HydroSOStainable Table Olives and Olive Oil: Quality, Functionality and Acceptance in the European Market

Abstract

Olive oil and table olives demand has been continuously increasing during the last decades due to their acclaimed health benefits, so, in order to increase productivity, the area under olive groves has increased and irrigation was implemented to enhance productivity. Nowadays, one of the main world challenges is the scarcity of water resources, and, given that agriculture is one of the most water demanding sectors it is important to develop water saving techniques to face this problem. When plants suffer water restrictions, the stress induced on its system can lead to an increased production of some functional and nutritional components. Based on that fact, the main hypothesis of this Doctoral thesis is that “The implementation of deficit irrigation strategies during different phenological stages of olive trees leads to the increase on functional and nutritional properties of table olives and olive oil”. These fruits were labelled as HydroSOStainable. For that purpose, “Manzanilla” raw and table olives after Spanish- style processing and “Arbequina” olive oil from water saving techniques had been studied (morphological, functional, nutritional and sensory characteristics). Concerning “Manzanilla” olives, two experiments were carried out: Experiment A was run in olive trees located in Sevilla, in Dos Hermanas (Spain), irrigation deficit strategies with different stress levels were applied during the pit hardening stage (stage II). Main results of these experiments indicated that saving water techniques applied during stage II made rounder, harder, lighter and greener olives than full irrigation. Minerals, antioxidants, total phenols, organic acids and sugars did not show statistical differences with the full irrigated olives. Polyphenolic profile was affected by water saving techniques and a moderate stress was the one producing the biggest changes as it increased the concentration of oleoside, elenoic acid glucoside, oleoside diglucoside, oleuropein and comselogoside, while the concentration of some polyphenols was decreased at higher stress levels. Regarding volatile composition and sensory analysis, some compounds were affected; esters were reduced with the stress while terpenes increased. Alcohols and phenolic compounds also increased on some samples. These changes affected the descriptive sensory analysis, hydroSOStainable table olives presented modified intensity of some attributes such as green-olive flavor, sourness, aftertaste, bitterness or crunchiness. Consumers did not perceive relevant differences among samples, except when olives were labelled with the HydroSOStainable logo. Those were the preferred table olives, and consumers were willing to pay higher prices for them. Finally, phenols bioaccessibility was not affected by the application of water saving techniques. Experiment B was run in olive trees located in Sevilla as well, in Coria del Río (Spain). Water deficit with different stress levels was applied during rehydration stage, just before harvest (stage III). In this experiment, hydroSOStainable olives presented a slight smaller size than control but the pulp:pit proportion was maintained. Antioxidant activity, total phenolic content and monounsaturated fatty acid (MUFA) content were highest with the highest water stress. Regarding the polyphenolic profile, hydroSOStainable table olives presented higher concentration of some polyphenols than control, such as luteolin-3-O-rutinoside, oleoside diglucoside, comselogoside, elenoic acid glucoside, dihydro-oleuropein and oleuropein. Finally, phenol bioaccessibility was not affected by the water stress. With respect to “Arbequina” olive oil, also two experiments took place: Experiment C: olive trees were located in Sevilla, in Carmona (Spain). Water restrictions were applied during pit hardening stage and one of the treatments was applied during the whole season. HydroSOStainable olive oils from Experiment C were classified as extra virgin olive oil (EVOO) and at moderate stress level applied during pit hardening the total phenolic content was increased, as well as oleic acid increase ~ 3.5 % of concentration and decreased the saturated fatty acids (SFAs). Some volatile compounds and sensory attributes also increased their concentration and intensity, respectively. Experiment D: olive trees were located in Ciudad Real (Spain), and the water saving techniques were applied during pit hardening stage. HydroSOStainable olive oils also were classified as EVOO and showed increased antioxidant activity and total phenolic content. These olive oils also improved the fatty acid profile as increased the MUFAs and decreased the SFAs. Volatile compounds and sensory descriptors were more balanced than in control oil

