Προσδιορισμός πτητικών συστατικών στο ελαιόλαδο

Abstract

Το προφίλ των πτητικών οργανικών ενώσεων (Volatile Organic Compounds, VOCs) του ελαιολάδου σχετίζεται άμεσα με τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά του. Το πρώτο μέρος της παρούσας Διατριβής Μάστερ επικεντρώνεται στο χαρακτηρισμό του αρωματικού προφίλ ελαιολάδου κυπριακής ποικιλίας, για το οποίο δεν υπάρχουν δεδομένα μέχρι σήμερα στη διεθνή βιβλιογραφία. Συνολικά αναλύθηκαν 34 μονοποικιλιακά δείγματα ελαιολάδου, τα οποία συλλέχθηκαν από εννέα διαφορετικές περιοχές της χώρας, σε δύο διαφορετικά στάδια ωρίμανσης κατά τις ελαιοκομικές περιόδους 2020-2021 και 2021-2022. Αρχικά σε όλα τα δείγματα εξετάστηκαν σημαντικές παράμετροι ποιότητας, όπως οι ειδικοί συντελεστές απορρόφησης Κ232, Κ270, ο δείκτης ΔΚ, το ολικό φαινολικό περιεχόμενο, η ολική περιεκτικότητα σε χλωροφύλλες και ο φωτομετρικός δείκτης χρώματος. Για τον προσδιορισμό των VOCs αναπτύχθηκε και βελτιστοποιήθηκε η μέθοδος HS-SPME-GC-MS (Μικροεκχύλιση Στερεάς Φάσης Υπερκείμενου Χώρου συζευγμένη με Αέρια Χρωματογραφία-Φασματομετρία Μάζας), μελετώντας συγκεκριμένες παραμέτρους οι οποίες επηρεάζουν την απόδοση της εκχύλισης, όπως το υλικό επίστρωσης της ίνας, η ταχύτητα ανάδευσης και η θερμοκρασία εκχύλισης. Ταυτοποιήθηκαν και ημι-ποσοτικοποιήθηκαν 98 VOCs, οι οποίες χημικά ανήκουν σε διάφορες κατηγορίες όπως οι αλδεΰδες (22), οι αλκοόλες (8), οι κετόνες (8), οι εστέρες (10), τα οξέα (4), οι υδρογονάνθρακες (28), οι αιθέρες (3), τα τερπένια (9), τα φουράνια (1) και άλλες (4). Συγκρίνοντας το αρωματικό προφίλ άγουρου και ώριμου ελαιολάδου κυπριακής ποικιλίας, παρατηρήθηκαν σημαντικές διαφορές μεταξύ των VOCs, ιδιαίτερα αυτών που βιοσυντίθενται μέσω της οδού της Λιποξυγενάσης (LOX). Οι ενώσεις που προτείνονται ως δείκτες ωρίμανσης (volatile markers) είναι οι εξής: 1-penten-3-one, 2-pentanone, 1-penten-3-ol, 3-pentanone, hexanal, (E)-2-hexenal, (E)-3-hexen-1-ol και (E,E)-2,4-hexadienal. Ακολούθησε η διερεύνηση της σύστασης του αρωματικού προφίλ δειγμάτων ελαιολάδου (n=21), τα οποία συλλέχθηκαν από τέσσερα διαφορετικά ελαιοτριβεία της Κύπρου κατά το ελαιοκομικό έτος 2020-2021. Για το σκοπό αυτό, αναπτύχθηκε και βελτιστοποιήθηκε η μέθοδος HiSorb-TD-GC-MS, η οποία αποτελεί συνδυασμό της σύγχρονης τεχνικής δειγματοληψίας HiSorb (High Capacity Sorptive Extraction) και του τριπλού αναλυτικού συστήματος Θερμικής Εκρόφησης-Αέριας Χρωματογραφίας-Φασματομετρίας Μάζας. Για τη βελτιστοποίηση της τεχνικής δειγματοληψίας HiSorb, εξετάστηκε η επίδραση διάφορων παραγόντων στην απόδοση της εκχύλισης, όπως η ποσότητα του δείγματος, η θερμοκρασία εκχύλισης, ο χρόνος προσρόφησης και η ταχύτητα ανάδευσης του δείγματος. Συνολικά, ταυτοποιήθηκαν και ημι-ποσοτικοποιήθηκαν 76 VOCs, εκ των οποίων οι αλδεΰδες και οι υδρογονάνθρακες ήταν οι επικρατέστερες χημικές ομάδες, αντιπροσωπεύοντας το 81.28 % του συνολικού αρωματικού προφίλ. Η επαναληψιμότητα της μεθόδου HiSorb-TD-GC-MS αξιολογήθηκε για επιλεγμένες ενώσεις σε τρεις διαφορετικές συγκεντρώσεις (1, 10 και 100 ppbv). Τα αποτελέσματα της μεθόδου έδειξαν ικανοποιητική επαναληψιμότητα, καθώς το RSD κυμάνθηκε από 2.22-15.86 %. Επιπλέον, η γραμμικότητα των καμπύλων