Come rivelare i pesticidi in frutta e verdura

Gli agricoltori usano spesso insetticidi, noti anche come pesticidi, per impedire agli insetti di danneggiare o mangiare le loro colture. Le Agenzie nazionali per la protezione dell’ambiente stabiliscono i livelli massimi di residui di insetticidi nei nostri alimenti e dovrebbero inviare ispettori per monitorare i pesticidi sulle colture della nazione. Sebbene ai coltivatori sia richiesto di usare insetticidi in modo sicuro e coerente, possono esserci ancora residui anche dopo aver pulito e sciacquato i prodotti. Un kit di test consente di rilevare la presenza di pesticidi nella frutta e nella verdura per avere un’idea di ciò che si sta consumando.

I pesticidi sono sostanze chimiche applicati alle colture nelle varie fasi della coltivazione e durante lo stoccaggio post raccolto delle colture. L’uso di pesticidi ha lo scopo di prevenire la distruzione delle colture alimentari controllando parassiti agricoli o piante indesiderate e migliorando la qualità delle piante. L’uso di pesticidi nell’agricoltura commerciale ha portato ad un aumento della produttività agricola, ma anche a seri danni per la salute delle persone, di cui oggi stiamo cominciando a pagare il conto.

L’alto livello di pesticidi tossici usati per coltivare la maggior parte del cibo nel mondo è probabilmente una delle peggiori idee che l’uomo abbia mai avuto. I consumatori stanno rapidamente riconoscendo che i livelli residui di pesticidi negli alimenti, in particolare i residui di pesticidi negli alimenti non biologici, stanno contribuendo al “carico corporeo” chimico in tutti noi. Gli effetti chimici di tali sostanze nel corpo umano sono preoccupanti, specie nei bambini, che sono più colpiti rispetto agli adulti.

I pesticidi non uccidono solo gli agricoltori, ma anche noi consumatori.

A tal fine, riteniamo che valga la pena evitare il più possibile i pesticidi negli alimenti. Ormai, la maggior parte delle persone capisce che l’acquisto di alimenti biologici è un ottimo modo per ridurre la propria esposizione ai pesticidi negli alimenti. Ma tale strada potrebbe non essere possibile per tutti. Forse non puoi sempre permetterti il ​​costo aggiuntivo spesso associato ai cibi biologici e frutta e verdura biologiche, a volte, potrebbero non essere disponibili nel tuo negozio di alimentari.

Ecco un breve riepilogo di alcune delle cose dannose che i pesticidi possono fare a noi umani:

• causare basso peso alla nascita e difetti alla nascita;
• interferire con lo sviluppo del bambino e le capacità cognitive;
• causare problemi neurologici;
• interrompere la funzione ormonale;
• causare una varietà di tumori, tra cui leucemia, cancro ai reni, al cervello e linfoma non Hodgkin.

Bambini e feti subiscono di più questi effetti dei pesticidi rispetto agli adulti perché i sistemi corporei dei bambini sono ancora in via di sviluppo. Inoltre, i bambini sono molto meno capaci degli adulti di disintossicarsi dalla maggior parte dei pesticidi. Gli effetti dei pesticidi nei bambini non ancora nati e nei neonati possono durare per tutta la vita. Ad esempio, il rischio di problemi neurologici o comportamentali a seguito dell’esposizione precoce ai pesticidi si estende attraverso la pubertà.

Frutta e verdura dovrebbero essere lavate con bicarbonato di sodio per rimuovere i pesticidi.

Vale anche la pena notare che i lavoratori agricoli soffrono più della loro quota di cattivi effetti da parte dei pesticidi; e anche gli uccelli, gli insetti benefici e altre creature selvagge sono fortemente colpiti. L’esposizione ai pesticidi può avvenire con mezzi diversi dall’assunzione di cibo, ma la ricerca mostra che la riduzione dell’assunzione di pesticidi attraverso il cibo ha un effetto osservabile immediato sui livelli di pesticidi a carico del corpo. Quindi, segui i consigli di questo articolo per realizzarla.

