La filtrazione dell'olio extra vergine di oliva: un male necessario / Filtering Extra Virgin Olive Oil: A Necessary Evil

La filtrazione dell'olio extra vergine di oliva: un male necessario / Filtering Extra Virgin Olive Oil: A Necessary Evil

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

È importante filtrare in linea dopo il decanter o separatore verticale, rispetto a compiere questa operazione qualche giorno dopo l’estrazione, senza che l’olio possa raffreddarsi poiché, essendo la temperatura più alta appena prodotto, il tempo di filtrazione sarà minore.

La prima premessa importante è la “potenziale presenza”, nelle olive che arrivano al frantoio, di circa 60 ceppi batterici, 20 lieviti e muffe, diversi tra loro.

Inoltre, al termine della lavorazione, l’olio contiene quantità variabili di agenti biotici mesofili (aerobi, anaerobi ed anaerobi facoltativi) e che il substrato (acqua, sali, zuccheri, proteine, lipidi) include tutti i costituenti per una loro crescita. Per di più, qualora non venissero allontanati, potrebbero determinare fenomeni enzimatici ossidativi (lipossidasi), idrolitici (lipasi) e fermentazioni anaerobiche tali da essere la causa, a seguito della conservazione, di una serie di difetti biochimici e sensoriali.

La seconda premessa è che con una umidità inferiore al 15% non c’è crescita di microrganismi. Dobbiamo distinguere tra l’acqua libera e quella legata ai componenti dell’alimento come proteine, glicoproteine, glicolipidi, peptoni, zuccheri, acidi organici, sali ionizzati…. La presenza di acqua è riferita, non tanto in termini di quantità, quanto solo in termini di disponibilità della stessa.

L’attività dell’acqua libera (Aw da water activity, cioè l’acqua non soggetta a forze di coesione), è espressa dal rapporto tra la pressione di vapore del prodotto (P), in questo caso il materiale idrofilo dell’EVO, e la tensione di vapore dell’acqua pura (P0), secondo la relazione Aw = P/P0, rappresentata da valori adimensionali, compresi tra 0 < Aw < 1 (con P e P0 riferiti alla medesima temperatura).

L'attività dell'acqua può assumere valori che vanno da 0 (sostanza disidratata al 100%) ad 1 (acqua pura). Nell’acqua pura P = P0 quindi Aw = 1, quindi massima disponibilità di acqua per lo sviluppo di microrganismi e, tutti gli alimenti, tra questi anche l’EVO, con Aw inferiori a 0,60-0,65 non permettono la loro crescita. Ciascun microrganismo ha un ambito ottimale di Aw, indicativamente: i lieviti osmofili necessitano di Aw > 0,60 mentre le muffe xerofile > 0,65; i batteri alofili > 0,75; le muffe > 0,80; i lieviti > 0,85 ed i batteri > 0,90.

Un esempio sono le olive essiccate al forno sulle quali non crescono batteri, muffe o lieviti per il basso valore di Aw.

La terza premessa viene spontanea dalla domanda di quanto possa essere il contenuto di acqua nell’olio non filtrato ed in quello filtrato. L’olio non filtrato può contenere da 0,3 a 2,0 g/Kg sotto forma di micromicelle, “micro” perché hanno un diametro tra 0,5 – 100 μm, dove ogni gocciolina di acqua è attorniata da numerose molecole di composto fenolico, con la parte fenolica (polare) verso l’acqua e l’anello benzenico (apolare) verso l’olio. Questo è anche il motivo per cui la filtrazione, allontanando le molecole di acqua, contemporaneamente allontana i composti fenolici idrofili.

Le micromicelle sono caricate elettricamente con lo stesso segno, pertanto si respingono e rimangono in sospensione; da non confonderle con i frammenti solidi sospesi di materiale organico, provenienti dalla polpa del frutto (polisaccaridi pectici, cellulosici/emicellulosici e lignina), che sedimentano rapidamente sul fondo del recipiente.

Anche il congelamento/scongelamento dell’olio separa irreversibilmente i composti fenolici dall’acqua (disidratandoli) facendo perdere il potere antiossidante in poco tempo con conseguente decadimento ossidativo.

Dobbiamo anche ricordare la presenza di enzimi endogeni del frutto, liberati con la frangitura, con funzioni negative sulla shelf life come le lipasi (aumentano l’acidità per distacco degli acidi grassi dai gliceridi), le esterasi (dissociano gli esteri con aumento dell’idrossitirosolo e del tirosolo dai secoiridoidi), la polifenolossidasi e la perossidasi che degradano i composti fenolici, tutti enzimi diversi da quelli utili nella cascata della lox pathway (formazione degli aromi) e nella liberazione degli agliconi dai composti fenolici glucosidici. Sono anche presenti una serie di enzimi liberati dai microrganismi, con attività negativa per la qualità dell’EVO.

