Un naso elettronico per valutare il vino: l’invenzione della ricercatrice Sonia Freddi. Annusare cibi e
bevande, vino in primis, per verificarne l’integrità, la qualità, e capire se sono ancora buoni.
Dottoressa, ci parli un po’ di lei: studi, esperienze lavorative, ricerca.
«Quando la gente pensa a un ricercatore in fisica, solitamente si immagina che già da piccolo/a avesse una passione innata per esperimenti, rompicapo e simili; nel mio caso non è stato esattamente così. Ho sempre amato leggere e scrivere, studiare storia e imparare mitologia greca e classici latini, anche se me la sono sempre cavata bene anche con i numeri. Ho frequentato il liceo classico e, grazie alla mia docente, ho scoperto una passione molto forte per le scienze; mi sono quindi iscritta a Fisica all’Università Cattolica a Brescia, sia per la laurea triennale che magistrale, ma con l’idea di diventare docente di fisica nelle scuole secondarie».
Invece?
«È stato durante il lavoro in laboratorio per la preparazione della tesi magistrale nel gruppo del professor Luigi Sangaletti che mi sono resa conto di amare la vita di laboratorio. Allora ho trascorso un anno all’Università di Roma Tor Vergata come ricercatrice neo-laureata, lavorando alla realizzazione di celle solari di terza generazione, supervisionata dalla professoressa Paola Castrucci. Durante questo anno sono stata anche visiting researcher all’INRS di Montreal, in Canada».
Poi?
«Sono tornata in Università Cattolica per intraprendere il dottorato internazionale in Science, in partnership con la KU Leuven in Belgio. Mi sono dottorata ad aprile 2022, poi sono rimasta un anno a lavorare in Cattolica come ricercatrice post-dottorato (anno in cui ho lavorato anche sul progetto di realizzazione del naso elettronico per il monitoraggio di freschezza e origine del vino), per poi trasferirmi al CNR di Milano, presso i laboratori LNESS di Como, dove ho vinto un assegno di ricerca. Da pochi mesi sono ricercatrice a tempo determinato presso l’IFN-CNR (Istituto di Fotonica e Nanotecnologie) di Milano, nel gruppo della dottoressa Monica Bollani dove, al momento, mi occupo prevalentemente di micro e nano fabbricazione in camera bianca per dispositivi fotonici e plasmonici. Ad ottobre 2024 però tornerò a lavorare sulla realizzazione di nasi elettronici, grazie a un finanziamento della Fondazione Cariplo che ho vinto grazie al bando “Giovani Ricercatori 2023”».
Che cosa le piace fare quando non è impegnata nelle sue ricerche in laboratorio?
«Nel mio tempo libero mi piace leggere, preparare torte e dolci e suonare il clarinetto. Faccio parte di un’orchestra tutta al femminile, la Women Wind Orchestra, nata nel 2014 con musiciste provenienti dalle province di Brescia e Bergamo».
Naso elettronico: di che cosa si tratta e come funziona.
«Un naso elettronico è un dispositivo che contiene diversi sensori di gas e funziona mimando il sistema olfattivo umano: per esempio, siamo in grado di riconoscere l’odore del caffè perché i vapori del caffè, entrando nel nostro naso, interagiscono con i bulbi olfattivi; da questa interazione nasce un segnale che viene mandato al nostro cervello, il quale identifica le molecole che stiamo percependo, le codifica e tiene memoria dell’informazione ricevuta. Allo stesso modo i sensori che compongono un naso elettronico percepiscono le molecole di gas nell’ambiente circostante e, tramite un’analisi statistica multivariata, sono in grado di riconoscere di che gas si tratta».
In particolare, in questo suo progetto…
«Le molecole di gas rilevate dal naso elettronico sono rilasciate dal vino e il naso elettronico, insieme a un algoritmo statistico, dopo essere stato allenato, è in grado di riconoscere di che vino si tratta e anche il suo stato di “freschezza” (se la bottiglia è stata appena aperta, se è aperta da una settimana, un mese o più tempo). Un naso elettronico di questo tipo può essere di supporto nel tracciamento dell’origine dei vini, scovando magari anche frodi legate a quelle che sono le certificazioni DOCG».
Quando, come e perché è nato il progetto in questione?
