El arroz es uno de los cereales más consumidos en el mundo, siendo la base de la dieta del 75% de la población mundial. La importancia económica y dietética en torno a la producción y consumo del arroz impulsa el interés por los estudios relacionados con su calidad nutricional. Se busca mantener la calidad de variedades locales, que aún contando con menor rentabilidad productiva, suelen presentar características organolépticas diferenciadoras que hacen que sean valoradas positivamente por los consumidores y están íntimamente asociadas a la actividad agraria y económica de ese área geográfica, como es el caso del arroz Denominación de Origen Calasparra, producido en la vega alta del río Segura (España). El proceso de elaboración del arroz incluye distintas etapas industriales que tienen como finalidad la eliminación total o parcial de su cascarilla, parte del germen y partes externas del pericarpio, dando lugar a las tres principales presentaciones comerciales del arroz: elaborado, semielaborado y descascarillado o integral. Este proceso es fundamental para determinar la calidad del arroz, ya que la eliminación de las partes externas del grano y el tratamiento de pulido ocasionan la pérdida del 75% de la fibra dietética y el 50% de los minerales (entre otros nutrientes), mientras que las formas integrales son las que conservan un mayor contenido nutricional. Es igualmente importante tener en cuenta que la presencia de diferentes componentes de la fibra dietética puede ejercer un efecto negativo en la absorción de minerales, disminuyendo la utilización nutritiva de los mismos. El almidón resistente (RS) es la fracción de almidón que escapa a la digestión en el intestino delgado, se fermenta en el colon, actuando como prebiótico y favoreciendo la reabsorción de minerales en el colon. En la presente tesis Doctoral se estableció como objetivo general el estudio nutricional de la composición mineral de los arroces D.O. Calasparra, crudos y cocidos, la estimación de su disponibilidad mediante la cuantificación de la fracción soluble y la determinación del contenido de fibra dietética total. Para alcanzar el objetivo general se plantean diferentes objetivos específicos. En primer lugar, analizar por espectrofotometría de absorción atómica el contenido mineral y determinar el cómputo mineral en distintos tipos de arroces, tanto crudos como cocinados, en función de la variedad (Bomba y BalillaXSollana), la elaboración (integral, semi-integral o blanco), del paraje y tipo de producción (tradicional o ecológica). En segundo lugar, determinar la solubilidad mineral (Método Miller), como medida de estimación de la disponibilidad de estos minerales. Conocer el efecto del cocinado sobre el contenido de fibra dietética total (FDT), determinada por Método Prosky, y establecer su posible correlación (Pearson) con la solubilidad mineral. Analizar el contenido de amilosa y RS en las distintas muestras de arroz D.O. Calasparra. El perfil mineral en las muestras sin cocinar de arroz D.O. Calasparra estaría constituido por un alto contenido en K y Mg, moderado de Zn y Fe, y bajo de Ca y Na (con dependencia del paraje de cultivo, la variedad y el grado de elaboración de las muestras), presentando un perfil similar al descrito para otros arroces comerciales. El proceso del descascarillado es determinante para el contenido mineral en las muestras, presentando el arroz integral el mayor contenido de minerales frente a los semi-integrales y a los blancos, al estar los minerales distribuidos mayoritariamente en la cascarilla de los cereales. El tipo de cocinado también influye en la concentración final de los minerales, ya que al cocinar permitiendo la absorción completa del agua de cocción, se reabsorben los minerales perdidos por lixiviación, reduciendo el efecto negativo del tratamiento térmico. La disponibilidad mineral, usando el porcentaje de mineral soluble como indicador fue máxima para el K y el Mg, seguidos del Ca, Fe y Zn, siendo superior la solubilidad mineral en las muestras blancas que en las que no habían sufrido el proceso de descascarillado. La influencia del contenido en FDT sobre la solubilidad mineral en las muestras cocidas fue diferente según el caso, en las muestras integrales la solubilidad de Fe y Zn no se ve afectada, debido a la distribución mayoritaria de estos elementos minerales en la cascarilla, mientras que en los arroces elaborados existe una correlación negativa entre FDT y la solubilidad del Mg. No se espera ningún efecto positivo del RS sobre la biodisponibilidad mineral, ya que tras el cocinado el contenido fue muy bajo. / The rice is one of the most consumed cereals in the world, being the base of the diet of 75% of the world population. The economic and dietetic importance concerning the production and consumption of the rice stimulates the interest for the studies related to its nutritional quality. We seek to support the quality of local varieties, which still possessing minor productive profitability, are in the habit of presenting distinguishing organoleptic characteristics that are positively valued by the consumers and that are intimately associated with the agrarian and economic activity of that geographical area, since it is the case of the Calasparra Designation of Origin (D.O.) rice, produced in the Segura River high meadow area (Spain). The rice production process includes different industrial stages that take as a purpose the total or partial elimination of his husk, part of the germ and external parts of the pericarp, giving place to three principal commercial presentations of the rice: finished, half-finished and milled or integral. This process is fundamental to determine the quality of the rice, since the removal of the external parts of the grain and the treatment of polishing cause the loss of 75% of the dietetic fibre and 50% of the minerals (amongst other nutrients), whereas the integral ones are those that preserve a higher nutritional content. It is equally important to bear in mind that the presence of different components of the dietetic fibre can carry on a negative effect in the absorption of minerals, lowering its nourishing function. The resistant starch (RS) is the fraction of starch that escapes to the digestion in the small intestine, it ferments