Development of photonics based methodologies for the assessment of agricultural products and environmental pollutants
Authors: Ορφανάκης Εμμανουήλ 
Published: November 2024

Ο ποιοτικός έλεγχος και η ασφάλεια των προϊόντων αγροδιατροφής είναι υψίστης σημασίας εξαιτίας της υψηλής εμπορικής και διατροφικής αξίας τους, είναι ευάλωτα σε προσπάθειες νοθείας. Επίσης, ως αποτέλεσμα κακών πρακτικών συλλογής και διαχείρισης των προϊόντων υπάρχει η περίπτωση επιμόλυνσης τους με διάφορους επιμολυντές. Συχνά, στα προϊόντα αυτά ανιχνεύονται ουσίες που απειλούν την υγεία των καταναλωτών και καθιστούν έτσι τα προϊόντα ανασφαλή. Η ανίχνευση νοθευτών και επιμολυντών στα τρόφιμα πραγματοποιείται με σύγχρονες αναλυτικές τεχνικές οι οποίες είναι ακριβείς αλλά έχουν μεγάλο κόστος, είναι χρονοβόρες και διεξάγονται σε εξειδικευμένα αναλυτικά εργαστήρια. Όπως έχει διαπιστωθεί τα τελευταία χρόνια, η εφαρμογή φασματοσκοπικών μεθόδων αποτελεί μια εναλλακτική προσέγγιση στη μελέτη προϊόντων αγροδιατροφής με σημαντικές εφαρμογές και δυνατότητες στον έλεγχο της ποιότητας και ασφάλειας των τροφίμων. Οι οπτικές αναλύσεις δίνουν πληροφορίες για τη χημική σύσταση των δειγμάτων και απαιτούν ελάχιστη ως καθόλου προεπεξεργασία του δείγματος. Επιπλέον χαρακτηρίζονται από χαμηλό κόστος ανάλυσης, είναι ταχείς, και περιβαλλοντικά φιλικές. Ο συνδυασμός αυτών των τεχνικών με μεθόδους πολυπαραγοντικής στατιστικής ανάλυσης οδηγεί σε μεθοδολογίες με πολλές δυνατότητες στον έλεγχο αυθεντικότητας και ποιότητας προϊόντων αγροδιατροφής. Μέσω αυτών εξάγονται χρήσιμες πληροφορίες σχετικά με την προέλευση (π.χ. γεωγραφική, βοτανική), την ποιότητα και την ανίχνευση νοθείας, καθώς και την ανίχνευση διαφόρων επιμολυντών στα προϊόντα αγροδιατροφής. Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη και εφαρμογή μεθοδολογιών φωτονικής σε προϊόντα ελαιολάδου και μελιού. Συγκεκριμένα, στο μέλι πραγματοποιήθηκε για πρώτη φορά μια συστηματική μελέτη σε μεγάλο αριθμό δειγμάτων και με διαφορετικές τεχνικές οπτικής φασματοσκοπίας για την διάκριση της βοτανικής προέλευσης και την πρόβλεψη φυσικοχημικών παραμέτρων όπως σάκχαρα, ηλεκτρική αγωγιμότητα, υγρασία, HMF. Επίσης, συστηματική μελέτη πραγματοποιήθηκε και στο ελαιόλαδο με σκοπό την εξακρίβωση της ποικιλίας του και την πρόβλεψη της χημικής του σύστασης ως προς τα λιπαρά οξέα (κορεσμένα, μονοακόρεστα, πολυακόρεστα), στερόλες και πολυφαινόλες. Επιπλέον, επιτεύχθηκε η ανίχνευση επιμολυντών (Πολυκυκλικοί Αρωματικοί Υδρογονάνθρακες, ορυκτέλαια) σε ελαιόλαδο, για πρώτη φορά με μια γρήγορη και χαμηλού κόστους μεθοδολογία οπτικής φασματοσκοπίας. Η εργασία περατώθηκε στο Εργαστήριο Εφαρμογών Φωτονικής για την Αγροδιατροφή και το Περιβάλλον του Ινστιτούτου Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ του ΙΤΕ. Απώτερος στόχος της παρούσας διατριβής είναι η ανάπτυξη κατάλληλων μεθόδων βασισμένων στη φωτονική, με δυνατότητα εφαρμογής τους στο πεδίο των τροφίμων, παρέχοντας μία γρήγορη και χαμηλού κόστους εναλλακτική μεθοδολογία για έλεγχο ταυτότητας, ποιότητας και ασφάλειας. Η εφαρμογή και ανάπτυξη οπτικών φασματοσκοπικών μεθόδων θα αποτελέσει ένα πολύτιμο αναλυτικό εργαλείο για όλους εκείνους που εμπλέκονται στην αλυσίδα παραγωγής, τυποποίησης και διανομής προϊόντων διατροφής.