Title Development and optimization of sample preparation protocols and instrumental analytical methods for quality control and characterization of dry-cured hams and white wines Title (croatian) Razvoj i optimiranje protokola za pripremu uzoraka te metoda za instrumentalnu analizu pršuta i bijelih vina u svrhu kontrole kvalitete i karakterizacije Author Dina Rešetar Maslov Mentor Sandra Kraljević Pavelić (mentor) Committee member Karlo Wittine (predsjednik povjerenstva) Committee member Antonio Starčević (član povjerenstva) Committee member Anita Horvatić (član povjerenstva) Committee member Sandra Kraljević Pavelić (član povjerenstva) Granter University of Rijeka Defense date and country 2019-07-22, Croatia Scientific / art field, BIOTECHNICAL SCIENCES Universal decimal classificationUDC ) 577 - Biochemistry. Molecular biology. Biophysics Abstract This doctoral thesis gives a detailed and critical overview of registration and compliance control processes for products registered under the EU quality schemes. Especially, currently used analytical methods and contemporary mass spectrometry (MS)-based molecular approaches, with the high potential of implementation in the food authenticity assessment, are presented along with their strengths and weaknesses. The lack of standardized guidelines and robust analytical methods has been noticed. Therefore, in this thesis, as part of the original experimental research, robust MS-based analytical methods and corresponding sample preparation workflows have been optimized, namely (i) absolute label-free quantification (LFQ) of proteins by high definition mass spectrometry (HDMSE) method, (ii) matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) mass spectrometry imaging (MSI) for detection of peptide profiles, (iii) gas chromatography mass spectrometry (GC-MS) for quantitative assessment of amino acids and (iv) MALDI time of flight (TOF) MS fingerprinting method for detection of wine fingerprints. In the analysis of analytical data, the chemometric methods, such as the principal component analysis (PCA), were applied. Optimized experimental and data processing settings were, for the first time, successfully implemented for: (a) the comprehensive characterization and the assessment of variability in quality traits for Protected Designation of Origin (PDO) “Istarski pršut/Istrski pršut”, authentic Croatian ham, (b) the differentiation of dry- and smoke-cured hams with different production technologies and (c) the classification of Croatian white wines. The herein optimized MS-based methods and protocols could potentially be implemented in the food authentication, the comprehensive characterization of dry-cured hams and the classification of white wines, which are already present on the market. The variability in quality traits for PDO “Istarski pršut/Istrski pršut” has been confirmed, therefore, further standardization of production is needed. Increased concentrations for lipophilic amino acids are the specificity of dry-cured hams produced without skin or with prolonged processing time, while the increased concentration of alanine could be a potential marker for the unique production of PDO “Istarski pršut/Istrski pršut”.
Abstract (croatian) Prošireni sažetak:
Doktorski rad daje detaljan i kritički pregled procesa registracije i kontrole usklađenosti za proizvode registrirane u okviru shema kvalitete Europske Unije. Prikazane su trenutno korištene metode analize, zajedno s njihovim snagama i slabostima, kao i suvremeni molekularni pristupi utemeljeni na spektrometriji masa (MS) s visokim potencijalom provedbe u procjeni autentičnosti hrane. Uočen je nedostatak standardiziranih smjernica i robustnih metoda analize za kontrolu kvalitete autentičnih prehrambenih i poljoprivredno-prehrambenih proizvoda.
Osnovna hipoteza istraživanja je da se osjetljivi i visoko propusni analitički pristupi i metode mogu koristiti u provjeri autentičnosti prehrambenih i poljoprivredno-prehrambenih proizvoda. Specifično:
1. Varijabilnost u svojstvima kvalitete, za pršute proizvedene prema zaštićenoj recepturi, može se karakterizirati analizom kemijskog sastava, teksturalnih svojstava i jedinstvenih molekularnih profila bjelančevina, peptida i aminokiselina prisutnih u pršutima. Instrumentalne metode analize temeljene na MS optimalne su za procjenu molekularnih profila.
2. Svako bijelo vino ima reprezentativni molekularni otisak koji se može detektirati pomoću instrumentalnih metoda analize temeljenih na MS. Potonji doprinosi klasifikaciji bijelih vina.
Opći cilj (svrha) doktorske disertacije jest poboljšanje mehanizama i alata za provjeru autentičnosti prehrambenih i poljoprivredno-prehrambenih proizvoda.
