Actualment hi ha un especial interès pels compostos fenòlics dels aliments en àmbits de la nutrició, salut i medicina en base a diferents evidències que suggereixen que poden actuar com a potents antioxidants i/o moduladors de funcions biològiques claus en els mamífers. Paral·lelament, hi ha una demanda per part dels consumidors en quant a la informació dels aliments que s'ingereix, de les necessitats nutricionals així com de la millora de salut. Tots aquest conceptes juntament amb la definició imminent de la legislació europea en relació als perfils nutricionals i les al·legacions de propietat de salut porta implícit la disponibilitat de metodologies adequades per a la caracterització dels aliments. Per a donar resposta a una necessitat actual, l'interès d'aquesta tesis es centra en el desenvolupament de metodologies que permetin la identificació, verificació, quantificació i eficiència de compostos bioactius. Aquestes metodologies representen eines de treball que han de facilitar la formulació de nous aliments amb al·legacions de propietat de salut.Per assolir aquests objectius, aquest treball va seleccionar dues fonts d'origen vegetal per a l'obtenció i avaluació de compostos fenòlics: el cacau i la garrofa. Els extractes de cacau són una font reconeguda de compostos fenòlics, principalment procianidines, i alcaloides. En el present estudi l'interès es centra bàsicament en ampliar la seva caracterització fenòlica, avaluar la seva capacitat antioxidant i l'efecte del processament tecnològic. Per assolir aquesta fita es va treballar amb diversos productes derivats del processament del cacau, sent aquests la fava, el nib, el licor de cacau i el pols de cacau.L'acceptació dels productes elaborats amb el cacau és universal i darrerament s'han publicat estudis que confirmen que els fenols presents en la xocolata, procedents del cacau, resulten beneficiosos per a la salut. Tot i això, l'alt contingut en greixos saturats, així com la riquesa en sucres són factors limitadors alhora d'aconsellar un increment del consum en una dieta equilibrada.Per aquest motiu es va proposar com a font alternativa la farina de garrofa, per a presentar un contingut baix de greixos i ser una font rica de fibra.El fruit d'aquest treball es recull en el desenvolupament de tècniques cromatogràfiques que permeten identificar i quantificar el perfil fenòlic dels derivats del cacau i de la farina de garrofa (UPLC-MS/MS) així com tècniques espectrofotomètriques que es poden emprar com a eines ràpides de selecció d'extractes polifenòlics (Folin-Ciocalteau i l'assaig de Vainillina). Al mateix temps, s'han optimitzat dues metodologies d'extracció que han permès l'obtenció d'extractes rics en compostos fenòlics d'ambdues fonts d'estudi. Els extractes polifenòlics obtinguts han estat avaluats en termes de la capacitat antioxidant a nivell in-vitro aplicant el mètode DPPH i posant a punt i aplicant el mètode ORAC. Finalment, s'ha avaluat l'estabilitat dels compostos fenòlics de les matrius d'estudi sota condicions fisiològiques del procés de digestió humana mitjançant el desenvolupament d'un model de digestió gastrointestinal in-vitro. / En la actualidad hay un especial interés por los compuestos fenólicos de los alimentos en los ámbitos de la nutrición, la salud y la medicina preventiva, basado en diferentes evidencias que indican que los compuestos fenólicos pueden actuar como potentes antioxidantes y/o moduladores de funciones biológicas claves en los mamíferos. Paralelamente, hay una demanda por parte de los consumidores de información acerca de los alimentos que se consumen y de las necesidades nutricionales, así como de la mejora de la salud. Todos estos conceptos, junto con la definición inminente de la legislación europea en relación a los perfiles nutricionales y a las alegaciones de propiedades saludables, lleva implícito la necesidad de disponer de metodologías adecuadas para la caracterización de los alimentos, especialmente para determinar su contenido en componentes minoritarios bioactivos. Para contribuir a dar respuesta a esta necesidad actual, la tesis tiene por objetivo el desarrollo de metodologías que permitan la identificación, verificación, cuantificación y eficiencia de compuestos bioactivos, concretamente de los compuestos fenólicos. Estas metodologías serán herramientas de trabajo de gran utilidad para facilitar la formulación de nuevos alimentos con alegaciones de propiedades saludables.El trabajo se ha centrado en la obtención y evaluación de compuestos fenólicos de dos fuentes de origen vegetal, el cacao y la algarroba. Los extractos de cacao son una fuente reconocida de compuestos fenólicos, principalmente de procianidinas, y alcaloides. La aceptación de los productos elaborados a partir del cacao es universal y durante los últimos años son numerosos los estudios que confirman que los fenoles presentes en el chocolate, procedentes del cacao, tienen efectos