Development of the Hellenic database on nutrient composition and quality features of branded foods. Structure of the database, uses of data and digital applications

Abstract

The aim of the current PhD thesis is to develop the first Greek dynamic, up-to-date, and granular Branded Food Composition Database (BFCD). Its overall objective is to demonstrate that a Hellenic BFCD is a crucial tool for food and nutrition policy, academia, food industry, public health, legislative bodies, and consumers, to enhance public health. For the evolvement of the preliminary structure already launched by the Laboratory of Food Chemistry and Analysis, into a dynamic, up-to-date, and granular BFCD, a series of modifications and additions in the preliminary structure, as well as targeted expansions to specific subcategories, were considered necessary. Recently, allergies and/or intolerances have been recognised as an emerging concern for various stakeholders. Thus, HelTH, as named the preliminary structure, was expanded to include allergen information. In addition, fresh insights on the occurrence of food allergens in branded foods, as well as concerns about allergen declaration that need to be addressed to enhance label information were yielded. Regarding HelTH’s exploitation as a tool for food and nutrition policy, data were used for the application of Nutri-Score and the NOVA Classification System for the extraction of valuable outcomes related to the nutritional quality and the degree of processing of branded foods, as well as related to the suitability of these systems for Greece. Nutri-Score demonstrated good conformity with the national recommendations by evaluating vegetables, legumes, and low-fat dairy products positively and sweets and processed meats unfavourably. It also demonstrated a strong ability to guide consumers towards making healthier dietary decisions, in accordance with national recommendations, while it identified areas for improvement in the food supply and demonstrated the potential to steer manufacturers and consumers towards less energy-dense and more nutrient-dense choices. Ultra-processed foods (UPFs), according to the NOVA Classification, are industrially formulated products characterized by the presence of food additives and suboptimal nutrient profiles. The consumption of UPFs has been linked with various non-communicable diseases (NCDs). However, BFCDs, a prerequisite for having access to products’ ingredient lists, have been rarely employed in UPFs’ research. The Nutri-Score performance of UPFs discovered with access to HelTH was improved, and they demonstrated a range of nutritional compositions appropriate for all Nutri-Score grades. When NOVA was used with the relevant BFCD, the presumption that all UPFs have the same negative nutritional composition was questioned. HelTH can also be used for the detailed description of the braded foodscape in Greece. Particularly, the granular and up-to-date character of this BFCD allows to fully describe specialized food groups available in the marketplace, such as the biological/organic foods, products bearing claims towards naturality, and plant-based imitations. Searching for healthier