Estudio del efecto de las condiciones de almacenamiento en la formación de Pirofeofitina A en aceite de oliva virgen extra y su evaluación como indicador de frescura y calidad

Abstract

El aceite de oliva virgen extra (AOVE) es el zumo de la aceituna extraído por prensado en condiciones especialmente térmicas. Es muy valorado por su sabor, aroma, sus propiedades nutricionales y saludables. Estas características del AOVE pueden verse alteradas si las condiciones de almacenamiento son inadecuadas. Se ha visto que compuestos minoritarios, como los derivados clorofílicos se alteran fácilmente; uno de ellos es la pirofeofitina a (PPPa), un compuesto formado a partir de la feofitina a, que se genera principalmente por altas temperaturas, en el tiempo. Se han encontrado correlaciones positivas entre PPPa e índice de peróxidos, K232, K270 y ΔK, indicando la posibilidad de que este pigmento sea útil para evaluar la calidad del AOVE. La formación de PPPa en el tiempo lo convertirían en un marcador útil para monitorear la frescura y degradación del AOVE, debido al efecto que ejerce el tiempo y la temperatura de almacenamiento en la cinética de conversión de feofitina a, a PPPa. Reglamentaciones internacionales describen a la PPPa como un indicador de calidad del AOVE, estableciendo un máximo de 17%. En Chile, actualmente no existe un parámetro químico que permita determinar la “fecha de consumo preferente” del aceite. Esto implicaría que el AOVE puede estar alterado antes o después de la fecha mínima de vencimiento establecida, por condiciones de almacenamiento inadecuadas. En este sentido la PPPa serviría como un marcador de frescura y calidad del producto. El presente trabajo tuvo como objetivo general, estudiar el efecto de las condiciones de almacenamiento (temperatura y luz) en la formación de PPPa en AOVE y su evaluación como indicador de frescura y calidad. Para ello, se implementó una metodología analítica para determinar PPPa, mediante HPLC-DAD, y se evaluó su precisión a nivel de replicabilidad y repetibilidad, límite de detección y cuantificación (LD y LC). Se obtuvieron valores de CV% aceptables, y valores de LD y LC bajos, sugiriendo que la respuesta del método es adecuada para la determinación de los compuestos de degradación clorofílicos. Luego, se ensayó la metodología en muestras AOVE de estantería de las cosechas 2014, 2017, y 2018, determinando parámetros de calidad de cada una. Se encontraron correlaciones positivas entre la PPPa con parámetros de calidad, y con el tiempo de almacenamiento de las muestras, demostrando que la PPPa puede ser un marcador útil para determinar la frescura (o envejecimiento) del aceite. Se estudió el efecto de las condiciones de almacenamiento sobre la formación de PPPa en un AOVE de la cosecha 2017 (-23±1°C (muestras control), 23±1°C con y sin luz, 30±1°C y 40±1°C sin luz), por un tiempo de almacenamiento de 12 meses. Los AOVE se caracterizaron de acuerdo a los siguientes parámetros de calidad e identidad: acidez libre (AL), índice de peróxidos (IP), medidas espectrofotométricas de absorción UV K232 y K270, color, perfil de ácidos grasos, contenido de tocoferoles, y compuestos fenólicos. Se realizó análisis de varianza (ANOVA) para determinar diferencias significativas entre meses de almacenamiento y entre muestras; análisis de componentes principales (PCA) y análisis multivariado (Pearson) para estudiar correlaciones entre PPPa y los demás parámetros. Los resultados obtenidos revelaron que, la luz tuvo un efecto acelerador de la oxidación del AOVE por un mecanismo de fotoxidación, presentando mayores valores de IP, K270, ΔK, y ΔE, y el menor contenido de α-tocoferol. La temperatura también tuvo un efecto en el deterioro del AOVE por un mecanismo de termodegradación, presentando los mayores valores de AL, K270, ΔE, fenoles oxidados, y PPPa, a los 12 meses de almacenamiento. Se comprobó que la temperatura de almacenamiento es el factor preponderante en la formación de PPPa (a 40±1°C, 96% área). Se presentaron correlaciones positivas significativas entre PPPa y los parámetros de calidad IP, K270, ΔK, color (L*), y fenoles oxidados, y correlación negativa con α-tocoferol y color (b*). Finalmente, se estudió la cinética de los compuestos de degradación clorofílica, donde la feofitina a siguió una cinética de primer orden con una kobs de degradación dependiente de la temperatura y de la luz. PPPa presentó una cinética de orden cero, con valores de kobs de formación dependiente de la temperatura. Todo lo anterior, demostró que la PPPa puede ser utilizada tanto como un marcador de frescura, como un indicador de las condiciones de almacenamiento y de manera complementaria, como un marcador de calidad del AOVE

