Χαρτογράφηση των πτητικών και βιοδραστικών συστατικών ελληνικών μονοποικιλιακών ελαιόλαδων και επιτραπέζιων ελιών: ανάπτυξη χημειομετρικών μοντέλων ως εργαλεία διάκρισης της ποικιλίας και της γεωγραφικής προέλευσης

Abstract

Extra virgin olive oil (EVOO) is an important component of the Mediterranean diet and a highly priced product. At the same time, table olives represent one of the most important fermented products in Greece. These products often become targets of fraudulent practices. Despite the strict legislation regarding their authenticity, there is an increasing demand to fully characterize EVOOs and table olives. Aiming to highlight the material culture of our country, the current study focuses on the development of statistical models to distinguish these products according to variety and geographical origin, as well as the determination of chemical markers using multivariate analysis. For this purpose, olive oils originating from three regions of Greece (Peloponnese, Crete, and Lesvos) and three local cultivars (Koroneiki, Kolovi and Adramytini), were obtained spanning three harvesting periods. Fatty acids, squalene, tocopherols, phenolic and volatile compounds were determined chromatographically. The effect of cultivar and geographical origin was also investigated in industrially fermented table olives deriving from Kalamata, Conservolea and Halkidiki cultivars grown in different geographical areas within Greece. Their volatile composition was determined and via spectroscopic methods their total phenolic content and antioxidant capacity was estimated.Squalene and γ-tocopherol differed significantly amongst the cultivars of olive oils tested. The tocopherol level was highly geographical dependent. Unsupervised and supervised multivariate analysis resulted in a satisfactory grouping of olive oil samples according to cultivar based on their tocopherol, squalene, and fatty acid content. γ-tocopherol, linoleic, linolenic, and gadoleic acid were present at higher levels in samples from the Kolovi cultivar, whereas Koroneiki samples were characterized with higher levels of squalene, palmitic, palmitoleic, and arachidic acid. Clear distinction emerged according to variety based on the phenolic compounds of olive oil as well. Alcohols were the dominant class of volatile components in olive oil followed by ketones, and esters while table olives were rich in volatile esters, alcohols and acids whereas the samples of cv. Halkidiki were also characterized by increased levels of volatile phenols. The most prominent volatile compounds determined in EVOOs were (Z)-3-hexen-1-ol (6–11%), 1-penten-3-ol (7–11%), (E)-3-hexenyl acetate (0.5–11%) and 3-pentanone (8–16%). In both cases, qualitative and quantitative differences were observed, which resulted in the discrimination according to cultivar and growing location. Significant variables contributing to the classification were also identified as chemical markers. More specifically, the combination of the prospective biomarkers emerged via statistical analysis (ethyl acetate, 2-methoxyphenol, 2-methyl-1-propanol, 4,8-dimethylnona-1,3,7-triene and 3-ethyl-1,5-octadiene) appears to have the potential to distinguish the Koroneiki EVOOs from the two geographic regions studied. The impact of the genetic factor on phenolic compounds and the antioxidant capacity of table olives was also evident. On the contrary, the influence of the geographical origin was not clear.