I vari metodi usati per rivelare i pesticidi

Oggi non esiste sul mercato un apparecchio con cui un proprietario di casa medio – cioè non addetto ai lavori – possa rilevare in modo affidabile la presenza di pesticidi sui prodotti che arrivano nella propria casa. Un cittadino comune (in qualsiasi paese) non ha le competenze e non ha certamente accesso a uno spettrometro di massa. Il naso elettronico potrebbe essere un passo in questa direzione, ma una tale apparecchiatura non sembra essere un qualcosa che un proprietario di casa avrebbe.

In effetti, oggi è possibile rilevare in modo molto efficace i residui di pesticidi sulle superfici delle piante utilizzando dispositivi portatili a naso elettronico (e-nose). Per quanto riguarda i metodi che uno scienziato potrebbe usare per rilevare i pesticidi sugli alimenti in una casa, c’è anche un problema relativo alla sensibilità. Un esperto con attrezzature appropriate può testare uno o due pesticidi fino a circa 0,005 ppm. Ma è molto più semplice se stai rilevando solo presenza / assenza e hai una soglia alta.

Schema di principio di un naso elettronico, utilizzabile per rilevare diversi tipi di odori e le concentrazioni di sostanze anche sugli alimenti.

Naturalmente, è interessante poter rivelare da soli la presenza o meno di pesticidi su frutta e verdura, biologica e normale, prima e dopo averla accuratamente lavata. Il test può essere effettuato relativamente alla parte esterna, ad esempio lavando la frutta in un bicchiere e poi testando l’acqua, oppure ai residui di pesticidi presenti nella parte interna che mangiamo, come permettono di fare i kit di test per pesticidi. Nel prossimo paragrafo vedremo come applicare un kit del genere ed analizzarne i risultati.

La gascromatografia (GC), e la cromatografia liquida (LC) o loro combinazioni con la spettrometria di massa (GC-MS o LC-MS / MS) sono le tradizionali tecniche analitiche per l’identificazione e la determinazione della quantità di residui di pesticidi. Anche se questi metodi offrono analisi quantitative con sensibilità e selettività, sono lente, costose, laboriose e poco convenienti da  diffondere e promuovere. Inoltre, non hanno la capacità di condividere le informazioni ottenute e di operare da remoto.

Il monitoraggio dei pesticidi nei frutti e nei campioni vegetali sono aumentati negli ultimi anni, poiché la maggior parte dei paesi ha stabilito il massimo livello di residui (LMR) per pesticidi nei prodotti alimentari. La frutta e la verdura sono vendute per lo più nei mercati e nei supermercati. Tuttavia, questi non hanno dispositivi di rilevamento dei residui di pesticidi. Pertanto, i metodi appena illustrati non sono adatti per la rilevazione rapida di residui di pesticidi e per la tracciabilità dei prodotti agricoli.

Un nano-sensore per naso elettronico in corso di sviluppo.

I biosensori rappresentano una soluzione semplice e un metodo eccellente per determinare i pesticidi nell’ambiente e sulle matrici alimentari. L’uso di biosensori come dispositivi di screening è economico e diminuisce il numero di campioni da analizzare con le tecniche analitiche tradizionali menzionate sopra. Con la crescita esplosiva di smartphone, tecnologie wireless e sensori, le tecnologie sono diventate uno strumento fondamentale per la vita di tutti i giorni in tutto il mondo.

Come effettuare un test con i kit appositi

Questo metodo di test è diverso dai metodi utilizzati nei laboratori, che testano e analizzano la sicurezza di un alimento confrontando i livelli chimici delle sostanze tossiche presenti con le soglie di legge: se il livello chimico non supera il livello considerato per legge di pericolo, viene dichiarato sicuro. I migliori kit di test per i pesticidi, infatti, analizzano la presenza di certi pesticidi o la loro tossicità.

Procurati innanzitutto un kit di test per pesticidi, dopo aver fatto una ricerca su Internet. Tipicamente, nei migliori kit vi saranno provette, una lampada ad alcool, fiale, pinze, strisce reattive, acetone, vetrini, contagocce, provette capillari, una tabella di colori e due flaconi contenenti diverse soluzioni di test, che verranno utilizzate nell’ordine descritto nel foglio delle istruzioni del kit di test.

