Se elaboró un polímero biodegradable a partir de las semillas de ataco, Amaranthus quitensis L., para lo cual fue necesario obtener en primera instancia almidón de las semillas del mismo, definiéndose en la primera fase del estudio el método de extracción, resultado el más adecuado el que utiliza un álcali como solvente, luego se realizó su análisis proximal para obtener información de sus características. Posteriormente aplica un diseño experimental de bloques completamente al azar tomando en grupos de tres los factores controlables, para someter al almidón a variaciones de sus condiciones naturales. Utiliza dosificaciones de diferentes sustancias químicas que cumplen la función de plastificantes, extensores, humectantes, espesantes, lubricantes y desmoldantes tales como: la glicerina, alcohol polivinílico PVA, y hidroxietílcelulosa HEC, en diferentes proporciones, para obtener polímeros con diferentes características, para obtener láminas del producto fue necesario utilizar el equipo usado comúnmente para polímeros convencionales. El proceso experimental arrojó ciertas muestras de polímeros con características consideradas como adecuadas, en los mismos se midieron sus propiedades físico-mecánicas evidenciándose en algunos buena elasticidad, resistencia al esfuerzo y elongación así también como dureza y adecuada densidad, así también, se efectuaron ensayos de estabilidad frente al agua y a gradientes de temperatura, siendo más resistentes a exposiciones al agua en períodos cortos de tiempo ya que frente a incrementos de temperatura se mostraron quebradizos. Los polímeros obtenidos por sus características tienen aplicaciones potenciales tales como: recubrimiento de tabletas y encapsulado de medicamentos, agroquímicos, recubrimientos de alimentos y balanceados para consumo de ganado y mascotas, así como en combinación con polímeros sintéticos en producción de bolsas y botellas que por su origen natural son de fácil y rápida biodegradación resultando inocuos para el ambiente en caso de ser desechados. / Tesis

Se evaluó la degradabilidad de la fracción fibrosa de diferentes forrajes en ambientes ruminales con presencia creciente de grano y el efecto del agregado de bicarbonato de sodio como buffer ruminal. Para ello se plantearon dos experimentos. En el Experimento 1 se evaluó la degradabilidad de las fracciones fibrosas (tallo + hoja, sin grano) de ensilajes de maíz (SPM), de sorgo granífero (SSG) y de sorgo forrajero (SSF), forraje de pasto llorón (PLL) y celulosa (CEL), en ambientes ruminales generados por la incorporación de: 0, 30 y 60 % de grano de maíz (GM) en la dieta (0GM, 30GM y 60GM, respectivamente). Se utilizaron tres vacas con fístula ruminal, en un diseño Cuadrado Latino 3 x 3. En el Experimento 2 se evaluó la degradabilidad de las fracciones fibrosas (sin grano) de plantas de maíz (PM), sorgo granífero (PSG) y sorgo forrajero (PSF), forraje de pasto llorón (PLL) y celulosa pureza 98% (CEL), en cuatro ambientes ruminales resultantes de la combinación de dos niveles de grano de maíz y dos niveles de bicarbonato de sodio (BS) (0GM; 0GM+BS; 60GM; 60GM+BS). Se utilizaron cuatro vacas con fístula ruminal en un diseño Cuadrado Latino 4 x 4. En ambos experimentos se caracterizaron los ambientes ruminales mediante la determinación del pH ruminal y el contenido de amoníaco (N-NH3). Se determinó in situ la degradabilidad de la MS (DgMS) de los distintos materiales fibrosos. Los contenidos de fibra detergente neutro (FDN), fibra detergente ácido (FDA) y proteína bruta (PB) en los materiales evaluados antes y después de su degradación ruminal se determinaron utilizando técnicas convencionales de química húmeda y tecnología NIRS con calibraciones desarrolladas para tal fin. En el Experimento 1, el efecto de la adición de GM a la dieta provocó la disminución del pH y del N-NH3 ruminal en relación inversa a la proporción de grano en la dieta. La inclusión de grano de maíz en la dieta provocó una disminución de DgMS. La degradabilidad de las fracciones de FDN y FDA se vería afectada negativamente con la adición de GM. Dietas 0GM favorecen un ambiente ruminal capaz de aprovechar la degradación de carbohidratos estructurales, lo cual se traduciría en una mayor DFDN y DFDA, en contraste con lo que sucedería con dietas 60GM. El aprovechamiento de carbohidratos estructurales (Celulosa y hemicelulosa, principalmente) de las fracciones fibrosas provenientes de ensilajes de maíz y sorgo (sin grano) sería siempre mayor que en aquellas provenientes de pasto llorón. Cuando la celulosa se presentó totalmente disponible para su degradación (CEL) no se vió afectada por inclusiones del 30% de GM a la dieta, mientras que el agregado del 60% de GM sí afectó la degradación del polisacárido, en especial en el horario de las 48 horas de incubación. En el caso de los materiales fibrosos evaluados la estructura de la pared celular afecta el comportamiento de la degradación de la celulosa inserta en matrices más complejas. Un mayor contenido de celulosa lignificada de difícil degradación se podría presentar en PLL, comparada con la celulosa que podría encontrarse en SPM, SSG y SSF o totalmente disponible en CEL. También es posible que el ambiente de rumen que limita la degradabilidad de la fibra no sea el mismo para cada tipo de forraje, es decir que la microflora podría adaptarse a las condiciones que impone la dieta y modificar así los límites de pH que provocan efectos negativos. En cuanto a la fracción proteica, la adición de maíz no afectó su degradación ruminal (DPB) en ninguno de los materiales estudiados. En el Experimento 2 la adición de BS como buffer dietario no afectó el pH ruminal ni la concentración de N-NH3. Tampoco se observó un efecto sobre la DgMS, ni en la degradabilidad ruminal de las fracciones FDN, FDA y PB. Sin embargo en el horario de las 48 horas de incubación el agregado del BS provocó que la degradabilidad de CEL en la dieta 60GM+BS, presentara valores similares a los encontrados en dietas 0GM y 0GM+BS. Esto refuerza la idea de que para mejorar la utilización de la fracción fibrosa en dietas de alta densidad energética habría que aumentar la disponibilidad de la fracción potencialmente digestible (celulosa y hemicelulosa), los estudios deben estar orientados a encontrar la forma de aumentar de la disponibilidad de la fracción de carbohidratos potencialmente digestibles, como la celulosa. Esto puede lograrse mediante la utilización de fuentes de fibra de mayor calidad o a través del tratamiento (químico o enzimático) de las fibras, más que al hecho de recurrir al uso de buffers dietarios. Por lo observado en este experimento podría hipotetizarse que la adición de BS podría ser más efectiva cuando la proporción de concentrado fuera mayor a la utilizada en el presente estudio, o también cuando el concentrado de la dieta fuera un almidón más rápidamente fermentecible, o fuera suministrado por períodos de tiempo más largos. También se observa que la adición de BS sería más efectiva cuanto más disponible se encuentren los carbohidratos estructurales en las matrices fibrosas. Por último, la tecnología NIRS mostró un gran potencial para la predicción de la composición química de residuos degradados a nivel ruminal de los materiales fibrosos estudiados en los Experimentos 1 y 2 y podrían ser empleadas en análisis rutinario. De todos modos, para FDN y FDA la inclusión de un mayor número de muestras con variabilidad espectral en los conjuntos de calibración, podría mejorar sensiblemente los modelos. / The objective of this research was to study the degradability kinetics of the fibrous fraction of different forages in ruminal environments with increasing corn grain diet content, and the impact of addition sodium bicarbonate as a ruminal buffer. Two experiments were carried out. Experiment 1 explored the degradability of the fibrous fractions (all grain removed) of three types of silage : corn silage (CS), grain sorghum silage (SSG), and forage sorghum silage (SSF), weeping love grass forage (WL) and 98%-purity cellulose (CEL). Ruminal environments were generated by adding 0, 30 and 60 % of corn grain (CG) to the diet (0CG, 30CG and 60CG, respectively). Three ruminal fistulated cows were used in this experiment. Treatments were tested in a 5x3 factorial (5 materials x 3 ruminal environments), on a latin square design (3x3). Experiment 2 explored the degradability of the fibrous fractions (without grain) of corn plant (CP), grain sorghum plant (SG) and forage sorghum plant (SF), weeping love grass forage (WL) and 98% pure cellulose (CEL). Ruminal environments were the result of the combination of corn grain (CG) and