L'utilizzo di tecniche non convenzionali e completamente nuove quali la voltamperometria e la diffrazione di raggi X da sostanze/miscele liquide è proposto nel presente progetto per l'identificazione della provenienza e del cultivar dell'olio di oliva, uno dei principali prodotti dell'agroalimentare italiano. Il principio di identificazione dell'olio si baserà sulla specificità della risposta elettrochimica degli oli ottenuti da cultivar di distinta provenienza, impiegando elettrodi di lavoro nanostrutturati di carbonio modificati a loro volta da enzimi immobilizzati con liquidi ionici (sensori amperometrici enzimatici). Nel recente passato abbiamo verificato la fattibilità della modificazione elettrodica con Lipasi microbica. Rispetto alla versione compatta, l'elettrodo nanostrutturato garantisce maggiore sensibilità di rilevamento delle sostanze elettroattive presenti nell'olio (antiossidanti a base di polifenoli, biofenoli e tocoferolo). Inoltre, le tecniche di diffrattometria a raggi X da impiegare (il gruppo dispone di un particolare diffrattrometro non commerciale, idoneo allo studio di liquidi in tempi brevi) e delle relative procedure computazionali di simulazione di spettro, consentirà la valutazione dell'estensione dei domini ad alto grado di ordine presenti in misura variabile nei vari oli di oliva. Ci si attende che l'abbinamento delle tecniche chimico-fisiche proposte nel presente progetto porti a risultati univoci sulla tracciabilità dell'olio. Infine, questo impianto metodologico si propone come alternativa di basso costo e di rapida esecuzione rispetto all'analisi di identificazione dell'olio di oliva generalmente più lente e dispendiose come quelle del DNA o che necessitano di complesse separazioni di tipo cromatografico.
Il livello d'innovazione associato alla ricerca sulla tracciabilità degli oli di oliva come viene qui proposto è molto elevato. Questo perché non risultano ancora riferimenti bibliografici che riportano la combinazione di tecniche elettrochimiche, spettroscopiche e diffrattometriche per la finalità considerata. Tutto questo sistema di analisi incrociate non fa ricorso ad indagini di mappatura genetica (generalmente molto costose) sul frutto e/o sull'olio che ne deriva, e nemmeno all'analisi chimica della miscela destinata direttamente al consumo. In mancanza di riferimenti analoghi e/o correlati, l'avanzamento della conoscenza sull'argomento, rispetto allo stato dell'arte, non potrà che essere estremamente elevato. Sulla base di queste premesse, la presente proposta di ricerca rappresenterà di fatto un punto di partenza dello stato dell'arte nel campo dell'analisi degli oli di oliva tramite questa combinazione di tecniche chimico-fisiche. Gli avanzamenti primari della conoscenza saranno legati alla definizione della standardizzazione delle procedure di preparazione degli elettrodi sensibili nanostrutturati, dei procedimenti di misura elettrochimica (di tipo potenziodinamico a tre elettrodi a pasta carboniosa tutti depositati su substrato polimerico inerte), dei procedimenti di misura ed analisi diffrattometrica dei raggi X su campioni di olio di oliva non trattati e dunque allo stato di liquido viscoso. Analisi diffrattometriche preliminari su campioni prodotti in laboratorio da singole piante di cultivar diverso, ma provenienti dalla stessa area geografica, hanno dato spettri diffrattometrici significativamente diversi. Un ulteriore elemento di progresso della conoscenza in questo campo sarà dato dalla creazione di una libreria di dati elettrochimici e diffrattometrici che sia la più vasta possibile, e che può essere compilabile in breve tempo a causa della facilità di preparazione di elettrodi enzimatici ad alta stabilità (quest'ultima grazie alla presenza di materiali elettrodici inerti - carbonio grafite e liquidi ionici a consistenza gelificata), e, soprattutto, alla brevità di esecuzione delle misure elettrochimiche e diffrattometriche. Data la rapidità della messa in opera dell'intero impianto d'indagine ci si aspetta di poter realizzare nell'arco del primo anno di attività un database che potrebbe arrivare a coprire sino al 50 % degli oli vergini ed extra-vergini di oliva prodotti in Italia sia da imprese che artigianalmente in dipendenza della disponibilità dei campioni da parte dei produttori, dei consumatori e degli organi di controllo accreditati che si affideranno a questa ulteriore metodologia di controllo della tracciabilità. Una possibile ricaduta di questo tipo di ricerca innovativa potrà riguardare la ridefinizione delle normative giuridiche che inseriscano la presente metodologia di analisi come strumento di certificazione di provenienza dell'olio di oliva a livello nazionale, europeo ed eventualmente mondiale attraverso il contatto con i ministeri e le amministrazioni competenti (in particolare quello dell'agricoltura e del commercio coll'estero per quanto riguarda l'Italia, l'organo di conduzione delle politiche agricole della Comunità Europea, ed il Food and Drug Administration statunitense). Dal punto di vista dell'avanzamento della conoscenza di base l'investigazione del meccanismo di funzionamento degli elettrodi enzimatici nanostrutturati sensibili alla frazione antiossidante dell'olio di oliva apporterà un contributo considerevole nell'ambito dello studio dei processi elettrochimici a carico di elettrodi modificati così come pure un contributo all'innalzamento del livello di controllo nella preparazione, manipolazione e derivatizzazione di sistemi nanostrutturati. Inoltre, la ricerca di base si avvarrà dello studio necessario per scegliere enzimi attivi dal punto di vista chimico in maniera selettiva verso l'analita (o gli analiti) elettroattivo(i) nella miscela olio, ma che siano anche capaci di mediare il processo redox con il substrato elettrodico nanostrutturato. Un altro aspetto di avanzamento a livello di conoscenza di base che potrà essere coinvolto nello sviluppo della metodologia proposta è quello riguardante la definizione e sintesi di nuovi liquidi ionici aventi funzione di agenti inerti dal punto di vista elettrochimico che immobilizzano l'enzima sulla superficie elettrodica. Oltre all'azione di fissaggio chimico, nel metodo proposto al liquido ionico viene anche richiesta la funzione d'elettrolita gelificato, ma non di specie redox elettroattiva di per sé. A livello di analisi ed interpretazione degli spettri di diffrazione, l'avanzamento della conoscenza di base sarà costituito dallo studio dell'assegnazione dello spettro a strutture di basso ordine come quelle tipiche di miscele complesse allo stato liquido.