beneficiosos para la salud. Sin embargo, el alto contenido en grasas saturadas, así como la riqueza en azúcares son factores limitadores para el consumo de chocolate en el contexto de una dieta equilibrada. Por este motivo se propuso el estudio de una fuente alternativa, la harina de algarroba, al presentar un contenido bajo de grasa y ser una fuente rica de fibra. El estudio se dirige básicamente hacia la ampliación de las herramientas para la caracterización de la fracción fenólica, y para evaluar tanto la capacidad antioxidante como el efecto del procesamiento tecnológico sobre los compuestos fenólicos. Para alcanzar este último hito se trabajó con diversos productos derivados del procesamiento del cacao, concretamente el haba de cacao, el nib, el licor de cacao y el polvo de cacao.Los resultados de este trabajo comprenden el desarrollo de técnicas cromatográficas que permiten identificar y cuantificar el perfil fenólico de los derivados del cacao y de la harina de algarroba (UPLC-MS/MS), así como técnicas espectrofotométricas que se presentan como herramientas rápidas de selección de extractos fenólicos (Folin-Ciocalteau y el ensayo de Vainillina). Al mismo tiempo, se ha optimizado dos metodologías de extracción que han permitido la obtención de extractos ricos en compuestos fenólicos a partir de ambas fuentes de estudio. Los extractos polifenólicos obtenidos han sido evaluados en términos de la capacidad antioxidante a nivel in-vitro aplicando el método DPPH y poniendo a punto y aplicando el método ORAC. Finalmente, se ha evaluado la estabilidad de los compuestos fenólicos de las matrices de estudio en medios que simulan las condiciones fisiológicas del proceso de digestión humana, para lo que se ha desarrollo de un modelo de digestión gastrointestinal in-vitro. Los resultados han mostrado un claro efecto de la composición de la matriz alimentaria sobre la estabilidad de los compuestos fenólicos durante el proceso de digestión. Estos resultados serán de gran utilidad en la formulación de nuevos alimentos con alegaciones de propiedades saludables. / Nowadays, there has been a growing interest in polyphenols because of their physiological health benefits, including antioxidant activity in the areas of nutrition, health and medicine. In parallel, there is increasing consumer demand for food information concerning nutritional needs as well as the improvement of health. All these concepts, together with the imminent definition of the European legislation in relation to the nutritional profiles and the allegations of health claims, involve the availability of suitable methodologies for food characterization. To respond to these requirements, this thesis is focused on the development of methodologies that allow the identification, verification and quantification of the bioactive compounds (polyphenols). These methodologies are presented as tools of work, which have to facilitate the formulation of new foods with alleged health benefits.In order to reach these aims, this work selected two vegetable-origin sources to obtain and evaluate phenolic extracts: cocoa and carob. It is well-known that the polyphenol content of cocoa beans is mainly procyanidins, and alkaloids; however, this can vary greatly between different varieties and origins of the beans and also through the manufacturing processes. This work was focused on the evaluation of the cocoa bean and its by-products (nib, liquor and cocoa powder) as a potential source of bioactive compounds (polyphenols), which can be used as ingredients in the food and chocolate industry. The products elaborated from cocoa are universally accepted. In addition, different studies have shown recently that the consumption of cocoa and its products have positive and varied health effects. However, cocoa products contain high levels of saturated fatty acids and sugar, which limit the increase in their consumption in a balanced diet. For these reasons, carob flour was proposed as an alternative source with a marked nutritional value due to its high levels of dietary fiber and phenol compounds.The results of this work are the development of several chromatographic techniques, which allow the phenolic profile of cocoa derivatives and carob flour (UPLC-MS/MS) to be defined and quantified. In addition, several spectrophotometrical techniques are proved as fast tools for monitoring the phenol yield efficiency of the obtained extracts (Folin-Ciocalteau and the Vainillin assay). Also, two optimized extraction methodologies have allowed phenol-rich extracts to be obtained from cocoa and carob. The phenol extracts obtained have been evaluated in terms of their antioxidant capacity using in-vitro methods, such as DPPH and ORAC. Finally, the stability of the phenolic compounds in cocoa and carob samples has been studied under human physiological digestion conditions through the development of an in-vitro gastrointestinal model.

