a cura di: Associazione Italiana Allevatori
La spettroscopia è un tipo di analisi che si basa sull’interazione fra radiazioni elettromagnetiche e materia; in particolare la spettroscopia permette di ricavare informazioni quantitative e qualitative su una sostanza irradiata basandosi su natura ed intensità di onde elettromagnetiche che la sostanza è in grado di emettere o di assorbire. La lunghezza d’onda è lo spazio fra due creste o due gole dell’onda stessa, mentre la frequenza è il numero di massimi e minimi che possono essere misurati nell’unità di tempo.
La radiazione infrarossa è un particolare tipo di radiazione elettromagnetica con banda di frequenza maggiore delle onde radio ma minore della luce visibile che va da 0.78 a 1000 µm. Generalmente la radiazione infrarossa viene divisa in tre zone, e cioè il vicino infrarosso (NIR, lunghezza d’onda fra 0.78 e 3 µm), il medio infrarosso (MIR, lunghezza d’onda fra 3 e 60 µm) e lontano infrarosso (FIR, sopra 60 µm) (Brown e Poon, 2010). La radiazione infrarossa viene utilizzata facendo interagire la materia da analizzare con l’onda elettromagnetica. I vari componenti della sostanza analizzata hanno le loro specifiche energie vibrazionali e, seguendo la teoria quantistica, possono passare ad un livello vibrazionale superiore solo assorbendo una specifica quantità di energia; quindi per ogni componente della sostanza, solo una particolare lunghezza dell’onda dell’emissione infrarossa gli permetterà di acquisire quell’energia che gli permette di passare ad un livello energetico superiore. A livello di spettro, ci sarà per quella sostanza un picco di assorbimento unico ad una determinata lunghezza d’onda che si associa alla presenza del componente specifico. Pertanto, rilevando gli spettri di assorbimento della radiazione infrarossa, si è in grado di rilevare la presenza, nella materia analizzata, delle sostanze che compongono la materia. In pratica quello che si ottiene è un grafico di assorbimento dell’energia rispetto alle varie lunghezze d’onda (Pellizzon et al. 2006).
Per l’analisi quali-quantitative del latte sono maggiormente utilizzati strumenti a “a trasformata di Fourier” (di seguito indicata con FT), che sono in grado di acquisire, tramite uno strumento detto “interferometro di Michelson”, in maniera contemporanea tutta la gamma degli assorbimenti. Il range di lunghezza d’onda ideale per analizzare la matrice latte è quello del medio infrarosso (MIR) che presenta bande non in sovrapposizione perché le energie proprie di questa categoria di radiazioni elettromagnetiche sono esattamente nelle bande delle vibrazioni molecolari con la conseguente maggiore chiarezza. Inoltre, nel range MIR si ha una minore diffusione di luce rispetto per cui gli spettri sono poco influenzabili da fattori presenti nella sostanza da analizzare che interagiscono con la diffusione della luce, come ad esempio la presenza di acqua.
La rete laboratori dell’Associazione Italiana Allevatori utilizza di routine spettrofotometri MIR per l’analisi quanti – qualitativa del latte dei campioni rilevati nel controllo funzionale, producendo risultati analitici per i principali componenti del latte.
Fino a qualche anno fa nella routine analitica di un laboratorio si operava la cancellazione degli spettri alla fine del ciclo analitico, allo scopo di liberare memoria per gli spettri successivi. Con il progetto LEO si è invece vista l’opportunità della grande potenzialità di informazioni che uno spettro può contenere ed ha quindi posto tra gli obiettivi quello di costituire una “banca degli spettri”. Al fine di raggiungere tale obiettivo è stato stipulato un accordo con la ditta produttrice FOSS che ha messo a disposizione un software chiamato MOSAIC, che permette agli strumenti analitici MIR di ognuno dei laboratori accreditati AIA che effettuano analisi di inviare gli spettri rilevati, in formato json, ad un’area FTP cloud di FOSS dalla quale sono a disposizione come base per future analisi che potranno in prospettiva identificare possibili correlazioni tra alcuni punti degli spettri e altri parametri o fenotipi. Specifiche calibrazioni MIR, sviluppate per la strumentazione utilizzata nei programmi di controllo funzionale delle popolazioni bovine da latte, permettono di estendere le predizioni anche a caratteristiche complesse, non misurabili su larga scala con le metodiche analitiche di riferimento. Grazie a questa modalità di stoccaggio sono stati ad oggi salvati oltre 35 milioni di spettri MIR.