sodium bicarbonate (SB) addition to the diets. Four treatments were generated: T1 = 0CG, T2 = 0CG+SB, T3 = 60CG and T4 = 60CG+SB. Four ruminal fistulated cows were used in this experiment. Treatments were tested in a 5x4 factorial (5 materials x 4 ruminal environments), on a latin square design (4x4). In both experiments, the ruminal environment was described by ruminal pH and the ammonia content (N-NH3). The in-situ DM degradability (DgDM) of the different fibrous materials was determined. Contents of NDF, ADF and CP from the fiberous materials degradation were determined before and after ruminal through wet chemistry and NIRS. Specific NIRS calibrations were previously developed for this purpose. In Experiment 1, the addition of corn grain (CG) to the diet decreased pH and ammonia concentration, and this effect was greater as the proportion of GM in the diet increased. This increased decreased DgMS. In contrast to 60CG diets, the 0CG and 30CG diets were able to provide a ruminal environment well fitted for degrading structural carbohydrates, which resulted in greater ruminal degradability of the NDF and ADF fractions. The use of structural carbohydrates (cellulose and hemicellulose, mainly) from the fibrous fractions from corn and sorghum silages (without grain) would always be greater than those from weeping grass. When cellulose was fully available for degradation (CEL), it was not affected by inclusions of 30% of GM in the diet, while the addition of 60% of GM did affect the degradation of the polysaccharide, especially in the hours of 48 hours of incubation. The cell wall structure of the fibrous materials evaluated, affects the degradation of cellulose because a higher content of lignified cellulose could be presented in PLL, compared to cellulose that could be found in SPM, SSG and SSF or totally available in CEL. It is also possible that the rumen environment that limits fiber degradability is not the same for each type of forage, that is, the microflora could adapt to the conditions imposed by the diet and thus modify the pH limits that cause negative effects. In Experiment 2, the addition of sodium bicarbonate (SB) did not affect the ruminal pH or ammonia concentration. No differences were detected for DgMS, or on the ruminal degradability of the NDF (DNDF), ADF (DADF) or CP (DCP) fractions. However, in the 48-hour incubation, the addition of BS caused the degradability of CEL in the 60GM + BS diet to present values similar to those of 0GM and 0GM+BS diets. This strengthen the idea that in order to improve the use of the fibrous fraction in high energy density diets, the availability of the potentially digestible fraction (cellulose and hemicellulose) should be increased. This can be achieved through the use of higher quality fiber sources or chemical or enzymatic treatment on the fibers. The addition of SB could be more effective when the proportion of concentrate was higher than that used in the present study, or also when the concentrate of the diet was a more rapidly fermentable starch, or was supplied for longer periods of time. It is also observed that the addition of SB would be more effective the more available the structural carbohydrates are in the fibrous matrices. Finally, NIRS technology showed great potential for predicting the chemical composition of degraded residues at the ruminal level of the fibrous materials studied in Experiments 1 and 2 and could be used in routine analysis. However, for FDN and FDA, the inclusion of a greater number of samples with spectral variability in the calibration sets could significantly improve the models.

[ES] La Tesis Doctoral investigó el uso de la resina de pino (colofonia o gum rosin, GR) y sus derivados modificados químicamente, como aditivos sostenibles de biopolímeros basados en almidón termoplástico. El trabajo se dividió en seis secciones de investigación. Dos trabajos previos y cuatro trabajos medulares, cada uno de los cuales constituyeron los objetivos específicos de la investigación. Los trabajos previos permitieron determinar que la resina de pino y derivados pueden ser utilizados tanto en matrices poliméricas sintéticas (policloruro de vinilo, PVC), como en matrices poliméricas biodegradables (una mezcla de poliácido láctico y poli(butilén adipato co-tereftalato - PLA/PBAT). En el caso del PVC, se estudió el efecto de un derivado de colofonia, el trietilén glicol de colofonia (TEGR), como aditivo natural para incrementar la viscosidad en plastisoles basados en PVC. En el caso de estudio con una matriz biodegradable, se usó colofonia sin modificar (GR), como agente de control de tamaño de dominios de PBAT para aumentar la tenacidad de formulaciones basadas en una mezcla de PLA/PBAT. Luego, se estudió el uso de la resina de pino y derivados como aditivos de biopolímeros basados en almidón termoplástico (TPS) y el efecto de las resinas en las diferentes formulaciones de estos materiales. En primera instancia se estudiaron y establecieron las condiciones de procesamiento para obtener un almidón totalmente plastificado (almidón termoplástico - TPS) utilizando mezclas de almidón de maíz plastificado con glicerol y agua; procesadas a diferentes perfiles de temperatura de extrusión. En una siguiente instancia, se estudiaron mezclas de TPS con cinco derivados de resina de colofonia: colofonia sin modificar (GR), colofonia deshidrogenada (RD), colofonia modificada con anhidrido maleico (CM) y dos ésteres de colofonia, un pentaeritritol éster (LF) y un éster de glicerol grado alimenticio (UG). A continuación, se estudió el comportamiento de un material de interés comercial al ser aditivado con derivados de la resina de pino. Para ello, se usó colofonia sin modificar (GR) y dos ésteres de pentaeritritol de colofonia (LF, y UT). La matriz de estudio fue un biopolímero del tipo Mater-Bi (Mater-Bi® NF 866 (Mater-Bi), una mezcla comercial basada en almidón termoplástico (TPS), un poliéster alifático-aromático (polibutilén adipato co-tereftalato) (PBAT) y poly-(ε)-caprolactona (PCL)). Finalmente, se estudiaron los materiales formulados con el material de interés comercial (Mater-Bi) y las resinas y derivados seleccionados (GR, LF y UT) desde un punto de vista microscópico, para determinar a profundidad las interacciones de los componentes del Mater-Bi con cada una de las resinas. Los resultados obtenidos se muestran favorables y prometedores pues demuestran que las resinas de pino y sus derivados son una alternativa viable para ser usados como aditivos naturales en una diversidad de materiales, tanto sintéticos como biobasados y biodegradables. Además, las resinas de pino y colofonia son materiales sostenibles que proviene de fuentes 100% naturales y renovables, por lo que su uso supone una disminución del impacto en el medio ambiente. / [CA] La Tesi Doctoral va investigar l'ús de la resina de pi (colofònia o gum rosin, GR) i els seus derivats modificats químicament, com a additius sostenibles de biopolímers basats en midó termoplàstic. El treball es va dividir en sis seccions d'investigació. Dos treballs previs i quatre treballs medul·lars, cadascun dels quals van constituir els objectius específics de la investigació. Els treballs previs van permetre determinar que la resina de pi i derivats poden ser utilitzats tant en matrius polimèriques sintètiques (policlorur de vinil, PVC), com en matrius polimèriques biodegradables (una mescla de poliácido làctic i poli(butilén adipat co-tereftalato - PLA/PBAT). En el cas del PVC, es va estudiar l'efecte d'un derivat de colofònia, el trietilén glicol de colofònia (TEGR), com a additiu natural per a incrementar la viscositat en plastisoles basats en PVC. En el cas d'estudi amb una matriu biodegradable, es va usar colofònia sense modificar (GR), com a agent de control de grandària de dominis de PBAT per a augmentar la tenacitat de formulacions basades en una mescla de PLA/PBAT. Després, es va estudiar l'ús de la resina de pi i derivats com a additius de biopolímers basats en midó termoplàstic (TPS) i l'efecte de les resines en les diferents formulacions d'aquests materials. En primera instància es van estudiar i van establir les condicions de processament per a obtindre un midó totalment plastificat (midó termoplàstic - TPS) utilitzant mescles de midó de dacsa plastificada amb glicerol i aigua; processades a diferents perfils de temperatura d'extrusió. En una següent instància, es van estudiar mescles de TPS amb cinc derivats de resina de colofònia: colofònia sense modificar (GR), colofònia deshidrogenada (RD), colofònia modificada amb anhidrido maleic (CM) i dos èsters de colofònia, un pentaeritritol