Uno dei kit di test per pesticidi in vendita online, ad es. qui.

Ecco come procedere per effettuare un test con il kit per pesticidi:

1. Taglia un campione di frutta o verdura che desideri testare per i residui di pesticidi. Metti una piccola quantità di frutta o verdura, circa 5 grammi, in una provetta.
2. Aggiungi 5 ml di acetone nella provetta, metti un tappo sulla provetta e scuotila per estrarre il materiale dal campione di frutta o verdura.
3. Lascia riposare la provetta per circa 15 minuti, dopodiché rimuovine il tappo.
4. Versa l’acetone con l’estratto di frutta o verdura in una fiala.
5. Usando le pinze, tieni la fiala sopra una lampada ad alcool per riscaldare il liquido fino a quando non evapora a un decimo della quantità iniziale. Punta anche un ventilatore elettrico sulla fiala per accelerare l’evaporazione.
6. Con un contagocce aggiungi una goccia della prima soluzione del kit di test a una striscia di carta di test e mettila da parte ad asciugare.
7. Immergi un tubo capillare (un sottile pezzo di vetro come quello usato per applicare lo iodio da un kit di pronto soccorso) nel flaconcino contenente l’estratto concentrato e utilizzalo per posizionare cinque gocce sulla striscia reattiva trattata.
8. Inserisci la striscia reattiva tra due vetrini e tienili con le pinze sopra la fiamma dell’alcool per un minuto.
9. Lasciali raffreddare per circa 3 minuti.
10. Solleva il vetrino superiore e aggiungi una goccia della seconda soluzione di test del kit di test sulla striscia reattiva. Ora cambierà colore.
11. Abbina il colore della striscia reattiva a una tabella di colori (le combinazioni di colori possono variare a seconda della società che ha realizzato il tuo kit di test) per determinare quale pesticida sia presente.

Un altro metodo di test semi-rapido, invece, verifica la tossicità del campione mediante la tecnica dell’acetil-colinesterasi. La teoria, infatti, suggerisce che la parte tossica nel gruppo fosfato e/o carbammato si distingue per la sua capacità di arrestare il meccanismo degli enzimi nel corpo. Quando il corpo riceve queste tossine, non funzionerà correttamente. Alcuni kit sfruttano questo fatto come test preliminare di tossicità per filtrare i 2 gruppi di sostanze chimiche che vengono comunemente utilizzate.

Il kit di test semi-rapido illustrato nel testo.

La caratteristica principale di questi kit di test di base consiste nel testare il residuo tossico del campione, che si tratti di un insetticida o tossico da cellule vegetali e di alcuni prodotti chimici che causano tossicità. Esiste anche un livello di sicurezza designato, derivato dalla tossicità di una sostanza chimica o dalla tossicità delle sostanze chimiche combinate. Chi effettua il test, quindi, è in grado di interpretare il risultato e di determinare da solo se il campione testato è sicuro o meno.

Il test relativo ai pesticidi presenti sulla parte esterna della frutta e della verdura può invece essere effettuato lavando il frutto in un bicchiere e poi testando l’acqua con un kit apposito di tipo chimico disponibile in commercio – che essendo tarato in laboratorio fornisce dei valori assoluti sulla presenza di certe sostanza o sulla loro tossicità – oppure con il metodo descritto nella sezione seguente, che fornisce invece dei valori relativi, ma che si distingue per la sua semplicità e potenza.

Come rivelare i pesticidi con semplici sensori

Alcuni ricercatori hanno proposto la progettazione e lo sviluppo di sensori per il rilevamento di residui di pesticidi utilizzando parametri quali la conducibilità elettrica, il pH, etc. Hanno infatti trovato che la deviazione percentuale relativa tra il valore della conducibilità nei campioni di zucca e di pomodori privi di pesticidi e in quelli contenenti pesticidi è compresa fra il 10% e il 30%, mentre la deviazione percentuale tra campioni senza pesticidi e quelli del mercato è compresa fra il 17% e il 33%.

Un misuratore di residuo fisso e di pH in unico strumento, in vendita ad es. qui. Esso può essere usato per misurazioni relative sul livello di pesticidi nell’acqua di lavaggio di frutta o verdura.