La presente tesis versa sobre la optimización de técnicas instrumentales para la evaluación y selección de genotipos de tomate con características de calidad organoléptica sobresalientes en programas de mejora. En primer lugar se aborda el uso de una metodología de evaluación no destructiva en campo con la que se pueda llevar a cabo una preselección eficaz por características de sabor y aroma en ensayos de cientos o miles de genotipos. Se muestra la metodología de obtención de modelos de predicción del contenido en los principales azúcares (glucosa y fructosa) y ácidos orgánicos (málico, cítrico y glutámico) implicados en la intensidad de sabor y de 30 compuestos volátiles relevantes para el aroma del tomate a partir de espectros NIR de reflectancia difusa. Se ha determinado el error de predicción que se comete al utilizarlos y su ámbito de aplicación. En segundo lugar se ha puesto a punto una metodología de evaluación en laboratorio para refinar la clasificación y selección de genotipos por propiedades aromáticas utilizando un olfatómetro electrónico. Para ello ha sido necesario la corrección de deriva (a corto y largo plazo) inherente al uso de sensores electrónicos y se han optimizado las condiciones de evaluación en tomate (tiempo de incubación y parámetros de medida).

La dieta desempeña un papel importante en la prevención de enfermedades (cáncer, enfermedad cardiovascular). El objetivo de la presente investigación fue evaluar la eficacia de un producto rico en compuestos fenólicos antioxidantes, elaborado a partir frutas rojas (uva, cereza y bayas), mediante la realización de estudios in vitro empleando cultivos celulares y estudios de intervención en humanos. El producto mostró claros efectos protectores en los ensayos en cultivos celulares, previniendo el daño oxidativo a lípidos y ADN. Por el contrario, estos efectos no se observaron de forma tan clara en los estudios de intervención en humanos. Así, en un primer estudio en un grupo de ancianos no se observaron cambios en el estado antioxidante tras 2 semanas de intervención. En un segundo estudio en un grupo de individuos jóvenes se observó una mejora del estado antioxidante de los individuos, principalmente mediante la disminución de la oxidación lipídica del suero sanguíneo. / Diet plays a key role in the protection against oxidative stress-related diseases (cancer, cardiovascular disease). The objective of the present research was to evaluate the antioxidant effectiveness of an antioxidant-rich product, made from pigmented fruits (grapes, cherries and berries). For that, cell culture assays and human intervention studies were carried out. In the cell culture assays, the product effectively protected cellular lipids and DNA from oxidative damage. Nevertheless, this protective effect was not clearly observed in vivo. In a first study in elderly subjects, a 2-week supplementation period had no effect on the antioxidant status. A second intervention study in a group of younger subjects achieved a weak improvement in the antioxidant status, which was revealed by a decrease in serum lipid peroxidation.

