Progetto PIVOLIO

Processi Innovativi per la Valorizzazione dell’OLIO extravergine di oliva

nelle province di Bari e Foggia


OR 7.  CONFRONTO DELL'OLIO EXTRAVERGINE DI OLIVA MONOVARIETALE CON LE DOP

R.I.  Attività di ricerca industriale

Soggetti attuatori:

  • Centro di Ricerca per l’Olivicoltura e Industria Olearia (CRA Oli) di Rende (CS)
  • Consorzio CARSO, Valenzano (BA)
  • Laboratorio di Chimica Generale ed Inorganica (Di.S.Te.BA) Università di Lecce
  • Apulia Biotech, Valenzano (BA)

 

7.1 Confronto sulle presenze di elementi in tracce

Nel primo anno di sperimentazione, per ogni varietà interessata, sono stati analizzati i metalli in tracce ottenuti dalla mineralizzazione con forno a micronde di altrettanti campioni di olio e successiva analisi mediante ICP/MS. I 18 metalli selezionati mediante protocollo di letteratura sono stati utilizzati per l’analisi chemiometrica mediante PCA ed LDA. I risultati preliminari hanno dimostrato che è possibile discriminare, sulla base dei modelli statistico-matematici, i campioni in relazione alla varietà e alla zona di provenienza.

 

7.2 Confronto dei pattern di RMN 

Il Confronto dei pattern di RMN è stato effettuato mediante l’uso di analisi statistica multivariata (MVA). Per ogni spettro RMN si è proceduto a scomporre lo spettro in aree o istogrammi di ampiezza di base opportuna (buckets). Per questa operazione sono stati utilizzati appositi software (Software Analysis of Mixtures, Amix vers. 3.9.13, Bruker Biospin), dedicati allo studio metabolomico di miscele. Gli spettri (nella finestra spettrale considerata da 10.00 a 0.5 ppm) sono stati segmentati in rettangoli di base fissa di 0.04 ppm, ottenendo i buckets (con il metodo di generazione dei buckets consiste nella segmentazione in rettangoli di base fissa, “normal rectangular bucketing”). Dopo la fase di pretrattamento dei dati è stata condotta l'analisi esplorativa e discriminante dei dati. In particolare, è stata effettuata l’analisi delle Componenti Principali (PCA), e le analisi discriminanti PLS-DA ed OPLS-DA. L’Analisi delle componenti principali (Principal Component Analysis, PCA) è la più utilizzata tra i metodi statistici di tipo esplorativo; l’obiettivo è quello di ridurre la dimensionalità dei dati per ottenere una serie variabile che sia ottimizzata e di facile interpretazione. Tale tecnica ha inoltre lo scopo di raggruppare gli individui in un numero di classi omogenee in cui i gruppi non sono definiti a priori. La PCA viene frequentemente impiegata nella prima fase di elaborazione dei dati e serve a dare una visione generale del problema, a capire la relazione tra gli oggetti e le classi considerate e a fornire un’indicazione preliminare sul ruolo delle variabili note. La tecnica OPLS DA (analogamente alle tecniche di classificazione LDA e PLS DA), è recentemente la più utilizzata per la discriminazione tra campioni con differenti caratteristiche (per cultivar e/o origine geografica) così come è dimostrato in recenti studi di metabolomica [ , ]. Il vantaggio principale nell’utilizzo della PLS DA rispetto alla tecnica LDA è quello di aggirare problemi di collinearità delle variabili in input. Inoltre utilizzando la PLS DA la varianza tra le classi e la varianza all’interno della classe o categoria restano ben distinte e facilmente associabili direttamente alle variabili originarie. L’ulteriore miglioramento apportato dalla OPLS DA risiede nella capacità di separare la porzione della varianza utile ai fini predittivi dalla porzione di varianza non predittiva (che viene resa ortogonale).

Sono stati effettuati per ogni campione di olio spettri monodimensionali 1H RMN. Un singolo esperimento, è in grado di fornire un numero elevato di informazioni riguardo alla composizione chimica del campione. È stata eseguita per ogni spettro 1H RMN un’ integrazione delle aree (ossia dei segnali RMN) in istogrammi di ampiezza di base opportuna (in questo caso di base fissa dell’ampiezza di 0.04 ppm), definiti in letteratura “bins” o “bucket”. Questa operazione sostituisce il processo di integrazione manuale dello spettro NMR, che prima veniva effettuato dall’operatore per ciascuno dei segnali relativo a molecole note e di interesse, e rappresenta il punto di partenza dell’utilizzo dei dati RMN con moderni software, opportunamente dedicati allo studio metabolomico di miscele (Software Analysis of Mixtures, Amix vers. 3.9.13, Bruker Biospin). Cruciale in questa operazione è la scelta dell’ampiezza di base di tali istogrammi, poiché un singolo bucket deve possibilmente comprendere selettivamente l’area di un intero segnale RMN; è anche possibile, a seconda dei casi, unire uno o più buckets oppure selezionare un’ampiezza maggiore. Dopo questa fase preliminare di elaborazione degli spettri in matrice di dati, è stata condotta un'analisi esplorativa sui dati prodotti, ovvero un’analisi di carattere generale mediante la quale è stato possibile estrarre informazioni relative alla struttura dei dati. In particolare, è stata effettuata l’analisi PCA (Analisi delle Componenti Principali), oggi unanimemente riconosciuta come uno dei metodi fondamentali per l'esplorazione di dati relativi a sistemi multivariati biologici. Entrambi i tipi di spettri RMN acquisiti sono stati segmentati in rettangoli di base fissa di 0.04 ppm (metodo di generazione dei bucket utilizzato: normal rectangular bucketing). Le suddette matrici di dati RMN sono state analizzate mediante analisi statistica multivariata (MVA). È stata eseguita l’analisi multivariata esplorativa (ossia l’analisi delle componenti principali, PCA) e l’analisi discriminante OPLS-DA (Orthogonal Partial Least Squares Discriminant Analysis), con lo scopo di evidenziare eventuali differenze e/o attinenze tra i campioni stessi.

 

SP.Attività di sviluppo precompetitivo

  1. Realizzazione di prototipo: protocollo di procedura per la valutazione dei DOP con particolare attenzione ai pattern di RMN.

Lo studio statistico di campioni di oli extra vergine di oliva, ha permesso la caratterizzazione dei profili metabolici degli oli e la costruzione di una appropriata banca dati di spettri RMN di oli monovarietali di provenienza Italiana (di origine pugliese). Questo database consiste di 450 campioni di olio extravergine di oliva monovarietale per annata di produzione. Tale database è stato utilizzato come confronto per lo studio di campioni esterni al database, costituiti da oli misti (DOP) appartenenti alla stessa annata o ad annate successive a quella del database di riferimento. Il modello statistico elaborato è stato utilizzato per effettuare l’analisi di predizione di campioni test esterni. Come atteso, i campioni di olio utilizzati come set esterni sono stati correttamente classificati nelle classi di appartenenza, le quali erano state precedentemente definite con la varietà dell’olio monovarietale descritta dal modello.

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