Gramolazione della pasta d'olive: il profilo aromatico può essere monitorato in tempo reale

La qualità aromatica dell’olio extravergine di oliva si costruisce in larga parte durante le prime fasi della trasformazione delle olive. La frangitura rompe le strutture cellulari del mesocarpo e mette in contatto enzimi e substrati che, nel frutto integro, sono separati. Da questo momento prende avvio una complessa sequenza di reazioni biochimiche che porta alla formazione di composti fenolici e volatili.

La gramolazione svolge una funzione tecnologica essenziale perché favorisce la coalescenza delle piccole gocce di olio disperse nella pasta, facilitandone la successiva separazione centrifuga. Ma nello stesso tempo proseguono le reazioni responsabili della formazione del profilo aromatico. La durata del trattamento diventa quindi un parametro di equilibrio: può favorire l'estrazione, ma un prolungamento eccessivo può penalizzare la qualità sensoriale.

La via della lipossigenasi determina gran parte del profilo aromatico

Tra i processi biochimici più importanti vi è la via della lipossigenasi, o LOX, responsabile della formazione di numerosi composti volatili a cinque e sei atomi di carbonio, indicati rispettivamente come C5 e C6.

Aldeidi, alcoli ed esteri derivati da questa via rappresentano una parte importante della frazione volatile dell'olio. In particolare, i composti C6 contribuiscono alle sensazioni aromatiche associate alle note di erba appena tagliata, fruttato e floreale. La loro evoluzione durante frangitura e gramolazione dipende però da numerosi fattori tecnologici, tra cui temperatura, disponibilità di ossigeno e dinamica di miscelazione.

Per il frantoiano questo significa che la gramolazione non può essere considerata semplicemente una fase finalizzata ad aumentare la resa in olio. La stessa regolazione del processo può modificare profondamente la quantità e la composizione delle molecole responsabili dell'aroma.

Perché il tempo di gramolazione è determinante

Gli studi precedenti avevano già evidenziato come l'aumento della durata della gramolazione possa favorire la resa di estrazione, ma con il rischio di un deterioramento delle caratteristiche organolettiche. Il problema è che i sistemi tradizionali di controllo non consentono normalmente di sapere in tempo reale quando il profilo aromatico abbia raggiunto il proprio massimo.

Nei frantoi industriali il controllo del processo si basa soprattutto su parametri come temperatura e durata della gramolazione. La valutazione definitiva della qualità viene invece effettuata dopo l'estrazione attraverso analisi chimiche e sensoriali. Si tratta quindi di informazioni disponibili quando il processo è ormai concluso e non è più possibile intervenire sulla pasta di olive.

La possibilità di seguire istante per istante l'evoluzione dei composti volatili potrebbe modificare questo approccio, trasformando il controllo dell'aroma da verifica finale a parametro di processo.

PTR-ToF-MS, la spettrometria che segue gli aromi secondo per secondo

La ricerca ha utilizzato la Proton-Transfer-Reaction Time-of-Flight Mass Spectrometry, abbreviata PTR-ToF-MS. Si tratta di una tecnica particolarmente adatta al monitoraggio dinamico dei composti organici volatili perché permette di analizzare direttamente le emissioni senza preparazione del campione e senza ricorrere alla separazione cromatografica.

Rispetto alla tradizionale gascromatografia accoppiata alla spettrometria di massa, la PTR-ToF-MS permette acquisizioni con una risoluzione temporale dell'ordine del secondo, elevata sensibilità e una frammentazione limitata delle molecole protonate. La GC-MS mantiene un ruolo fondamentale per l'identificazione completa dei composti, mentre la PTR-ToF-MS presenta un vantaggio particolare quando l'obiettivo è seguire in continuo l'evoluzione di un processo.

È proprio questa caratteristica ad avere permesso ai ricercatori di osservare ciò che accade all'aroma durante la gramolazione senza limitarsi a confrontare campioni prelevati a intervalli prestabiliti.

Il picco aromatico arriva prima della fine della gramolazione

La sperimentazione è stata condotta su due cultivar, Leccino e Olivastra Seggianese, sottoposte a tre diversi tempi di gramolazione: 20, 25 e 40 minuti. I ricercatori hanno seguito in tempo reale diversi composti volatili C6, registrandone l'andamento secondo per secondo.

Il risultato più significativo è stato un andamento unimodale dell'emissione di tutti i composti monitorati: dopo un rapido incremento, la concentrazione raggiunge un massimo e successivamente diminuisce. Nel Leccino il picco delle emissioni aromatiche è stato osservato intorno ai 15 minuti, mentre nell'Olivastra Seggianese è arrivato intorno ai 18 minuti.

