Memoria para optar al título de Ingeniero en Alimentos / Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento / La oxidación lipídica es una de las principales reacciones que afectan la calidad de aceites y lípidos en los alimentos. Para retardar el deterioro oxidativo la herramienta más utilizada por la industria de los alimentos es el uso de antioxidantes. Entre los antioxidantes naturales se encuentran los polifenoles, siendo los flavonoides uno de los principales grupos, sin embargo estos son inestables frente a las condiciones ambientales, motivo por el cual la tecnología de encapsulación representa una alternativa para su protección. De acuerdo a estos antecedentes el objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto de la adición de micropartículas de flavonoides (epicatequina, quercetina y naringenina) con hidroxipropilcelulosa (HPC) y agente encapsulante (aislado proteico de soja (APS) o capsul (C)) sobre la estabilidad oxidativa de aceite de girasol (AG) a 60 ºC. Las micropartículas de flavonoides (E-HPC-C, Q-HPC-C, N-HPC-C, E-HPC-APS, Q-HPC-APS y N-HPC-APS) se elaboraron mediante secado por atomización y se caracterizaron fisicoquímica y morfológicamente. Las micropartículas de flavonoides se adicionaron al AG y se estudió su estabilidad a 60 ºC por 35 d, determinando la formación de compuestos polares (CP) y la retención de alfa-tocoferol. Los estudios de estabilidad en el día 35, mostraron que el AG con micropartículas de flavonoides disminuyó significativamente (p≤0,05) el contenido de compuestos polares con respecto al aceite control, sugiriendo la influencia de las características estructurales de los flavonoides y/o polaridad sobre la actividad antioxidante. Por otro lado, no existieron diferencias significativas (p≤0,05) en el % de CP entre sistemas que utilizaron un mismo flavonoide, pero distinto agente canalizante (APS o C). En general, existió una mayor permanencia de alfa-tocoferol para los sistemas de AG con micropartículas de flavonoide en comparación con el AG control, lo cual se explicaría por la competición entre flavonoides y tocoferoles hacia radicales peroxilo y/o a la regeneración del alfa-tocoferol por flavonoides. En consecuencia el utilizar micropartículas de flavonoides en AG puede ser considerado como un reemplazo de los antioxidantes artificiales, representando una ventaja desde el ámbito nutricional, tecnológico y comercial. Palabras claves: Oxidación lipídica, Antioxidantes, Flavonoides, aceite de girasol, microencapsulación, compuestos polares, alfa-tocoferol / Lipid oxidation is one of the main reactions affecting the quality of oils and fats in foods. To retard the oxidative damage the most often used by the food industry tool is the use of antioxidants. Among the natural antioxidants are polyphenols, flavonoids being one of the major groups, but these are unstable at ambient conditions. The encapsulation technology represents an alternative to the protection of flavonoids. According to the above, the objective of this work was to study the effect of flavonoids microparticles (epicatechin, quercetin and naringenin) using hydroxypropylcellulose (HPC) as encapsulating agent and isolated soy protein (ISP) or capsul (C ) as channelizing agent on oxidative stability in sunflower oil (SO) at 60 °C. The flavonoids microparticles (E-HPC-C, Q-HPC-C, N-HPC-C, E-HPC-ISP, Q-HPC-ISP y N-HPC-ISP) were performed by spray drying and characterized physical and morphologically. The flavonoids microparticles were added to the SO and study its stability 60 °C for 35 d, determining the formation of polar compounds (CP) and the retention of alpha- tocopherol . The stability studies at day 35, showed that the SO with flavonoids microparticle decreased significantly ( p ≤ 0.05 ) the content of polar compounds , with respect to the control SO, suggesting the influence of the structural characteristics of flavonoids and/or polarity on antioxidant activity. Furthermore, there were no significant differences (p ≤ 0.05) in CP % between systems that used the same flavonoid, but different channelizing agent (ISP or C). Overall, there was a greater permanence of alpha-tocopherol to systems SO flavonoid microparticle compared with SO control, which would be explained by competition between flavonoids and tocopherols to peroxyl radicals and / or regeneration of alpha-tocopherol by flavonoids Consequently the use of flavonoids microparticles in SO can be considered as a replacement of artificial antioxidants, representing an advantage from the nutritional, technological and commercial level. Keywords: lipid oxidation, antioxidants, flavonoids, sunflower oil, microencapsulation, polar compounds, alpha-tocopherol

Memoria para optar al título de Ingeniera en Alimentos / Las materias grasas especialmente aquellas poliinsaturadas, sufren deterioro oxidativo cuando son sometidas a altas temperaturas produciendo una serie de nuevos compuestos volátiles y no volátiles, que pueden alterar las propiedades organolépticas y nutricionales del alimento. En este contexto, la adición de antioxidantes sintéticos ha sido la herramienta más utilizada por la industria, para retardar la oxidación de los lípidos en los alimentos. Sin embargo, éstos están siendo cuestionados por los consumidores, lo que abre las puertas a la búsqueda e identificación de nuevas fuentes naturales de antioxidantes. El objetivo de esta tesis fue estudiar el efecto de la adición de extractos (hidroalcohólico y acuoso) de cáscara y hojas de palto (Var. Hass) en polvo, sobre la estabilidad oxidativa del aceite de girasol sometido a 80°C. Los extractos de hojas y cáscara de palto (Var. Hass) se prepararon utilizando agua como solvente de extracción (EAHP y EACP, respectivamente) y etanol:agua (50:50 v/v) (EHHP y EHCP, respectivamente). Los extractos acuosos e hidroalcóholicos con Capsul como carrier se sometieron a secado por atomización a 140ºC. Los extractos (EHCP, EACP, EHHP y EAHP) antes y después del secado por atomización, se caracterizaron según su contenido de polifenoles totales (Folin-Ciocalteau), tocoferoles (HPLC-detector de fluorescencia) y actividad antioxidante (FRAP y DPPH). Los resultados obtenidos mostraron que los cuatro extractos después del secado por atomización, presentaron un aumento en el contenido de polifenoles totales y capacidad antioxidante, siendo mayor para EHCP. La estabilidad termo-oxidativa del aceite de girasol (AG) con la adición de 400 ppm de los extractos de hoja y cáscara en polvo (EHCP, EACP, EHHP y EAHP), se sometieron a calentamiento a 80ºC hasta 216 h. Los resultados mostraron que solamente el BHA