Διαφοροποίηση κελυφωτών φιστικιών (Pistacia vera) ποικιλίας Αιγίνης και ελαίων τους με φασματοσκοπικές και χημειομετρικές μεθόδους
Authors: Βαλάση Λυδία 
Published: March 2022

Η ποιότητα των τροφίμων απασχολεί ολοένα και περισσότερο τους καταναλωτές. Επομένως. απαιτούνται ακριβείς, ταχείες, χαμηλού κόστους και μη επιβαρυντικές για το περιβαλλοντικό αποτύπωμα μέθοδοι οι οποίες να διαφοροποιούν ένα τρόφιμο ανάλογα με τα ποιοτικά του χαρακτηριστικά. Οι κλιματικές αλλαγές διαδραματίζουν ιδιαίτερα σημαντικό ρόλο στον αγροδιατροφικό κλάδο, καθότι η σύνθεση και η ποιότητα ενός τροφίμου δεν είναι σταθερές κάθε έτος συγκομιδής, αλλά μεταβάλλονται ανάλογα με τις κλιματικές συνθήκες. Οι όροι «τροφή» και «τρόφιμο» χρησιμοποιούνται ιδιαίτερα προκειμένου να δηλώσουν όλες εκείνες τις ουσίες που καταναλώνονται από τον άνθρωπο προκειμένου να του εξασφαλίσουν ενέργεια αλλά και δομικό υλικό, είτε για την ανάπτυξη είτε ακόμη και για επιδιόρθωση βιολογικής φθοράς απαραίτητων οργάνων. Οι έννοιες «τροφή» και «τρόφιμο» δεν είναι απόλυτα ταυτόσημες. Το σύνολο της τροφής για τον άνθρωπο εξασφαλίζεται από τα προϊόντα της γεωργίας, κτηνοτροφίας, αλιείας, κ.λπ. Τα προϊόντα αυτά συνηθέστερα υφίστανται διάφορες κατεργασίες (οικιακές, βιοτεχνικές ή βιομηχανικές μετατροπές) για διάφορους λόγους π.χ. συντήρησης, αποθήκευσης, μεταφοράς ή και διαχείρισης, πριν αυτά μετατραπούν σε τροφές άμεσης κατανάλωσης. Συνεπώς στην έννοια τρόφιμο μπορεί να υπεισέρχεται η έννοια της επεξεργασίας. Τα τρόφιμα διακρίνονται κυρίως σε δύο κύριες κατηγορίες. Στα «φυτικής προέλευσης», που διακρίνονται επιμέρους ανάλογα του είδους τους ή της ανατομίας τους (καρποί, φύλλα, κόνδυλοι κ.λπ.) και στα «ζωικής προέλευσης», που διακρίνονται επιμέρους ανάλογα της ταξινόμησής τους (ψάρια, πουλερικά κ.λπ.), ή με βάση τους εδώδιμους ιστούς και προϊόντα (συκώτι, μύες, αυγά, γάλα κ.λπ.). Στην παρούσα εργασία αναπτύχθηκαν χημειομετρικά μοντέλα διαφοροποίησης των κελυφωτών φιστικιών (Pistacia vera, ποικιλία Αιγίνης) ανάλογα με έτος συγκομιδής τους (2017, 2018) και, επομένως, ανάλογα με ποιοτικά τους χαρακτηριστικά, με χρήση φασματοσκοπικών τεχνικών και φυσικοχημικών παραμέτρων των εκχυλισθέντων ελαίων. Επιπλέον, εξετάστηκε η μυκητολογική ποιότητα και σταθερότητα του νωπού κελυφωτού φιστικιού σε συσκευασία κενού και αέρα για χρονικό διάστημα τριών μηνών και σε θερμοκρασία 4ºC. Από τη σύγκριση του συνόλου των δειγμάτων (15 δείγματα έτους συγκομιδής 2017 και 30 δείγματα έτους συγκομιδής 2018) προέκυψαν προσεγγιστικά αποτελέσματα. Πιο αξιόπιστα αποτελέσματα διαφοροποίησης ανάμεσα στα δύο έτη συγκομιδής δόθηκαν με νέα σύγκριση που έγινε για 11 από τα υπάρχοντα δείγματα έτους συγκομιδής 2017 και 11 από τα υπάρχοντα δείγματα έτους συγκομιδής 2018, των οποίων