Μελέτη επίδρασης της προσθήκης σησαμέλαιου στα ποιοτικά χαρακτηριστικά του ελαιόλαδου και του ηλιέλαιου υψηλής περιεκτικότητας σε ελαϊκό οξύ κατά το τηγάνισμα

Abstract

The aim of this thesis was to study the effect of adding sesame oil to olive oil and high-oleic sunflower oil during deep frying. Consumers’ perception of the health benefits of olive oil creates a niche market for olive oil for deep frying, despite its high price. Consumers nowadays may have a different perception of extra virgin olive oil, recognizing its superiority over olive oil. This creates the need to further study these two olive oil products during deep frying and assess the benefits of adding antioxidants as blends with natural products that will not deteriorate consumers’ perception of the health benefits of olive oil. A comparative presentation is made with sunflower oil because, like olive oil, it is an oil with a high content of oleic acid, with a significant difference being the absence of phenolic antioxidants. The thesis studies, for the first time, the effect of adding virgin sesame oil (VSO) as a source of natural antioxidants during frying of olive oil and high-oleic sunflower oil. Freshly cut potatoes of the Spunda variety were fried in a) olive oil, b) extra virgin olive oil and their mixtures with 5%, 10% and 20% v/v sesame oil, and c) high oleic sunflower oil and its mixture with 10% v/v sesame oil. Deep frying is performed in continuous frying cycles of 9 minutes until the total polar compounds reach 25 g/100g. Changes in antioxidant compounds, lignans derived from sesame oil, were investigated by reverse-phase HPLC during deep frying. Oxidation is monitored with Front Face Fluorescence Spectroscopy, total polar compounds, anisidine value, total phenols, antioxidant activity, peroxide value, free fatty acids and extinction coefficients K270, K232. While total polar compounds (TPCs) in olive oil and extra virgin olive oil increase at a constant rate, the addition of 5%, 10% and 20% v/v CE creates a time window during which TPCs remain stable for 1, 2 and 3 hours, respectively. Adding sesame oil to olive oil increases the frying time from 21.5 hours to 25 hours depending on the amount of sesame oil, reaching the frying time of extra virgin olive oil, which does not benefit from mixing with sesame oil. Adding sesame oil to olive oil reduces secondary oxidation products throughout the frying process until its disposal. On the contrary, adding sesame oil to extra virgin olive oil increases secondary oxidation products. It is clear that the natural antioxidant compounds in extra virgin olive oil are more effective against oxidation during deep frying than are the lignans in sesame oil. Adding 10% v/v sesame oil to sunflower oil increases the total frying time by 2 hours and the anisidine value is lower throughout the frying process. The synchronous scanning fluorescence spectra of olive oil and extra virgin olive oil change upon heating: the signals in the regions below 350 nm and 600 - 700 nm decrease, due to the reduction of phenolic compounds and chlorophyll, respectively. The signals in the range between 400 and 450 nm increase after 12 hours of frying, probably due to the formation of polar compounds. The three-dimensional synchronous fluorescence spectra as contour plots of olive oil and extra virgin olive oil change significantly upon heating and can be used to monitor the thermal degradation of oil during deep frying. The increase in total polar compounds is reflected by a change in intensity and shape, and the creation of new fluorescence bands associated with different polar compounds. The synchronous scanning fluorescence spectrum of high-oleic sunflower oil changes during frying due to the formation of oxidation products. The depletion of tocopherols is reflected in differences in the spectra, where signals in the 300 - 350 nm range decrease, while signals in the region around 400 - 450 nm increase. Three-dimensional synchronous fluorescence spectra as contour plots of high-oleic sunflower oil change significantly during deep frying, giving new bands related to polar compounds. In summary, the addition of sesame oil increases the frying time of olive oil, but is not beneficial for extra virgin olive oil. This indicates a niche market for extra virgin olive oil in frying. We report, for the first time, that the formation of total polar compounds during frying with olive oil and high-oleic sunflower oil is reduced due to the addition of sesame oil, indicating the need for further research. Olive oil is very much appreciated in the Mediterranean and Greek diets, with the biggest benefit coming from phenolic antioxidants. Sesame oil addition did not have any effect on protecting olive oil phenolics during frying. Our study showed that olive oil lost all phenolics after 12 h, while extra virgin olive oil retained around 30%. This result could evolve after further research to a guideline on the use of extra virgin olive oil for deep frying so that the beneficial phenolics are not depleted. Such a guideline could help branding extra virgin olive oil as a health-promoting frying oil. Deep frying with extra virgin olive oil should be stopped before the phenolic antioxidants are depleted, even if the total polar compounds are less than 25%.

Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν να μελετηθεί η επίδραση της προσθήκης σησαμέλαιου στο ελαιόλαδο και το ηλιέλαιο υψηλής περιεκτικότητας σε ελαϊκό οξύ κατά το βαθύ τηγάνισμα. Η αντίληψη των καταναλωτών για τα οφέλη του ελαιόλαδου στην υγεία δημιουργεί νέα αγορά για χρήση του ελαιόλαδου στο τηγάνισμα παρά την υψηλή τιμή του. Οι καταναλωτές είναι πολύ πιθανό να αντιλαμβάνονται την υπεροχή του εξαιρετικά παρθένου ελαιόλαδου, έναντι του ελαιόλαδου. Αυτό δημιουργεί την ανάγκη να μελετηθούν αυτά τα δύο προϊόντα ελαιόλαδου κατά το τηγάνισμα και να αξιολογηθούν τα οφέλη από την προσθήκη αντιοξειδωτικών ως μίγματα με φυσικά προϊόντα. Γίνεται συγκριτική παρουσίαση με το ηλιέλαιο διότι, όπως το ελαιόλαδο, είναι έλαιο υψηλής περιεκτικότητας σε ελαϊκό οξύ, με σημαντική διαφορά την απουσία των φαινολικών αντιοξειδωτικών ουσιών. Στη διατριβή μελετάται, για πρώτη φορά, η επίδραση της προσθήκης παρθένου σησαμέλαιου (ΣΕ) ως πηγής φυσικών αντιοξειδωτικών κατά το τηγάνισμα του ελαιόλαδου και του ηλιέλαιου υψηλής περιεκτικότητας σε ελαϊκό οξύ. Φρεσκοκομμένες πατάτες της ποικιλίας σπούντα τηγανίστηκαν σε α) ελαιόλαδο β) εξαιρετικά παρθένο ελαιόλαδο και τα μίγματά τους με 5%, 10% και 20% v/v σησαμέλαιο και γ) ηλιέλαιο υψηλής περιεκτικότητας σε ελαϊκό οξύ και το μίγμα του με 10% v/v σησαμέλαιο. Το βαθύ τηγάνισμα πραγματοποιείται σε συνεχείς κύκλους τηγανίσματος των 9 λεπτών έως ότου οι συνολικές πολικές ενώσεις να φτάσουν τα 25 g/100g. Διερευνήθηκαν οι αλλαγές των αντιοξειδωτικών ουσιών, λιγνάνες που προέρχονται από το σησαμέλαιο, με HPLC ανάστροφης φάσης, κατά το βαθύ τηγάνισμα. Η παρακολούθηση της οξείδωσης γίνεται με τη Φασματοσκοπία Σύγχρονου Φθορισμού (Front Face), τις συνολικές πολικές ενώσεις, τον αριθμό ανισιδίνης, τις ολικές φαινόλες, την αντιοξειδωτική δράση, τον αριθμό υπεροξειδίων, τα ελεύθερα λιπαρά οξέα και τους συντελεστές απόσβεσης Κ270, Κ232. Ενώ οι συνολικές πολικές ενώσεις (TPCs) στο ελαιόλαδο και το εξαιρετικά παρθένο ελαιόλαδο αυξάνονται με σταθερό ρυθμό, η προσθήκη 5%, 10% και 20% v/v ΣΕ δημιουργεί ένα χρονικό παράθυρο κατά το οποίο οι TPCs παραμένουν σταθερές για 1, 2 και 3 ώρες, αντίστοιχα. Η προσθήκη σησαμέλαιου στο ελαιόλαδο αυξάνει το χρόνο τηγανίσματος από 21,5 ώρες σε 25 ώρες ανάλογα με την ποσότητα του σησαμέλαιου, φτάνοντας στο χρόνο τηγανίσματος του εξαιρετικά παρθένου ελαιόλαδου, το οποίο δεν επωφελείται από την ανάμιξη με σησαμέλαιο. Η προσθήκη σησαμέλαιου στο ελαιόλαδο μειώνει τα προϊόντα δευτερογενούς οξείδωσης σε όλη τη διάρκεια του τηγανίσματος μέχρι την απόρριψή του. Αντίθετα η προσθήκη σησαμέλαιου στο εξαιρετικά παρθένο ελαιόλαδο, αυξάνει τα προϊόντα δευτερογενούς οξείδωσης. Είναι σαφές ότι οι φυσικές αντιοξειδωτικές ενώσεις στο εξαιρετικά παρθένο ελαιόλαδο είναι πιο αποτελεσματικές έναντι της οξείδωσης κατά το βαθύ τηγάνισμα, από ότι είναι οι λιγνάνες του σησαμέλαιου. Η προσθήκη σησαμέλαιου 10% v/v στο ηλιέλαιο αυξάνει τον συνολικό χρόνο τηγανίσματος κατά 2 ώρες