Κάνοντας την χημεία ορατή: απλές επίδειξεις με το ελαιόλαδο

Η ελιά προσφέρει ένα γαστρονομικό τοπίο στο οποίο η εκτίμηση της μοναδικής χημικής φύσης είναι το κλειδί για την πραγματική κατανόηση. Η χημική δομή των φυσικών βιομορίων της ελιάς μπορεί να σχετίζεται με την ανάπτυξη του χαρακτηριστικού χρώματος, γεύσης και μυρωδιάς των ελαίων. Αυτά τα μοναδικά βιομόρια οδηγούν στην αναγνώριση του ελαιολάδου ως το υγιεινό λάδι.

Η ανάπτυξη της παγκόσμιας αγοράς ελαιολάδου και η περιφερειακή επέκταση της παραγωγικότητας κατέστησαν αναγκαία τη σύνταξη νέων διεθνών προτύπων για την προστασία του καταναλωτή και την αποτροπή της κυκλοφορίας λαδιών στην αγορά.

Το σώμα του ελαιολάδου βρίσκεται στα συστατικά του τριγλυκερίδια, τα οποία είναι λιπαρά οξέα συνδεδεμένα με τη γλυκερίνη. Τα ελεύθερα λιπαρά οξέα (FFAs) είναι φυσικά προϊόντα αποδόμησης αυτών των τριγλυκεριδίων. Το κύριο FFA στο ελαιόλαδο είναι το ελαϊκό οξύ (που πήρε το όνομά του από το Oleo europa δέντρο). Ενώ μπορεί να είναι πολύ δύσκολο να γευτείτε τη διαφορά μεταξύ ελαιολάδων διαφορετικής περιεκτικότητας σε FFA λόγω των ίδιων των λιπαρών οξέων, η υψηλή περιεκτικότητα σε οξύ συνδέεται συνήθως με άλλα αρνητικά χαρακτηριστικά, όπως ακατάλληλο χειρισμό ή αποθήκευση των ελιών πριν από την έκθλιψη. Το κόστος του λαδιού θα καθοριστεί εν μέρει από το εάν ταξινομείται ως έξτρα παρθένο (λιγότερο από 0.8% FFA) ή παρθένο (λιγότερο από 1.5% FFA).

Η τυπική ανάλυση για τα ελεύθερα λιπαρά οξέα (FFA) είναι μια τιτλοδότηση με μια τυπική βάση που είναι κοινώς γνωστή ως αλυσίβα (υδροξείδιο του νατρίου-NaOH). Σε ένα επαγγελματικό εργαστήριο ανάλυσης, τα FFA εξάγονται από το λάδι χρησιμοποιώντας έναν μικτό διαλύτη ίσων μερών αιθανόλης και διαιθυλαιθέρα, οι αναθυμιάσεις του οποίου είναι επιβλαβείς και εύφλεκτοι. Θα δείξουμε πώς να μετρήσουμε την οξύτητα χρησιμοποιώντας ένα απλούστερο αντιδραστήριο για να δώσουμε μια ποιοτική απάντηση ως προς το εάν το λάδι πληρούσε ένα συγκεκριμένο πρότυπο. Εν συντομία, το αντιδραστήριο χρησιμοποιεί δείκτη pH σε διάλυμα που περιέχει γνωστή ποσότητα NaOH. Όταν η ποσότητα του FFA είναι μεγαλύτερη από την ποσότητα της βάσης, η ένδειξη αλλάζει χρώμα.

Εικόνα 1: Δοκιμή Alizarin Yellow σε έλαια με αυξανόμενες συγκεντρώσεις ελαϊκού οξέος. Από αριστερά προς τα δεξιά, 0%, 0.50%, 1.0%, 1.5%, 2.0%, 2.5%, 3.3%. Το αντιδραστήριο επιλέχθηκε για να δοκιμαστεί για 1.5% ελαϊκό οξύ, εξηγώντας την αλλαγή χρώματος που ξεκινά από το σωλήνα 4.

Η γεύση είναι μια από τις ιδιότητες του ελαιολάδου που είναι πιο σημαντική αλλά και δύσκολο να προσδιοριστεί ποσοτικά. Οι ειδικοί στη σύνθεση του ελαιολάδου γνωρίζουν τη σχέση μεταξύ συγκεκριμένων συστατικών και τη γεύση και τις ιδιότητες του λαδιού. Για να συνδέσουμε οπτικά μια χημική μέτρηση αυτών των συστατικών με τη γεύση, έχουμε αναπτύξει αρκετές απλές αναλύσεις που αποδεικνύουν την παρουσία ή την απουσία σημαντικών συστατικών του λαδιού. Έχουμε συσχετίσει αυτές τις δοκιμές με τις ιδιότητες γεύσης και μαγειρέματος του λαδιού.

