Durante el proceso de curado del jamón tienen lugar una serie de reacciones bioquímicas entre las que destaca la intensa proteolisis de las proteínas musculares. El resultado de esta proteolisis es una acumulación de oligopéptidos y aminoácidos que contribuyen tanto directa como indirectamente al aroma, sabor y calidad final del jamón. A pesar de tener evidencia de la presencia de oligopéptidos al final del proceso de curado del jamón, se sabe muy poco sobre sus secuencias en aminoácidos y del efecto que pueden tener sobre la salud humana. En este sentido, se tiene conocimiento de que los péptidos pueden regular diferentes procesos en el organismo ejerciendo un impacto positivo en algunas funciones del cuerpo que pueden tener una importante influencia en la salud. En la última década, péptidos biológicamente activos han sido aislados de alimentos de distinta naturaleza. A estos péptidos se les ha atribuido propiedades bioactivas tales como antihipertensiva, antioxidante o antimicrobiana, entre otras. Ante la evidencia de la presencia de péptidos en el jamón curado, en esta Tesis Doctoral se investigó la presencia de actividad inhibidora de la enzima convertidora de angiotensina I (ECA) y actividad antioxidante en fracciones peptídicas obtenidas de dicho producto. Además, se verificó in vivo el efecto que producían en la presión sanguínea sistólica de ratas espontáneamente hipertensas la administración de las fracciones peptídicas que poseían actividad inhibidora de la ECA. Los péptidos responsables de las actividades antihipertensiva y antioxidante, fueron aislados y secuenciados mediante cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas. Así, se pudieron identificar varios péptidos con actividades in vitro antioxidante e inhibidora de la ECA e incluso identificar un péptido con una relevante actividad antihipertensiva in vivo. / Escudero Fernández, ME. (2012). ESTUDIO DE PEQUEÑOS PÉPTIDOS (<1500 Da) CON ACTIVIDAD ANTIHIPERTENSIVA Y ANTIOXIDANTE GENERADOS EN EL JAMÓN CURADO [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/18237 / Palancia

Los péptidos bioactivos son fragmentos que forman parte de muchas proteínas y que al ser liberados son capaces de regular una serie de procesos biológicos. Para liberarlos, las proteínas son degradas por medio de enzimas digestivas o procesos industriales. Estos péptidos mantienen propiedades antihipertensivas, antimicrobianas, antioxidantes, anticarcinógenas, antinflamatorias, entre otras, que podrían ser aprovechadas para el desarrollo de nuevos fármacos. En este trabajo de investigación, hemos resaltado la utilidad de los péptidos bioactivos como compuestos altamente específicos capaces de contribuir en la mejora de patologías tales como el cáncer, la hipertensión arterial y la enfermedad de Alzheimer. Particularmente, en estas enfermedades, mostramos experimentos in vitro e in vivo con resultados prometedores que motivan a continuar su estudio en humanos. Estos péptidos fueron extraídos del haba de la soja, la leche de vaca y el hígado de atún, evidenciando la disponibilidad de estos en la naturaleza y generando la incógnita de que otros compuestos podrían encontrarse en la flora y fauna del Perú. De la misma forma, se presentan una serie de tecnologías novedosas para el aislamiento de dichos compuestos, entre estas están la precipitación selectiva, la filtración por membrana, la cromatografía de exclusión por tamaño y el isoelectroenfoque. Éstas son escalables, de fácil aplicación, rápidas, no requieren mayor inversión en infraestructura u equipamiento y no necesitan de una gran cantidad de muestra. En conclusión, en este trabajo se demuestra que los péptidos bioactivos guardan gran promesa, en particular en la identificación de compuestos novedosos para el desarrollo de nuevas drogas. Si se genera una alianza en el Perú entre la comunidad científica, la industria y entes públicos financiadores, se podría explotar, responsablemente, la biodiversidad de nuestro país para proceder, en gran escala, con el aislamiento y la identificación masiva de compuestos bioactivos de gran interés a nivel mundial. / Bioactive peptides are fragments that are part of many proteins and which, upon release, are capable of regulating a series of biological processes. To release them, proteins need to be degraded by digestive