y EHCP disminuyeron significativamente (p<0,05) la formación de compuestos polares y la constante de velocidad de degradación de tocoferoles, respecto al AG (control), presentando un mayor efecto el BHA / Oils and fats, especially those polyunsaturated suffer oxidative deterioration when they are submitted at thermal conditions, producing new compounds volatile and non-volatile. In this context, the addition of synthetic antioxidants has been the most used tool by the industry to delay the lipid oxidation in food. However, they are questioned by consumers. Therefore, there is a growing interest in using antioxidants from natural sources. The aim of this work was to study the effect of the addition of powder extracts from avocado skins and leaves (hydro-alcoholic and aqueous) on the oxidative stability of sunflower oil storage at 80°C. The extracts of avocado peels and leaves (Var. Hass) were elaborated using water (ALAE y APAE, respectively) or ethanol:water (50:50 v/v) (APHE y ALHE, respectively) as extracting solvents. The aqueous and hydroalcoholic extracts were dried by spray-drying at 140ºC using Capsul as carrier. The extracts (ALAE, APAE, APHE y ALHE) before and after spray-drying were characterized according to their total content of polyphenols (Folin-Ciocalteau), tocopherols (HPLC-Fluorescence detector) and antioxidant activity (FRAP and DPPH). The results showed an increase of total polyphenols content and antioxidant activity after spray-drying, being higher for APHE. The thermal oxidative stability of sunflower oil (SO) with the addition of 400 ppm of powder avocado peels and leaves extracts (ALAE, APAE, APHE y ALHE) were storage at 80ºC until 216 h. The results showed that only BHA and APHE diminished significantly the polar compounds formation and degradation rate constants of tocopherols respect to SO (control), being the BHA the most effective

Tesis presentada como parte de los requisitos para optar al Grado de Doctor en Nutrición y Alimentos / Programa Conjunto: Facultad de Ciencias Agronómicas, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas, Facultad de Medicina, Facultad de Ciencias Veterinarias y Pecuarias e Instituto de Nutrición y Tecnología de Alimentos. / Las materias grasas sometidas a proceso de fritura en profundidad (180 ºC), sufren deterioro oxidativo, hidrolítico y térmico, produciendo una serie de nuevos compuestos volátiles y no volátiles. Estos últimos pueden alterar las propiedades organolépticas y nutricionales del alimento, así como también pueden afectar la salud de los consumidores. Para retardar el deterioro oxidativo se ha recurrido a distintos mecanismos, siendo el uso de antioxidantes la herramienta más ampliamente utilizada por la industria de los alimentos. Una fuente importante de antioxidantes naturales son los extractos vegetales, que pueden obtenerse desde distintas partes de las plantas. De acuerdo a estos antecedentes, en este trabajo se caracterizaron ocho tipos de extractos obtenidos de hojas de olivo (Olea europaea) o palto (Persea americana) por cuatro métodos de extracción diferentes: hidroalcohólico (HAO o HAP), jugo (JO o JP), supercrítico-CO2 (EFSO o EFSP) y oleorresina (OO o OP), mediante su contenido de polifenoles totales por Folin-Ciocalteu, identificación de polifenoles por LC-MS y capacidad antioxidante por DPPH. Se estudió el efecto de la adición de los extractos de hojas de olivo y palto (hidroalcohólicos, jugos y supercrítico-CO2) en dos concentraciones (250 y 630 mg EAC/Kg aceite) sobre la estabilidad oxidativa (tiempo de inducción) de aceites de distinto grado de insaturación (soja, canola y girasol alto oleico). Además, se estudió el efecto de la adición de extracto hidroalcohólico de hojas de olivo o palto (600 mg EAC/Kg aceite) a aceite de canola y girasol alto oleico sometidos a fritura de papas “french”, evaluando la formación de compuestos polares y la degradación de tocoles. Los resultados mostraron que los diferentes extractos de hojas de olivo y palto presentaron distinta composición en polifenoles, lo que sugiere que el método de extracción y el pretratamiento de las hojas (escaldado, secado, molienda, entre otros) determinan el perfil de polifenoles. Siendo los extractos hidroalcohólicos de hojas de olivo y palto, los que presentaron los mayores contenidos de polifenoles totales y capacidad antioxidante. El estudio de la estabilidad oxidativa por Rancimat mostró que HAO, EFSO y EFSP (630 mg EAC/Kg aceite) poseen un efecto antioxidante, aumentando el tiempo de inducción de los tres aceites estudiados con respecto al control (p< 0,05), aunque el mayor efecto lo presentaron los aceites más monoinsaturados. Por otro lado, con JO se observó un comportamiento pro-oxidante en los tres aceites estudiados. El HAO adicionado a los aceites de girasol alto oleico o canola (600 mg EAC/Kg aceite) durante la fritura de papas “french” disminuyó la formación de compuestos polares con respecto al control (p<0,05) y mostró un efecto antipolimerizante en ambos aceites. Por otro lado, se observó un aumento en la permanencia de los tocoferoles cuando se adicionó HAO o HAP a estos aceites con respecto al control, lo que sugiere que los tocoferoles son regenerados por los polifenoles u otros componentes menores presentes en los extractos. En consecuencia, los extractos hidroalcohólicos de hojas de olivo y palto (árboles de importancia productiva y comercial en nuestro país por sus respectivos frutos), se pueden considerar como nuevas fuentes de compuestos antioxidantes naturales, ricos en polifenoles, capaces de actuar sinérgicamente con los sistemas antioxidantes propios de los aceites de canola y girasol alto oleico. Este efecto es mayor con el extracto hidroalcohólico de olivo (p<0,05), aumentando así la estabilidad y mejorando el perfil de ambos aceites, lo que representa ventajas desde un punto de vista nutricional, tecnológico y comercial. / Fats and oils deteriorate through oxidative, hydrolytic and thermal reactions when submitted to deep frying processes (180 ºC), producing new volatile and not volatile compounds. These compounds alter the organoleptic and nutritional properties of the food and may be deleterious to the consumer. To delay the oxidative deterioration of oils different mechanisms have been used in the food industry, mainly the incorporation of antioxidants. Plant extracts are important sources of natural antioxidants, which can be obtained from different parts of the plants. Although to identify the individual properties of each component in the extract is complex, the global behaviour may be determined without the need of