Temas técnicos. Conservación aceite

1. Estudio sobre conservación de aceite a diferentes temperaturas.
 L Cerretani. Universidad de Bolonia. 2005

Prove di conservazione
a diversa temperatura di olio da olive monovarietali

The case of monovarietal olive oil: storage test at different temperature
Parole chiave: olio d’oliva, stabilità ossidativa, fenoli, conservazione, temperatura Key words: olive oil, oxidative stability, phenols, storage, temperature
INTRODUZIONE
Durante la conservazione, nell’olio av- vengono alcune trasformazioni ossida- tive che portano ad un deterioramento qualitativo del prodotto. È stato am- piamente dimostrato come l’autossi- dazione causi, da una parte, la perdita di importanti componenti da un punto di vista dietetico e nutrizionale (Frankel, 1980) e dall’altra la formazione di so- stanze nocive alla salute (Frankel, 1982; Frankel, 1985), alcune delle quali, sono anche sgradite da un punto di vista sen- soriale (Solinas et al., 1985; Solinas et al., 1987). La presenza dei componenti fenolici dell’olio varia durante la conser- vazione in relazione probabilmente a processi idrolitici e di ossidazione degli o-difenoli; uno studio più approfondi- to riguardo ai cambiamenti che queste sostanze subiscono nel tempo, potreb- be permettere di comprendere meglio come la qualità dell’olio vergine di oliva tenda a decadere durante il suo stoccag-
gio (Morellò et al., 2004; Cinquanta et al., 1997).
L’influenza che l’insaturazione, la tem- peratura, la luce, la presenza di metalli pro-ossidanti, la presenza di pigmenti e la pressione parziale di ossigeno hanno sul processo ossidativo, è stata studiata a lungo su substrati modello come i me- til-esteri di acidi grassi insaturi verifican- done il processo di autossidazione. Per quanto riguarda l’impiego delle basse temperature nella conservazione di qual- siasi prodotto alimentare, è noto che la determinazione della shelf-life dipende dalle caratteristiche intrinseche del pro- dotto. Lo sviluppo di reazioni chimiche negli alimenti congelati è difficilmen- te prevedibile a causa delle transizioni di fase dei composti che cristallizzano (acqua, zuccheri, lipidi). Infatti, come conseguenza dell’abbassamento della temperatura, l’alta viscosità e la bassa mobilità molecolare potrebbero causare una riduzione delle velocità delle reazio- ni chimiche, ma, allo stesso tempo, la

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progressiva concentrazione dei reagenti potrebbe essere responsabile dell’au- mento delle stesse (Fu et al., 1997). Una delle più importanti reazioni chimiche che può portare ad un decadimento della qualità durante il congelamento, è l’ossidazione lipidica. Negli alimenti congelati, e quindi anche nell’olio di oliva, i lipidi si trovano in fase liquida, in fase solida o in diverse emulsioni so- lido/liquido (Lawler et al., 1998). Il loro stato fisico dipende dalla composizione e dalle condizioni di processo durante il raffreddamento e il congelamento (Sato, 1988). La cristallizzazione degli oli e dei grassi e la successiva transizione del tipo di cristallo, potrebbe promuovere le reazioni di ossidazione; infatti Kristott (2000) suggerisce che la fase liquida, che circonda i cristalli di ghiaccio, possa contenere una alta percentuale di acidi grassi insaturi in aggiunta all’ossigeno concentrato disciolto. Come ben sappia- mo, entrambi questi fattori sono in gra- do di promuovere l’ossidazione (Calliga- ris, 2002). L’obiettivo di questo lavoro è di indagare i cambiamenti a carico della frazione fenolica dell’olio di oliva duran- te il processo di cristallizzazione.
MATERIALI E METODI
Solventi e reagenti
Tutti i solventi e reattivi utilizzati erano di grado analitico e forniti dalla Merck & Co. Inc. (Darmstadt, Germania). Gli standard erano invece stati acquistati della Fluka (Buchs, Svizzera).
Campioni
Questo studio è stato svolto impiegando olive della cultivar Colombaia prodotte da oliveti situati nell’area di Varigotti, comu- ne di Finale Ligure (SV). I campioni rap- presentativi ed omogenei di olive sono stati raccolti, in maniera randomizzata
dalle diverse piante selezionate all’interno di due oliveti confinanti (AB, AC), a due differenti stadi di maturazione (I e II).
Effetto tempo-temperatura
sulla conservazione di oli di oliva monovarietali

