Development of novel analytical methodologies using advanced HRMS techniques for the authentication of bee products

Abstract

In recent years, food authenticity has gained increasing importance for both producers and consumers. Among widely consumed natural products, bee products occupy a prominent position due to their recognized nutritional and health-promoting properties. Products like royal jelly, bee pollen, and propolis are known for their benefits to people’s health. However, they are frequently prone to adulteration and mislabeling. Therefore, ensuring their authenticity is essential for protecting consumers, safeguarding producers, and maintaining transparency within the market. Organizations like the European Union (EU) and the European Food Safety Authority (EFSA) have established relevant guidelines to ensure food quality. However, these regulations do not cover the wide range of foods and cannot always guarantee authenticity in a constantly evolving market, making the need for updates on current regulations essential, along with the use of innovative analytical methodologies. In this context, High-Resolution Mass Spectrometry (HRMS) combined with statistical analysis represents a powerful approach for the thorough chemical characterization of food matrices. The experimental part of this doctoral thesis comprises the following sections: A) Mapping Royal Jelly’s Bioactive Profile by Liquid Chromatography Coupled to Trapped Ion Mobility Spectrometry and High-Resolution Mass Spectrometry(Chapter 3), B) Thorough Chemical Characterization of Bee Pollen and Propolis by LC-TIMS-HRMS: A Validated Workflow Integrating Target and Suspect Screening (Chapter 4), and C) Integrated Metabolomics Strategy Using LC-TIMS-HRMS and Chemometrics for Origin Authentication and Adulteration Detection of Royal Jelly (Chapter 5). The application of LC-TIMS-HRMS combined with statistical analysis providedqualitative and quantitative results that support the assessment of authenticity and quality of the bee products. Overall, these studies highlight the fact that analytical techniques can enhance the added value of Greek bee products, reinforce consumer confidence, protect producers, and contribute to the improvement of the food sector.

Τα τελευταία χρόνια η αυθεντικότητα τροφίμων αποκτά ολοένα και μεγαλύτερη σημασία τόσο για τους παραγωγούς όσο και για τους καταναλωτές. Μεταξύ των φυσικών προϊόντων ευρείας κατανάλωσης, τα προϊόντα μέλισσας κατέχουν εξέχουσα θέση λόγω των αναγνωρισμένων διατροφικών και ευεργετικών ιδιοτήτων τους. Προϊόντα όπως ο βασιλικός πολτός, η γύρη μελισσών και η πρόπολη είναι γνωστά για τα ευεργετικά τους συστατικά για τον άνθρωπο. Ωστόσο, είναι συχνά ευάλωτα σε νοθεία και παραπλανητική επισήμανση. Για τον λόγο αυτό, η διασφάλιση της αυθεντικότητάς τους είναι απαραίτητη για την προστασία των καταναλωτών, τη διαφύλαξη των παραγωγών και τη διατήρηση της διαφάνειας στην αγορά. Οργανισμοί όπως η Ευρωπαϊκή Ένωση (ΕΕ) και η Ευρωπαϊκή Αρχή για την Ασφάλεια των Τροφίμων έχουν φτιάξει οδηγίες με σκοπό να εξασφαλίσουν την ποιότητα των τροφίμων. Παρόλα αυτά, αυτές οι οδηγίες δεν μπορούν να καλύψουν το μεγάλο εύρος προϊόντων και να εγγυηθούν την αυθεντικότητά τους με την συνεχή εξέλιξη της αγοράς. Για αυτόν τον λόγο χρειάζονται ενημερώσεις στις οδηγίες αυτές με την συμβολή καινοτόμων αναλυτικών τεχνικών. Η φασματομετρία μάζας υψηλής διακριτικής ικανότητας συνδυασμένη με στατιστική ανάλυση μπορεί να γίνει ένα πολύ σημαντικό εργαλείο για τον χημικό χαρακτηρισμό διάφορων προϊόντων. Το πειραματικό μέρος της παρούσας διδακτορικής διατριβής περιλαμβάνει τις ακόλουθες ενότητες: Α) Χαρτογράφηση του βιοδραστικού προφίλ του βασιλικού πολτού με υγρή χρωματογραφία συζευγμένη με φασματομετρία ιοντικής ευκινησίας παγίδευσης ιόντων και φασματομετρία μάζας υψηλής διακριτικής ικανότητας (Κεφάλαιο 3), Β) Εκτενή χημικό χαρακτηρισμό της γύρης μελισσών και της πρόπολης με LC-TIMS-HRMS: Ένα επικυρωμένο πρωτόκολλο που συνδυάζει στοχευμένη σάρωση και σάρωση ύποπτών ενώσεων (Κεφάλαιο 4), και Γ) Mεταβολομική στρατηγική με χρήση LC-TIMS-HRMS και χημειομετρίας για την αυθεντικότητα της γεωγραφικής προέλευσης και την ανίχνευση νοθείας στον βασιλικό πολτό (Κεφάλαιο 5). Η χρήση LC-TIMS-HRMS σε συνδυασμό με στατιστική ανάλυση βοήθησαν στη λήψη ποσοτικών και ποιοτικών αποτελεσμάτων ικανά να συμβάλλουν στην τεκμηρίωση της αυθεντικότητας και της ποιότητας των μελισσοκομικών προϊόντων. Συμπερασματικά, οι μελέτες αυτές επισημαίνουν ότι οι αναλυτικές τεχνικές μπορούν να αναδείξουν την προστιθέμενη αξία των ελληνικών μελισσοκομικών προϊόντων, να ενδυναμώσουν την εμπιστοσύνη των καταναλωτών, να προστατέψουν τους παραγωγούς και να συμβάλλουν στη βελτίωση του τομέα των τροφίμων.