Sette sensori basati su nanotubi di carbonio permettono al sistema di creare un’impronta digitale delle sostanze volatili. Testati Prosecco, Chardonnay, Pinot Grigio, Lugana e Prime Rosé
Un naso elettronico per il vino capace di distinguere prodotti differenti e seguirne il processo di invecchiamento attraverso le sostanze volatili che compongono l’aroma. È il risultato di una ricerca italiana pubblicata nel 2026 che mostra una delle possibili evoluzioni dell’olfatto artificiale applicato al controllo della qualità.
Il sistema utilizza sette sensori basati su nanotubi di carbonio a parete singola (SWCNT) funzionalizzati con ftalocianina di zinco. L’obiettivo è aumentare sensibilità e selettività nei confronti dei composti volatili legati al vino.
Lo studio, firmato da Sonia Freddi, Monica Bollani e Luigi Sangaletti, è disponibile nell’archivio istituzionale della ricerca del CNR e vede tra le strutture coinvolte l’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del Consiglio Nazionale delle Ricerche.
Naso elettronico per il vino: sette sensori per riconoscere gli aromi
Il principio alla base della tecnologia è differente da quello utilizzato da un normale strumento di analisi che ricerca e quantifica una singola sostanza.
Un naso elettronico utilizza infatti un insieme di sensori che reagiscono in maniera differente quando vengono esposti a una miscela di composti volatili.
Il risultato delle diverse risposte genera una sorta di impronta digitale.
È un principio che cerca di riprodurre, tecnologicamente, alcuni aspetti dell’olfatto biologico. Anche il naso umano non identifica un odore attraverso un unico recettore: è la combinazione delle risposte prodotte da diversi recettori a permettere al cervello di riconoscere ciò che stiamo annusando.
Il CNR descrive i nasi elettronici proprio come strumenti capaci di creare mappe digitali di odori complessi, nelle quali i sensori chimici trasformano l’interazione con le sostanze volatili in segnali elettrici.
Nel nuovo studio questa logica viene applicata al vino.
Dai nanotubi di carbonio alla ftalocianina di zinco
Il cuore del dispositivo sono i Single-Walled Carbon Nanotubes, nanotubi di carbonio costituiti essenzialmente da strutture cilindriche con dimensioni estremamente ridotte.
I ricercatori li hanno funzionalizzati utilizzando ftalocianina di zinco (ZnPc).
L’interazione tra questi materiali e le molecole presenti nella fase gassosa determina variazioni nella risposta elettrica dei sensori. Analizzando contemporaneamente i segnali provenienti dall’intero array è possibile ottenere un profilo caratteristico del campione.
Prima di passare ai vini, il sistema è stato caratterizzato utilizzando alcune sostanze rappresentative: etanolo, vapore acqueo, ammoniaca, acido acetico e acetone.
Sono composti particolarmente interessanti perché possono fornire informazioni sui processi di fermentazione, conservazione e possibile deterioramento del prodotto.
Il test su Prosecco, Chardonnay e Pinot Grigio
Dopo la fase di caratterizzazione, i ricercatori hanno messo il naso elettronico alla prova con diversi vini bianchi commerciali.
Tra quelli analizzati figurano Prosecco, Chardonnay, Pinot Grigio, Lugana e Prime Rosé.
Il sistema ha prodotto pattern di risposta distinti e riproducibili, permettendo di discriminare le differenti tipologie di vino.
Ma l’esperimento è andato oltre.
I ricercatori hanno utilizzato l’e-nose anche per seguire l’evoluzione del vino durante l’invecchiamento, verificando se le modificazioni della componente volatile potessero essere riconosciute attraverso i sensori.
I risultati indicano che il sistema è riuscito a distinguere non soltanto i vini, ma anche differenti stadi del loro processo di invecchiamento.
Quando l’odore diventa un’impronta digitale
È proprio questo il passaggio tecnologicamente più interessante.
Per un assaggiatore l’aroma è il risultato di una percezione sensoriale. Per il naso elettronico diventa invece un insieme di segnali numerici elaborabili e confrontabili.
Quando un nuovo campione produce una determinata combinazione di risposte, il sistema può confrontarla con quelle già conosciute e classificarla.
Qui entra in gioco anche il machine learning, indicato tra le parole chiave della ricerca.
L’obiettivo non è necessariamente stabilire se un vino abbia un odore “buono” o “cattivo”, ma riconoscere configurazioni ricorrenti all’interno di miscele chimiche estremamente complesse.
È una differenza importante: il naso elettronico non sostituisce semplicemente il naso umano con un sensore. Cerca piuttosto di trasformare una firma volatile in un dato che possa essere archiviato, elaborato e confrontato.
Dal vino al controllo della qualità
Le possibili applicazioni nel settore agroalimentare sono numerose.
Un sistema rapido e sufficientemente affidabile potrebbe essere utilizzato per seguire l’evoluzione di un prodotto, riconoscere alterazioni, individuare segnali precoci di deterioramento oppure verificare la coerenza aromatica tra produzioni differenti.
Nel caso specifico, gli autori indicano il potenziale della tecnologia per una valutazione della qualità basata sull’aroma che possa essere oggettiva e scalabile, con possibili applicazioni più ampie anche nelle bevande fermentate e nelle matrici alimentari complesse.
Questo non significa che un array di sensori possa automaticamente sostituire le tecniche analitiche convenzionali.
Piuttosto, uno dei vantaggi potenziali degli e-nose è la possibilità di ottenere classificazioni rapide attraverso strumenti relativamente compatti, lasciando alle analisi di laboratorio più approfondite il compito di identificare e quantificare nel dettaglio i singoli composti.
Perché questa ricerca interessa anche il monitoraggio degli odori ambientali
Per OdorNext lo studio sul vino è interessante anche per un’altra ragione.
La stessa idea di fondo – trasformare una miscela odorosa complessa in un’impronta digitale riconoscibile da una rete di sensori – è alla base dello sviluppo dei nasi elettronici destinati ad altri settori.
Il CNR lavora da tempo su differenti sistemi olfattivi artificiali e indica tra le possibili applicazioni anche il monitoraggio ambientale, insieme ai settori alimentare e medico.
Nei laboratori dell’Istituto per la Microelettronica e Microsistemi sono stati sviluppati nel tempo differenti prototipi basati su sensori chimici miniaturizzati, con l’obiettivo di migliorare sensibilità, velocità di risposta, selettività e riproducibilità.
E proprio nel monitoraggio ambientale si apre una delle sfide più interessanti.
Un episodio di molestia olfattiva può essere composto da decine di sostanze differenti e presentarsi soltanto per brevi periodi. Avere strumenti capaci di riconoscere automaticamente determinate impronte odorigene potrebbe aiutare a mettere in relazione un episodio percepito sul territorio con una particolare sorgente o processo produttivo.
La corsa verso l’olfatto digitale
Nanomateriali, nuovi sensori e algoritmi stanno quindi avvicinando sempre di più due mondi che fino a pochi anni fa sembravano distanti: olfatto e analisi digitale.
Nel vino questo può significare riconoscere una tipologia o seguirne l’invecchiamento. In un impianto industriale potrebbe significare riconoscere una variazione nell’emissione. Nel monitoraggio territoriale, identificare una firma già associata a una determinata sorgente.
Le applicazioni sono differenti, ma la domanda scientifica rimane simile: è possibile insegnare a una macchina a riconoscere un odore?
I risultati della ricerca italiana sui vini mostrano quanto rapidamente la risposta stia diventando concreta.
Lascia un commento