èster (LF) i un èster de glicerol grau alimentós (UG). A continuació, es va estudiar el comportament d'un materials d'interés comercial en ser aditivado amb derivats de la resina de pi. Per a això, es va usar colofònia sense modificar (GR) i dos èsters de pentaeritritol de colofònia (LF, i UT). La matriu d'estudi va ser un biopolímer del tipus Mater-Bi (Mater-Bi® NF 866 (Mater-Bi), una mescla comercial basada en midó termoplàstic (TPS), un polièster alifàtic-aromàtic (polibutilén adipat co-tereftalato) (PBAT) i poly-(ε)-caprolactona (PCL)). Finalment, es van estudiar els materials formulats d'interés comercial (Mater-Bi) i les resines i derivats seleccionats (GR, LF i UT) des d'un punt de vista microscòpic, per a determinar a profunditat les interaccions dels components del Mater-Bi amb cadascuna de les resines. Els resultats obtinguts es mostren favorables i prometedors perquè demostren que les resines de pi i els seus derivats són una alternativa viable per a ser usats com a additius naturals en una diversitat de materials, tant sintètics com biobasados i biodegradables. A més, les resines de pi i colofònia són materials sostenibles que prové de fonts 100% naturals i renovables, per la qual cosa el seu ús suposa una disminució de l'impacte en el medi ambient. / [EN] The Doctoral Thesis investigated the use of pine resin (colophony or gum rosin, GR) and its chemically modified derivatives, as sustainable additives for biopolymers based on thermoplastic starch (TPS). The work was divided into six research sections. Two previous studies and four core studies, each of which constituted the specific objectives of the research. Previous studies made it possible to determine that gum rosin and derivatives can be used both in synthetic polymeric matrices (polyvinyl chloride, PVC) and in biodegradable polymeric matrices (a blend of polyacid lactic acid and poly (butylene adipate co-terephthalate - PLA/PBAT). In the case of PVC, the effect of a rosin derivative, triethylene glycol ester of gum rosin (TEGR), was studied as a natural additive to increase the viscosity in PVC-based plastisols. In the case of a study with a biodegradable matrix, unmodified rosin (GR) was used as a PBAT domain size control agent to increase the toughness of formulations based on a PLA/PBAT blend. Then, the use of gum rosin and derivatives as additives of biopolymers based on thermoplastic starch (TPS) and the effect of the resins in the different formulations of these materials were studied. In the first instance, the processing conditions were studied to obtain a fully plasticized starch (thermoplastic starch - TPS) using mixtures of plasticized corn starch with glycerol and water; processed at different extrusion temperature profiles. In the next instance, blends of TPS with five rosin derivatives were studied: unmodified rosin (GR), dehydrogenated rosin (RD), maleic anhydride-modified rosin (CM) and two rosin esters, a pentaerythritol ester (LF), and a food-grade glycerol ester of gum rosin (UG). Next, the behavior of a commercial interest material when added with derivatives of gum rosin was studied. Unmodified gum rosin (GR) and two pentaerythritol esters of gum rosin (LF and UT) were used. The studied matrix was a Mater-Bi type biopolymer (Mater-Bi® NF 866 (Mater-Bi), a commercial blend based on thermoplastic starch (TPS), an aliphatic-aromatic polyester (polybutylene adipate co-terephthalate) (PBAT ) and poly-(ε)-caprolactone (PCL)). Finally, the formulated materials were studied from a microscopic point of view, to determine in-depth the interactions of the components of Mater-Bi with each of the gum rosin and derivatives resins. The results obtained are favorable and promising as they show that gum rosin and its derivatives are a viable alternative to be used as natural additives in a variety of materials, both synthetic and biobased and biodegradable. In addition, gum rosin and derivatives resins are sustainable materials that come from 100% natural and renewable sources, so their use reduces their impact on the environment. / Agradezco a la Secretaría de Educación Superior, Ciencia, Tecnología e Innovación (SENESCYT) por el apoyo económico en parte de mis estudios doctorales. / Aldas Carrasco, MF. (2021). Uso de derivados de colofonia como aditivos sostenibles en biopolímeros de almidón termoplástico (TPS) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/171770 / TESIS

We begin by explaining the general terms of the Colocasia esculenta’s chemical properties, agricultural practices and food value as well as its geographic and taxonomic distribution. Thetaro’s starch provides an alternative for pharmaceutical use and even a possible industrialization of its grains by two ways: the moist by water flowing of the starch grains and allowing sedimentation, and by sun drying where the grains lose much of its water, near 60% of its raw weight. Next, we make a list of possible technologies for its use and possible competition with other traditional starches. / Empezamos explicando lo referente a las generalidades de sus características químicas agrícolas y alimenticias, así como su distribución geográfica y taxonomía. Se da una alternativa de uso farmacéutico al almidón de pituca (Colocasia esculenta) para una posible industrialización de sus granos de almidón por medio de dos vías, la húmeda en presencia de arrastre de los gránulos con agua por el método de la sedimentación y el otro método por el secado al sol en el cual perdió un gran porcentaje de agua de casi el 60% de contenido de peso bruto. Luego elaboramos una lista de posibles tecnologías en su utilización y posible competencia frente al uso de otros almidones tradicionales

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[EN] Abstract Pepino (Solanum muricatum Ait.) is a native plant of the Andean region, where it was an important crop before the arrival of the conquistadors. It is grown for its fruits, which are edible, juicy and with an attractive appearance. Although until now commercially it has been almost exclusively grown in its area of origin, currently there is an increasing interest in its cultivation beyond these areas of traditional cultivation. In Spain, and particularly in Valencia, different studies have been conducted with the aim of introducing this crop in local horticulture, as one of the potential crops to diversify the Valencian horticulture. In previous studies, several clones behaved properly from the point of view of production, stating that there were significant differences in the taste of the fruit, therefore it would be advisable to explore in depth the evolution of carbohydrates with the growth, maturation and post-harvest stage of the fruits. With this purpose the herein presented thesis discusses three studies using plant material previously obtained by the research team, in which this thesis is developed: i) Evolution of morphological, physico-chemical and biochemical parameters of the fruits during their growth and maturation. ii) Influence of post-harvest preservation, stored in cold condititons, on the morphological, physico-chemical and biochemical parameters of the fruits. iii) Study of respiration and ethylene production of the fruit, by gas chromatography, in response to the treatment with ethephon. It has been determined the curves representing the evolution of the weight, size and shape of the fruits, and the relationships between them. The values of the colour features Chroma, Hue and colour index of fruits have been determined in three different maturity stages: "pale green", "pre-ripe" and "mature". It has been determined the soluble solids content, acidity, fruit firmness and maturity index in the three stages mentioned above. The evolution of the contents of fructose, glucose and sucrose have been determined, noting that in the last phase of maturation the sucrose content increases, and the relationship between monosaccharides and disaccharides sugars. Being determined the correlation coefficients between the analysed parameters, the colour features stand out for their high values, among themselves and with the sucrose content. All indicated parameters were obtained for two years with clone CH-VIII, for four years with the clones 806-PV and 821-PV, and for one year with the M1, M2 and M3 accessions. Although all studied accessions and clones have adequate agronomic value, clone 821-PV and M3 accession are worth highlighting because of the properties of their fruits given. Postharvest study shows that fresh pepino fruits can be stored at 10 ° C keeping all its properties, due to the low evolution of their