Μελέτες μεταβολομικής ανάλυσης με εφαρμογή στον αγροδιατροφικό τομέα
Authors: Μαρινάκη Μαρία 
Published: July 2024

Η παρούσα διατριβή είχε ως βασικό σκοπό τη μελέτη και τον ενδελεχή χαρακτηρισμό οινικών προϊόντων με τη χρήση μεταβολομικών αναλύσεων. Καινοτόμα, γρήγορα, στοχευμένα και μη στοχευμένα πρωτόκολλα υγρής και αέριας χρωματογραφίας σε συνδυασμό με φασματομετρία μάζας εφαρμόστηκαν σε γλεύκος αλκοολικής ζύμωσης, οίνο και τσίπουρο είτε για τη διάκριση τους ως προς την αυθεντικότητα και γεωγραφική προέλευση είτε για τη μελέτη των μεταβολικών βιοχημικών μονοπατιών ποικίλων μεταβολιτών κατά την οινοποιητική διαδικασία. Εφαρμόστηκαν διαφορετικές τεχνικές διαχωρισμού και προετοιμασίας του δείγματος και παράλληλα δημιουργήθηκαν σχεδιασμοί πειραμάτων DOE για βελτιστοποίηση της εκχύλισης πτητικών συστατικών από συγκεκριμένα υποστρώματα. Πιο συγκεκριμένα, αναπτύχθηκαν δύο πρωτόκολλα LC-MS, ένα στοχευμένης και ένα μη στοχευμένης μεταβολομικής ανάλυσης, μία μέθοδος HILIC-MS/MS και μία reversed phase UHPLC-TOF-MS και εφαρμόστηκαν σε δείγματα γλεύκους Μοσχάτου Αλεξανδρείας βιομηχανικής αλκοολικής ζύμωσης από οινοποιεία του νησιού της Λήμνου, με στόχο τη μελέτη των μοτίβων συμπεριφοράς των μεταβολιτών κατά τη ζύμωση και την αποσαφήνιση των πολύπλοκων ενζυμικών αντιδράσεων που επηρεάζουν την ποιότητα των οίνων. Η ολοκλήρωση της μελέτης του γλεύκους και της αλκοολικής ζύμωσης επετεύχθη με τη χρήση δύο ακόμη συμπληρωματικών πρωτοκόλλων GC-MS, τα οποία επέτρεψαν τη μέτρηση πτητικών συστατικών υψίστης σημασίας για μια αρωματική ποικιλία όπως το Μοσχάτο Αλεξανδρείας, μέσω HS-SPME και μη πτητικών/ημιπτητικών μέσω υγρής έγχυσης μετά από παραγωγοποίηση. Μέσω του πρωτοκόλλου HS-SPME-GC-MS κατέστη δυνατή η παρακολούθηση της συμπεριφοράς 109 πτητικών μεταβολιτών (τερπένια, τερπενοειδή, αλκοόλες, αλδεΰδες, εστέρες, νορισοπρενοειδή κ.λπ.), ενώ 69 μεταβολίτες (σάκχαρα, οξέα, αμινοξέα κ.λπ.) παρακολουθήθηκαν με το συμπληρωματικό πρωτόκολλο GC-MS με παραγωγοποίηση TMS. Όσον αφορά άλλα οινικά προϊόντα που μελετήθηκαν, η διάκριση ελληνικών οίνων και ελληνικών αποσταγμάτων ως προς τη γεωγραφική προέλευση και την αυθεντικότητά τους επετεύχθη με δύο μεθόδους HS-SPME-GC-MS βασισμένες σε σχεδιασμό πειραμάτων για τις βέλτιστες τιμές των παραγόντων της εκχύλισης SPME, με τη χρήση της Μεθοδολογίας Οριστικής Σχεδίασης Διαλογής και Επιφάνειας Απόκρισης, αντίστοιχα. Από αυτές προέκυψε ότι, 100 πτητικές ενώσεις ανιχνεύθηκαν και ημι-ποσοτικοποιήθηκαν σε 70 ΠΟΠ και ΠΓΕ ελληνικούς λευκούς και ερυθρούς οίνους, ενώ αντίστοιχα 92 μεταβολίτες εντοπίστηκαν στα 60 ελληνικά αποστάγματα που αναλύθηκαν. Η ισοαμυλική αλκοόλη ήταν χαρακτηριστική για τη διάκριση της ποικιλίας Αγιωργίτικο, οι τερπενικές ενώσεις ανέδειξαν το Μοσχοφίλερο ως μια από τις πιο ανθικές και αρωματικές ελληνικές ποικιλίες ΠΟΠ, ενώ στη Μαλαγουζιά ανιχνεύθηκαν υψηλά επίπεδα χοτριενόλης, οξείδιου της νερόλης, μυρκενόλη και α-τερπινεόλη. Στην περίπτωση των ελληνικών αποσταγμάτων, η σημαντικότερη κατηγορία ενώσεων ήταν τα τερπενοειδή, καθώς οι ποικιλίες του Μοσχάτου και Μοσχάτου Αλεξανδρείας δεσπόζουν στα αποστάγματα της Βορείου Ελλάδας, στα οποία συνήθως γίνεται και προσθήκη αρωματικών υλών, ενώ η τσικουδιά από την Κρήτη, παραγόμενη κυρίως από Σουλτανίνα και άλλες γηγενείς ποικιλίες, εμφάνισε μεγαλύτερη συγκέντρωση σε 2-μεθυλοπροπάν-1-όλη. Επιπρόσθετα, δημιουργήθηκε μία βάση δεδομένων ελληνικών τροφίμων με συγκεντρώσεις μεταβολιτών από διάφορες κατηγορίες χημικών ενώσεων, περιλάμβανε 26 διαφορετικούς τύπους τροφίμων για τα οποία αναφέρονταν συγκεντρώσεις πληθώρας μεταβολιτών, όπως έχουν βρεθεί από πίνακες επιστημονικών δημοσιεύσεων, συγκεντρώνοντας έτσι έναν πολύ μεγάλο όγκο πληροφοριών (περισσότερες από 14000 καταχωρήσεις) σε ένα εύχρηστο εργαλείο αναζήτησης ποσοτικών τιμών μεταβολιτών στη βιβλιογραφία, καθώς δεν υπήρχε παρόμοια βάση για ελληνικά τρόφιμα με συγκεντρώσεις μεταβολιτών παρά μόνο με γενικότερες ιδιότητες των τροφίμων.