Assicurare il nostro futuro approvvigionamento alimentare: un’opportunità per le nuove tecnologie alimentari?

Entro il 2050, si stima che la popolazione mondiale supererà il record dei 9 miliardi di abitanti.¹ Questo aumento previsto di popolazione, associato ad una rapida urbanizzazione, creerà numerose sfide sociali e ambientali. Le innovative tecnologie alimentari offrono soluzioni entusiasmanti per aiutarci ad affrontare le eccessive richieste per le risorse agricole, per ridurre lo spreco alimentare e per fornire un’adeguata alimentazione per tutti. Approfondiremo le potenziali opportunità di tre tecnologie nel fornire un adeguato apporto alimentare a lungo termine.

Alimenti stampati: personalizzati per il consumatore

Per creare prodotti alimentari sostenibili, personalizzati e con un valore nutrizionale si utilizzano delle innovative tecnologie di stampa 3D.² Delle stampanti automatizzate guidate da computer producono alimenti strato per strato utilizzando puree o ingredienti fusi, come formaggi, cioccolato o perfino carne.^3,4

Il contenuto nutrizionale delle puree può essere controllato.³ TPertanto le stampanti 3D possono fornirci alternative alimentari più salutari, che possono anche essere personalizzate in base alle esigenze nutrizionali individuali, in modo divertente e fantasioso.⁴ Inoltre, la stampa 3D è una tecnica relativamente a buon mercato per produrre alimenti personalizzati, se confrontato con i precedenti metodi, come gli impasti o le decorazioni fatte a mano.²

Da una prospettiva di sostenibilità, questo processo può incentivare anche l’utilizzo di fonti alternative alla carne quali alghe, funghi, insetti,² trasformando questi ingredienti in alimenti invitanti e appetitosi; in questo modo si potrebbe superare la repulsione per ingredienti culturalmente lontani (ad esempio trasformando ingredienti polverizzati in cibi con diverse forme e consistenze appetitose). Tuttavia, la stampa 3D degli alimenti è ancora in una fase iniziale di sviluppo; è necessario lavorare ancora per migliorare la composizione delle puree e per stabilire le condizioni di stampa necessarie per produrre gusti e consistenze molto più invitanti.   

Tecniche innovative di miglioramento genetico: il miglioramento delle colture sfama più bocche

Dato che la popolazione mondiale continua a crescere, le pratiche agricole devono affrontare la sfida di massimizzare l’efficienza produttiva per soddisfare la crescente domanda. Per cercare di alleviare questo onere, le tecniche di modifica genetica possono migliorare il valore nutrizionale delle colture e ridurre le perdite creando piante con caratteristiche più forti, come la resistenza alle malattie. Ad esempio l’ingengeria genetica può essere utilizzata per produrre piante di semi oleosi che contengono acidi grassi polinsaturi a lunga catena, che solitamente si trovano nell’olio di pesce.⁵ Le fonti alternative di questi nutrienti essenziali possono ridurre la pressione sulle riserve mondiali di pesce.

CRISPR-Cas9, la tecnica di modifica genetica più nota, può “spegnere” o sostituire dei geni indesiderati trovandoli e ritagliandoli dal genoma della cellula.^6,7 Recentemente, CRISPR-Cas9 è stato utilizzato per rallentare l’imbrunimento dei prodotti alimentari, come funghi e mele, spegnendo il gene responsabile del cambiamento di colore.^8,9 Questo permette un allungamento della conservazione, che a sua volta può aiutare a ridurre l’imponente impatto ambientale degli sprechi alimentari. Questa tecnica non è solamente molto efficiente, versatile e flessibile ma è anche più economica delle altre tecnologie esistenti.^10,11

In vitro: rinnovamento dell’industria della carne?

Sulla base dei modelli di previsione sul consumo di carne nel futuro, la produzione annuale dovrà essere incrementata da 200 a 470 milioni di tonnellate, per soddisfare la domanda della crescita demografica.¹Sostituire alcuni prodotti a base di carne (come le carni bovine) con delle alternative potrebbe aiutare a compensare gli effetti negativi dovuti allo sfruttamento del territorio e all’emissione dei gas serra.¹² Una possibile fonte alternativa potrebbe essere rappresentata dalla carne coltivata, o carne in vitro, con questo termine si intende la carne prodotta a partire da cellule animali anziché dagli animali in allevamento.¹²

Per produrre carne coltivata, le cellule staminali animali vengono fatte crescere in un vaso contenente tutti i nutrienti necessari per la divisione e lo sviluppo in tessuto muscolare (che poi è la carne che di solito mangiamo). Quando sono mature, le fibre muscolari sono raccolte e assemblate in prodotti alimentari, come gli hamburger.¹³

