UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA
Facoltà di Ingegneria
Tecniche Innovative per la
Valorizzazione della Frazione
Antiossidante in Matrici AgroAlimentari
Bahar Aliakbarian
Dicembre 2007
Tecniche Innovative per la Valorizzazione
della Frazione Antiossidante
in Matrici Agro-Alimentari
Olio
16,5-23,5%
Mesocarpo
(polpa)
70-80%
frazione
insaponificabile
Idrocarburi
50-60%
Epicarpo
(buccia)
Endocarpo
(nocciolo)
1,5-3,5%
15-28%
Introduzione
Alcoli
20-35%
Polifenoli
18-35%
Steroli
2-3%
Obiettivo e Prove Sperimentali
frazione
saponificabile
Tocoferoli
2-3%
Altre sostanze
Trigliceridi
Acidi grassi
Risultati e Discussione
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Importanza delle sostanze fenoliche
•Cardio-vascolari
•Oncologiche
•Invecchiamento precoce
•Degenerative del sistema nervoso
•Altre patologie legate alla presenza dei radicali liberi e ai loro effetti
Degenerativi
•Effetto protettivo anche nei confronti della (shelf-life) dell’olio
•Qualità sensoriale come il gusto amaro e sensazione di pungente
Introduzione
Obiettivo e Prove Sperimentali
Risultati e Discussione
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World O live O il Consumption (*1000 metric tone)
World O live O il Production (*1000 metric tone)
3,50
3,50
3,00
3,00
2,50
2,50
2,00
2,00
1,50
1,50
1,00
1,00
0,50
0,50
0,00
0,00
1990-91
1995-96
1996-97
2003-04
2004-05
2005-06
1990-91
1995-96
1996-97
2003-04
2004-05
2005-06
World Olive Consumption 2006
Other
26%
Italy
30%
Syria
3%
France
4%
Introduzione
USA
8%
Greece
9%
Spain
20%
Obiettivo e Prove Sperimentali
Risultati e Discussione
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Quantità
Obiettivo
Resa
Polifenoli (TP)
Qualità
O-difenoli (OD)
Potere antiossidante (ARP)
Introduzione
Obiettivo e Prove Sperimentali
Risultati e Discussione
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Pasta di oliva
(denocciolata)
Uvazym 1000 Extra (A)
Enzima
Coadiuvante
biologico
Gramolatura
30°C
Maxoliva (B)
Uvazym 1000 Couleur (C)
Centrifugazione
Acido citrico
Olio mosto
Sansa
Centrifugazione
Olio di oliva
Introduzione
Acqua di
vegetazione
Obiettivo e Prove Sperimentali
Risultati e Discussione
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I parte
Effetto di attività
enzimatica e
concentrazione
Variabile
dipendente
Variabile
indipendente
TP
Formulazione
enzimatica
A
B
C
OD
X (mL/kgpasta)
5
10
15
Livelli
ARP
Introduzione
Obiettivo e Prove Sperimentali
Risultati e Discussione
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II parte
Effetto di tempo di
gramolatura e il
concentrazione enzimatica
Variabile
dipendente
Variabile
indipendente
TP
t (min)
30
90
150
OD
X (mL/kgpasta)
5
15
25
Livelli
ARP
Y
Introduzione
Obiettivo e Prove Sperimentali
Risultati e Discussione
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III parte
Effetto di tempo di
gramolatura e il
concentrazione di ac.citrico
Variabile
dipendente
Variabile
indipendente
TP
t (min)
30
60
90
OD
X (mL/kgpasta)
5
10
15
Livelli
ARP
Y
Introduzione
Obiettivo e Prove Sperimentali
Risultati e Discussione
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Effetto di differenti formulazione enzimatici (A, B e C) e livelli sul TP, OD, ARP
y = 0,0648x - 22,095
R2 = 0,9418
1000
25
15
35
600
400
A
B
200
600
10
700
5
800
Enzym e level
(m L/kg
TP paste
(mg)caffeic acid /goil )
Introduzione
2
R = 0,9398
80
60
15
15
500
y = 0,6729x - 32,925
100
25
800
0
5
ARP (m g DPPH /m lextract)
OD
(mgcaffeic acid/goil)
m gcaffeic acid /goil
ARP (m g Dpph /m lextract)
35
C
Cont
rol
900
1000
40
A
20
5
65
B
0
15
75
10
85
C
Control
95
5
OD (mgcaffeic acid /goil )
Enzyme level (mL/kgpaste)
Obiettivo e Prove Sperimentali
Risultati e Discussione
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Effetto di miscele binarie e ternarie di formulazione enzimatica sul TP, OD
Formulazione
enzimatica
(mgcaffeic acid/goil)
Incremento di TP
(%)
(mgcaffeic acid/goil)
Incremento di OD
(%)
A:B:C
804,3
40
97,69
37
A:B
786.3
37
87.77
23
A:C
723.3
26
83.15
17
B:C
690.9
20
82.20
15
A
740.6
29
86.17
21
B
705.6
23
82.75
16
C
686.4
19
78.77
10
Control
575.1
-
71.31
-
Introduzione
TP
OD
Obiettivo e Prove Sperimentali
Risultati e Discussione
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Effetto di concentrazione di miscele ternarie enzimatica (X) e tempo di gramolatura (t) sul
TP, OD, ARP e Y
150
OD ( m g/golio)
TP ( m g/golio)
800
600
400
100
50
200
0
30
60
t (min)
90
5
25
90
15
120
t (min)
X (ml/kg pasta)
40
5
150
X (ml/kg pasta )
Y (g/100g)
20
30
20
10
15
10
5
0
0
30
t (min)
30
60
90
25
t (min)
60
90
15
120
150
Introduzione
60
15
120
150
ARP (mg dpph/ml estr)
30
25
5
25
120
15
150
5
X (ml/kg pasta)
X (ml/kgpasta)
Obiettivo e Prove Sperimentali
Risultati e Discussione