in the colon, acting like prebiotic and helping the reabsorption of minerals in the colon. In this PhD Thesis it was established as general aim the nutritional study of the mineral composition of the Calasparra Designation of Origin rice, being raw and boiled, and the estimation of its availability by means of the soluble fraction quantification as well as the content determination of total dietetic fibre. To reach this general aim different specific aims appear. First, to analyse the mineral content by spectrophotometry of atomic absorption and to determine the mineral calculation in different types of rice, both raw and boiled, depending on the variety (Bomba and BalillaXSollana), the production (integral, semi-integral or white), of the growing place and type of production (traditional or ecological). Secondly, to determine the mineral solubility (Miller Method), as estimation measure of the availability of these minerals. To know the effect of cooking on the content of dietetic total fibre (FDT), determined by the Prosky Method, and to establish its possible correlation (Pearson) with the mineral solubility. To analyse the content of amylose and RS in the different samples of Calasparra D.O. rice. The mineral profile in the non-cooked samples of Calasparra D.O. rice would be composed by a high content in K and Mg moderated of Zn and Fe, and low on Ca and Na (with dependence of the place of growing, the variety and the degree of production of the samples), presenting a similar profile to described for other commercial rice varieties. The process of the milling is determinant for the mineral content in the samples, being the brown rice the one with a higher content of minerals versus the semi-integral and the white ones, as the minerals are distributed mostly in the husk of the cereals. The kind of cooking also influences the final concentration of the minerals, since on having cooked allowing the complete absorption of the boiling water, the lost minerals by leaching are re-absorbed, reducing the negative effect of the thermal treatment. The mineral availability, using the percentage of soluble mineral as a sign was the highest for K and Mg, followed by Ca, Fe and Zn, being over the mineral solubility in the white rice samples that in those who had not suffered the process of milling. The influence of the FDT content on the mineral solubility in the boiled samples was different according to the case. In the integral samples the solubility of Fe and Zn does not meet affected, due to the wider distribution of these mineral elements in the husk, whereas in the elaborated rice a negative correlation exists between FDT and the solubility of the Mg. It is not expected any positive effect on the RS related with the mineral bioavailability, since after the cooking one the content was very low.

Los productos hortofrutícolas contienen, entre otros, compuestos bioactivos y antioxidantes tales como vitamina C, compuestos fenólicos, carotenoides, etc., que poseen propiedades beneficiosas para la salud. La concentración de estos compuestos en frutas y hortalizas, y por lo tanto la calidad funcional de las mismas, puede verse alterada por diversos factores pre-cosecha, entre ellos, factores genéticos y las prácticas agronómicas adoptadas. El primer objetivo de esta Tesis Doctoral fue estudiar el efecto de los sistemas de producción (ecológico, convencional y sin suelo) sobre las características físicas y la composición mineral y antioxidante de pimiento a través de dos aproximaciones diferentes: un estudio realizado en explotaciones comerciales y otro realizado bajo condiciones controladas, en un invernadero experimental. Los resultados mostraron evidencias de que el manejo de la fertilización en la producción ecológica y convencional, puede influir en la calidad organoléptica y nutricional de pimiento. Sin embargo, estas diferencias sólo se observaron cuando dicho manejo implicó una limitación en la nutrición mineral del cultivo ecológico respecto al convencional. Los parámetros de calidad de fruto afectados por el manejo de la fertilización (ecológica o convencional) fueron por un lado, peso, firmeza y concentración de ácido cítrico, cuyos valores fueron superiores en pimiento convencional, y por otro lado, clorofila, carotenoides y actividad antioxidante de la fracción lipofílica, cuyos valores fueron superiores en pimiento ecológico. Respecto al estudio comparativo entre el sistema de cultivo en suelo y sin suelo, la respuesta de pimiento dependió de la aproximación experimental utilizada y de la variedad estudiada. Además, el efecto de la época de muestreo sobre la calidad del fruto fue, en la mayoría de los casos, más pronunciado que el efecto del sistema de cultivo y se observó, en muchos de los parámetros estudiados, una interacción entre el efecto del sistema de cultivo y el efecto del factor muestreo. El segundo objetivo fue evaluar la calidad de diferentes cultivares de lechuga, perteneciente a los tipos Romana, Mini Romana y Little Gem, en función de sus características físicas y contenido en compuestos bioactivos. Los resultados mostraron a Romana como el tipo de lechuga con mayor concentración en compuestos fenólicos, vitamina C y folatos. Este mayor contenido en compuestos fenólicos puede considerarse una ventaja de la lechuga Romana frente a los otros tipos cuando ésta se comercializa entera para su consumo en fresco y por otro lado, una desventaja en el caso de ser procesada para cuarta gama. La lechuga tipo Mini Romana mostró el mayor contenido de ácidos orgánicos y compuestos lipofílicos, incluyendo carotenoides y clorofilas, ambos con propiedades antioxidantes. Finalmente, se planteó el objetivo de desarrollar una metodología para detectar posibles aplicaciones fraudulentas de fertilizantes de síntesis en Agricultura Ecológica mediante el análisis multivariable (valores de δ15N, concentración de metabolitos y contenido mineral) utilizando un análisis discriminante canónico (ADC). La clasificación de pimiento y lechuga ecológicos y convencionales mediante una aproximación multivariante, permitió que el 78,8% de las muestras de pimiento pudieran ser clasificadas correctamente por el ADC cuando se utilizaron parámetros precosecha. Este porcentaje se redujo al 69,2%, cuando se