«Per la mia tesi magistrale, guidata dal professor Luigi Sangaletti, ho lavorato con sensori di gas in grado di monitorare inquinanti in atmosfera. Durante il mio dottorato in Cattolica e alla KU Leuven, mi sono invece occupata di sviluppare un naso elettronico per applicazioni mediche, e precisamente nell’analisi del respiro. In questo caso, il naso elettronico monitorava il respiro emesso da pazienti, presso il Policlinico Gemelli di Roma, ed era in grado di capire se il paziente era sano oppure affetto da broncopneumopatia cronica ostruttiva. Questo perché la quantità e la qualità delle molecole di gas nel respiro emesso varia da persona sana a persona malata e ogni patologia ha uno o più biomarcatori specifici. Per esempio, persone affette da patologie epatiche o renali hanno nel loro respiro più ammoniaca rispetto alle persone sane».
E quindi?
«Come si può ben capire, ho acquisito una certa esperienza in ambito di sensori di gas e naso elettronico, anche se in ambiti applicativi diversi da quello del monitoraggio di cibi e bevande. A gennaio 2023, quando mi è stato detto che c’era la possibilità di scrivere un progetto che potesse essere finanziato dai fondi “5×1000” destinati all’Università Cattolica, ho iniziato a pensare ad applicazioni del naso elettronico diverse rispetto a quello di cui mi ero sempre occupata, e così è nata l’idea di costruire un naso elettronico che potesse riconoscere cibi o bevande. Pensando poi alla cultura vinicola italiana e in particolare della Lombardia (penso, per esempio, alla Franciacorta), è stato quasi naturale focalizzarmi sul vino».
Quanto tempo ci è voluto per realizzare il naso elettronico?
«Il progetto ha preso il via effettivo ad aprile 2023. Il naso elettronico è stato realizzato in tempi relativamente brevi: a fine giugno era già operativo per i primi test con gas sintetici in laboratorio. Questo perché abbiamo sfruttato l’elettronica e il software già sviluppati per il mio progetto di dottorato. Mi sono quindi dovuta focalizzare soltanto sul materiale da utilizzare per costruire i sensori di gas e preparare i sensori stessi. Infatti, ciò che rende il naso elettronico adatto a un’applicazione piuttosto che ad un’altra, è proprio il materiale con cui si costruiscono i sensori di gas. Usando materiali diversi siamo in grado di “sentire” molecole diverse».
Dopo di che?
«A giugno-luglio ho effettuato test in laboratorio con gas sintetici per accertarmi che effettivamente il naso elettronico fosse in grado di sentire le molecole di gas a cui siamo interessati (etanolo, acetone, acido acetico, vapore acqueo, ammoniaca, eccetera). Dopo l’estate sono stati fatti i primi test con il vino. Questi test si sono svolti in due fasi: la prima aveva come obiettivo quello di testare la freschezza di un generico vino bianco da cucina, mentre la seconda si prefissava un’indagine più ampia legata al riconoscimento di diverse tipologie di vino».
Quali vini in particolare?
«Sono stati acquistati svariati vini, bianchi e rossi, prodotti in Lombardia e Trentino (Pinot grigio, Pinot rosso, Lugana, Chardonnay, Sauvignon, Prosecco, Merlot). Il naso elettronico si è dimostrato in grado di riconoscere sia la freschezza e l’adulterazione di un generico vino bianco sia di riconoscere con buona precisione i vari vini che sono stati testati. Questi risultati preliminari confermano la fattibilità di utilizzare il naso elettronico per possibili test in cantine o aziende vitivinicole».
Chi ha collaborato con lei a questa ricerca?
«In laboratorio ho lavorato da sola, mentre l’analisi dei risultati è stata discussa con il professor Luigi Sangaletti».
Chi sono i finanziatori del progetto?
«Il progetto è stato finanziato interamente con i fondi “5×1000” destinati all’Università Cattolica (15.000 euro)».
In quali campi potrà essere utilizzato il naso elettronico?
«Il naso elettronico sviluppato in questo progetto può essere utilizzato per monitorare origine e freschezza del vino. Ma, come detto prima, basta utilizzare un materiale diverso per preparare i sensori e l’applicazione cambia. In particolare, nel nostro gruppo siamo in grado di sviluppare nasi elettronici per l’analisi del respiro (quindi volti a quella che potrebbe essere una diagnosi precoce di alcune patologie) ma anche per il monitoraggio ambientale».
Quando sarà disponibile sul mercato?
«Prima bisogna pensare a un brevetto e quindi considerare anche i tempi relativi a un’eventuale accettazione del brevetto stesso che possono essere piuttosto lunghi».
Quanto costerà?
«Non ne ho onestamente idea».
Quanti esemplari ne verranno realizzati?
«Dipende dall’interesse che potrebbero avere aziende vitivinicole, cantine o industria in generale».
