Il ruolo della geologia e della geochimica nella tracciabilità geografica di prodotti alimentari DOP mediante l’uso del rapporto isotopico 87Sr/86Sr

This work examines the applicability of the isotopic marker of strontium (Sr) as a tracer of dairy products to Protected Designation of Origin (PDO), such as Pecorino Romano PDO cheese from Latium and Castelmagno PDO cheese, to verify the existence of a correlation with the original area so to bind the product to the geographical site of origin. 87Sr/86Sr ratio was determined in samples of rocks, soil, vegetation, water, fresh milk and cheese; in order to define the isotopic compositions of production chain of these two typical Italian cheeses produced in two different geographical areas distinguished by a peculiar geology. Sampling took place over two years in different seasons. In addition, the isotopic composition of carbon (C) and nitrogen (N) analyzed of selected samples were carried out and determined the concentrations of some metals (Ga, As, Se, Rb, Sr, Cd, Cs, Ba, Tl, Pb, Bi and U) and Rare Earths Elements (REE) in the various samples. For what concerns the Pecorino Romano PDO cheese from Latium, it was observed that the isotopic composition of the Sr of rock (0.710479-0.710765) and of the soils (0.709216-0.710408) indicate a provenance from an area characterized by substantial geological uniformity, such as Norther of Latium. The different samples of grass (87Sr/86Sr = 0.709458-0.710341), of milk (87Sr/86Sr = 0.709341-0.710264) and Pecorino Romano DOP from Latium (0.710013-0.710100) result in Sr isotopic composition of overlapping, confirming the absence of significant fractionation due to metabolic processes and/or production. In addition, repeated analyses over a period of two years showed an absence of fractionation due to seasonality. This presupposes that the isotopic marker of the Sr can be a useful tool for the characterization of the production chains of dairy products. Finally, the comparison of the Sr isotopic values of samples Pecorino Romano PDO from Latium and Sardinia (0.709171-0.709859) shows the potentials of the isotopic marker of the Sr in the field of geographical traceability. However, to characterize the geographic origin of some samples of Pecorino Romano PDO, Italian and foreign samples, with the region of Sardinia on the label, the isotopic ratio of the Sr has been associated with further parameters such as the isotopic analysis of stable light elements (C and N), the determination of the concentration of REEs and certain metals, demonstrating how a multi-isotopic approach can be valid in determining the geographical origin of PDO dairy products. The applicability of Sr isotopic systematics has been used to characterize the production chain of Castelmagno PDO cheese. The isotopic compositions of the Sr of the rocks (0.707765- 0.712842) and of the soils (0.707756 - 0.709001) show how the area is characterized by a certain geological heterogeneity, which affects the isotopic value of the grass Sr (0.708241 - 0.709646), of milk (0.709421 - 0.709644) and consequently the Castelmagno PDO cheese (0.709169 - 0.709777). To better understand the relationship between geology and food traceability in areas characterized by geological complexity, the isotopic ratio of Sr has been associated with the determination of REE concentrations of some samples. In conclusion, Sr isotopic systematic is a promising tool to characterize the production chains of PDO cheeses and to discriminate them. However, in the case of production areas with a marked geological complexity, it is considered appropriate to associate additional analytical data to the Sr isotopic composition.

In questo lavoro viene studiata l’applicabilità del marker isotopico dello Sr come tracciante di prodotti caseari, quali i formaggi Pecorino Romano DOP del Lazio e Castelmagno DOP, per verificare l’esistenza di una correlazione con l’areale di origine, in modo da legare il prodotto al sito geografico di provenienza. Il rapporto 87Sr / 86Sr è stato determinato in campioni di rocce, suolo, vegetazione, acqua, latte fresco e formaggio, per definire le composizioni isotopiche della filiera di produzione di questi due formaggi tipici italiani prodotti in due diverse aree geografiche contraddistinte da una geologia peculiare. I campionamenti sono avvenuti nell’arco di tre anni in differenti stagioni. In aggiunta sono state effettuate le analisi isotopiche di carbonio (C) e azoto (N) di selezionati campioni e determinate le concentrazioni di alcuni metalli (Ga, As, Se, Rb, Sr, Cd, Cs, Ba, Tl, Pb, Bi and U) e di terre rare (REE) nei diversi campioni. Per formaggio Pecorino Romano DOP del Lazio si è osservato che le composizioni isotopiche dello Sr delle rocce (0.710479 – 0.710765) e dei suoli (0.709216 – 0.710408) indicano una provenienza di questo formaggio da un’area caratterizzata da una sostanziale uniformità geologica, come il Nord del Lazio. I diversi campioni di erba (87Sr/86Sr = 0.709458- 0.710341), di latte ( 87Sr/86Sr = 0.709341 – 0.710264) e formaggio Pecorino Romano DOP del Lazio ( 87Sr/86Sr = 0.710013 - 0.710100) risultano avere composizioni isotopiche dello Sr sovrapponibili, confermando l’assenza di un frazionamento significativo dovuto a processi metabolici e/o di produzione. Inoltre le analisi ripetute nell’arco di tre anni hanno evidenziato un’assenza di frazionamento dovuto alla stagionalità. Questo fa presuppore come il marker isotopico dello Sr possa essere uno strumento utile per la caratterizzazione delle filiere produttive di prodotti caseari DOP. Infine il confronto dei valori isotopici dello Sr di campioni di Pecorino Romano DOP provenienti dal Lazio e dalla Sardegna (0.709171 – 0.709859) mostra le potenzialità del marker isotopico dello Sr nell’ambito della tracciabilità geografica. Tuttavia per caratterizzare l’origine geografica di alcuni campioni di Pecorino Romano DOP, campioni italiani e stranieri, che riportano in etichetta come area di produzione la regione Sardegna, il rapporto isotopico dello Sr è stato associato ad ulteriori parametri come le analisi isotopiche di elementi stabili leggeri (C e N), la determinazione delle concentrazione delle REE e di determinati metalli, dimostrando come un approccio multi-isotopico possa essere valido nel discriminare l’origine geografica di prodotti caseari DOP. L’applicabilità della sistematica isotopica dello Sr è stata utilizzata per caratterizzare la filiera produttiva del formaggio Castelmagno DOP. Le composizioni isotopiche dello Sr delle rocce (0.707765- 0.712842) e dei suoli ( 0.707756 – 0.709001 ) evidenziano come l’area sia caratterizzata da una certa eterogeneità geologica, che si ripercuote sul valore isotopico dello Sr dell’erba (0.708241 – 0.709646), del latte (0,709421 – 0,709644) e di conseguenza del formaggio Castelmagno DOP (0.709169 - 0.709777). Per comprendere meglio il rapporto tra geologia e tracciabilità alimentare in zone contraddistinte da complessità geologica, il rapporto isotopico dello Sr è stato associato alla determinazione delle concentrazioni di REE di alcuni campioni. In conclusione, la sistematica isotopica dello Sr risulta essere un promettente strumento per caratterizzare le filiere produttive di formaggi DOP e per discriminarne. Tuttavia, nel caso di aree produttive con una marcata complessità geologica si ritiene opportuno associare alla composizione isotopica dello Sr ulteriori dati analitici.