Phenolic Compounds:Their Role During Olive Oil Extraction and in Flaxseed - Transfer and Antioxidant Function

Abstract

Els biofenols comprenen un gran grup de metabòlits secundaris que presenten una àmplia varietat d'estructures i una gran diversitat d'activitats biològiques. Específicament, l'interès en l'oliva i la llavor del lli (llinassa) està relacionat amb el seu perfil fenòlic i amb la influència directa d'aquest en la qualitat de productes derivats, Així com en el possible ús en aliments funcionals.<br/>Com a resposta a aquest plantejament, la tesi s'ha centrat a la investigació del paper dels compostos fenòlics durant el procés d'extracció de l'oli d'oliva i de llinassa.<br/>Es van tenir en compte dos importants aspectes: la transferència i les funcions antioxidants dels compostos fenòlics relacionats en el procés d'obtenció d'oli d'oliva. La influència dels tractaments d'irrigació, de l'índex de maduració i d'altres aspectes tecnològics del processament de l'oliva es traduí en un millor enteniment de la transferència i transformació dels compostos fenòlics.<br/>S'establiren les concentracions de fenols, en termes de transferència, corresponents a les fraccions de pasta d'oliva, pinyola, oliassa i oli d'oliva. Es reconegueren alguns d'aquests productes i subproductes com a valuosa font de compostos antioxidants. És per això que es va procedir a l'aïllament i purificació de determinats fenols amb la finalitat d'avaluar la seva capacitat antioxidant a través del paràmetre d'estabilitat oxidativa. També es va determinar l'efecte dels compostos fenòlics sobre l'atribut sensorial "índex d'amargor". Es van estudiar els alcohols simples, àcids fenòlics, secoiridoids, derivats secoiridoids, flavonoids i lignans. Es trobà un efecte significatiu a l'addicionar aquests compostos sobre diferents matrius d'oli d'oliva (refinat i verge extra). L'àcid gàlic, l'hidroxitirosol (3,4-DHPEA), l'àcid cafeic, la luteolina i la forma aldèhidica de l'àcid elenòlic lligat a l'hidroxitirosol (3,4-DHPEA-EDA), mostraren tenir una important activitat antioxidant.<br/>Es va investigar també la llinassa en funció de la seva composició fenòlica. L'existència de diversos i no comparables mètodes d'extracció de fenols es va prendre coma punt de partida per a l'estudi analític de la fracció fenòlica de la llinassa. L'extracció mitjançant solvents orgànics prèvia a una hidròlisi va permetre la identificació del principals compostos fenòlics de la llinassa, com ara el secoisolariciresinol diglucòsid o SDG. Posteriorment es va passar a l'estudi del sistema antioxidant de la llinassa, pel què es va avaluar el contingut de peròxids i aldèhids en mostres de farina de llavor reconstituïdes amb oli comercial de llinassa després d'una i dues setmanes de magatzematge. També s'analitzaren farines procedents de llavor sense clofolla i amb clofolla. La investigació preliminar va permetre concloure que l'SDG i d'altres compostos com ara les formes glucosídics del àcids ferúlic i p-cumàric no estan implicats directament al sistema responsable dels processos antioxidants de la llinassa.