utilizaron para construir el modelo parámetros postcosecha. En lechuga, el uso de parámetros precosecha en el ADC permitió que el 65,4% de las muestras fueran clasificadas con éxito. La selección de los parámetros postcosecha, mejoró significativamente el modelo permitiendo que el 90,4% de las muestras de lechuga pudieran ser correctamente clasificados. / Vegetables contain bioactive compounds and antioxidants such as vitamin C, phenolic compounds, carotenoids, etc., with beneficial health-related properties. The concentration of these compounds in fruits and vegetables, and therefore their functional quality, can be altered by genetic factors and agronomic practices. The first objective of this thesis was to study the effect of production systems (organic, conventional and soilless) on the physical characteristics and mineral and antioxidant composition of pepper using two different approaches: a farm study and an experimental greenhouse approach under controlled conditions. The results showed that fertilization management in organic and conventional production can influence the organoleptic and nutritional quality of pepper. However, these differences were only observed when the organic management implied a limitation on the mineral nutrition with regard to the conventional cultivation. On the one hand, the quality parameters affected by fertilization management (organic or conventional) were weight, firmness and citric acid concentration, whose values were higher in conventional pepper, while chlorophyll, carotenoids and lipophilic antioxidant activity were higher in organic pepper. As regards the comparative study between soil and soilless cultivation, the response of pepper depended on the experimental approach used and the cultivar studied. In addition, the influence of harvesting time on fruit quality was, in most cases, more pronounced than that of the cropping system and an interaction between cropping system and harvesting time was observed in most of the parameters analysed. The second objective was to evaluate the quality of different lettuce cultivars, belonging to types Romaine, Mini Romaine and Little Gem, according to their physical characteristics and the bioactive compounds they contained. Romaine type showed the highest content of phenolic compounds, vitamin C and folates. This higher content of phenolic compounds can be considered an advantage of the Romaine lettuce compared to the other types when it is marketed whole for fresh consumption but a disadvantage when it is processed for fresh-cut material. Mini Romaine type showed the highest content of organic acids and lipophilic compounds, including carotenoids and chlorophylls, both with antioxidants properties. The last objective was to develop a methodology to detect possible fraudulent applications of synthetic fertilizers in organic cultivation using multivariate data (δ15N values, key-metabolites and mineral content) and canonical discriminant analysis (CDA). Classification of organic and conventional pepper and lettuce using this multivariate approach allowed a high percentage (78.8%) of samples to be correctly classified by CDA when preharvest parameters were used. This percentage was lower (69.2%) when only post-harvest sampling parameters were used to build the model. In lettuce, the use of pre-harvest parameters in the CDA led to 65.4% of the samples being successfully classified. The incorporation of post-harvest parameters significantly improved the model allowing 90.4% of lettuce samples to be correctly classified.

BJETIVOS. Debido a la importancia comercial del subsector hortofrutícola en la Región de Murcia esta Tesis ha estado encaminada a la obtención de un modelo que posibilite la construcción de sistemas automáticos de clasificación no destructivos aplicables a productos hortofrutícolas, fundamentados en tecnología láser y con control de parámetros de calidad global, mediante la configuración un modelo óptico e informático, potencialmente transferible a las industrias de manipulación de productos hortofrutícolas. METODOLOGÍA. En primer lugar se revisaron los métodos físicos ya existentes para la determinación no destructiva de parámetros internos en productos hortofrutícolas, tales como resonancia magnética, vibración acústica, impacto y espectrométricos, entre otros, concluyendo que los métodos espectroscópicos, que emplean el rango visible y de infrarrojo cercano, son los idóneos para conseguir modelos automatizables, fácilmente controlables y manipulables con sistemas informáticos. En los métodos espectroscópicos la configuración de medida adoptada, considerando a ésta como la posición relativa entre el producto hortofrutícola y los detectores ópticos, es de crítica importancia. Por este motivo se utilizaron y confrontaron medidas de transmisión y transflectancia (a 45 y 90º). Así mismo se empleó un láser como fuente de radiación visible e infrarroja para superar el principal inconveniente de estos métodos, que es el del poco poder de penetración en los tejidos que se obtiene con las lámparas o LEDs. En segundo lugar, para caracterizar la calidad de productos hortofrutícolas, de los atributos internos característicos empleados convencionalmente se registraron los de pH, acidez, dureza superficial o punción, firmeza, grados Brix, residuo seco y color interno. Estos se han determinado con las técnicas químicas y físicas correspondientes, tales como valoración de acidez, penetrometría, refractometría y colorimetría. En tercer lugar, con objeto de encontrar relación entre los espectros observados y los atributos medidos, los datos se han procesado informáticamente mediante la aplicación de métodos matemáticos lineales y no lineales, llegando a caracterizar cada propiedad con un coeficiente de correlación característico. Finalmente, en base a los ensayos realizados y la configuración obtenida, el modelo óptico e informático desarrollado se ha implementado sobre una línea piloto potencialmente transferible a las industrias de manipulación de productos hortofrutícolas. CONCLUSIONES. Los métodos de cálculo no lineales muestran valores de dispersión menores, pero de cara a su empleo en sistemas automáticos suponen el registro del rango espectral completo, implicando, entre otras cosas, superiores tiempos de