Se ha estudiado la influencia del grado de maduración de la uva y de las técnicas de elaboración en el color de vinos de Monastrell, con objeto de establecer una base sólida para obtener vinos de alta calidad: crianza, reserva y gran reserva. Para ello, se ha realizado un control de la uva desde el envero hasta sobremaduración, así como de vinificaciones con uva de diferente grado de madurez; con aplicación de dos enzimas comerciales (Lallzyme y Rapidase Excolor); dos taninos enológicos (Gallotanin B, tanino hidrolizable y Galotanin R, tanino condensado); tres levaduras comerciales (Fermirouge, Fermicrú VR5 y Rhône 2323); tres tiempos de maceración (15, 25 y 35 días) y dos sangrados parciales del mosto (7.5 y 15 %).Los resultados obtenidos muestran que es necesaria una ligera sobremaduración en la uva, para obtener vinos de alta intensidad de color. Con aplicación de Rapidase Excolor, el vino muestra una mayor estabilidad de color, aunque su efecto se ve reducido al aumentar el grado de maduración de la uva. La adición de taninos enológicos da lugar a vinos con menor intensidad de color y mayor tono que el vino testigo cuando la uva de partida es pobre en antocianos; en cambio, con uva con 14 ºBe y rica en antocianos, la adición de estos compuestos y principalmente el tanino condensado da lugar a vinos con mejores características cromáticas y organolépticas. Con la utilización de Rhône 2323 como levadura de fermentación, se consiguen vinos con mejores características de color y estabilidad. Maceraciones de 15 días son suficientes para conseguir una extracción máxima y equilibrada de compuestos fenólicos y antocianos y también para conseguir una buena estabilidad del color. La aplicación de sangrados parciales antes de fermentación puede ser una práctica aconsejable para mejorar el color de los vinos de Monastrell, aunque la extensión del tratamiento debe ser decidido en función de las características de la uva de partida. Así, el sangrado deberá ser mayor cuando la uva de partida sea pobre en antocianos y menor cuando la uva sea rica en ellos, salvo si empleamos alguna forma de estabilizar estos compuestos (adición de tanino enológico). / The influence of the ripening degree of the grape and the effect of different enological techniques on Monastrell wines color have been studied, with the objective of establishing a solid base to obtain high quality wines (vintage wine). For this reason, a study of the grapes during the maturation period has been made and vinifications with grapes of different ripening degree; together with the application of two commercial enzymes (Lallzyme and Rapidase Excolor); two enological tannins (Gallotanin B, hidrolizable tannin and Galotanin R, condensed tannin); three commercial yeasts (Fermirouge, Fermicrú VR5 and Rhône 2323); three times of maceration (15, 25 and 35 days) and two parcial running-off of must before fermentation (7,5 and 15 %) have been followed to determine the effect of the different enological practices in wine color and its stability.The results obtained show that is necessary a slight overmaturation in the grape to obtain wines with high color intensity. With the application of Rapidase Excolor enzyme, the wines show a more stable color, although its effect is reduced when increasing degree of maturation of the grapes. The addition of enological tannins gives wines with less color intensity and higher tint than the control wine when the grape is poor in anthocyanins, however, with grapes with 14 ºBe and rich in anthocyanins, the addition of these compounds and especially the condensed tannins gives wines with better chromatic and sensorial characteristics than control wines. When the yeast Rhône 2323 was used, the wines show high color and stability. A maceration time of 15 days is enough to obtain a maximum and balanced extraction of phenolic compounds and anthocyanins and also to obtain a good color stability. The application of parcial running-off of the must before fermentation can be promising practice to improve the Monastrell wines color, although the extent of the treatment must be decided on the basis of the characteristics of the grape. Thus, the porcentaje of running-off should be greater when grapes are poor in anthocyanins and smaller when the grapes are rich in them, except if we used some practce to stabilize these compounds (addition enological tannins).

El enriquecimiento de los alimentos con hierro es considerado una de las estrategias más eficaces en la prevención de la deficiencia en hierro. El éxito del enriquecimiento de los alimentos depende tanto del tipo de alimento como del compuesto de hierro seleccionado. En nuestro estudio se seleccionó un néctar de frutas y varios compuestos de hierro: Pirofosfato férrico micronizado (PFM), Bisglicinato ferroso (BF) y Sulfato ferroso (SF), éste último como referencia, junto con las vitaminas C, B6, B12, B9 y fructo-oligosacáridos (FOS). Se evaluó el efecto de la adición de dichos micronutrientes de forma individual o conjunta sobre la absorción y biodisponibilidad del hierro, en un modelo de repleción de la hemoglobina en ratas anémicas. El PFM fue el compuesto de hierro ideal desde el punto de vista metabólico como organoléptico. La presencia de las vitaminas del grupo B y C favoreció el efecto de dicho compuesto en la recuperación de la anemia. / Food iron fortification is considered one of the strategies more effective in prevention of iron deficiency anemia. The success of food fortification usually depends both food and iron compound. We selected a fruit nectar, several iron compounds: Micronized Ferric Pyrophosphate (MFP), Ferrous Bisglycinate (FB) and Ferrous Sulfate (FS) as standard reference, and vitamins C, B6, B12, B9 and fructooligosaccharides (FOS). It was evaluated the effect on iron absorption and bioavailability in a model of hemoglobin repletion in anemic rats. MFP was the ideal iron compound from the point of view metabolic and organoleptic. The presence of vitamins group B and C enhanced the effect on MFP in recovery from anemia.

