Caratteristiche qualitative dell'olio d'oliva in funzione della tecnologia

di produzione

Giovanni Lercker

Dipartimento di Scienze degli AlimentiUniversità degli Studi di Bologna

PRINCIPALI VARIABILI CHE DETERMINANO LE

CARATTERISTICHE DELL’OLIO

• CARATTERISTICHE DELLE OLIVE• TRASFORMAZIONE DELLE OLIVE• CONFEZIONAMENTO E

CONSERVAZIONE DELL’OLIO

CARATTERISTICHE DELLE OLIVE

• CULTIVAR

• COLTIVAZIONE DELLE PIANTE

• STADIO DELLA MATURAZIONE

• SISTEMA DI RACCOLTA

• CONSERVAZIONE PRIMA DELLA TRASFORMAZIONE

TRASFORMAZIONE DELLE OLIVE

• FRANGITURA

• GRAMOLAZIONE DELLA PASTA

• IMPIANTI CONTINUI

• IMPIANTI DISCONTINUI

CONFEZIONAMENTO E CONSERVAZIONE

DELL’OLIO

• IMBOTTIGLIAMENTO

• CONSERVAZIONE PRIMA DEL CONSUMO

STADIO DELLA MATURAZIONE

• Inolizione

• Variazione dei polifenoli

• Modificazioni della struttura

• Sviluppo di attività enzimatiche

FRANGITURA

• Omogenizzazione della pasta– Aumento superfici interattive– Necessità di maggiori tempi di gramolazione

• Azione enzimatica incrementata

GRAMOLAZIONE

• Contatto olio-pasta di olive– Solubilizzazione di componenti minori (polari e

non polari)– Azioni enzimatiche e chimiche

• Temperatura

• Tempo

Formazione di alcuni componenti dell’aroma

LIPIDI della DRUPA

di OLIVA

acido linoleico acido linolenico

9-idroperossido 13-idroperossido 13-idroperossido 9-idroperossido

idroperossido liasi

esanale cis-3-esenale

esanolo cis-3-esenolo

alcol deidrogenasi

NADH NAD

acetato d' esile cis-3-esenil acetatoacetil CoA

cis-3:trans-2-enal isomerasi

trans-2-esenale

trans-2-esenolo

trans-2-esenil acetato

ACIL IDROLASI

LIPOSSIGENASI

alcol acil transferasi

SEPARAZIONE DELL’OLIO

• Separazione rapida

• Separazione lenta

• Addizione di acqua (impianti continui)

OLIO PRODOTTO

• CONSERVAZIONE DELL’OLIO

• CONFEZIONAMENTO

• CONSERVAZIONE

CONCLUSIONI

• Cultivar ricche di polifenoli• Raccolta non violenta e leggermente anticipata• Conservazione breve delle olive• Frangitura delicata• Gramolazione più breve• Separazione rapida• Conservazione sotto gas inerte• Imbottigliamento in vetro scuro• Conservazione a temperatura bassa e costante

I componenti minori delle sostanze grasse

Giovanni Lercker

Dipartimento di Scienze degli AlimentiUniversità degli Studi di Bologna

UN PO’ DI STORIA

•CHIMICA DEGLI INDICI

•CHIMICA ANALITICA STRUMENTALE

2

3

Evoluzione dei metodi analitici delle sostanze grasse fra il 1860 e il 1940

1860 – 1870 Numero di idrogenoTitolo degli acidi grassi 1920 – 1940 1870 – 1890 Indice di BellierNumero di Henner Numeri A e B (indici di Bellier)Numero di acidità Numero di perossidiNumero di saponificazione Indice di dieniIndice di Reichert-Meissl-Polenske Numero di tiocianogeno (solfocianogeno) 1890 – 1920 Numero di carbossileNumero di iodio Test di Kreis (rancidità)Numero di acetile Test di Fitelson (olio di tè)Numero di polibromuro Reazione di Halphen (olio di semi di cotone)Numero di Kirchner Reazione di Villavecchia (olio diIndice di Bömer semi di sesamo)Numero di idrossile