procesado y cálculo que los requeridos por métodos lineales, equipamientos más costosos e implementaciones más complejas, concluyendo que esto los sitúa en clara desventaja para el análisis en tiempo real como requieren los sistemas automáticos de clasificación. La aplicación del modelo de propagación de la radiación a través de las muestras implica la modificación del valor espectral registrado aunque se ha concluido que dicha normalización no resulta significativa, poniendo de relieve la preponderancia de las características internas, sobre el calibre. El uso de los modelos lineales permite la reducción del número de longitudes de onda para caracterizar propiedades mediante métodos no destructivos, al utilizar unas pocas frecuencias. Esto hace posible la implementación en un prototipo de forma que reduce su complejidad, permite la utilización de láseres de bajo costo, minimiza los tiempos de procesado y cálculo y por tanto facilita la incorporación de un sistema basado en esta tecnología en la industria, susceptible de aplicarse a otros productos hortofrutícolas teniendo en cuenta el grosor de la corteza, la presencia o no de hueso o semillas en su interior, tamaño global de la muestra y las características de transmisión espectral del tejido constituyente. / GOALS . Due to the commercial importance of the horticultural sub-sector in the Region of Murcia this Thesis has been aimed at obtaining an optical configuration and a computing model which establish an automated nondestructive classification system applicable to horticultural products, based on laser technology and on parameters of overall quality control, potentially transferable to industries of produce handling. METHODS. First, physical methods for non-destructive determination of internal parameters in horticultural products, such as magnetic resonance spectrometric, acoustic vibration , impact, etc., were checked, concluding that spectroscopic methods which employ visible and near infrared wavelengths are suitable for obtaining automatable systems which are manipulable and easily controlled by computer models. In spectroscopic methods, the measurement setting ( relative position between the horticultural produce and optical detectors) became critical. For this reason transmission and transflectance measurements ( 45 and 90º ) were used . Likewise, a laser was used as source of visible and infrared light to overcome the main drawback of these methods, the low penetration obtained with lamps or LEDs in tissues. Second, to characterize the quality of horticultural products, conventional characteristic internal attributes , such as pH , acidity, surface hardness or puncture , firmness, Brix value, dry matter and internal color, were recorded. These were determined with appropriate chemical and physical techniques, such as assessment of acidity, penetrometry, refractometry and colorimetry. Third, in order to find a relationship between the observed spectra and the measured attributes, data were computer-processed by applying linear and non-linear mathematical methods to characterize each property with a characteristic coefficient of correlation. Finally, based on the tests performed and the configuration obtained, the optical and computing model developed has been implemented on a pilot line, potentially transferable to industries produce handling. CONCLUSIONS. Nonlinear computing methods show lower standard deviation values than the linear ones, however its use in automatic systems involve the registration of the complete spectral range, and imply , inter alia, more expensive equipment, more complex implementations and higher processing times than those by linear methods, concluding that they are not appropriate for the real time analysis required by automatic classification systems. Recorded spectral values were modified by applying the model of propagation of the radiation through the samples. However, it was found that such standardization is not significant, highlighting the preponderance of internal features about the size. Linear models allow the reduction on the number of wavelengths to characterize properties by nondestructive methods, by using a few frequencies. Now it is possible to implement a prototype that is less complex , allows the use of inexpensive lasers, minimizes the processing time and calculations, and allows to incorporate in the industry this kind of technology , which is applicable to other horticultural products, taking into account the thickness of the bark , the presence or absence of bone or seeds inside , overall size of the sample and the spectral transmission characteristics of the constituent tissue.

El cultivo de tomate es uno de los más importantes de la cuenca mediterránea, que se caracteriza por tener un clima árido o semi-árido. El uso de aguas salinas para riego y las altas temperaturas son dos de los factores que más contribuyen a la disminución de la producción e indicen directamente sobre la aparición de la podredumbre apical o blossom-end rot (BER) en los frutos. Hasta la fecha, la mayoría de los trabajos se han centrado en el estudio de la respuesta a uno solo de estos factores, aunque el efecto de la salinidad podría acentuarse por las altas temperaturas. Por tanto, sería necesario conocer la respuesta de las plantas cuando ambos estreses se aplican simultáneamente. Por todo esto, se plantearon dos objetivos, el primer objetivo fue establecer la respuesta de tomate a la combinación de salinidad y altas temperaturas, para ello se realizaron dos experimentos, el primero en invernadero donde se estudiaron aspectos agronómicos y fisiológicos con relación a la producción y calidad de los frutos de tomate con la combinación de salinidad y altas temperaturas. El segundo se realizó en cámara de cultivo bajo condiciones controladas, y se analizó la respuesta primaria de la planta de tomate a la combinación de salinidad y altas temperaturas durante las primeras 72 horas. El segundo objetivo consistió en establecer los mecanismos responsables de la aparición de BER, para ello se cultivaron plantas de microtomate sometidas a deficiencia de calcio. Como resultados más destacables podríamos decir que la salinidad y altas temperaturas redujeron la producción comercial al reducir el tamaño de los