sugars. Treatment of the fruits with ethephon in post-harvest increased respiratory rate and ethylene production, but the absence of peaks in these developments indicates that the fruits of pepino do not have a climacteric behaviour. / [ES] Resumen El pepino dulce (Solanum muricatum Ait.) es una planta originaria de la región andina, donde ya era un cultivo importante antes de la llegada de los conquistadores. Se cultiva por su fruto, comestible y jugoso, de aspecto atractivo. Aunque hasta ahora comercialmente se cultivaba de forma casi exclusiva en su área de origen, en la actualidad se ha incrementado el interés por su cultivo fuera de las zonas de cultivo tradicional. En España, y particularmente en Valencia, se han realizado distintos estudios con el objetivo de introducir este cultivo en la horticultura local, como una de las posibilidades de diversificación de la horticultura valenciana. En estudios anteriores se obtuvieron varios clones que se comportaron adecuadamente desde el punto de vista productivo, constatándose que existían diferencias importantes en el sabor de los frutos, y que cabría profundizar en el conocimiento de la evolución de los carbohidratos en los procesos de crecimiento, maduración y post-cosecha de los frutos. Con esta finalidad la presente tesis doctoral aborda tres estudios, utilizando material vegetal previamente obtenido por el equipo de investigación en el que se realiza la misma: i) Evolución de los parámetros morfológicos, físico-químicos y bioquímicos de los frutos durante su crecimiento y maduración. ii) Influencia de la conservación post-cosecha, en cámara frigorífica, sobre los parámetros morfológicos, físico-químicos y bioquímicos de los frutos. iii) Estudio de la respiración y producción de etileno de los frutos, mediante cromatografía de gases, en respuesta al tratamiento con etefón. Se han determinado las curvas que representan las evoluciones del peso, tamaño y forma de los frutos, así como las relaciones entre los mismos. Se han determinado los valores de las funciones de color Croma, Hue e Índice de color de los frutos en los estado de madurez "Verde pálido", "Premaduro" y "Maduro". Se ha determinado el contenido en sólidos solubles, la acidez, la firmeza de los frutos y el índice de madurez, en los tres estados anteriormente citados. Se ha analizado la evolución de los contenidos en fructosa, glucosa y sacarosa, observándose que en la última fase de la maduración aumenta el contenido en sacarosa y la relación entre azúcares monosacáridos y disacáridos. Se han determinado los coeficientes de correlación entre los valores de los parámetros analizados, entre los que destacan por su elevado valor, los correspondientes a las funciones de color, entre ellas y con el contenido en sacarosa. Todos los parámetros indicados se han obtenido durante dos años con el clon CH-VIII, durante cuatro años con los clones 806-PV y 821-PV, y durante un año con las accesiones M1, M2 y M3. Aunque todos los clones y accesiones estudiados tienen un adecuado valor agronómico, por las características de sus frutos merecen ser destacados el clon 821-PV y la accesión M3. Del estudio post-cosecha se deduce que los frutos de pepino dulce pueden conservarse a 10ºC manteniendo todas sus propiedades, como consecuencia de la reducida evolución que presentan los azúcares. El tratamiento de los frutos con etefón en post-cosecha aumentó ligeramente la tasa respiratoria y la producción de etileno, pero la ausencia de picos en las citadas evoluciones indican que los frutos de pepino dulce presentan un comportamiento no climatérico. / [CAT] Resum El "pepino" dolç (Solanum muricatum Ait.) és una planta originària de la regió andina, on era ja un cultiu important abans de l'arribada dels conqueridors. Es cultiva pel seu fruit, comestible i sucós, d'aspecte atractiu. Encara que fins ara comercialment es cultiva de forma quasi exclusiva a la seua àrea d'origen, a l'actualitat s'ha incrementat l'interès pel seu cultiu fora de les zones de cultiu tradicional. A Espanya, i particularment a Valencia, s'han realitzat distints estudis amb l'objectiu d'introduir aquest cultiu a l'horticultura local, com a una de les possibilitats de diversificació de l'horticultura valenciana. A estudis anteriors s'obtingueren diversos clons que es comportaren adequadament des del punt de vista productiu, constatant-se que existien diferències importants al sabor dels fruits, i que s'hauria de aprofundir al coneixement de l'evolució dels carbohidrats als processos de creixement, maduració i post-collita dels fruits. Amb aquesta finalitat la present tesi doctoral aborda tres estudis, utilitzant material vegetal prèviament obstés per l'equip d'investigació al qual es realitza aquesta tesi: i) Evolució dels paràmetres morfològics, físico-químics i bioquímics dels fruits durant el seu creixement i maduració. ii) Influència de la conservació post-collita a càmera frigorífica, sobre els paràmetres morfològics, físico-químics i bioquímics dels fruits. iii) Estudi de la respiració i producció d'etilé dels fruits, mitjançant cromatografia de gasos, com a resposta al tractament amb etefó. S'han determinat les corbes que representen les evolucions del pes, dimensions i forma dels fruits, així como les relacions entre ells. S'han determinat els valors de les funcions de color Croma, Hue i Índex de color dels fruits als estats de maduresa "Verd pàl·lid", "Premadur" i "Madur". S'ha determinat el contingut en sòlids solubles, l' acidesa, la fermesa dels fruits i l'índex de maduresa, als tres estats anteriorment citats. S'ha analitzat l'evolució dels continguts en fructosa, glucosa i sacarosa, observant-se que a la última fase de la maduració augmenta el contingut en sacarosa i la relació entre sucres monosacàrids i disacàrids. S'han determinat els coeficients de correlació entre els valors dels paràmetres analitzats, entre els que destaquen pel seu elevat valor, els corresponents a les funcions de color, entre elles i amb el contingut en sacarosa. Tots els paràmetres indicats s'han obtingut durant dos anys amb el clon CH-VIII, durant quatre anys amb els clons 806-PV i 821-PV, i durant un any amb les accessions M1, M2 i M3. Encara que tots els clons i accessions estudiats tenen un adequat valor agronòmic, per les característiques dels seus fruits mereixen ser destacats el clon 821-PV i l'accessió M3. De l'estudi post-collita es dedueix que els fruits del "pepino" dolç poden conservar-se a 10ºC mantenint totes les seues propietats, com a conseqüència de la reduïda evolució que presenten els sucres. El tractament dels fruits amb etefó en post-collita augmentà lleugerament la taxa respiratòria i la producció d'etilé, però l'absència de pics a les citades evolucions indiquen que els fruits de "pepino" dolç presenten un comportament no climatèric. / Solís Mateos, MG. (2016). Evolución de los parámetros de calidad en frutos de pepino dulce (Solanum muricatum Ait.) durante las fases de crecimiento, maduración y post-cosecha [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61479 / TESIS

En este trabajo de tesis se estudió el efecto de la adición de una fibra funcional, almidón resistente, en un producto de bollería tradicional (magdalena) sobre las propiedades tanto reológicas de la masa cruda como texturales del producto final, y su relación con la aceptación sensorial de los consumidores. Hoy en día la fibra continúa siendo uno de los temas más discutidos en alimentación y nutrición. A pesar de los esfuerzos de los nutricionistas, la dieta de una persona occidental no llega a las dosis recomendadas (25 a 30g/día) de fibra en los alimentos que ingiere. En parte esta situación se atribuye a la falta de atractivo de los alimentos ricos en fibra, que generalmente se asocian a un sabor fuerte, falta de palatabilidad, una textura grosera y sensación de sequedad bucal. La formulación de una magdalena tradicional consta básicamente de harina, azúcar, huevos, leche y aceite. Todos estos ingredientes contribuyen en mayor o menor medida a la calidad sensorial a la que el consumidor está habituado. Conocer las interacciones que un nuevo ingrediente pueda desarrollar con los constituyentes básicos es fundamental para predecir los cambios que se detectarán en las características del producto final o para replantear el proceso de elaboración y cocción. Se investigó si la forma de dosificar la pasta en los moldes de magdalena afectaría al producto final. Los resultados revelaron que aunque se encontraron diferencias microestructurales y reológicas, estos cambios no afectaron a las propiedades del producto final. Se estudiaron las características reológicas