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Thesis etd-01252019-180505


Thesis type
Tesi di laurea magistrale
Author
VICARIO, GIULIA
URN
etd-01252019-180505
Thesis title
Near UV-Vis and NMR spectroscopic analysis of Tuscan extra-virgin olive oils
Department
SCIENZE AGRARIE, ALIMENTARI E AGRO-AMBIENTALI
Course of study
BIOSICUREZZA E QUALITA DEGLI ALIMENTI
Supervisors
relatore Prof. Gucci, Riccardo
relatore Prof.ssa Domenici, Valentina
correlatore Prof. Sebastiani, Luca
Keywords
  • extra-virgin olive oil
  • NMR spectroscopy
  • UV-Vis spectroscopy
  • pigments
  • phenols
Graduation session start date
11/02/2019
Availability
Withheld
Release date
11/02/2089
Summary
L’olio extra-vergine d’oliva (EVOO) è un componente fondamentale della dieta mediterranea ed è ampiamente utilizzato e conosciuto in tutto il mondo per sue proprietà organolettiche e benefiche per la salute. La composizione chimica dell’olio extravergine è particolare, diversa rispetto agli altri oli vegetali, soprattutto per l’elevato contenuto in acidi grassi monoinsaturi (acido oleico) e per i componenti minori. La qualità di questo prodotto è legata alla sua composizione chimica: quest’ultima è variabile e dipende principalmente da fattori inerenti la produzione della materia prima (olive) ed il processo tecnologico di trasformazione. In merito alla produzione primaria, fattori determinanti sono la cultivar di olivo, la presenza di infestazioni, le pratiche agronomiche (fertilizzazione del suolo, irrigazione), il periodo ed il metodo di raccolta e l’origine geografica. L’influenza spesso decisiva del territorio d’origine è stata riconosciuta anche dall’Unione Europea che ha stabilito specifici marchi, tra cui le Denominazioni d’Origine Protetta, il cui scopo è, in primo luogo, salvaguardare la tracciabilità di prodotti di alto valore, tutelarne le varie fasi produttive e proteggere produttori e consumatori da adulterazioni, frodi ed etichettature ingannevoli (pratiche, purtroppo, ampiamente diffuse nel settore oleicolo). In questo contesto, l’analisi approfondita di oli extravergini di oliva di elevata qualità, la cui origine è tutelata, è di fondamentale importanza per il sostegno di piccole aree locali tradizionalmente vocate all’olivicoltura. Scopo del progetto ASIOL-BIOSI (Applicazione di nuove Strategie e tecniche Innovative in OLivicoltura BIOlogica in provincia di SIena) è proprio quello di portare innovazione nel settore dell’olivicoltura e di valorizzare la produzione biologica di olio extra-vergine d’oliva DOP “Terre di Siena”. Questo lavoro di tesi si è occupato della caratterizzazione delle olive e degli oli extravergine d’oliva prodotti da tre aziende partecipanti al progetto ASIOL-BIOSI. Sono stati raccolti i dati riguardanti le condizioni climatiche, l’infestazione causata dalla mosca dell’olivo (Bactrocera oleae) ed i parametri importanti per la qualità delle olive (come il contenuto in sostanza grassa, i fenoli totali, l’umidità della polpa e l’indice di pigmentazione). Gli oli extravergine sono stati studiati usando tecniche innovative come la spettrofotometria vicino ultravioletto-visibile (UV-Vis) e la spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (NMR). Attraverso un approccio innovativo basato sulla deconvoluzione degli spettri UV-Vis degli oli, è stato possibile quantificare il contenuto in pigmenti (clorofille, carotenoidi e derivati). Tali spettri sono stati registrati più volte nel tempo per valutare l’evoluzione del contenuto in pigmenti in condizioni di conservazione controllate. Per quanto riguarda le misure NMR, l’analisi spettrale 1H NMR è stata eseguita sia sui campioni di olio tal quali sia sugli estratti: sono stati quantificati alcuni composti fenolici (oleacina, oleocantale, agliconi dell’oleuropeina e del ligstroside) e sono stati definiti alcuni parametri di qualità dell’olio. L’analisi spettrale 13C NMR è stata eseguita sui campioni tal quali ed è stato quantificato lo squalene. Sono stati determinati i fenoli totali ed è stata svolta l’analisi sensoriale degli EVOO in esame. Infine, i risultati ottenuti dalla caratterizzazione degli oli e delle olive sono stati discussi allo scopo di evidenziare diversità ed elementi comuni e di correlare tali risultati con caratteristiche climatiche ed agronomiche, monitorate nell’ambito del progetto.

The extra-virgin olive oil (EVOO) is a fundamental component of Mediterranean diet and it is widely known for its health-promoting and organoleptic properties. For this reason, olive oil production and consumption have largely increased, and it is considered as a high-value food product. EVOO chemical composition is unique, especially for the high content of monounsaturated fatty acids (oleic acid) and minor components. The relative abundance of specific chemical components in the olive oil matrix depends on various factors related to the raw material production and to the technological process of the oil production. Concerning olives production, cultivar, pest’s infestation, agronomic practices (fertilization and irrigation), ripening stage, harvest method and geographical origin are the most relevant quality factors. The importance of foodstuff geographical origin, especially for olive oil, was recognized by the European Union, which establishes PDO (Protected Designation of Origin) and PGI (Protected Geographical Indication) brands. These brands safeguard traceability, valorise small and high-value production, and protect consumers from product adulteration and mis-labelling, especially recurring in olive oil sector. In this context, in depth analysis of high-value EVOOs, always considering geographical and agronomic conditions, is crucial to best support local vocated productions. ASIOL-BIOSI (Applicazione di nuove Strategie e tecniche Innovative in OLivicoltura BIOlogica in provincia di SIena) project mission is to bring innovation in olive growing field, valorise organic extra-virgin PDO olive oil (“Terre di Siena”) and promote innovative technologies in olive growing in the region of Siena (Tuscany). In detail, this thesis work deals with the characterization of olives and EVOOs produced by three farms participating in the ASIOL-BIOSI project. Data regarding climatic conditions and pest’s infestation were collected. Olives quality parameters, such as fat and phenolic content, pulp moisture and pigmentation index, were determined. EVOO were studied using innovative techniques, especially near UV-Vis spectrophotometry and NMR (Nuclear Magnetic Resonance) spectroscopy. Near UV-Vis absorption spectra of EVOOs were registered and quantitative determination of chlorophylls, carotenoids and their derivates were performed using a mathematical approach based on the deconvolution of EVOO spectra. In addition, these measurements were repeated at different times in order to study pigments content evolution during controlled storage conditions. Regarding NMR spectroscopy, 1H NMR spectral analyses were performed both on EVOO samples in the bulk and samples’ extracts. It was possible to estimate some phenolic compounds content (oleacein, oleocanthal, oleuropein and ligstroside alycones) and to define some olive oil quality parameters. 13C NMR performed in the bulk integrates 1H NMR results and allows to quantify squalene content in EVOOs samples. Moreover, EVOOs total phenols content was determined and an organoleptic assessment was performed. In conclusion, EVOO and olives analysis results were discussed in order to define common and different samples’ characteristics and to correlate these results with climatic and agronomic conditions monitored in the project.
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