enzymes or industrial processes. These peptides maintain antihypertensive, antimicrobial, antioxidant, anticarcinogenic, anti-inflammatory properties, amongst others, that could be used to develop new drugs. In this research work, we have highlighted the utility of bioactive peptides as highly-specific compounds capable to contribute in the improvements of pathologies such as cancer, high blood pressure and Alzheimer’s disease. Particularly, in these diseases, we show in vitro and in vivo experiments with promising results that motivate further studies in humans. These peptides were extracted from soy bean, cow milk and tuna liver, evidencing the availability of these in nature and posing the question of all the other compounds that could be found in the flora and fauna of Peru. Moreover, we present a serious of novel technologies to isolate said compounds, amongst these are selective precipitation, membrane filtration, size-exclusion chromatography and isoelectric focusing. These techniques are scalable, easily applied, rapid, do not require significant investment in infrastructure or equipment and do not need a significant amount of sample. In conclusion, in this work we demonstrate that bioactive peptides have great promise in particular in the identification of novel compounds to develop new drugs. If we generate an alliance in Peru between the scientific community, the industry and public financing entities, our country’s biodiversity could be responsibly exploited to proceed, in a big scale, with the massive isolation and identification of bioactive compounds of great interest worldwide / Trabajo de investigación

En el presente trabajo se muestran los resultados obtenidos acerca de la mejora de las propiedades físicas y químicas de las hojas de caña de azúcar (HCA) a partir del lavado o lixiviación (pre-tratamiento físico), con miras a su uso en procesos de aprovechamiento energético como lo es la combustión. En primer lugar se procedió con la clasificación de la HCA con el objetivo de poder determinar su comportamiento en un proceso de combustión. Dentro de las características favorables resaltan su gran porcentaje de materia volátil y bajo contenido de nitrógeno (menores emisiones de óxidos nitrosos). Sin embargo, estas presentaron ciertas desventajas como, por ejemplo, su baja densidad (31.18 kg/m3); un tamaño de partícula en el orden de los centímetros; y por sobre todo, su alto contenido de álcalis (potasio, sodio, cloro, azufre), los cuales acarrean problemas operacionales como es la corrosión, ensuciamiento (fouling) y las escorificación (slagging). Se procedió a caracterizar las HCA vírgenes para establecer parámetros de partida previa al pre-tratamiento al cual iban a ser sometidas. Como parte del proyecto FINCYT (fondo para la innovación, ciencia y tecnología) se determinó que el método de pre-tratamiento de lavado o lixiviación sería el más efectivo debido a ensayos previos elaborados en la PUCP los cuales dieron resultados positivos, además de no afectar las propiedades químicas de la HCA. Luego de haber elegido el método, se fijaron parámetros de la temperatura del lavado a 80°C, 40ºC y 20ºC, un tiempo de residencia de 10 y 20 minutos, y las velocidades de agitación V1, V2, V3 manteniendo una variable constante de concentración líquido/sólido de 3,33%. De los ensayos se concluyó que al aumentar la temperatura de trabajo se generó una mayor reducción de alcális; lo mismo ocurrió al aumentar la velocidad de agitación y el tiempo pero en una menor escala de efectividad. De acuerdo a las curvas de los ensayos se concluyó que la mejor combinación de parámetros sería el ensayo a 20 minutos, 80ºC y a una velocidad de agitación V2. Finalmente, se comprobó que hubo una reducción de 62% en cuanto al índice de alcális, una reducción de 12% de contenido de Cloro, una reducción de 65% del radio de contenido, un aumento del 4% del índice de viscosidad y una reducción de 70% en cuanto al índice de incrustaciones (fouling). / Tesis

El objetivo general de este trabajo fue generar conocimientos que sirvan de base para desarrollar ingredientes biológicamente activos derivados de proteínas de amaranto mediante hidrólisis con microorganismos proteolíticos. Se proponen estudiar dos actividades biológicas: actividad antitrombótica y actividad antimicrobiana.