η γεωγραφική περιοχή, ο παραγωγός και οι καλλιεργητικές φροντίδες ήταν ίδιες και τα δύο έτη. Διεξήχθη φασματοσκοπική μελέτη FTIR της ψίχας κελυφωτών φιστικιών με δύο τεχνικές. Για όλες τις ομάδες δειγμάτων που συγκρίθηκαν, η τεχνική δισκίου KBr-δείγματος έδειξε στατιστική διαφοροποίηση με 100% ποσοστό σωστής ταξινόμησης, στην οποία το έτος 2018 παρουσίασε αυξημένη σχετική ένταση στο εύρος 1720-1800 cm-1. Με την τεχνική DRIFTs, και με σύγκριση των 15(2017)-30(2018) δειγμάτων υπήρξε σημαντική διαφοροποίηση με ποσοστό σωστής ταξινόμησης 73,3%. Το έτος 2018 παρουσίασε χαμηλότερη σχετική ένταση στο εύρος 3200-3600 cm-1 συγκριτικά με το έτος 2017. Σε σύγκριση 11 δειγμάτων έτους 2017 και 11 δειγμάτων έτους 2018 παρατηρήθηκε χαμηλό ποσοστό διαφοροποίησης σε τιμή 28%. Η διαφορά μεταξύ των δύο τεχνικών πιθανώς οφείλεται στο πλήθος παραγόντων που αν δε διευθετηθούν κατάλληλα επιδρούν αρνητικά στην υφή του φάσματος (τεχνική DRIFTs), ενώ αντίθετα, η αραίωση της ψίχας με KBr (τεχνική δισκίου) ελαχιστοποιεί τις αρνητικές επιπτώσεις κατοπτρικής ανάκλασης. Τα φιστικέλαια που παραλήφθηκαν από τα κελυφωτά φιστίκια με την τεχνική Soxhlet αξιολογήθηκαν σε επίπεδο ποιότητας βάσει των θεσμοθετημένων ορίων για το εξαιρετικό παρθένο ελαιόλαδο, δεδομένης της έλλειψης νομοθετημένων ορίων για το φιστικέλαιο. Σε σχέση με το εξαιρετικό παρθένο ελαιόλαδο, η αντιοξειδωτική ικανότητα βρέθηκε μεγαλύτερη (δοκιμές DPPH και ABTS), τα επίπεδα πολικών φαινολών μέσω της δοκιμής Folin-Ciocalteau χαμηλότερα και οι τιμές k και Δk στα όρια υψηλής ποιότητας. Ως προς την ελεύθερη οξύτητα και το ποσοστό των ελεύθερων λιπαρών οξέων, τα φιστικέλαια ήταν κατάλληλα προς βρώση, ευάλωτα, όμως, σε οξείδωση και ποιοτική υποβάθμιση. Τα δείγματα του 2017 βρίσκονταν σε πρωταρχικό στάδιο οξείδωσης. Συγκρίνοντας τα 15 δείγματα του 2017 με τα 30 δείγματα του 2018 ως προς την απόδοση σε φιστικέλαιο, παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική διαφοροποίηση μεταξύ των ετών, με 71,1% ποσοστό σωστής ταξινόμησης. Το ποσοστό αυτό μειώθηκε στο 59,1% όταν συγκρίθηκαν 11 δείγματα από κάθε έτος, που θεωρείται αδυναμία ταξινόμησης. Η δοκιμή ABTS παρέχει μια εκτίμηση για το σύνολο των αντιοξειδωτικών συστατικών (λιπόφιλα και υδρόφιλα), γι’αυτό έδωσε υψηλότερες τιμές από την DPPH. Η δοκιμή ABTS στο σύνολο των δειγμάτων πέτυχε στατιστικά σημαντική διαφοροποίηση για τα δύο έτη είτε μέσω ισοδύναμων Trolox (71,1% ποσοστό σωστής ταξινόμησης) είτε μέσω ποσοστού παρεμποδιστικής δράσης (68,9% ποσοστό σωστής ταξινόμησης), ενώ για τα επιμέρους 11 δείγματα τα ποσοστά σωστής ταξινόμησης έπεσαν σε 54,5% και 45,5% αντίστοιχα, και δεν επιτεύχθηκε στατιστικά σημαντική διαφοροποίηση. Η δοκιμή DPPH χαρακτηρίζεται από εκλεκτικότητα ως προς τα λιπόφιλα