Con i campi elettrici pulsati più aroma verde nell’olio extravergine d'oliva

L’estrazione dell’olio vergine di oliva è un processo nel quale resa, qualità nutrizionale e caratteristiche sensoriali devono essere mantenute in equilibrio. La frangitura rompe i tessuti dell’oliva e libera l’olio contenuto nelle cellule, mentre la successiva gramolazione favorisce l’aggregazione delle microgocce di olio. La separazione centrifuga consente quindi di ottenere la fase oleosa, che può essere successivamente filtrata.

Uno dei limiti della lavorazione tradizionale è rappresentato dalla difficoltà di rompere completamente le strutture cellulari. Una parte dell’olio e dei composti minoritari può così rimanere intrappolata nella pasta di olive e nei sottoprodotti. Aumentare temperatura o durata della gramolazione può favorire l’estrazione, ma comporta anche il rischio di accelerare l’ossidazione e modificare negativamente le componenti più sensibili.

In questo contesto si inserisce la tecnologia dei campi elettrici pulsati, o PEF, una tecnica non termica che punta a migliorare il trasferimento di materia senza ricorrere necessariamente a un aumento della temperatura.

L’elettroporazione apre le membrane cellulari

Il principio di funzionamento del PEF è relativamente semplice. La pasta di olive viene sottoposta a brevi impulsi elettrici ad alta tensione. Il campo elettrico genera una differenza di potenziale attraverso le membrane cellulari che, quando supera una determinata soglia, provoca il fenomeno dell’elettroporazione.

Le membrane diventano temporaneamente o permanentemente più permeabili. La conseguenza è una maggiore facilità di trasferimento delle sostanze intracellulari verso la fase di estrazione.

Il fenomeno non riguarda soltanto l’olio. La maggiore permeabilità dei tessuti può infatti favorire la liberazione di composti fenolici e di altre molecole presenti nelle cellule dell’oliva. È proprio questa caratteristica a rendere il PEF interessante non soltanto dal punto di vista della resa, ma anche per la possibile influenza sulla qualità chimica e sensoriale dell’olio.

L’effetto sulla via della lipossigenasi

Lo studio ha seguito l’evoluzione dell’olio lungo cinque fasi critiche della lavorazione, confrontando il processo tradizionale con quello assistito da PEF.

Uno degli aspetti più interessanti riguarda la formazione dei composti volatili. La tecnologia ha favorito l’accumulo di sostanze generate dalla via enzimatica della lipossigenasi (LOX), un sistema biochimico particolarmente importante per la formazione dell’aroma dell’olio vergine.

La via LOX trasforma alcuni acidi grassi insaturi presenti nei tessuti dell’oliva in una serie di aldeidi, alcoli e altri composti volatili. Tra questi, l’(E)-2-esenale riveste un ruolo importante nella percezione delle caratteristiche verdi dell’olio, contribuendo alle sensazioni aromatiche associate all’erba appena tagliata e alla vegetazione fresca.

Nel trattamento PEF la concentrazione di (E)-2-esenale è aumentata del 48,4% rispetto all’olio ottenuto con il processo tradizionale. L’incremento è stato accompagnato da un aumento della sua attività odorosa, cioè del contributo effettivo che il composto può dare alla percezione aromatica.

Più composti aromatici, meno segnali di ossidazione

Il risultato assume particolare interesse perché il PEF non si è limitato a favorire la formazione di composti associati alle note verdi. Parallelamente, il trattamento ha mostrato un effetto favorevole sugli indicatori di ossidazione.

Lo studio riferisce una riduzione degli indici ossidativi e, soprattutto, una diversa evoluzione dei composti volatili riconducibili ai processi non enzimatici di degradazione lipidica.

Un esempio significativo è rappresentato dall’(E)-2-decenale, considerato un indicatore di processi ossidativi: nei campioni sottoposti a PEF questo composto è risultato non rilevabile.

Il dato suggerisce quindi che l’elettroporazione potrebbe modificare l’equilibrio tra due fenomeni differenti. Da una parte viene facilitata la disponibilità dei substrati e degli enzimi coinvolti nella formazione degli aromi verdi; dall’altra sembrano essere limitati alcuni percorsi di autossidazione lipidica.