isolating each particular component. Eight extracts from olive and avocado leaves were obtained by four different extraction methods: hydroalcoholic (HAO or HAP), juice (JO or JP), supercritical-CO2 (EFSO or EFSP) and oleoresin (OO or OP), which were characterized by the total polyphenols content (Folin- Ciocalteu method), phenol chromatographic profiles (LC-MS) and antioxidant activity (DPPH). The effect of the addition of olive and avocado leaves extracts (hydroalcoholic, juice and supercritical-CO2) on the oxidative stability of vegetables oils with different unsaturation (soybean oil, canola oil and high oleic sunflower oil) was studied at two concentrations (250 and 630 mg CAE/Kg oil). Besides, French potatoes were submitted to frying using canola and high oleic sunflower oils added to hydroalcoholic olive or avocado leaves extracts (600 mg EAC/Kg oil), studying the polar compounds formation and tocols degradation. The results indicate that the olive and avocado hydroalcoholic extracts showed the highest total polyphenols content and antioxidant capacity. The phenolic composition differ among different extracts, showing the effect of the extraction method; solvent polarity and leaves pre-treatment (i.e. dried, scalded and grinded). The oxidative stability study (using Rancimat ®) showed that the addition of 630 mg CAE/Kg oil of HAO, EFSO and EFSP had an antioxidant effect on the oil systems studied, increasing significatively the induction time (p<0.05). This effect was higher when the system was more monounsaturated. Contrary, a pro-oxidant behavior was observed in JO for oil systems studied. French potato fries in high oleic sunflower and canola oils added with HAO (600 mg EAC/Kg oil) reduced the formation of polar compounds with respect to control (p<0.05) and showed an antipolymeric effect on both oils. On the other side, an increase in the retention of tocopherol was observed when HAO or HAP was added to these oils with respect to control, suggesting regeneration of tocopherol by the polyphenols of the extracts and the extent depends on polyphenols structural features. Therefore, the hydroalcoholic extracts of olive and avocado leaves (trees of both commercial and productive importance in Chile) can be considered as new sources of natural antioxidant compounds. These extracts showed a high polyphenol content and may act synergistically with the antioxidant systems of canola and high oleic sunflower oils. This effect is significantly higher in the hydroalcoholic extract of olive leaves, increasing the stability and improving the oil`s profile in the nutritional, technological and commercial point of view. / Mecesup

Memoria para optar al título de Ingeniero en Alimentos / En Chile, el cultivo del árbol de palto (Persea americana Mill.) es de gran importancia, siendo la variedad Hass la más cultivada. Como desecho de esta industria, se obtiene gran cantidad de cáscaras y hojas que poseen un interesante y amplio perfil de polifenoles, siendo las procianidinas las más importantes. Estos desechos industriales son una alternativa para la obtención de extractos con antioxidantes naturales y la aplicación de éstos sobre materias grasas, para retrasar el deterioro termo-­oxidativo de éstas. Así, el objetivo fue estudiar el efecto de la adición de extractos de cáscara de palta y hojas de palto (hidroalcohólico y acuoso) en polvo, sobre la estabilidad termo-­oxidativa de aceite de girasol sometido a 180°C. Los extractos de cáscara de palta y hojas de palto (cv. Hass) hidroalcohólicos (EHCP y EHHP, respectivamente) y acuosos (EACP y EAHP, respectivamente), se secaron por secado por atomización a 140ºC usando Capsul como carrier. Los extractos en polvo se caracterizaron de acuerdo a su contenido de polifenoles totales (CPT) según Folin-­Ciocalteu, alfa-­tocoferol (α-­T) y actividad antioxidante (AA) por DPPH y FRAP. El aceite de girasol (AG), AG+BHA (200 ppm) y AG con la adición de los extractos de cáscaras de palta (AG+EACP y AG+EHCP) y hojas de palto (AG+EAHP y AG+EHHP) en una concentración equivalente a 400 ppm de polifenoles, se almacenaron bajo condiciones atmosféricas y a 180°C por 28 horas, determinando la formación de compuestos polares y la constante de degradación de tocoferoles. Los resultados mostraron que el EHCP tuvo un alto contenido de polifenoles y actividad antioxidante y fue capaz de mejorar la estabilidad oxidativa del aceite de girasol sometido a 180ºC en relación a los otros extractos. Además, presentó la menor velocidad de degradación de alfa-­tocoferol, sugiriendo la regeneración del tocoferol por los polifenoles presentes en el EHCP y representando una potencial alternativa para su utilización e incorporación a matrices lipídicas sometidas a altas temperaturas, agregando a estos subproductos un valor económico / In Chile, cultivation of the avocado tree (Persea americana Mill.) Is of great importance, being the Hass variety the most cultivated. As a waste from this industry, we obtain a large amount of peel and leaves that have an interesting and wide profile of polyphenols, with procyanidins being the most important. These industrial wastes are an alternative for obtaining extracts with natural antioxidants and the application of these on fats, to delay the thermo-­oxidative deterioration of these. Thus, the objective was to study the effect of the addition of extracts of avocado peel and avocado leaves extract (hydroalcoholic and aqueous) powdered on the thermo-­oxidative stability of sunflower oil subjected to 180°C. Hydroalcoholic (EHCP and EHHP, respectively) and aqueous (EACP and EAHP, respectively) extracts were dried by spray-­drying at 140°C using Capsul as carrier. The powder extracts were characterized according to their content of total polyphenols (CPT) according to Folin-­Ciocalteu, alpha-­tocopherol (α-­T) and antioxidant activity (AA) by DPPH and FRAP. Sunflower oil (AG), AG+BHA (200 ppm) ang AG with the addition of peel extract (AG + EACP and AG + EHCP) and leaves extract (AG + EAHP and AG + EHHP) in a concentration equivalent to 400 ppm of polyphenols, were stored under atmospheric conditions and at 180°C for 28 hours, determining the formation of polar compounds and the degradation constant of tocopherols. The results showed that the EHCP had a high content of polyphenols and antioxidant activity and was able to improve the oxidative stability of the sunflower oil subjected to 180°C in relation to the other extracts. In addition, it presented the lower rate of degradation of alpha-­tocopherol, suggesting the regeneration of tocopherol by the polyphenols present in the EHCP and representing an alternative potential for its use and incorporation into lipid matrices subjected to high temperatures, adding to these by-­products an economic value