Fatte queste premesse, Biagi Angelo Zullo e Coll., riporta che, con la filtrazione, si riducono le cariche batteriche, dei funghi e dei lieviti ma che alla fine non si riesce ad eliminare tutti i microrganismi contenuti nell’olio. Però i lieviti vitali, presenti dopo la filtrazione con filtropressa di cellulosa, a differenza di tutti gli altri campioni, non soipravvivoino nell'EVO dopo un mese di stoccaggio, per la mancanza di acqua.

Lo stesso studio riporta che il contenuto di acqua registrato nel controllo - non trattato - e negli EVO filtrati con cotone, variava in media da un minimo di 0,16% w/w ad un massimo di 0,38% w/w. Invece, negli EVO filtrati con filtro di cellulosa il contenuto di acqua era lo 0,06% w/w. Come già detto, la sopravvivenza del lievito, è legato all'attività dell'acqua libera (Aw); un contenuto di acqua > 0,20% w/w, tradotto in un’attività Aw > 0,60 è tale da favorire le reazioni chimiche.

L'attività microbica dipende fortemente da Aw e valori < 0,60, come quelli registrati in olio filtrato con filtropressa cellulosico, non consentono la sopravvivenza e la crescita microbica e valori di Aw <  0,40 non permettono l’attività enzimatica.

Qualora il contenuto di acqua libera supera certi valori (Aw > 0,60) alcuni microrganismi possono degradare l’olio con la comparsa di difetti sensoriali, con ossidazione dei fenoli polari ed idrolisi dei triacilgliceridi.

La filtrazione eseguita con filtri in cellulosa, caratterizzata da un cut-off nominale di filtrazione di 12 µm (da 30 a 5), è risultata, la più estesa nei frantoi rispetto a quella eseguita con filtri in cotone (per la loro minore efficacia), determinando una riduzione della concentrazione totale di fenoli polari e del contenuto microbico e che, a causa della mancanza di acqua, è tale da non consentire, nel filtrato, la sopravvivenza. Inoltre ogni grammo di cartone del filtro-pressa tradizionale, trattiene circa 0.08 g di acqua (anche 2,23 g di olio e 0,04 g di materiale solido).

Concludo dicendo che diventa importante filtrare per la stabilizzazione nel tempo e per la qualità del prodotto, operazione che, pur essendo un male necessario, impiegando filtri a cartoni di cellulosa, al fine di abbattere il contenuto di acqua libera è tale da impedire l’azione degradativa dei microrganismi.

Anche Wafaa Majdi Mohammad Khalel Al-Sioury (riportato da Teatro Naturale 03/03/2023) conferma che i lieviti e le muffe, presenti in tutti i campioni all'inizio della conservazione, sono scomparsi dopo 135 giorni, tranne negli oli non filtrati.

È importante filtrare in linea dopo il decanter o separatore verticale, rispetto a compiere questa operazione qualche giorno dopo l’estrazione, senza che l’olio possa raffreddarsi poiché, essendo la temperatura più alta appena prodotto, il tempo di filtrazione sarà minore (a 15°C la viscosità dell’olio è di 100 centipoises mentre a 20°C è di 85 centipoises e la velocità di filtrazione è funzione della viscosità dell’olio).

ENGLISH

It is important to filter in line after the decanter or vertical separator, rather than doing this a few days after extraction, without allowing the oil to cool down because, since the temperature is higher when just produced, the filtration time will be shorter.

The first important premise is the "potential presence", in the olives that arrive at the mill, of about 60 bacterial strains, 20 yeasts and molds, different from each other.

Furthermore, at the end of processing, the oil contains variable quantities of mesophilic biotic agents (aerobes, anaerobes and facultative anaerobes) and that the substrate (water, salts, sugars, proteins, lipids) includes all the constituents for their growth. Furthermore, if they were not removed, they could determine oxidative enzymatic phenomena (lipoxidase), hydrolytic (lipase) and anaerobic fermentations such as to be the cause, following conservation, of a series of biochemical and sensorial defects.

The second premise is that with a humidity lower than 15% there is no growth of microorganisms. We must distinguish between free water and that bound to food components such as proteins, glycoproteins, glycolipids, peptones, sugars, organic acids, ionized salts.... The presence of water is referred, not so much in terms of quantity, but only in terms of its availability.

The activity of free water (Aw from water activity, i.e. water not subject to cohesion forces), is expressed by the ratio between the vapor pressure of the product (P), in this case the hydrophilic material of the EVO, and the vapor pressure of pure water (P0), according to the relationship Aw = P/P0, represented by dimensionless values, between 0 < Aw < 1 (with P and P0 referred to the same temperature).

