Προσδιορισμός χημικών δεικτών και ανάπτυξη χημειομετρικών μοντέλων ως εργαλεία ταυτοποίησης της αυθεντικότητας μελιών
Authors: Ξαγοράρης Μαρίνος 
Published: October 2023

Ο προσανατολισμός της Ευρωπαϊκής Ένωσης σε ερευνητικά προγράμματα ανάδειξης και προστασίας των εμβληματικών προϊόντων των κρατών-μελών της είναι έντονος τα τελευταία χρόνια. Η Ελλάδα αποτελεί μία από τις περιοχές της βαλκανικής χερσονήσου με έντονη βλάστηση και βιοποικιλότητα, που συμβάλλει στην παραγωγή υψηλής ποιότητας μελιού με έντονο εμπορικό και ερευνητικό ενδιαφέρον. Η παρούσα διδακτορική διατριβή είχε ως στόχο τη απομόνωση, ανίχνευση και ταυτοποίηση των πτητικών και μη πτητικών κλασμάτων αμιγών ελληνικών μελιών μέσω τεχνικών ενόργανης χημικής ανάλυσης και την χρήση των αποτελεσμάτων για την ανάπτυξη χημειομετρικών μοντέλων αυθεντικότητας. Η μελέτη επικεντρώθηκε στην βελτιστοποίηση της παραλαβής του πτητικού κλάσματος, την μελέτη των φαινολικών συστατικών από επιλεγμένα δείγματα, την καταγραφή φασματοσκοπικών δεδομένων αλλά και την δημιουργία μιας βάσης δεδομένων που με την βοήθεια της χημειομετρίας θα αντιμετωπίσει ζητήματα αυθεντικότητας του μελιού. Η μελέτη ξεκίνησε με μια εκτενή βιβλιογραφική ανασκόπηση, επισημαίνοντας τους περιορισμούς των παραδοσιακών φυσικοχημικών μεθόδων για την ανίχνευση της βοτανικής προέλευσης του μελιού και τις δυνατότητες των τεχνικών ενόργανης χημικής ανάλυσης. Η ανασκόπηση υπογράμμισε την ανάγκη για ακριβείς και αξιόπιστες μεθόδους που θα τυποποιούν τα αμιγή ελληνικά μέλια και δεν θα θέτουν σε κίνδυνο την εμπιστοσύνη των καταναλωτών και τη φήμη της βιομηχανίας μελιού. Η δειγματοληψία των 655 δειγμάτων μελιών πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο δυο ερευνητικών προγραμμάτων σε συνδυασμό με επαγγελματίες μελισσοκόμους κατά την διάρκεια της μελισσοκομικής περιόδου 2018 έως 2021. Τα δείγματα υποβλήθηκαν σε ανάλυση με βάση την ευρωπαϊκή και ελληνική νομοθεσία ενώ αποθηκεύτηκαν με βάση τα πρότυπα ορθής πρακτικής.Στην ενότητα της ανάπτυξης και βελτιστοποίησης της μεθοδολογίας επιφανειακής απόκρισης των πτητικών συστατικών, επιλέχθηκαν ποικιλίες με έντονο οικονομικό, εξαγωγικό και ερευνητικό ενδιαφέρον. Από τις 31 τουλάχιστον πτητικές ενώσεις που απομονώθηκαν από το θυμαρόμελο με την χρήση της τεχνικής SPME και την ανάλυση με χρωματογραφία GC-MS οι 10 κρίθηκαν ως οι κυριότερες. Αντίστοιχα, από τις 49 τουλάχιστον πτητικές ενώσεις του ερεικόμελου οι 13 θεωρήθηκαν ότι συμβάλλουν σημαντικότερα. Και στις δυο περιπτώσεις η θερμοκρασία, ο χρόνος εκχύλισης και η αναλογία νερού: μέλι (v/m) ήταν οι πιο σημαντικοί παράγοντες με θετική επίδραση στην ανάκτηση για τις περισσότερες πτητικές ενώσεις. Ο χρόνος εξισορρόπησης εξασφάλιζε την ποιοτική και ποσοτική επαναληψιμότητα, ενώ ο όγκος του δείγματος σχετιζόταν με την απομόνωση δευτερευουσών ενώσεων. Επίσης, η επίδραση της ταχύτητας αναδευσης διαπιστώθηκε ότι είναι αρκετά σημαντικός στο πλαίσιο προγνωστικών μοντέλων. Σε κάθε περίπτωση, ένα σύνολο δοκιμών εξωτερικής επικύρωσης χρησιμοποιήθηκε για την τεκμηρίωση της μεθόδου. Στο επόμενο τμήμα της μελέτης, η χρήση της ενόργανης ανάλυσης GC-MS σε συνδυασμό με την χημειομετρική τεχνική Stepwise-LDA βοήθησε στην κατασκευή ενός εργαλείου για τον έλεγχο της αυθεντικότητας των τεσσάρων πιο εμπορικών