options, modern consumers resort to products promoted as "natural/organic." There is, however, little data connecting the claims made on-pack with better nutritional composition. HelTH’s analyses showed that there was very little evidence that being branded as natural or organic was associated with having a better nutritional composition. In addition, while consumers are increasingly adopting plant-based meat and dairy imitation products, the nutritional quality and adequacy of those foods to act as a substitute is still under discussion. HelTH’s expansion and analysis showed that plant-based imitations had variable composition based on their main ingredient, and the substitution of specific food groups with plant-based alternatives may not support an equivalent or improved diet. HelTH can also be exploited as the means to provide food-based nutritional guidance. HelTH’s data were used to test the alignment of Nutri-Score and NOVA Systems with the Mediterranean Diet (MD) recommendations. MD is being promoted worldwide as a healthy dietary pattern. Testing the alignment of Nutri-Score with the MD Pyramid is a key step in ensuring that future food-level policies will not be conflicting with existing dietary guidelines. HelTH’s foods were classified as eligible or not for inclusion in the MD and their Nutri-Score grade was compared with the MD tier they were ranked to. Foods that were ranked at the bottom tiers of the MD Pyramids, that are proposed for daily consumption, were commonly graded as A by the Nutri-Score algorithm. In contrast, at the top tiers of the Pyramids, that foods are recommended to be consumed rarely, the most common Nutri-Score grades were D or E. This fact suggested a good alignment between MD and Nutri-Score. Good discriminatory capacity was also seen within each tier. Regarding the testing of the alignment of the NOVA Classification System with the MD recommendations as presented in the MD pyramids, NOVA had low discriminatory capacity across the MD tiers, and it restricted food choices to <30% of foods currently available in supermarkets and <60% within the recommended MD tiers. NOVA could not always identify suitable food choices in line with the MD recommendations in the modern packaged food environment. UPFs’ consumption has also been positively linked to the presence of allergic symptoms, but it is yet unknown whether this is linked to their nutritional composition or allergen load. According to HelTH’s analyses, even though UPFs were more likely to contain allergens than unprocessed foods, the products’ recipe/matrix was more strongly linked to allergens’ presence. Exposure to trace allergens was more common for UPFs than unprocessed foods (45.4% vs. 28.7%), but the extent of contamination was similar (2.3 vs. 2.8 trace allergens). Overall, UPFs were more complex mixtures with higher numbers of allergens per food and were more prone to cross-contamination. Although the degree of processing was not considered a sufficient indicator for the identification of allergen-free choices within the same subcategory, HelTH has all the specifications to promote personalized nutrition. As demonstrated by the collaborations already