Zeytinyağı kalite analizi üç temel parametreyle başlıyor: serbest asitlik, peroksit değeri ve polifenol içeriği. Bu üçlü hem teknolojik kaliteyi hem duyusal profili hem de sağlıkla ilişkili bileşenleri birlikte tarif ediyor. Serbest asitlik, trigliseridlerden hidrolize uğramış serbest yağ asitlerini (özellikle oleik asit) ölçüyor; sonuç oleik asit eşdeğeri gram olarak yüzde yüz gram başına veriliyor. Ekstra virgin sınıflandırması için serbest asitlik eşiği yüzde 0,8'in altında olmalı. Bu değer ham maddenin kalitesiyle, yani zeytinin hasat zamanı ve mekanik hasarıyla doğrudan ilişkili; gecikmiş hasat ve ezilmiş zeytinler lipaz enzimatik aktivitesini artırıp asitliği yükseltebiliyor. Peroksit değeri birincil oksidasyon ürünlerini (hidroperoksitler) milieşdeğer aktif oksijen/kg olarak ölçüyor. Ekstra virgin için üst sınır 20 meq O₂/kg. Bu parametre hem oksidatif stabilitenin bir anlık fotoğrafı hem de ilerideki ransidite riskinin göstergesi. Düşük peroksit değeri tek başına yeterli değil; peroksitler ilerleyen süreçte ikincil oksidasyona bozunduğundan yaşlanmış yağda peroksit değeri paradoks biçimde düşük çıkabiliyor. Bu nedenle K270 (konjuge dien analizi) gibi UV absorbans testleri tamamlayıcı analiz olarak kullanılıyor. Zeytinyağı kalite analizi içinde polifenol içeriği hem en karmaşık hem en tartışmalı boyutu oluşturuyor. Secoiridoid türevleri (oleokantal, oleakin, oleuropein aglikonu) başta olmak üzere hidroksitirozol ve tirozol zeytinyağının fonksiyonel polifenol profilini oluşturuyor. AB düzenlemesi 250 mg/kg'ın üzerinde polifenol içeren zeytinyağları için sağlık beyanına izin veriyor; bu eşik anlamlı bir kalite ayracı. Polifenol içeriği çeşide, hasat zamanına ve üretim teknolojisine göre dramatik biçimde değişiyor. Erken hasat yüksek klorofil ve yüksek polifenol anlamına geliyor; verim düşük ama kalite yüksek. İki fazlı sıkma yöntemi (dekaflor sistemi) üç fazlı sisteme kıyasla daha yüksek polifenol tutma kapasitesi sunuyor çünkü proses suyu eklemesi seyreltme etkisi yaratmıyor. Depolama koşulları zeytinyağı kalite analizinin statik bir fotoğraf olduğunu hatırlatıyor. Dolum sonrası ışık maruziyeti, yüksek sıcaklık ve oksijen teması hem peroksit değerini hem polifenol profilini bozuyor. Bu nedenle zeytinyağı kalite analizi üretimde olduğu kadar raf ömrü boyunca periyodik izleme gerektiriyor. Duyusal analiz (organoleptic assessment) kimyasal analizin tamamlayıcısı. Acılık (bitter) ve yakıcılık (pungency) oleokantal ve oleakin konsantrasyonuyla ilişkili; yüksek polifenol içerikli yağlar tipik olarak güçlü duyusal özellik sergiliyor. Panel değerlendirmesi EC standartlarına göre eğitimli tatma paneline dayanıyor; bu değerlendirme meyveli (fruity), acı ve yakıcı notların yoğunluğunu ve eksilerin (kusurların) varlığını kayıt altına alıyor.