Rilevare i residui di pesticidi grazie al naso elettronico

L'agricoltura è indissolubilmente legata alla storia dell’umanità poiché di estrema importanza per la sopravvivenza delle generazioni umane presenti e future. Per incrementare la produzione agricola e ridurre al minimo le perdite dei raccolti, i pesticidi sono una componente essenziale dell'industria agricola.

Questi agrofarmaci possono essere classificati in pesticidi o erbicidi a seconda dell’effetto che causano una volta applicati. Il principale interrogativo (e preoccupazione) rimane sul grado di tossicità che persiste sui prodotti agricoli che potrebbero essere poi ingeriti dal consumatore. Infatti, l'esposizione prolungata a queste sostanze chimiche è stata collegata a una serie di effetti negativi sulla salute, tra cui lo sviluppo di cancro, problemi ormonali, disturbi neurologici e compromissione del sistema immunitario. 

Normalmente, i livelli dei pesticidi possono scendere a livelli accettabili da tre a dieci giorni dopo il trattamento, a seconda del tipo di molecola e del dosaggio applicato. Una possibile soluzione può venire dall’impiego del naso elettronico, già impiegato per identificare attributi di qualità, gli odori e gli scarti su varie tipologie di alimenti.

Per garantire il monitoraggio della salute umana attraverso le ispezioni alimentari, è essenziale avere la capacità di rilevare i pesticidi sulla frutta utilizzando uno strumento elettronico.

Lo scopo dello studio condotto presso la Hitit Univeristy, in Turchia, è stato quello di determinare se le ciliegie trattate e non potessero essere distinte l'una dall'altra in base ai loro odori. Ma non solo: i ricercatori hanno anche voluto indagare se fosse possibile riconoscere la presenza eccessiva di pesticida (simulando una situazione in cui non venga rispettato il tempo di carenza previsto).

Per svolgere la prova, sono state in primis raccolte le ciliegie da alberi che non erano mai stati irrorati con pesticidi. Successivamente, gli alberi sono stati irrorati con il pesticida e il giorno successivo è stato raccolto il secondo set di campioni. Per questa indagine è stato sviluppato un naso elettronico composto da undici sensori di gas, che è stato utilizzato per distinguere le ciliegie con pesticidi da quelle senza pesticidi.

In dettaglio, il naso elettronico è stato utilizzato per registrare l'odore di diverse quantità di ciliegie, partendo da 100 grammi (g), 200 g, 300 g, 400 g e 500 g, sia con che senza pesticidi. Le 44 caratteristiche ottenute sono state classificate con quattro algoritmi di classificazione (Extra Trees, Decision Tree, Forest Tree e 3-k-NN).

Il naso elettronico ha permesso di raccogliere cento diversi pattern odorosi, che comprendevano dati ottenuti da quantità diverse di ciliegie trattate con pesticidi e di ciliegie non trattate. Tra i quattro metodi di classificazione distinti, l’algoritmo Extra Trees ha prodotto i risultati più efficaci.

Ha dimostrato infatti di avere un'accuratezza di identificazione e classificazione del 94,30%, una sensibilità del 93,00% e una specificità del 95,60% durante tutto il processo. Nonostante i risultati incoraggianti, i ricercatori sottolineano che questo studio preliminare è stato condotto solo su un numero limitato di letture (100) e anche che è stato testato solo un tipo di pesticida. C’è quindi molto ancora da studiare sia in termini di varietà di pesticidi che di analisi da effettuare.

Fonte: TOZLU, B. H. (2024). Electronic Detection of Pesticide Residue on Cherry Fruits . International Journal of Computational and Experimental Science and Engineering, 10(3). https://doi.org/10.22399/ijcesen.401. 
Immagine: SL Fruit Service

Melissa Venturi
Università di Bologna (IT)

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