Memoria para optar al título de Ingeniero en Alimentos

Memoria para optar al título de Ingeniero en Alimentos / Los ácidos grasos forman parte importante de los nutrientes que contienen los alimentos, otorgándoles propiedades sensoriales únicas, que a su vez son determinadas por las condiciones de cristalización del sistema graso. La predicción de la cristalización de un sistema graso a través de modelamientos matemáticos, podría tener innumerables y novedosas aplicaciones en la industria alimentaria, sin embargo, los modelos que existen actualmente requieren de datos complejos y difíciles de obtener, lo que genera la necesidad de simplificarlos según las variables que controlen la cristalización. En este trabajo, un enfoque simple fue utilizado para estudiar la dinámica de la cristalización de un sistema graso, considerando viscosidad y el cambio en el potencial químico de supersaturación como las variables que principalmente influenciaron el comportamiento cristalino, obteniendo gráficos de trayectoria de fases que representan el estado dinámico del sistema graso, los cuales se relacionaron con la estructura final obtenida. La dinámica de cristalización de tres sistemas grasos: 40% Estearina de palma en aceite de soya (PS-SO), 20% Aceite de soya full hidrogenado en aceite de soya (FHSO-SO) y 20% Aceite de soya full hidrogenado en aceite de girasol alto oleico (FHSO-HOSFO) fue estudiada, analizando el perfil cristalino de las muestras, el tipo de microestructura, la viscosidad, el comportamiento térmico y el polimorfismo, mediante Microscopia, Reometría, Calorimetría Diferencial de Barrido y Difracción de rayos X. Se obtuvieron las trayectorias de fase para cada sistema graso mediante un modelo desarrollado por el doctor Alejandro Marangoni, y los resultados mostraron una relación entre la morfología de los cristales y los perfiles de cristalización obtenidos. Diferentes comportamientos de cristalización y respectivas microestructuras fueron encontrados para diferentes tasas de enfriamiento, cuyas relaciones fueron observadas y discutidas / Fatty acids are an important part of the nutrients in food, they influence significantly the sensory properties of a food containing them. The sensory characteristics in turn are defined by the crystallization conditions of the fat system. The prediction of a fat system crystallization through mathematical modeling, could have many applications in the Food Industry. The current models existing require of complex data, hard to obtain, generating the need to simplify them, according to the variables that control the crystallization. In this work, a simple approach was used to study the dynamics of the crystallization of the fat system, considering viscosity and the change in the chemical potential of supersaturation as the variables that will mainly influence the crystalline behavior, obtaining phase trajectory graphs that represent the dynamic state of the system fat, which were related to the final structure obtained. The dynamic of crystallization on 3 systems: 40% Palm stearin in soybean oil (PS-SO), 20% Fully hydrogenated soybean oil in soybean oil (FHSO-SO) and 20% Fully hydrogenated soybean oil in high oleic sunflower oil (FHSO-HOSFO) were investigated, analyzing the crystalline profile of the samples, microstructure, viscosity, crystal thermal behavior and polymorphism was investigated by light microscopy, rheometry, differential scanning calorimetry (DSC and, X-ray diffraction (XRD). Phase trajectories were obtained for each fat system studied, through a model developed by Dr. Alejandro Marangoni, and the results showed a relation between crystal morphology and crystallization profiles obtained. Different crystallization behaviour and microstructures were found for different cooling rates, whose relations were observed and discussed

Desde sus primeros avances, la biotecnología moderna ha revolucionado los procesos productivos de sectores variados. Esta tecnología, ha hecho realidad muchas de las expectativas creadas en su entorno, para la mejora de la calidad de vida. Entre los sectores donde la biotecnología ha tenido un particular desarrollo, se destaca, el sector alimentación, con una importante aplicación de la tecnología enzimática a la industria aceitera. El aceite, se presenta como el principal producto de la molienda de la semilla de girasol, y en el mercado mundial, el aceite de girasol se posiciona como el cuarto en orden de importancia. La producción mundial de girasol, tiene cuatro principales protagonistas: la Federación Rusa, Ucrania, y la Unión Europea. Los tres son grandes competidores en el Hemisferio Norte. El único país relevante en el Hemisferio Sur es la Argentina, y se ha destacado históricamente como primer exportador mundial de aceite de girasol. Los mercados internacionales de aceite comestible, se caracterizan por la alta competitividad y las crecientes exigencias de calidad, lo que conlleva a la mejora de métodos para la caracterización y control de calidad de las materias primas, productos y subproductos. Además, constituye un desafío la implementación y desarrollo de tecnologías o métodos alternativos que beneficien las condiciones de procesamiento y almacenamiento del producto final. La calidad y estabilidad del aceite de girasol, resulta fundamental para su aceptación y comercialización, estas propiedades se ven influenciadas por la presencia de algunos componentes minoritarios como tocoferoles, ácidos grasos libres, fosfolípidos, ceras y metales que tienen propiedades antioxidantes y pro-oxidantes. Los fosfolípidos, las ceras y los iones metálicos, son compuestos que deben ser eliminados durante el proceso de refinado del aceite. Históricamente, estos componentes se eliminaban mediante procesos físicos o químicos, y en las últimas décadas, se han investigado y desarrollado metodologías alternativas que además de ser eficientes y seguras no sean perjudiciales para el medio ambiente. En este sentido, una de las estrategias más competentes es la utilización de enzimas que son catalizadores biológicos altamente específicos, biodegradables y fácilmente inactivadas. Este conjunto único de características de las que gozan las enzimas para su uso como catalizadores ha sido explotado a nivel industrial, habiéndose introducido hace más de una década, en el refinado de aceites comestibles. En los últimos años, se han propuesto algunos procesos de desgomado enzimático, a escala