dinámicas de la masa cruda y cómo variaban con la adición de almidón resistente. Esto permitió observar que la viscosidad de la masa diminuía con la adición de almidón resistente, lo cual no es favorable para el desarrollo del producto final. El estudio de las propiedades reológicas reveló que durante el calentamiento, al aumentar la adición de almidón resistente, disminuían las propiedades elásticas de la pasta. Se estudió la textura de las magdalenas, con la adición de almidón resistente y su evolución durante el almacenamiento. Al aumentar la concentración de almidón resistente la dureza de las magdalenas disminuyó, y la elasticidad, cohesividad y resilencia disminuyeron a partir de concentraciones elevadas de almidón resistente. Durante el almacenamiento las magdalenas con almidón resistente permanecieron más tiernas, siendo este efecto más evidente a elevadas concentraciones. Un análisis de supervivencia para estimar la vida útil sensorial de magdalenas confirmó estos resultados. Se generaron los descriptores que mejor definían las características sensoriales más representativas de este tipo de producto de bollería cuando se adicionaba almidón resistente. Se evaluó la aceptabilidad sensorial de las distintas magdalenas mediante un estudio de consumidores, y no se encontraron diferencias significativas entre las magdalenas con distintas concentraciones de almidón resistente. Finalmente, se analizó si el efecto de conocer la información nutricional podría influir en la opinión de los consumidores sobre la aceptabilidad de este tipo de magdalenas, la adición de almidón resistente no tuvo mucha influencia ya que los consumidores parecían no terminar de "creer" que se trataba de una magdalena con fibra, ya que su aspecto era similar al de una magdalena tradicional. / Baixauli Muñoz, R. (2007). Influencia de la adición de un ingrediente funcional en la calidad de un producto de bollería. Aspectos reológicos y texturales y su relación con la aceptación sensorial [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1829 / Palancia

Biodegradable active films based on poly(lactic) acid (PLA) and starch were developed and characterized as to their functional and structural properties, using the bilayer film strategy, in order to obtain materials that better meet the food packaging requirements. Plasticization of semicrystalline PLA was analysed by using three different biodegradable compounds to enhance the PLA mechanical performance. Likewise, cinnamaldehyde was incorporated to PLA-starch bilayer films and their antimicrobial properties and release kinetics in food simulants were analysed. Semicrystalline and amorphous PLA and cassava starch (S) were used to obtain the films. Semicrystalline PLA and S were processed by melt blending and compression moulding, whereas amorphous PLA films were obtained by casting the ethyl acetate solution of the polymer, with and without cinnamaldehyde. Bilayer films were obtained by compression moulding of amorphous PLA layers with starch sheets, while semicrystalline PLA sheets were also used in bilayers for comparison purposes. The analyses of crystallization behaviour and glass transition of neat and plasticized semicrystalline PLA films revealed an increase in the crystallinity, along with a reduction in the glass transition temperature (Tg), in line with the rise in plasticizer concentration in every case. Despite the decrease in Tg, the tensile test did not reflect an enhancement of the film elongation capacity, in comparison to the non-plasticized polymer. Likewise, plasticizers did not reduce the film elastic modulus due to the greater induced crystallinity. On the basis of these results, a more extensible material, amorphous PLA, was considered to obtain PLA-starch bilayer films, taking advantage of the complementary barrier properties of both polymers and the high mechanical resistance of PLA. Despite the lower ratio of PLA sheet in the starch bilayer assembly (about 1/3 of the film thickness), a great improvement in tensile and water vapour barrier properties was achieved with respect to the neat starch films, the films maintaining high transparency and oxygen permeability as low as that of starch films. When cinnamaldehyde was included in the cast PLA sheet, films became thinner due to the losses of the volatile active during processing, but the improvement in barrier properties was maintained, with lower mechanical resistance. Thermal analyses revealed diffusion of cinnamaldehyde or low molecular weight compounds from the amorphous PLA layer to the adhered sheets (starch or semicrystalline PLA) which contributed to their plasticization and reduced the PLA crystallization. Antimicrobial activity of the cinnamaldehyde-loaded films against Gram- (Escherichia coli) and Gram+ (Listeria innocua) bacteria was tested through in vitro tests. Both amorphous PLA monolayers and starch-PLA bilayers were effective at controlling the bacterial growth, thus indicating that the active amount released into the growth medium exceeded the minimum inhibitory concentration (MIC) of both bacteria, despite the losses of the active compound during the film processing. In contrast, PLA-cinnamaldehyde loaded PLA bilayer films did not show antimicrobial activity. The analysis of the release kinetics of cinnamaldehyde from the films to the different food simulants revealed differing behaviours of the active compound delivery, depending on both films and food simulants. PLA bilayer films exhibited the slowest cinnamaldehyde release and the predicted amount delivered into the aqueous culture medium did not reach the MIC, explaining the lack of antimicrobial effect of these films. Therefore, the developed bilayer films based on amorphous PLA and starch represent an interesting strategy to obtain high barrier-highly resistant packaging films, with active properties when they include cinnamaldehyde as antimicrobial compound. / Se han desarrollado films biodegradables activos a base de ácido poliláctico (PLA) y almidón y se han caracterizado en sus propiedades funcionales y estructurales. Se ha utilizado la estrategia de films bicapa para obtener materiales con propiedades más ajustadas a los requerimientos del envasado de alimentos. Se ha estudiado la plastificación del PLA semicristalino con tres compuestos biodegradables para mejorar la extensibilidad del PLA. Así mismo, se ha incorporado cinamaldehído a los films bicapa PLA-almidón y se ha analizado su capacidad antimicrobiana y su cinética de liberación en simulantes alimentarios. Se han utilizado PLA semicristalino y amorfo y almidón de yuca para la obtención de los films. El PLA semicristalino y el almidón se han procesado por mezclado en fundido y termocompresión, mientras que los films de PLA amorfo se han obtenido por extensión y secado de su disolución en acetato de etilo, con y sin cinamaldehído. Los films bicapa se han obtenido por termocompresión de las láminas de PLA amorfo con las de almidón, y también con las de PLA semicristalino para su comparación. El análisis de la cristalización y transición vítrea del PLA semicristalino, con y sin plastificantes, reveló un incremento en la cristalinidad, junto a la reducción de la temperatura de transición vítrea (Tg), al aumentar el contenido en plastificante, en todos los casos. No obstante, a pesar del descenso en la Tg, no se obtuvo un incremento en la extensibilidad de los films. Así mismo, los plastificantes no redujeron el módulo de elasticidad debido al aumento de la cristalinidad. En base a estos resultados, se optó por un material más extensible, el PLA amorfo, para la obtención de los films bicapa con almidón, aprovechando la complementariedad de propiedades de barrera de ambos polímeros y la alta resistencia mecánica del PLA. A pesar de la baja proporción de la capa de PLA en la bicapa (aproximadamente 1/3 del grosor del film), se obtuvo una gran mejora en las propiedades mecánicas y de barrera con respecto a los films de solo almidón; manteniendo una alta transparencia y una permeabilidad al oxígeno tan baja como la de los films de almidón. Cuando se incluyó cinamaldehído en la capa de PLA amorfo, los films fueron más finos debido a las pérdidas del volátil durante el procesado, pero se mantuvo la mejora en propiedades de barrera, con films un poco menos resistentes. El análisis térmico reveló la difusión del cinamaldehído u otros compuestos de bajo peso molecular desde la capa de PLA amorfo a las capas adheridas (almidón o PLA semicristalino), lo que contribuyó a su plastificación y redujo la cristalización del PLA. La actividad antimicrobiana de los films con cinamaldehído