Dos de los desordenes nutricionales más comunes en todo el mundo, y a menudo ocurren simultáneamente, son la deficiencia en hierro y folato. La estabilidad, biodisponibilidad y funcionalidad del bisglicinato ferroso y del [6S]-5-MTHF o Metafolin® usados como suplementos en la alimentación infantil, centran el desarrollo de este trabajo. Se evaluó la estabilidad de las vitaminas presentes en la leche de crecimiento líquida durante su vida comercial almacenada a diferentes temperaturas (23, 30 y 37ºC), así como los parámetros cinéticos de degradación de aquellas vitaminas más inestables. Mediante un modelo gastrointestinal dinámico in vitro (TIM® Model) se determinó la bioaccesibilidad del Metafolín® frente a la del ácido fólico. La biodisponibilidad del Bisglicinato ferroso fue evaluada mediante un modelo de repleción de la hemoglobina en ratas anémicas, y finalmente se desarrolló un estudio de depleción-repleción en ratas deficientes en hierro y folato con el fin de investigar una posible interrelación entre ambos compuestos. / Two of the most important worldwide nutricional disorders that commonly come together are iron and folate deficiencies. The stability, bioavailability and functionality of Ferrous Bisglycinate and [6S]-5-Methyltetrahydrofolate or Metafolin® employed as supplements in infant food, focus the development of this work. It was assessed the stability of vitamins present in a growing-up liquid milk during its shelf-life and storage at different temperatures (23, 30 and 37ºC), as the degradation kinetic parameters of those most unstable vitamins. Through a dynamic gastrointestinal model (TIM® Model) was determined the bioaccesibility of Metafolin® compared to folic acid, commonly used as food supplement. Bioavailability of Ferrous Bisglycinate was investigated through a haemoglobin repletion model in anemic rats, and finally we set up a depletion-repletion experiment using iron and folate deficient rats to study the interrelationship between both compounds.

La extracción de los compuestos fenólicos, responsables de ciertas características de color de los vinos, va a depender entre otros, de la degradación de la pared celular, por lo que el uso de enzimas pectolíticos podría ser una técnica adecuada para obtener vinos con mayor carga polifenólica. Los resultados mostraron que la extracción de los compuestos fenólicos durante la maceración es incompleta. Además, estudiando la extractabilidad de los compuestos fenólicos en diferentes variedades se observó que ciertos parámetros indicativos de la madurez fenólica de la uva y de la composición de la pared celular de los orujos pueden ayudar a predecir algunos de los parámetros cromáticos más importantes en el vino. El estudio de la aplicación de enzimas comerciales, mostró que, dependiendo de las características de la uva y el tiempo de maceración, los resultados obtenidos varían, por tanto el uso de éstos estará en función de la uva a vinificar. / The extraction of phenolic compounds, main responsibles of wine color, will depend on the degradation of the cell wall, so the use of pectolytic enzymes could be a suitable technique for obtaining wines with greater polyphenol cotent.The results showed that extraction of phenolic compounds during the maceration is incomplete. In addition, studying the extractability of phenolic compounds in different varieties, it was observed that certain parameters indicative of phenolic ripeness of the grapes and the composition of the cell wall of the marc can help to predict some of the most important color parameters in wine. The application of commercial enzymes showed that depending on the characteristics of the grapes and how long the maceration process is, the results vary, therefore their use will depend on the characteristics of the grapes and the vinification process.

