca scientifica e l’industria sono alla ricerca intensiva di soluzioni sostenibili per l’alimentazione dell’umanità. Una possibilità promettente risiede nell’utilizzo di fonti proteiche alternative, ad esempio gli insetti.
Il progetto «ProtinA» (titolo completo: Sviluppo di fonti proteiche alternative ottimizzate dal punto di vista nutrizionale attraverso tecnologie di lavorazione innovative e sostenibili, prendendo come esempio i grilli Acheta domesticus) riunisce le competenze dell’Istituto Leibniz per la tecnologia agricola e la bioeconomia (ATB) di Potsdam, dell’Istituto tedesco per la ricerca alimentare e di tre partner industriali, tra cui l’azienda membraPure GmbH.
Le proteine sono una componente essenziale di una dieta equilibrata e svolgono una moltitudine di funzioni vitali nel corpo umano. Servono come elementi costitutivi di cellule, tessuti e muscoli, contribuiscono alla formazione di enzimi e ormoni e sostengono il sistema immunitario. Poiché il corpo umano non è in grado di produrre da solo quantità sufficienti di proteine, è necessario un apporto continuo attraverso l’alimentazione.
Tradizionalmente, le fonti proteiche includono prodotti di origine animale e vegetale come carne, pesce e legumi. Tuttavia, alla luce della crescita demografica, delle risorse naturali limitate e dei cambiamenti climatici, si stanno intensificando gli sforzi per identificare fonti proteiche alternative. Queste alternative mirano a rendere più sostenibile l'approvvigionamento proteico, riducendo al contempo l'impatto ambientale dell'allevamento su larga scala.
In questo contesto, gli insetti sono considerati un'opzione promettente. Richiedono meno risorse come mangime, terra e acqua, generano minori emissioni di CO₂ e forniscono comunque proteine di alta qualità e micronutrienti essenziali. Per il loro utilizzo nella produzione alimentare, tuttavia, è fondamentale non solo garantire condizioni di lavorazione igieniche, ma anche comprendere appieno la loro composizione nutrizionale, in particolare il loro profilo aminoacidico e come questo cambi durante la lavorazione.
È qui che il progetto di ricerca ProtinA interviene in modo mirato per sviluppare nuovi approcci.
L'obiettivo del progetto è analizzare e ottimizzare diversi processi di lavorazione di fonti proteiche alternative utilizzando i grilli come organismo modello. Un ruolo particolare è svolto dalla questione di come i processi tecnologici influenzino la qualità nutrizionale degli alimenti risultanti. I risultati non devono essere solo scientificamente utilizzabili, ma anche indicare concrete possibilità di applicazione nella pratica.
Un elemento centrale del progetto è il controllo preciso dei processi di lavorazione. Si sta studiando come le singole fasi del processo influenzino la struttura e la funzione delle proteine. I metodi di analisi ottica consentono di rendere visibili questi cambiamenti in tempo reale e di controllarli in modo mirato.
«Un aspetto importante è la composizione aminoacidica. Per rilevarla, stiamo sviluppando un protocollo standardizzabile per la preparazione dei campioni e la quantificazione», spiega il dott. Alexander Angersbach, ricercatore presso membraPure GmbH. Uno strumento analitico centrale in questo progetto è l’analisi degli aminoacidi con un analizzatore di aminoacidi. Questo sistema consente la determinazione sia qualitativa che quantitativa dei singoli aminoacidi.
L'analizzatore di aminoacidi consente una rilevazione affidabile anche a concentrazioni molto basse e non è influenzato in modo significativo da matrici di campioni complesse. Rispetto ad altri metodi analitici come LC-MS/MS o HPLC, richiede di norma una preparazione del campione meno complessa.
È possibile analizzare sia gli aminoacidi liberi che quelli legati. Gli aminoacidi liberi vengono determinati mediante derivatizzazione post-colonna: dopo la separazione cromatografica, un reagente reagisce con gli aminoacidi e forma derivati stabili e colorati. Gli aminoacidi primari generano composti viola, mentre quelli secondari formano derivati gialli. Questi segnali vengono rilevati e quantificati in base alle aree dei picchi.
L'analisi degli aminoacidi è particolarmente importante per i cosiddetti “nuovi alimenti”, tra cui anche i prodotti a base di proteine di insetti. Le autorità di regolamentazione come l'Autorità europea per la sicurezza alimentare (EFSA) richiedono profili aminoacidici dettagliati per valutare la qualità delle proteine. Mentre l'analisi degli aminoacidi non è obbligatoria per la maggior parte degli alimenti convenzionali – in questo caso è sufficiente indicare il contenuto proteico totale –, sta acquisendo sempre più importanza a causa del mercato in crescita delle proteine vegetali, delle alternative alla carne e degli alimenti funzionali. In molti casi, i profili aminoacidici dettagliati servono anche a fini di marketing.
Requisiti aggiuntivi sono definiti da organizzazioni come la LUFA (Landwirtschaftliche Prüf- und Forschungsanstalten), che valutano sia il contenuto che la qualità degli aminoacidi negli alimenti. Durante la produzione è indispensabile garantire la stabilità e la disponibilità degli aminoacidi, il che richiede spesso condizioni di lavorazione attentamente controllate.
Gli aminoacidi stessi possono essere composti sensibili. Possono subire alterazioni chimiche sia durante i processi biologici che durante la preparazione dei campioni, ad esempio per ossidazione. In alcuni casi l’aminoacido originario non è più rilevabile, poiché è stato convertito in un altro composto – come ad esempio la glutammina, che si trasforma in acido glutammico.
Le strategie di lavorazione elaborate nel progetto devono essere concepite in modo tale da preservare il più possibile la biodisponibilità delle proteine, ovvero la loro utilizzabilità da parte dell'organismo umano. Ciò viene verificato sia in provetta (in vitro) che in modelli biologici (in vivo), al fine di ottenere una comprensione olistica delle relazioni tra lavorazione ed effetto nutrizionale.
Inoltre, il controllo mirato delle singole fasi consente di evitare una lavorazione eccessiva degli alimenti. Ciò non solo tutela la qualità del prodotto, ma contribuisce anche alla conservazione delle risorse e quindi alla sostenibilità ecologica.
«Il nostro approccio di ricerca spazia dalle materie prime animali alternative, passando per le singole fasi di lavorazione, fino alla valutazione nutrizionale del prodotto finale», afferma il Dr.-Ing. habil. Oliver Schlüter, responsabile dell’area di programma «Alimenti sani» dell’ATB. «Inizialmente ci concentreremo su sistemi alimentari liquidi ricchi di proteine, per poi passare anche a forme di prodotto secche».
I responsabili del progetto sono fiduciosi che le conoscenze acquisite nell’ambito di ProtinA saranno in futuro trasferibili ad altre fonti proteiche alternative e a diverse classi di prodotti. In questo modo, a lungo termine potrebbero nascere alimenti innovativi, ricchi di sostanze nutritive e sostenibili, che saranno apprezzati anche dai consumatori.
Il progetto di ricerca è finanziato dal Ministero federale dell’alimentazione e dell’agricoltura (BMEL) nell’ambito del programma di promozione dell’innovazione (codice di finanziamento: 281A809B21) e sostenuto dall’Istituto federale per l’agricoltura e l’alimentazione (BLE).
