Tecniche Innovative per la Valorizzazione della Frazione Antiossidante in Matrici Agro- Alimentari UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA Facoltà di Ingegneria Bahar Aliakbarian Dicembre 2007

Tecniche Innovative per la Valorizzazione della Frazione Antiossidante in Matrici Agro-Alimentari Epicarpo (buccia) 1,5-3,5% Endocarpo (nocciolo) 15-28% Mesocarpo (polpa) 70-80% Olio 16,5-23,5% frazione insaponificabile Idrocarburi 50-60% Alcoli 20-35% Polifenoli 18-35% Steroli 2-3% Tocoferoli 2-3% Altre sostanze frazione saponificabile TrigliceridiAcidi grassi Introduzione Obiettivo e Prove Sperimentali Risultati e Discussione

Importanza delle sostanze fenoliche UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA Facoltà di Ingegneria 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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Obiettivo Quantità Qualità Resa Polifenoli (TP) O-difenoli (OD) Potere antiossidante (ARP) Introduzione Obiettivo e Prove Sperimentali Risultati e Discussione UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA Facoltà di Ingegneria

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA Facoltà di Ingegneria Introduzione Obiettivo e Prove Sperimentali Risultati e Discussione Pasta di oliva (denocciolata) Gramolatura 30°C Centrifugazione Olio mosto Sansa Centrifugazione Olio di olivaAcqua di vegetazione Coadiuvante biologico Acido citrico Enzima Uvazym 1000 Extra (A) Maxoliva (B) Uvazym 1000 Couleur (C)

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA Facoltà di Ingegneria Introduzione Obiettivo e Prove Sperimentali Risultati e Discussione I parte Effetto di attività enzimatica e concentrazione Variabile dipendente Variabile indipendente Livelli TP Formulazione enzimatica ABC ODX (mL/kg pasta ) ARP

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA Facoltà di Ingegneria Introduzione Obiettivo e Prove Sperimentali Risultati e Discussione II parte Effetto di tempo di gramolatura e il concentrazione enzimatica Variabile dipendente Variabile indipendente Livelli TPt (min) ODX (mL/kg pasta ) ARP Y

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA Facoltà di Ingegneria Introduzione Obiettivo e Prove Sperimentali Risultati e Discussione III parte Effetto di tempo di gramolatura e il concentrazione di ac.citrico Variabile dipendente Variabile indipendente Livelli TPt (min) ODX (mL/kg pasta ) ARP Y

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA Facoltà di Ingegneria Introduzione Obiettivo e Prove Sperimentali Risultati e Discussione Effetto di differenti formulazione enzimatici (A, B e C) e livelli sul TP, OD, ARP

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA Facoltà di Ingegneria Introduzione Obiettivo e Prove Sperimentali Risultati e Discussione Effetto di miscele binarie e ternarie di formulazione enzimatica sul TP, OD Formulazione enzimatica TP (  g caffeic acid /g oil ) Incremento di TP (%) OD (  g caffeic acid /g oil ) Incremento di OD (%) A:B:C804,34097,6937 A:B A:C B:C A B C Control

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA Facoltà di Ingegneria Introduzione Obiettivo e Prove Sperimentali Risultati e Discussione Effetto di concentrazione di miscele ternarie enzimatica (X) e tempo di gramolatura (t) sul TP, OD, ARP e Y

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA Facoltà di Ingegneria Introduzione Obiettivo e Prove Sperimentali Risultati e Discussione Ottimizzazione del Processo METODOLOGIA DELLE SUPERFICI DI RISPOSTA (RSM) Variabili codificate x i : valore codificato della x i : valore codificato della i-esima variabile i-esima variabile X i : valore NON codificato X i : valore NON codificato della i-esima variabile della i-esima variabile X i * : valore NON codificato X i * : valore NON codificato della i-esima variabile della i-esima variabile nel punto centrale nel punto centrale  X i : passo della variabile  X i : passo della variabile i-esima i-esima

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA Facoltà di Ingegneria Introduzione Obiettivo e Prove Sperimentali Risultati e Discussione RSM y =  0 +  1 x 1 +  2 x 2 +  11 x  22 x  12 x 1 x 2 y : variabile di risposta y : variabile di risposta  0 : intercetta  0 : intercetta  1 e  2 : coefficienti lineari  1 e  2 : coefficienti lineari  11 e  22 : coefficienti quadratici  11 e  22 : coefficienti quadratici  12 : coefficiente di interazione  12 : coefficiente di interazione x 1 e x 2 : variabili indipendenti x 1 e x 2 : variabili indipendenti Student’s t-test Fisher test

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA Facoltà di Ingegneria Introduzione Obiettivo e Prove Sperimentali Risultati e Discussione R 2 = Polifenoli totali

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA Facoltà di Ingegneria Introduzione Obiettivo e Prove Sperimentali Risultati e Discussione o-difenoli totali R 2 =0.9430

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA Facoltà di Ingegneria Introduzione Obiettivo e Prove Sperimentali Risultati e Discussione Potere antiossidante R 2 =0.9684

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA Facoltà di Ingegneria Introduzione Obiettivo e Prove Sperimentali Risultati e Discussione Resa di estrazione R 2 =0.8368

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA Facoltà di Ingegneria Introduzione Obiettivo e Prove Sperimentali Risultati e Discussione Ottimizzazione grafica  TP = 800  g CAE /g oil OD = 100  g CAE /g oil ARP = 24  g DPPH /  L extract Y = 15 g oil /100g paste TP =  g CAE /g oil OD =  g CAE /g oi l ARP =  g DPPH /  L extract Y = g oil /100g paste t = min X = mL/kg paste t (min) X (mL/ kg paste )

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA Facoltà di Ingegneria Introduzione Obiettivo e Prove Sperimentali Risultati e Discussione Conclusione Un aumento di t nell’intervallo 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.

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA Facoltà di Ingegneria Introduzione Obiettivo e Prove Sperimentali Risultati e Discussione Effetto di concentrazione di acido citrico (X) e tempo di gramolatura (t) sul pH, TP, OD e ARP

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA Facoltà di Ingegneria Introduzione Obiettivo e Prove Sperimentali Risultati e Discussione Conclusione Le migliori condizione operative risultano : t = 30 min e X = 10 mL/kg paste 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

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA Facoltà di Ingegneria Introduzione Obiettivo e Prove Sperimentali Risultati e Discussione Prospettive per futuro Study the effect of high pressure CO 2 and enzyme on the oil and phenolic extraction efficieny of the olive oil industrial residues 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), 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