frutos principalmente, también se disminuyó el porcentaje de cuajado y aumentó la incidencia de frutos con BER y rajados. Aunque la salinidad mejoró la calidad de los frutos, y la alta temperatura la empeoró. A las 72h de estrés, cuando salinidad y altas temperaturas se aplicaron conjuntamente, las plantas crecieron más que las del tratamiento salino. Absorbieron menos Na+ y más K+, aumentaron la asimilación de CO2, así como una mayor eficiencia cuántica de los fotosistemas y mayor eficiencia del fotosistema II en relación al tratamiento salino a 25ºC. Además, las plantas con salinidad acumularon prolina, mientras que las plantas con salinidad y alta temperatura acumularon Glicina betaína y trehalosa. Solamente en las plantas cultivadas con 0.1 mM Ca2+ se observaron frutos con BER, y de éstas sólo la mitad de la producción padeció esta fisiopatía. Además, los frutos afectados con BER tuvieron menos concentración de Ca2+ que los frutos aparentemente sanos. Y solamente en los frutos con BER el metabolismo oxidativo y el ciclo del ascorbato-glutatión estaban alterados. / Tomato crop is one of the most important in the Mediterranean area, which is characterized by an arid or semi-arid climate. The use of saline water for irrigation and high temperatures are two of the factors that contributing to the decline yield and affect directly to blossom-end rot (BER) in the fruits . To date, most work has focused on the study of plant response to one of these factors, although the effect of salinity could be accentuated by high temperatures. It would be necessary to know the plant response when these two stresses are applied simultaneously. Thus, two objectives were considered. The first objective was to establish the response of tomato to the combination of high temperatures and salinity. In order to reach this objective, two experiments were performed. In the first one, tomato plants were grown under salinity and high temperature treatments in a greenhouse. Agronomic and physiological aspects were studied in relation to the production and quality of tomato fruits. The second one was conducted in a growth chamber under controlled conditions, and the primary response tomato plant to the combination of salinity and high temperatures was analyzed at the first 72 hours. The second objective was to establish the mechanisms involved in the occurrence of BER. For this reason, microtom plants subjected to calcium deficiency were grown in a growth chamber. The results shown that salinity and high temperatures reduced yield by reducing the size of the fruits and the percentage of fruit set. In addition, the incidence of fruits with BER and cracked were also increased. However, salinity improved fruit quality. After 72h under stress, the plants grown with salinity and high temperature treatment grew faster than plant grown under salinity treatment. Plant under the combination treatment reduced Na+ and increased K+ uptake, increased CO2 assimilation, and they had higher quantum efficiency of photosystem than the plants with saline treatment at 25°C. Furthermore, plants with salinity accumulated proline, while plants treated with salinity and high temperature accumulated glycine betaine and trehalose. Fruits with BER were observed only in the plants grown with 0.1 mM Ca2+, and only half of this suffered this disorder. In addition, the fruits affected with BER had less Ca2+ than the apparently healthy fruits. The oxidative metabolism and ascorbate-glutathione cycle were affected only in fruits with BER.

La alcachofa es una hortaliza muy apreciada por su bajo contenido calórico y sus propiedades nutracéuticas. La variedad de alcachofa más difundida en la Región de Murcia es “Blanca de Tudela”, pero actualmente se producen otros cultivares apreciados y demandados en mercados internacionales para el consumo en fresco. La implantación de nuevas variedades y la mejora en los rendimientos de los cultivares, son dos buenas estrategias a considerar en estos mercados tan competitivos. Por otra parte, la preparación culinaria y la transformación industrial de la hortaliza son engorrosas, entre otras razones por el rápido oscurecimiento de las brácteas al ser manipuladas. Por ello es preciso diseñar estrategias que faciliten el transporte, manipulación y preparación del producto, aspectos cada vez más demandados por los consumidores. Con la finalidad de aportar soluciones a los problemas mencionados, la investigación ha estado enfocada hacia dos líneas de trabajo principales: - La caracterización químico-física y bioquímica de distintos cultivares de alcachofa, con el objetivo de definir su idoneidad para la comercialización en fresco o para la transformación agroindustrial. A este respecto se han considerado variedades que producen capítulos de distintas tonalidades verdes o violetas, tales como “Blanca de Tudela”, “Calicó”, “Violeta de Provenza”, “Salambó”, “Romanesco” y “Thema”, principalmente. - El desarrollo de elaborados de alcachofa en formato de IV Gama, y su control físico-químico y microbiológico durante el almacenamiento. Dentro del estudio varietal, la producción, determinación numérica del color y la estabilidad frente al pardeamiento (sustratos y enzimas implicados), fueron considerados. Para el diseño de elaborados en IV Gama se utilizó la variedad “Blanca de Tudela”. De forma previa se determinaron procesos fisiológicos implicados, tales como la tasa respiratoria y emisión de etileno de los corazones. Los preparados comerciales consistieron en capítulos, lavados y desinfectados, a los que se eliminó el pedúnculo y las brácteas externas. Los corazones resultantes se laminaron, se impregnaron a vacío y se envasaron en atmósfera de modificada. La estabilidad de los elaborados, almacenados 3ºC, se controló desde los puntos de vista físico-químico y microbiológico. La estabilidad físico-química fue determinada mediante la evolución de la humedad, el pH, la atmósfera del interior de los envases y el contenido de ácido ascórbico. La estabilidad microbiológica se valoró mediante el control de la biocarga (coliformes totales, E. coli, Clostridium sulfito-reductores, aerobios mesófilos y psicrófilos, enterobacterias, mohos y levaduras, Salmonella spp, y Listeria spp). A partir de este estudio se determinó la vida