Los biofenoles abarcan un amplio grupo de metabolitos secundarios de diversa estructura y reconocida actividad biológica. Específicamente el interés en el fruto de la oliva y en la semilla de lino está relacionado con su perfil fenólico y con su influencia directa en la calidad de productos derivados, así como con su posible uso en la producción de alimentos funcionales.<br/>Como respuesta a este reciente planteamiento, la tesis doctoral se centró en la investigación del papel de los compuestos fenólicos en el proceso de extracción de aceite de oliva y en la semilla de lino.<br/>Se tuvieron en cuenta dos importantes aspectos: la transferencia y la función antioxidante de los compuestos fenólicos implicados en el proceso de obtención de aceite de oliva. La influencia de tratamientos de irrigación, el índice de madurez y otros asuntos tecnológicos del procesamiento del fruto de la oliva trajeron como consecuencia un mejor entendimiento de la transferencia y transformación de los compuestos fenólicos. Se determinaron, entonces, datos cualitativos y cuantitativos en términos de transferencia, correspondientes a las concentraciones de fenoles en la pasta de oliva, orujo, alpechín y aceite de oliva. Algunos de estos productos y subproductos se han reconocido como valiosa fuente de compuestos antioxidantes. Por esta razón se procedió al aislamiento y purificación de determinados fenoles con el fin de evaluar su capacidad antioxidante a través del parámetro de estabilidad oxidativa. Igualmente se determinó el efecto de los compuestos fenólicos sobre el atributo sensorial de índice de amargor. Se estudiaron alcoholes simples, ácidos fenólicos, secoiridoides, derivados secoiridoides, flavonoides y lignanos, encontrándose un significativo efecto al adicionar dichos compuestos a distintas matrices de aceite de oliva (refinado y extra virgen). El ácido gálico, el hidroxitirosol (3,4-DHPEA), el ácido cafeico, la luteolina y la forma dialdehídica del ácido elenólico ligada al hidroxitirosol (3,4-DHPEA-EDA), mostraron tener efectividad como antioxidantes.<br/>De igual forma se investigó la semilla de lino en función de su composición fenólica. La existencia de disímiles métodos de extracción de los fenoles se convirtió en el punto de partida para el estudio analítico de la fracción fenólica de la linaza. La extracción con solventes orgánicos, seguida de un proceso de hidrólisis, permitió la identificación de los principales compuestos característicos de la semilla de lino, como el Secoisolariciresinol diglucosídico (SDG).<br/>Posteriormente se pasó al estudio del sistema antioxidante de la linaza, para lo cual se evaluó el contenido de peróxidos y aldehídos en muestras de harina de semilla reconstituidas con aceite comercial de lino después de una y dos semanas de almacenamiento. También se analizaron harinas procedentes de semilla sin cascarilla y con cascarilla. La investigación preliminar permitió concluir que el SDG y otros compuestos, tales como las formas glucosídicas de los ácidos ferúlico y p-cumárico, no están implicados directamente en el sistema responsable de los procesos antioxidantes de la semilla de lino.

Biophenols encompass a major group of secondary plant metabolites that display a wealth of structural variety and a large diversity of significant biological activities. An area of special interest concerning olive and flaxseed is their phenolic profile and its direct influence on the quality of derived-products and the production of potential functional foods.<br/>In response to this opportunity, the role of phenolic compounds during olive oil extraction process and their presence in flaxseed was the basis of the doctoral investigation.<br/>Two important areas: transfer and antioxidant function of phenolics during olive oil extraction were investigated. The influence of irrigation treatments, ripening index of olive fruit and different technological aspects in the production of olive oil allowed having a better understanding of the transference and transformations of the phenolic compounds.<br/>Quantitative data, in terms of transfer, were established for concentrations of phenolics in olive paste, pomace, wastewater and olive oil phases. Some of these products and byproducts have been studied and proven to be effective source of phenolic antioxidants.<br/>Therefore, isolation and purification of particular phenolics were performed to evaluate their individual antioxidant activity through the oxidative stability parameter. The bitter index, a sensorial attribute, was also evaluated as function of the addition of phenolic compounds. Simple alcohols, phenolic acids, secoiridoids, secoiridoid derivatives, flavonoids and lignans were studied. The addition of the mentioned phenolic compounds on refined and extra virgin olive oil had a remarkable effect on the oxidative stability of the oils. Gallic acid, hydroxytyrosol (3,4-DHPEA), caffeic acid, luteolin and the dialdehydic form of elenolic acid linked to hydroxytyrosol (3,4-DHPEA-EDA) were found to be effective<br/>antioxidants.<br/>Flaxseed phenolic fraction was also studied. Diverse studies on the extraction of phenolics provided a basis for establishing an analytical method to evaluate the phenolic composition of flax. A solvent extraction followed by hydrolysis treatments resulted in the identification of the main phenolic compounds occurred in flaxseed including ecoisolariciresinol diglycoside (SDG). A subsequent study to understand the flaxseed antioxidant system was developed using reconstituted flour meals with commercial oil and analyzing hulls and dehulled flour meals. Peroxide and aldehyde values were determined during two weeks of storage. It appeared that SDG and phenolic acids (ferulic and p-coumaric glycosides) might not be responsible of the main flaxseed antioxidant function.