DIPARTIMENTO DI CHIMICA – UNIVERSITA’ DI BARI “A. MORO” PRELIMINARI RISULTATI DELLE ANALISI CHIMICO-FISICHE SUGLI OLI DI OLIVA DOP DELLA REGIONE PUGLIA ANTONIO SACCO DIPARTIMENTO DI CHIMICA – UNIVERSITA’ DI BARI “A. MORO”

Lo scopo di queste analisi è duplice: Nell’ambito del progetto LOC.Elaion sono stati sottoposti ad analisi chimico-fisiche (tradizionali ed innovative) 62 campioni di olio di oliva proveniente dalle 5 zone DOP della Regione Puglia e 51 campioni provenienti da zone della Regione delle Isole Ioniche. Lo scopo di queste analisi è duplice: − caratterizzare la qualità degli oli esaminati, attraverso le analisi tradizionali; − caratterizzare l’origine geografica attraverso le analisi NMR e IRMS. In dettaglio le analisi previste sono riportate nella tabella seguente:

X1 X2 OFFICIAL X1–X2 ICP-MS SPME-GC/MS FTIR OSI ANALISI OLIO PUGLIESE IN BARI OLIO GRECO IN GRECIA METODI FREE ACIDITY X1 X2 OFFICIAL PEROXIDE VALUE UV (K232, K270) FATTY ACID STEROLS TRIGLYCERIDES SENSORY QUALITY PHENOLIC 1H E 13C NMR X1–X2 IRMS METALS ICP-MS VOLATILE SPME-GC/MS ADULTERATION FTIR CHLOROPHYL CONTENT OXIDATION STABILITY OSI

ANALISI CHIMICO-FISICHE TRADIZIONALI

ACIDITÀ E PEROSSIDI DEI CAMPIONI PUGLIESI Campione acidità (%) perossidi meq O2/Kg 1 0.35 6.21 2 0.28 9.65 3 6.86 4 0.27 10.76 5 9.68 6 13.95 7 0.34 8.79 8 9.56 9 6.04 10 8.08 11 13.01 12 12.91 13 11.73 14 0.26 11.72 15 0.21 4.86 16 0.20 17 0.33 11.95 18 1.62 11.84 19 1.04 8.90 20 0.40 7.57 Campione acidità (%) perossidi meq O2/Kg 21 0.46 12.76 22 0.56 17.26 23 0.42 6.24 24 0.27 13.69 25 0.41 11.74 26 14.60 27 1.24 13.74 28 0.94 14.12 29 0.28 11.19 30 0.20 8.23 31 0.13 9.79 32 13.81 33 0.19 12.68 34 0.21 11.34 35 12.11 36 0.24 10.54 37 13.23 38 8.24 39 8.11 40 0.55 13.34

Campione acidità (%) perossidi meq O2/Kg 41 0.26 12.94 42 9.83 43 0.20 10.38 44 0.47 16.72 45 0.14 8.69 46 0.31 13.56 47 0.19 10.06 48 0.45 10.14 49 0.25 11.62 50 17.27 51 0.54 29.25 52 0.34 9.40 53 0.41 10.04 54 0.38 8.75 55 0.27 8.73 56 9.17 57 8.20 58 0.40 12.44 59 9.62 60 8.88 61 9.95 62 0.44 8.63

ACIDITA’ DEI CAMPIONI PUGLIESI Extravergine Vergine Olio di oliva % of samples 93 2 5 acidity limit (%) 0,8 1

PEROSSIDI DEI CAMPIONI PUGLIESI % di campioni 99 1 perossidi meq O2/Kg < 20 > 20

ACIDITÀ E PEROSSIDI DEI CAMPIONI PUGLIESI

VALORI MEDI DEGLI ACIDI GRASSI NEI CAMPIONI PUGLIESI

VALORI MEDI DEI TRIGLICERIDI NEI CAMPIONI PUGLIESI

ANALISI SPETTROFOTOMETRICHE NELL’ULTRAVIOLETTO Campione K232 K270 ΔK 1 1,52 0,13 0,43 2 1,67 0,12 0,94 3 1,72 1,44 4 2,13 1,94 5 1,95 0,11 2,44 6 2,30 0,14 2,93 7 1,90 3,44 8 1,98 0,09 3,95 9 1,86 4,44 10 1,78 0,08 4,96 11 1,83 5,45 12 1,87 0,07 5,97 13 2,19 0,10 6,45