μελιών της Ελλάδας. Τα μέλια ελάτου, θυμαριού, πεύκου και εσπεριδοειδών ταξινομήθηκαν ορθά σε ποσοστό 85,5% με διασταυρούμενη επικύρωση 82,3% και εξωτερική επικύρωση 88,5%. Επίσης, η ίδια χημική ανάλυση χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή μιας βάσης αεροχρωματογραφικών δεδομένων 596 δειγμάτων. Κατά αυτόν τον τρόπο, επισημάνθηκαν οι κυριότερες πτητικές ενώσεις που θα μπορούσαν να δώσουν τον «τύπο» του μελιού ενώ ανιχνεύτηκαν ενώσεις με σημαντική παρουσία σε παραπάνω από έναν τύπο μελιού όπως, η βενζαλδεΰδη, η φουρφουράλη, το οκτάνιο, το εννεάνιο, το ενδεκάνιο, η 1-εννεανόλη, η 2-φαινυλοακεταλδεϋδη, και κάποιοι μεθυλεστέρες. Η ανάλυση των φαινολικών συστατικών με τη χρήση LC-Qtof-MS σε 82 δείγματα αμιγών ποικιλιών συμπεριλαμβανομένων μελιών από θυμάρι, πεύκο, έλατο, ερείκη, βαμβάκι, κουμαριά, καστανιά, ηλίανθο και πορτοκαλιά έδειξε την ανίχνευση τουλάχιστον 28 ενώσεων. Από αυτές τις ενώσεις, οι 23 βρέθηκαν σε υψηλή περιεκτικότητα, ενώ κάποιες θα μπορούσαν να αποτελέσουν, ενδεχομένως, χημικούς δείκτες βοτανικής προέλευσης για μερικά από αυτά. Η φασματοσκοπία FTIR κατέγραψε φασματοσκοπικά δεδομένα ενώ σε συνδυασμό με την χημειομετρική τεχνική Stepwise-LDA ταξινόμησε με ακρίβεια (ορθή ταξινόμηση 93,5%, διασταυρούμενη επικύρωση 82,5%, εξωτερική επικύρωση 84,6%) τα πιο εμπορικά δείγματα μελιού με βάση τη βοτανικής τους προέλευση.Η φασματοσκοπία Raman έναντι των παραδοσιακών φυσικοχημικών αναλύσεων του μελιού, φάνηκε σαφώς πιο ισχυρό ως εργαλείο ως προς την βοτανική διάκριση των μελιών ελάτου, πεύκου και θυμαριού. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα το ποσοστό ορθής κατάταξης των μελιών με την χρήση Raman ήταν 95,3%, 90,6% και 84,3% ως προς την ορθή κατάταξη, εσωτερική και εξωτερική επικύρωση, αντίστοιχα. Η διαφοροποίηση βάσει της καταγραφής με FS ορθής γωνίας αποδείχθηκε ένα ακόμα αξιόπιστο εργαλείο. Τα 87 συνολικά δείγματα μελιού από τέσσερις βοτανικές ποικιλίες (21 θυμάρι, 18 πεύκο, 21 έλατο και 16 εσπεριδοειδή) ταξινομήθηκαν με υψηλά ποσοστά κατάταξης με βάσει δύο φθορισμομετρικές περιοχές (λex = 330 και 360 nm). Στην πρώτη περίπτωση (λex= 330 nm) το ποσοστό ορθής κατάταξης, εσωτερικής και εξωτερικής επικύρωσης ήταν 94,9%, 94,9% και 82,1%, αντίστοιχα. Ενώ στην δεύτερη περίπτωση (λex= 360 nm) ήταν 81,4%, 79,7% και 82,1%, αντίστοιχα. Και στις δύο περιπτώσεις, τα αποτελέσματα επιβεβαίωσαν ότι οι φθορίζουσες φαινολικές ενώσεις που απορροφούν σε αυτά τα μήκη κύματος σχετίζονται με την βοτανική προέλευση των αμιγών μελιών. Συμπερασματικά, η παρούσα διδακτορική μελέτη ανέπτυξε με επιτυχία χημειομετρικά μοντέλα αυθεντικότητας για το ελληνικό μέλι χρησιμοποιώντας τόσο χρωματογραφικά όσο και φασματοσκοπικά δεδομένα. Τα χημειομετρικά μοντέλα που αναπτύχθηκαν προσφέρουν ένα πρακτικό εργαλείο για τους παραγωγούς μελιού, τις ρυθμιστικές αρχές και τα εργαστήρια ελέγχου ποιότητας για την επαλήθευση της γνησιότητας και της ταυτότητας του ελληνικού μελιού. Με την εφαρμογή αυτών των μοντέλων, οι παραγωγοί και έμποροι μπορούν να προστατεύσουν τους καταναλωτές και να διατηρήσουν την ακεραιότητα της βιομηχανίας μελιού. Η μελέτη υπογραμμίζει επίσης τη σημασία της συνεχιζόμενης έρευνας και ανάπτυξης στον τομέα της αυθεντικότητας του μελιού σε συνδυασμό με την ενόργανη χημική ανάλυση.