Nuovi usi biotech per la seta e nuovi modelli di allevamento

    Modalità di azione di un sostituto dermico in fibroina (seconda pelle): posto sulla ferita/ustione, si integra alla ferita come barriera di protezione
    Il progetto BombyxFeed finanziato dalla Regione Lombardia. Allo studio un nuovo modo di allevamento per i bachi per ottenere un prodotto di composizione costante e con tracciabilità totale.

    La seta è una delle più antiche fibre tessili che l’umanità conosca. È un materiale di natura proteica che, oltre a mantenere un indiscusso primato nella produzione di abbigliamento e articoli di elevata qualità, grazie alle proprie caratteristiche merceologiche, ha di recente visto dischiudersi possibilità di applicazione e tecnologie che travalicano il settore tessile.

    Circa il 90% delle fibre seriche commerciali utilizzate dall’industria tessile provengono dai bozzoli delle larve del baco da seta (Bombyx mori), lepidottero appartenente alla famiglia Bombycidae: per l’indissolubile connubio fra questa specie e la pianta di gelso (Morus sp.pl.), che tradizionalmente fornisce nutrimento all’insetto, si parla comunemente di seta di gelso per differenziarla da altre sete, prodotte da lepidotteri selvatici, appartenenti alla famiglia Saturnidae.

    Non solo una fibra tessile

    Negli ultimi anni, grazie a iniziative mirate alla ricostruzione dell’intero ciclo produttivo nel settore tessile, cosmetico, biomedico ha preso avvio una certa ripresa (seppur lenta) della valorizzazione della seta in Italia: esistono già alcune esperienze di allevamenti bachicoli, principalmente ad opera di una rete di imprese agricole, che danno luogo, dopo trattura del bozzolo prodotto, a un’ottima materia prima in termini di qualità e titolo del filato.

    Pur tuttavia, come già accennato, le possibili applicazioni della seta in settori diversi da quello tessile possono costituire un volano addizionale per il rilancio della bachicoltura nel nostro Paese.

    Infatti, uno degli impieghi più noti è quello per cui, grazie alla sua resistenza, la seta è stata usata per lungo tempo nel settore medico come materiale da sutura.

    Seta rigenerata

    Generalmente, a differenza di quanto accade per il settore tessile in cui l’alta qualità del filato ricopre un ruolo fondamentale, e una lunga bava continua viene dipanata per formare una matassa, in campo biomedico si utilizza una seta rigenerata; questa si ottiene dall’apertura del bozzolo e dalla lavorazione della fibra corta (cardatura) per ottenere un fiocco di seta; a questo segue la rimozione della sericina e la rigenerazione della fibroina sotto forma di gel, soluzioni, membrane, tessuti non tessuti ecc.

    In tal modo è possibile ottenere prodotti a base di fibroina purificata, dotati di elevata biocompatibilità: questi si sono dimostrati in grado di poter fungere da supporto per la crescita cellulare in operazioni d’ingegneria dei tessuti (ad esempio cartilagini) oppure come sistemi impiantabili per la somministrazione mirata di farmaci (figura) che, terminato il proprio compito, sono completamente riassorbiti dall’organismo. Ma sfruttato è anche l’impiego per la produzione di garze, cornee artificiali, protesi vascolari (foto 1).

    Possibili applicazioni della seta in campo biomedico
    Esempio di garza in nanomatrice di fibroina per la medicazione delle ferite croniche che promuove la rigenerazione dei tessuti e la crescita cellulare.

    I vantaggi della sericina

    Studi recenti hanno mostrato che non solo la fibroina, ma anche la sericina può essere vantaggiosamente utilizzata in campo biomedico come eccipiente naturale per lo sviluppo di sistemi di rilascio controllato di farmaci oppure in campo cosmetico.