contra bacterias Gram- (Escherichia coli) y Gram+ (Listeria innocua) se analizó mediante test in vitro. Tanto las monocapas de PLA amorfo como las bicapas de almidón-PLA fueron efectivas en el control del crecimiento microbiano de ambas bacterias, lo que indicó que, a pesar de las pérdidas de cinamaldehído, la cantidad liberada al medio de cultivo superó la concentración mínima inhibitoria (MIC) de ambas bacterias. Por contra, la bicapa de PLA con cinamaldehído no mostró actividad antimicrobiana. El análisis de la cinética de liberación del cinamaldehído de los films en los diferentes simulantes reveló diferencias de comportamiento en la liberación del activo dependiendo del tipo de film y simulante. Las bicapas de PLA presentaron la liberación más lenta y la cantidad liberada predicha en medios acuosos, como él del cultivo, no alcanzó la MIC de las bacterias, lo que explicó la falta de actividad antimicrobiana observada para estos films. Por lo tanto, los films bicapa desarrollados con PLA amorfo y almidón representan una estrategia interesante para obtener films de envasado de alta barrera y buena resistencia mecánica, con propiedades activas cuando incluyen cinamaldehído como / S'han obtingut films films biodegradables actius de àcid polilàctic (PLA) i midó i s'han caracteritzat en les seues propietats funcionals i estructurals. S'ha utilitzat l'estratègia de films bicapa per obtindré materials amb propietats mes properes als requeriments de l'envasat d'aliments. S'ha estudiat la plastificació del PLA semicristal·lí amb tres compostos biodegradables per a millorar l'extensibilitat del PLA. Així mateix, s¿ha incorporat cinamaldehido als films bicapa de PLA-midó i s'ha analitzat la seua capacitat antimicrobiana i la seua cinètica d'alliberació en simulants alimentaris. S'han utilitzat pla semicristal·lí i amorf i midó de iuca per a l'obtenció del films. El PLA semicristal·lí i el midó s¿han processat mitjançant mescla en fos i termocompressió, mentre que els films de PLA amorf s¿han obtingut mitjançant extensió i assecat de la seua dissolució en acetat de etilo, amb i sense cinamaldehido. Els films bicapa s'han obtingut per termocompressió de les lamines de PLA amorf junt les de midó, i també amb les de PLA semicristal·lí per a la seua comparació. L'anàlisi de la cristal·lització i transició vitrea del PLA semicristal·lí, amb i sense plastificants, va revelar un increment en la cristall·initat, a mes de una reducció de la temperatura de transició vitrea (Tg), a l'augmentar el contingut en plastificant, en tots els casos. No obstant això, a pesar del descens en la Tg, no s'obtingué un increment en l'extensibilitat dels films. Així mateix, els plastificants no van reduir el mòdul d'elasticitat a causa de l'augment de la cristal·linitat. Basant-se en estos resultats, es va optar per un material més extensible, el PLA amorf, per a l'obtenció dels films bicapa amb midó, aprofitant la complementarietat de propietats de barrera d'ambdós polímers i l'alta resistència mecànica del PLA. A pesar de la baixa proporció de la capa de PLA en la bicapa (aproximadament 1/3 del grossor del film), s'obtingué una gran millora en les propietats mecàniques i de barrera respecte als films de només midó; mantenint una alta transparència i una permeabilitat a l'oxigen tan baixa com els films midó. Quan es va incloure cinamaldehido en la capa de PLA amorf, els films van ser més fins a causa de les pèrdues del volàtil durant el processat, però es mantingué la millora en propietats de barrera, amb films un poc menys resistents. L'anàlisi tèrmic va revelar la difusió del cinamaldehido o altres compostos de baix pes molecular des de la capa de PLA amorf a les capes adherides (midó o PLA semicristal·lí), la qual cosa va contribuir a la seua plastificació i va reduir la cristal·lització del PLA. L'activitat antimicrobiana dels films amb cinamaldehido contra bacteris Gram- (Escherichia coli) i Gram+ (Listeria innocua) es va analitzar per mitjà de test in vitro. Tant les monocapes de PLA amorf com les bicapes de midó-PLA van ser efectives en el control del creixement microbià d'ambdós bacteris, la qual cosa va indicar que, a pesar de les pèrdues de cinamaldehido, la quantitat alliberada al mig de cultiu va superar la concentració mínima inhibitòria (MIC) d'ambdós bacteris. Per contra, la bicapa de PLA amb cinamaldehido no va mostrar activitat antimicrobiana. L'anàlisi de la cinètica d'alliberament del cinamaldehido dels films en els diferents simulants va revelar diferències de comportament en l'alliberament de l'actiu depenent del tipus de film i simulant. Les bicapes de PLA van presentar l'alliberament més lent i la quantitat alliberada predita en mitjans aquosos, com el del cultiu, no va aconseguir la MIC dels bacteris, la qual cosa va explicar la falta d'activitat antimicrobiana observada per a estos films. Per tant, els films bicapa obtinguts amb PLA amorf i midó representen una estratègia interessant per a obtindre films d'envasament d'alta barrera i bona resistència mecànica, amb propietats actives quan inclouen cinamaldehido com antimic / Muller, J. (2017). Films activos para el envasado de alimentos a base de ácido Poliláctico (PLA) y almidón [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/89084 / TESIS

El desarrollo de materiales de envase biodegradables activos es uno de los retos de la sociedad para resolver los problemas medioambientales asociados a los residuos plásticos y mejorar la conservación de los alimentos, alargando su vida útil. En la presente Tesis Doctoral, se han analizado diferentes estrategias para la obtención y caracterización de películas biodegradables a base de hidrocoloides (almidón de yuca (A) y quitosano (Q)) con características antimicrobianas. Se obtuvieron películas bioactivas gracias a la incorporación de aceites esenciales de capacidad antimicrobiana comprobada: hoja de canela (AC), orégano (AO) y eugenol (EU). Los agentes activos se incorporaron en la matriz polimérica de quitosano por homogenización o encapsulación en liposomas de lecitina o microesferas de alginato, y las películas se obtuvieron mediante casting. Las propiedades fisicoquímicas de las películas se analizaron en función de su composición, así como su actividad antimicrobiana mediante análisis in vitro e in vivo. Se obtuvieron películas por termo- compresión, a base de mezclas A-Q, con dos proporciones polímeros: plastificante (70:30 y 60:40). Las propiedades estructurales, térmicas y físicas de las películas de almidón de yuca obtenidas se vieron afectadas por la incorporación de Q y la proporción polímero: plastificante. Las películas con la mayor proporción de plastificante tuvieron mayor contenido en humedad y fueron más permeables al vapor de agua, menos rígidas y menos resistentes a la rotura. La incorporación de Q tuvo un efecto positivo sobre las propiedades mecánicas de las películas, que aumentaron su rigidez y resistencia a la fractura, reduciéndose su extensibilidad. Sin embargo, el A y Q presentaron una miscibilidad limitada por mezclado en fundido, y las películas exhibieron una estructura heterogénea. A su vez, el polietilenglicol se cristalizó en gran medida en las películas, lo que limitó su efecto plastificante. La incorporación de quitosano proporcionó a las películas sólo una ligera actividad antimicrobiana. Se obtuvieron películas bicapa por procesado en seco de A y vertido/secado de una capa de Q. Ambos polímeros mostraron buena adhesión interfacial, y las bicapas mostraron mejor resistencia mecánica que las monocapas de almidón, aunque fueron menos extensibles debido al efecto de la interfase sobre la fractura. El quitosano fue efectivo en el control del crecimiento bacteriano en carne picada de cerdo, aunque su eficiencia se vio reducida debido al tratamiento térmico en las bicapas, lo que parece indicar la pérdida de grupos amino durante el tratamiento. La incorporación de los aceites esenciales (AC y AO) no mejoró la acción antimicrobiana en las monocapas y bicapas de CH al aplicarse sobre carne de cerdo picada. Se incorporaron aceite esencial de hoja de canela (AC) y eugenol (EU) en películas de Q utilizando nanoliposomas de lecitina. La encapsulación permitió una elevada proporción de retención de compuestos volátiles. La migración total de las películas en simulantes hidrofílicos superó el límite legal establecido para materiales de envase en contacto con alimentos. Sin embargo, la encapsulación en nanoliposomas redujo la migración en todos los simulantes. En ensayos in vitro de eficacia antimicrobiana, todas las películas fueron efectivas frente a L. innocua y E. coli, sin efecto significativo