Articolo a cura di Massimiliano D’Imperio, Ricercatore, Istituto di Scienze delle Produzioni Alimentari-CNR e Francesco Serio, Dirigente di Ricerca, Istituto di Scienze delle produzioni Alimentari-CNR
Con la crescita della popolazione mondiale, che richiede una maggiore disponibilità di risorse alimentari, l’alimentazione del futuro non si limiterà ad aumentare la quantità di cibo, ma punterà soprattutto su alimenti capaci di rispondere in modo sempre più preciso alle esigenze nutrizionali individuali. In questo scenario, la biofortificazione rappresenta una delle innovazioni più promettenti nel settore agroalimentare, poiché consente di aumentare il valore nutrizionale degli alimenti vegetali direttamente nel corso della loro coltivazione.
Dalla biofortificazione agli alimenti su misura: come la ricerca sta migliorando il cibo del futuro
La biofortificazione è il processo attraverso il quale si migliora la qualità nutrizionale di una pianta o di una sua parte edibile. Tale miglioramento può essere ottenuto aumentando il contenuto di nutrienti benefici, sia organici sia minerali, oppure riducendo la presenza di fattori antinutrizionali che limitano l’assorbimento dei nutrienti da parte dell’organismo umano.
A differenza della fortificazione tradizionale, che consiste nell’aggiunta di nutrienti durante la trasformazione industriale degli alimenti, la biofortificazione interviene direttamente nella fase produttiva della coltura. In questo modo il nutriente viene accumulato naturalmente nei tessuti vegetali.
Negli ultimi anni la ricerca ha dimostrato che è possibile utilizzare tecniche agronomiche innovative per incrementare il contenuto di elementi essenziali per la salute umana, come iodio, selenio, ferro e zinco, oppure ridurre la presenza di composti o elementi indesiderati per specifiche categorie di consumatori. Questo approccio apre nuove prospettive per la produzione di alimenti funzionali, sostenibili e personalizzati.
Le strategie utilizzate per ottenere prodotti biofortificati comprendono il miglioramento genetico convenzionale, le biotecnologie e gli approcci agronomici. Tra questi ultimi, particolare interesse rivestono i sistemi di coltivazione senza suolo, che permettono un controllo estremamente preciso della nutrizione minerale delle piante.
Il ruolo dei sistemi di coltivazione senza suolo
Le coltivazioni senza suolo, comunemente indicate con il termine inglese soilless cultivation systems, rappresentano una delle tecnologie più avanzate dell’agricoltura moderna. In questi sistemi le radici non crescono nel terreno ma ricevono acqua e nutrienti attraverso una soluzione nutritiva accuratamente formulata.
Questo approccio consente di controllare in modo preciso la concentrazione di ogni elemento minerale assorbito dalla pianta. Di conseguenza è possibile aumentare selettivamente l’accumulo di micronutrienti utili alla salute umana oppure ridurre la concentrazione di elementi che potrebbero risultare problematici per alcune categorie di consumatori.
La possibilità di modulare la nutrizione vegetale con elevata precisione ha portato allo sviluppo del concetto di tailored food, cioè alimenti “su misura”, progettati per rispondere a specifiche esigenze nutrizionali. Si tratta di una vera e propria evoluzione del concetto tradizionale di biofortificazione, che non mira soltanto ad arricchire gli alimenti, ma a personalizzarne le caratteristiche nutrizionali per specifiche fasce di popolazione.
Dal laboratorio alla tavola: i microgreens biofortificati
Nell’ambito del progetto NUTRAGE, le attività di ricerca hanno consentito di sviluppare protocolli innovativi per la produzione di ortaggi ad elevato valore salutistico utilizzando esclusivamente sistemi di coltivazione senza suolo.
Uno dei risultati più interessanti riguarda la produzione di microgreens biofortificati. I microgreens sono giovani plantule raccolte pochi giorni dopo la germinazione e rappresentano una categoria di prodotti orticoli particolarmente ricca di vitamine, composti antiossidanti e sostanze bioattive.
Grazie al controllo della soluzione nutritiva è stato possibile ottenere microgreens arricchiti in iodio, un elemento essenziale per il corretto funzionamento della tiroide. Lo iodio è coinvolto nella sintesi degli ormoni tiroidei, fondamentali per il metabolismo, la crescita e lo sviluppo neurologico. Nonostante la diffusione del sale iodato, la carenza di iodio rappresenta ancora un problema nutrizionale in diverse regioni del mondo. Con le ricerche condotte è stato dimostrato che la biofortificazione in iodio dei microgreens consente di sviluppare alimenti vegetali ricchi di questo elemento, offrendo nuove opportunità per incrementarne l’assunzione attraverso la dieta quotidiana. Parallelamente, la ricerca ha permesso di sviluppare microgreens a ridotto contenuto di potassio.