Specifični ciljevi istraživanja ove doktorske disertacije bili su sljedeći:
1. Unapređenje postojećih protokola za procjenu teksturalnih svojstava pršuta uz pomoć instrumentalnih metoda analize;
2. Razvoj robusnih metoda analize i pristupa, temeljenih na MS, za ciljanu kvalitativnu i kvantitativnu analizu bjelančevina i aminokiselina pršuta;
3. Razvoj robusnih metoda analize i pristupa, temeljenih na MS, za ciljanu kvalitativnu analizu peptida pršuta;
4. Razvoj brzih metoda analize, temeljenih na MS, za neselektivne analize molekularnih profila vina;
5. Sveobuhvatna karakterizacija ZOI „Istarski pršut/Istrski pršut“ kako bi se naknadno procijenila varijabilnost u kvaliteti;
6. Određivanje profila (slobodnih) aminokiselina pomoću GC-MS metode za nekoliko nedimljenih i dimljenih pršuta s različitim i zaštićenim tehnologijama proizvodnje u svrhu klasifikacije;
7. Određivanje neselektivnog molekularnog profila nekoliko hrvatskih bijelih vina pomoću MALDI MS metode za potrebe klasifikacije bijelih vina.
Postupci:
Kao dio originalnog eksperimentalnog istraživanja u ovom doktorskom radu, optimirana je instrumentalna metoda za određivanje teksturalnog profila pršuta te odgovarajući postupci pripreme uzoraka i metode analize temeljene na MS: apsolutna kvantifikacija proteina bez označavanja (LFQ) metodom visoke razlučivosti (HDMSE), metoda matricom potpomognuta ionizacija laserskom desorpcijom (MALDI) za molekularno oslikavanje (MSI) peptidnih profila, plinska kromatografija s detektorom masa (GC-MS) za kvantitativnu analizu aminokiselina i neselektivna MALDI MS metoda za detekciju ukupnog molekularnog profila bijelih vina. U analizi prikupljenih analitičkih podataka primijenjeni su kemometrijski postupci, poput metode analize glavnih komponenata (PCA).
Rezultati:
U ovom doktorskom radu optimirani eksperimentalni postupci i metode u sinergiji sa kemometrijskim metodama po prvi puta su uspješno primijenjeni za sveobuhvatnu karakterizaciju i procjenu varijabilnosti u svojstvima kvalitete za ZOI „Istarski pršut/Istrski pršut“, autentični hrvatski pršut koji se proizvodi prema zaštićenoj recepturi. Nadalje, provedena je klasifikacija: 1. nedimljenih i dimljenih pršuta s različitim, zaštićenim proizvodnim tehnologijama i 2. nekoliko hrvatskih bijelih vina.
Zaključci:
Potvrđena je varijabilnost u kvaliteti za ZOI „Istarski pršut/Istrski pršut“, stoga je potrebna daljnja standardizacija proizvodnje. Povećane koncentracije lipofilnih aminokiselina specifičnost su pršuta proizvedenih bez kože ili s produženim vremenom obrade, dok bi povišene koncentracije alanina mogle biti potencijalni marker za jedinstvenu zaštićenu proizvodnju ZOI “Istarski pršut/Istrski pršut”. Primijenjene brze i precizne metode bazirane na MS u sinergiji s kemometrijskim postupcima imaju visok potencijal primjene u rutinskoj kontroli autentičnosti prehrambenih i poljoprivredno-prehrambenih proizvoda.
Keywords
EU quality schemes
food and agro-food products
food fraud
food authenticity
dry-cured ham
wine
mass spectrometry
Keywords (croatian)
oznake kvalitete
prehrambeni i poljoprivredno-prehrambeni proizvodi
autentičnost hrane
pršut
vino
spektrometrija masa
Language english URN:NBN urn:nbn:hr:193:849028 Study programme Title: Medicinal chemistry Type of resource Text Extent Ova doktorska disertacija sadrži 303 stranice, 37 tablica, 66 slika, 11 priloga i 287 bibliografskih podataka File origin Born digital Access conditions Closed access Terms of use Repository Repository of the University of Rijeka, Faculty of Biotechnology and Drug Development Created on 2019-08-07 08:08:18