Το εξαιρετικό παρθένο ελαιόλαδο αποτελεί βασικό συστατικό της Μεσογειακής διατροφής και ένα από τα προϊόντα με αρκετά υψηλή τιμή στην αγορά. Ταυτόχρονα, οι επιτραπέζιες ελιές είναι ένα από τα σημαντικότερα ζυμoύμενα προϊόντα στην χώρα μας. Τα προϊόντα αυτά, καθίστανται συχνά στόχος για την διεξαγωγή διάφορων μορφών απάτης. Παρόλο που η αυθεντικότητά τους διέπεται από αυστηρό νομοθετικό πλαίσιο, η ανάγκη για τον πλήρη χαρακτηρισμό τους ολοένα και αυξάνεται. Με στόχο την ανάδειξη του υλικού πολιτισμού της χώρας μας, η παρούσα διατριβή επικεντρώνεται στην ανάπτυξη μοντέλων για την διάκριση ελαιολάδων και επιτραπέζιας ελιάς με βάση την ποικιλία και την γεωγραφική προέλευση και στον εντοπισμό χημικών δεικτών με την χρήση πολυμεταβλητής ανάλυσης. Για τον σκοπό αυτό, συλλέχθηκαν δείγματα μονοποικιλιακού ελαιολάδου από τρεις περιοχές (Πελοπόννησος, Κρήτη και Λέσβος) και τρεις τοπικές ποικιλίες της χώρας μας (Κορωνέικη, Κολοβή και Αδραμυτινή), κατά την διάρκεια τριών συνεχόμενων καλλιεργητικών περιόδων. Προσδιορίστηκε χρωματογραφικά η σύστασή τους σε λιπαρά οξέα, σκουαλένιο, τοκοφερόλες, φαινολικά και πτητικά συστατικά. Η επιρροή του γενετικού και του γεωγραφικού παράγοντα διερευνήθηκε και σε δείγματα βιομηχανικά ζυμωμένων επιτραπέζιων ελιών από τις ποικιλίες Καλαμών, Κονσερβολιά και Χαλκιδικής από διάφορες περιοχές της Ελλάδας. Προσδιορίστηκε το προφίλ των πτητικών ενώσεων και με την χρήση φασματομετρικών μεθόδων εκτιμήθηκε η συγκέντρωση του ολικού φαινολικού κλάσματος και της αντιοξειδωτικής ικανότητας. Το σκουαλένιο και η γ-τοκοφερόλη φάνηκε να διαφέρουν σημαντικά μεταξύ των ποικιλιών ελαιολάδου που εξετάστηκαν, ενώ τα επίπεδα των τοκοφερολών ήταν άμεσα εξαρτώμενα από την γεωγραφική προέλευση. Η πολυμεταβλητή ανάλυση οδήγησε σε ικανοποιητικό διαχωρισμό των δειγμάτων ανάλογα με την ποικιλία, με βάση τα λιπαρά οξέα, τις τοκοφερόλες και το σκουαλένιο. Η γ-τοκοφερόλη, το λινελαϊκό, το λινολενικό και το γαδελεϊκό οξύ βρέθηκαν σε υψηλότερα επίπεδα σε δείγματα από την ποικιλία Κολοβή, ενώ τα δείγματα της Κορωνέικης χαρακτηρίστηκαν από υψηλότερα επίπεδα σκουαλενίου, παλμιτικού, παλμιτελαϊκού και αραχιδικού οξέος. Σαφής διαχωρισμός ανάλογα με την ποικιλία προέκυψε και από τα φαινολικά συστατικά του ελαιόλαδου. Οι αλκοόλες ήταν η κυρίαρχη κατηγορία πτητικών ενώσεων που προσδιορίστηκε στα ελαιόλαδα, ακολούθησαν οι κετόνες και οι εστέρες. Ωστόσο, τα δείγματα επιτραπέζιας ελιάς ήταν πλούσια σε εστέρες, αλκοόλες και οξέα, ενώ οι ελιές της ποικιλίας Χαλκιδικής χαρακτηρίστηκαν από υψηλή περιεκτικότητα πτητικών φαινολών. Οι κυριότερες πτητικές ενώσεις που ανιχνεύθηκαν στο ελαιόλαδο ήταν η (Ζ)-3-εξεν-1-όλη (6–11%), η 1-πεντεν-3-όλη (7–11%), ο οξικός (Ε)-3-εξενυλεστέρας (0,5 –11%) και η 3-πεντανόνη (8–16%). Και στις δύο περιπτώσεις παρατηρήθηκαν ποιοτικές και ποσοτικές διαφορές, οι οποίες οδήγησαν στη διάκριση των δειγμάτων ανάλογα με την ποικιλία και την γεωγραφική προέλευση της ελιάς. Επιπλέον, ταυτοποιήθηκαν μεταβλητές που συμβάλλουν σημαντικά στον διαχωρισμό των δειγμάτων ως χημικοί δείκτες. Πιο συγκεκριμένα, αποδείχθηκε ότι ο συνδυασμός των πιθανών βιοδεικτών που προέκυψαν από την στατιστική ανάλυση (οξικός αιθυλεστέρας, η 2-μεθοξυφαινόλη, η 2-μεθυλο-1-προπανόλη, το 4,8-διμεθυλο-εννεα-1,3,7-τριένιο και το 3-αιθυλο-1,5-οκταδιένιο), παρείχε την δυνατότητα διάκρισης των ελαιολάδων της ποικιλίας Κορωνέικης από τις δύο περιοχές που εξετάσθηκαν. Τέλος, η επίδραση του γενετικού παράγοντα στα φαινολικά συστατικά και τα συστατικά με αντιοξειδωτική δράση της βρώσιμης ελιάς ήταν εμφανής, ενώ η επιρροή της γεωγραφικής προέλευσης δεν ήταν ξεκάθαρη.