Questo risultato è particolarmente rilevante per i pazienti affetti da insufficienza renale cronica, i quali devono seguire regimi alimentari caratterizzati da una limitata assunzione di potassio. Frutta e ortaggi, pur essendo alimenti salutari, rappresentano spesso importanti fonti di questo elemento e il loro consumo può risultare problematico per tali soggetti. Attraverso una specifica gestione della nutrizione minerale nei sistemi senza suolo è stato possibile ridurre significativamente l’accumulo di potassio nei tessuti vegetali senza compromettere la qualità del prodotto. Si tratta di un esempio concreto di come la nutrizione delle piante possa essere modulata per ottenere alimenti realmente personalizzati.
La nuova frontiera: la biofortificazione della Lemna
Le attività del progetto NUTRAGE non si sono limitate alle specie orticole tradizionali. La ricerca ha infatti esplorato anche il potenziale di nuove risorse vegetali caratterizzate da elevata sostenibilità e alto valore nutrizionale.
Tra queste, un ruolo di primo piano è svolto da Lemna minor L., comunemente nota come lenticchia d’acqua. Si tratta di una piccola pianta acquatica caratterizzata da crescita estremamente rapida, elevato contenuto proteico e interessante profilo nutrizionale.
L’interesse verso questa specie è cresciuto ulteriormente dopo l’autorizzazione da parte della Commissione Europea alla sua commercializzazione come nuovo alimento destinato al consumo umano. Tale riconoscimento apre nuove prospettive per l’utilizzo della Lemna come ingrediente innovativo in diversi prodotti alimentari.
Partendo dalle conoscenze maturate nella biofortificazione degli ortaggi e dei microgreens, abbiamo applicato lo stesso approccio alla coltivazione della Lemna, utilizzando lo iodio come elemento modello. La coltivazione è stata effettuata in ambiente controllato mediante l’impiego di soluzioni nutritive contenenti differenti concentrazioni di iodio. I risultati hanno dimostrato che la pianta è in grado di accumulare efficacemente questo micronutriente senza riduzioni significative della produttività. L’aumento della concentrazione di iodio nei tessuti vegetali è risultato proporzionale alle dosi applicate, confermando l’efficacia della tecnica di biofortificazione. Inoltre, sono stati osservati effetti positivi anche su altri parametri qualitativi, tra cui la riduzione del contenuto di nitrati e l’incremento della concentrazione di alcuni micronutrienti.
I risultati ottenuti sono particolarmente interessanti in quanto piccole quantità di Lemna biofortificata possono contribuire in maniera significativa al fabbisogno giornaliero di iodio, rendendo questa pianta un ingrediente ideale per la formulazione di nuovi alimenti funzionali ad elevato valore nutrizionale.
Non solo agronomia: la sfida della nutrizione personalizzata
La biofortificazione rappresenta oggi molto più di una semplice tecnica agronomica. Essa costituisce uno strumento innovativo per affrontare simultaneamente diverse sfide globali: migliorare la qualità nutrizionale degli alimenti, favorire la prevenzione delle carenze micronutrizionali, promuovere la sostenibilità delle produzioni agricole e sviluppare alimenti destinati a specifiche categorie di consumatori.
I risultati ottenuti nell’ambito del progetto NUTRAGE dimostrano come i sistemi di coltivazione senza suolo possono diventare piattaforme tecnologiche versatili per la produzione di ortaggi, microgreens e nuove risorse vegetali ad elevato valore salutistico. Dai microgreens arricchiti in iodio ai prodotti a ridotto contenuto di potassio, fino alla biofortificazione della Lemna, emerge una visione innovativa della produzione agricola: non più orientata esclusivamente al soddisfacimento del fabbisogno di cibo della popolazione mondiale, ma sempre più focalizzata sul valore nutrizionale e sulla personalizzazione degli alimenti.
In un contesto caratterizzato da invecchiamento della popolazione, aumento delle patologie croniche e crescente attenzione verso la sostenibilità, questi approcci potrebbero contribuire in modo significativo alla costruzione dei sistemi alimentari del futuro, capaci di coniugare salute, innovazione e uso sostenibile delle risorse naturali.
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