    Stando così le cose, l’ottenimento e l’approvvigionamento di questo tipo di materia prima diventa pertanto soggetto a esigenze di qualità, riproducibilità (fra lotti diversi) e tracciabilità. Queste esigenze sono diventate ancora più pressanti poiché l’emanazione del nuovo regolamento europeo 2017/415 sui dispositivi medici (Mdr), che dal 26 maggio 2020 sostituirà definitivamente l’attuale direttiva 93/42/Cee, ha introdotto importanti cambiamenti per quanto riguarda l’inquadramento e i requisiti delle materie prime di origine animale e vegetale da utilizzarsi per applicazioni medicali, per le quali standardizzazione e tracciabilità saranno molto più stringenti e regolamentate.

    Va da sé che l’approccio della bachicoltura a questo tipo di mercato non può essere quello tradizionalmente legato all’ottenimento della sola fibra tessile in cui esiste una forte variabilità dovuta all’artigianalità delle operazioni di allevamento (approvvigionamento di foglie di gelso, frequenza di somministrazione, frequenza di cambio, condizioni al contorno ecc.) che rende, di fatto, il processo poco adatto a criteri di standardizzazione e tracciabilità.

    Perciò, nel caso di allevamento del baco svolto con la coltivazione del gelso occorre modificare gli attuali modelli produttivi sviluppando una serie di macchine e componenti anche piuttosto specifici per le diverse fasi, dalla coltivazione del gelso fino all’allevamento.

    Prototipi e brevetti

    Il Crea è già impegnato da anni su tale attività, dalla valutazione varietale e impiantistica del gelso (varietà, forme di allevamento, attitudini produttive ecc.) come parte di campo fino alle operazioni di allevamento e selezione dei bozzoli per le diverse finalità. La ricerca e sperimentazione si è oggi concretizzata con sviluppi prototipali e brevetti già licenziati, di cui alcuni in fase commerciale e in grado di ridurre i costi di produzione nelle diverse tipologie di allevamento e linee di produzione (ad esempio, macchina per il taglio della foglia del gelso per le prime tre età larvali e utensile per la pulitura dei pettini per l’imboscamento e spellaiatura del bozzolo).

    D’altro canto è opportuno operare su una completa tracciabilità del processo produttivo, attraverso l’omogeneità del seme-bachi distribuito, la formazione dei bachicoltori e la redazione di disciplinari di produzione. Anche in questi settori il Crea ha operato con la produzione sperimentale di seme-bachi di qualità e sanità certificata, attraverso corsi per l’addestramento alle buone pratiche bachicole, e con la preparazione di disciplinari di produzione per la qualità e per la gelsibachicoltura biologica (in collaborazione con Icea, approvato dal Mipaaf nel 2015).

    Tuttavia, per ottenere alcuni tipi di produzione, altamente standardizzata, per utilizzi specifici è probabilmente necessario un ripensamento dell’attività bachicola che preveda la riorganizzazione delle operazioni di allevamento al fine di avere un prodotto di composizione il più possibile costante e con tracciabilità totale.

    Il progetto “BombyxFeed”

    Il progetto, finanziato dalla Regione Lombardia, Direzione Generale Università, Ricerca e Open Innovation, vede come capofila proponente la ditta Leonardino s.r.l. (Bollate, Mi) coadiuvata dal Crea con i Centri di Ricerca per l’Agricoltura e l’Ambiente e per l’Ingegneria e le Trasformazioni agroalimentari.

    Lo scopo del lavoro è fornire una prima risposta al nuovo Regolamento Europeo 2017/415 (Ue, 2017) seguendo nel suo sviluppo le linee guida della comunità europea e gettando le basi per creare un modello di allevamento che sia conforme alle nuove richieste in materia.