Evoluzione dei metodi analitici delle sostanze grasse fra il 1940 e il 1999

1940 –1950 1970 – 1980Potenziometria Assorbimento atomicoSpettroscopia (UV, Visbile, IR) TLC su bacchetta di quarzo 1950 – 1960 Chemio-luminescenzaCromatografia su colonna (LC) Spettrometria di massa (MS)Cromatografia su colonna a fasi invertite Risonanza magnetica nucleare (NMR)Cromatografia con resine a scambio ionico 1980 – 1990Cromatografia su strato sottile (TLC) Combinazione GC-MSMetodi enzimatici Metodi immunologiciGas cromatografia (GLC o GC) Torcia al plasmaCrom. liquida ad elevata prestazione (HPLC) 1960 – 1970 Combinazione plasma-spettrografiaAssorbimento atomico Elettroforesi capillare di massa (ICP-MS)Riflessione IR 1990 - 1999 Combinazione cromatografia liquida ad elevata prestazione-spettrometria di

massa (LC-MS)

4

Gas CromatografiaPARAMETRIColonna: Impaccata CapillareIniettore: Splitless Split Operatore DCI On column AutomaticoRivelatore: Catarometro Termistori Ionizzazione di fiamma Cattura di elettroni Termoionizzazione Fotoionizzazione

Combinazione con la spettrometria di massa

5

Cromatografia liquida ad elevata prestazione (HPLC)

PARAMETRIColonna: Assorbimento Fase inversa Permeazione di gel Scambio ionicoRivelatore: Filo Rifrattometrico UV Fluorescenza Diffusione di luce FTIR

Combinazione con la spettrometria di massa

6

Altre tecniche analitiche strumentali

RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE Bassa risoluzione

Pulsata

PIROLISI GAS CROMATOGRAFICA

CALORIMETRIA DIFFERENZIALE A SCANSIONE

REOLOGIA

7

COMPONENTI MINORI

• Diacilgliceroli (digliceridi, DG)• Monoacilgliceroli (monogliceridi, MG)• Acidi grassi liberi (FFA)• Acidi grassi trans (TFA)• Acidi grassi ossigenati (OFA)• Acidi grassi ciclici (CFA)• Acidi grassi ramificati (BFA)• Acidi grassi dimeri (DFA)• Componenti dell’insaponificabile (UC)• Prodotti di ossidazione del colesterolo (COPs)• Fosfolipidi (PL)

TLC dei lipidi totali (A, B, C) e dell’insaponificabile (D, E, F)

•

Frazionamento SPE dei lipidi totali

Frazionamento TLC ed analisi CGC di lipidi di origine animale

CGC di lipidi totali di siero umano

Lipidi sierici deldigiuno del ratto

Lipidi totali di membrana (cellule di fegato)

Lipidi della superficie della drupa d’olivo

Determinazione CGC dei diacilgliceroli

Determinazione CGC dei

monoacilgliceroli

Determinazione CGC degli acidi grassi (nella forma di esteri metilici)

Analisi CGC degli esteri metilici (colonna

da 100 m)

Analisi rapida esteri met.

(colonna di 15 m)

Separazione TLC/AgNO3

ed analisi CGC (OV1) (colonna da 25 m)

Analisi CGC dei prodotti di ossidazione del metile oleato (MeOl)

Analisi degli esteri met.di un olio di girasole

riscaldato (160°C, 3 h)

Analisi HPLC dei fosfolipidi

Componenti dell’insaponificabile

• Idrocarburi• Caroteni• Tocoferoli e tocotrienoli• Alcoli grassi lineari• Alcoli triterpenici• Metil steroli• Steroli• Altri componenti non sempre presenti: Pigmenti

carotinoidi; Dialcoli triterpenici (ad es. l'olio d'oliva); Alcoli diterpenici (ad. es. il caffè); fitolo.

Frazionamento TLC dell’insaponificabile

Analisi CGC dell’insaponificabile (TAP, 25 m)