Noi potremo usare, semplicemente, un tester in modalità amperometrica oppure un misuratore di residuo fisso (o tester TDS) – un parametro che misura il totale di tutte le sostanze disciolte nell’acqua, sia quelle innocue che quelle dannose – giacché il residuo fisso presente in una soluzione è esattamente proporzionale alla sua conducibilità elettrica (puoi approfondire l’argomento e il metodo qui). Il residuo fisso si misura di solito in mg/L ed è rilevabile assai facilmente con gli apparecchi in vendita online, ad esempio qui.

Questa grande variazione di conducibilità (o residuo fisso) tra diversi campioni mostra la presenza di residui di pesticidi. Quindi, il metodo può essere usato con successo per il rilevamento di residui di pesticidi in campioni vegetali. Il metodo è semplice, rapido e poco impegnativo. Dunque, si può realizzare anche un dispositivo elettronico basato su Arduino che faccia l’analisi in modo automatico, e che può essere usato pure per controllare le impurità in qualsiasi altro materiale liquido, come acqua, latte, etc.

L’architettura del sistema può essere divisa in tre parti: (1) Sensore che rileva la percentuale di pesticidi presenti nella frutta fresca e nelle verdure disponibili nei mercati; (2) Arduino, che è un microcontrollore interfacciabile al computer, che permette la visualizzazione e la registrazione dell’output, consentendone l’analisi successiva e l’eventuale condivisione in rete; (3) un display LCD che fornisce all’utente informazioni rapide sulla percentuale di pesticidi che è presente nella frutta e nella verdura.

Architettura generale di un sistema tipo quello illustrato nel testo.

Il sensore può semplicemente registrare la conducibilità elettrica (come peraltro farebbe un comune tester), oppure essere assai più sofisticato e misurare gli analiti in tempo reale, il che è estremamente utile per il monitoraggio di rapidi cambiamenti nei fluidi biologici. I biosensori moderni possono essere miniaturizzati, prodotti in serie e facilmente trasportabili, ma soprattutto possono riconoscere recettori, acidi nucleici, cellule intere, anticorpi e diverse classi di enzimi.

Un biosensore è universalmente definito come “un dispositivo analitico autonomo che combina un componente biologico con un dispositivo fisico-chimico per la rilevazione di un analita di importanza biologica”. Esso consiste in un elemento di riconoscimento biologico che è in grado, in particolare, di interagire con una molecola bersaglio e di un cosiddetto “trasduttore” in grado di convertire questa interazione in un segnale misurabile e utilizzabile praticamente.

Un nuovo tipo di biosensore, attualmente in corso di sviluppo, che sfrutta il grafene.

I biosensori più ampiamente utilizzati si basano sulle proprietà elettrochimiche di trasduttori e analiti. I biosensori elettrochimici sono stati studiati dai primi anni ’60, quando è stato sviluppato per la prima volta il biosensore della glucosio ossidasi. I biosensori elettrochimici possono essere impedenziometrici, potenziometrici o amperometrici. In quest’ultimo tipo di biosensori, evidentemente, il segnale biochimico viene trasdotto in un segnale amperometrico quantificabile.

Dalla fine degli anni ’80, la ricerca si è concentrata sullo sviluppo di biosensori amperometrici con elettrodi a base di pasta di carbonio. In particolare, i biosensori amperometrici a base di enzimi, in cui la produzione di una corrente viene monitorata quando un potenziale fisso viene applicato tra due elettrodi, sono stati ampiamente studiati negli ultimi decenni poiché sono facili da miniaturizzare, robusti e possono funzionare con un piccolo volume di campione di matrici piuttosto complesse.

Un biosensore amperometrico ad hoc ha permesso di determinare, nella frutta e nella verdura fresca, delle concentrazioni di residui di pesticidi di 2 μg/L, indicando così che le prestazioni di un simile sistema possono soddisfare la rilevazione dei residui di antiparassitari e il requisito di condivisione delle informazioni di campioni reali di frutta e verdura. Il sistema è così sensibile ai residui presenti da suggerire che la frutta e la verdura siano lavati più di due volte, per raggiungere lo 0,01% del livello iniziale.