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Facoltà di Ingegneria
Ottimizzazione del Processo
METODOLOGIA DELLE SUPERFICI DI RISPOSTA (RSM)
Variabili codificate
xi
(
X
*
X
i
i
X i
• xi: valore codificato della
i-esima variabile
• Xi: valore NON codificato
della i-esima variabile
• Xi*: valore NON codificato
della i-esima variabile
nel punto centrale
• Xi: passo della variabile
i-esima
Introduzione
Obiettivo e Prove Sperimentali
Risultati e Discussione
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RSM
y = b0 + b1x1 + b2x2 + b11x12 + b22x22 + b12x1x2
• y : variabile di risposta
• b0: intercetta
Student’s t-test
• b1 e b2 : coefficienti lineari
• b11 e b22 : coefficienti quadratici
• b12: coefficiente di interazione
Fisher test
• x1 e x2 : variabili indipendenti
Introduzione
Obiettivo e Prove Sperimentali
Risultati e Discussione
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Polifenoli totali
R2=0.9528
Y1 717.30 12.39 x1 126.70 x2 120.00 x12
Introduzione
Obiettivo e Prove Sperimentali
Risultati e Discussione
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Facoltà di Ingegneria
o-difenoli totali
R2=0.9430
Y1 84.43 3.17 x1 22.69 x2 11.56 x12 13.59 x22
Introduzione
Obiettivo e Prove Sperimentali
Risultati e Discussione
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Potere antiossidante
R2=0.9684
Y1 24.41 2.49 x1 0.61x2 4.53x12 0.70 x1 x2
Introduzione
Obiettivo e Prove Sperimentali
Risultati e Discussione
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Resa di estrazione
R2=0.8368
Y1 14.91 1.88x1 0.75x2
Introduzione
Obiettivo e Prove Sperimentali
Risultati e Discussione
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Ottimizzazione grafica
X (mL/kgpaste)
25
X
(mL/
kgpaste
)
TP = 855.60 mgCAE/goil
OD = 128.40 mgCAE/goil
ARP = 25.28 mgDPPH/mLextract
Y = 15.45 goil/100gpaste
t = 92.00 min
X = 24.68 mL/kgpaste
20
TP = 800mgCAE/goil
OD = 100mgCAE/goil
ARP = 24 mgDPPH/mLextract
15
Y = 15 goil/100gpaste
10
5
60
75
90
115
120
t (min)
Introduzione
Obiettivo e Prove Sperimentali
Risultati e Discussione
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Conclusione
Un aumento di t nell’intervallo 30-90 min comporta un incremento di TP, OD ed ARP;
Per t > 90 min l’innesco di fenomeni ossidativi causa ingenti perdite qualitative;
Un incremento di X comporta forti aumenti di TP ed OD, indipendentemente da t, e
dell’ARP, per 30 < t < 90 min;
Per incrementare Y occorre operare aumentando sia t che X;
Le metodologie statistiche si sono dimostrate un utile strumento per ottimizzare il processo
oggetto dello studio.
Introduzione
Obiettivo e Prove Sperimentali
Risultati e Discussione
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Effetto di concentrazione di acido citrico (X) e tempo di gramolatura (t) sul pH, TP, OD e
ARP
1,0
0,8
25
20
0,6
y = 0,0655x - 14,078
0,4
R2 = 0,8729
0,2
0,0
10
60
10
90
t (min)
5
X (mL/kg paste )
400
450
500
550
600
TP (mg caffeico /g olio )
800
600
OD
(mg CAE/g oil)
400
200
15
0
10
90
t (min)
control
60
X (mL/kg paste)
700
750
100
80
60
40
20
0
30
5
30
Introduzione
650
t (min)
60
Obiettivo e Prove Sperimentali
90
15
350
10
5
0
300
TP
(mg CAE/g oil)
15
30
5
15
control
30
pH
ARP (m gDPPH /m lextract )
35
X (mL/kg paste)
Risultati e Discussione
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Conclusione
Le migliori condizione operative risultano : t = 30 min e X = 10 mL/kgpaste
In queste condizioni si verifica un aumento del 38%, 30% e 51% sul TP, OD e ARP, rispetto
all’olio proveniente dal processo standard
Utilizzando questo tipo di coadiuvante con le proprità antiossidante e in seguito conservante
diminuisce il costo di produzione dell’olio di oliva
Introduzione
Obiettivo e Prove Sperimentali
Risultati e Discussione
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Facoltà di Ingegneria
Prospettive per futuro
Study the effect of high
pressure CO2 and enzyme on
the oil and phenolic extraction
efficieny of the olive oil
industrial residues
Introduzione
Lavori scientici
•
De Faveri, D., Torre, P., Aliakbarian, B.,
Domínguez, J.M., Perego, P., & Converti, A.
(2007). Response surface modeling of vanillin
production by Escherichia coli JM109pBB1.
Biochemical Engineering Journal, 36(3), 268-275
•
De Faveri, D., Aliakbarian, B., Avogadro, M.,
Perego, P., & Converti, A. Improvement of olive
oil phenolics content by means of enzyme
formulation: effect of different enzymatic activities
and concentrations. Biochemical Engineering
Journal, under revision
•
Aliakbarian, B., De Faveri, D., Converti, A., &
Perego, P. Optimization of olive oil extraction by
means of enzyme processing aids using response
surface
methodology.
Journal
of
Food
Engineering, submitted
Obiettivo e Prove Sperimentali
Risultati e Discussione