Campione K232 K270 ΔK Campione K232 K270 ΔK 14 1,84 0,10 6,95 15 1,66 0,11 7,44 16 1,86 0,09 7,96 17 2,17 0,13 8,44 18 1,97 0,14 8,93 19 1,99 9,43 20 9,93 21 2,56 10,44 22 1,91 0,12 10,94 23 1,51 11,43 24 2,13 0,16 11,92 25 1,82 12,43 26 2,24 12,92 27 2,08 0,15 13,42 28 2,40 13,92 29 1,78 14,44 30 14,93 31 1,81 15,43 32 1,96 15,94 33 2,31 16,43 34 2,04 16,94 35 2,16 17,44 36 1,60 17,96 37 2,22 18,45 38 1,85 18,95 Campione K232 K270 ΔK 39 1,91 0,11 19,44 40 2,13 0,13 19,94 41 2,35 20,44 42 1,87 0,10 20,95 43 1,89 21,45 44 1,85 21,95 45 1,84 22,45 46 0,12 22,94 47 1,86 0,15 23,42 48 23,94 49 2,00 24,44 50 2,08 24,93 51 3,29 0,21 25,39 52 2,16 0,14 25,93 53 1,99 26,45 54 2,15 26,93 55 27,43 56 1,82 27,94 57 28,45 58 2,19 28,94 59 29,44 60 2,01 29,93 61 2,18 30,43 62 1,77 30,93

Valori di riferimento Olio extravergine Olio vergine K232 K270 ΔK Olio extravergine < 2,50 < 0,22 < 0,01 Olio vergine < 2,60 < 0,25 Valore medio campioni 1,99 0,12 0,01

ANALISI DELLE COMPONENTI PRINCIPALI (PCA) CON DATI OTTENUTI DA: ACIDITA’-PEROSSIDI-SPETTROFOTOMETRIA-ACIDI GRASSI-SOSTANZE VOLATILI

ANALISI CHIMICO-FISICHE INNOVATIVE

La questione della provenienza geografica ha recentemente assunto una grande importanza a causa della crescente richiesta dei consumatori per una etichettatura accurata e veritiera dei prodotti che essi consumano. Bisogna, tuttavia, dire che sono quasi del tutto assenti metodi analitici per una verifica puntuale delle affermazioni contenute nell’etichetta. Infatti i metodi analitici tradizionali, sinora impiegati, sono inadeguati, costosi e time consuming. Quindi, si è cercato negli ultimi anni di introdurre metodi chimico-fisici innovativi.

VANTAGGI DELL’NMR E DELL’IRMS I metodi che hanno riscosso maggior successo sono basati sulla Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (NMR) e sulla Spettroscopia di Massa dei Rapporti Isotopici (IRMS). VANTAGGI DELL’NMR E DELL’IRMS In teoria, le tecniche di analisi basate sull’NMR presentano un grande vantaggio nelle indagini sui prodotti alimentari. Infatti, le molecole o le strutture da indagare non necessitano di essere pre-selezionate in quanto tutti i nuclei di interesse sono eccitati dall’esperimento e possono essere rilevati.

In realtà, l’NMR è una tecnica poco sensibile in confronto ad altri metodi spettroscopici, come ad esempio la spettroscopia di massa. A dispetto di queste limitazioni di sensibilità, la capacità di investigare (in maniera non invasiva) tutte le molecole in una materia prima è la più caratteristica proprietà dell’NMR. Inoltre, spesso non è necessario identificare ed assegnare tutti i segnali in quanto può essere applicata la pattern recognition, con le relative tecniche di discriminazione tra data set. Questo tipo di approccio è estremamente utile nella determinazione dell’autenticità e dell’origine geografica degli alimenti.

