Da lungo tempo la biotecnologia è alla base della produzione agricola e della trasformazione alimentare. Ma le frontiere più avanzate della produzione biotech includono, tra l’altro, le piante GM (geneticamente modificate), i microrganismi GM e i prodotti derivati da tali organismi GM.
Questo articolo è rivolto a chi desidera farsi un’idea di quanta e quale biotecnologia potrebbe oggi contenere un alimento... e magari il suo stesso gelato.

Cos’è la Biotecnologia?
Poiché “bìos” significa vita, la Biotecnologia è, in pratica, qualunque applicazione che utilizza organismi viventi, o principi attivi da essi derivati, per attuare un determinato processo produttivo.
In effetti, la biotecnologia nasce dalla propensione umana di sfruttare le forme viventi a proprio vantaggio, siano esse piante, animali, muffe, lieviti, batteri o quant’altro.
L’umanità, nel corso della sua storia, ha imparato a coltivare, allevare, selezionare e modificare gli organismi viventi, nonché a riprodurre i microrganismi delle fermentazioni alimentari e a utilizzare i principi attivi derivati dagli esseri viventi per ottenere prodotti particolari. Tutte queste attività, razionalmente compiute, costituiscono appunto la “biotecnologia”.
Tuttavia, l’impetuoso progresso della scienza che caratterizza il nostro evo produce una rapida evoluzione della biotecnologia in tutti i suoi campi d’applicazione, dall’agricolo, all’alimentare, al farmaceutico.
Nel campo alimentare, una specifica definizione di biotecnologia è offerta dall’Institute of Food Science and Technology (UK), secondo il quale “la biotecnologia alimentare è l’applicazione di tecniche biologiche alle piante coltivate, agli animali e ai microrganismi, per migliorare la qualità, la quantità e la sicurezza degli alimenti, nonché per facilitare la produzione alimentare e per renderla più economica”.
La biotecnologia avanzata (ormai chiamata con l’anglicismo “biotech”) include ad esempio gli organismi geneticamente modificati (OGM), i prodotti derivati da OGM, gli enzimi, i prodotti derivati dall’impiego di enzimi, i probiotici, i prebiotici, la nutrigenomica, ecc., offrendo nuove opportunità e spazi di miglioramento alla produzione alimentare.
Certo, in alcuni casi, le perplessità non difettano, a iniziare dagli OGM.

Dalla selezione agli OGM
Conviene ricordare che, in tutte le forme viventi, il DNA è il materiale genetico, ovvero è lo “stampo” che dà la specifica forma all’essere vivente.
È infatti il DNA che, nel corso della riproduzione, ordina alle cellule di ricostruire (duplicare) esattamente la cellula di salmonella, piuttosto che la pianticella di mirtillo o l’elefante. Il DNA ha la forma di una scala a chiocciola, composta da una miriade di gradini, chiamati Geni, ognuno dei quali ha una precisa funzione: ogni gene serve infatti a comandare l’esatta riproduzione di un particolare “pezzo” dell’organismo della sua specie.
Così, grazie ai geni, un gradino dopo l’altro, un pezzo dopo l’altro, come in un’officina, viene costruito l’organismo “X” completo.
Ovviamente, se nel DNA della specie “X” viene innestato un frammento di DNA della specie “Y” (per esempio, se un frammento del DNA di un bacillo viene inserito nel DNA del mais), questo “DNA Ricombinante” o meglio, i nuovi geni da esso apportati comanderà alle cellule “Y” di stampare pezzi caratteristici dell’organismo “X” da cui esso proviene: in questo modo si otterrà un organismo artificiale o, come si dice, un “Organismo geneticamente modificato” (OGM).
Ma in realtà, escludendo l’intervento umano, il DNA non è uno stampo perennemente immutabile: anzi le “Mutazioni genetiche” avvengono naturalmente e spontaneamente con una certa frequenza.
