Olivenölqualitätsparametern und Verfälschungen mit NIR

Die Qualität des Olivenöls hängt von vielen Faktoren ab, beispielsweise von der Zeit, die für die Verarbeitung der Oliven nach der Ernte benötigt wird, vom Produktionsprozess selbst und von der Olivensorte. Aufgrund seines hohen Preises ist insbesondere natives Olivenöl eines der anfälligsten Pflanzenöle für Lebensmittelbetrug. Zur Bestimmung der Ölqualität werden viele Parameter herangezogen, darunter Jodwert, freie Fettsäuren (FFA), Brechungsindex, Fettsäurezusammensetzung und Alterungsindikatoren wie Peroxidwert (PV), K232 und Induktionszeit. Herkömmliche Analysetechniken zur Prüfung von Olivenöl wie Titration oder Gaschromatographie (GC) erfordern häufig gefährliche Lösungsmittel, die Gesundheitsrisiken bergen und die Laborkosten erhöhen können. Im Gegensatz zu diesen Standardmethoden trägt die Analyse mit Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) dazu bei, die Produktivität zu steigern und Kosten zu senken, indem sie schnelle Ergebnisse für die Qualitätskontrolle von Olivenöl liefert.

Abbildung 1. Der OMNIS NIR Analyzer und eine in ein Einwegvial gefüllte Probe.

Eine Auswahl an Olivenölen unterschiedlicher Qualität (137 Proben) wurden mit dem OMNIS NIR Analyzer Liquid gemessen (Abbildung 1) im Transmissionsmodus (1000–2250 nm) unter Verwendung von 8 mm Einwegvials. Die Vialtemperatur wurde mit dem eingebauten Vialsensor auf 40 °C eingestellt und überwacht, um eine gleichbleibende Messleistung zu gewährleisten. Die OMNIS-Software wurde für die gesamte Datenerfassung und Entwicklung des Vorhersagemodells verwendet.

Die erhaltenen NIR-Spektren (Abbildung 2) wurden verwendet, um ein Vorhersagemodell zur Quantifizierung aller Parameter zu erstellen: Jodwert, FFA, Brechungsindex, K232, PV, Induktionszeit, Palmitinsäure (C16:0), Stearinsäure (C18:0), Ölsäure (C18:1), Linolsäure (C18:2) und Alpha-Linolensäure (C18:3). Die Qualität der Vorhersagemodelle wurde anhand von Korrelationsdiagrammen (Abbildungen 3–8), die eine hohe Korrelation zwischen der NIR-Vorhersage und den Standardreferenzmethoden für alle Parameter aufweisen. Von den 137 gemessenen Proben wurden 25 % als Validierungssatz und 75 % als Kalibrierungssatz ausgewählt. Die jeweiligen Gütezahlen (FOM), die für die folgenden Abbildungen und in Tabelle 2, weisen die erwartete Präzision auf und bestätigen die Durchführbarkeit in der Routineanalytik.

Abbildung 2. NIR-Spektren von Olivenölproben, die mit einem OMNIS NIR Analyzer Liquid mit 8-mm-Fläschchen analysiert wurden.

Ergebnis Jodwert

Abbildung 3. Korrelationsdiagramm und die jeweiligen FOMs zur Vorhersage des Jodwerts in Olivenöl. Die Laborwerte wurden mittels GC ausgewertet.

Parameter	SEC (mg/100 g)	SECV (mg/100 g)	SEP (mg/100 g)	R²CV
IV	0,38	0,40	0,38	0,974

Ergebnis K232

Abbildung 4. Korrelationsdiagramm und die jeweiligen FOMs zur Vorhersage von K232 in Olivenöl. Zur Ermittlung der Laborwerte wurde eine UV-Analyse durchgeführt.

Parameter	SEC	SECV	SEP	R²CV
K232	0.067	0.086	0.090	0.864

Ergebnis C16:0 Fettsäuregehalt

Abbildung 5. Korrelationsdiagramm und die jeweiligen FOMs zur Vorhersage des C16:0-Gehalts in Olivenöl. Die Laborwerte wurden mittels GC ausgewertet.

Parameter	SEC (%)	SECV (%)	SEP (%)	R²CV
C16:0	0.32	0.38	0.48	0.962

Ergebnis C18:1 Fettsäuregehalt

Abbildung 6. Korrelationsdiagramm und die jeweiligen FOMs zur Vorhersage des C18:1-Gehalts in Olivenöl. Die Laborwerte wurden mittels GC ausgewertet.

Parameter	SEC (%)	SECV (%)	SEP (%)	R²CV
C18:1	0.63	0.69	0.75	0.980

Ergebnis C18:2 Fettsäuregehalt

Abbildung 7. Korrelationsdiagramm und die jeweiligen FOMs zur Vorhersage des C18:2-Gehalts in Olivenöl. Die Laborwerte wurden mittels GC ausgewertet.

Parameter	SEC (%)	SECV (%)	SEP (%)	R²CV
C18:2	0.32	0.38	0.43	0.985

Ergebnis Induktionszeit

Abbildung 8. Korrelationsdiagramm und die jeweiligen FOMs zur Vorhersage der Induktionszeit von Olivenöl. Die Laborwerte wurden mit einem Rancimat ausgewertet.

Parameter	SEC (H)	SECV (H)	SEP (H)	R²CV
Induktionszeit	0.30	0.35	0.34	0.908

**Tabelle 2.** Gütezahlen für die Parameter Stearinsäure, α-Linolensäure, FFA, Peroxidwert und Brechungsindex in verschiedenen Olivenölen.
Parameter	SEC	SECV	SEP	R²CV
Stearinsäure (C18:0)	0.12%	0.22%	0.22%	0.778
α-Linolensäure (C18:3)	0.05%	0.05%	0.05%	0.633
FFA	0.03%	0.04%	0.04%	0.746
Peroxidwert	0,72 mval/kg	0,83 mval/kg	1,01 mval/kg	0.719
Brechungsindex	0.00011	0.00012	0.00012	0.998

Diese Application Note zeigt die positiven Eigenschaften der Olivenölanalyse mittels Nahinfrarotspektroskopie. Im Vergleich zu zeitaufwändigen konventionellen Analysemethoden ist bei Messungen mit NIRS keine Probenvorbereitung erforderlich. Dies führt letztlich zu einer Arbeitserleichterung (Tabelle 3) und reduzierten Kosten.

Neben den in dieser Application Note gezeigten Parametern können mit NIRS auch weitere Qualitätsparameter von Olivenöl wie der Steringehalt oder der Feuchtigkeitsgehalt bestimmt werden.

**Tabelle 3**. Übersicht über die Zeit bis zum Ergebnis für die Messung von Jodwert, FFA-Gehalt, Brechungsindex, K232, Induktionszeit und Fettsäurezusammensetzung in Olivenölen mit standardmäßigen Analysemethoden.
Parameter	Verfahren	Zeit bis zum Ergebnis
Jodwert	Gaschromatographie	~30 Minuten pro Probe
FFA-Gehalt, Peroxidzahl	Titration	~15 Minuten pro Probe
Brechungsindex	Refraktometer	~5 Minuten pro Probe
K232	UV-Absorption	~5 Minuten pro Probe
Fettsäurezusammensetzung	Gaschromatographie	~30 Minuten pro Probe
Induktionszeit	Rancimat	~1–15 Stunden pro Probe

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