Phenolic compounds and other constituents of extra virgin olive oil: Exploring the impact of cultivar, ripeness, malaxation, and high hydrostatic pressure

Abstract

[eng] Olive oil represents a very important part of the economy of Spain and Catalonia. The value of this product, specifically extra virgin olive oil (EVOO), lies in its quality, both in terms of organoleptic and nutritional aspects, which are determined by its composition. The richness in oleic acid, as well as the presence of bioactive compounds with antioxidant capacity, such as phenolic compounds, vitamin E, and carotenoids, endow EVOO with oxidative stability and health properties. In particular, a group of phenolic compounds specific to the Oleaceae family, secoiridoids, is of interest for its strong antioxidant activity, health benefits, and contribution to organoleptic properties. Several factors affect the final composition of the oil, including the cultivar, agroclimatic and environmental conditions, olive health, ripeness, technological factors in oil production, storage, and cooking. In this thesis, with the aim of obtaining an EVOO with a higher content of phenolic compounds, particularly secoiridoids, the effect of cultivar, degree of ripeness, malaxation, and the emerging technology of high hydrostatic pressure (HHP) on the composition has been studied. The olive cultivars studied were ‘Arbequina’, the most representative of Catalonia, and ‘Corbella’, an ancient cultivar recently reintroduced for oil production. Results indicate that the genetics of the cultivar is the most contributing factor. The differential expression of genes encoding enzymes involved in the metabolism of oleuropein, as well as their variation during fruit development and ripening, are the main factors responsible for the modulation of the content and profile of secoiridoids. The high expression of β-glucosidase detected in ‘Corbella’ and ‘Arbequina’ compared to ‘Picual’ can explain the higher content of oleuropein aglycone found in the first two cultivars, as well as the higher content of oleacein and oleocanthal in their respective EVOOs. Therefore, the cultivar affects other factors, such as malaxation. In the case of ‘Arbequina’ and ‘Corbella’, the use of temperatures up to 30 °C favored the increase in oleacein and oleocanthal. Additionally, in ‘Corbella’ EVOOs, a strong correlation was established between the content of these two secoiridoids and oxidative stability. Storage of olives at ambient temperature overnight also favored their content. Regarding the degree of ripeness, ‘Corbella’ olives showed a reduction in the content of phenolic compounds during the early stages of maturation. Finally, the use of HHP promoted the synthesis of oleocanthal and oleacein in ‘Arbequina’ olive fruit but not in the EVOO.

[cat] L’oli d’oliva representa una part molt important de l’economia d’Espanya i Catalunya. El valor d’aquest producte, i concretament de l’oli d’oliva verge extra (OOVE), rau en la seva qualitat, tant organolèptica com nutricional, que ve determinada per la seva composició. La riquesa en àcid oleic, així com la presència de compostos bioactius amb capacitat antioxidant, com són els compostos fenòlics, vitamina E i carotenoides, doten l’OOVE d’estabilitat oxidativa i propietats saludables. En concret, un grup de compostos fenòlics que és específic de la família de les Oleàcies, els secoiridoids, capta l’interès per la seva forta activitat antioxidant, les seves propietats saludables i la seva contribució a nivell organolèptic. Diversos factors afecten la composició final de l’oli, incloent la varietat, les condicions agro-climàtiques i ambientals, l’estat sanitari i la maduresa de l’oliva, els factors tecnològics de la producció de l’oli, l’emmagatzematge, i el cuinat. En aquesta tesi, amb l’objectiu d’obtenir un OOVE amb més contingut de compostos fenòlics, i en particular de secoiridoids, s’ha estudiat l’efecte dels factors varietat, grau de maduresa, batut i la tecnologia emergent d’altes pressions sobre la composició. Les varietats d’oliva estudiades han sigut l’Arbequina, per ser la més representativa de Catalunya, i la Corbella, per ser una varietat antiga recentment recuperada per a produir oli. Els resultats apunten que la genètica de la varietat és el factor més contribuent. El diferent nivell d’expressió de gens d’enzims involucrats en el metabolisme de l’oleuropeïna, així com la seva variació durant el desenvolupament i maduració del fruit, són els principals responsables de la modulació en el contingut i perfil de secoiridoids. L’alta expressió de β-glucosidasa detectada en Corbella i Arbequina en comparació a Picual pot explicar el major contingut de l’aglicona de l’oleuropeïna trobada en les dues primeres varietats, així com el major contingut d’oleaceïna i oleocantal dels seus respectius OOVEs. Això fa que d’altres factors, com són el batut, es vegin afectats per la varietat emprada. En el cas de l’Arbequina i la Corbella, l’ús de temperatures fins a 30 °C van afavorir l’augment d’oleaceïna i oleocantal. A més a més, en els OOVE Corbella es va establir una forta correlació entre el contingut d’aquests dos secoiridoids i l’estabilitat oxidativa. L’emmagatzematge de les olives a temperatura ambient durant la nit també va afavorir el seu contingut. Pel que respecta al grau de maduresa, l’oliva Corbella va mostrar una reducció en el contingut de compostos fenòlics durant els primers estadis de maduració. Finalment, l’ús d’altes pressions va fomentar la síntesi d’oleocantal i oleaceïna en oliva Arbequina, però no en l’OOVE.