Riassunto analitico
Per volatiloma si intende un nuovo approccio per il controllo dell’autenticità e della qualità degli alimenti che mira a trovare i Composti Organici Volatili (VOC) presenti in un alimento. Questi possono essere dovuti sia a metaboliti prodotti nell’alimento, sia derivanti da contaminazioni ambientali. Attraverso queste analisi è possibile incrementare la food safety, food quality e food authenticity poiché esse sono rapide ed accurate. I metaboliti analizzati sono infatti riconducibili ad aspetti microbiologici, chimici e microbiologici di ogni matrice studiata.
VOC sono stati analizzati attraverso due differenti tecniche: innovativi MOS (Metal Oxide Sensors) e analisi cromatografiche con SPME (Solid Phase Micro Extraction).
MOS possono essere usati per molti scopi, come la detezione di molecole, con ripercussioni sulla qualità e sicurezza alimentare. Il dispositivo Small Sensor System S3+ permette di rilevare VOC in processi continui, lavorando congiuntamente con gli altri dispositivi in una filiera, implementando un sistema flessibile e sostenibile. Questa innovazione nel settore alimentare ha la capacità di imprimere profondi cambiamenti. Processi produttivi costosi e inefficienti attraverso l’S3+ possono essere integrati tra loro, aumentandone l’efficacia. Questi dispositivi possono essere addestrati, creando modelli matematici attraverso i quali garantire una loro applicazione in ogni filiera e con diversi scopi. L’utilizzo è infine semplificato da una web app intuitiva e da una sua gestione in remoto. Attraverso questo dispositivo si possono inoltre perseguire la transizione digitale dichiarata strategica dal PNRR (Piano Nazionale Ripresa Resilienza).
Analisi con SPME sono state condotte usando idrogeno come carrier poiché questo è un ottimo sostituto ecosostenibile all’elio, garantendo così un uso responsabile delle risorse. Le analisi sono state fatte studiando lo spazio di testa di vials condizionate contenenti sia pane coatizzato che panettone, comparando infine i risultati con quelli di analisi sensoriali.
È già dimostrata l’azione preservatrice dei batteri lattici (LAB), i quali inibiscono lo sviluppo fungino attraverso diversi metaboliti. Inserendoli in un coating edibile è possibile sostituirli all’etanolo, ad oggi il principale conservante di questi prodotti. VOC sono stati analizzati insieme a studi microbiologici per capirne la loro azione antimicrobica. Sui panettoni queste analisi sono servite per migliorare processi produttivi artigianali, lavorando con più temperature e volumi di lievitazione, al fine di trovare variabili di processo che possono condurre ad un aumento della qualità.
S3+ è stato utilizzato per ricercare diacetile all’interno di birre, valutandone la presenza attraverso analisi dello spazio di testa. Queste analisi risultano essere veloci, accurate, poco costose e capaci di rilevare la presenza di composti anche sotto la soglia di percezione umana. Questo si traduce in minori sprechi e maggiore qualità del prodotto.
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Abstract
Volatilomics is a novel approach for food quality and authenticity assessment, which finds all VOCs (Volatile Organic Compounds) metabolites present in the subset. This analysis became important in food safety, food quality and food authenticity because it allows fast, standardized and accurate procedures. Huge steps were made to identify VOCs' role in food quality, because those are related to microbiological, chemical and sensory aspects. Through volatile compounds it is possible to investigate the quality of different matrices, including foods.
VOCs were analyzed using two different techniques, innovative Small Sensor System S3+ sensors and SPME (Solid Phase Micro Extraction) analysis.
MOS (Metal Oxide sensors) can be used for many purposes, like chemical detection, impacting food quality and food safety. S3+ is an innovative device able to detect VOCs on continuous production. It can cooperate in a devices network creating a new and sustainable way approach. This approach promises significants changes in the agri-food sector, where most of the productions are expensive and uneven. S3+ can be applied in every food process, obtaining important data, refining production processes, increasing efficiency. S3+ can be trained, creating a database and a recognition algorithm. Finally, thanks to its user-friendly interface and remote use, they can lead food industries to pursuit digital transition declared strategic on PNRR (National Recovery and Resilience Plan).
SPME analysis was performed using hydrogen as a carrier produced locally on demand because it’s a green and sustainable alternative to helium, able to reduce the production processes footprint and promoting a responsible use of the resources. SPME allows fast VOCs extraction, studying headspaces inside preconditioned vials. Analyses were performed on coated bread and Panettone, comparing the results with sensorial analysis, to reduce food waste and increase sustainability.
LAB have shown bio-preservatives ability, preventing molds growth through antimicrobial metabolites. Edible coatings can be LAB carriers and a green alternative to ethanol, which usually preserve bakery products. VOCs analysis was performed in tandem with microbiological study, understanding their antimicrobial activity. SPME was performed to study difference between several Panettone production processes. The aim was to study the variance among leavening temperatures and leavening volumes. Implementing new ways to easily control processes can help handcrafters to ensure food quality.
S3+ sensor was applied to detect diacetyl in beer samples. Vacuuming the head-space air directly into the S3+ is possible to measure molecules concentrations. Training the device to detect diacetyl, the aim was to create a new, rapid, inexpensive and accurate way to control the process. Results showed the ability to detect concentrations lower than human threshold, ensuring food quality and sustainability.
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