Il dato è particolarmente interessante dal punto di vista tecnologico. Significa che il momento nel quale la pasta di olive esprime la maggiore emissione dei composti aromatici non coincide necessariamente con la fine del ciclo di gramolazione normalmente impostato dal frantoiano.

Quaranta minuti possono significare una forte perdita di composti C6

L'effetto del prolungamento della gramolazione emerge con particolare evidenza nel trattamento da 40 minuti. Rispetto ai valori massimi registrati durante il processo, la ricerca ha rilevato una perdita compresa tra il 60 e il 75% dei composti volatili C6 complessivi.

In altre parole, continuare la gramolazione oltre la fase di massima emissione aromatica non determina semplicemente un arresto dell'incremento dei volatili: può essere associato a una consistente riduzione della loro presenza.

Questo risultato rafforza l'idea che il tempo di gramolazione debba essere considerato insieme alla cultivar e alle condizioni operative, anziché come un parametro fisso valido indistintamente per tutte le olive.

Le cultivar non reagiscono nello stesso modo

La risposta delle due cultivar non è risultata identica. L'Olivastra Seggianese ha mostrato emissioni di composti volatili sistematicamente superiori rispetto al Leccino. Gli autori collegano questa differenza, almeno in parte, allo stadio di maturazione e alla diversa attività metabolica delle olive.

La conseguenza pratica è rilevante: se l'obiettivo è preservare o esaltare un determinato profilo aromatico, il tempo ottimale di gramolazione non dovrebbe essere stabilito esclusivamente sulla base della resa di estrazione. La materia prima, la cultivar e il suo stato fisiologico possono modificare la dinamica di formazione degli aromi.

Gli oli più brevemente gramolati hanno conservato maggiori quantità di composti aromatici

Le analisi effettuate dopo l'estrazione hanno confermato le tendenze osservate durante il monitoraggio in continuo. I tempi di gramolazione più brevi hanno permesso di conservare concentrazioni maggiori di composti derivati dalla via LOX, in particolare quelli associati ai segnali a m/z 81,069 e 99,080.

Questi segnali sono stati messi in relazione con caratteristiche aromatiche positive, comprese le note verdi e fruttate. Anche l'analisi statistica mediante PCA ha consentito di distinguere gli oli in funzione della cultivar e del tempo di gramolazione, evidenziando come la variabile tecnologica lasci una precisa impronta sul profilo volatile.

La valutazione sensoriale conferma i risultati strumentali

Il dato strumentale trova riscontro anche nella valutazione sensoriale. Gli oli ottenuti con 20 e 25 minuti di gramolazione sono stati classificati come extravergini e hanno evidenziato una maggiore intensità del fruttato. Al contrario, il prolungamento a 40 minuti è stato associato a una diminuzione della qualità sensoriale e alla comparsa di difetti di tipo riscaldo/morchia, indicati nello studio come fusty.

Il risultato è importante perché collega direttamente la curva temporale dei composti volatili alle caratteristiche percepite dal consumatore. Il monitoraggio strumentale non si limita quindi a descrivere una variazione chimica, ma può fornire informazioni utili per comprendere l'evoluzione effettiva del profilo sensoriale dell'olio.

Dal controllo della temperatura al controllo dell'aroma

La principale prospettiva applicativa della ricerca riguarda la possibilità di introdurre il monitoraggio dei composti volatili direttamente nel processo di estrazione. Attualmente il frantoiano controlla soprattutto temperatura, durata e condizioni operative, mentre la verifica analitica dell'olio avviene successivamente.

La PTR-ToF-MS potrebbe invece fornire un'indicazione immediata sull'evoluzione dell'aroma, permettendo di individuare il momento nel quale una determinata partita di olive raggiunge il proprio massimo potenziale aromatico. Lo stesso approccio potrebbe essere utilizzato per differenziare i protocolli di lavorazione in funzione della cultivar, dello stato di maturazione e del profilo sensoriale desiderato.

Una possibile nuova frontiera per il controllo di processo

La ricerca apre quindi una prospettiva interessante per l'innovazione tecnologica dei frantoi. Il monitoraggio in tempo reale dei C6 potrebbe consentire di passare da una gramolazione regolata principalmente attraverso parametri prestabiliti a un processo maggiormente guidato dalla risposta effettiva della materia prima.

Per il frantoiano, il principio è semplice: non necessariamente più tempo significa maggiore qualità o maggiore valore dell'olio. Il punto critico è individuare il momento in cui resa di estrazione, conservazione dei composti aromatici e caratteristiche sensoriali raggiungono un equilibrio favorevole.

La PTR-ToF-MS, secondo gli autori, rappresenta un primo strumento per rendere questo equilibrio misurabile direttamente durante la lavorazione. L'obiettivo finale è un controllo dinamico dell'aroma capace di preservare le caratteristiche varietali e migliorare la costanza qualitativa degli oli extravergini di fascia premium.