The general objective of this study was to analyse freeze-drying (FD) and spray- drying (SD) and to select the best process to obtain a grapefruit powder of high nutritional, functional and sensorial quality. With this objective in mind, the optimization of each dehydration process was carried out using the response surface methodology. As variables of the processes, in both cases, the concentration of gum arabic (GA) and bamboo fibre (BF), added as carriers, were considered, as well as the feed inlet moisture (Xw) in the case of FD or air inlet temperature (T) in SD. The properties of the obtained products analyzed were the water content, hygroscopicity, porosity, color, bioactive compounds (vitamin C, total carotenoids, total phenols) and antioxidant activity (AOA). In addition, the drying yield and product yield of SD were considered. The obtained results, duly validated, allow to propose for FD, the addition of 4.2g GA and 0.58g BF per 100g of grapefruit pulp and bringing the sample to 90g water/100g feed mixture. In the case of SD, the best product is obtained with T in the equipment is of 120 °C and the addition of 4g AG and 2g BF/100g liquidized grapefruit. The comparison of both products allows us to propose FD as being a better technique than spray-drying. In addition, the powder yield of FD is much higher compared to SD and far fewer by-products are generated. A specific study was carried out to confirm the encapsulating power of the two solutes used. The results obtained confirm the benefit of the joint addition of GA and BF, especially against the spray-drying temperature, offering a greater protection against the degradation of bioactive compounds and AOA, than when solutes are added separately. The characterization of the different bioactive compounds and their correlation with the AOA carried showed that the phenolic compounds contribute significantly to the free radical scavenging activity and the inhibition of the discoloration of ß -carotene, while ascorbic acid and ¿- tocopherol contribute to an increase in reducing power. In addition, the stability of the optimized powders during storage at 4 and 20 °C and different surrounding relative humidities has been studied. The modeling of the water sorption data together with the variation in the glass transition temperature (Tg) that takes place in line with the water content of the samples permits the determination of the critical values of water content and water activity that ensure the glassy state of the powdered product. In this sense, what is recommended when storing the powders is to maintain the products under refrigeration and with a surrounding relative humidity in the order of 10%. As soon as the grapefruit powder begins the Tg, the degradation of the bioactive compounds begins, with carotenoids being the most sensitive. In less restrictive storage conditions than those mentioned above, in just one month of storage there are already significant losses in the studied compounds, fewer in the FD product than in the SD. In order to detect any problems of caking in the free-flowing powders or changes in color, a larger quantity of the product must have changed to the rubbery state. In this sense, for the purposes of relating the loss in bioactive compounds, the change in the mechanical properties and the color change with the glass transition, the onset temperature, the midpoint or the end point of the Tg, respectively, should be taken into consideration. Finally, a sensory evaluation of the rehydrated powdered products was carried out in order to evaluate consumer acceptance of the juices obtained and their probability of purchase. In general, grapefruit juice, even the natural or commercial ones, did not enjoy a good level of consumer acceptance due to its astringency and high acidity. The penalty analysis showed that if the sweetness of the samples is improved and their astringency is reduced, their level of consumer acceptance will rise. / El objetivo general de este estudio fue seleccionar el mejor proceso entre la liofilización y la atomización para la obtención de pomelo en polvo de alta calidad nutritiva, funcional y sensorial. Para ello se llevó a cabo la optimización de ambos procesos, usando la metodología de superficie de respuesta. Como variables independientes se consideraron, en ambos casos, la cantidad de goma arábiga (GA) y de fibra de bambú (FB) incorporadas, y la cantidad de agua de la muestra (Xw) en la liofilización o la temperatura de atomización (T). Las propiedades analizadas a los productos obtenidos fueron la humedad, higroscopicidad, porosidad, color, vitamina C, carotenoides totales, fenoles totales y la actividad antioxidante (AOA). Además se consideró el rendimiento en producto de la atomización. Los resultados obtenidos, debidamente validados, permiten proponer, para la liofilización, la adición de 4.2g de GA y 0.58g de FB por cada 100 g de pomelo triturado y una Xw de 90 gagua/100gmezcla. En el caso de la atomización, el mejor producto se obtiene cuando la T es de 120 °C y al pomelo licuado se añaden 4g GA y 2g de FB por cada 100g. Al comparar ambos productos se propone a la liofilización como una mejor tecnología de secado que la atomización. Además, se llevó a cabo un estudio para confirmar el poder encapsulante de los dos solutos utilizados. Los resultados confirmaron el beneficio de la adición conjunta de GA y FB especialmente frente a la