I quattro campioni di olio sono stati conservati con modalità differenti. L’olio appena prodotto, che verrà indicato in questo studio come olio fresco, è stato sottoposto immediatamente ad analisi. Per valutare l’influenza del cambiamento dello stato fisico dell’olio, sui parametri analitici considerati, è stata effettuata, dopo oltre due settimane dalla produ- zione (previo stoccaggio a temperatura ambiente), una conservazione mediante abbassamento della temperatura a 4°C (e conseguente cristallizzazione) per ul- teriori quindici giorni. Per valutare l’an- damento dell’ossidazione dell’olio nel tempo, il prodotto è stato conservato anche per un periodo di tre mesi in di- verse condizioni termiche: a temperatu- ra ambiente e a temperatura di -18°C. Gli andamenti delle temperature di con- servazione sono riportati in fig. 1.
Valutazione della stabilità ossidativa dei campioni di olio, mediante ossidazione forzata (Oxidative Stability Instrument)
Per effettuare un confronto relativo alla loro stabilità ossidativa, i diversi campioni di olio sono stati sottoposti ad ossidazio- ne forzata, impiegando il calore ed un flusso di aria in condizioni standardizzate e controllate. È stato scelto, basandosi su dati riportati in letteratura, di effettuare l’ossidazione forzata a 110°C, con un flusso di aria di 120 mL/min. La resisten- za all’ossidazione viene determinata da un elettrodo che misura le variazioni di conducibilità dell’acqua deionizzata nella quale giunge il flusso di aria che trasporta i prodotti volatili dell’ossidazione. Attra- verso questa misura, che viene effettuata in continuo, lo strumento estrapola, dalla fase iniziale dell’ossidazione, a quella in cui essa assume un andamento esponen- ziale, il dato relativo alla fine del periodo di induzione, noto per l’appunto come OSI time (Jebe et al., 1993). Per effet- tuare queste analisi è stato utilizzato un Oxidative Stability Instrument (OSI) ad 8 canali (Omnion, Decatur, IL, USA).
Fig. 1 - Andamento della temperatura durante la conservazione. In blu e in fucsia il profilo termico dei campioni (prima e seconda raccolta) conservati a temperatura ambiente e a -18°C, in giallo e azzurro l’andamento delle temperature dei campioni conservati a 4°C della prima (giallo) e seconda (azzurro) raccolta.
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Determinazione dell’acidità e del numero di perossido
La percentuale di acidità libera ed il nu- mero di perossido dei campioni di olio sono stati determinati in accordo con gli allegati II e III del Regolamento CEE n. 2568/91.
Estrazione della frazione fenolica dall’olio di oliva
Il procedimento di estrazione dei com- ponenti fenolici dall’olio di oliva è stato eseguito seguendo le modalità descritte da Pirisi et al., 2000.
Determinazione spettrofotometrica dei fenoli totali
La determinazione dei fenoli totali nei campioni è stata effettuata mediante analisi spettrofotometrica con il reattivo di Folin-Ciacolteu, seguendo la metodi- ca di Singleton et al., 1965 e applican- do alcune modifiche (Cerretani et al., 2003). Lo spettrofotometro impiegato era un UV-Vis 1204 (Shimadzu Co., Kyo- to, Giappone).
Determinazione spettrofotometrica degli o-difenoli
