Advanced analytical strategies in inorganic and isotopic analysis for the authentication of food products in Portugal

Inês Alexandra Terra Viana Ribeiro Coelho

Key information

Authors:

Inês Alexandra Terra Viana Ribeiro Coelho (Inês Alexandra Terra Viana Ribeiro Coelho)

Supervisors:

Olivier F.X. Donard; João Carlos Moura Bordado (João Carlos Moura Bordado); Isabel Palmira Joaquim Castanheira

Published in

09/16/2022

Abstract

A origem geográfica dos géneros alimentícios é determinante para a sua qualidade final, sendo a sua correta identificação um fator chave para garantir a segurança ao longo da cadeia alimentar. Em Portugal, como no resto do mundo, existem muitos produtos como o vinho, o queijo e o azeite, aos quais o consumidor reconhece valor acrescentado por serem produzidos e classificados como Denominação de Origem Protegida (PDO). A fraude relacionada com a origem geográfica dos géneros alimentícios, é uma questão que tem vindo a ganhar importância ao longo dos anos. Os seus impactos podem ser sentidos a nível económico e de saúde pública. Informações precisas sobre a origem dos produtos alimentícios comercializados são de extrema importância por razões econômicas e de saúde. Embora essa informação seja obrigatória na rotulagem, a documentação nem sempre é confiável, pois é suscetível a falsificação. Como tal, a composição química dos géneros alimentícios pode ser a resposta para prevenir tais práticas fraudulentas. É essencial ter ferramentas analíticas que possibilitem a detecção de tais práticas fraudulentas com uma margem mínima de incerteza. Os dois principais objetivos deste trabalho são (1) estudar a presença e conteúdo de nutrientes e contaminantes em diferentes matrizes alimentares, com base em uma abordagem multielementar, e (2) avaliar a aplicação de estratégias analíticas avançadas em análises inorgânicas e isotópicas para a autenticação geográfica dos produtos alimentares portugueses. Este trabalho combinou diferentes estratégias analíticas para a autenticação de dois produtos alimentares portugueses, contribuindo para a sua caracterização. Apresentou uma nova abordagem analítica baseada em isótopos estáveis tradicionais e não tradicionais e na determinação multielementar. Demonstrou que a origem geográfica pode ser rastreada através da análise multielementar e isotópica usando ferramentas estatísticas quimiométricas para processamento de dados. Os métodos propostos requerem extensas bases de dados de suporte para que os resultados possam ser aplicados recorrentemente em estudos de autenticidade de rotina. Os resultados apresentados poderão, no futuro, integrar uma base de dados de autenticidade e uma Tabela de Composição de Alimentos para peras Rocha, vinho do Douro e vinho do Porto. Além de combater a fraude alimentar, a caracterização química de marcadores de autenticidade oferece aos produtores a oportunidade de acrescentar valor aos seus produtos autênticos. Estes podem, no futuro, vir a ser promovidos como produtos autênticos, ostentando nos seus rótulos um logótipo de autenticidade de assinatura química, complementando os logótipos de indicações geográficas da União Europeia já existentes. In recent years, consumers have shown a growing awareness and concern regarding the quality of the food they eat. There are different factors contributing to this increase in consumer’s interest such as recent outbreaks of foodborne diseases, a concern for animal welfare, environmental concerns, etc. The geographical origin of foodstuffs is crucial to its final quality, being its correct identification a key factor to ensure safety along the food chain. Moreover, in Portugal, as in the rest of the world, there are many products such as wine, cheese and olive oil, to which the consumer recognizes added value for being produced and classified as Protected Designation of Origin. The recent classification of the Mediterranean diet as Intangible Cultural Heritage of Humanity by UNESCO is another factor that reinforces the importance of the origin of food products. Fraud related to the geographical origin of foodstuffs, is an issue that has been gaining importance over the years. Its impacts can be felt at economical and public health levels. Accurate information regarding the origin of commercialized food commodities is of uttermost importance for economic and health reasons. Although such information is mandatory in labelling, documentation is not always trustworthy as it is susceptible to falsification. As such, the chemical composition of foodstuffs may provide the answer to prevent such fraudulent practices. It is essential to have analytical tools that enable the detection of such fraudulent practices with a minimal margin of uncertainty. The two main objectives of this work are (1) to study the presence and content of nutrients and contaminants in different food matrices, based on a multielement approach, and (2) to evaluate the application of advanced analytical strategies in inorganic and isotopic analysis for the geographical authentication of Portuguese food products. This work proposes combining different analytical strategies for the authentication of two Portuguese food products, contributing to their characterisation. It presented a new analytical approach based on traditional and non-traditional stable isotopes and multielement determination. It demonstrated that the geographical origin could be traced through multielement and isotopic analysis using chemometric statistical tools for data processing. The proposed methods require an extensive database of results to be helpful in routine authenticity testing schemes. The results presented may, in the future, integrate both an authenticity database and a Food Composition Databank for Rocha pears, Douro wine and Port wine. In addition to battling food fraud, the chemical characterization of authenticity tracers provides the opportunity for producers to build added value to their authentic products. These may, in the future, be promoted as authentic products by sustaining a chemical signature authenticity logo, complementing the already existing EU geographical indication logos.