temperatura de atomización, ofreciendo una mayor protección de la degradación de los compuestos bioactivos y de la AOA que cuando se añaden por separado. Por su parte, la caracterización de los diferentes compuestos bioactivos y su correlación con la AOA realizada en esta parte del estudio, mostró que los compuestos fenólicos contribuyen de manera significativa a la actividad captadora de radicales libres y a la inhibición de la decoloración de ß-caroteno, mientras que el ácido ascórbico y el ¿-tocoferol contribuyen a incrementan el poder reductor. Además se estudió la estabilidad de los polvos optimizados durante el almacenamiento, a 4 y a 20 °C y a diferentes humedades relativas (HR). La modelización conjunta de los datos de sorción de agua y de variación de la temperatura de transición vítrea (Tg) con la humedad de las muestras permite establecer los valores críticos de humedad y actividad del agua que aseguran el estado vítreo del producto en polvo. En este sentido, para su almacenamiento se recomienda la refrigeración y mantener la HR del entorno del orden del 10 %. En cuanto en el pomelo en polvo se inicia la Tg, comienza la degradación de los compuestos bioactivos, siendo los carotenoides los más sensibles. En condiciones de almacenamiento menos restrictivas a las comentadas, en tan sólo un mes de almacenamiento ya se observan pérdidas importantes de los compuestos estudiados, que son menores en el producto liofilizado que en el atomizado. Por otra parte, para que en el almacenamiento empiecen a detectarse problemas de apelmazamiento del polvo suelto o cambios de color, es necesario que una mayor cantidad de producto haya pasado a estado gomoso. En este sentido, para el estudio de la pérdida de compuestos bioactivos, del cambio en las propiedades mecánicas y del cambio de color se recomienda considerar la temperatura inicial, la del punto medio o la del punto final de la Tg, respectivamente. Finalmente se realizó un análisis sensorial de los productos en polvo rehidratados para evaluar el grado de aceptación de los zumos así obtenidos y su probabilidad de compra. En general el zumo de pomelo, no mostró una buena aceptación por parte del consumidor debido a su astringencia y elevada acidez. El análisis de penalización mostró que si se mejora el dulzor de las muestras y se disminuye su astringencia podrían mejorar los productos y cambiar su grado de aceptación. / L'objectiu general d'este estudi va ser seleccionar el millor procés entre la liofilització (LIO) i l'atomització (ATO) per a l'obtenció de pomelo en pols d'alta qualitat nutritiva, funcional i sensorial. Amb este objectiu es va dur a terme l'optimització de cada procés de deshidratació usant la metodologia de superfície de resposta. Com a variables dels processos es van considerar, en ambdós casos, la quantitat de goma aràbiga (GA) i de fibra de bambú (FB) incorporades com coadjuvants dels processos, així com la quantitat d'aigua de la mostra en el cas de la LIO o la temperatura d'ATO. Les propietats analitzades als productes obtinguts van ser la humitat, higroscopicidad, porositat, color, compostos bioactivos (vitamina C, carotenoides totals, fenols totals) i l'AOA. A més es va considerar el rendiment en producte de l'atomització. Els resultats obtinguts, degudament validats, permeten proposar, per a la LIO, la incorporació de 4.2g de GA i 0.58g de FB per cada 100g de pomelo triturat i portar a la mostra abans del seu processat fins una humitat de 90g agua/100g mezcla. En el cas de l'ATO, el millor producte s'obté quan la T en l'equip és de 120 °C i al liquat de pomelo s'afigen 4g de GA i 2g de FB per cada 100g. La comparació d'ambdós productes permet proposar a la LIO com una millor tecnologia d'assecat que l'ATO. A més el rendiment en producte de la LIO és molt major que el de l'ATO i els subproductes generats molt menors. D'altra banda, es va dur a terme un estudi específic per a confirmar el poder encapsulant dels dos soluts utilitzats. Els resultats permeten confirmar el benefici de l'addició conjunta de GA i FB especialment enfront de la temperatura d'ATO, que oferixen una major protecció de la degradació de compostos bioactivos i AOA que quan s'afigen per separat. La caracterització dels diferents compostos bioactivos i la seua correlació amb l'AOA realitzada en esta part de l'estudi, va mostrar que els compostos fenòlics contribuïxen de manera significativa a l'activitat captadora de radicals lliures i a la inhibició de la decoloració del ¿-caroteno, mentres que l'àcid ascòrbic i el ¿-tocoferol contribuïxen a incrementen el poder reductor. A més s'ha estudiat l'estabilitat de les pols optimitzats durant l'emmagatzemament, a 4 i 20 °C i a diferents humitats relatives (HR) de l'entorn. La modelització de les dades de sorción d'aigua i de variació de la temperatura de transició vítria (Tg) amb la humitat de les mostres permet establir els valors crítics d'humitat i activitat de l'aigua que asseguren l'estat vitri del producte en pols. En este sentit, per al seu emmagatzemament es recomana la refrigeració i mantindre la HR de l'entorn de l'orde del 10 %. En quant en el pomelo en pols s'inicia la Tg, comença la degradació dels compostos bioactivos. En condicions menys restrictives a les comentades, en tan sols un mes d'emmagatzemament ja s'observen pèrdues importants dels compostos estudiats, que són menors en el producte LIO que en l'ATO. D'altra banda, perquè en l'emmagatzemament