La determinazione degli o-difenoli è stata effettuata seguendo il metodo di Mateos et al., 2001, eseguendo le letture delle quattro ripetizioni di ogni campio- nea370nm.
Analisi delle sostanze fenoliche mediante cromatografia liquida ad elevate prestazioni (HPLC), con rivelatore UV (DAD)
e rivelatore spettrometrico di massa (ES/APCI-MSD)
L’estratto fenolico relativo ai campioni (Pirisi et al., 2000) è stato iniettato in HPLC (HP Serie 1100, Agilent Techolo- gies, Palo Alto, CA, USA), nel volume di
10 L. Tale strumento era provvisto di: una pompa binaria ad alta pressione, un autocampionatore indicato come ASL (Automatic Liquid Sampler modello G1313A), un degasatore a membrana per la deareazione dei solventi, e, quali sistemi di rivelazione, un detector UV-VIS HP a serie di fotodiodi (DAD), ed uno spettrometro di massa HP (MSD). La co- lonna utilizzata era una C18 Luna (Pheno- menex Co., Aschaffenburg, Germania) della lunghezza di 250 mm, diametro interno di 3 mm e particelle di 5 m. I solventi impiegati come fase mobile sono stati filtrati su filtri in nylon, aventi una porosità di 0,45 m (Lida Manufacturing Corp., Kenosha, WI, USA). L’eluizione a gradiente è stata effettuata impiegando le seguenti fasi mobili: fase mobile A, co- stituita da acqua/acido formico, 99,5:0,5 (v/v), mentre la fase mobile B era CH3CN al 100%. Il flusso era di 0,5 mL/min. Il gradiente di eluizione è riportato in Cer- retani et al. (2005). Il segnale acquisito mediante il DAD è stato registrato a 280 nm, lunghezza d’onda alla quale è stata eseguita la quantificazione degli analiti (rispetto all’acido 3,4-diidrossifenilace- tico). La rivelazione effettuata mediante
lo spettrometro di massa, invece, è stata impiegata unicamente a fini identifica- tivi e prevedeva l’utilizzo della sorgente ElectroSpray (API-ES), in modalità positi- va e quella a ionizzazione chimica (APCI), in modalità negativa.
Determinazione dell’attività antiradicalica degli estratti fenolici mediante test del DPPHe test del ABTS•-
Il procedimento seguito per questi due test era di Kim D.O. et al., 2002, men- tre lo spettrofotometro utilizzato era sempre l’UV-VIS 1204 (Shimadzu Co., Kyoto, Giappone).
RISULTATI E DISCUSSIONE
In tab. 1 vengono riportati i valori delle diverse analisi effettuate sui campioni di olio ligure. Ogni valore è la media di quattro ripetizioni. È possibile nota- re graficamente (fig. 2) come l’acidità
Fig. 2 - Valori di acidità libera (% acido oleico) negli oli campionati; confronto fra oli freschi (in verde), oli conservati per tre mesi a -18°C (in verde acqua) e a temperatura ambiente (in arancio). ABI e ACI, campioni di olio da olive raccolte il 21 ottobre 2003; ABII e ACII, campioni di olio da olive raccolte il 5 novembre 2003.
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Tabella 1 - Valori delle diverse analisi effettuate sui quattro campioni di olio ligure. ABI e ACI, campioni di olio da olive raccolte il 21 ottobre 2003; ABII e ACII, campioni di olio da olive raccolte il 5 novembre 2003; NV, non valutato. a-d Lettere differenti per lo stesso tipo di campione indicano una differenza significativa (test HSD di Tukey con p<0,05).
ABI fresco
ABI 15 giorni a 4°C ABI 3 mesi a -18°C ABI 3 mesi a Tamb