útil microbiológica mediante modelización microbiana. Los buenos rendimientos agronómicos de los cultivares estudiados han puesto de manifiesto un manejo agronómico adecuado. En relación a la determinación numérica del color, los capítulos de “Blanca de Tudela” y “Calicó” presentaron tonalidades verde claro, mientras que “Romanesco”, “Salambó”, “Violeta de Provenza” y “Thema” fueron más oscuros y con tonos morados. Estas últimas variedades son aptas para mercados como Francia e Italia donde se aprecia esta característica; mientras que no lo serían para la elaboración industrial por su facilidad de pardeamiento y color irregular de los corazones. “Blanca de Tudela” fue el cultivar más adecuado para su transformación en IV Gama por su mejor estabilidad oxidativa frente al pardeamiento. Finalmente, se ha desarrollado un producto de alcachofa en IV Gama, actualmente inexistente en el mercado, que mantiene su calidad físico-química y seguridad microbiológica durante el periodo estimado de almacenamiento. La vida útil microbiológica de estos elaborados fue superior a 14 días. / The artichoke is a vegetable highly appreciated for its low caloric content and nutraceutical properties. The most widespread variety of artichoke in the Region of Murcia is "Blanca de Tudela", but currently other cultivars, appreciated and demanded in the international market for fresh consumption, are produced. The implementation of new varieties and the improvement in the yields of cultivars are two good strategies to consider in these highly competitive markets. Culinary preparation and industrial transformation of this vegetable are cumbersome, among other reasons, for the rapid darkening of bracts during handling. Because of this, it is also necessary to devise strategies to facilitate transport, handling and preparation of the product, aspects which are increasingly demanded by consumers. With the aim of providing solutions to the problems mentioned, this research has focused on two main lines of work: - The chemical-physical and biochemical characterization of different cultivars of artichoke, with the objective of defining their suitability for fresh marketing or agro-industrial processing. In this regard, varieties that produce artichoke heads with different green or violet tonalities, such as “Blanca de Tudela”, “Calicó”, “Violeta de Provenza”, “Salambó”, “Romanesco” and “Thema” have been considered. - The development of artichoke products in MAP format, and their physical-chemical and microbiological control during storage. Production, numerical determination of color and stability against browning (substrates and enzymes involved), were considered for the study varietal. The "Blanca de Tudela" variety was used for the design of an artichoke product in MAP format. Previously physiological processes involved, such as respiration rate and ethylene emission from hearts, were determined. For their preparation, the artichoke buds were washed, disinfected, and the peduncles and outer bracts were removed.. Hearts were laminated, impregnated under vacuum and packaged in a modified atmosphere. The stability of the processed artichokes, stored at 3°C, was monitored from a physical-chemical and microbiological point of view. The physical-chemical stability was determined by means the evolution of moisture, pH, atmosphere composition and ascorbic acid content. Microbiological stability was measured through the control of bioburden (total coliforms, E. coli, Clostridium sulphite-reducing, psychrophilic and mesophilic aerobic bacteria, Enterobacteriaceae, molds and yeasts, Salmonella spp and Listeria spp). In this study, the microbiological shelf life was determined through a microbiological modeling. Good crop yields for cultivars in the study have revealed a suitable agronomic management. In relation to numerical determination of color, the varieties "Blanca de Tudela" and "Calico" presented light green tonalities, while "Romanesco", "Salambó", "Violeta de Provence" and "Thema" were darker and purples. These latter varieties are apt for markets such as France and Italy where this feature is appreciated, but they would not be suitable for industrial processing because of their propensity for browning and irregular heart color. "Blanca de Tudela" was the most suitable cultivar for modified atmosphere packaging due its high oxidative stability against browning. Finally, a new artichoke product in MAP format which keeps their physical-chemical and microbiological quality and safety, has been developed. The microbiological shelf life of these products was higher than 14 days.

El problema de la salinidad y estrés hídrico continúa incrementando su importancia debido a la escasez cada vez mayor de agua para riego junto a la mala calidad de la disponible. La mejora genética de las plantas cultivadas para tolerar este tipo de estrés abiótico puede paliar en parte las consecuencias negativas de este problema. Sin embargo, la tolerancia a los estreses hídrico y salino es un carácter particularmente complejo ya que está compuesto por la interacción de muchos caracteres. Dentro de la sección Lycopersicon del género Solanum está incluido el tomate cultivado (Solanum lycopersicum) y 12 especies afines más, conocidas como tomates silvestres, con accesiones que presentan una alta tolerancia a estos estreses. La cercanía filogenética a la especie cultivada, de gran importancia económica en todo el mundo, hace de estas especies el principal recurso genético para la mejora de tomate cultivado. Este trabajo se enmarca en un proyecto coordinado entre tres grupos de investigación pertenecientes a la Universidad de Almería, la Universidad Politécnica de Valencia y el CEBAS de Murcia, en el que estamos utilizando dos herramientas genómicas (mutagénesis insercional y trapping) en tomate y diversas especies silvestres relacionadas para identificar secuencias codificantes o elementos de regulación de genes implicados en procesos del desarrollo vegetativo (arquitectura de la planta) y reproductivo (flor y fruto), así como en salinidad y estrés hídrico. Objetivos El objetivo fundamental de este trabajo es avanzar en el conocimiento de las bases fisiológicas y genéticas de la tolerancia a la salinidad y estrés hídrico en una especie de interés agronómico, el