    Di fatto, secondo il nuovo Regolamento, alle materie prime di origine vegetale (come la seta) devono essere applicati i medesimi requisiti di standardizzazione al momento in vigore per le materie prime di origine animale (ad es. collagene estratto da bovini o l’acido ialuronico estratto dalle creste di gallo) secondo la direttiva 93/42/Cee (Eu, 1993), recepita con Dlgs. 24 febbraio 1997 e successive modifiche. Per questo motivo si rende necessario superare il modello tradizionale di bachicoltura (che, seppur di pregio, poco si adatta alle mutate esigenze) per evolvere verso un sistema di produzione del bozzolo che preveda l’impiego di un sistema di alimentazione a dieta artificiale, anziché naturale, automatizzato, riproducibile, tracciato e svincolato dalla stagionalità (foto 2).

    Esempio di allevamento di bachi con sistema di alimentazione a dieta artificiale
    Dettaglio del baco intento a consumare la razione distribuita

    La produzione su dieta artificiale, da alcuni punti di vista, presenta elementi di maggiore sostenibilità ambientale rispetto a quella su foglia: infatti, la foglia di gelso, che ne costituisce il principale ingrediente, è sfruttata completamente poiché dopo la sua raccolta, che avviene a perfetta maturazione, essa è conservata previa essiccazione e macinazione. Tutto questo non può avvenire nell’allevamento su substrato naturale poiché ai bachi sono somministrate solo le foglie che hanno lo stato di maturazione ideale e questo comporta che vi sia un notevole spreco di materia prima. Inoltre, l’alimentazione artificiale, se correttamente effettuata, azzera l’insorgenza di malattie epidemiche, solitamente introdotte nell’allevamento con foglie contaminate da virus o batteri o dall’uomo stesso.

    L’insorgenza di malattie nell’allevamento comporta una perdita produttiva che nella migliore delle ipotesi si attesta tra il 10 e il 20%, ma in caso di cicli allevatori ripetuti può arrivare facilmente a più del 50% dell’intero raccolto. Ne consegue, pertanto, non solo una maggiore efficienza dell’allevamento compiuto su dieta artificiale (grazie al migliore utilizzo dei fattori produttivi), ma anche una sua migliore sostenibilità ambientale legata al minore uso di disinfettanti, poiché la preventiva sterilizzazione fisica del substrato permette di ricorrere a disinfezioni ambientali più blande anche in caso di cicli ripetuti, utilizzando principi attivi e formulati più eco-compatibili.

    Risparmio del 50% di superficie

    Dal punto di vista dell’organizzazione del lavoro, il modello produttivo basato sull’utilizzo della dieta artificiale permette uno sfruttamento continuativo delle strutture d’allevamento nel corso dell’anno, che si traduce in un risparmio di suolo agricolo. Si può, infatti compiere un ciclo produttivo ogni 20-25 gg, suddividendo le età adulte da quelle giovanili, risultanti in circa 9-10 cicli in un anno, contro 4-5 cicli primaverili estivi su foglia.

    L’allevamento su substrato artificiale, perciò, comporta un risparmio per ettaro di circa il 50% di superficie coperta, ovvero sottratta alle colture e resa permanentemente improduttiva.

    L’introduzione di un modello di produzione standardizzato non sarà in antitesi al modello produttivo tradizionale, bensì lo affiancherà creando nuove opportunità per l’industria, come ad esempio, la produzione di sericina di altissima qualità per impieghi cosmetici d’altro canto rimarranno invariate le prospettive di crescita per i bachicoltori che fanno gelsibachicoltura tradizionale, che, oggi risentono meno della concorrenza della seta cinese, sempre più cara sul mercato internazionale e con una qualità spesso insoddisfacente per la nostra industria.

     

    Tra storia e leggenda

    La seta è un materiale di antichissime origini e dal forte potere evocativo: già Plinio il vecchio (23 – 79 d.C.) nel suo trattato Naturalis Historia (Libro VI, 54) racconta di come i Cinesi, al tempo già famosi per questo materiale, raccogliessero con acqua la lanugine diffusa delle foglie così che poi le donne, con molto lavoro, fossero in grado di ottenere un prodotto che permettesse alla matrona di risplendere in pubblico (Liu, 2010).

