Effect of Agronomic and technological factors on the formation of ethyl esters in virgin olive oil in Catalonia

Abstract

El contingut dels èsters alquílics dels àcids grassos (Fatty Acid Alkyl Esters, FAAEs) i especialment el dels èsters etílics (FAEEs), han estat proposats recentment com marcadors de qualitat, frescor i bon maneig de les olives durant la producció de l’oli. Resulten de l’esterificació d’àcids grassos lliures (especialment C16 i C18) amb alcohol, donant lloc a FAEEs quan l’alcohol és etanol i a ésters metílics (FAMEs) quan és metanol. Aquesta tesis vol estudiar quina és l’actual prevalença dels FAEEs en olis catalans i quins són els factors, agronòmics i tecnològics, que augmenten el risc de formació de FAAEs. Per això s’ha estudiat tant el nivell de síntesi endògena d’alcohols en varietats catalanes com l’evolució dels FAEEs durant la post-collita, i així conèixer els factors del procés que influeixen en els nivells de FAAEs. Els resultats indiquen: (1) la gran majoria d’olis verge extra produïts a Catalunya estan dins dels límits fixats per la normativa, però un 6% presenten un nivell relativament elevat (25-35 mg/kg); (2) existeixen diferències significatives entre varietats pel nivell endogen d’alcohols; (3) l’emmagatzematge d’olives en tolves de gran capacitat implica alteracions que generen etanol i pèrdues de qualitat sensorial; (4) durant la molturació i batut no es genera etanol, però sí que es forma metanol, i també una proporció significativa d’etanol pot arribar al final del procés (fins un 25% de l’etanol present a les olives); i (5) el ritme d’injecció de pasta i l’addició d’aigua al decanter afecten el contingut d’alcohols i FAAEs a l’oli. El primer facilita l’acumulació d’etanol quan es treballa prop de la capacitat màxima del decanter, mentre que la segona facilita arrossegar l’etanol cap a la sansa. També es poden sintetitzar petites quantitats de FAAEs quan la fase oliosa resta un temps dins el contenidor sota el vibro-filtre, a la sortida del decanter.

El contenido de ésteres alquílicos de ácidos grasos (Fatty Acid Alkyl Esters, FAAEs) y especialmente el de los ésteres etílicos (FAEE), han sido propuestos recientemente como marcadores de calidad, frescura y buen manejo de las aceitunas durante la producción del aceite. Resultan de la esterificación de ácidos grasos libres (especialmente C16 y C18) con alcoholes, dando lugar a FAEE cuando el alcohol es etanol y a ésteres metílicos (FAMEs) cuando es metanol. Esta tesis quiere estudiar cuál es la actual prevalencia de los FAEE en aceites catalanes y cuáles son los factores, agronómicos y tecnológicos, que aumentan el riesgo de formación de FAAEs. Por ello se ha estudiado tanto el nivel de síntesis endógena de alcoholes como la evolución de los FAEE durante la post-cosecha, para conocer los factores del proceso que influyen en la generación de FAAEs. Los resultados indican: (1) la mayoría de aceites virgen extra producidos en Cataluña cumplen con los límites fijados por la normativa, pero un 6% presenta niveles relativamente elevados (25-35 mg/kg); (2) existen diferencias significativas entre variedades respecto al nivel de alcohol endógeno; (3) el almacenamiento de aceitunas en grandes tolvas implica generación de etanol y pérdidas de calidad sensorial; (4) durante la molturación y batido no se genera etanol, pero sí metanol. Además, hasta 25% del etanol presente en las aceitunas puede llegar al final del proceso; (5) el ritmo de inyección de pasta y la adición de agua al decanter afectan el contenido de alcoholes y FAAEs en aceite. El primero facilita la acumulación de etanol cuando se trabaja cerca de la capacidad máxima, mientras que la segunda facilidad arrastrar el etanol hacia el orujo. También hay síntesis de pequeñas cantidades de FAAEs cuando la fase oleosa permanece un tiempo dentro del contenedor bajo el vibro-filtro, a la salida del decanter.

Fatty acid alkyl esters (FAAEs), especially ethyl esters (FAEEs), were recently proposed as a quality parameter and as marker for the freshness, quality and good handling of the olives during virgin olive oil (VOO) processing. They are the result of the esterification of free fatty acids (mainly C16 and C18) with ethanol producing FAEEs or with methanol producing methyl esters (FAMEs). This thesis aims to study the current prevalence of FAAEs in Catalan VOOs and which are the main factors, either agronomical or technological, that increase the risk of FAAEs formation. Thus, both the synthesis of endogenous alcohol in the main Catalan varieties and the levels of alcohols and FAEEs during postharvest were studied to determine the processing factors that affects theFAEEs levels. The results indicated that: (1) the vast majority of extra virgin olive oils produced in Catalonia comply with the International Regulation; however, about 6% of them show a relatively high content (25-35 mg/kg); (2) significant differences can be found between varieties regarding endogenous alcohol content; (3) the storage of olives in large-capacity hoppers leads to damage that induces ethanol generation and sensory quality losses; (4) although during the crushing-malaxing step there is no generation of ethanol, a synthesis of methanol occurs, and also significant amounts of ethanol can reach the oil at the end of the process (up to 25% of ethanol present in olives); and (5) the paste injection rate and water addition flow into the decanter affect the content of alcohols and FAAEs in the oil. The first tend to increase when working closer to the maximum capacity of the decanter and the second tends to drag ethanol with pomace. Besides, low amounts of FAAEs can be synthesized when the oily fraction remains in the vibro-filter unit located after the decanter outlet.