La nocciola (Corylus avellana L.) è utilizzata principalmente come materia prima nell'industria dolciaria. La sua importanza dipende dall'aroma caratteristico sviluppato durante la tostatura. Lo scambio di calore durante questo processo innesca numerose reazioni chimiche a carico di precursori non volatili. Gli amino acidi liberi e i monosaccaridi, metaboliti primari della nocciola, sono precursori essenziali del flavor grazie alla loro reattività nell'ambito della ¿reazione di Maillard¿. La loro distribuzione quali-quantitativa nelle nocciole crude rappresenta il cosiddetto ¿potenziale aromatico¿ delle nocciole.
L'obiettivo di questo lavoro di tesi è lo sviluppo di un approccio analitico di profiling e fingerprinting dei metaboliti primari della nocciola, in particolare di quelli coinvolti in reazioni chiave durante la tostatura.
Il primo step di questo lavoro ha riguardato lo sviluppo di un metodo di screening basato sulla Gas Cromatografia accoppiata alla Spettrometria di Massa (GC-MS), a seguito della derivatizzazione degli analiti mediante ossimazione-sililazione. Tale metodo ha come obiettivo la mappatura del metaboloma di nocciole aventi origine geografica differente (Piemonte e Lazio dall'Italia e Ordu dalla Turchia).
In base ai risultati preliminari sulla distribuzione dei metaboliti caratteristici è stato attuato uno step di ottimizzazione al fine di verificare l'esaustività dell'estrazione dei metaboliti dalle nocciole e valutare il range di linearità delle analisi GC-MS. Questo step fondamentale ha permesso di definire un protocollo analitico con un range dinamico noto da adottare per studi di fingerprinting coerenti e attendibili.
I risultati preliminari indicano che le nocciole differiscono dal punto di vista della distribuzione dei monosaccaridi (fruttosio e glucosio) e presentano differenze statisticamente significative per amino acidi e acidi organici.
Questo protocollo ottimizzato è stato adottato per definire un fingerprinting dettagliato mediante Gas Cromatografia bidimensionale di tipo comprehensive (GCxGC) accoppiata a uno Spettrometro di Massa con Analizzatore a Tempo di Volo e ionizzazione soft (ToF-MS) di cui i risultati saranno brevemente discussi.
Hazelnut (Corylus avellana L.) is mainly used as raw material in confectionery industry. Its importance relates to the characteristic aroma developed during the roasting process. The heat exchange at the basis of roasting, triggers several chemical reactions from non-volatile precursors. Free amino acids and monosaccharides, primary metabolites in raw hazelnuts, are essential flavor precursors because of their cross-reactivity within the framework of ¿Maillard reaction¿. Their quali-quantitative distribution in raw kernels represents the so called ¿aroma potential¿ of hazelnuts.
This thesis work aims at developing a suitable profiling and fingerprinting approach for hazelnut primary metabolites with a focus on those involved in these key thermal reactions.
A first step consisted in the development of a screening methodology, based on Gas Cromatography coupled with Mass Spectrometry (GC-MS) after suitable analytes derivatization (oximation-silylation) to map the metabolome on hazelnuts from different geographical origin (Piedmont and Lazio from Italy and Ordu from Turkey). Based on preliminary evidences about characteristic metabolites distribution, an optimization step was implemented to verify the effectiveness of metabolites extraction from kernels and to evaluate the linearity range of GC-MS measurements. This fundamental step allowed at defining an analytical protocol with a known dynamic range to be adopted for consistent and reliable fingerprinting studies.
Preliminary results indicate that hazelnuts differ in monosaccharides (fructose and glucose) distribution and meaningful differences (with statistical meanings) were observed for amino acids and organic acids.
This optimized methodology was adopted for a highly detailed fingerprinting by comprehensive two-dimensional GC (GC×GC) coupled with Time of Flight MS and soft ionization (ToF-MS) and preliminary results are briefly discussed.