Study and promotion of Greek foods and beverages of national priority: determination of their volatile composition and bioactive content with cutting-edge mass spectrometric techniques

Abstract

The significance of the primary sector, both nationally and globally, is indisputable, as it constitutes a fundamental pillar of the economy and a major source of public revenue. At the same time, the composition of food is directly linked to human health, through either beneficial or harmful effects. Organizations like the European Union and the European Food Safety Authority have established relevant guidelines to ensure food quality. However, the rapidly evolving market conditions often render existing regulations insufficient, while incidents of food adulteration are frequently observed. Thus, the need for updating current regulations and adopting innovative analytical approaches becomes imperative, aiming to safeguard both authenticity and quality. The study of critical parameters, such as the volatile and phenolic profile of food products is a key tool in this direction. Honey and wine, two products with exceptional nutritional, economic, and cultural value for Greece, are at the core of this dissertation. The application of Mass Spectrometry, in combination with chromatographic techniques, highlights their qualitative characteristics and contributes to their authenticity. The experimental part of this doctoral dissertation comprises the following sections: I) The Aroma of Greek Honey Authenticity: Volatile Compounds as Botanical Origin Fingerprints through HS-SPME-GC-MS (Chapter 3), II) Exploring the Chemical Profile of Greek Honey Varieties via UHPLC-TIMS-QTOF-MS: From Metabolomic Fingerprints to Varietal Discrimination (Chapter 4), III) Greek PDO Xinomavro Wines: A Deep Dive into Their Chemical Composition and Geographical Origin by Using UHPLC-TIMS-QTOF-MS (Chapter 5). Through the application of Liquid and Gas Chromatography techniques coupled with Mass Spectrometry, the volatile and phenolic fractions were studied. Additionally, the use of statistical analysis led to qualitative and quantitative findings capable of contributing to the authenticity and quality of the examined products. This work reflects the conviction that the systematic application of advanced analytical techniques can enhance the value of Greek products, strengthen consumer confidence, protect producers, and contribute to the improvement of the domestic agri-food sector.

Η σημασία του πρωτογενούς τομέα, τόσο σε εθνικό όσο και σε παγκόσμιο επίπεδο, είναι αδιαμφισβήτητη, καθώς αποτελεί βασικό πυλώνα της οικονομίας και σημαντική πηγή κρατικών εσόδων. Παράλληλα, η σύσταση των τροφίμων συνδέεται άμεσα με την ανθρώπινη υγεία, μέσω ευεργετικών ή επιβλαβών δράσεων. Φορείς όπως η Ευρωπαϊκή Ένωση και η Ευρωπαϊκή Αρχή για την Ασφάλεια των Τροφίμων έχουν θεσπίσει σχετικές οδηγίες για την διασφάλιση της ποιότητας των τροφίμων. Ωστόσο, η ανάγκη για επικαιροποίηση των κανονισμών και υιοθέτησης καινοτόμων αναλυτικών προσεγγίσεων καθίσταται επιτακτική για τη διασφάλιση της αυθεντικότητας και ποιότητας.Η μελέτη παραμέτρων, όπως το πτητικό και το φαινολικό προφίλ των τροφίμων αποτελεί βασικό εργαλείο προς αυτή την κατεύθυνση. Το μέλι και το κρασί, βρίσκονται στο επίκεντρο αυτής της διατριβής. Η αξιοποίηση της Φασματομετρίας Μαζών σε συνδυασμό με χρωματογραφικές τεχνικές αναδεικνύει τα ποιοτικά τους χαρακτηριστικά και συμβάλλει στην αυθεντικότητα τους. Το πειραματικό τμήμα αυτής της διατριβής περιλαμβάνει τα ακόλουθα μέρη: Το Άρωμα της Αυθεντικότητας του Ελληνικού Μελιού: Πτητικές Ενώσεις ως Δακτυλικά Αποτυπώματα Βοτανικής Προέλευσης μέσω HS-SPME-GC-MS (Κεφάλαιο 3), Διερεύνηση του Χημικού Προφίλ Ποικιλιών Ελληνικού Μελιού μέσω UHPLC-TIMS-QTOF-MS: Από τα Μεταβολωμικά Αποτυπώματα στη Διάκριση Ποικιλιών (Κεφάλαιο 4), Ελληνικά ΠΟΠ Κρασιά Ξινόμαυρου: Μια Βαθιά Διερεύνηση της Χημικής τους Σύστασης και της Γεωγραφικής τους Προέλευσης με Χρήση UHPLC-TIMS-QTOF-MS (Κεφάλαιο 5). Μέσω της εφαρμογής τεχνικών υγρής και αέριας χρωματογραφίας συζευγμένων με φασματομετρία μαζών, μελετήθηκαν το πτητικό και το φαινολικό κλάσμα. Παράλληλα, η χρήση στατιστικής ανάλυσης οδήγησε σε ποιοτικά και ποσοτικά ευρήματα, ικανά να συμβάλουν στην τεκμηρίωση της αυθεντικότητας και της ποιότητας των προϊόντων. Η εργασία αυτή αποτυπώνει την πεποίθηση ότι η συστηματική εφαρμογή προηγμένων αναλυτικών τεχνικών μπορεί να ενισχύσει την αξία των ελληνικών προϊόντων, να ενισχύσει την εμπιστοσύνη των καταναλωτών, να προστατεύσει τους παραγωγούς και να συμβάλει στη συνολική αναβάθμιση της εγχώριας αγροδιατροφικής παραγωγής.