laboratorio y de plantas piloto. Esta técnica mejora la calidad del producto y permite aumentar el rendimiento de aceite, disminuyendo su contenido de fosfolípidos. El objetivo general de este trabajo de tesis está orientado a estudiar procesos de desgomado enzimático que puedan ser incluidos en forma eficiente en el procesamiento de aceites vegetales a escala industrial. El objetivo específico es la optimización del proceso de desgomado enzimático en aceites de girasol crudos, tendiente a lograr un proceso integral de refinado que sea eficiente. En el Capítulo I, se presenta una introducción sobre la situación actual del complejo oleaginoso en Argentina y la importancia de la biotecnología en el procesamiento de aceites vegetales. Se describe el estado del arte del desgomado enzimático, dando una revisión de los antecedentes en investigación y se exponen el marco teórico y los fundamentos del objeto de estudio. En el Capítulo II, se explica la metodología utilizada en el trabajo de tesis, se describen los procesos de desgomado aplicados, y se especifican las muestras de aceite de girasol y las enzimas utilizadas. Se describe también la metodología aplicada para el análisis de los aceites y las gomas que se obtienen en los procesos de desgomado. En el Capítulo III, se evalúa la eficiencia y el rendimiento del proceso de desgomado enzimático, y se presentan los resultados obtenidos en los estudios realizados usando reactores de diferente capacidad. En el Capítulo IV, se investigan las condiciones de reacción y se optimizan los procesos de desgomado enzimático. En el Capítulo V, se analiza el efecto de desgomado sobre el contenido de fosfolípidos del aceite tratado. En el Capítulo VI, se analiza el efecto de desgomado sobre el contenido de ceras del aceite tratado. En el Capítulo VII, se analizan los cambios en la calidad y composición físicoquímica del aceite de girasol durante el proceso de desgomado enzimático y se realiza un estudio de su estabilidad oxidativa. Finalmente, en el Capítulo VIII se resumen las conclusiones generales y se exponen los trabajos futuros propuestos que pueden realizarse a partir de metodologías desarrolladas en esta tesis y los conocimientos adquiridos. Palabras clave: aceite de girasol, desgomado enzimático, fosfolípidos, ceras, calidad, estabilidad. / Since its developments, modern biotechnology has revolutionized the production processes of various sectors. This technology has achieved the expectations created, for the improvement in life quality. Among the sectors where biotechnology has had an important development, stands, the food sector, with an important application of enzymatic technology in oil industry. Oil is the main product of grinding of sunflower seed, and in the world market, sunflower oil is positioned as the fourth in order of importance. The world production of sunflower has four main protagonists: the Russian Federation, Ukraine, and the European Union. All three are major competitors in the Northern Hemisphere. The only relevant country in the Southern Hemisphere is Argentina, and is known historically as the world's leading exporter of sunflower oil. The international edible oil markets are characterized by high competitiveness and increasing demands for quality, which leads to the improvement of methods for the characterization and quality control of raw materials, products and by-products. In addition, is a challenge, the implementation and development of alternative methods or technologies that will benefit the final product storage and processing conditions. The quality and stability of sunflower oil, is critical for its acceptance and commercialization. These properties are influenced by the presence of some minor components such as tocopherols, free fatty acids, phospholipids, waxes and metals that have antioxidant and pro-oxidant properties. Phospholipids, waxes and metal ions, are compounds that must to be eliminated during the process of oil refining. Historically, these components were removed by physical or chemical processes, but in recent decades, alternative methodologies have been researched and developed that besides to being efficient and safe are not harmful to the environment. In this sense, one of the most competent strategies is the use of enzymes, which are biological catalysts, highly specific, biodegradable and easily inactivated. This unique set of features of the enzymes for use as catalysts has been exploited at industrial level, being introduced for more than one decade ago, in the refining of edible oils. In recent years, there are proposed some enzymatic degumming process, a laboratory scale and pilot plant. This technique improves the quality of the product and can increase the oil yield, reducing its content of phospholipids. The overall objective of this thesis is aimed to study enzymatic degumming processes that can be included efficiently in processing vegetable oils on an industrial scale. The specific objective is the optimization of enzymatic degumming process of crude sunflower oil, aimed at achieving an integrated refining process that would be efficient. Chapter I is an introduction on the current situation of the oil complex in Argentina and the importance of biotechnology in processing vegetable oils. The state of the art of enzymatic degumming is described, giving a review of the background research and the theoretical framework and the fundamentals of the study object. In Chapter II, the methodology used in the thesis is explained, degumming processes applied are described, and samples of sunflower oil and enzymes used are specified. The methodology used for the analysis of oils and gums obtained in degumming processes is also described. In Chapter III, the efficiency and performance of the enzymatic degumming process is evaluated, and the results obtained in studies using different capacity reactors, are presented. In Chapter IV, the reaction conditions are investigated and enzymatic degumming processes are optimized. In Chapter V, the effect of degumming on the phospholipid content of the treated oil is analyzed. In Chapter VI, the degumming effect on wax content of the treated oil is analyzed. In Chapter VII, the changes in the quality and physicochemical composition of sunflower oil during enzymatic degumming is analyzed and oxidative stability study is performed. Finally, in Chapter VIII summarizes the general conclusions and proposed future work that can be performed from methodologies developed in this thesis and foreground. Keywords: sunflower oil, enzymatic degumming, phospholipids, waxes, quality and stability.