ACI fresco
ACI 15 giorni a 4°C ACI 3 mesi a -18°C ACI 3 mesi a Tamb

ABII fresco
ABII 15 giorni a 4°C ABII 3 mesi a -18°C ABII 3 mesi a Tamb

ACII fresco
ACII 15 giorni a 4°C ACII 3 mesi a -18°C ACII 3 mesi a Tamb

ABI fresco
ABI 15 giorni a 4°C ABI 3 mesi a -18°C ABI 3 mesi a Tamb

ACI fresco
ACI 15 giorni a 4°C ACI 3 mesi a -18°C ACI 3 mesi a Tamb

ABII fresco
ABII 15 giorni a 4°C ABII 3 mesi a -18°C ABII 3 mesi a Tamb

ACII fresco
ACII 15 giorni a 4°C ACII 3 mesi a -18°C ACII 3 mesi a Tamb

OSI Time
13,60a 11,39b 10,42c 6,95d
13,95a 10,74b 9,62c 6,04d
21,85a 15,85b 15,75b 8,74c
22,48a 16,56b 15,09c 8,80d
Acidità libera (ac. oleico %)
0,21b NV 0,28a 0,28a
0,36c NV 0,41b 0,48a
0,30c NV 0,67a 0,58b
0,50c NV 0,99b 1,05a,b
Fenoli Totali
296,50a 162,35c 171,01c 213,94b
368,00a 210,86b 235,62b 226,47b
383,61a 220,61c 318,48b 234,06c
510,79a 272,02b 337,71b 272,15b
N. Perossido (meq O2/kg olio)
7,30b NV 7,82b 14,10a
7,43b NV 6,01c 15,28a
7,50c NV 12,15b 20,93a
8,80c NV 16,07b 21,73a
o-difenoli 97,61a
30,71b 44,27b 33,00b
95,64a 90,74a 115,47a 31,02b
152,80a 46,93c 112,65b 26,54c
191,04a 110,89b 108,30b 45,21c
Test DPPHmmoli Teac/kg olio
0,44a 0,26b 0,16c 0,16c
0,88a 0,53b 0,41b 0,15c
1,02a 0,75b 0,88a,b 0,45c
1,53a 1,25a 1,31a 0,39b
Fenoli Totali in HPLC
6.175,99±605,20 5.181,38±460,65 5.215,29±425,98 NV
6.842,95±871,28 6.630,84±425,75 5.194,01±386,03 NV
6.673,47±694,57 6.257,39±746,70 7.212,48±975,50 NV
8.998,18±1.204,48 8.106,07±1.625,22 8.869,01±600,90 NV
Test ABTS•- mmoli Teac/kg olio
1,69a 1,93a 0,60b 0,68b
2,34a 2,31a 0,89b 0,36c
2,49a 2,69a 1,73b 0,67c
2,96b 3,32a 2,18c 0,77d
tenda ad aumentare durante la conser- vazione, sia a temperatura ambiente che a -18°C, tanto che per un campio- ne dei quattro (ACII) tale valore supera il limite consentito dal regolamento CEE 2568/91 (e successive modifiche) per la categoria merceologica di olio extraver-
gine di oliva. Quest’ultimo andamento è probabilmente il frutto della presenza di piccole quantità di acqua di vegetazione residue nell’olio a causa di una separa- zione non completamente efficiente; gli enzimi presenti nella fase acquosa possono infatti determinare fenomeni
idrolitici a carico dei trigliceridi. La deter- minazione del numero di perossido (fig. 3), in linea con la precedente, mostra un aumento di tale parametro passan- do da olio fresco, a quello conservato a -18°C per tre mesi, a quello conservato per lo stesso periodo ma a temperatura
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Fig. 3 - Valori del numero di perossido, espressi in meq O2/kg di olio, negli oli vergini di oliva, in funzione delle modalità di conservazione. ABI e ACI, campioni di olio da olive raccolte il 21 ottobre 2003; ABII e ACII, campioni di olio da olive raccolte il 5 novembre 2003.
2005). Il loro andamento nei campioni analizzati segue tendenzialmente quel- lo dei fenoli totali; per tre campioni su quattro (ABI, ABII, ACII) si è assistito ad una significativa diminuzione del conte- nuto in o-difenoli comparando l’olio fre- sco con quello conservato nelle diverse modalità. Per quanto riguarda il campio- ne ACI, la sostanziale stabilità del dato è attribuibile all’elevata variabilità analiti- ca. Per valutare la resistenza nei confron- ti dei processi ossidativi, nei campioni di olio oggetto di questo studio, sono stati applicati tre differenti metodi analitici, l’Oxidative Stability Instrument ed i test antiradicalici dell’ABTS•- e del DPPH. I dati relativi all’Oxidative Stability Instru- ment evidenziano la resistenza all’ossida- zione dell’olio connessa sia alla presenza dei componenti antiossidanti che alla stabilità intrinseca determinata dal gra- do di insaturazione della matrice lipidica; i test antiradicalici valutano, invece, l’at- tività “radical scavenger” propria della frazione fenolica estratta dall’olio. Dalla tab. 1 si nota come il test dell’ABTS•- non mostri una significativa variazione fra l’olio fresco e quello conservato 15 giorni a 4°C, tuttavia confrontando il
ambiente. Anche per questo parametro il campione ACII superava i limiti con- sentiti dalla legge per la denominazione di olio extravergine di oliva. Mediante l’utilizzo di uno strumento in grado di accelerare l’ossidazione della sostanza grassa (Oxidative Stability Instrument), è stata valutata l’influenza delle diverse modalità di conservazione, oggetto di questo studio, sulla stabilità dell’olio. Dai dati riportati in tab. 1 e fig. 4 ap- pare evidente come la cristallizzazione a 4°C sia associata ad un decremento statisticamente significativo della stabi- lità ossidativa, rispetto a quella dell’olio appena prodotto (fresco). Per gli stessi oli è stata valutata l’influenza della con- servazione a -18°C per tre mesi, confron- tandoli con gli stessi campioni stoccati a temperatura ambiente per un ugual periodo di tempo. Anche in questo caso la diminuzione di stabilità ossidativa ap- pare significativa. I fenoli totali, misurati spettrofotometricamente, mostravano un calo significativo solo se si confronta l’olio fresco con quello conservato (nelle diverse modalità). Per quanto riguarda i diversi tipi di conservazione, non si è riscontrato per i fenoli totali un anda-