Si tratta di eventi del tutto fortuiti e imprevedibili, che l’umanità sfrutta da tempo immemore per modificare a proprio vantaggio il patrimonio genetico delle piante, degli animali e dei microrganismi usati nelle fermentazioni alimentari (i cosiddetti “fermenti”, lattici, alcolici, acetici, ecc.). La mutazione genetica spontanea permette ad esempio al contadino “biotecnologo” di selezionare nuove “cultivar” di piante, o nuove “razze” di animali domestici, che a loro volta possono essere incrociate per produrre “ibridi intraspecifici” estremamente forti e produttivi. Per esemplificare, non può esistere in natura un mais che produce 10.000 kg di granella per ettaro, una vacca che produce 50 kg di latte al giorno, una gallina che depone 320 uova all’anno: tutti questi sono “mostri”, frutto di mutazioni genetiche spontanee e impreviste, che l’uomo ha selezionato con cura ma che, senza l’intervento umano, si estinguerebbero subito: infatti, che vantaggio avrebbe per esempio la vacca a produrre 50 litri di latte se il suo vitello ne consuma dieci?
Un altro aspetto è la creazione degli “ibridi interspecifici”, cioè di creature artificiali, che in natura non esistono, come il mandarancio o il mulo. Insomma, gran parte di ciò che si coltiva, si alleva e si mangia, da secoli o millenni, è il frutto della biotecnologia, o meglio, della modificazione genetica attuata dalla natura e abilmente piegata all’interesse umano.
Ma il punto, oggigiorno, è che il progresso scientifico ha permesso alla Scienza (o alla follia) di dare impulso all’Ingegneria genetica, cioè alla tecnica che ha lo scopo di modificare “chirurgicamente” il DNA delle forme viventi.
La differenza tra la biotecnologia tradizionale e l’ingegneria genetica attuale è evidente: nel primo caso si approfitta di una mutazione spontanea (naturale) del DNA per fissarla nelle generazioni future, tramite la riproduzione e la selezione dei nuovi nati, mentre nel secondo caso si programma una precisa mutazione del DNA e la si realizza, intervenendo direttamente sullo stesso, per “inventare” organismi viventi (brevettabili!).

Esempi di OGM
La Direttiva n. 2001/18/CE definisce OGM “un organismo, diverso da un essere umano, il cui materiale genetico è stato modificato in modo diverso da quanto avviene in natura con l’accoppiamento e/o la ricombinazione genetica naturale”. Il primo organismo GM ad essere commercializzato, nel 1994, è stato un pomodoro caratterizzato da una polpa estremamente soda e da una ottima serbevolezza.
Il “trucco” per ottenerlo è stato l’inserimento, nel suo DNA, di un gene estraneo, in grado di bloccare un enzima (la poligalatturonasi) che, in natura, rammollisce il frutto.
Poi, sempre con le tecniche dell’ingegneria genetica, sono state “create”, ad esempio, piante GM resistenti agli erbicidi e/o agli insetti parassiti (esempi: soia, mais, cotone, barbabietola da zucchero), frutti resistenti alle malattie virali (esempi: melone, papaya) e microrganismi in grado produrre specifiche sostanze per uso alimentare, oppure farmaci, vaccini e altro ancora.
Spesso la produzione biotecnologica ha sostituito il tradizionale processo chimico: per esempio, per ricavare sciroppi, destrine e zuccheri dall’amido di mais oggi si usano enzimi invece degli acidi forti, e tali enzimi hanno quasi tutti origine da microrganismi GM, che garantiscono un’elevata resa di produzione e bassi costi.
In testa alla classifica delle piante OGM troviamo la soia, il mais, la colza e il cotone. Attualmente, la Soia GM è usata per produrre, ad esempio, lisati proteici, nonché olio “salutistico” e lecitina di soia (emulsionante di vasto impiego).