Μία από τις πιο αμφιλεγόμενες πτυχές της γεύσης του ελαιολάδου είναι η πικράδα του. Κατά τη διάρκεια ενός εργαστηρίου στην Τουρκία, γίναμε μάρτυρες μιας μεγάλης συζήτησης μεταξύ παραδοσιακών, που δεν πιστεύουν ότι το λάδι πρέπει να είναι πικρό, και παραγωγών λαδιών υψηλής ποιότητας, που ήταν περήφανοι για την πικρία του λαδιού τους. Τα πικρά και στυπτικά συστατικά είναι κυρίως πολυφαινολικές ενώσεις που προέρχονται από υδροξυτυροσόλη, η οποία παρασκευάζεται από ένα από τα βασικά αμινοξέα, την τυροσίνη. Άλλες ενώσεις, όπως φλαβονοειδή, όπως ταξιφολίνη και λουτεολίνη, προσθέτουν βάθος στην παλέτα γεύσης. Όλες αυτές οι ενώσεις είναι αρκετά ενεργά αντιοξειδωτικά, τα οποία αντιπροσωπεύουν ορισμένα, αλλά όχι όλα τα οφέλη για την υγεία.

Οι αντιοξειδωτικές ιδιότητες των ελαιολάδων μπορούν να αποδειχθούν χρησιμοποιώντας μια βαφή γνωστή ως μπλε της Πρωσίας. Η χημεία που λειτουργεί εδώ είναι η ίδια χημεία που χρησιμοποιήθηκε πριν από μισό αιώνα για την παραγωγή αρχιτεκτονικών σχεδίων. Ένα μείγμα αλάτων σιδήρου ανταποκρίνεται στην παρουσία ενός αντιοξειδωτικού για να παράγει το βαθύ μπλε χρώμα, επιδεικνύοντας όμορφα τη δράση. Αν και αυτό δεν μας επιτρέπει να διακρίνουμε τις λεπτές διαφορές, δείχνει τη διαφορά μεταξύ ελαίων με αντιοξειδωτικά (ελαιόλαδα) και χωρίς (όπως σπορέλαια).

Εικόνα 2: Ενώ το ορυκτέλαιο (σωλήνας 1) και τα περισσότερα έλαια ξηρών καρπών όπως το ηλιέλαιο δεν αντιδρούν, τα ελαιόλαδα καλής ποιότητας θα πρέπει να είναι θετικά για να δώσουν ένα έντονο μπλε χρώμα (σωλήνες 2 – 5). Εδώ, ένα ελαιόλαδο από άγριες και όχι από καλλιεργημένες ελιές, ο σωλήνας 4, έδωσε το πιο βαθύ μπλε χρώμα.

Το κυρίαρχο κίτρινο χρώμα του ελαιολάδου οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στη λουτεΐνη, ενώ η β-καροτίνη προσδίδει μια πορτοκαλί απόχρωση. Τα πιο πράσινα ελαιόλαδα περιέχουν μόρια από την οικογένεια της χλωροφύλλης. Κανονικά, η ποσοτικοποίηση του χρώματος απαιτεί ένα φασματοφωτόμετρο, αλλά οι βασικές λειτουργίες αυτού του ακριβού οργάνου μπορούν να μιμηθούν από ένα iPhone, με μια εφαρμογή όπως το Irodori, για τη μέτρηση της συνεισφοράς Κόκκινο/Πράσινο/Μπλε (RGB) στο χρώμα των ελαιολάδων. . Μια φωτογραφία λαμβάνεται με το iPhone και το πρόγραμμα την αναλύει σε χρωματικά δείγματα. Ο χρήστης επιλέγει το πιο χαρακτηριστικό χρώμα για ανάλυση και αναφέρεται η συμβολή RGB (μεταδιδόμενο φως) για αυτό το δείγμα. Μια τέτοια μέτρηση χρειάζεται έλεγχο φόντου. Κάθε φωτογραφία τραβήχτηκε κάτω από ίδιες συνθήκες φωτισμού, με τον ίδιο όγκο διαλύματος και λευκό φόντο.

Ένα άλλο χαρακτηριστικό του πάνελ μας με απλές επιδείξεις της χημείας των ελαιολάδων είναι η αλληλεπίδραση των ελαίων με τα φώτα λέιζερ. Δείχνουμε πώς οι απλοί δείκτες λέιζερ μπορούν να φωτίσουν μερικά από τα λεπτότερα χαρακτηριστικά των πιο πράσινων ελαίων που περιέχουν χλωροφύλλη.

Μία από τις πιο ικανοποιητικές πτυχές του να είσαι χημικός είναι η ικανότητα να κατανοείς βαθύτερα τα υλικά που συναντάμε καθημερινά. Το ελαιόλαδο είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα μιας καθημερινής ουσίας που φαίνεται υπέροχα πολύπλοκη όταν βλέπετε από τι αποτελείται. Η γνώση του μακιγιάζ μας επιτρέπει επίσης να συσχετίσουμε τη γευστική μας απόλαυση με τα υγιεινά αποτελέσματα της κατανάλωσής μας.