comencen a detectar-se problemes d'atapeïment de la pols solta o canvis de color, és necessari que una major quantitat de producte haja passat a estat gomós. En este sentit, per a l'estudi de la pèrdua de compostos bioactivos, del canvi en les propietats mecàniques i del canvi de color es recomana considerar la temperatura inicial, la del punt mitjà o la del punt final de la Tg, respectivament. Finalment es va realitzar una anàlisi sensorial dels productes en pols rehidratats per a avaluar el grau d'acceptació dels sucs així obtinguts i la seua probabilitat de compra. En general el suc de pomelo, inclús el natural o el comercial, no va mostrar una bona acceptació per part del consumidor a causa de la seua astringència i elevada acidesa. L'anàlisi de penalització va mostrar que si es millora la dolçor de les mostres i es disminuïx la seua astringència podrien millorar els produc / Agudelo Sterling, CM. (2017). SELECCIÓN DEL MEJOR PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE POMELO EN POLVO (Citrus Paradisi) DE ALTA CALIDAD NUTRITIVA, FUNCIONAL Y SENSORIAL [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/80695 / TESIS

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniería Agrónomo Mención Agroindustria / Opuntia ficus indica, Mill. Es una especie de tuna distribuida ampliamente en México y otras partes del mundo: sus tallos o cladiodos son llamados “nopalitos”. Durante la poda, algunos tallos maduros son materia de desecho. Hay pocos reportes en literatura sobre la utilización de cladodios para la preparación de harina o polvos de nopal y menos aún sobre el efecto de la edad o tamaño de los cladiodos sobre las características y propiedades de los polvos

El polen apícola es uno de los productos de la colmena más conocido. Las abejas melíferas (Apis mellifera L.) lo recolectan como una de sus principales fuentes de alimento. Si bien ha sido utilizado por las civilizaciones egipcia y griega atribuyéndole propiedades terapéuticas y “rejuvenecedoras”, no fue hasta después de la Segunda Guerra Mundial que comenzó a aumentar la producción y su consumo. Actualmente sus características composicionales lo constituyen en un excelente suplemento nutricional y debido a sus propiedades bioactivas es considerado un alimento funcional. Por otra parte, el polen es uno de los productos de la colmena que presenta mayor variabilidad composicional atribuido principalmente a las diferentes floraciones visitadas por las abejas. En este sentido, el análisis entomopalinológico es apropiado para clasificarlo como multi o monofloral siendo este último más estable composicionalmente, aunque también puede sufrir algunas variaciones según la zona de producción. Por esta razón, es imprescindible caracterizar al polen apícola fisicoquímicamente para poder asegurar su calidad endógena y brindar información completa al potencial consumidor. Así, el principal objetivo de este trabajo de tesis es desarrollar metodologías analíticas que permitan determinar la composición del polen de abeja recolectado en la zona centro de Argentina. Inicialmente la clasificación entomopalinológica de las muestras se realizó mediante la acetólisis de los granos de polen evitando la separación por colores de las cargas corbiculares, que es la etapa del proceso que demanda más tiempo. Desde el punto de vista físico-químico se desarrolló una metodología rápida y de bajo costo para la determinación de humedad y proteínas totales en un pool de cargas corbiculares empleando espectroscopía en el infrarrojo cercano (NIR) y técnicas quimiométricas tales como SPA-MLR e iSPA-PLS. Además, la utilización del modelo iSPA-PLS-DA permitió la clasificación de las muestras en relación a un contenido proteico de 20%. Por otra parte, se pusieron a punto técnicas de microanálisis para evaluar el contenido de polifenoles, flavonoides y proteínas en cargas corbiculares individuales estableciendo los respectivos coeficientes de variación. De esta manera se confirmó la elevada variabilidad que presentan los mencionados parámetros en la matriz apícola probablemente relacionados al origen botánico. Asimismo, se construyó un modelo quimiométrico en base a espectroscopía NIR para estimar el contenido de polifenoles totales en cargas individuales de polen corbicular. Finalmente, en relación al tratamiento poscosecha, se llevó adelante un ensayo cuantitativo in vitro de actividad antimicrobiana utilizando un extracto etanólico de propóleos como preservante de polen fresco como una alternativa de conservación de bajo costo. Los resultados obtenidos en esta tesis indican que el polen de abeja recolectado en la zona centro de Argentina presenta muy buenas características nutricionales y bioactivas en base al contenido de proteínas, polifenoles y flavonoides definidos principalmente por los taxones Brassicaceae (mayormente Diplotaxis tenuifolia), Eucalyptus sp. y Lotus sp. La incorporación de las metodologías desarrolladas en este trabajo para realizar el control de calidad de este producto apícola permitiría el correcto rotulado del producto comercial o, incluso definir su destino para las diferentes industrias (alimenticia, farmacéutica, cosmética). / Bee pollen is one of the best-known beehive products. Honey bees (Apis mellifera L.) collect it as one of their main food sources. Although it has been used by the Egyptian and Greek civilizations ascribing therapeutic and "rejuvenating" properties to it, it was