αντιοξειδωτικά συστατικά, και δεν παρουσίασε στατιστικά σημαντική διαφοροποίηση ούτε μέσω των ισοδύναμων Trolox ούτε μέσω ποσοστού παρεμποδιστικής δράσης (65,1% και 62,2% στο σύνολο δειγμάτων, 33,3% και 22,7% στα άμεσα συγκρίσιμα). Προσδιορίστηκαν οι πολικές φαινόλες με τη δοκιμή Folin-Ciocalteau, σύμφωνα με τις οποίες τα φιστικέλαια δε διαφοροποιήθηκαν στατιστικά σημαντικά μεταξύ των δύο ετών συγκομιδής (ποσοστά σωστής ταξινόμησης: 67,4% για τα 15(2017)-30(2018), 50% για τα 11(2017)-11(2018).Η φασματοσκοπική τεχνική UV-Vis χρησιμοποιήθηκε για να αξιολογηθεί η οξειδωτική κατάσταση των φιστικελαίων μέσω των δεικτών k232, k268, k270, k274 και Δk. Ανεξαρτήτως του έτους συγκομιδής, η υψηλή ποιότητα των φιστικελαίων αποδείχθηκε λόγω της μηδενικής τιμής του δείκτη Δk. Είτε για το σύνολο των δειγμάτων είτε για την εκτίμηση διαφοράς στα άμεσα συγκρίσιμα δείγματα, αποδείχθηκε ότι τα φιστικέλαια του έτους συγκομιδής 2017 βρίσκονταν σε πρωταρχικό ή ενδιάμεσο στάδιο οξείδωσης. Αυτό έγινε εμφανές από την αυξημένη τιμή του δείκτη k232 το 2017 σε σχέση με το 2018. Το ποσοστό σωστής ταξινόμησης μέσω του δείκτη k232 ανήλθε στο 100%. Βάσει των δεικτών k268, k270 και k274 τα φιστικέλαια δε διαφοροποιήθηκαν μεταξύ των διαδοχικών ετών συγκομιδής. Κατά τη σύγκριση των 15(2017)-30(2018) τα ποσοστά σωστής ταξινόμησης ανήλθαν σε 63,3%, 59,1% και 68%, και κατά τη σύγκριση των 11(2017)-11(2018) τα ποσοστά σωστής ταξινόμησης ανήλθαν σε 63,6%, 59,1% και 68,2%, για κάθε δείκτη αντίστοιχα. Όσον αφορά στην ελεύθερη οξύτητα και στο ποσοστό των ελεύθερων λιπαρών οξέων, ενώ τα 15(2017)-30(2018) δείγματα διαφοροποιήθηκαν με ποσοστό σωστής ταξινόμησης 69,8%, τα 11(2017)-11(2018) δείγματα δε διαφοροποιήθηκαν στατιστικά σημαντικά δίνοντας ποσοστό σωστής ταξινόμησης 63,6%. Η ανάλυση των τοκοφερολών (α-, β-, γ-, δ-) των φιστικελαίων επιβεβαίωσε την υπάρχουσα βιβλιογραφία για την επικράτηση της γ-τοκοφερόλης συνεκλουόμενης με τη β-τοκοτριενόλη από τη μία και τη μειωμένη περιεκτικότητα της β-τοκοφερόλης από την άλλη πλευρά. Ανεξάρτητα από τον πληθυσμό των δειγμάτων που συγκρίθηκαν, δεν υπήρξε στατιστικά σημαντική διαφοροποίηση για το άθροισμα τοκοφερολών και β-τοκοτριενόλης (64,4% και 59,1% ποσοστά σωστής ταξινόμησης για τα 15(2017)-30(2018) και για τα 11(2017)-11(2018) δείγματα, αντίστοιχα). Η φασματοσκοπία FTIR-ATR έδειξε ότι το έτος 2017 η ένταση μεταξύ 1400-1500 cm-1 και 2800-3040 cm-1 του φάσματος των φιστικελαίων ήταν αυξημένη συγκριτικά με το έτος 2018, οδηγώντας στο συμπέρασμα ότι η συγκομιδή 2017 έδωσε φιστικέλαια με μικρότερη περιεκτικότητα ακόρεστων λιπαρών οξέων. Η διαφοροποίηση ήταν πλήρης (ποσοστό ταξινόμησης 100%) και σημαντική στατιστικά. Η φασματοσκοπία Raman έδειξε ότι τα φιστικέλαια δε διαφοροποιήθηκαν στατιστικά σημαντικά μεταξύ των διαδοχικών ετών συγκομιδής. Το ποσοστό σωστής ταξινόμησης για το σύνολο των φιστικελαίων ήταν 20% και για τα φιστικέλαια ταυτόσημων συνθηκών καλλιέργειας 9,1%.