En la actualidad los desechos generados en la industria alimentaria constituyen un problema medioambiental debido a su volumen y a sus características fisicoquímicas, siendo, en muchos casos, su disposición y tratamiento muy costosos para las empresas. Una alternativa promisoria es el desarrollo de estrategias innovadoras para la recuperación de los subproductos presentes en dichos desechos, permitiendo la revalorización y utilización de los mismos en la generación de diversas tecnologías encaminadas a desarrollar nuevos productos, creando así nuevas fuentes de riqueza que aportan una mayor rentabilidad al proceso industrial de partida. Dentro de este marco se tuvo como objetivo general estudiar a escala laboratorio la obtención o recuperación de subproductos y derivados de la industria oleaginosa y evaluación de sus posibles aplicaciones. Los objetivos específicos de esta tesis fueron: --Estudio de la recuperación de ceras y de aceite residual provenientes de los desechos del proceso de descerado en la elaboración de aceite de girasol. --Evaluación de la cantidad y calidad del aceite recuperado, con el fin de determinar la porción de aceite que actualmente es perdido y su potencial reutilización. --Determinación de la composición y las propiedades fisicoquímicas de las ceras de girasol recuperadas. --Análisis de la viabilidad del uso de las ceras de girasol recuperadas para la obtención de películas comestibles partiendo de emulsiones acuosas de pectina de bajo metoxilo y ceras de girasol. A continuación se detalla la organización del trabajo realizado. En el Capítulo 1 se hace una introducción general acerca de la producción de aceite de girasol en Argentina y la posición de este país en la exportación del mismo. Así mismo se detallan los componentes mayoritarios y minoritarios del aceite, enfocándose en las ceras de girasol y su valor agregado. A continuación se describe el proceso de extracción y refinación del aceite de girasol, con especial énfasis en la etapa de descerado o winterizado, la que genera tortas de filtración como residuo. Finalmente se resume una de las aplicaciones de las ceras de girasol, la elaboración de películas comestibles. En el Capítulo 2 se presenta la caracterización de tortas de filtración provenientes de dos industrias locales y el proceso de fraccionamiento a escala laboratorio del material lipídico, obteniéndose aceite de girasol recuperado y ceras de girasol purificadas. Además se analizan índices de calidad, color, composición en ceras y ácidos grasos del aceite para evaluar su posible reincorporación al proceso de refinación. Se caracterizan las ceras purificadas respecto a su color, comportamiento térmico y perfil de ceras y su composición en alcoholes grasos y ácidos grasos, con el fin de tener datos de interés para futuras aplicaciones en alimentos. En el Capítulo 3 se describe la elaboración y caracterización de emulsiones acuosas a base de pectina de bajo metoxilo y ceras de girasol purificadas (obtenidas en el Capítulo 2), cuyo uso específico será la producción de películas comestibles para alimentos. Se realiza el análisis de la estabilidad de las emulsiones en el tiempo, identificando fenómenos de desestabilización y evaluando su cinética, así como también se presentan los resultados del estudio de las propiedades reológicas de las emulsiones obtenidas, el tamaño de partícula presente y su distribución. También se presentan imágenes confocal para la visualización de las ceras de girasol y su dispersión en la matriz de pectina. En el Capítulo 4 se expone la elaboración y caracterización de películas comestibles obtenidas a partir de las emulsiones estudiadas en el Capítulo 3, analizando su resistencia al agua, permeabilidad al vapor de agua, propiedades mecánicas y comportamiento térmico. Además se muestran imágenes donde se observa en detalle la estructura de las mismas y la ubicación de las ceras de girasol en la matriz conformada por la pectina. Por último, en el Capítulo 5 se presentan las conclusiones generales originadas del estudio experimental desarrollado en la presente tesis, las publicaciones a las que dio lugar la tesis y las propuestas futuras de trabajo. / At present, the waste generated in the food industry is an environmental problem due to its volume and its physicochemical characteristics; in many cases, its disposal and treatment is very expensive for the companies. A promising alternative is the development of innovative strategies for the recovery of the byproducts present in such wastes, allowing their revaluation and use for the generation of technologies aimed at developing new products, creating new sources of wealth that contribute greater profitability to the industrial starting process. Within this framework, the general objectives were to: a) study, at a laboratory level, the obtaining or recovery of oil industry by-products and derivatives, and b) evaluate their possible applications. The specific objectives of this thesis were: --Study of the recovery of waxes and residual oil from the filtration cake, a waste from the winterization process of sunflower oil. --Evaluation of the quantity and quality of the recovered oil, in order to determine the amount of oil that is currently lost and its potential for reuse. --To determine the composition and physicochemical properties of the recovered sunflower waxes. --Analysis of the viability of the use of recovered sunflower waxes as an edible coating developed from aqueous emulsions of low methoxy pectin and sunflower waxes. The organization of the present thesis is detailed below. In Chapter 1 a general introduction about the production of sunflower oil in Argentina and the country's position in the export of sunflower oil is presented. Also the majority and minority components of the oil are detailed, focusing on sunflower waxes and its added value. In addition, the sunflower oil extraction process and refining is described, with special emphasis on the dewaxing or winterization step, which generates as waste the filter cakes. Finally, it is summarized one of the applications of the sunflower waxes, the elaboration of edible films. Chapter 2 describes the characterization of filter cakes from two local industries and the process of lipid material fractionation at laboratory level obtaining recovered sunflower oil and purified sunflower waxes. In addition, quality indices, color, wax content and fatty acid composition of oil are analyzed in order to evaluate its possible reincorporation into the refining process. In order to have data of interest for future food applications, purified waxes are characterized taking into account color, thermal behavior, wax profile and its fatty alcohols and fatty acids composition. Chapter 3 describes the preparation and characterization of aqueous emulsions based on low methoxyl pectin and purified sunflower waxes (obtained in Chapter 2), which specific use will be the production of food edible films. The analysis of its stability over time, identifying phenomena of destabilization and evaluating its kinetics is performed Results from the study of their rheological properties, particle size distribution and confocal images are also presented. In Chapter 4, the preparation and characterization of edible films obtained from emulsions studied in Chapter 3 are exposed. The water resistance, water vapor permeability, mechanical properties and thermal behavior of the films are analyzed. In addition, images are shown where the structure of the films and the location of the sunflower waxes in the matrix formed by the pectin are observed. Finally, Chapter 5 summarizes the main conclusions and resulting publications as well as proposes some future investigation lines.