after the Second World War that the production and consumption increased. Currently, its compositional characteristics make it an excellent nutritional supplement, and due to its bioactive properties, it is considered a functional food. On the other hand, bee-pollen is the hive product that presents the greatest compositional variability, attributed mainly to the different blooms visited by bees. In this sense, the entomopalynological analysis is suitable to classify it as multi or monofloral, being the latter more stable in its composition, although it may also undergo some variations depending on the production area. For this reason, it is essential to perform a physicochemical characterization of the bee-pollen to ensure its endogenous quality and provide complete information to the potential consumer. Thus, the main objective of this thesis is to develop analytical methodologies that allow determining the composition of the bee-pollen collected in central Argentina. Initially the entomopalynological classification of the samples was carried out through the acetolysis of the pollen grains, avoiding the separation by colours of the corbicular pellets, which is the stage of the process that requires more time. From the physicochemical point of view, a rapid and low-cost methodology was developed for the determination of moisture and total proteins in a pool of bee-pollen pellets using near-infrared spectroscopy (NIR) and chemometric techniques such as SPA-MLR and iSPA-PLS. Moreover, the use of the iSPA-PLS-DA model allowed the classification of the samples concerning a protein content of 20%. On the other hand, microanalysis techniques were developed to evaluate the content of polyphenols, flavonoids and proteins in individual corbicular loads, establishing the respective variation coefficients. In this way, the high variability of the mentioned parameters presented in the apicultural matrix was confirmed, probably related to botanical origin. Likewise, a chemometric model based on NIR spectroscopy was constructed to estimate the total polyphenols content in individual loads of corbicular pollen. Finally, concerning postharvest treatment, a quantitative in vitro antimicrobial activity test was carried out using an ethanolic extract of propolis as a preservative for fresh pollen as a low-cost conservation alternative. The results obtained in this thesis indicate that the bee-pollen collected in central Argentina has very good nutritional and bioactive characteristics based on the content of proteins, polyphenols, and flavonoids defined mainly by the Brassicaceae taxa (mostly Diplotaxis tenuifolia) , Eucalyptus sp. and Lotus sp. The incorporation of the methodologies developed in this work to carry out the quality control of this beekeeping product would allow the correct labelling of the commercial product or even define its destination for the different industries (food industry, pharmaceuticals, cosmetics).

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Materiais, na Faculade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Professores Doutores Rui Ramos Ferreira e Silva e José Manuel Ramos Gomes

La aleación Ti6Al4V es el biomaterial más utilizado para el reemplazo de tejidos duros, debido a su alta biocompatibilidad y a sus propiedades mecánicas. Sin embargo, al ser bioinerte no se une directamente con el hueso. Un recubrimiento de vidrio bioactivo permite un enlace directo con el hueso al precipitar hidroxiapatita (HCA) y en esta tes is doctoral se estudia el comportamiento mecánico bajo fuerzas Hertzianas de estos recubrimientos. Inicialmente se estudia un recubrimiento monocapa no bioactivo y posteriormente un recubrimiento bicapa con capa externa bioactiva y capa interna formada por el monocapa no bioactivo. La capa interna tiene un alto contenido de SiO2 para garantizar la integridad mecánica, mientras la capa externa tiene un bajo contenido de SiO2 y partículas de hidroxiapatita sintética. Cuando se aplican fuerzas de contacto monotónicas aparecen tres daños frágiles (fisuras anillo, cono y radial)seguidos por la delaminación del recubrimiento. Estos daños están influenciados por la deformación plástica del substrato, lo cual fue corroborado por comparación con vidrios monolíticos de características iguales al recubrimiento. Para el contacto estático y cíclico sobre el recubrimiento monocapa se utilizó la fisura anillo como criterio de daño. El recubrimiento se degrada bajo contacto estático debido a la corrosión bajo tensión, mientras la degradación bajo carga cíclica, observada por primera vez en éste material, se atribuye a un mecanismo de reducción del apantallamiento que ejercen in icialmente las microfisuras alrededor de la punta de las fisuras pre-existentes. El carácter sinterizado del recubrimiento permite la existencia de las microfisuras en los bordes de las partículas. La formación de la fisura anillo bajo cargas tanto estáticas como cíclicas fue racionalizada a partir de las leyes de crecimiento de fisura. El primer daño en la capa externa del recubrimiento bicapa por contacto monotónico es también la fisura anillo. Ésta capa tiene menor resistencia a la fisuración anillo debido a su menor tenacidad de fractura y las mayores tensiones residuales térmicas, y se degrada bajo contacto estático y cíclico según los mismos mecanismos observados en el recubrimiento monocapa. Sin embargo, la capa externa sufre una mayor