Extra virgin olive oil (EVOO) is the juice of the olive extracted by pressing under especially thermal conditions. It is highly valued for its flavor, aroma, its nutritional and healthy properties. These characteristics of EVOO may be altered if storage conditions are inadequate. It has been seen that minor compounds, such as chlorophyll derivatives, are easily altered; one of them is pyropheophytin a (PPPa), a compound formed from pheophytin a, which is generated mainly by high temperatures, over time. Positive correlations have been found between PPPa and peroxide index, K232, K270 and ΔK, indicating the possibility that this pigment is useful for assessing the quality of EVOO. The formation of PPPa over time would make it a useful marker to monitor the freshness and degradation of EVOO, due to the effect exerted by time and storage temperature on the conversion kinetics of pheophytin a to, to PPPa. International regulations describe the PPPa as an indicator of EVOO quality, setting a maximum of 17%. In Chile, there is currently no chemical parameter to determine the “best before date” of the oil. This would imply that EVOO may be altered before or after the established minimum expiration date, due to inappropriate storage conditions. In this sense, the PPPa would serve as a marker of freshness and product quality. The aim of this work was to study the effect of storage conditions (temperature and light) on the formation of PPPa in EVOO and its evaluation as an indicator of freshness and quality. For this, an analytical methodology was implemented to determine PPPa, using HPLC-DAD, and its accuracy was evaluated at the level of replicability and repeatability, limit of detection (LD) and quantification (LC). Acceptable CV% values were obtained, and low LD and LC values, suggesting that the method response is adequate for the determination of chlorophyll degradation compounds. Then, the methodology was tested in EVOO samples of shelves of the 2014, 2017, and 2018 harvests, determining quality parameters of each one. Positive correlations were found between the PPPa with quality parameters, and with the storage time of the samples, demonstrating that the PPPa can be a useful marker to determine the freshness (or aging) of the oil. The effect of storage conditions on the formation of PPPa in a EVOO of the 2017 (-23 ± 1°C (control samples), 23 ± 1°C with and without light, 30 ± 1°C and 40 ± 1°C without light) for a storage time of 12 months. The EVOOs were characterized according to the following quality and identity parameters: free acidity (AL), peroxide index (IP), spectrophotometric measurements UV absorption K232 and K270, color, fatty acid profile, tocopherol content, and phenolic compounds. Variance analysis (ANOVA) was performed to determine significant differences between storage months and between samples; principal component analysis (PCA) and multivariate analysis (Pearson) to study correlations between PPPa and the other parameters. The results obtained revealed that, the light had an accelerating effect of the oxidation of EVOO by a photoxidation mechanism, presenting higher values of IP, K270, ΔK, and ΔE, and the lower content of α-tocopherol. The temperature also had an effect on the deterioration of EVOO by a thermodegradation mechanism, presenting the highest values of AL, K270, ΔE, oxidized phenols, and PPPa, at 12 months of storage. It was found that storage temperature is the predominant factor in the formation of PPPa (at 40 ± 1°C, 96% area). There were significant positive correlations between PPPa and the quality parameters, IP, K270, ΔK, color (L*), and oxidized phenols, and negative correlation with α-tocopherol y color (b*). Finally, the kinetics of chlorophyll degradation compounds were studied, where pheophytin a followed a first-order kinetics with a degradation kobs dependent on temperature and light. PPPa presented a zero order kinetics, with temperatura-dependent formation kobs values. All of the above demonstrated that PPPa can be used both as a freshness marker, as an indicator of storage conditions and in a complementary way, as a marker of EVOO quality