Development of methods for food authenticity assessment using high resolution mass spectrometry

Abstract

Foods such as honey and olives held a prominent place in the market due to their beneficial effects on the human body. These properties are primarily attributed to the antioxidants in these foods, which are vital for the human body. Each food has a unique metabolome that can be used as a fingerprint. Through this, we can differentiate foods that differ in specific attributes, such as their geographical and botanical origin, extracting valuable information about their authenticity and possible adulteration. Thus, the overall objective of this thesis was to develop a holistic approach to detect fraudulent practices in honey and olives while simultaneously comprehensively characterizing these products based on their phenolic content. In this context, a high-end analytical platform (UHPLC-HRMS) that can acquire as much information as possible from the samples combined with chemometrics to build robust models is used in this thesis. Specifically, the build methodologies were used to characterize the phenolic content of Greek honey (Chapters 3 & 4) and Polish varieties (Chapter 3), as well as of important Greek olive cultivars (chapter 5). At the same time, utilizing modern chemometric methods makes it possible to determine unique biomarkers for discriminating Greek and Polish honeys, such as quinic and gentisic acid for Greek honey or acacetin and Chrysin for Polish honey (Chapter 3), or differentiating Greek honeys according to their botanical origins such as phenethyl caffeate for blossom honeys or eudesmic acid for thyme, gallic acid for oak and taxifolin for pine honey (Chapter 4). Finally, important biomarkers were revealed from the discrimination of Greek olive cultivars cultivated in different regions in Greece, such as dihydrocoumaricacid and 1,4 benzoquinone for Kalamata olives (Chapter 5).

Τρόφιμα όπως το μέλι και οι ελιές κατέχουν εξέχουσα θέση στην αγορά λόγω των ευεργετικών τους επιδράσεων στον ανθρώπινο οργανισμό. Αυτές οι ιδιότητες αποδίδονται κυρίως στα αντιοξειδωτικά που υπάρχουν σε αυτά τα τρόφιμα, τα οποία είναι ζωτικής σημασίας για τον ανθρώπινο οργανισμό. Κάθε τρόφιμο έχει ένα μοναδικό μεταβόλωμα που μπορεί να χρησιμοποιηθείως δακτυλικό αποτύπωμα. Μέσω αυτού, μπορούμε να διαφοροποιήσουμε τρόφιμα που διαφέρουν σε συγκεκριμένα χαρακτηριστικά, όπως η γεωγραφική και βοτανική προέλευσή τους, εξάγοντας πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με την αυθεντικότητά τους και την πιθανή νοθεία τους. Έτσι, ο γενικός στόχος αυτής της διατριβής ήταν η ανάπτυξη μιας ολιστικής προσέγγισης για την ανίχνευση παράνομων πρακτικών στο μέλι και τις ελιές, ενώ ταυτόχρονα χαρακτηρίζει συνολικά αυτά τα προϊόντα με βάση το φαινολικό τους περιεχόμενο. Σε αυτό το πλαίσιο, χρησιμοποιήθηκε μια αναλυτική πλατφόρμα (UHPLC-HRMS) που μπορεί να ανακτήσει όσο το δυνατόν περισσότερη πληροφορία από τα δείγματα σε συνδυασμό με χημειομετρικά εργαλεία για τη δημιουργία ισχυρών μοντέλων πρόβλεψης. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκαν οι μεθοδολογίες για τον χαρακτηρισμό του φαινολικού περιεχομένου των Ελληνικών (Κεφάλαια 3 & 4) και των Πολωνικών ποικιλιών μελιού (Κεφάλαιο 3), καθώς και σημαντικών Ελληνικών ποικιλιών ελιάς (κεφάλαιο 5). Ταυτόχρονα, η χρήση σύγχρονων χημειομετρικών εργαλείων κατέστησε δυνατό τον προσδιορισμό μοναδικών βιοδεικτών για τη διάκριση των Ελληνικών και Πολωνικών μελιών, όπως το κινικό και το γεντισικό οξύ για το Ελληνικό μέλι ή την ακασετίνη και την Χρυσίνη για το Πολωνικό μέλι (Κεφάλαιο 3), ή η διαφοροποίηση των Ελληνικών μελιών σύμφωνα με την βοτανική προέλευσή τους, όπως ο φαινυλ-αιθυλ-εστέρας του καφεϊκού οξέος για τα ανθόμελα ή το ευδεσμικό οξύ για το θυμάρι, το γαλλικό οξύ για τη βελανιδιά και η ταξιφολίνη για το πευκόμελο (Κεφάλαιο 4). Τέλος, αποκαλύφθηκαν σημαντικοί βιοδείκτες από τη διάκριση των Ελληνικών ποικιλιών ελιάς που καλλιεργούνται σε διάφορες περιοχές της Ελλάδας, 12 όπως το διυδροκουμαρικό οξύ και η 1,4 βενζοκινόνη για τις ελιές Καλαμών (Κεφάλαιο 5).