Θερμική υποβάθμιση των ποιοτικών χαρακτηριστικών του ελαιολάδου

Abstract

Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή ασχολείται με τη θερμική υποβάθμιση του ελαιολάδου κατά την αποθήκευση του σε υψηλές θερμοκρασίες, παρουσία και απουσία οξυγόνου. Ο στόχος της μελέτης αυτής ήταν ο προσδιορισμός των κινητικών των μεταβολών ορισμένων ποιοτικών παραμέτρων. Οι ποιοτικές παράμετροι που εξετάστηκαν είναι η ελεύθερη οξύτητα, ο αριθμός υπεροξειδίων, οι συντελεστές απόσβεσης Κ232 και Κ270, η συγκέντρωση σε ολικά φαινολικά, ο χρόνος επαγωγής της οξείδωσης και η μεταβολή του χρώματος. Οι παράμετροι αυτές μελετήθηκαν για διαφορετικές θερμοκρασίες αποθήκευσης συναρτήσει του χρόνου αποθήκευσης. Για τη διεξαγωγή του πειράματος χρησιμοποιήθηκαν δύο κατηγορίες ελαιολάδου: το εξαιρετικά παρθένο ελαιόλαδο και το ελαιόλαδο. Οι θερμοκρασίες οι οποίες εξετάστηκαν ήταν οι 40, 60, 80 και 100°C. Οι 40 και 60°C θεωρούνται θερμοκρασίες αποθήκευσης, ενώ οι 80 και 100°C θεωρούνται θερμοκρασίες μαγειρέματος. Στους 40°C τα δείγματα αποθηκεύθηκαν συνολικά για 150 ημέρες χωρίς οξυγόνο ενώ στους 60°C αποθηκεύθηκαν για 90 ημέρες παρουσία και απουσία οξυγόνου. Στους 80°C αποθηκεύθηκαν για 14 ημέρες και στους 100°C για 3,5 ημέρες (84 ώρες), παρουσία και απουσία οξυγόνου. Οι δειγματοληψίες πραγματοποιήθηκαν ανά διαφορετικά χρονικά διαστήματα για κάθε θερμοκρασία. Τα πειραματικά αποτελέσματα που προέκυψαν, δείχνουν ότι οι ποιοτικές παράμετροι ακολούθησαν κινητική μηδενικής τάξης, μεταβαλλόμενες γραμμικά συναρτήσει του χρόνου. Επιπλέον, έγινε συσχετισμός των μεταβολών ορισμένων ποιοτικών παραμέτρων μεταξύ τους και βρέθηκε γραμμική συσχέτιση μεταξύ των μεταβολών του αριθμού υπεροξειδίων συναρτήσει του χρόνου επαγωγής της οξείδωσης. Η επίδραση της θερμοκρασίας στη μεταβολή των εξεταζόμενων παραμέτρων αποδόθηκε με τη χρήση της εξίσωσης Arrhenius ως δευτερογενούς μοντέλου. Ενσωματώνοντας την εξίσωση Arrhenius στο πρωτογενές, γραμμικό μοντέλο, έγινε προσδιορισμός των κινητικών παραμέτρων kTref και ΕΑ με προσαρμογή, σε ένα βήμα, του προκύπτοντος σύνθετου μοντέλου στις πειραματικές μετρήσεις. Οι προβλεπόμενες τιμές που προέκυψαν από την εφαρμογή του μοντέλου αυτού, ήταν σε καλή συμφωνία με τις πειραματικές τιμές που λήφθηκαν. Από το σύνθετο μαθηματικό μοντέλο που αναπτύχθηκε, έγινε προσεγγιστική εκτίμηση του χρόνου ζωής των δύο κατηγοριών ελαιολάδου εκτός των πειραματικών θερμοκρασιών και συγκεκριμένα στους 20, 30, 40 και 50°C. Τα συμπεράσματα που προέκυψαν είναι ότι κατά την αποθήκευση στους 40°C απουσία οξυγόνου, οι μεταβολές στους εξεταζόμενους ποιοτικούς δείκτες ήταν πολύ μικρές για το εξαιρετικά παρθένο ελαιόλαδο, ενώ ήταν ανύπαρκτες στην περίπτωση του ελαιολάδου, καθώς καμία από τις παραμέτρους δε μεταβλήθηκε συναρτήσει του χρόνου. Οι μεταβολές των δεικτών οξείδωσης του ελαιολάδου, στις υψηλότερες θερμοκρασίες ήταν υπαρκτές αλλά περιορισμένες σε συνθήκες απουσίας οξυγόνου. Αντίθετα όταν τα δείγματα έρχονταν σε επαφή με το ατμοσφαιρικό οξυγόνο, παρατηρήθηκαν γραμμικές μεταβολές και στις δύο κατηγορίες ελαιολάδου

In the present master thesis investigated the thermal degradation of olive oil taking place during its storage at elevated temperatures, in presence and absence of oxygen. The aim of the study was to evaluate the kinetics that describe the changes of some quality indices. The quality indices examined, were free acidity (or acid value-AV), peroxide value (PV), indicators K232 and K270, total phenolic content (TPC), induction time of oxidation (IT) and changes of the color. All indices were measured for each storage temperature as functions of storage time. For the experimental design two olive oil categories were used: extra virgin olive oil (EVOO) and olive oil (OO), which is a mixture of virgin and refined olive oils. The examined temperatures were 40, 60, 80 and 100°C. The temperatures of 40 and 60°C are considered as storage temperatures, while 80 and 100°C are considered to be cooking temperatures. The olive oil samples were stored at 40°C for 150 days without oxygen and at 60°C for 90 days, with and without the presence of oxygen. At 80°C the samples were stored for 14 days and at 100°C for 3.5 days (84 hours) in presence and absence of oxygen. The sampling schedule was set at different time intervals for each of the temperatures examined. The experimental results obtained show that the changes of the quality indices as function of storage time followed zero-order kinetics. Moreover, a linear correlation was found between induction time of oxidation and peroxide value. A composite predictive model of the kinetic indices k and activation energy was developed, by using the Arrhenius equation as a secondary model. This specific T ref predictive model shows the effect that storage temperature has, on the changes of the values of the quality indices studied. Predicted values were in agreement with the experimental data. The shelf life of both olive oil categories was approximately estimated by extrapolation at 20, 30, 40 and 50°C. The results from this study indicate that in the absence of oxygen and while stored at 40°C, the changes in the examined quality indices were almost negligible for both extra virgin olive oil and olive oil, as none of the quality parameters changed over storage time. Changes in oxidation-quality indices of both olive oil and extra virgin olive oil did occur at more elevated storage temperatures, but they were limited in oxygen-free conditions. However, when the samples were in contact with the atmospheric oxygen, linear changes were observed over time, for both olive oil categories