degradación bajo ambos tipos de carga, tal que, bajo carga estática, se degrada máspor su diferente composición química y por sus mayores tensiones residuales térmicas, mientras que bajo carga cíclica, la mayor degradación se debe a las diferencias microestructurales y a la mayor microfisuración asociada a las tensiones residuales térmicas. La comparación entre la respuesta al contacto monotónico, estático y cíclico en aire , del recubrimiento monocapa y de la capa externa del bicapa, demuestran la mayor resistencia de la capa interna y, por lo tanto, verifican la validez del concepto de material gradiente a partir del cual se diseñó el recubrimiento bicapa. Los ensayos de contacto sobre el recubrimiento bicapa en fluido fisiológico simulado se realizaron después de 2 meses de incubación. El contacto monotónico produjo una huella debida, tanto a la baja tenacidad como a la baja densidad de la HCA. La proyección del área dañada usada como criterio de daño para los ensayos estáticos y cíclicos, mostró la degradación del recubrimiento bajo ambos tipos de carga. La degradación por contacto cíclico fue superior debido a la participación de otros mecanismos que se suman a la corrosión bajo tensión que actúa durante el contacto estático. La evolución del daño bajo contacto estático y cíclico muestra la mayor tolerancia a medida que el daño avanza hacia el substrato. Esta característica es coherente con el comportamiento observado por comparación de la respuesta al contacto monotónico, estático y cíclico en aire entre el recubrimiento monocapa y la capa externa. / Ti6Al4V alloy is the biomaterial most widely used for hard tissue replacement due to its high biocompatibility and its mechanical properties. However, it is bioinert and, therefore, does not bond directly with the bone. A bioactive glass coating allows a direct bond with the bone because of the precipitation of hydroxycarbonate apatite (HCA), and the mechanical behaviour under Hertzian forces of these coatings is studied in this doctoral thesis. The research is first addressed to a non-bioactive monolayer glass coating and later to a bilayer glass coating in which the inner layer is the same as the previous one and the outer layer is bioactive. The inner layer has a higher SiO2 content in order to ensure the mechanical stability, and the outer layer has a lower SiO2 content together with synthetic hydroxyapatite to ensure the bioactivity. The response to monotonic contact loading of the monolayer coating presents three brittle damages (ring, cone and radial cracks) and delamination of the coating. These damages are influenced by the plastic deformation of the substrate which was verified by comparison with the damage in monolithic glasses with the same composition. The ring crack was used as damage criteria for the static and cyclic contact tests. The coating is degradated under static contact due to stress corrosion, while the degradation under cyclic contact, observed by the first time in this kind of materials, is attributed to a mechanism of reduction of the shielding initially present due to a microcracked zone around the crack tip of the pre-existent cracks. The existence of microcracks at the border of the glass particles is possible due to the sintered character of the coating. The ring cracking under both static and cyclic contact was rationalized with the aid of sub-critical crack growth laws. Ring cracking is also the first damage in the outer layer of the bilayer coating during monotonic contact.This outer layer is less resistant to ring cracking due to both its lower fracture toughness and the higher thermal residual stress and it is degraded under static and cyclic contact loading according to the same mechanisms observed for the monolayer coating. The outer layer suffers a stronger degradation under both kinds of loading. The lower resistance under static contact is due to both its different chemical composition and its higher thermal residual stress, while the stronger degradation under cyclic contact is the consequence of both a different microstructure and more severe microcracking due to a higher thermal residual stress. The comparison of the response to monotonic, static and cyclic contact loading in air between the monolayer coating and the outer layer of the bilayer showed a higher resistance of the inner layer, which confirms the validity of the graded material concept form which the bilayer coating was designed. The contact tests of the bilayer coating in simulated body fluid were performed after 2 months of incubation to allow precipitation of HCA. The monotonic contact loading produces a residual impression in the coating due to both the low fracture toughness and the low density of the HCA layer. The projection of the damaged area used as damage criteria to study the response under static and cyclic contact loading, showed degradation under both kinds of loads. Degradation under cyclic contact loading was stronger due to existence of other mechanisms rather than the stress corrosion effect which occurs during static contact. The evolution of damages under static and cyclic contact loading showed the increase of the damage tolerance as the contact approaches to the substrate. This behaviour is consistent with the results of the comparison between the response of the monolayer coating and the outer layer of the bilayer to monotnic, static and cyclic contact loading in air.