mento univoco per i quattro campioni considerati (tab. 1). Gli o-difenoli pos- sono essere considerati tra i composti a struttura fenolica in grado di esplicare la maggiore attività antiossidante negli oli extravergini di oliva (Gallina Toschi et al.,
Fig. 4 - Confronto tra i valori di stabilità ossidativa (OSI time), espressi in ore, negli oli vergini di oliva, in funzione delle modalità di conservazione. ABI e ACI, campioni di olio da olive raccolte il 21 ottobre 2003; ABII e ACII, campioni di olio da olive raccolte il 5 novembre 2003.
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fresco con il conservato a tre mesi alle diverse temperature, si evince come le differenze siano sostanziali e significati- ve; e quindi come l’abbattimento della temperatura (4°C) abbia determinato un abbassamento del potere antiossidante della frazione fenolica, così come anche la conservazione protratta nel tempo ed in maggior misura per quella effettuata a temperatura ambiente (invece che a -18°C). Il test del DPPH(tab. 1) eviden- zia maggiormente le differenze del con- fronto fra olio fresco e olio conservato 15 giorni a 4°C e fra olio conservato a -18°C rispetto a quello mantenuto a tempera- tura ambiente per lo stesso periodo (3 mesi). Il profilo fenolico quali-quantita- tivo relativo ai campioni di olio permet- te di individuare le influenze esercitate dalle diverse modalità di conservazione su tale frazione. Nella tab. 1 è riportato il contenuto in fenoli totali quantificato mediante HPLC. Come mostrato dai dati in tabella e dalla fig. 5, appare evidente la tendenza alla diminuzione delle so- stanze fenoliche in seguito alla conser- vazione a 4°C, rispetto ai campioni ap- pena prodotti (Freschi). D’altra parte, la conservazione a -18°C seppur protratta per un tempo superiore (tre mesi), non sembra inficiare tali contenuti.
CONCLUSIONI
I valori di acidità libera ed il numero di perossido degli oli appena prodotti rien- travano largamente all’interno dei limiti stabiliti dal Reg. CEE 2568/91 e successi- ve modifiche. Entrambi i parametri valu- tati subivano un aumento significativo in seguito a conservazione a -18°C, per tre mesi, anche se meno marcato rispetto a quello relativo alla conservazione a tem- peratura ambiente. Per quanto riguarda invece la conservazione dei campioni di olio a 4°C è apparso evidente un signifi- cativo decremento della stabilità ossida- tiva (misurata tramite Oxidative Stability Instrument) rispetto ai campioni appena prodotti. Il decremento dell’OSI time
Fig. 5 - Quantificazione (mg/kg di olio espressa in acido 3,4-diidrossifenilacetico) mediante analisi HPLC con rivelazione con serie di fotodiodi (DAD) alla lunghezza d’onda di 280 nm, dei fenoli totali, nei quattro campioni considerati, in funzione delle diverse modalità di conservazione. Poli, curva polinomiale. ABI e ACI, campioni di olio da olive raccolte il 21 ottobre 2003; ABII e ACII, campioni di olio da olive raccolte il 5 novembre 2003.
arrivava a superare addirittura il 50%, quando si paragonavano i valori relativi all’olio fresco e a quello conservato per tre mesi, a temperatura ambiente. Anche il confronto tra la conservazione per tre mesi a -18°C e a temperatura ambiente faceva registrare una significativa fles- sione della stabilità ossidativa a scapito di quest’ultima seppur in modo meno consistente (35%). La conservazione dell’olio a bassa temperatura può quin- di influire positivamente rallentando le cinetiche delle reazioni ossidative. Il contenuto in fenoli totali, valutati per via spettrofotometrica, rispecchiava l’an- damento osservato per le prove di sta- bilità ossidativa (correlazione di Pearson r=0,77 con p<0,001); la stessa tendenza si aveva per gli o-difenoli, valutati con la stessa tecnica. Per quanto concerne le determinazioni dell’attività antiradicali- ca, eseguite sulla frazione fenolica, degli oli oggetto di studio, il test del DPPH, rispetto all’ABTS•- forniva un andamen- to complessivamente in linea con quello mostrato dall’OSI (correlazione di Pear- son r=0,81 con p=0,001). Il profilo feno- lico quali-quantitativo valutato mediante
HPLC-DAD-MSD, ha messo in luce un calo sostanziale, soprattutto dei fenoli semplici, in seguito alla conservazione a bassa temperatura. In generale, è stato evidenziato come la conservazione a bas- sa temperatura, a causa di cambiamenti dello stato fisico, determini un abbatti- mento significativo della componente fenolica e quindi della resistenza all’ossi- dazione dell’olio (confrontando l’olio ap- pena prodotto con quello posto a 4°C). Se, tuttavia, gli effetti dovuti all’abbat- timento della temperatura che possono essere ipotizzati sono due, che agiscono in modo contrario, dai risultati ottenu- ti appare chiaro come, prolungando la conservazione, quello di rallentamento dell’ossidazione delle sostanze antiossi- danti prevalga sulla perdita generata, a loro carico, all’inizio dal cambiamento dello stato fisico.
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