Η διαφοροποίηση βάσει της ανάλυσης των μεθυλεστέρων των λιπαρών οξέων με GC-MS αποδείχθηκε στατιστικά σημαντική και για το σύνολο των δειγμάτων (73,3% ποσοστό σωστής ταξινόμησης) και για τα άμεσα συγκρίσιμα δείγματα (72,2% ποσοστό σωστής ταξινόμησης). Το παλμιτικό, το στεατικό, το λινελαϊκό, το μπεχενικό και το παλμιτελαϊκό οξύ έπαιξαν το σημαντικότερο ρόλο στη διαφοροποίηση των δύο καλλιεργητικών περιόδων.Η αξιολόγηση των πτητικών συστατικών των φιστικελαίων με SPME-GC-MS οδήγησε σε στατιστικά σημαντική διαφοροποίηση από έτος σε έτος (73,3% και 90% ποσοστά σωστής ταξινόμησης για τα 15(2017)-30(2018) και για τα 11(2017)-11(2018) δείγματα, αντίστοιχα). Συμπερασματικά, το έτος συγκομιδής 2018 υπερείχε σε ποιότητα σε σχέση με το έτος 2017. Αυτό αποδίδεται, κατά κύριο λόγο, στα υψηλότερα επίπεδα βροχόπτωσης του έτους 2018 που πιθανότατα επηρέασαν τη χημική σύσταση του καρπού. Επιτυχής διαφοροποίηση των δύο διαδοχικών ετών από στατιστικά σημαντική σκοπιά, επιτεύχθηκε για την ψίχα κελυφωτών φιστικιών με το χημειομετρικό μοντέλο της τεχνικής δισκίου KBr-δείγματος. Για τα φιστικέλαια μέσω του δείκτη k232 και μέσω των χημειομετρικών μοντέλων FTIR-ATR και GC-MS (μεθυλεστέρες λιπαρών οξέων και πτητικά συστατικά). Τα ευρήματα της παρούσας μελέτης έδειξαν ότι η φασματοσκοπία FTIR (τεχνική δισκίου, τεχνική ATR), η φασματοσκοπία UV-Vis (δείκτης k232), η GC-MS (μεθυλεστέρες λιπαρών οξέων και πτητικά συστατικά) συνδυασμένες με χημειομετρικές μεθόδους υπερτερούν στη διαφοροποίηση των κελυφωτών φιστικιών ποικιλίας Αιγίνης και των ελαίων τους ως προς την ποιότητά τους. Όμως, οι φασματοσκοπικές τεχνικές έχουν τα πλεονεκτήματα, σε σχέση με τις χρωματογραφικές, της απλότητας, της ταχύτητας, του οικονομικού κόστους ανάλυσης και της μη επιβάρυνσης του περιβαλλοντικού αποτυπώματος. Ακολούθησε μυκητολογική διερεύνηση του νωπού κελυφωτού φιστικιού δεδομένης της αυξανόμενης κατανάλωσης και επέκτασης της αγοράς φρέσκων προϊόντων και της μεγαλύτερης επικινδυνότητας για αλλοίωση που εμφανίζει συγκριτικά με το αποξηραμένο λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς του σε υγρασία (40-50% w/w). Το νωπό κελυφωτό φιστίκι μελετήθηκε ως προς τις ζύμες και τους μύκητες για τρεις μήνες, σε συσκευασία κενού και αέρα υπό θερμοκρασία 4ºC, και αποδείχθηκε ότι η συσκευασία αέρα αύξησε τον πληθυσμό των ζυμών και των μυκήτων σε αντίθεση με τη συσκευασία κενού που μείωσε τους αντίστοιχους πληθυσμούς. Οι μύκητες του γένους Aspergillus, Cladosporium και Penicillium επικράτησαν σε ποσοστά 40%, 15% και 10% των δειγμάτων, αντίστοιχα.