alam       L'alambicco n°4 - Aprile 2011       alam
Distillato di notizie su chimica e società 

Naturale o adulterato? Te lo dice la risonanza magnetica nucleare

Spesso i media ci informano dei rischi che possono causarci i tentativi di frode nel campo agro-alimentare. Vino, succhi di frutta, olio e prodotti lattiero-caseari sono frequentemente oggetto di falsificazioni. Accanto alle frodi di tipo commerciale, che danneggiano economicamente il consumatore disinformato, ci sono le frodi sanitarie, ben più pericolose perchè attentano alla salute pubblica. Si spazia dai vini annacquati, zuccherati o “al metanolo”, agli oli di oliva colorati o miscelati con altri oli di minore qualità (semi o nocciola), al latte contaminato, inacidito e neutralizzato fino a toccare prodotti come i formaggi, la pasta, le uova, la carne e il riso. Senza dimenticare il valore commerciale acquisito dai concetti di naturalità e di provenienza dei cibi, cui si accenna in altre pagine di questo giornale, e la conseguente necessità di procedure di riconoscimento e certificazione.

La sensibilizzazione dell’opinione pubblica riguardo al problema della tracciabilità degli alimenti e la conseguente  richiesta di trasparenza su ogni aspetto della qualità dei prodotti ha contribuito alla istituzione di rigidi sistemi di controllo e allo sviluppo di metodi di accertamento dell’autenticità dei singoli alimenti, che includono tecniche spettroscopiche, cromatografiche ed elettroforetiche, oltre al famoso naso elettronico. Tra queste tecniche, la risonanza magnetica nucleare (NMR) permette di ottenere informazioni dettagliate sulla struttura molecolare dei componenti di miscele più o meno complesse, sfruttando l’indagine spettroscopica dei nuclei (1H e 13C, soprattutto) in esse contenute. Se immersi in un forte campo magnetico, questi nuclei sono infatti in grado di orientare i propri spin come l’ago di una bussola e generare segnali caratteristici e utili ai fini dell’analisi dell’alimento. Nel settore enologico prima e successivamente in altri ambiti del settore alimentare, si è dimostrata molto efficace la tecnica SNIF-NMR (Site-Specific Natural Isotope Fractionation - Nuclear Magnetic Resonance), metodologia utile nella determinazione dei rapporti isotopici degli atomi presenti nel prodotto da analizzare. Infatti, il contenuto isotopico nelle molecole non è uniforme come si potrebbe pensare, ma dipende dall’origine del precursore e dai processi chimico-fisici che ne hanno portato alla formazione. Storicamente, l’analisi isotopica in campo enologico è nata nei primi anni ’80 grazie al chimico francese Gerard Martin e ha trovato la sua principale applicazione come metodo ufficiale all’interno della Comunità Europea per l’individuazione di contraffazioni in campo enologico a partire dai primi anni ‘90 (EC Regulation 2676/90, 1990 e OIV MA-F-AS312-06-ETHANO 2009 (oeno 17/2001). Le tecnica è in grado di individuare le adulterazioni dovute all’aumento del titolo alcolometrico dei vini mediante impiego di zuccheri esogeni (derivanti da piante con diverso ciclo fotosintetico che portano a contenuti isotopici differenti), e processi di annacquamento che alterano le concentrazioni di isotopi dell’idrogeno e dell’ossigeno. In anni recenti l’applicazione si è estesa, offrendo ai prodotti in esame non solo una certificazione della loro genuinità, ma anche una garanzia della loro provenienza geografica: a parità di ciclo fisiologico, infatti per prodotti di origine vegetale il principale fattore discriminate diventa il clima in cui cresce la pianta in esame.

Le potenzialità di applicazione della Risonanza Magnetica Nucleare non si fermano però qui. A seconda delle informazioni che si desiderano ottenere, l’NMR può essere applicato in alta o bassa risoluzione oppure come imaging. Esso consente di ottenere una vera e propria impronta digitale di tutto ciò che è contenuto nell’alimento in analisi (che si tratti di caffè, cioccolato, succo di frutta, olio di oliva piuttosto che di vino o altro), senza alcuna manipolazione ed evitandone la distruzione. In un unico esperimento, l’NMR consente dunque di controllare qualità, autenticità e proprietà organolettiche del campione, garantendo a chi lo consuma di gustarselo senza pensieri.

Roberto Gobetto, Costanza Aghemo


Che cos'è la risonanza magnetica nucleare?
Lo spin nucleare è una proprietà delle particelle che costituiscono il nucleo atomico, protoni e neutroni: esse si comportano come se fossero in rotazione (spin) attorno al loro asse, generando un momento magnetico orientato nello spazio, come le frecce nella figura. Non tutti i nuclei hanno un momento magnetico, perché gli spin delle particelle nucleari si possono compensare l'un l'altro. D'altra parte molti elementi presentano degli isotopi, e cioè nuclei con lo stesso numero di protoni e diverso numero di neutroni: così l'isotopo del carbonio 12C non ha un momento magnetico, mentre l'isotopo 13C ce l'ha e quindi risponde all'NMR, come pure il nucleo dell'idrogeno. Se immersi in un forte campo magnetico, i nuclei magneticamente attivi sono in grado di orientare i propri spin come l’ago di una bussola e quando interagiscono con un campo elettromagnetico di  frequenza opportuna, essi cambiano il proprio orientamento. A seconda del proprio “intorno chimico” (ovvero della struttura molecolare di cui è parte), ogni nucleo genera così un segnale caratteristico, che cade ad una specifica frequenza di risonanza e viene rilevato nell'esperimento NMR.


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