tomate. Metodología Se han utilizado dos herramientas biotecnológicas, el análisis funcional de dos genes candidatos y la mutagénesis insercional mediante el empleo de una trampa de intensificadores en una especie silvestre relacionada con altos niveles de tolerancia a ambos estreses. En el primer caso, se ha estudiado la respuesta de plantas transgénicas de tomate que sobreexpresan un gen implicado en el estrés iónico inducido por salinidad, el gen HAL5, y plantas que expresan un gen implicado en la última etapa de la síntesis de myo-inositol, el gen IMP1. Por otra parte se ha empleado un vector que porta una trampa de intensificadores, para identificar mutantes insercionales alterados en diferentes caracteres y, especialmente, en la tolerancia a los estreses hídrico y salino. Resultados La sobreexpresión del gen HAL5 incrementa la tolerancia a la salinidad de tomate cuando se mide el peso de frutos por planta, el parámetro más importante desde un punto de vista agronómico. Además, se ha podido comprobar que la sobreexpresión del gen IMP1, incrementa la tolerancia del tomate a la salinidad y al estrés hídrico a largo plazo. Por otro lado, se ha generado la primera colección de líneas T-DNA de la especie silvestre Solanum pennellii. Se han detectado algunas líneas con expresión específica del gen delator en órganos de la planta relacionados con el nivel de tolerancia a ambos estreses abióticos. Por último, se han identificado mutantes insercionales con alteraciones en caracteres del desarrollo vegetativo, desarrollo reproductivo y tolerancia al estrés hídrico y salino. Conclusiones Este trabajo ha permitido conocer la función de dos genes implicados en la tolerancia a estreses abióticos y sus efectos al sobreexpresarse en plantas de tomate. También se ha generado una amplia colección de líneas T-DNA en diversas accesiones de Solanum pennellii, primer paso para poder llevar a cabo un programa de mutagénesis insercional. Además, los diferentes mutantes de S. pennellii seleccionados en este trabajo constituyen un excelente material para la identificación y análisis funcional de genes implicados tanto en estreses abióticos como en procesos de desarrollo vegetativo y reproductivo. / The problem of salinity and water stress in worldwide agriculture is being intensified due to the increasing scarcity of water resources and low quality of the available water for agricultural purposes. Plant breeding of crop plants to promote tolerance to these stresses could alleviate, at least partially, the negative consequences in production and yield caused by these abiotic stresses. Nevertheless, tolerance to water and salt stresses is a particularly complex trait since it is made up by the interaction of numerous individual traits. Within the Lycopersicon section from Solanum genus it is included the cultivated tomato (Solanum lycopersicum) and 12 wild-related species, these lasts with accessions that present a high tolerance to these stresses. The phylogenetic closeness of the wild-related and the cultivated species, the latter of well-known worldwide economic importance, makes the former species the main genetic resource for breeding programmes in cultivated tomato. This research work has been fulfilled within the framework of a coordinated project managed among three groups; one from the University of Almeria, the second from the Polytechnic University of Valencia and the last from CEBAS-CSIC of Murcia. Two genomic tools, insertional mutagenesis and trapping, are being applied on tomato and diverse wild-related species to identify coding sequences or regulatory elements of genes involved in vegetative (plant architecture) and reproductive (flower and fruit) development, as well as in the plant responses to salinity and water stress. Objectives: The essential objective of this research work is to advance in the knowledge of the physiological and genetic basis of the tolerance to salinity and water stress in a species of such agronomic importance as it is tomato. Methodology: For this purpose two biotechnological tools have been used; the functional analysis of two candidate genes and the insertional mutagenesis with enhancer trap applied in a wild-related species exhibiting high levels of tolerance to both stresses. In the first case, it has been studied the response of transgenic tomato plants overexpressing a gene involved in the ionic stress induced by salinity, HAL5, and of another set of transgenic plants overexpressing a gene which product is involved in the last step of myo-inositol biosynthesis, IMP1. On the other side, a genetic construction carrying a enhancer trap, has been used for plant transformation with the aim of identifying insertional mutants altered in different phenotypic traits, but especially in those related to tolerance to salt and water stresses Results: The overexpression of HAL5 augments the tolerance to salinity in the transgenic tomato assessed by fruit weight per plant, the main parameter from an agronomic point of view. Besides, it has been possible to verify that the overexpression of IMP1 increases the tolerance to long-term salinity and drought in the resulting transgenic plants. On the other hand, the first collection of T-DNA lines of the wild-related tomato species Solanum pennellii has been generated. Some mutant lines with specific expression of the reporter gene in plant organs related to the level of tolerance to both abiotic stresses have been detected. Lastly, some insertional mutants with alterations in traits related to vegetative and reproductive development as well as in tolerance to salt and water stresses have been identified. Conclusions: This research work has allowed us to know the function of two genes involved in the tolerance to abiotic stresses and their effects when overexpressed in tomato plants. Also it has been generated a large collection of T-DNA lines in diverse accessions from Solanum pennellii, the first step to accomplish a programme of insertional mutagenesis. Furthermore, the different S. pennellii mutants selected in this research work constitute an outstanding plant material for the identification and functional analysis of genes implicated in abiotic stresses as well as in vegetative and reproductive developmental processes.