Negli ultimi tempi, quasi sempre insieme alle misure basate sulla spettroscopia NMR, si effettuano anche determinazioni di rapporti isotopici naturali (IRMS) basati sulla Spettroscopia di Massa. La tecnica IRMS fornisce informazioni interessanti circa l’origine dei prodotti alimentari, in quanto la composizione isotopica naturale di questi dipende dalle condizioni geo-climatiche del luogo di produzione dello stesso. Il valore del rapporto isotopico 13C/12C (δ13C) nelle piante dipende dal particolare percorso per la fissazione della CO2 da parte della pianta, che può essere di tipo C3 (ciclo di Calvin) o C4 (ciclo di Hatch-Slack)

Il contenuto di 15N dell’azoto disciolto nel suolo (proveniente dai nitrati e dall’ammoniaca), dopo esser stato assimilato dalle piante, influenzerà il valore del rapporto 15N/14N (δ15N) del frutto della pianta. Inoltre, il δ15N dell’azoto presente nel terreno dipende dalle condizioni geo-climatiche così come dai fertilizzanti utilizzati. Infine, la dipendenza del rapporto 18O/16O (δ18O) dalle condizioni geo-climatiche dell’area di produzione è stata dimostrata nel caso di vari prodotti alimentari come, ad esempio, negli oli vegetali.

SPETTROMETRO NMR 600 MHz

Spettro 1H-NMR di un olio extra-vergine d’oliva. Protoni metilenici Protoni metilenici Protone metilenico legato a C3 Protoni allilici Protone metilenico legato a C2 Protoni vinilici -CH2 dei gliceroli -CH dei gliceroli Protoni diallilici Spettro 1H-NMR di un olio extra-vergine d’oliva.

Spettro 13C-NMR di un olio extra-vergine di oliva Regione dei carboni olefinici Methylenic and methyl carbon region Regione dei carboni carbonilici glycerol carbon region Spettro 13C-NMR di un olio extra-vergine di oliva

ANALISI DELLE COMPONENTI PRINCIPALI (PCA) CON DATI 1H- e 13C-NMR

SPETTROMETRO IRMS

Ogliarola+Coratina+ Leccino+Simone OLIO ITALIANO δ13C δ18O No. cultivar 1 Coratina -29.70 22.32 2 -30.74  21.26 3 -30.08  20.66 4 Ogliarola Garganica -28.97  24.42 5 -29.22  23.06 6 Peranzana -29.82  24.51 7 -29.58  22.52 8 -29.83  22.12 9 -28.85  24.36 10 Leccino -29.62  22.67 11 Pendolino -29.90  28.1 12 -30.80  22.13 13 -28.80  22.78 14 -29.45  22.76 15 -30.23  23.52 16 Olivastro -29.66 23.29 17 Cellina di Nardò 22.9   18 -29.55 23.04 19 Ogliarola leccese -29.61  23.22 20 -29.57  23.03 21 Ogliarola Cima di Mola -30.15  22.9 OLIO ITALIANO δ13C δ18O No. cultivar 22 Ogliarola -30.20  21.5 23 Olivastro -30.41  22.36 24 Simone -29.67  22.18 25 Cima di Melfi -29.28 21.71  26 pyscioline -29.34  22.72 27 -29.48  21.22 28 Cellina di Nardò  21.45 29 Coratina -29.83  21.37 30 -29.33  21.85 31 -30.60  22.24 32 Racioppi -29.95  21.63 33 Termite di Bitetto -29.72  23.57 34 Cima di Bitonto -28.72  22.64 35 Arbequina  23.11 36 -30.42  21.61 37 Ogliarola+Coratina+ Leccino+Simone -29.96  21.57 38  21.33 39  20.96 40 Ogliarola pizzutella -30.05  21.72 41 -30.03 42 Nociara -29.15  23.54