conducted, HelTH can be used as the data source for the development of digital applications. Therefore, the development of a mobile app specialized for HelTH would be a milestone in the promotion of personalized nutrition on a mass level in Greece, it would augment its impact and also would promote nutrition and health research, by collecting app’s consumption data. In conclusion, it is worth highlighting that no one from the studies presented herein would be implemented without access to branded food data and thus, to emphasize the importance of the development of national BFCDs. The present doctoral dissertation delivers HelTH, the first and unique Greek BFCD and validates the hypothesis that such a granular, up-to-date and dynamic infrastructure can be used a) to guide data-driven policy decisions, b) to fully describe the branded food environment in Greece in terms of products’ nutritional composition and quality, their degree of processing, allergens’ presence and quality indicators, c) to provide food-based nutritional guidance, d) to facilitate consumers’ food choices, and e) as the data source for the development of digital applications that promote personalized nutrition, with an ultimate goal that its dissemination will impact in the enhancement of public health.

Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη της πρώτης ελληνικής δυναμικής, επίκαιρης και λεπτομερούς Βάσης Δεδομένων Επώνυμων Συσκευασμένων Τροφίμων (ΒΔΕΣΤ). Γενικός της στόχος είναι να αποδείξει ότι η ελληνική ΒΔΕΣΤ είναι ένα απαραίτητο εργαλείο για την πολιτική των τροφίμων και της διατροφής, την ακαδημαϊκή κοινότητα, τη βιομηχανία των τροφίμων, τα νομοθετικά όργανα και τους καταναλωτές. Για την εξέλιξη της πρωταρχικής δομής, η οποία έχει ήδη υλοποιηθεί στο Εργαστήριο Χημείας & Ανάλυσης Τροφίμων, σε μία επίκαιρη, δυναμική και λεπτομερή ΒΔΕΣΤ, μία σειρά τροποποιήσεων και προσθηκών στην πρωταρχική δομή, καθώς επίσης και στοχευμένες επεκτάσεις σε συγκεκριμένες υποκατηγορίες τροφίμων, κρίθηκαν απαραίτητες. Τα τελευταία χρόνια, οι αλλεργίες και οι δυσανεξίες έχουν αναγνωριστεί σαν ένα επείγων ζήτημα από πολλά ενδιαφερόμενα μέρη. Έτσι, η HelTH, όπως ονομάστηκε αυτή η πρωταρχική δομή, επεκτάθηκε για να συμπεριλάβει πληροφορίες για τα αλλεργιογόνα. Επιπλέον, νέα ευρήματα για την παρουσία των αλλεργιογόνων στα ΕΣΤ και ζητήματα που απασχολούν σχετικά με την επισήμανση των αλλεργιογόνων και χρήζουν αντιμετώπισης για τη βελτίωση της πληροφορίας των ετικετών αναδύθηκαν. Σχετικά με την αξιοποίηση της HelTH ως ένα εργαλείο για την πολιτική των τροφίμων και της διατροφής, τα δεδομένα της χρησιμοποιήθηκαν για την εφαρμογή των συστημάτων Nutri-Score και NOVA για την εξαγωγή πολύτιμων συμπερασμάτων τόσο για τη διατροφική ποιότητα και το βαθμό επεξεργασίας των ΕΣΤ της ελληνικής αγοράς, όσο και για την καταλληλόλητα των δύο αυτών συστημάτων που βρίσκονται στο προσκήνιο της ευρωπαϊκής πολιτικής των τροφίμων, για την Ελλάδα. Tο Nutri-Score βαθμολόγησε ευνοϊκά ομάδες τροφίμων όπως λαχανικά, όσπρια και γαλακτοκομικά προϊόντα χαμηλών λιπαρών και μη ευνοϊκά γλυκά και επεξεργασμένα κρέατα, δείχνοντας έτσι μία καλή συμφωνία με τις εθνικές διατροφικές συστάσεις. Επιπλέον, έδειξε μία καλή ικανότητα