FINGERPRINTING DELLA FRAZIONE VOLATILE DELLA NOCCIOLA: UN'EFFICACE STRATEGIA PER LA VALUTAZIONE DELLA QUALITA' SENSORIALE E TECNOLOGICA

La nocciola (Corylus Avellana L.) costituisce un'importante matrice alimentare, soprattutto per l'Italia, la quale si colloca al secondo posto nel mercato mondiale per quanto concerne la sua produzione. Per ottenere il consenso dei consumatori sarà dunque cruciale garantire, non solo la sicurezza del prodotto, ma anche la gradevolezza del gusto e l'intensità dell'aroma (aspetti che costituiscono il flavour) in modo da raggiungere gli standard di alta qualità. Per questo motivo risulta essenziale identificare e correlare i diversi fattori, quali la zona d'origine e le diverse cultivar, i metodi di raccolta, i trattamenti post-raccolta (soprattutto essiccamento e stoccaggio) e il processo di tostatura. In quest'ottica lo studio della frazione volatile risulta fondamentale per identificare i marker correlabili all'origine botanica/geografica e al profilo sensoriale. La distribuzione di questi marker permette di individuare l'impronta digitale di ciascun campione e, quindi, costituisce lo strumento per qualificare le diverse nocciole analizzate. La frazione volatile della nocciola appena colta è costituita da un distintivo profilo di composti volatili (VOCs), che si arricchisce ulteriormente in seguito a trattamenti termici (reazione di Maillard, degradazione dei carboidrati e formazione delle aldeidi di Strecker) e reazioni enzimatiche (idrolisi, ossidazione, esterificazione, etc.). Quest'ultime sono responsabili della degradazione del prodotto durante lo stoccaggio. Il presente lavoro di tesi è incentrato sullo studio della fingerprint chimica di nocciole crude e tostate, ponendo particolare attenzione agli analiti che incidono sulla qualità sensoriale del prodotto. Inoltre il progetto di ricerca si focalizza sui trattamenti post-raccolta: infatti è noto che le fasi di essiccamento e stoccaggio influenzino fortemente l'attività microbica, il profilo sensoriale e la qualità del prodotto. La caratterizzazione della frazione volatile è stata effettuata mediante piattaforme di analisi avanzate, che sfruttano tecniche separative mono e bidimensionali (GC e GC×GC), veloci e ultraveloci, abbinate a tecniche di rilevamento informative dell'identità chimica quali la spettrometria di massa (MS). Tali piattaforme consentono di valutare la fingerprint chimica e la sua evoluzione in seguito al tempo trascorso dalla raccolta, alle condizioni di immagazzinamento e ai processi tecnologici. Per perseguire questo obiettivo, lo studio si è focalizzato su alcuni marker derivanti da: (a) ossidazione degli acidi grassi, al fine di identificare il miglior metodo conservativo per il mantenimento della qualità del prodotto iniziale; (b) reazione di Maillard e degradazione termica per valutare l'impatto della tostatura sul profilo sensoriale della nocciola. I risultati ottenuti mettono in evidenza la maggior influenza della composizione dell'atmosfera di stoccaggio rispetto alla temperatura sul mantenimento della qualità della nocciola nel tempo. Infatti l'utilizzo dell'atmosfera modificata nelle condizioni di stoccaggio limita i prodotti secondari della lipoperossidazione e, di conseguenza, costituisce un punto di grande impatto per la preservazione del flavour e delle caratteristiche organolettiche, quali la texture e la croccantezza. I risultati ottenuti potrebbero rappresentare un elemento di grande interesse a livello industriale poiché i costi di mantenimento dell'atmosfera inerte sarebbero nettamente inferiori rispetto al mantenimento di basse temperature.

Hazelnuts (Corylus Avellana L.) represent a very important food crop in particular for the Italian economy since its production accounts about 15% of the global market (FAOSTAT 2013). It is therefore crucial for consumers' acceptance to guarantee not only the product safety, but also pleasant flavour and taste, essential elements to define high quality standards. In light of food industries demands for high quality hazelnuts, it is essential to establish correlations between and within the several variables that are known to influence the overall quality of the final product: cultivar(s) and geographical origin, harvest conditions, post-harvest treatments (drying and storage above all) and roasting. In this perspective, the detailed profiling of volatiles (VOCs) could be very effective, thanks to its information potential, to evaluate diagnostic markers related to botanical/geographical origin and sensory profile. In addition, VOCs allow samples classification and qualification (fingerprinting) on basis of their peculiar distribution (chemical profile). It is important to underline that the volatile fraction is a complex mixture of chemicals already present in the fresh-picked hazelnuts, although its composition changes as a result of a number of reactions promoted by both (a) thermal treatments (i.e., Maillard reaction, Strecker degradation of amines, thermal degradation of carbohydrates) and (b) enzymatic catalysis (i.e., oxidation, hydrolysis, reduction, esterification etc.). The latter is responsible for product degradation during post-harvest storage. This Master Thesis work focused on the study of the VOCs chemical fingerprint of raw and roasted hazelnuts with a focus on those markers related to product (sensory) quality. Particular attention was directed to postharvest treatments since good manufacturing practices, such as drying and controlled storage conditions, are known to be firmly correlated to microbial activity, product quality and sensory profile. In the experimental work, advanced multidimensional analytical platforms (1D-gas chromatography - 1D-GC and comprehensive two-dimensional gas- chromatography - GC×GC coupled with mass spectrometric detection) were adopted to map hazelnuts' volatiles. In particular it was studied the VOCs fingerprint and its evolution as a function of post-harvest time (ageing), storage conditions and technological processes. The focus was on specific markers derived from: (a) fatty acids oxidative degradation to identify ideal storage conditions preserving the initial product quality; (b) Maillard reaction and thermal degradation to evaluate hazelnut flavour profile and technological impact. The results of this study confirm that storage temperatures less markedly influence hazelnuts quality while the composition of storage atmosphere (percentage of oxygen, nitrogen or others gases) plays a major role in limiting the production of lipoperoxidation secondary products. Indeed the application of modified atmosphere for the storage of hazelnuts seems to have a significant impact on maintaining the flavour potential (i.e., the characteristic distribution or aroma precursors) and organoleptic characteristics (texture, crunchiness ad taste profile). These outcomes would be of great interest for the industrial processing: operating costs would be reduced significantly since it seems that low temperatures, and in particular -18°C/-20°C, are less effective than inert atmosphere.