OLIO ITALIANO δ13C δ18O No. cultivar 43 Cima di Melfi -30.63 22.45 44  22.45 44 Frantoio -30.50  21.75 45 Simone -29.91  21.34 46 Coratina -29.78  21.24 47 -29.95  21.59 48 -30.18 21.23  49 " -28.25  21.58 50 Ogliarola barese -29.61 51 -30.30  21.83 52 Peranzana -30.17  23.67 53 -30.68 23.42 54 Carolea -30.37 21.56 55 -30.47 22.66  56 Ogliarola -30.56  22.42 57 -29.70  22.10 58 Leccino -30.79  22.56 59 -29.80  22.58 60  22.32 61 -30.24  22.52 62 -30.23 22.73 

OLIO GRECO OLIO GRECO δ13C δ18O No. origin 1 ZAK Nat/low -27.74 22.98 22.98  2 -28.87  22.99 3 ZAK Nat/s -28.55  23.47 4 ZAK Nat/high -27.00  23.65 5 -28.51  22.46 6 -28.10  22.88 7 -27.78  23.81 8 ZAK Kor/low -27.60  22.90 9 ZAK Kor/high -29.66  23.19 10 -27.26  21.48 11 -27.47  21.46 12 -27.42  21.40 13 -27.51 21.06  14 -27.63  22.14 15 -28.45  23.16 16 KEFKor/low -28.83  23.15 17 -28.38  22.76 18 -27.43  22.29 19  22.17 20 -27.66  22.20 21 -28.59  22.79 OLIO GRECO δ13C δ18O No. origin 22 KEF Thia/low -29.12  22.81 23 KEF Thia/high -29.16  22.49 24 -29.53  21.36 25 -29.44 21.40 26 -29.03  21.30 27 KEF Maer/high -29.37 21.35 28 KEF Nat/low  20.39 29 MEF Asp/high -29.17  21.71 30 -29.15  20.22 31 MEF Kor/low  20.15 32 -28.76  19.59 33 MEF Asp/low -29.26  19.60 34 MEF Kor/semi -29.64  20.75 35 MEF Asp/semi -29.42  21.46 36 -29.48  20.27 37 KORF Lian/high -28.44  19.47 38  20.28 39 KORF Kor/high -29.82  18.55 40 KORF Lian/low  17.66 41 -28.81  18.01 42  17.98

OLIO GRECO δ13C δ18O No. origin 43 KORF Lian/high -29.37 18.16 44  18.16 44 MPEBS Lian/low -29.33  18.17 45 -29.34  17.05 46 -29.19  16.56 47 -29.44  18.52 48 -29.24  19.25 49 MEF Kor/row -28.95  20.23 50 MES Naf/low -28.41  20.48 51 -30.39  20.78

δ 13C(medio) IN FUNZIONE DELLA PROVENIENZA GEOGRAFICA FG -29,68 BA -29,83 BR -30,08 TA -30,38 LE -29,49

δ 18O(medio) IN FUNZIONE DELLA PROVENIENZA GEOGRAFICA FG 23,49 BA 21,91 BR 22,59 TA 22,26 LE 22,51

(δ 13C)medio IN FUNZIONE DELLA LOCALIZZAZIONE PIANURA -29,78 MARE -29,88

(δ 18O)medio IN FUNZIONE DELLA LOCALIZZAZIONE PIANURA 22,62 MARE 22,48

RAPPORTI ISOTOPICI δ13C vs. δ18O Olio italiano (LOC ELAION)

RAPPORTI ISOTOPICI δ13C vs. δ18O Olio italiano (LOC ELAION) Olio greco (LOC ELAION)

RAPPORTI ISOTOPICI δ13C vs. δ18O Olio greco (LOC ELAION) Olio greco (Angerosa, 1999)

RAPPORTI ISOTOPICI δ13C vs. δ18O Olio italiano (LOC ELAION) Olio greco (LOC ELAION) Olio greco (Angerosa, 1999)

RAPPORTI ISOTOPICI δ13C vs. δ18O Olio italiano (LOC ELAION) Olio spagnolo (Angerosa, 1999) Olio greco (LOC ELAION) Olio marocchino (Angerosa, 1999) Olio greco (Angerosa, 1999)

ANALISI DELLE COMPONENTI PRINCIPALI (PCA) CON DATI NMR E IRMS