Quality grade evolution and health claim fulfillment of olive oils under simulated domestic consumption: kinetic modelling and shelf life predictions

Mestrado de dupla diplomação com a Université Libre de Tunis

Olive oil has always played a vital role in the Mediterranean diet, well renowned for its nutritional properties and related health benefits. This is largely attributed to its high concentration of monounsaturated fatty acids and bioactive minor compounds, such as polyphenols. This study aimed to assess how typical household consumption conditions influence the physicochemical and sensory properties of extra virgin olive oil (EVOO), as well as its compliance with the European Union (EU) health claim. The results of the analysis of ten bottles stored in darkness and exposed to light under simulated household conditions, demonstrated an increase in PV and extinction coefficients over the 9-week period, with a more pronounced rise in the light-exposed samples. In these samples, PV increased by 81.2%, and at 6 weeks it exceeded the legal EU thresholds for EVOO/VOO classification. In contrast, oils stored in darkness kept all physicochemical parameters within legal limits allowing EVOO or VOO classification, up to or beyond the seventh week, respectively. Also, by the eighth week, sensory analysis revealed the presence of rancid in light-exposed samples, with intensities ranging from 3.6 to 6.1, indicating advanced oxidation and rendering the oil unsuitable for consumption (lampante oil). Kinetic models were developed to predict the shelf life (SL) of commercial grade EVOO under household conditions, applying zero-, first-, and second-order kinetic models for PV, K232, and K268 in both dark and light storage conditions. The models fitted well the experimental data (R-Pearson values ranging from 0.89 to 0.97), with PV emerging as the most sensitive SL indicator under these conditions. The estimated SL was approximately 15 days for light-exposed oils and 63 days for oils stored in darkness. The greatest variation in SL predictions, based on PV, K232, or K268, was observed in the light- exposed samples. Photo-oxidation led to a rapid increase in PV, in contrast to the slower rise in extinction coefficients, which are associated with secondary oxidation products that form when oxygen availability diminishes. Regarding the health claim, the content of hydroxytyrosol and tyrosol derivatives remained relatively stable throughout the 9-week period in both dark- and light-stored oils, ranging from 12 to 13 mg/20 g of oil, significantly exceeding the minimum required by the EU regulation. In conclusion, typical household conditions significantly impact the quality of olive oil. Storing olive oil in darkness can extend its SL by 3 to 4 times, compared to light-exposed conditions, in terms of maintaining its EVOO classification.

O azeite sempre desempenhou um papel vital na dieta mediterrânica, bem conhecida pelas suas propriedades nutricionais e benefícios para a saúde. Este facto é largamente atribuído à sua elevada concentração de ácidos gordos monoinsaturados e de compostos menores bioativos, como os polifenóis. Este estudo teve como objetivo avaliar de que forma as condições típicas de consumo doméstico influenciam as propriedades físico-químicas e sensoriais do azeite virgem extra (AVE), bem como a sua conformidade com a alegação de saúde da União Europeia (UE). Os resultados da análise de dez garrafas armazenadas na escuridão e expostas à luz em condições domésticas simuladas demonstraram um aumento dos coeficientes de extinção e do IP ao longo do período de 9 semanas, com um aumento mais pronunciado nas amostras expostas à luz. Nestas amostras, o IP aumentou 81.2% e, às 6 semanas, excedeu os limiares legais da UE para a classificação de AVE/AV. Em contrapartida, os azeites armazenados na escuridão mantiveram todos os parâmetros físico-químicos dentro dos limites legais que permitem a classificação de AVE ou AV, até à sétima semana ou para além desta, respetivamente. Além disso, na oitava semana, a análise sensorial revelou a presença de ranço nas amostras expostas à luz, com intensidades que variam entre 3.6 e 6.1, indicando uma oxidação avançada e tornando o azeite impróprio para consumo (azeite lampante). Foram desenvolvidos modelos cinéticos para prever o tempo de vida útil (TVU) da classificação de AVE em condições domésticas, aplicando modelos cinéticos de ordem zero, primeira e segunda para IP, K232 e K268 em condições de armazenamento à luz e no escuro. Os modelos ajustaram-se bem aos dados experimentais (valores de R-Pearson variando de 0.89 a 0.97), com o IP emergindo como o indicador de TVU mais sensível nestas condições. A estimativa da TVU foi de aproximadamente 15 dias para os azeites expostos à luz e de 63 dias para os óleos armazenados no escuro. A maior variação nas previsões de TVU, com base no IP, K232 ou K268, foi observada nas amostras expostas à luz. A foto-oxidação levou a um aumento rápido do IP, em contraste com o aumento mais lento dos coeficientes de extinção, que estão associados a produtos de oxidação secundários que se formam quando a disponibilidade de oxigénio diminui. Relativamente à alegação de saúde, o teor de hidroxitirosol e derivados de tirosol manteve-se relativamente estável ao longo do período de 9 semanas, tanto nos azeites armazenados no escuro como nos azeites armazenados à luz, variando entre 12 e 13 mg/20 g de azeite, excedendo significativamente o mínimo exigido pelo regulamento da UE. Em conclusão, as condições domésticas típicas têm um impacto significativo na qualidade do azeite. O armazenamento do azeite no escuro pode prolongar a sua TVU 3 a 4 vezes, em comparação com as condições de exposição à luz, em termos de manutenção da sua classificação AVE.

This work was supported by national funds through FCT/MCTES (PIDDAC) : CIMO, This work was supported by national funds through FCT/MCTES (PIDDAC) : CIMO, UIDB/00690/2020 (DOI: 10.54499/UIDB/00690/2020) and UIDP/00690/2020 (DOI: 10.54499/UIDP/00690/2020); and SusTEC, LA/P/0007/2020 (DOI: 10.54499/LA/P/0007/2020). Agenda VIIAFOOD - Platform for Valorization, Industrialization and Commercial Innovation in Agrifood project (No. C644929456-00000040) funded by the Recovery and Resilience Plan. (DOI: 10.54499/UIDB/00690/2020) and UIDP/00690/2020 (DOI: 10.54499/UIDP/00690/2020); and SusTEC, LA/P/0007/2020 (DOI: 10.54499/LA/P/0007/2020). Agenda VIIAFOOD - Platform for Valorization, Industrialization and Commercial Innovation in Agrifood project (No. C644929456-00000040) funded by the Recovery and Resilience Plan.