Olive chain by-products for the functionalization of foods

The olive oil industry generates an important number of by-products, such as olive mill waste water, olive pomace and olive leaves. It has been demonstrated that these vegetable wastes are rich in almost all the phenolic compounds which are present in olive oil. Nevertheless, olive oil by-products have not yet been exploited at industrial scale, for example as sources of bioactive compounds. For this purpose, it is necessary to study how the processing conditions (raw material pre-treatment, extraction, etc.) affect their properties, as well as explore new applications in the food industry. Therefore, the main goal of this thesis was related to the possibility of using olive oil by-products for the formulation of new fortified foods. To this aim, it was necessary to consider that the potential incorporation of by-products into food formulation could alter the sensory properties, thus suggesting that careful selection of the type and the amount of these ingredients and proper technological options, should be adopted. Specifically, in this research activity the effects of drying methods applied to the extracts from olive oil by-products on the polyphenol content and antioxidant capacity were investigated. Supercritical fluid extraction, pressurized liquid extraction and ultrasonic assisted extraction were adopted to choose the best extraction conditions to be applied to by-products. Fresh olive pomace and olive leaves were air dried at low temperatures to preserve bioactive compounds and then used to fortity food. Olive mill waste water was pretreated by membrane technology, with the dual aims of reducing the organic load waste water and recovering polyphenols. This technology, through the use of four membranes in cascade of microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration and reverse osmosis is able to extract polyphenolic compounds. Innovative ceral-based and fish-based products were realized using these by-products rich in bioactive molecules. The enriched food products were characterized for the content of bioactive compounds, for sensory properties and then subjected to in vitro digestion with to purpose of evaluating the bioaccessibility of total polyphenols. The experimental results are very interesting and highlight that olive oil byproducts could be valorized as promising ingredients to realize new products rich in phenolic compounds, also facing the problem of the environmental pollution.

L'industria dell'olio d'oliva genera un numero importante di sottoprodotti, come le acque di scarico delle olive, la sansa di oliva e le foglie di ulivo. È stato dimostrato che questi scarti vegetali sono ricchi degli stessi composti fenolici presenti anche nell'olio d'oliva. Tuttavia, i sottoprodotti di olio d'oliva non sono ancora stati sfruttati su scala industriale, ad esempio come fonti di composti bioattivi. A tal fine, è necessario studiare a fondo in che modo le condizioni di lavorazione (pretrattamento della materia prima, estrazione, ecc.) influenzano il potenziale di bioattività, nonché esplorare nuove applicazioni nell'industria alimentare. Pertanto, l'obiettivo principale di questa tesi era legato alla possibilità di utilizzare i sottoprodotti oleari ricchi di composti polifenolici per la formulazione di nuovi alimenti funzionali. Per realizzare nuovi alimenti è necessario considerare che la potenziale incorporazione di sottoprodotti nella formulazione alimentare potrebbe alterare le proprietà sensoriali, suggerendo quindi che un'attenta selezione del tipo e la quantità di questi ingredienti e le opportune opzioni tecnologiche, dovrebbero essere adottate. In particolare, in questa attività di ricerca sono stati studiati gli effetti dei metodi di essiccazione applicati agli estratti dai sottoprodotti dell'olio di oliva sul contenuto di polifenoli e sulla capacità antiossidante. Estrazione di liquidi supercritici, estrazione liquida pressurizzata e estrazione assistita ad ultrasuoni sono stati adottati per scegliere le migliori condizioni di estrazione da applicare ai sottoprodotti. La sansa d'oliva fresca e le foglie di olivo sono state essiccate all'aria a basse temperature per preservare i composti bioattivi e poi utilizzate per alimentare la fortuna. Le acque reflue dei mulini sono state pretrattate dalla tecnologia a membrana, con il duplice scopo di ridurre l'acqua di scarico del carico organico e recuperare i polifenoli. Questa tecnologia, attraverso l'uso di quattro membrane in cascata di microfiltrazione, ultrafiltrazione, nanofiltrazione e osmosi inversa è in grado di estrarre composti polifenolici. Innovativi prodotti a base di cerali e di pesce sono stati realizzati utilizzando questi sottoprodotti ricchi di molecole bioattive. I prodotti alimentari arricchiti sono stati caratterizzati per il contenuto di composti bioattivi, per le proprietà sensoriali e quindi sottoposti a digestione in vitro allo scopo di valutare la bioaccessibilità dei polifenoli totali. I risultati sperimentali sono molto interessanti e sottolineano che i sottoprodotti dell'olio d'oliva potrebbero essere valorizzati come ingredienti promettenti per realizzare nuovi prodotti ricchi di composti fenolici, affrontando anche il problema dell'inquinamento ambientale.