Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Oliven bereits vor der Ölgewinnung Aufschluss über die Ölqualität geben können

Die Vorhersage einiger der wichtigsten Eigenschaften von Olivenöl anhand der Analyse der Frucht, aus der es gewonnen wird, könnte näher liegen, als bisher angenommen. Eine neue Studie stellt einen Ansatz vor, der als „Lab-on-a-Fruit“ bezeichnet wird – eine Methode, die darauf abzielt, wichtige Aspekte der zukünftigen chemischen Zusammensetzung des Öls direkt aus der Olive zu ermitteln, noch bevor die Extraktion beginnt.

Zu wissen, wie die chemische Zusammensetzung der Olive mit der chemischen Zusammensetzung des nativen Olivenöls und damit mit dessen Qualität zusammenhängt, wäre sehr wichtig,– Lorenzo Cecchi, Professor für Lebensmittelwissenschaft und -technologie an der Universität Florenz

Die in „Food Chemistry“ veröffentlichte Studie untersucht das Stoffwechselprofil der Olive, um Zusammenhänge zwischen der chemischen Zusammensetzung der Frucht und der des nach der Pressung gewonnenen Öls zu ermitteln. Die Forscher analysierten 83 Metaboliten in den Oliven, die in drei große chemische Familien unterteilt waren: 21 phenolische Verbindungen, 33 flüchtige Verbindungen und 29 Metaboliten, die mit der Lipidfraktion und Fettsäuren in Verbindung stehen.

Unter den 21 untersuchten Phenolverbindungen befanden sich mehrere Moleküle aus der Secoiridoid-Familie und deren Derivate, darunter Oleuropein, Oleuropein-Aglykon, Ligstrosid-Aglykon, Olea­cein, Oleo­can­thal sowie verschiedene Hydrox­y­ty­rosol- und Tyrosol-Derivate. In nativem Olivenöl extra machen diese Verbindungen einen großen Teil der ernährungsphysiologischen Eigenschaften des Öls sowie einige seiner charakteristischen sensorischen Merkmale aus.

Die Studie untersuchte zudem 33 flüchtige Verbindungen, von denen viele mit dem Lipoxygenase-Stoffwechselweg in Verbindung stehen, der für die charakteristischen positiven Aromen von Olivenöl verantwortlich ist, sowie 29 Metaboliten, die mit der Lipidfraktion in Verbindung stehen, darunter mehrere Fettsäuren.

Das Ziel bestand nicht bloß darin, zu überprüfen, ob dieselben Moleküle, die in der Frucht vorhanden sind, auch im Öl vorkommen, sondern zu verstehen, ob das gesamte Stoffwechselprofil der Olive bereits nützliche Informationen enthält, die einige der endgültigen Eigenschaften des Öls vorhersagen könnten.

Mit anderen Worten: Es geht nicht darum, eine direkte Ent­sprechung fest­zustellen, wonach ein in der Olive vor­handenes Molekül auch im Öl vor­handen sein muss. Stattdessen geht man davon aus, dass das über­greifende Stoffwechsel­muster der Frucht bereits Hinweise auf das Öl enthält, das schließlich pro­duziert wird.

Diese Idee in ein Werkzeug für reale Produktionsumgebungen umzusetzen, bedeutet jedoch, sich mit der beträchtlichen Komplexität der Umwandlung von Oliven in Öl auseinanderzusetzen.

Laut Lorenzo Cecchi, Professor für Lebensmittelwissenschaft und -technologie am Dagri-Institut der Universität Florenz, der nicht an der Studie beteiligt war, resultiert der Zusammenhang zwischen der Zusammensetzung der Frucht und den Eigenschaften des fertigen Öls aus dem Zusammenspiel zahlreicher chemischer, biologischen und technologischen Faktoren während des gesamten Produktionsprozesses.

„Zu wissen, wie die chemische Zusammensetzung der Olive mit der chemischen Zusammensetzung des nativen Olivenöls und damit mit dessen Qualität zusammenhängt, wäre sehr wichtig“, sagte Cecchi gegenüber Olive Oil Times. „Dies würde es Produzenten und Mühlenbetreibern ermöglichen, ihre Produktionsziele auf der Grundlage des Ausgangsmaterials auszurichten.“

„Je nach Zusammensetzung der Oliven könnte ein Erzeuger entscheiden, ob er Extraktionsstrategien anstrebt, die den Ertrag maximieren, oder Strategien, die bestimmte Qualitätsmerkmale in den Vordergrund stellen“, fügte er hinzu. „Qualität selbst kann auf verschiedene Weise interpretiert werden: sensorische Qualität, ernährungsphysiologische oder nutrazeutische Qualität oder sogar Aspekte wie die Haltbarkeit. Heute stehen wahrscheinlich die sensorische und die ernährungsphysiologische Qualität im Mittelpunkt.“

Eine der ersten Herausforderungen betrifft die phenolischen Verbindungen, die sowohl für die ernährungsphysiologischen als auch für die sensorischen Eigenschaften von nativem Olivenöl extra eine Schlüsselrolle spielen.