να ενημερώνει τους καταναλωτές σχετικά με τις καλύτερες επιλογές τροφίμων σε συμφωνία με τους εθνικούς οδηγούς και μία δυναμική να καθοδηγεί τους καταναλωτές και τους παρασκευαστές τροφίμων προς λιγότερο ενεργειακά πυκνές και περισσότερο θρεπτικά πυκνές επιλογές, τονίζοντας περιοχές βελτίωσης στην αγορά των τροφίμων. Τα υπερεπεξεργασμένα τρόφιμα (ΥΕΤ), ως προς το σύστημα NOVA, είναι βιομηχανικώς παραγμένα τρόφιμα που χαρακτηρίζονται από την παρουσία πρόσθετων και υποβέλτιστα διατροφικά περιγράμματα. Η κατανάλωση ΥΕΤ έχει συνδεθεί με ποίκιλα χρόνιων νοσημάτων. Παρόλα αυτά, οι ΒΔΕΣΤ, ένα προαπαιτούμενο για την πρόσβαση στις λίστες συστατικών των τροφίμων, χρησιμοποιούνται σπανίως στην έρευνα των ΥΕΤ. Τα ΥΕΤ που ανιχνεύτηκαν με χρήση των δεδομένων της HelTH είχαν βελτιωμένη απόδοση στο Nutri-Score και επέδειξαν ποικίλες διατροφικές συστάσεις κατάλληλες για όλες τις βαθμολογίες του Nutri-Score. Η υπόθεση ότι όλα τα ΥΕΤ έχουν την ίδια μη ευνοϊκή διατροφική σύσταση αμφισβητείται όταν το NOVA εφαρμόζεται με την κατάλληλη ΒΔΕΣΤ. Η HelTH μπορεί επίσης να αξιοποιηθεί για την περιγραφή του τοπίου των ΕΣΤ της ελληνικής αγοράς. Συγκεκριμένα, έχει τη δυνατότητα περιγραφής ακόμη και ειδικευμένων κατηγοριών τροφίμων όπως τα βιολογικά/οργανικά και τα φυσικά, καθώς επίσης και τα προϊόντα φυτικών απομιμήσεων, γεγονός που αποδεικνύει τον λεπτομερή και επίκαιρο χαρακτήρα της. Οι σύγχρονοι καταναλωτές στρέφονται σε τρόφιμα που προωθούνται ως φυσικά ή οργανικά στο κυνήγι τους για πιο υγιεινές επιλογές. Παρόλα αυτά, η έρευνα που συνδέει τέτοιους ισχυρισμούς με βελτιωμένη διατροφική σύσταση είναι περιορισμένη. Οι αναλύσεις της HelTH έδειξαν ότι η απόδειξη σύνδεσης μεταξύ φυσικής/οργανικής επισήμανσης και βελτιωμένης διατροφικής σύστασης ήταν εξαιρετικά σπάνια. Επιπλέον, ενώ οι καταναλωτές υιοθετούν όλο και περισσότερο τις φυτικές απομιμήσεις στη διατροφή τους, η διατροφική ποιότητα και επάρκεια αυτών των τροφίμων να δράσουν ως υποκατάστατα είναι ακόμη υπό συζήτηση. Η επέκταση και η ανάλυση της HelTH έδειξαν ότι οι φυτικές απομιμήσεις έχουν ποικιλόμορφη σύσταση που βασίζεται στο βασικό συστατικό τους, και η υποκατάσταση συγκεκριμένων ομάδων τροφίμων με φυτικές εναλλακτικές ίσως να μην υποστηρίζει μία αντίστοιχη ή βελτιωμένη διατροφή. Η HelTH μπορεί επιπλέον να αξιοποιηθεί για διατροφική καθοδήγηση σε επίπεδο τροφίμου. Τα δεδομένα της χρησιμοποιήθηκαν για τον έλεγχο της συμφωνίας των συστημάτων Nutri-Score και NOVA με τις διατροφικές συστάσεις της Μεσογειακής Διατροφής (ΜΔ). Η ΜΔ προωθείται παγκοσμίως ως ένα από τα πιο ωφέλιμα διατροφικά πρότυπα για την υγεία. Ο έλεγχος της συμφωνίας του Nutri-Score με την πυραμίδα της ΜΔ είναι ένα βήμα-κλειδί για την αποφυγή αντιπαραθέσεων μεταξύ μελλοντικών πολιτικών με τις υπάρχουσες διατροφικές οδηγίες. Τα τρόφιμα της HelTH ταξινομήθηκαν ως επιλέξιμα ή όχι για τη ΜΔ και η βαθμολογία τους στο Nutri-Score συγκρίθηκε με τη θέση τους στην πυραμίδα της ΜΔ. Τα τρόφιμα στις δέσμες των βάσεων των πυραμίδων, τα οποία προτείνονται για καθημερινή κατανάλωση, βαθμολογήθηκαν πιο συχνά με A. Αντιθέτως, στις δέσμες της κορυφής, που βρίσκονται τρόφιμα που η κατανάλωσή τους συστήνεται λίγες φορές το μήνα, οι πιο συνήθεις βαθμολογίες ήταν D ή E. Το