Water activity can assume values ​​ranging from 0 (100% dehydrated substance) to 1 (pure water). In pure water P = P0 therefore Aw = 1, therefore maximum availability of water for the development of microorganisms and, all foods, including EVO, with Aw lower than 0.60-0.65 do not allow their growth. Each microorganism has an optimal range of Aw, indicatively: osmophilic yeasts need Aw > 0.60 while xerophilic molds > 0.65; halophilic bacteria > 0.75; molds > 0.80; yeasts > 0.85 and bacteria > 0.90.

An example are oven-dried olives on which bacteria, molds or yeasts do not grow due to the low value of Aw.

The third premise comes spontaneously from the question of how much water content can be in unfiltered and filtered oil. Unfiltered oil can contain from 0.3 to 2.0 g/Kg in the form of micromicelles, “micro” because they have a diameter between 0.5 – 100 μm, where each droplet of water is surrounded by numerous molecules of phenolic compound, with the phenolic part (polar) towards the water and the benzene ring (apolar) towards the oil. This is also the reason why filtration, by removing the water molecules, simultaneously removes the hydrophilic phenolic compounds.

Micromicelles are electrically charged with the same sign, therefore they repel each other and remain in suspension; they should not be confused with the suspended solid fragments of organic material, coming from the pulp of the fruit (pectic, cellulosic/hemicellulosic polysaccharides and lignin), which rapidly settle on the bottom of the container.

Even freezing/thawing the oil irreversibly separates the phenolic compounds from the water (dehydrating them) causing them to lose their antioxidant power in a short time with consequent oxidative decay.

We must also remember the presence of endogenous enzymes of the fruit, released with crushing, with negative functions on the shelf life such as lipases (increase acidity by detaching fatty acids from glycerides), esterases (dissociate esters with increase of hydroxytyrosol and tyrosol from secoiridoids), polyphenoloxidase and peroxidase that degrade the phenolic compounds, all enzymes different from those useful in the lox pathway cascade (formation of aromas) and in the release of aglycones from phenolic glucosidic compounds. There are also a series of enzymes released by microorganisms, with negative activity for the quality of the EVO.

Given these premises, Biagi Angelo Zullo and Coll., reports that, with filtration, the bacterial, fungal and yeast loads are reduced but that in the end it is not possible to eliminate all the microorganisms contained in the oil. However, the vital yeasts, present after filtration with a cellulose filter press, unlike all the other samples, do not survive in the EVO after a month of storage, due to the lack of water.

The same study reports that the water content recorded in the control - untreated - and in the EVOs filtered with cotton, varied on average from a minimum of 0.16% w/w to a maximum of 0.38% w/w. Instead, in the EVOs filtered with a cellulose filter the water content was 0.06% w/w. As already mentioned, yeast survival is linked to the activity of free water (Aw); a water content > 0.20% w/w, translated into an activity Aw > 0.60 is such as to favor chemical reactions.

Microbial activity strongly depends on Aw and values ​​< 0.60, such as those recorded in oil filtered with a cellulose filter press, do not allow microbial survival and growth and Aw values ​​< 0.40 do not allow enzymatic activity.

If the free water content exceeds certain values ​​(Aw > 0.60) some microorganisms can degrade the oil with the appearance of sensory defects, with oxidation of polar phenols and hydrolysis of triacylglycerides.

Filtration performed with cellulose filters, characterized by a nominal filtration cut-off of 12 µm (from 30 to 5), was found to be the most extensive in the mills compared to that performed with cotton filters (due to their lower effectiveness), determining a reduction in the total concentration of polar phenols and microbial content and which, due to the lack of water, is such as not to allow survival in the filtrate. Furthermore, each gram of cardboard in the traditional filter press retains approximately 0.08 g of water (also 2.23 g of oil and 0.04 g of solid material).

I conclude by saying that it becomes important to filter for the stabilization over time and for the quality of the product, an operation that, although a necessary evil, using cellulose cardboard filters, in order to reduce the free water content is such as to prevent the degradative action of microorganisms.

Wafaa Majdi Mohammad Khalel Al-Sioury (reported by Teatro Naturale 03/03/2023) also confirms that the yeasts and molds, present in all samples at the beginning of conservation, disappeared after 135 days, except in unfiltered oils.

It is important to filter in line after the decanter or vertical separator, rather than doing this a few days after extraction, without allowing the oil to cool down because, since the temperature is higher when just produced, the filtration time will be shorter (at 15°C the viscosity of the oil is 100 centipoises while at 20°C it is 85 centipoises and the filtration speed depends on the viscosity of the oil).

Da:

https://www.teatronaturale.it/strettamente-tecnico/l-arca-olearia/39718-la-filtrazione-dell-olio-extra-vergine-di-oliva-un-male-necessario.htm?fbclid=IwY2xjawHEjMZleHRuA2FlbQIxMQABHba0tRLkC3tOLiPIKj3xa-omWxxUZyipqw6tn-of2CjamMpbYFvKTgiUtg_aem_3F_9FOBFFoJsgn21_LfEcQ