La demanda de aceite de olive y aceitunas de mesa ha sufrido un incremento durante las últimas décadas debido a los aclamados beneficios que aporta su consumo para la salud, por lo que su producción se ha visto incrementada y el cultivo del olivo se ha introducido en el regadío para poder incrementar su productividad. Como uno de los principales retos a los que nos enfrentamos hoy en día está la falta de recursos hídricos, siendo la agricultura uno de sus principales consumidores, por lo que es muy importante desarrollar técnicas de ahorro de agua en el campo para poder afrontar este problema. Al aplicar restricciones hídricas a las plantas, se produce un estrés en sus sistemas que puede derivar en un incremento en algunos de sus compuestos nutricionales y funcionales, por lo que la principal hipótesis de esta tesis doctoral es el incremento de las propiedades funcionales y nutricionales de las aceitunas de mesa y aceite de oliva procedentes de cultivos con estrategias de riego deficitario que se aplican durante diferentes estados fenológicos de crecimiento de las aceitunas. Estas aceitunas se han llamado HydroSOStenibles. Para llevarla a cabo, se han analizado aceitunas crudas y aderezadas siguiendo el estilo español de la variedad “Manzanilla” y aceites de oliva de la variedad “Arbequina” que proceden de estrategias de riego deficitario (características morfológicas, funcionales, nutricionales y sensoriales). Con respecto a las aceitunas “Manzanilla”, se han llevado a cabo dos experimentos: Experimento A: los olivos se sitúan en Sevilla, en Dos Hermanas (España). Las técnicas de riego deficitario, con diferentes niveles de estrés, se aplicaron durante la fase de endurecimiento del hueso (estadío II). Los principales resultados de este experimento indicaron que las estrategias de riego deficitario aplicadas durante el estadío II dieron aceitunas más redondas, duras, luminosas y verdes, lo que las hace más atractivas para los consumidores. Los minerales, antioxidantes, fenoles totales, ácidos orgánicos y azúcares no sufrieron cambios, mientras que el perfil polifenólico sí se vio afectado por el riego deficitario: con un estrés moderado se incrementó la concentración de oleósido, glucósido de ácido elenócio, diglucósido oleosido, oleuropeína y comselogósido mientras que un mayor estrés produjo el descenso de concentración de algunos polifenoles. Con respecto a los compuestos volátiles y el análisis sensorial, algunos compuestos se vieron afectados; los ésteres se redujeron con el estrés, mientras que los terpenos aumentaron. Los alcoholes y compuestos fenólicos aumentaron en algunas muestras. Estos cambios produjeron cambios en las intensidades de algunos atributos sensoriales como el aroma verde-aceituna, la acidez, el postgusto, el amargor o la crujibilidad. Los consumidores no percibieron estas diferencias entre muestras, pero al ser sometidos al efecto del logo, prefirieron las aceitunas de mesa hidroSOStenibles e indicaron que estaban dispuestos a pagar más por ellas. Por último, la bioaccesibilidad de fenoles no se vio afectada por las estrategias de riego deficitario. Experimento B: los olivos se sitúan en Sevilla también, concretamente en Coria del Río (España). Las estrategias de riego deficitario se llevaron a cabo durante la fase de rehidratación, justo antes de la cosecha (estadío III). Se aplicaron tratamientos con diferentes niveles de estrés. En este experimento, las aceitunas hidroSOStenibles fueron más pequeñas que el control, pero se mantuvo la proporción de pulpa. La actividad antioxidante, el contenido total de polifenoles y los ácidos grasos monoinsaturados aumentaron según aumentó el estrés hídrico. Con respecto al perfil polifenólico, las aceitunas hidroSOStenibles presentaron una mayor concentración de algunos polifenoles como la luteolina-3-O- rutinosido, diglucósido oleósido, comselogósido, glucósido de ácido elenoico, dihidro-oleuropeína y oleuropeína. Finalmente, la bioaccesibilidad de fenoles totales no se vio afectada por el riego deficitario.Los aceites de oliva de la variedad “Arbequina” también se dividen en dos experimentos: Experimento C: los olivos se sitúan en Sevilla, en la localidad de Carmona (España). Las restricciones se aplicaron durante la fase II y en uno de los tratamientos durante toda la temporada. Los aceites hidroSOStenibles se clasificaron como aceite de oliva virgen extra (AOVE) y, con un estrés moderado durante el endurecimiento del hueso, aumentó el contenido total de fenoles y la concentración de ácido oleico (~ 3.5 %). También disminuyó la concentración de ácidos grasos saturados (AGSs). Algunos compuestos volátiles y atributos sensoriales también aumentaron sus concentraciones e intensidades respectivamente. Experimento D: los olivos se sitúan en Ciudad Real (España). El riego deficitario se aplicó durante el endurecimiento del hueso. Los aceites de este experimento se clasificaron como AOVE. Se produjo un aumento de la actividad antioxidante y contenido total de polifenoles con el estrés hídrico. Se mejoró el perfil de ácidos grasos, ya que aumentó el contenido de ácidos grasos monoinsaturados y disminuyó el de saturados. Los compuestos volátiles y atributos sensoriales fueron más equilibrados que en el control