del compuesto activo ni del modo de incorporación. Sin embargo, la encapsulación propició una liberación controlada y sostenida en el tiempo en muestras de carne de cerdo almacenadas durante 13 días a 10 ºC. Se obtuvieron microesferas de alginato con eugenol y se incorporaron en películas de quitosano, cuyas propiedades físicas y estructurales se vieron afectadas. Las microesferas fueron visibles en la estructura de las películas por SEM. La incorporación de las microesfereas promovió una mejora significativa en las propiedad / El desenvolupament de materials d'envàs biodegradables actius és un dels reptes de la societat per a resoldre els problemes mediambientals associats als residus plàstics i millorar la conservació dels aliments, allargant la seua vida útil. En la present Tesi Doctoral, s'han analitzat diferents estratègies per a l'obtenció i caracterització de pel·lícules biodegradables de hidrocoloids (midó de mandioca i quitosano amb característiques antimicrobianes. Es van obtenir pel·lícules bioactives gràcies a la incorporació d'olis essencials de capacitat antimicrobiana comprovada: fulla de canyella (AC), orenga (AO) i eugenol (EU). Els agents actius es van incorporar en la matriu polimèrica de quitosano per homogenització o encapsulació en liposomes de lecitina o microesferes d'alginato, i les pel·lícules es van obtenir per "casting". Les propietats fisicoquímiques de les pel·lícules es van analitzar en funció de la seua composició, així com la seua activitat antimicrobiana mitjançant anàlisi in vitro i in vivo. Es van obtenir pel·lícules per termo- compressió de mescles midó-quitosano, amb dues proporcions polímers:plastificant (70:30 i 60:40). Les propietats estructurals, tèrmiques i físiques de les pel·lícules de midó de yuca obtingudes es van veure afectades per la incorporació de quitosano i la proporció polímer:plastificant. Les pel·lícules amb la major proporció de plastificant van tenir major contingut en humitat i van ser més permeables al vapor d'aigua, menys rígides i menys resistents al trencament. La incorporació de quitosano va tenir un efecte positiu sobre les propietats mecàniques de les pel·lícules, que van augmentar la seua rigidesa i resistència a la fractura, reduint-se la seua extensibilitat. No obstant açò, el midó i quitosano van presentar una miscibilidad limitada per termoprocessat, i les pel·lícules van exhibir una estructura heterogènia. El polietilenglicol va cristal·litzar en gran manera en les pel·lícules, la qual cosa va limitar el seu efecte plastificant. La incorporació de quitosano va proporcionar a les pel·lícules només una lleugera activitat antimicrobiana. Es van obtenir pel·lícules bicapa formades per una capa de midó obtinguda per processament en sec i un altra capa de quitosano obtinguda per "casting". Tots dos polímers van mostrar bona adhesió interfacial, i les bicapes van mostrar millor resistència mecànica que les monocapes de midó, encara que van ser menys extensibles a causa de l'efecte de la interfase sobre la fractura. El quitosano va ser efectiu en el control del creixement bacterià en carn picada de porc, encara que la seua eficiència es va veure reduïda a causa del tractament tèrmic en les bicapes, la qual cosa sembla indicar la pèrdua de grups amino durant el tractament. La incorporació dels olis essencials (AC i AO) no va millorar l'acció antimicrobiana en les monocapes i bicapes de CH en aplicar-se sobre carn de porc. Es van incorporar oli essencial de fulla de canyella (AC) i eugenol (EU) en pel·lícules de quitosano utilitzant nanoliposomes de lecitina. L'encapsulació va permetre una elevada proporció de retenció de compostos volàtils. La migració total de les pel·lícules en simulants hidrofílics va superar el límit legal establert per a materials d'envàs en contacte amb aliments. No obstant açò, l'encapsulació en nanoliposomes va reduir la migració en tots els simulants. En assajos in vitro d'eficàcia antimicrobiana, totes les pel·lícules van ser efectives enfront de L. innocua i E. coli, sense efecte significatiu del compost actiu ni de la manera d'incorporació. No obstant açò, l'encapsulació va propiciar un alliberament controlat i sostinguda en el temps en mostres de carn de porc emmagatzemades durant 13 dies a 10 ºC. Es van obtenir microesferes d'alginato amb eugenol i es van incorporar en pel·lícules de quitosano, les propietats físiques i estructurals de les quals es v / Valencia Sullca, CE. (2017). Different strategies to obtain antimicrobial biodegradable films for food applications, using starch and/or chitosan with or without essential oils [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/89094 / TESIS

Tesis por compendio / [ES] Debido a la creciente importancia de la dieta en el manejo de la salud, sigue habiendo un gran interés en desentrañar como se procesan los alimentos en el sistema digestivo humano. La estructura de los alimentos puede influir significativamente en su procesamiento, afectando al rendimiento durante la alimentación y la digestión. Específicamente, la digestión de alimentos a base de carbohidratos requiere una mayor comprensión debido a su contribución a los niveles de glucosa en sangre. El conocimiento de la cinética de digestión del almidón contribuirá a diseñar alimentos a medida para controlar los niveles de glucosa posprandial. El objetivo de esta tesis doctoral fue adquirir una mejor comprensión del impacto de la microestructura en la digestión del almidón y cómo las enzimas digestivas podrían ser moduladas por compuestos fenólicos. Con ese propósito, se evaluó el papel de la estructura del pan en la masticación in vivo y la digestión in vitro. Posteriormente, se produjeron geles de almidón de diferentes fuentes y se digirieron en un sistema de digestión oro-gastro-intestinal in vitro para analizar el impacto de la microestructura del gel. Después de los estudios de microestructura en geles de almidón y pan, se exploraron diferentes ácidos fenólicos o extractos polifenólicos de algas como inhibidores de enzimas digestivas de almidón, y se evaluó la participación de la microestructura del gel de almidón en la digestión enzimática. La masticación y la textura del bolo de panes tostados de trigo se vio afectada por su diferente estructura, a pesar de que no se observaron diferencias en la percepción sensorial. El proceso de panificación también ofreció la posibilidad de modificar la estructura del pan. De hecho, la variación de la forma de la masa dio lugar a panes con diferentes propiedades estructurales y texturales de la miga. La digestión de los panes con diferente estructura de miga confirmó que se disgregaban de manera diferente, produciendo variaciones en la posterior digestibilidad del almidón. Una vez que se estableció la importancia de la microestructura de la miga en la digestión del almidón, se cambió el enfoque para enlazar la microestructura de los geles de almidón con su digestión in vitro. Los geles obtenidos con almidones de distintas fuentes botánicas mostraron diferente digestibilidad, lo que se relacionó con su microestructura, pero también con su contenido de amilosa. Considerando la acción de las enzimas digestivas (α-amilasa y α-glucosidasa) sobre la hidrólisis del almidón, se estudiaron diferentes compuestos fenólicos para comprender las interacciones entre los compuestos fenólicos y las enzimas o sustratos. La forma más eficaz de inhibir las enzimas era incubarlas con ácidos fenólicos. Se necesitó una mayor concentración del inhibidor cuando los compuestos fenólicos interactuaban previamente con el sustrato, debido a su retención dentro del gel de almidón. La estructura química de los ácidos fenólicos controlaba la inhibición de la enzima. Asimismo, los extractos fenólicos complejos, como los extraídos de las algas A. nodosum, podrían utilizarse para inhibir las enzimas digestivas, mostrando mayor efecto inhibidor cuando fueron previamente incubados con la enzima, debido a la existencia de complejos carbohidrato-polifenoles con sus diferentes capacidades inhibitorias. Además, los ácidos fenólicos afectaron las propiedades de pegado y, por lo tanto, a la estructura y textura de geles de almidón. Sin embargo, esos cambios no fueron suficientes para controlar la hidrólisis enzimática del almidón, que estaba relacionada con la estructura química de los ácidos fenólicos y sus propiedades. En general, la microestructura de la miga o del gel puede limitar la accesibilidad de las enzimas digestivas, lo que reduciría la hidrólisis del almidón. Además, la inclusión de ácidos fenólicos en alimentos a base de almidón podría ser la alternativa para reducir el grado de digestión