Dada la importancia del aceite de girasol en el comercio nacional e internacional, surge la necesidad de realizar investigaciones para incentivar la incorporación de alternativas tecnológicas “amigables” con el medio ambiente que logren reducir las pérdidas y perfeccionar el procesamiento. El uso de enzimas en el proceso de extracción acuosa o la utilización de enzimas como tratamiento previo a la extracción alcohólica, pueden estar consideradas dentro de las “tecnologías limpias” y puede dar como resultado una mejor calidad de los productos, un aumento en la competitividad frente a otros aceites en crecimiento y una mejora de la rentabilidad, debido a que se podría eliminar algunas etapas del refinado. Dentro de este marco se planteó como objetivo general de la presente tesis estudiar el uso de enzimas en el proceso extractivo de aceite de collets de girasol, utilizando solventes no convencionales y la obtención de otros derivados a escala laboratorio, promoviendo el desarrollo de tecnologías alternativas. Dentro de los objetivos específicos se pueden identificar dos grandes áreas en el uso de enzimas, por un lado se plantea su uso en la extracción acuosa de aceite de collets de girasol, estudiando variables operativas a través de diseño de experimentos para optimizar dicha extracción y por otro lado, el uso de enzimas como pre-tratamiento para la posterior extracción de aceite de collets de girasol con alcoholes de cadenas cortas como etanol e isopropanol. En el Capítulo 1 se presenta el complejo oleaginoso argentino y la relevancia del girasol en el mercado interno y externo. Se describe su localización en Argentina y sus productos, detallando la composición química del aceite, los subproductos y sus aplicaciones. Además, se realiza una breve reseña sobre la extracción de aceite con proceso convencional y no convencional, como la extracción acuosa, extracción asistida por enzimas y extracción alcohólica. En el Capítulo 2 se especifican los materiales y las técnicas analíticas utilizadas en el trabajo de tesis. A su vez, se detalla la caracterización de la materia prima principal utilizada y la caracterización de su aceite. En el Capítulo 3 analiza la extracción acuosa y acuosaenzimática a través de un diseño de experimentos robusto para definir variables generales del proceso extractivo. El estudio se complementa con la optimización de la extracción acuosa-enzimática empleando un diseño de experimentos más amplio y detallado que incluye otras variables necesarias, su significancia y el efecto de las interacciones entre las mismas. En el Capítulo 4 se evalúa la extracción alcohólica con pretratamiento enzimático, utilizando como solventes alternativos etanol e isopropanol. Se analiza la eficiencia del proceso extractivo para ambos alcoholes y se compara con la extracción convencional con nhexano. Además se realiza una caracterización de los aceites obtenidos según su contenido de fosfolípidos y tocoferoles. Finalmente, en el Capítulo 5, se exponen las conclusiones generales y se proponen trabajos futuros continuando las líneas de investigación de esta tesis, en base a los conocimientos adquiridos. / Given the importance of sunflower oil in national and international trade, there is a need to research for the incorporation of eco-friendly technological alternatives that reduce losses and improve processing. Use of enzymes in the aqueous extraction process or the use of enzymes as pre-treatment to alcoholic extraction, can be considered within the "clean technologies" and can result in a better quality products, an increase competitiveness compared with other growing oils and improvement in profitability, due to the fact that some stages of refining could be eliminated. Within this framework, the overall objective of this thesis was aimed to study the use of enzymes in the extractive oil process of sunflower collets, using non-conventional solvents and obtaining other derivatives at a laboratory scale, promoting the development of alternative technologies. Among specific objectives, enzyme use in the aqueous extraction of oil from sunflower collets was considered, studying operational variables through the design of experiments to optimize performance and on the other hand, its use in the pre-treatment to oil extraction from sunflower collets with short-chain alcohols such as ethanol and isopropanol Chapter 1 presents the Argentine oilseed complex and the relevance of sunflower in the internal and external market. Its location in Argentina and its products are described, detailing the chemical composition of the oil, the by-products and their applications. In addition, a brief review is made on the conventional and non conventional oil extraction process, such as aqueous extraction, enzyme-assisted extraction and alcoholic extraction. Chapter 2 specifies the materials and analytical techniques used in the thesis work. At the same time, the characterization of the main raw material used and the characterization of its oil are detailed. In Chapter 3, it analyzes aqueous extraction and enzyme-aided aqueous extraction through a robust design of experiments to define general variables of the extractive process. The study is complemented with the optimization of the enzyme-aided aqueous extraction using a broader and more detailed design of experiments that includes other necessary variables, their significance and the effect of the interactions among them. In Chapter 4, alcohol extraction with enzymatic pretreatment is evaluated, using ethanol and isopropanol as alternative solvents. The efficiency of the extractive process for both alcohols is analyzed and compared with conventional extraction with nhexane. In addition, a characterization of the oils obtained according to their content of phospholipids and tocopherols is carried out. Finally, Chapter 5 presents overall conclusions and future studies are proposed continuing the research lines of this thesis, based on the knowledge acquired.

Doctora en Química / Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs), generados por combustión incompleta de materia orgánica, presentan particular interés debido a sus características cancerígenas y/o mutagénicas. Para el ser humano una de las vías de exposición a los PAHs es el consumo de alimentos grasos como los aceites vegetales. Los principales problemas de la determinación de PAHs en estas matrices oleosas son su baja concentración y la presencia de diversos interferentes. En general, su determinación involucra extracción seguida por “clean-up” y posterior análisis cromatográfico, lo que significa consumo de tiempo y solventes. En esta investigación se estudió el potencial analítico de la extracción líquido-líquido asistida por microondas con extracción en fase sólida (MAE-SPE) asociado a espectroscopía de fluorescencia, para desarrollar un método rápido de “screening” y un método de cuantificación con el objetivo de detectar simultáneamente siete PAHs de alta masa molar (228-278 g mol-1) en aceites comestibles de oliva extra-virgen (OEV) y maravilla refinado (MR). Los compuestos estudiados fueron: benzo[a]antraceno, benzo[b]fluoranteno, benzo[k]fluoranteno, benzo[a]pireno, dibenzo[a,h]antraceno, benzo[g,h,i]perileno e indeno[1,2,3-c,d]-pireno. Para el desarrollo del método de “screening” los datos