Federica CaminFONDAZIONE EDMUND MACH, ITALY

Rapporti tra isotopi stabiliper la tracciabilità dell’olio

di oliva

Isotopo ( = stesso posto1H2H

13

C

12

C18

O16

O

1H 2H

stesso n° di protoni (e quindi di elettroni) ma un diverso n° di neutroni

Isotopi di un elemento

Frazionamento isotopico

La variazione naturale di abbondanza isotopica nelle molecole è conseguenza delle diverse proprietà chimico-fisiche degli isotopi di uno stesso elemento.

Massadifferente

Effetto cinetico Effetto termodinamicoreazioni fisico-chimiche in condizioni

di non equilibrio (cinetiche), associate a processi

unidirezionali (diffusione, evaporazione)Differente velocità di reazione)

reazioni fisico-chimiche in condizioni di equilibrio

(Differente energia libera)

Reaction coordinate

Pote

ntia

l ene

rgy

C H

C D

AeCH AeCD

zpCH

zpCD product

reactent

* activated complex

Spettrometro di Massa Isotopica

13C/12C 18O/16O, D/H

Latitudine, altitudine, distanza dal mare, temperatura e mm di pioggia

Diffusione della CO2 attraverso gli stomi: 13C/12C

OLIVE

Evapotraspirazione dell’acqua fogliare : D/H, 18O/16O

ACQUA

clima

adsorbimento

D/H18O/16O

OLIO D’OLIVA

Umidità relativa, temperatura

Umidità aria, stato idrico suolo,

irraggiamento, temperatura

Trasformazione

Fattori che influenzano i rapporti isotopici di C, H and O nell’olio

d’oliva

anno metodo prodotto strumento Rapporto isotopico

1987 OIV vino, mosto SNIF‐NMR D/H

1990 EU Reg 2676/90, encl. 8 vino, mosto SNIF‐NMR D/H

1991 AOAC 998,12 miele IRMS 13C/12C

1993 ENV 12140, 13070 succhi di frutta e vegetali IRMS 13C/12C

1995 AOAC 995,17 succhi di frutta e vegetali SNIF‐NMR D/H

1996 OIV 2/96 vino, mosto IRMS 18O/16O

1997 EU Reg 2676/90, 822/97 vino, mosto IRMS 18O/16O

1997 ENV 12141 fruit juice IRMS 18O/16O

2000 AOAC 2000.19 sciroppo d’acero SNIF‐NMR D/H

2000 OIV 71/2000 vinegar SNIF‐NMR, IRMS D/H, 13C/12C

2001 OIV 17/2001 vino, mosto IRMS 13C/12C

2003 EU Reg. 2676/90, 440/03 vino, mosto IRMS 13C/12C

2003 OIV MA‐F‐AS314‐03 vino IRMS 13C/12C

2004 AOAC 2004,01succhi di frutta e vegetali, succo d’acero SNIF‐NMR D/H

2006 AOAC 2006,05 vanillina SNIF‐NMR D/H

2007 OIV‐MA‐AS312‐07 vino IRMS 13C/12C

2011 EU Reg 584/2011 Grana Padano DOP IRMS D/H, 13C/12C, 15N/14N, 34S/32S

2013 EN 16466‐1, 2, 3 aceto SNIF‐NMR, IRMS D/H, 13C/12C, 18O/16O

2013 OIV 510, 511/2013 Aceto IRMS 13C/12C, 18O/16O

Metodi ufficiali basati sull’analisi isotopica

BANCA DATI ICQRF‐MIPAAF• > 160 campioni autentici italiano di olio extra‐vergine (almeno 3 campioni per ognuna delle 43 DOP/IGP italiane), campionate dall’ICQRF (convenzione MIPAAF)

• Annuale dal 2001

Variabilità annuale di 18O

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

Sicilia

Calabri

a

Puglia

Campa

nia

Lazio

Abruzz

o

Umbria

Tosc

ana

Liguri

aLo

mbardia

Veneto

Trenti

no

Region

18O

gly

cero

l ‰ V

-SM

OW

20002001200220032004

Analisi chimica (oli tunisini)

•Rapporti tra isotopi stabili di H, C e O

•Profilo 1H‐NMR

•Acidità, composizione in acidi grassi, analisi spettrofotometrica (Reg. CE 2568/91 e successive modifiche) 

Modello di tracciabilità per la tutela degli oli d’oliva extra-vergine

Made in Italy: isotopi + 1H-NMR

ITALIA TUNISIA TUNISIA_LAMP class.error

ITALIA 177 0 0 0.00

TUNISIA 3 50 1 0.07

TUNISIA_LAMP 0 0 32 0.00

Analisi discriminante in Random Forest, con classificazioni corrette in cross-validation pari a 98.5%.

267 oli d’oliva, 2005 e 2006: 13C, 18O, D

28+28

7+720+20

18+21

8+2

20+20

20+20

11+17

Camin et al., 2010, JAFC

Modelli predittivi / mappe predittive

• Set di intervalli di confidenza per un certo numero di variabili entro cui deve rientrare un certo valore se il campione è autentico 

• Per sviluppare una mappa predittiva: • Il parametro analitico deve essere correlato a qualche fattore di variabilità (caratteristica climatica o geologica)

• Essa deve essere disponibile per la regione considerata• Il modello deve fornire un intervallo di confidenza per ogni variabile significativa

• Per aumentare la capacità discriminativa della mappa, è vantaggioso aumentare il numero di variabili nel modello

Discrimination between European and extra-European olive oils by stable isotope ratio

analysis of individual fatty acids

Paolini et al., Talanta 2017

Extra-virgin olive oils sampling

Portugal (12)

Australia (9)

Turkey (4)

Argentina (1)

Italy (28)

Tunisia (12)

Spain (13)

Uruguay (2)

USA (4)

Morocco (1)

France (6)

Peru (1)

Greece (8)

France (6)

Paolini et al., Talanta, 2017

Compound-specific δ13C analysis of fatty acids

Methanol transesterification of oil triglyceridesMethanolic sodium hydroxide 2 M, 1 min

Peaks: Heneicosane (1), methyl palmitate (2), methyl stearate (3), methyl oleate (4), methyl linoleate (5)

GC-c-IRMS analysis13C/12C Isotopic Fingerprints

Internal standard

Paolini et al., Talanta 2017

Compound-specific δ13C analysis of fatty acids

Temperature Variation Between

Night and Day

Water Availability

Paolini et al., Talanta 2017

Thank you for your kind attention!