Il Mais GM è la fonte, ad esempio, di olio di germe (puro, raffinato, idrogenato, ecc.), nonché di amido e di amido-derivati: maltodestrine, maltosio, sciroppo di glucosio, isoglucosio (sciroppo di glucosio-fruttosio), fruttosio, sorbitolo (E420), mannitolo (E421) e maltitolo (E965). Dalla Colza GM si ottengono ad esempio l’olio e alcuni mono-digliceridi (emulsionanti).
Dal Cotone GM sono prodotti ad esempio olio, grassi idrogenati, cellulosa e derivati della cellulosa (gelificanti/stabilizzanti).

Pro e contro gli OGM
Quali vantaggi e quali possibili rischi comportano gli OGM?
La confusione è notevole e lo scontro è duro, tanto sul piano politico come sul terreno scientifico. È noto ad esempio che negli USA, allorché sussista una “sostanziale equivalenza” di composizione nutritiva tra un dato alimento convenzionale e lo stesso OGM (o derivato da OGM), quest’ultimo viene ritenuto sicuro (Gras, generally recognized as safe) e rapidamente autorizzato.
Viceversa, in Europa, la normativa frena sia la produzione che la commercializzazione degli OGM e dei prodotti derivati da OGM. I capisaldi della legislazione europea sono la Direttiva n. 2001/18/CE, indicante le regole per l’approvazione di un nuovo OGM e i Regolamenti n. 1829/2003/CE e n. 1830/ 2003/CE, che regolano l’autorizzazione, l’etichettatura e la tracciabilità degli alimenti e dei mangimi costituiti, o derivati, da OGM.
Ma anche la Comunità Europea non è l’Eden. Non è il caso quindi di turbarsi se apprendiamo che negli alimenti convenzionali (non GM) è tollerata una piccola presenza di OGM (purchè siano OGM autorizzati), o di prodotti derivati da OGM autorizzati (per gli OGM non autorizzati la tolleranza è invece, formalmente, zero).
Infatti il citato Reg. 1829/2003/CE, all’articolo 12, afferma che l’etichettatura degli alimenti “non si applica agli alimenti che contengono materiale che contiene, è costituito o prodotto a partire da OGM presenti in proporzione non superiore allo 0,9% degli ingredienti alimentari considerati individualmente o degli alimenti costituiti da un unico ingrediente”. L’etichetta di un prodotto GM deve chiaramente riportare la scritta “geneticamente modificato”, o la scritta “prodotto da (nome dell’organismo) geneticamente modificato”. Nel caso di prodotti senza imballaggio, questa frase deve essere chiaramente visualizzata in prossimità del prodotto (ad esempio, sullo scaffale del supermercato).
Dal punto di vista scientifico, le contrapposizioni sugli OGM riguardano soprattutto i possibili risvolti sulla tutela dell’ambiente e sulla salute del consumatore.
Secondo P.J. Fellows (“Food processing technology”, Woodhead Publishing Ltd., Oxford, 2009), i Sostenitori degli OGM affermano ad esempio che le piante GM:
- sono più resistenti alle malattie;
ovvero, possono ridurre l’utilizzo dei pesticidi chimici (salvaguardando l’ambiente);
ovvero, possono crescere anche in suoli inospitali (riducendo il costo dei trasporti di alimenti);
ovvero, possono produrre una maggiore quantità di proteine o di altri nutrienti (per alimentare gli animali e l’uomo):
Affermano inoltre i sostenitori degli OGM che:
- non sono mai stati evidenziati preoccupanti danni alla salute del consumatore da quando esistono gli alimenti OGM e i loro derivati;
- gli animali alimentati con mangimi OGM non dimostrano mai alterazioni nel loro DNA.