    Ma storia e leggenda circa la nascita di gelsibachicoltura e trattura della seta sono intimamente intrecciate e di gran lunga antecedenti le narrazioni dello scrittore e naturalista latino. Infatti, se da un lato il recente ritrovamento di fibroina nel suolo vicino ad alcune tombe dimostra come la sericoltura fosse praticata in Cina già nel neolitico (8.500 anni a.C., se non addirittura prima), dall’altro la leggendaria attribuzione dell’invenzione della sericoltura all’imperatrice Lei-Tsu (considerata alla stregua di una vera e propria patrona) è da ritenersi un’attestazione di quanto fosse importante il ruolo del lavoro femminile in questo tipo di produzione.

    L’offerta commerciale delle popolazioni nomadi asiatiche (per le quali la seta era non solo essenziale merce di scambio, ma anche segno di distinzione sociale) si diffuse verso Ovest finendo con l’incontrare la domanda di spezie e materiali di pregio da parte dei mercanti Romani che si rifornivano nella costa orientale del Mediterraneo: l’espansione dell’Impero durante il primo secolo a.C. non fece altro che aumentare questo tipo di scambi anche a seguito dell’annessione di territori asiatici.

    Pur tuttavia, il lungo viaggio necessario per l’approvvigionamento della seta non era scevro da rischi, per non parlare delle tassazioni e delle intermediazioni varie, che contribuivano ad incrementare considerevolmente il costo del prodotto. Una seconda leggenda narra che l’imperatore bizantino Giustiniano incaricò due monaci basiliani di trafugare uova di baco da seta (che, secondo la tradizione, furono portate a Bisanzio nascoste in un bastone cavo) per potersi a sua volta impadronire della tecnica di produzione.

    Nel nostro Paese la gelsibachicoltura si sviluppò probabilmente per prima in Sicilia (attorno al 1.000, quando fu introdotta dagli Arabi) e fu protetta da monopolio fino ai tempi di Federico II di Svevia. Da qui, o, indipendentemente, per azione dei coloni bizantini, l’attività si estese a Calabria, Toscana, Veneto e Lombardia, regione in cui Ludovico Sforza (1471) attuò importanti politiche d’incentivazione alla produzione nell’intero territorio del Ducato di Milano: fu questo l’inizio di una storia di eccellenza che ha portato i gelsibachicoltori italiani (prevalentemente lombardi, veneti e friulani) a produrre una seta la cui elevatissima qualità, riconosciuta in tutto il mondo, ha giocato un ruolo chiave per tutto il settore tessile Italiano del Centro-Nord Italia.

    Nel secondo dopoguerra, il cambiamento dell’organizzazione agricola e, seppur in misura minore, l’introduzione sul mercato delle fibre sintetiche infersero un duro colpo alla produzione sericola italiana; così solo poche aziende, localizzate nel Centro-Nord, riuscirono a continuare la produzione.

    Un ulteriore aspetto che ne limitò fortemente la competitività può considerarsi la pressoché totale mancanza di meccanizzazione/automazione anche delle fasi più elementari che hanno continuato ad impegnare notevoli quantitativi di forza lavoro aziendale; ciò ha reso di fatto improponibile l’allevamento nelle realtà non dotate di naturale esubero di forza lavoro a basso costo (Sud est asiatico), dove la sericoltura è stata uno dei primi esempi di delocalizzazione produttiva da parte delle aziende europee, fino alla fase di trattura del bozzolo per l’ottenimento del filato. Nella metà degli anni ’90, un ulteriore problema si abbatté sugli allevamenti bachicoli: a seguito dell’esposizione al fenoxycarb, un principio attivo usato per la protezione delle piante da frutto e che, per deriva, si depositava sulle foglie di gelso (da sempre il nutrimento principale delle larve) anche a chilometri di distanza dai siti di distribuzione, i bachi furono colpiti dalla sindrome della mancata filatura. Tutto questo portò l’Italia alla pressoché totale importazione della seta dalla Cina.

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