È una distinzione tecnologicamente importante. L’obiettivo non è semplicemente aumentare la quantità di composti volatili, ma indirizzare la formazione dell’aroma verso molecole che contribuiscono positivamente al profilo sensoriale.

Fenoli e protezione della frazione lipidica

L’effetto del PEF non riguarda esclusivamente la frazione aromatica. L’elettroporazione ha favorito anche il rilascio di componenti antiossidanti dalle cellule dell’oliva.

Lo studio segnala un miglioramento della ritenzione dei fenoli totali fino al 40,1% nei campioni trattati. I composti fenolici rappresentano una componente fondamentale della qualità dell’olio vergine, sia per il loro contributo alla stabilità ossidativa sia per il ruolo nelle caratteristiche sensoriali, come amaro e piccante.

La maggiore disponibilità di sostanze antiossidanti può inoltre contribuire a proteggere i lipidi dall’ossidazione. Si delinea quindi un possibile meccanismo nel quale la maggiore permeabilità cellulare indotta dal PEF favorisce contemporaneamente il trasferimento di composti di interesse e la disponibilità di molecole capaci di contrastare i processi ossidativi.

Dal profilo aromatico al machine learning

La parte innovativa dello studio non riguarda però soltanto la tecnologia di estrazione. I ricercatori hanno applicato un approccio di flavoromics, cioè l’analisi integrata del complesso insieme di molecole che contribuiscono al profilo aromatico, combinandola con algoritmi di machine learning.

L’analisi dei composti volatili genera infatti dataset molto complessi, nei quali numerose variabili possono essere correlate tra loro e modificarsi contemporaneamente durante le diverse fasi di lavorazione.

Metodi statistici tradizionali, come l’analisi della varianza o la PCA, sono utili per descrivere le differenze tra campioni, ma possono essere meno efficaci quando l’obiettivo è costruire un sistema predittivo capace di riconoscere automaticamente un determinato processo produttivo.

In questo caso sono stati utilizzati, tra gli altri, Random Forest (RF) e Support Vector Machine (SVM), integrati attraverso una strategia di consenso. I modelli hanno raggiunto valori di AUC superiori a 0,90, indicando un'elevata capacità di discriminare gli oli ottenuti con PEF da quelli prodotti mediante lavorazione tradizionale.

(E)-2-esenale e 1-esanolo come impronte della lavorazione

L'analisi computazionale ha consentito di individuare alcuni composti particolarmente utili per distinguere i due processi.

Tra i principali marcatori sono emersi (E)-2-esenale e 1-esanolo. La loro presenza e la loro dinamica lungo la linea di estrazione possono quindi rappresentare una sorta di impronta chimica del trattamento PEF.

Il risultato è interessante anche sotto il profilo del controllo di processo. Se ulteriori studi confermeranno questi marcatori in condizioni produttive differenti, l'analisi dei composti volatili potrebbe diventare uno strumento per verificare non soltanto la qualità finale dell'olio, ma anche il comportamento della materia prima nelle diverse fasi dell'estrazione.

Una possibile evoluzione dell’estrazione dell’olio

Il lavoro suggerisce una prospettiva nella quale il PEF non viene considerato semplicemente come una tecnologia per aumentare la resa di estrazione. L'elettroporazione potrebbe diventare uno strumento per modulare la qualità dell'olio, influenzando il rilascio dei composti fenolici e l'equilibrio tra formazione degli aromi e fenomeni ossidativi.

L'aumento dell'(E)-2-esenale è particolarmente significativo perché interessa direttamente uno dei tratti sensoriali più riconoscibili di un olio vergine di elevata qualità: la componente verde.

Naturalmente, i risultati devono essere verificati su differenti cultivar, livelli di maturazione, condizioni agronomiche e configurazioni degli impianti. Anche i parametri elettrici del trattamento, la temperatura, il tempo di applicazione e la gestione successiva della pasta possono modificare la risposta del sistema.

L'integrazione tra PEF, analisi dei composti volatili e machine learning apre tuttavia una prospettiva interessante: passare da un processo di estrazione principalmente orientato alla resa a una gestione più precisa delle condizioni capaci di determinare il profilo chimico e sensoriale dell'olio. Per l'industria olearia, potrebbe significare disporre in futuro di strumenti più sofisticati per progettare e riprodurre oli con caratteristiche aromatiche definite, mantenendo al tempo stesso elevata stabilità e contenuto di composti bioattivi.