Viceversa, affermano gli Oppositori che non sono ancora stati valutati i rischi ambientali e i rischi per la salute a lungo termine, in particolare:
- esistono rischi di impollinazione (incrocio) tra le piante selvatiche e le piante GM, che potrebbero alterare l’ecosistema;
- esistono rischi a lungo termine per il consumatore, ad esempio l’allergenicità delle proteine prodotte dagli OGM (i sintomi allergici possono svilupparsi dopo molti anni), ed effettivamente ciò si è verificato per la proteina di una soia GM che portava un gene della noce brasiliana. Last but not least: gli oppositori degli OGM sottolineano il potere ricattatorio che si concede alle multinazionali del biotech, sia nei confronti dell’agricoltore, che non può riprodurre la pianta GM ed è quindi obbligato a riacquistare il seme (spesso, infatti, il produttore di OGM impiega la cosiddetta “terminator technology”, introducendo nel DNA il gene “terminator”, per cui la seconda generazione della pianta è sterile), sia nei confronti dei consumatori, che per alimentarsi dipenderebbero, a un certo punto, dalla fornitura o meno dei semi agli agricoltori.

Nutraceutici e nutrigenomica
Ben cinque secoli prima di Cristo il medico greco Ippocrate istruiva i suoi discepoli con l’aforisma: “sia la Medicina il tuo cibo e sia il cibo la tua medicina”.
Ma anche la saggezza popolare ha interiorizzato la stretta relazione esistente tra cibo e salute. Chi non ricorda che “una buona dieta tutti i mali acquieta”, o che “una mela al giorno toglie il medico d’attorno”?
Questa concezione salutistica del cibo ha dato impulso alla produzione di una nuova categoria di prodotti biotecnologici, ossia gli Alimenti funzionali e i Nutraceutici.
L’appellativo “funzionale” si dà a un alimento che può vantare una o più funzioni salutistiche, al di là del loro valore nutrizionale.
I nutraceutici, a loro volta, sono nati come prodotti simultaneamente nutritivi e farmaceutici, e un classico esempio è dato dagli Integratori (di vitamine, di sali minerali, di aminoacidi, ecc.).
Ma oggi tale distinzione è praticamente scomparsa e anche gli alimenti funzionali sono chiamati nutraceutici. Esempi comuni di nutraceutici sono il latte arricchito di calcio, e/o vitamine, e/o di selenio, e/o di acidi grassi omega-3 (ognuno ottenuto somministrando diete speciali alle lattifere), lo yogurt prodotto con batteri lattici probiotici, e/o arricchito di fitosteroli, di antiossidanti, ecc., il biscotto ricco di fibre prebiotiche, il succo di frutta vitaminizzato, e così via.
Inoltre ormai da tempo esistono anche gelati nutraceutici. Tuttavia conviene ricordare che in Europa il panorama normativo sta cambiando: proprio quest’anno tutti gli alimenti con indicazioni sulla salute umana (o “claims”) dovranno poter “scientificamente dimostrare” tale prerogativa all’EFSA (Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare), ai sensi del Regolamento n. 1924 /2006/CE.
E la difficoltà consiste proprio nel riuscire a produrre la documentazione scientifica in merito alla veridicità del claim, perché questo comporta onerose sperimentazioni cliniche. Ma se è giusto che la CE colpisca i venditori di fumo, è anche facile obiettare che gli alimenti, in realtà, non sono farmaci, che non devono curare specifiche malattie… per cui la questione rimane alquanto controversa.
Recentemente, nel campo del biotech alimentare avanzato, lo studio del genoma (tutti i geni di cui è composto il DNA) e delle sue possibili modificazioni cioè la Genomica si è sposato con la Nutrizione, dando vita alla genomica nutrizionale, o Nutrigenomica.
L’idea è nata dal fatto che alcuni composti alimentari, quando ingeriti, non sono completamente metabolizzati e, come tali, fungono da attivatori di alcuni geni portatori di espressioni dannose, che normalmente rimangono inattivi.