La presente Tesis Doctoral tiene como objetivo principal evaluar el efecto de los aceites esenciales de Thymus zygis subsp. gracilis, rico en timol (65,5%), y Thymbra capitata, rico en carvacrol (72,9%), como promotores del crecimiento en animales monogástricos destetados precozmente, y su uso como fuente de principios activos que potencien la calidad de las producciones ganaderas. Para este fin, 32 ratas macho Sprague Dawley, destetadas a los 21 días, se dividen aleatoriamente en cuatro lotes. El grupo Control se alimenta con un pienso base, otros dos lotes se suplementan con un 0,06% de cada aceite esencial y al cuarto grupo se la añade un 0,06% de la mezcla de los dos a partes iguales. Se calculan los parámetros productivos de los animales durante 10 días de ensayo, y tras su sacrificio, se realiza el estudio histológico del intestino a través de la medida, mediante análisis de imagen, de la longitud de las vellosidades, profundidad de las criptas y grosor de la mucosa, en intestino delgado y grueso. Por otro lado, a un total de 80 lechones de cerdo blanco, de ambos sexos (Pietrain*Large white x Large white*Landrace), destetados de forma precoz a los 21 días de edad, se les suplementa la alimentación con un 0,16% de los mismos aceites, comparándolos con un grupo Control suplementado con diformiato de potasio. Se controla el rendimiento productivo de los animales durante los 42 días de la fase de transición. De cada lote se toman al azar 8 animales sobre los que se evalúa el efecto de la alimentación sobre el pH del intestino y su microbiología, por métodos tradicionales (aerobios mesófilos totales, Escherichia coli, Clostridium sulfito-reductores, enterobacterias totales y Lactobacillus spp.) y por PCR en tiempo real (Bacterias totales y enterobacterias). Asimismo, se determina mediante HPLC la transferencia de los fenoles carvacrol y timol a la carne, y el efecto sobre sus características físico-químicas (pH, color CIELab y pérdidas de agua por goteo) y sensoriales (prueba discriminatoria triangular y de preferencia sobre panel de consumidores). De los resultados obtenidos se concluye que los aceites esenciales ensayados actúan como promotores del crecimiento al mejorar el índice de conversión de alimento de los animales. Asimismo, el aceite esencial de Thymbra capitata, y en menor medida el tratamiento con mezcla de aceites, favorece el crecimiento morfológico de la parte proximal y distal del intestino delgado de ratas, lo que unido a un mayor incremento de peso, sugiere un aumento de la eficiencia en la absorción de nutrientes. Además, los aceites esenciales ensayados igualan, e incluso mejoran en algunos aspectos, la actividad del diformiato de potasio sobre la salud intestinal de los cerdos, ya que producen una mayor acidificación del pH estomacal respecto al ácido orgánico. Debido a los buenos resultado obtenidos en la relación Lactobacillus:Enterobacteria, asociada en el caso de Thymbra capitata al aumento de Lactobacillus, y al descenso de enterobacterias en el diformiato de potasio, se considera interesante el estudio combinado de los dos compuestos en alimentación animal. Por último, el empleo de aceite esencial de Thymbra capitata y Thymus zygis en la alimentación de cerdos favorece la transmisión de sus compuestos fenólicos mayoritarios, carvacrol y timol, a la carne, especialmente a los músculos de las patas traseras, lo cual influye en las características físico-químicas y sensoriales de la carne. El aceite esencial de Thymbra capitata es el que presenta una mayor transmisión de su fenol mayoritario, carvacrol, responsable del aumento de la capacidad de retención de agua durante el almacenamiento, y de la mayor aceptación de esta carne por parte de los consumidores. / The main objective of this Doctoral Thesis is to evaluate the effect of essential oils from Thymus zygis subsp. gracilis, which is rich in thymol (65.5%), and Thymbra capitata, rich in carvacrol (72.9%), as a growth promoters for early weaned monogastric animals, and their potential use as an active compound to improve quality in animal husbandry. For this reason, 32 Sprague Dawley male rats were weaned at 21 days of age and randomly divided into four lots. The Control group was fed a base feed, while the diet of another two lots was supplemented with 0.06% of each essential oil and the forth lot with a 0.06% mixture of both oils mixed together in equal parts. The productive parameters of the animals were calculated over a 10-day experimental period, and, aftersacrifice, a histological examination of the intestine was carried out, measuring the length of the villi, the depth of the crypts and mucosa thickness by means of image analysis of the small and large intestine. In addition, a total of 80 white piglets of both genders (Pietrain*Large white x Large white*Landrace), were weaned prematurely at the age of 21 days, and their food was supplemented (0.16%) with the same oils. The results were compared with those of a control group whose diet was supplemented with potassium diformate. The productive performance of the animals was monitored during 42 days of the transition phase. From each lot, 8 animals were randomly selected and, after sacrifice, the effect of the feed was evaluated on the pH of the digestive system and its microbiology, using traditional methods (total aerobic mesophiles, Escherichia coli, sulphite-reducing Clostridium, total enterobacteria and Lactobacillus spp.) and by means of real time PCR (total bacteria and enterobacteria). Also, the transfer of the phenols carvacrol and thymol to the meat was determined through HPLC, and the effect on the meat’s physicochemical (pH, CIELab colour and drip loss) and sensory (discriminatory triangular test and consumer preference panel) characteristics was assessed. From the results it is concluded that the essential oils used act as growth promoters by improving the feed conversion rate of the animals. Also, the essential oil from Thymbra capitata, and to a lesser extent, the treatment with a mixture of oils, favours the morphological growth of the proximal and distal part of the small intestine of rats, which, together with the observed increase in weight, suggests an improvement in the nutrient absorption efficiency. Also, the used essential oils equals, or even improves in some aspects, the effect of potassium diformate on the intestinal health of pigs, because they increase the acidification of the stomach pH compared with the organic acid. Given the good results obtained for the Lactobacilus:Enterobacteria ratio, associated in the case of Thymbra capitata with the increase in Lactobacillus and the decreased number of enterobateria in the potassium diformate, the use of both components together in animal feed is considered worthy of study. Lastly, the use of essential oil of Thymbra capitata and Thymus zygis in the feeding of pigs favours the transmission of their principal phenolic compounds, carvacrol and thymol, to the meat, especially to the hind leg muscles, affecting the physicochemical and sensory characteristics of the meat. The essential oil from Thymbra capitata is the essential oil that transmits more of its main phenol, carvacrol. This is responsible for the increased water holding capacity observed during storage, and also produced the meat that was the most accepted by consumers.