En esta Tesis doctoral se han estudiado las proantocianidinas de pieles y semillas de uvas de las variedades Monastrell, Cabernet Sauvignon y Syrah, así como la transferencia de las mismas al vino y el efecto de algunas técnicas enológicas en la modulación de su extracción. Los resultados obtenidos muestran que la concentración de estos compuestos es máxima al inicio de la maduración, disminuyendo conforme se acerca el momento de la vendimia. La cantidad de proantocianidinas en los vinos depende tanto de la variedad como de la técnica enológica aplicada. Tiempos de maceración largos y técnicas como la maceración prefermentativa en frío o el uso de enzimas de maceración promueven una mayor extracción de proantocianidinas, aunque las de las uvas de la variedad Syrah son mucho más fácilmente extraíbles que las de Monastrell, en igualdad de condiciones. / In this thesis, skin and seed proanthocyanidins of Monastrell, Cabernet Sauvignon and Syrah grape varieties have been studied, as well as their transfer from grapes to wine and the effect of some oenological techniques in modulating their extraction. The results show that the concentration of these compounds was maximum at the beginning of ripening, decreasing up to moment of harvest. The concentration of proanthocyanidins in wines depends both on the variety and the applied oenological technique. Long maceration times and techniques such as cold soak or the use of maceration enzymes promote a large extraction of proanthocyanidins, although, under similar conditions, the proanthocyanidins of Syrah grapes are more easily transferred to must/wine than those of Monastrell grapes.

Tesis por compendio de publicaciones / El objetivo de esta Memoria de Tesis Doctoral es la evaluación de la microestructura y aplicación de sensores ópticos en la elaboración de quesos de cabra. Los resultados obtenidos muestran que la composición de los quesos estudiados no difiere significativamente entre los distintos productores, pero la estación del año influye significativamente en los valores fisicoquímicos. El desarrollo de un procedimiento de microscopía electrónica de barrido y análisis de imagen ha conducido a la cuantificación de distintos parámetros microestructurales (número de poros, perímetro y área de los mismos, grosor de la hebra y porosidad) a lo largo de la elaboración del queso, permitiendo la descripción de la microestructura durante los procesos de coagulación y sinéresis. Con la aplicación de un sensor en línea durante estas dos etapas se define el perfil espectral de la elaboración del queso bajo condiciones industriales, desarrollando algoritmos de predicción de la textura, humedad y rendimiento quesero.

La estabilización proteica del vino blanco es una etapa importante en su elaboración, y tiene una relación muy estrecha con la comercialización del producto final. Los métodos tradicionales utilizados en la mayoría de las bodegas consisten en operaciones discontinuas con adición de material adsorbente, que requieren mucha mano de obra, hay pérdida de producto y se generan residuos que tienen un impacto ambiental elevado.En este trabajo se ha estudiado la alternativa de utilizar materiales adsorbentes que permitan disminuir o eliminar las desventajas existentes. Después de una revisión bibliográfica detallada se eligieron el óxido de zirconio y el óxido de aluminio, en diferentes granulometrías y grados de acidez, para estudiar la posibilidad de transformar el proceso de estabilización proteica tradicional discontinuo, en un proceso continuo mediante adsorción con óxidos metálicos empacados en una columna. Los resultados obtenidos muestran que dicha transformación es posible, y que el óxido de zirconio es un adsorbente que muestra una selectividad con las fracciones proteicas del vino, se puede regenerar, se puede empacar en una columna sin causar problemas técnicos y no modifica las características fisicoquímicas del vino tratado, cumpliéndose así todos los requisitos buscados, obteniendo finalmente un vino blanco estabilizado. / Wine is one of the most popular low-alcohol drinks, thus many research projects have focused on making wine easier to produce or on improving the final product. The macromolecules in wine can form precipitates or cause turbidity, which affects its stability. The white wine protein stabilization is an important stage in its elaboration, and has a very narrow relationship with the commercialization of the product. The colloidal fractions of the wine, such as proteins and polysaccharides, have a considerable influence on some of the basic operations (for example, filtration, clarification, and cold stabilization).There are a lot of nonselective models for reducing the protein content in wine. The traditional methods used in most of the cellars consist on discontinuous operations with addition of adsorbent materials that require a lot of manpower, there is loss of product and residuals are generated that have a high environmental impact. In this work has been studied to use alternative adsorbent materials, like metal oxides, that allow to diminish or to eliminate the existent disadvantages. Two types of adsorbent material were used: zirconium and alumina. The used materials were in different particle size and acidity degrees.The obtained results show that these materials can be used in packed bed. The protein fractions were removed from a white wine in a packed bed of ZrO2 and showed an improvement in the protein stability. The affinity of the ZrO2 depended on the molecular weight of the wine protein fraction. The physicochemical properties of the wine were not modified after the treatment. Finally, the zirconium oxide in the both form can be regenerated.