και η τιμή του αριθμού ανισιδίνης είναι χαμηλότερη καθόλη τη διάρκεια του τηγανίσματος. Τα φάσματα φθορισμού σύγχρονης σάρωσης του ελαιόλαδου και του εξαιρετικά παρθένου ελαιόλαδου αλλάζουν κατά τη θέρμανση: τα σήματα στις περιοχές κάτω από 350 nm και 600 - 700 nm μειώνονται, λόγω της μείωσης των φαινολικών ενώσεων και της χλωροφύλλης, αντίστοιχα. Τα σήματα στην περιοχή μεταξύ 400 και 450 nm αυξάνονται μετά από 12 ώρες τηγανίσματος, πιθανώς λόγω σχηματισμού των πολικών ενώσεων. Τα τρισδιάστατα φάσματα φθορισμού σύγχρονης σάρωσης ως ισοϋψείς γραμμές του ελαιόλαδου και του εξαιρετικά παρθένου ελαιόλαδου αλλάζουν σημαντικά κατά τη θέρμανση και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση της θερμικής υποβάθμισης του ελαίου κατά το βαθύ τηγάνισμα. Η αύξηση των ολικών πολικών ενώσεων αντικατοπτρίζεται με αλλαγή της έντασης και του σχήματος, και δημιουργία νέων ταινιών φθορισμού που σχετίζονται με διαφορετικές πολικές ενώσεις. Το φάσμα φθορισμού σύγχρονης σάρωσης του ηλιέλαιου υψηλής περιεκτικότητας σε ελαϊκό οξύ αλλάζει κατά το τηγάνισμα λόγω του σχηματισμού προϊόντων οξείδωσης. Η εξάντληση των τοκοφερολών αντανακλάται σε διαφορές στα φάσματα, όπου τα σήματα στην περιοχή 300 - 350 nm μειώνονται, ενώ τα σήματα στην περιοχή γύρω στα 400 - 450 nm αυξάνονται. Τα τρισδιάστατα φάσματα φθορισμού σύγχρονης σάρωσης ως ισοϋψείς γραμμές του ηλιέλαιου υψηλής περιεκτικότητας σε ελαϊκό οξύ αλλάζουν σημαντικά κατά το βαθύ τηγάνισμα δίνοντας νέες ταινίες που σχετίζονται με τις πολικές ενώσεις. Συνοπτικά, η προσθήκη σησαμέλαιου αυξάνει τον χρόνο τηγανίσματος του ελαιόλαδου, αλλά δεν είναι ευεργετική για το εξαιρετικό παρθένο ελαιόλαδο. Αυτό δείχνει μια εξειδικευμένη αγορά για εξαιρετικό παρθένο ελαιόλαδο στο τηγάνισμα. Αναφέρουμε, για πρώτη φορά, ότι ο σχηματισμός συνολικών πολικών ενώσεων κατά το τηγάνισμα με ελαιόλαδο και ηλιέλαιο υψηλής περιεκτικότητας σε ελαϊκό μειώνεται λόγω της προσθήκης σησαμέλαιου, υποδεικνύοντας την ανάγκη για περαιτέρω έρευνα. Το ελαιόλαδο εκτιμάται ιδιαίτερα στη μεσογειακή και ελληνική διατροφή, με το μεγαλύτερο όφελος να προέρχεται από τα φαινολικά αντιοξειδωτικά. Η προσθήκη σησαμέλαιου δεν είχε καμία επίδραση στην προστασία των φαινολικών αντιοξειδωτικών του ελαιόλαδου κατά το τηγάνισμα. Η μελέτη μας έδειξε ότι το ελαιόλαδο έχασε όλα τα φαινολικά συστατικά μετά από 12 ώρες, ενώ το εξαιρετικό παρθένο ελαιόλαδο διατήρησε περίπου το 30%. Αυτό το αποτέλεσμα θα μπορούσε να εξελιχθεί μετά από περαιτέρω έρευνα σε μια κατευθυντήρια γραμμή για τη χρήση εξαιρετικά παρθένου ελαιόλαδου για βαθύ τηγάνισμα, για τόσους κύκλους τηγανίσματος ώστε να μην καταναλώνονται τα ευεργετικά φαινολικά συστατικά. Μια τέτοια οδηγία θα μπορούσε να καθιερώσει το εξαιρετικό παρθένο ελαιόλαδο ως λάδι τηγανίσματος που προάγει την υγεία. Το βαθύ τηγάνισμα με εξαιρετικό παρθένο ελαιόλαδο καλό είναι να σταματά πριν εξαντληθούν τα φαινολικά αντιοξειδωτικά, ακόμα και αν οι συνολικές πολικές ενώσεις είναι μικρότερες από 25%.