A seguito dell’attivazione di uno o più di questi geni “negativi”, è possibile che il continuo consumo di un dato alimento possa provocare, a un certo organismo umano, una determinata malattia cronica (obesità, diabete, malattie cardio-circolatorie, ecc.). Comunque la nutrigenomica avrà un reale futuro solo se, con l’avanzamento degli studi del genoma umano, si riuscirà a individuare con precisione quali gruppi di persone sono geneticamente predisposte a determinate malattie correlate con un dato alimento (o gruppo di alimenti).
In tal caso sarà possibile produrre “cibi su misura” e perché no, gelati su misura per distinti gruppi di persone, allo scopo di prevenire specifiche patologie croniche.

Microrganismi utili, Probiotici, GM
I “Microrganismi utili”, cioè quelle muffe, quei lieviti e quei batteri (naturali) che da tempo immemore sono usati per produrre bevande e cibi fermentati (vino, birra, pane, yogurt, formaggio, salame, ecc.), sono oggi selezionati e prodotti da aziende biotech specializzate.
Così, ad esempio, la fermentazione del latte in yogurt oggi si attua grazie a specifici starter microbici liofilizzati, non più con l’antico metodo dell’innesto (aggiunta di un’aliquota di yogurt della lavorazione precedente).
Particolarmente studiati e selezionati sono poi alcuni microrganismi benefici per la salute intestinale, detti Probiotici, usati per produrre un’ampia gamma di alimenti nutraceutici. In alcune preparazioni questi microrganismi sono addirittura microincapsulati, cioè avvolti con speciali rivestimenti protettivi, per proteggerli ad esempio dall’acidità gastrica e farli arrivare più vitali nell’intestino, dove svolgono la loro attività probiotica.
Ma i microrganismi utili sono sempre più sfruttati anche per la produzione sostanze di vario tipo, in particolare per applicazioni alimentari e farmaceutiche.
Per esempio, dai microrganismi si ottengono acidi organici (lattico, acetico, propionico, citrico, ecc.), aminoacidi essenziali, batteriocine (conservanti naturali), destrani (polisaccaridi stabilizzanti e testurizzanti), cellulosa ed enzimi, che hanno una ampia applicazione alimentare.
Ma, come sappiamo, le nuove biotecnologie impiegano anche i Microrganismi GM (batteri e lieviti geneticamente modificati, ovvero “ingegnerizzati”), da cui oggi si ottengono, con la massima resa produttiva: enzimi (caglio per uso caseario, enzimi per panificazione, enzimi per zuccherificio, ecc), conservanti (E300, acido ascorbico, o vitamina C; E234, nisina; E1105, lisozima; E235 natamicina, o pimaricina), coloranti (E101, riboflavina, o vitamina B2), acidificanti (E330, acido citrico), addensanti (E415, gomma xantano), dolcificanti (E951, aspartame), aminoacidi, aromi e molto altro ancora (si veda la nota).

NOTA. Recentemente, nel DNA di un lievito di panificazione (Saccharomyces cerevisiae) è stato introdotto un gene prelevato dal DNA di un pesce artico: in tal modo il lievito GM può elaborare una “proteina strutturante ghiaccio” (ISP), tipica di questo pesce che, aggiunta alla miscela da gelare, modifica la morfologia dei cristalli di ghiaccio e conserva nel tempo l’uniformità strutturale del gelato.

Enzimi e derivati
Le attività metaboliche di ogni cellula vivente sono governate da Enzimi, chiamati un tempo Fermenti, che sono catalizzatori (acceleratori) biologici di specifiche reazioni chimiche. Gli enzimi lavorano con grande specificità ed efficienza, senza creare sottoprodotti inquinanti, e molte reazioni da essi catalizzate danno luogo a composti ricercati dall’industria alimentare e non ottenibili per altra via: non sorprende, quindi, che l’utilizzo degli enzimi sia in espansione e stia sostituendo, ove possibile, il procedimento chimico.
Gli enzimi sono estratti dai vegetali e dagli animali, ma principalmente, per abbattere i costi, sono fatti produrre da microrganismi (batteri, lieviti e muffe) GM.