de fluorescencia de una vía (a una longitud de onda), dos vías (espectros de emisión) y tres vías (matrices de excitación-emisión, MME) fueron utilizados para construir los calibrados de concentración total de PAHs, aplicando regresión lineal simple, mínimos cuadrados parciales (PLS) y mínimos cuadrados parciales desdoblados (U-PLS), respectivamente. El método de cuantificación fue desarrollado utilizando calibración de segundo orden, aplicando mínimos cuadrados parciales desdoblados acoplado a bilinearización residual (U-PLS/RBL) y análisis de factores paralelos (PARAFAC), asociados a matrices de excitación-emisión. El grupo de tocoferoles y pigmentos (clorofila y feofitina) presentes en los aceites fueron los principales interferentes en la detección de los PAHs por espectroscopía de fluorescencia, observándose solapamiento espectral parcial y fenómenos de filtro interno en el intervalo de longitudes de emisión de los analitos. La eficiencia para remover estos interferentes utilizando extracción en fase sólida en distintos adsorbentes (sílica, C-18, carbón grafitizado no poroso-CGNP- y fase mixta de CGNP con aminopropil sílica) fue estudiada, encontrando que sílica era la fase más eficiente para eliminar pigmentos y tocoferoles, permitiendo detectar claramente la presencia de los PAHs en los aceites comestibles a través de espectroscopía de fluorescencia. Las recuperaciones individuales de los PAHs luego de aplicar MAE-SPE fueron obtenidas mediante HPLC-FLD, con resultados satisfactorios (62-84%). Los límites de detección (LOD) alcanzados por el método de “screening” (expresados como concentración total de PAHs) dependieron del uso de datos espectrales de una, dos o tres vías y estuvieron comprendidos entre 0,79 y 7,0 μg kg-1. La mejor sensibilidad analítica (0,24 μg kg-1) y el menor LOD (0,79 μg kg-1) fue alcanzado aplicando U-PLS a los datos de tres vías. En el método de cuantificación, U-PLS/RBL resultó ser el mejor algoritmo aplicado para resolver la mezcla de PAHs en presencia tanto de matrices oleosas de gran complejidad (aceites de OEV y MR) como de PAHs inesperados. Los límites de detección obtenidos con este método estuvieron entre 0,07 y 2,0 μg kg-1 y las concentraciones predichas por U-PLS/RBL fueron satisfactoriamente comparadas con las obtenidas por HPLC-FLD. Por lo que el método propuesto es comparable y competitivo con el método cromatográfico, siendo sus principales ventajas la reducción considerable del tiempo de análisis y el consumo de solventes. Finalmente, el método propuesto fue aplicado a 21 muestras reales incluyendo muestras comerciales de aceites de OEV, oliva puro (OP) y MR. Ninguna de las muestras de aceite de MR presentó PAHs a niveles de concentración detectables. Sólo en tres muestras de aceite OEV se detectó la presencia de un PAH (BkF). Las concentraciones predichas por el método propuesto fueron comparables con las obtenidas por el método cromatográfico. La muestra de aceite de OP fue la única que presentó más de un analito (BaA, BbF, BkF y DBahA) y sobre-exigió al modelo en las predicciones de BaA y BbF. La gran diferencia en la composición química de un aceite de OP y un OEV o MR provocó la mala descomposición de los datos. / Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), mostly formed by incomplete combustion of organic matter, stand out mainly by their carcinogenic and mutagenic characteristics. For humans one of the routes of exposure for PAHs is the intake of fatty food such as vegetable oils. The major problems in the determination of PAHs in oily matrices are the diversity of potential interferences present in the matrix and the low analyte levels. Most of the methods for determination of PAHs usually implicate an extraction step, followed by clean-up and finally a chromatographic determination, which involve solvent and time consumption. In this study, the suitability of microwave assisted liquid-liquid extraction coupled to solid phase extraction (MAE-SPE) and fluorescence spectroscopy was investigated to develop a rapid screening and quantification method for the simultaneous determination of seven high molecular weight PAHs (228-278 g mol-1) in extra-virgin olive oil (EVO) and sunflower oil (SO). The studied compounds were: benz[a]anthracene (BaA), benzo[b]fluoranthene (BbF), benzo[k]fluoranthene (BkF), benzo[a]pyrene (BaP), indeno[1,2,3-c,d]-pyrene (IP), dibenz[a,h]anthracene (DBahA), and benzo[g,h,i]perylene (BghiP). For the develop of the screening method fluorescence data of one (one wavelength), two (emission spectrum) and three way (excitation emission matrix, EEM) were used to build the calibration models for total PAHs concentrations, applying simple linear regression, partial least squares (PLS) and unfolded partial least square (U-PLS), respectively. The quantification method was performed using second order calibration applying unfolded partial least square coupled to residual bilinearization (U-PLS/RBL) and parallel factor analysis (PARAFAC), associated with EEMs. Tocopherols and pigments (chlorophyll and pheopytin) present in oils were the principal interferences on the PAHs detection by fluorescence spectroscopy, observing partial spectral overlap and inner filter effects in the emission of analytes. The efficiency to remove the interferences from oil using solid phase extraction on different adsorbents (silica, C-18, graphitized carbon black -GCB- and dual phase GCB-aminopropyl silica) was studied. The results demonstrated that only silica was efficient enough to remove pigments and tocopherols, allowing the correct detection of PAHs in edible oils by fluorescence spectroscopy. The individual recoveries of PAHs after the application of MAE-SPE were obtained by HPLC-FLD, with successful results (62-84%). The limits of detection (LOD) achieved for the screening method (expressed as total concentration of PAHs) depended on the use of one, two or three way spectral data. The LODs were between 0.79 and 7.0 μg kg-1. The best analytical sensitivity (0.24 μg kg-1) and LOD (0.79 μg kg-1) were achieved applying U-PLS to three way fluorescence data. In the quantification method, U-PLS/RBL was the best algorithm applied to resolve the mixture of PAHs in presence of both complex oily matrices (EVO and SO) and other unexpected PAHs. The LODs obtained were between 0.07 and 2.0 μg kg-1 and the concentrations predicted by applying U-PLS/RBL method were statistically comparable to those provided by the reference HPLC-FLD technique. Hence, the proposed method using here is comparable and competitive to chromatographic method, being their main advantage the reduction of both time of analysis and solvent consume. Finally, twenty one commercial samples of EVOO, pure olive oil (POO) and SO were analyzed using the proposed method. None of SO samples exhibited PAHs at detectable concentrations. Only in three EVOO samples one PAH was detected (BkF). The predicted concentrations by the proposed method were similar compared to those obtained using the chromatographic method. Exclusively POO sample exhibited more than one PAH (BaA, BbF, BkF and DBahA) and the model was unable to predict the concentration of of BaA and BbF concentrations. The great difference between the chemical composition of POO and EVOO or SO produces bad data decomposition. / Conicyt