Analisi CGC degli insaponificabili di olio d’oliva

Analisi dell’insaponificabile dei lipidi del caffè

Analisi dei componenti idrocarburici

Analisi CGC dei tocoferoli e tocotrienoli

Strutture dei tocoferoli e dei tocotrienoli

(C H 2 - C H 2 - C H 2 - C H - ) -O

C H 3

C H 3

C H 3

H O

3 3

H O

C H 3

C H 3

C H 3

O C - ) -(C H 2 - C H 2 - C H

3

H O

C H 3

C H 3

C H 3

O (C H 2 - C H 2 - C H 2 - C H - ) -

3

H O

C H 3

C H 3

C H 3

O (C H 2 - C H 2 - C H 2 - C H - ) -

3

H O

C H 3

C H 3

C H 3

O (C H 2 - C H 2 - C H 2 - C H - ) -

(C H 2 - C H 2 - C H C - ) -O

C H 3

C H 3

C H 3

H O

3

(C H 2 - C H 2 - C H C - ) -O

C H 3

C H 3

C H 3

H O

3

(C H 2 - C H 2 - C H C - ) -O

C H 3

C H 3

C H 3

H O

3

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3

C H 3 C H 3

C H 3C H 3

C H 3 C H 3

H3CH3C

H3C H3C

-Tocopherol -Tocotrienol

-Tocopherol

-Tocopherol

-Tocopherol

-Tocotrienol

-Tocotrienol

-Tocotrienol

Analisi CGC degli alcoli lineari e triterpenici

Strutture dei principali alcoli triterpenici

H O H O

H O

H OH O

H O

H O

H O

H O H OH O

H O

Cycloarten ol 24-Methylencycloartanol -Am yrin

-Am yrin Cyclobranol But yrospermol

Cycloartan ol 24-Met hylenlanost -9(11)-enol Lupeo l

Parkeol Cyclolaudenol Lanost enol

Strutture dei principali 4-metil steroli

H O H O H O

H O H O H O

H O H O H O

H O

Obt usifoliol Gram isterol Citrost adie nol

Cycloeuc alenol Lophen ol 31-Norcy cloartenol

4-Met hylzymost enol 4-Met hylzymost erol 31-Norl anos tenol

31-Norlan ostero l

Analisi CGC dei metil steroli, prima e dopo idrogenazione dell’olio

Steroli (colonna GC impaccata)

Strutture dei principali steroli

(e dialcoli triterpenici)

H O H O H O

H O H O H O

H OH OH O

H OH OH O

Cholesterol Cholestanol Brassicasterol

24-Methylencholesterol Campesterol Ergostanol

Stigmasterol 22-Stigmastenol 7-Campesterol

Clerosterol Sitosterol Fucosterol

Uvaol

Erythrodiol22,24-DihydrobrassicasterolZymosterol

7-Avenasterol -Spinasterol Zymostenol

7-Stigmastenol5-AvenasterolStigmastenol

H O

CH 2 O H

H O

CH 2 O H

H O H O H O

H OH OH O

H OH OH O

Analisi CGC degli steroli (SE 52, 25 m)

Analisi CGC degli steroli (TAP, 25 m)

Analisi degli steroli di campioni di caffè prima e dopo tostatura (TAP, 25 m)

Formazione di alcuni componenti dell’aroma

LIPIDI della DRUPA

di OLIVA

acido linoleico acido linolenico

9-idroperossido 13-idroperossido 13-idroperossido 9-idroperossido

idroperossido liasi

esanale cis-3-esenale

esanolo cis-3-esenolo

alcol deidrogenasi

NADH NAD

acetato d' esile cis-3-esenil acetatoacetil CoA

cis-3:trans-2-enal isomerasi

trans-2-esenale

trans-2-esenolo

trans-2-esenil acetato

ACIL IDROLASI

LIPOSSIGENASI

alcol acil transferasi

Tracciato dei componenti volatili

Prodotti dell’ossidazione dell’acetato di

colesterolo

o6-HPCAs

(20S)-HCA

4-HCAs5,7-CAD

25-HCA 3-KC-5-ene 3-KC-4-ene

(20S)-HCA

25-HPCA7-K-3,5-CD

3,5-CD 2,4,6-CT

3,5,7-CT

6-HCAs

5-HCA

7-Hs-CAEs7-KCA

5-HPCA7-HCAs7-HPCAs

CAEsCA

O

O H

Ac OAc O

Ac O

Ac O

Ac O Ac O

Ac O

Ac O

Ac OAc OAc O

Ac OAc O

Ac O Ac O Ac O

O

O H

O H

O O H

O O H

O

OO H

O

O H

O H

O O H

H O O

O HO O H

Meccanismo di formazione degli idrossiepossi-derivati

7-HPCA

7-HPCA AcO

7-H-CAEs

7-H-CAEs

AcO AcO

AcO

RH

RH

OOH

O°O

OOHOO T MS

OO T MS

AcO

Prodotti originati dagli epossidrossi-derivati

AcO OHO

AcOO

AcO OH

AcO

O

OH

3,5,7-CT

5,7-CAD

7-HCAs

CAEs-7-ene

CEs-3,7-D7-Hs-3,5-CD

7-Hs-CAEs

Conclusioni

• Importanza degli studi di base e delle applicazioni su sistemi reali

• Evoluzione dell’analitica strumentale

• Limiti

• Possibilità future