Normalmente gli enzimi sono impiegati come Coadiuvanti tecnologici e pertanto non sono indicati in etichetta. In alcuni casi sono invece considerati Ingredienti alimentari e sono segnalati in etichetta (si noti, ad es., che l’etichetta dei formaggi indica il caglio, cioè l’enzima chimosina, tra gli ingredienti).
La normativa europea sugli enzimi è stata recentemente aggiornata con il Regolamento n. 1332/2008/CE. Recentemente la Commissione europea ha liberalizzato senza intoppi la vendita di tale ISP in quanto il lievito GM è da considerare, per questa applicazione, un coadiuvante tecnologico.
Ovviamente, ingredienti ricavati da specifiche reazioni enzimatiche si utilizzano anche in gelateria.
E anche qui la biotecnologia non solo soppianta la chimica, ma permette di ottenere “di tutto e di più”, a cominciare dal latte delattosato (per individui intolleranti al lattosio), sino al grasso idrolizzato in mono- e digliceridi (emulsionanti).
Per esempio, la reazione d’inversione del saccarosio per dare Zucchero invertito si può ottenere a caldo, in presenza di un acido (con successiva neutralizzazione) oppure, più “gentilmente”, con l’aggiunta dell’enzima Invertasi, che permette di modulare il grado di inversione.
Un altro esempio è l’idrolisi dell’Amido per produrre lo Sciroppo di glucosio, che si può ottenere con un acido forte (acido cloridrico), ovvero abbandonando la chimica e applicando gli specifici enzimi, cioè le diverse Amilasi. A sua volta il D-Glucosio (destrosio) può essere isomerizzato solo ed unicamente per via enzimatica in D-Fruttosio.
In pratica, applicando una serie di enzimi, dall’amido si ricavano molti oligosaccaridi, sciroppi e zuccheri:
Maltodestrine, Maltosio, Destrosio, Fruttosio, Sciroppo di glucosio (con differente DE) e Sciroppo di glucosio-fruttosio (o Isoglucosio, con differente grado di conversione in fruttosio). Restando ancora nel settore dei carboidrati, cito ancora l’Oligofruttosio, un frutto-oligosaccaride (FOS) composto da glucosio e fruttosio, ottenuto dall’idrolisi enzimatica dell’Inulina (carboidrato naturale). Dal punto di vista salutistico, l’oligofruttosio è considerato un “prebiotico” (stimolatore della flora intestinale probiotica), ma è anche usato in gelateria come addensante, come sostituto del grasso (insieme all’inulina) e come sostituto dello zucchero (potere dolcificante circa 1/3 del saccarosio), in grado di migliorare gli aromi frutta.
Un ultimo esempio - tra i mille possibili - di applicazione alimentare degli enzimi, è quello delle Proteine idrolizzate.
In particolare, l’idrolisi enzimatica delle proteine del siero di latte serve a migliorare la loro solubilità e digeribilità, a diminuirne la viscosità e a modificare nettamente il loro potere schiumogeno, gelificante ed emulsionante rispetto alle proteine d’origine.
Questa ristretta panoramica sulla biotecnologia si conclude ricordando che nella CE qualunque prodotto per uso alimentare, per poter essere commercializzato, dev’essere approvato dall’EFSA: ciò significa che tale prodotto, naturale o “modificato” che sia, dev’essere sicuro (non pericoloso) lungo tutta la filiera alimentare, dal produttore al consumatore, e che non deve inquinare l’ambiente.
Insomma, da molti secoli l’umanità vive grazie alla biotecnologia e oggi la vigilanza in materia è considerevolmente migliorata.
Ma di sicuro potrà ancora migliorare, proprio grazie al progresso scientifico e tecnologico.
E malgrado non sia sempre agevole capire quanta e quale (nuova) biotecnologia contiene precisamente un alimento, pazienza, perché per nutrire le masse l’alternativa concreta alla biotecnologia è tuttora la chimica.

Alberto Giardini