Laboratorio di Chimica analitica

Attualmente le tecniche di analisi per la determinazione dei pesticidi si basano su sistemi cromatografici piuttosto complessi, non trasportabili e costosi. Inoltre la determinazione dei pesticidi negli alimenti è spesso complicata dalla presenza della componente lipidica, cosi l'analisi cromatografica è spesso preceduta da procedure di cleanup del campione. Normalmente in campo alimentare vengono analizzati grandi quantità di campioni, di conseguenza metodi di analisi veloci, economici è possibilmente automatizzati rivestono grande interesse in questo settore. La tecnica dell'inibizione enzimatica per l'analisi di pesticidi è ormai un metodo consolidato. Biosensori e bioasssays, per la determinazione dell'attività dell'inibizione dell'acetilcolinesterasi da parte di insetticidi è stata già dimostrata ampliamente soprattutto in campo ambientale. Il letteratura però si trovano poche applicazioni pratiche sull'utilizzo di biosensori ad acetilcolinesterasi in campo alimentare.
Nel nostro laboratorio abbiamo ottimizzato diversi protocolli sperimentali, basati sull'inibizione dell'AChE per la determinazione di pesticidi in particolare carbammati organofosfati e tiofosfati, in diverse matrici alimentari come ad esempio uva, carne, latte, miele, uova e grano (1, 8 e 17). A seconda della matrice e del pesticida, sono stati ottenuti limiti di rilevabilità (DL) differenti comunque sempre inferiori ai limiti imposti dalla comunità europea, riducendo al minimo le procedure di estrazione del campione e utilizzando apparecchiature portatili accoppiate ad elettrodi miniaturizzati (screen printed electrodes).

Sviluppare metodi di routine con tempi di analisi veloci per contaminanti in campioni reali rappresenta un'importante sfida in campo alimentare. La tecnologia degli immunosensori offre un semplice ed alternativo metodo per applicazioni alimentari (2, 4 5, 6 12 e 13), rappresentando un strumento utile per la routine, molto selettivo verso i composti di interesse e utilizzabile anche in situ. Il nostro laboratorio in collaborazione con altri gruppi affermati in campo internazionale ha sviluppato semplici protocolli per la determinazione dei policlorobifenili, diossine, ammine, metalli pesanti, DDT, tossine ecc. direttamente su matrici reali, accoppiando anticorpi e recettori con dispositivi elettrochimici e piezoelettrici. In particolare come trasduttori elettrochimici sono stati utilizzati elettrodi stampati in serie con tecnologia serigrafica (screen-printed electrodes). Questi sono molto usati in applicazioni sensoriali, offrendo diversi vantaggi uno tra i quali la produzione a basso costo, che li rende usa e getta permettendo l'analisi in matrici complesse che spesso contaminano irreversibilmente la superficie elettrodica.

Le proprietà estremamente selettive degli anticorpi li rendono degli ottimi ligandi nel riconoscimento molecolare. Spesso però, gli svantaggi degli anticorpi nelle applicazioni sensoriali come ad esempio l'elevato costo, il limitato tempo di vita, la difficoltà di rigenerare la superficie sensoriale e non ultimo il continuo trend nella riduzione dell'uso di animali per la produzione di anticorpi stimola la ricerca e lo sviluppo di ligandi di affinità sintetici.
Nel nostro laboratorio abbiamo sviluppato diverse strategie per disegnare recettori sintetici selettivi basati sul mimicking dei siti di legame dei recettori biologici.
Usando questo approccio abbiamo costruito oligopeptidi sintetici mimando i siti attivi dei recettori biologici per analiti di evidente tossicità come insetticidi, tossine o diossine e diossine-simili. Sono stati prodotti dati sulla efficienza di queste trappole biomimetiche così come metodi per l'incorporazione in sensori di affinità per xenobiotici (7, 14, 17, e 19).

Il DNA sta divenendo un importante strumento analitico in molte aree, incluso qualità e sicurezza degli alimenti. La maggior parte dei metodi riportati per l'identificazione delle sequenze di DNA si avvalgono della   polymerase chain reaction (PCR), dell'elettroforesi, della cromatografia, di saggi immunologici.   Lo scopo di questa area di ricerca è lo sviluppo di sistemi rapidi e economici basati sul DNA riducendo al minimo l'estrazione del campione con conseguente risparmio di reagenti. Il metodo proposto si basa su sensori elettrochimici a DNA sfruttando elettroattività dei nucleotidi dopo ibridazione. Sono stati sviluppati e testati su matrici diversi metodi elettrochimici.  
Senza l'uso di intercalanti del DNA, spesso tossici, abbiamo prodotto un protocollo sperimentale per l'analisi di autenticità della carne (15).  

Un'importante parte della nostra attività   riguarda l'applicazione di sistemi elettrochimici su prodotti alimentari molto importanti del mercato italiano come il vino (3) e l'olio di oliva (18).   In particolare, metodi chimici ed elettrochimici per la determinazione del contenuto di polifenoli,   dell'attività antiossidante e del potere antiossidante, sono stati applicati in parallelo su matrici reali. Lo scopo del lavoro è stato quello di esaminare la possibilità di utilizzare questi indici nella predizione della stabilità del prodotto nei confronti dell'ossidazione e nel testare l'efficacia del metodo elettrochimico come metodo alternativo di valutazione del   potere antiossidante della frazione polifanolica. Inoltre è stato analizzato il contributo dei singoli composti polifenolici al potere antiossidante usando l'analisi statistica multivariata.