„Der Übergang von Phenolverbindungen von den Oliven ins Öl ist tatsächlich sehr gering“, sagte Cecchi. „In der Literatur findet man manchmal Werte um die zwei Prozent, aber in unseren eigenen Studien haben wir unter realen Verarbeitungsbedingungen Werte gemessen, die näher bei 0,4 Prozent liegen.“

Das bedeutet, dass selbst wenn die Frucht hohe Konzentrationen an Phenolen enthält, letztendlich nur ein kleiner Teil davon im Öl vorkommen kann, was zum Teil davon abhängt, wie der Extraktionsprozess abläuft.

Eine weitere große Herausforderung besteht darin, dass die chemische Zusammensetzung der Frucht sehr instabil wird, sobald die Olive aufgebrochen ist.

„In einer frisch geernteten Olive, die noch intakt am Baum hängt, können etwa 70 Prozent der phenolischen Fraktion aus Oleuropein in seiner glykosylierten Form bestehen“, sagte Cecchi. „Sobald die Frucht jedoch beschädigt oder zerdrückt wird, verändert sich dieses Profil schon innerhalb von Sekunden dramatisch, da sofort enzymatische Reaktionen einsetzen.“

Aufgrund dieser raschen Umwandlung ist die Messung der phenolischen Zusammensetzung von Oliven in einer Weise, die ihren ursprünglichen Zustand genau widerspiegelt, an sich schon eine technische Herausforderung.

„Wenn wir die Olive einfach zerkleinern und die Phenole zur Analyse extrahieren, messen wir bereits etwas, das sich verändert hat“, merkte Cecchi an. „Um ein realistischeres Bild zu erhalten, frieren Forscher die ganzen Oliven manchmal in flüssigem Stickstoff ein und gefriertrocknen sie dann unmittelbar vor der Analyse, um die enzymatischen Reaktionen zu stoppen.“

Über die chemische Zusammensetzung der Frucht hinaus führt der Extraktionsprozess zu weiteren Variabilitätsfaktoren.

„Der Prozess spielt eine entscheidende Rolle“, sagte Cecchi. „Die Dauer und Temperatur der Malaxierung, die Sauerstoffexposition und sogar die Konstruktion des Malaxers können die Entwicklung von Phenolen und flüchtigen Verbindungen während der Extraktion erheblich beeinflussen.“

Gleichzeitig hängt das sensorische Profil von Olivenöl nicht nur von phenolischen Verbindungen ab, sondern auch von flüchtigen Molekülen, die während der Verarbeitung entstehen.

„Die positiven Aroma­noten von Olivenöl stammen zum Großteil von Verbindungen, die über den Lipoxygenase-Stoffwechselweg gebildet werden“, erklärte Cecchi. „Diese Reaktionen erzeugen die Moleküle, die für die grünen sensorischen Noten verantwortlich sind, die typischerweise mit frischem nativem Olivenöl extra assoziiert werden.“

Laut Cecchi hängen einige dieser Umwandlungen stark von den Verarbeitungsbedingungen ab, während andere der Frucht selbst innewohnen.

„Einige Aspekte werden stark von Parametern wie der Temperatur während der Verarbeitung beeinflusst“, sagte er. „Andere hingegen, wie das Terpenprofil, scheinen viel stärker von der Sorte und den Eigenschaften der Frucht selbst abzuhängen, zum Beispiel vom Reifegrad.“

Trotz dieser Komplexitäten sagte Cecchi, dass die in der Forschung skizzierte Richtung eine umfassendere Entwicklung widerspiegelt, wie die Olivenölproduktion in Zukunft untersucht und gesteuert werden könnte.

„Was sich die Forscher vor­stellen, ist ein System, das in der Lage ist, in Echtzeit große Datenmengen über die gesamte Produktionskette hinweg zu er­fassen“, sagte er. „Von den klimatischen Bedingungen während der Vegetationsperiode über die Eigenschaften der Oliven bei der Ernte bis hin zu den Parametern des Mahlprozesses und schließlich den Eigenschaften des gewonnenen Öls.“

Durch die Integration dieser Datensätze könnte es letztendlich möglich sein, Vorhersagemodelle zu erstellen, die die Eigenschaften der Früchte, die Verarbeitungsvariablen und die Zusammensetzung des nativen Olivenöls miteinander verknüpfen.

„Um Vorhersagesysteme zu entwickeln, benötigt man sehr große Datensätze“, fügte Cecchi hinzu. „Man muss Analyse-Tools anhand von Tausenden von Beobachtungen trainieren, damit sie Muster erkennen und die Eigenschaften des Endprodukts vorhersagen können.“

Solche Systeme könnten es den Herstellern eines Tages ermöglichen, nicht nur den Ölertrag einer bestimmten Olivencharge vorherzusagen, sondern auch die Verarbeitungsparameter anzupassen, um die Produktion auf bestimmte sensorische oder ernährungsphysiologische Profile auszurichten.