La presente tesis doctoral se centra en la obtención de nuevos ingredientes ricos en compuestos bioactivos a partir de tejidos vegetales (caqui y pimiento) sometidos a distintos tratamientos de conservación como las altas presiones hidrostáticas (APH) y la pasteurización, con la finalidad de formular nuevos alimentos funcionales. Se estudió el efecto de un tratamiento específico de APH (200 MPa/6 min/25 ºC) y otro de pasteurización (70 ºC/15min) sobre la estructura y el contenido en algunos compuestos bioactivos del caqui. Tanto las APH como la pasteurización causaron cambios estructurales en el tejido parenquimático, favorecieron la precipitación de taninos y la formación de células tánicas, lo que podría relacionarse con la pérdida de astringencia del fruto. Las APH mejoraron la extractabilidad de compuestos carotenoides y mantuvieron las propiedades antioxidantes del fruto. Esta técnica podría ser una alternativa al tratamiento de pasteurización convencional. Asimismo el caqui tratado por APH podría ser empleado en la formulación de nuevos alimentos funcionales, tales como bebidas lácteas enriquecidas con caqui. Las nuevas bebidas lácteas, con idéntico contenido en carotenoides, se formularon haciendo uso de caqui no tratado, sometido a APH y pasteurizado; y tres matrices lácteas diferentes: leche entera, semi-desnatada y desnatada. Las bebidas elaboradas con caqui tratado por APH presentaron unas adecuadas propiedades reológicas ya que ni gelificaron como las elaboradas con caqui no tratado, ni sedimentaron como las formuladas con caqui pasteurizado. Los consumidores percibieron las nuevas bebidas lácteas enriquecidas con caqui como bebidas altamente antioxidantes. Las que más gustaron fueron las elaboradas con caqui tratado por APH independientemente del tipo de leche utilizada y las elaboradas con caqui no tratado y leche entera. Por tanto, el tratamiento por APH permite formular bebidas lácteas enriquecidas con caqui con alto valor nutricional, variable contenido graso y elevada aceptabilidad independientemente de la estacionalidad del fruto. Por otro lado, se cuantificaron y localizaron algunos compuestos bioactivos y se determinaron algunas propiedades fisicoquímicas en tres tipos de pimiento: rojo, verde y amarillo. El contenido en compuestos bioactivos de cada tipo de pimiento estuvo condicionado por su estructura. El tipo de pimiento más adecuado para obtener extractos ricos en compuestos carotenoides sería el rojo, mientras que el amarillo sería apropiado para obtener extractos ricos en compuestos fenólicos con elevada actividad antioxidante. Por último, si se pretende obtener extractos con elevado contenido en fibra dietética el más adecuado sería el pimiento verde. Se estudió el efecto de diferentes tratamientos de APH (100, 200, 300 y 500 MPa/15 min/25 ºC) y de un tratamiento de pasteurización (70 ºC/10 min) sobre la estructura de pimiento rojo. Además, se determinó el efecto de dichos tratamientos sobre el contenido en algunos compuestos bioactivos y textura. Tanto las APH como la pasteurización provocaron cambios microestructurales, aunque los tratamientos que menos impacto tuvieron fueron las APH a 500 MPa y la pasteurización. Estos tratamientos fueron a su vez los que menos afectaron al contenido en compuestos bioactivos y textura del pimiento rojo. Las APH podrían ser una alternativa a la pasteurización convencional dado que el contenido en compuestos bioactivos y la textura fue similar en ambos casos. Asimismo, podrían desarrollarse nuevos alimentos funcionales mediante el uso de tejido de pimiento rojo sometido a APH a 500 MPa y/o pasteurización. Las modificaciones microestructurales causadas en el tejido de pimiento rojo como consecuencia de la aplicación de APH y pasteurización, provocaron variaciones en los parámetros morfométricos y de textura de la imagen. La dimensión fractal de textura, el contraste, el momento de diferencia inversa y la entropía fueron parámetros de textura apropiados para caracterizar el efecto de las APH y la pasteurización sobre la textura de pimiento rojo. El daño celular causado por los tratamientos de conservación se observó mejor a escalas bajas. Para el desarrollo de las nuevas salsas bechamel enriquecidas con pimiento rojo se emplearon dos tipos de almidón de maíz (nativo y modificado) a dos concentraciones diferentes (4 y 6 g/100 g) y diferentes cantidades de pimiento (0, 5 y 15 g/100 g). Se estudiaron sus propiedades reológicas, microestructura y características sensoriales. El efecto de la incorporación de pimiento sobre las propiedades reológicas dependió del tipo de almidón utilizado. Las salsas presentaron una considerable auto-fluorescencia intrínseca debido al elevado contenido en carotenoides del pimiento. Las salsas que más gustaron a los consumidores fueron las elaboradas con almidón modificado, más cremosas y consistentes. Los consumidores las encontraron beneficiosas para la salud ya que el pimiento rojo proporciona antioxidantes y valor nutricional y mejora el sabor de la salsa. Así, sería posible formular nuevas salsas bechamel, funcionales, cremosas, con alto valor nutricional, elevada aceptabilidad, buenas propiedades reológicas y estabilidad con pimiento y almidón modificado. / Hernández Carrión, M. (2014). OBTENCIÓN DE INGREDIENTES FUNCIONALES PARA LA FORMULACIÓN DE ALIMENTOS ENRIQUECIDOS CON EXTRACTOS VEGETALES. INFLUENCIA DEL TRATAMIENTO DE CONSERVACIÓN SOBRE ALGUNOS COMPUESTOS BIOACTIVOS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48482 / TESIS