Il mangime impiegato nell’alimentazione degli animali, pesci inclusi, ha un forte impatto sulla sostenibilità degli allevamenti. Per contribuire a selezionare le formulazioni di mangime più sostenibili il progetto Fish-AI, coordinato da Fulvio Gandolfi, docente del Dipartimento di Scienze Agrarie e Ambientali dell’Università degil Studi di Milano, ha sviluppato, partendo da cellule di trota iridea coltivate in laboratorio, un intestino artificiale che simula fedelmente il sistema digerente del pesce, utile a provare gli effetti di diversi mangimi sull’intestino e individuare le diete più sostenibili da impiegare in acquacoltura.
La popolazione mondiale continua a crescere, ma il nostro pianeta non dispone di risorse infinite. È un concetto estremamente attuale, che genera preoccupazioni e aumenta la sensibilità della comunità verso la necessità di adottare comportamenti e stili di vita più sostenibili.
Oggi la produzione zootecnica svolge un ruolo sostanziale nella produzione alimentare e deve rispondere in modo efficiente alle crescenti esigenze dei consumatori, la cui domanda, secondo le previsioni, dovrebbe raddoppiare entro il 2050. Di conseguenza, le formulazioni di mangime impiegate nell’alimentazione animale stanno diventando una componente sempre più essenziale per la sostenibilità della catena alimentare.
Per mitigare l’impatto ambientale dell’allevamento intensivo è necessario migliorare le formulazioni di mangime, selezionando nuove materie prime. Allo stesso tempo, bisogna promuovere nuove combinazioni più sostenibili, in grado di ridurre la concorrenza “food-feed”, cioè la competizione tra gli alimenti destinati al consumo umano e quelli per l’alimentazione animale. In questo scenario, la ricerca rappresenta lo strumento ideale per garantire un domani adeguato alle generazioni future.
Il progetto Fish-AI: Developing an Artificial Intestine for the sustainable farming of healthy fish, finanziato per 3 milioni di euro dall’Unione Europea (FET Open Horizon H2020), è l’esempio concreto di come lo sviluppo e l’innovazione tecnologica possono ridurre l’impronta ecologica della produzione alimentare.
A partire da cellule di trota iridea, il progetto ha sviluppato un intestino artificiale, che simula fedelmente il sistema digerente del pesce, su cui è possibile testare i mangimi, per aiutare a individuare le diete più sostenibili da impiegare in acquacoltura. Il sistema consente non solo un più rapido screening delle numerose formulazioni possibili, ma al tempo stesso garantisce un miglioramento del benessere animale e una notevole riduzione della sperimentazione animale.
A guidare il progetto è Fulvio Gandolfi, docente presso il Dipartimento di Scienze Agrarie e Ambientali dell’Università degli Studi di Milano, in collaborazione con diversi enti internazionali pubblici e privati, tra cui l’Università di Oslo e l’azienda Skretting, leader mondiale nella produzione di mangimi da impiegare in acquacoltura. Il gruppo è formato da esperti in cellule staminali, biomateriali, fisiologia e nutrizione delle specie ittiche.
Perché l’acquacoltura? Molte delle specie ittiche destinate al consumo umano, essendo per lo più carnivore, devono essere necessariamente alimentate con prodotti derivati dalla lavorazione e dalla processazione di piccole specie acquatiche: questo genera un impatto considerevole sulla biodiversità marina e in generale sulla sostenibilità di questo settore produttivo. Oggi università e industria collaborano attivamente per identificare nuovi ingredienti più sostenibili, i cui effetti sul benessere animale e sul sistema digerente devono però essere testati attraverso prove di alimentazione in vivo.
La novità del progetto Fish-AI è che propone di supportare attivamente la ricerca di ingredienti efficaci alternativi attraverso lo sviluppo di una piattaforma di nuova generazione, che replica l’intestino del pesce e che quindi è in grado di generare risultati efficaci e predittivi.
Come Gandolfi ha dichiarato in una recente intervista: «Abbiamo applicato le nostre competenze scientifiche nel campo delle cellule staminali e della coltura di tessuti allo sviluppo di una piattaforma in vitro che possa supportare la ricerca di ingredienti nuovi, efficienti e sostenibili per l’acquacultura di oggi».
Grazie a questo sistema si possono analizzare gli effetti sull’intestino del pesce, che la piattaforma in pratica riproduce, di differenti tipi di mangime: si può così verificare l’assorbimento di nutrienti, gli effetti sulla salute intestinale e la digeribilità in vitro.
La scelta dell’utilizzo di un intestino in vitro consente ai ricercatori di limitare il numero di animali impiegati nelle prove di alimentazione in vivo, e quindi destinare al testing vero e proprio solo le composizioni più promettenti.
Ad oggi, la piattaforma è stata usata per misurare gli effetti funzionali di differenti mangimi completi, tra cui diete in cui le proteine derivate dal pesce sono state sostituite con altri tipi di proteine. Sono stati testati inoltre gli effetti di componenti specifici e fattori antinutrizionali, ovvero in grado di interferire con l’assorbimento dei nutrienti, come astaxantine e saponine. La piattaforma è in grado di valutare anche la capacità di recupero delle cellule dopo essere state esposte ad agenti dannosi, aiutando così a identificare molecole o composti in grado di mitigare l’impatto di fattori antinutrizionali.
Inoltre, diete con formulazioni differenti sono state sviluppate ad hoc per il progetto dall’azienda Skretting. Queste sono state predigerite in provetta, per simulare ciò che avviene prima che l’alimento raggiunga la sede intestinale, e successivamente esposte al sistema in vitro per valutare la risposta cellulare.
Gli sforzi sinergici di una partnership ben strutturata e appartenente al mondo accademico e privato si è rivelata una strategia vincente per trasferire conoscenze teoriche nella realtà pratica industriale.
L’idea, ha spiegato Gandolfi, è utilizzare questo prototipo per testare nuove formulazioni di mangime basate sui principi dell’economia circolare, esplorando la possibilità di adottare nuovi ingredienti per cui possa essere utile una sperimentazione in vitro.
La ricerca scientifica ha portato a importanti scoperte e innovazioni nonché alla risoluzione di problemi sociali, economici, tecnici. In questo caso, il progetto Fish-AI aiuta a sviluppare tecnologie capaci di rendere più sostenibile l’acquacultura riducendo l’impatto sull’ambiente marino.
In particolare, lo sviluppo di un intestino artificiale capace di testare formulazioni innovative delle diete per le specie ittica più allevate consente di trovare alternative sostenibili per l’ambiente senza pregiudicare il benessere animale. Preservare e proteggere il nostro ambiente significa vivere in modo da soddisfare le nostre esigenze attuali senza compromettere la capacità delle future generazioni di soddisfare le proprie.
Un progetto come Fish-AI mette in risalto come il concetto di sostenibilità ambientale sia ampio e sfaccettato e possa essere perseguito in ambiti molto diversi tra loro. Avere tra i partner del consorzio guidato da UniMi uno dei più grandi operatori globali del settore conferma le potenzialità del progetto e ne faciliterà l’eventuale passaggio dal laboratorio alla realtà commerciale.