γεγονός αυτό δείχνει μια καλή συμφωνία μεταξύ της ΜΔ και του Nutri-Score. Σε ότι αφορά τον έλεγχο της ευθυγράμμισης του συστήματος NOVA με τις συστάσεις της ΜΔ, η ταξινόμηση NOVA έδειξε χαμηλή διακριτική ικανότητα κατά μήκος των δεσμών της ΜΔ, ενώ μόνο περίπου το 30% των προϊόντων που είναι τώρα διαθέσιμα στα ράφια των σούπερ-μάρκετ και λιγότερο από το 60% των τροφίμων εντός των συστημένων δεσμίδων των πυραμίδων δεν χαρακτηρίστηκαν ως ΥΕΤ. Το NOVA δεν μπόρεσε πάντα να ταυτοποιήσει κατάλληλες επιλογές τροφίμων σε συμφωνία με τη ΜΔ στο σύγχρονο περιβάλλον των τροφίμων, ενώ παρατηρήθηκε καλή διακριτική ικανότητα σε κάθε δέσμη της πυραμίδας. Η κατανάλωση YET έχει επίσης συνδεθεί θετικά με την παρουσία αλλεργικών συμπτωμάτων, αλλά είναι ακόμα άγνωστο αν αυτό είναι συνδεδεμένο με τη διατροφική σύσταση των τροφίμων ή με το φορτίο των αλλεργιογόνων. Σύμφωνα με τις αναλύσεις της HelTH, παρόλο που τα ΥΕΤ ήταν πιο πιθανό να περιέχουν αλλεργιογόνα από τα μη επεξεργασμένα τρόφιμα, η συνταγή των προϊόντων ήταν πιο ισχυρά συνδεδεμένη με την παρουσία των αλλεργιογόνων από ότι ο βαθμός επεξεργασίας των τροφίμων. Η έκθεση σε ίχνη αλλεργιογόνων ήταν πιο συνήθης για τα ΥΕΤ από ότι για τα μη επεξεργασμένα (45.4% vs. 28.7%), αλλά το εύρος της επιμόλυνσης ήταν παρόμοιο (2.3 έναντι 2.8 ίχνη αλλεργιογόνων). Συνολικά, τα ΥΕΤ ήταν πιο σύνθετα μίγματα με υψηλότερους αριθμούς αλλεργιογόνων ανά τρόφιμα και πιο επιδεκτικά στην επιμόλυνση. Παρόλο που ο βαθμός επεξεργασίας δεν κρίθηκε ικανός δείκτης για την ταυτοποίηση επιλογών χωρίς αλλεργιογόνα εντός της ίδιας υποκατηγορίας τροφίμων, η HelTH φέρει όλες τις απαραίτητες προδιαγραφές να λειτουργήσει ως ένα εργαλείο προώθησης της εξατομικευμένης διατροφής. Όπως απέδειξαν οι συνεργασίες που έχουν ήδη πραγματοποιηθεί, η HelTH μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πηγή δεδομένων για την ανάπτυξη ψηφιακών εφαρμογών. Συνεπώς, η ανάπτυξη μίας εφαρμογής για κινητά χτισμένης πάνω στη HelTH θα μπορούσε να αποτελέσει ορόσημο για την προώθηση της εξατομικευμένης διατροφής σε μαζικό επίπεδο στην Ελλάδα, να αυξήσει τον αντίκτυπό της και επίσης να προωθήσει την έρευνα στον τομέα της διατροφής και της υγείας, συλλέγοντας δεδομένα κατανάλωσης από την εφαρμογή. Καταλήγοντας, αξίζει να δώσουμε έμφαση στο γεγονός ότι καμία από τις έρευνες που παρουσιάστηκαν δεν θα μπορούσε να υλοποιηθεί χωρίς πρόσβαση σε δεδομένα ΕΣΤ και να τονιστεί η σημασία της ανάπτυξης εθνικής ΒΔΕΣΤ. Η παρούσα διδακτορική διατριβή παραδίδει τη HelTH, την πρώτη και μοναδική ελληνική ΒΔΕΣΤ και επιβεβαιώνει την υπόθεση ότι μία τέτοια λεπτομερής, σύγχρονη και δυναμική δομή μπορεί να χρησιμοποιηθεί α) για την καθοδήγηση αποφάσεων πολιτικής βασισμένων σε δεδομένα, β) για την πλήρη περιγραφή του περιβάλλοντος των ΕΣΤ στην Ελλάδα από άποψη διατροφικής σύστασης και ποιότητας των προϊόντων, του βαθμού επεξεργασίας τους, την παρουσία αλλεργιογόνων και δεικτών ποιότητας, γ) για την παροχή διατροφικής καθοδήγησης βασισμένης στα τρόφιμα, δ) για τη διευκόλυνση των επιλογών τροφίμων των καταναλωτών και ε) ως πηγή δεδομένων για την ανάπτυξη ψηφιακών εφαρμογών που προωθούν την εξατομικευμένη διατροφή, με απώτερο σκοπό η διάχυσή της να έχει αντίκτυπο στη βελτίωση της δημόσιας υγείας.