βαθμονόμησης των ενώσεων (E)-2-hexenal, 1-penten-3-one και hexanal ήταν ικανοποιητική, αφού ο συντελεστής προσδιορισμού (R2) ήταν μεγαλύτερος από 0.98. The profile of volatile organic compounds (VOCs) of olive oil is directly related to its organoleptic characteristics. The first part of this Master Thesis focuses on the characterization of the aroma profile of olive oil belonging to Cypriot variety, for which there are no data to date in the international literature. A total of 34 monovarietal olive oil samples were analysed, which were collected from nine different regions of the country, at two different ripening stages, that of early (unripe) and normal ripe harvest, during the harvest periods 2020-2021 and 2021-2022. Initially, important quality parameters were examined in all samples, such as the specific absorption coefficients K232, K270, the DK index, the total phenolic content, the total chlorophyll content and the colour photometric index. For the determination of VOCs, the optimal HS-SPME-GC-MS (Headspace-Solid Phase Microextraction coupled to Gas Chromatography-Mass Spectrometry) method was developed, testing specific parameters such as the coating material of the fiber, agitation, and the temperature of the sample, during the extraction. In total, 98 VOCs were identified and semi-quantified, which chemically belong to various categories such as aldehydes (22), alcohols (8), ketones (8), esters (10), acids (4), hydrocarbons (28), ethers (3), terpenes (9), furans (1) and others (4). Among the aroma profile of unripe and ripe olive oil of Cypriot variety, changes of VOCs were observed, especially those biosynthesized via the Lipoxygenase (LOX) pathway. The following VOCs are suggested as ripening indicators: 1-penten-3-one, 2-pentanone, 1-penten-3-ol, 3-pentanone, hexanal, (E)-2-hexenal, (E)-3-hexen-1-ol and (E,E)-2,4-hexadienal. The second part of this Master Thesis investigates the composition of the aroma profile of olive oil samples (n=21), collected from four different olive mills in Cyprus during the harvest year 2020-2021. For this purpose, a HiSorb-TD-GC-MS (High Capacity Sorptive Extraction Thermal Desorption-Gas Chromatography-Mass Spectrometry) method was developed and optimized, that combines the innovative HiSorb extraction technique and use the triple analytical system TD-GC-MS. To optimize the HiSorb sampling technique, the effect of different factors on extraction efficiency, such as sample amount, extraction temperature, sample stirring, and extraction time were examined. In total, 76 VOCs were identified and semi-quantified, of which aldehydes and hydrocarbons were the predominant chemical groups, representing 81.28 % of the total aroma profile. The repeatability of the HiSorb-TD-GC-MS method was evaluated for selected compounds at three different concentrations (1, 10 and 100 ppbv). The results showed satisfactory repeatability, as the RSD ranged from 2.21-15.86 %. In addition, the linearity of calibration curves for the compounds (E)-2-hexenal, 1-penten-3-one, and hexanal was evaluated and the results were satisfactory, with the coefficient of determination (R2) greater than 0.98.