La carne coltivata è sicura da mangiare, proprio come se fosse la carne tradizionale. In effetti, potrebbe anche essere più salutare degli abituali prodotti a base di carne, dato che si può utilizzare questa tecnologia per produrre carne contenente meno grassi e più acidi grassi omega-3. Tuttavia non dovremmo aspettarci che la consistenza e il sapore di questi prodotti siano identici a quelli della carne tradizionale.¹⁴

La carne coltivata richiede ancora una notevole quantità di energia per essere prodotta in grandi proporzioni; pertanto non è certo che il suo consumo su larga scala sia economicamente sostenibile.^14,15  L’adozione di questa tecnologia su una scala più ampia sarà legata alla tendenza del pubblico ad acquistare e consumare prodotti a base di carne coltivata. Inoltre, se accettata dai consumatori, la produzione di carne in vitro risparmierebbe una serie di problemi creati dalla tradizionale produzione di carne, come ad esempio: il benessere degli animali e la macellazione, la gestione delle risorse (territorio, mangimi, acqua, ecc), l’uso degli antibiotici e le emissioni di metano.¹³ La terra agricola risparmiata potrebbe essere riutilizzata per piantare nuove foreste o per produrre bioenergia.¹⁶

Normativa

I nuovi processi di produzione di alimenti qui descritti potrebbero necessitare di un’autorizzazione ai sensi della pertinente legislazione Europea sugli alimenti,^17,18 nonché di una valutazione di sicurezza effettuata dall’Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare (EFSA). I legislatori potrebbero anche dover rivalutare l’attuale definizione di coltura geneticamente modificata (GM),¹⁹ per spiegare le tecniche di modifica genetica come la CRISPR-Cas9 che differisce dalle precedenti tecniche dato che modifica i geni dell’organismo stesso anziché introdurre dei geni provenienti da altri organismi.

Il verdetto finale

Le nuove tecnologie alimentari ci hanno offerto alternative sempre più valide per migliorare la sostenibilità della produzione alimentare e le loro potenziali applicazioni sono enormi. Di fronte alla crescita della popolazione, queste tecnologie possono rappresentare una reale opportunità per garantire delle scorte alimentari globali di elevata qualità. Inoltre potrebbero fornire quegli strumenti tanto necessari per ridurre l’impatto ambientale negativo dovuto all’industria alimentare nei decenni a venire.

Riferimenti

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3. Godoi FC, Prakash S & Bhandari BR (2016). 3D printing technologies applied for food design: Status and prospects. Journal of Food Engineering 179:44-54.
4. Sun J, Peng Z, Zhou, W et al. (2015). A review on 3D printing for customised food fabrication. Procedia Manufacturing 1:308-319.
5. Ruiz-Lopez N, Usher S, Sayanova OV et al. (2014). Modifying the lipid content and composition of plant seeds: engineering the production of LC-PUFA. Appl Microbiol Biotechnol. 99: 143–154.
6. Liu X, Xie C,Huaijun S Yang et al. (2017). CRISPR/Cas9-mediated genome editing in plants. Methods. Published online ahead of print 14 Mar 2017.
7. Araki M & Ishii T (2015). Towards social acceptance of plant breeding by genome editing. CellPress 20:145-149
8. Nature, 2016. “Gene-edited CRISPR mushroom escapes US regulation.” Published 14 April 2017.
9. Waltz E (2015). Nonbrowning GM apple cleared for market. Nature Biotechnology 33:326-327.
10. Bortesi L & Fischer R (2015). The CRISPR/Cas9 system for plant genome editing and beyond. Biotechnology Advances 33:41-52.
11. Quetier F (2016). The CRISPR-Cas9 technology: Closer to the ultimate toolkit for targeted genome editing. Plant Science 242:65-76.
12. Alexander P, Brown, C, Arneth A, et al. (2017). Could consumption of insects, cultured meat or imitation meat reduce global land use? Global Food Security. Published online ahead of print 22 Apr 2017. Doi:10.1016/j.gfs.2017.04.001.
13. Bhat ZF, Kumar S & Fayaz H (2016). In vitro meat production: Challenges and benefits over convential meat production. Journal of Integrative Agriculture 14:241-248.
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16. Humpenoder F, Popp A, Dietrich, JP et al. (2014). Investigating afforestation and bioenergy CCS as climate change mitigation strategies. Environmental Research Letters 9:6
17. Commission Regulation (EC) 258/1997, to be replaced by Regulation (EU) 2015/2283 on the 1st of Jan, 2018.
18. Regulation (EC) 1829/2003 on genetically modified food and feed.
19. Singh V, Braddick D & Dhar PK (2017). Exploring the potential of genome editing CRISPR-Cas9 technology. Gene 599:1-18.