del almidón al inhibir estas enzimas. / [CA] A causa de la creixent importància de la dieta en el maneig de la salut, segueix sent de gran interès desentranyar com es processen els aliments en el sistema digestiu humà. L'estructura dels aliments pot influir significativament en el processament dels aliments, afectant al seu rendiment durant l'alimentació i la digestió. Específicament, la digestió d'aliments a base de carbohidrats requereix una major comprensió a conseqüència de la seua contribució als nivells de glucosa en sang. El coneixement de la cinètica de la digestió del midó contribuirà a dissenyar aliments a mesura per controlar els nivells de glucosa postprandial. L'objectiu d'aquesta tesi doctoral va ser adquirir una millor comprensió de l'impacte de la microestructura en la digestió del midó i com els enzims digestius podrien ser modulats per l'ús de compostos fenòlics. Amb aquest propòsit, es va avaluar el paper de l'estructura del pa en la masticació in vivo i la digestió in vitro. Posteriorment, es van produir gels de midó de diferents fonts i es van digerir en un sistema de digestió oro-gastrointestinal in vitro per analitzar l'impacte de la microestructura del gel. Després dels estudis de microestructura en gels de midó i pa, es van explorar diferents àcids fenòlics o extractes polifenòlics d'algues com inhibidors dels enzims digestius del midó, i es va avaluar la participació de la microestructura del gel de midó en la digestió enzimàtica. La masticació i la textura de la bitla de pans torrats de blat es va veure afectada per les seues diferencies estructurals, tot i que no es van observar diferències en la percepció sensorial. El procés de panificació va oferir la possibilitat de modificar l'estructura del pa. De fet, la variació de la forma de la massa va donar lloc a pans amb diferents propietats d'estructura i textura de la molla. La digestió dels pans amb diferent estructura de molla va confirmar que es disgregaven de manera diferent, produint variacions en la posterior digestibilitat del midó. Una vegada que es va establir la importància de la microestructura de la molla en la digestió del midó, es va canviar l'enfocament per a enllaçar la microestructura dels gels de midó amb la seua digestió in vitro. Els gels obtinguts amb midó de diferent fonts botàniques van mostrar diferent digestibilitat, el que es va relacionar amb la seua microestructura, però també amb el seu contingut d'amilosa. Considerant l'acció dels enzims digestius (α-amilasa i α-glucosidasa) sobre la hidròlisi del midó, es van estudiar diferents compostos fenòlics per a comprendre les interaccions entre els fenòlics i els enzims o substrats. La forma més eficaç d'inhibir els enzims era incubar-los amb àcids fenòlics. Es va necessitar una major concentració de l'inhibidor quan els compostos fenòlics interactuaven prèviament amb el substrat, a causa de la seua retenció dins del gel de midó. L'estructura química dels àcids fenòlics controlava la inhibició de l'enzim. Així mateix, els extractes fenòlics complexos, com els extrets de l'alga A. nodosum, podrien utilitzar-se per a inhibir els enzims digestius, mostrant major efecte inhibidor quan van ser prèviament incubats amb l'enzim, a causa de l'existència de complexos carbohidrat-polifenols amb les seues diferents capacitats inhibitòries. A més, els àcids fenòlics van afectar les propietats de pegat i, per tant, la estructura i textura dels gels de midó. No obstant, estos canvis en la estructura i textura dels gels no van ser suficients per a controlar la hidròlisi enzimàtica del midó, que estava relacionada amb l'estructura química dels àcids fenòlics i les seues propietats. En general, la microestructura de la molla de pa o gel de midó pot limitar l'accessibilitat dels enzims digestius, la qual cosa reduiria la hidròlisi del midó. A més, la inclusió d'àcids fenòlics en aliments a base de midó podria ser l'alternativa per a reduir el grau de digestió del midó en inhibir aquests enzims. / [EN] Due to the increasing importance of diet on health management, it remains of utmost interest to unravel how food is processed in the human digestive system. Food structure can significantly influence food processing, affecting its performance during eating and digestion. Specifically, the digestion of carbohydrates-based foods requires further insight due to their contribution to blood glucose levels. The knowledge of starch digestion kinetics will contribute to design tailored foods for managing postprandial glucose levels. The objective of this doctoral thesis was to acquire a better understanding of the impact of microstructure on starch digestion and how digestive enzymes might be modulated by the use of phenolic compounds. With that purpose, the role of bread structure on in vivo mastication, and in vitro digestion was evaluated. Subsequently, starch gels from different sources were produced and digested in an in vitro oro-gastro-intestinal digestion system to analyze the impact of gel microstructure. After the microstructure studies on bread and starch gels, different phenolic acids or seaweed polyphenolic extracts were explored as inhibitors of starch digestive enzymes, and the involvement of starch gel microstructure on the enzymatic digestion was assessed. Mastication of toasted wheat breads was affected by their different structures, despite no differences in the sensory perception was observed. Bolus texture was also altered by bread structure and texture. The breadmaking process offered the possibility to modify the bread structure. In fact, varying dough shaping led to breads with different crumb structure and texture properties. After stressing the importance of selecting the in vitro oral processing method used to simulate mastication, the further digestion of the bread with different crumb structure confirmed that they were differently disaggregated yielding variations on posterior starch digestibility. Once stating the importance of crumb microstructure on starch digestion, the focus was shifted to connect starch gels microstructure with its in vitro digestion. Gels obtained with a different type of starch, from cereals, pulses, or tubers, showed different digestibility, which was related to their microstructure but also their amylose content. Considering the action of digestive enzymes (α-amylase and α-glucosidase) on starch hydrolysis, different phenolic compounds were studied to understand the interactions between phenolics and either enzymes or substrates. The most effective way to inhibit enzymes was to incubate them with phenolic acids. A higher concentration of the inhibitor was needed when phenolic compounds interacted previously with the substrate, due to their retention within the starch gel. The chemical structure of phenolic acids controlled the enzyme inhibition. Similarly, complex phenolic extracts, like those extracted from A. nodosum seaweed could be used to inhibit digestive enzymes, showing greater inhibition effect when they were previously incubated with the enzyme, owing to the existence of carbohydrate-polyphenol complexes their different inhibitory capabilities. In addition, phenolic acids affected pasting properties and therefore gel microstructure and gel texture of starches. However, those changes on gels microstructure and texture were not enough to control starch enzymatic hydrolysis, which was related to the specific chemical structure of the phenolic acids and their properties. Overall, crumb or gel microstructure can limit digestive enzymes accessibility, which would reduce the starch hydrolysis. Moreover, the inclusion of phenolic acids on starch-based foods might be the alternative to reduce the extent of starch digestion by inhibiting digestive enzymes. / Authors acknowledge the financial support of the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities (Project RTI2018-095919-B-C21) funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033, “ERDF A way of making Europe” by the “European Union”, Generalitat Valenciana (Project Prometeo 2017/189) and Xunta de Galicia (ED431B 2019/01). This work is based upon the work from COST Action 18101 SOURDOMICS – Sourdough biotechnology network towards novel, healthier and sustainable food and bioprocesses, where A. Aleixandre was supported by COST (European Cooperation in Science and Technology). COST is a funding agency for research and innovation networks. / Aleixandre Agustín, A. (2022). Going from Digestion to Microstructure of Starch-Based Food Products: Understanding the Role of Polyphenols [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/181137 / TESIS / Compendio