Tesis por compendio / [ES] El envejecimiento poblacional es un fenómeno sin parangón en la historia de la humanidad. Así, se espera que las personas mayores de 65 años, o población sénior, doblen por primera a la población infantil en 2050. Cumplir años implica una serie de cambios a nivel fisiológico que comprenden, entre otros, una pérdida de funcionalidad de los órganos implicados en el proceso digestivo. En este sentido, el estudio de la digestibilidad de nutrientes, principalmente proteínas, y la bioaccesibilidad de determinadas vitaminas y minerales de interés para la salud de la población sénior, son de especial interés. Solo a partir de evidencias científicas será posible establecer recomendaciones nutricionales de ámbito clínico, y diseñar alimentos funcionales orientados a las necesidades específicas de este grupo poblacional. Entre los nutrientes mayoritariamente afectados por las alteraciones digestivas típicas de personas sénior, las proteínas suponen el reto más importante. Se sabe que las alteraciones orales, gástricas e intestinales afectan su digestión y absorción, contribuyendo al declive del estado general de salud, dando lugar a una pérdida de masa muscular, incremento y cambio de distribución de masa lipídica, huesos y articulaciones más débiles, algunas enfermedades metabólicas y cardiovasculares, entre otros cambios de tipo psicológico y social. El objetivo principal de esta tesis doctoral ha sido evaluar el impacto de las diferentes alteraciones que aparecen con la edad a nivel oral, gástrico e intestinal en la digestibilidad de proteínas, grasas y carbohidratos, así como en la bioaccesibilidad de micronutrientes de interés. Concretamente, se han analizado en alimentos ricos en proteína cuyo consumo está recomendado para mayores de 65 años, y que difieren entre sí en el origen de la proteína (pescados, lácteos, huevo, carne, legumbres y cereales). Para alcanzar este objetivo, se recurrió a modelos digestión in vitro en estático los cuales permiten simular, en condiciones controladas de laboratorio, el proceso digestivo de diferentes grupos de población y muestrear de forma no invasiva. Los resultados más relevantes de esta tesis doctoral se presentan en cinco capítulos, abordando en cada grupo alimenticio, la respuesta digestiva derivada tanto de las alteraciones fisiológicas dados en población sénior, como de ciertos factores inherentes al alimento. En cuanto a las alteraciones digestivas propias de la edad, es posible afirmar que las insuficiencias pancreática y biliar fueron las principales encargadas de reducir de forma significativa la extensión de la proteólisis en casi la totalidad de alimentos estudiados. Los resultados indican una mayor digestibilidad proteica en pescados magros, el huevo duro y escalfado, quesos, carnes de pollo y de vacuno, así como legumbres en general. La digestibilidad de las grasas, en cambio, no resultó negativamente afectada. Por otro lado, los quesos, sardina, así como algunos granos de legumbres y cereales contribuirían satisfactoriamente al aporte de calcio bioaccesible en mayor medida que otras matrices alimentarias. En cuanto a las vitaminas liposolubles, la ingesta de salmón y de quesos fueron una excelente fuente tanto de vitamina A como D3 en su forma bioabsorbible; mientras que la bioaccesibilidad de ambas vitaminas en huevo, dependió del método de cocinado. Además, la carne de cerdo brinda el mayor efecto antihipertensivo, mientras que la de pavo ejerce mayor efecto como antioxidante. Por último, la relación aminoácidos esenciales/ no esenciales aumentó en condiciones alteradas al final de la digestión, en comparación con las condiciones estándar de adulto sano. Por lo que, aun con una digestibilidad de proteínas afectada, los digeridos tendrán efecto contra la sarcopenia. / [CA] L'envelliment poblacional és un fenomen sense parangó en la història de la humanitat. Així, s'espera que les persones majors de 65 anys, o població sènior, dobleguen per primera a la població infantil en 2050. Complir anys implica una sèrie de canvis a nivell fisiològic que comprenen, entre altres, una pèrdua de funcionalitat dels òrgans implicats en el procés digestiu. En aquest sentit, l'estudi de la digestibilitat de nutrients, principalment proteïnes, i la bioaccesibilitat de determinades vitamines i minerals d'interès per a la salut de la població sènior, són d'especial interès. Només a partir d'evidències científiques serà útil establir recomanacions nutricionals d'àmbit clínic, i dissenyar aliments funcionals orientats a les necessitats específiques d'aquest grup poblacional. Entre els nutrients majoritàriament afectats per les alteracions digestives típiques de persones sènior, les proteïnes suposen el repte mes important. Se sap que les alteracions orals, gàstriques i intestinals afecten la seua digestió i absorció, contribuint al declivi de l'estat general de salut, donant lloc a una perduda de massa muscular, increment i canvi de distribució de massa lipídica, ossos i articulacions més febles, algunes malalties metabòliques i cardiovasculars, entre altres canvis de tipus psicològic i social. L'objectiu principal d'aquesta tesi doctoral ha sigut avaluar l'impacte de les diferents alteracions que apareixen amb l'edat a nivell oral, gàstric i intestinal en la digestibilitat de proteïnes, greixos i carbohidrats, així com en la bioccesbilitat de micronutrients d'interès, en aliments rics en proteïna el consum de la qual està recomanat per a majors de 65 anys, i que difereixen entre si en l'origen d'aquest macronutrient (peixos, lactis, ou, carn, llegums i cereals). Per a aconseguir aquest objectiu, es va recórrer a models digestió in vitro en estàtic els quals permeten simular, en condicions controlades de laboratori, el procés digestiu de diferents grups de població i mostrejar de forma no invasiva. Els resultats més rellevants d'aquesta tesi doctoral es presenten en cinc capítols, abordant en cada grup alimentós, la resposta digestiva derivada tant de les alteracions fisiològiques donats en població sènior, com d'uns certs factors inherents a l'aliment. Quant a les alteracions digestives pròpies de l'edat, és possible afirmar que les insuficiències pancreàtica i biliar van ser les principals encarregades de reduir de manera significativa l'extensió de la proteòlisien quasi la totalitat d'aliments estudiats. Els resultats indiquen una major digestibilitat proteica en peixos magres, l'ou dur i escalfat, formatges, carns de pollastre i de boví, així com llegums en general. La digestibilitat dels greixos, en canvi, no va resultar negativament afectada. D'altra banda, els formatges, sardina, així com alguns grans de llegums i cereals contribuirien satisfactòriament a l'aportació de calci bioaccesible en major mesura que altres matrius alimentàries. Quant a les vitamines liposolubles, la ingesta de salmó i de formatges van ser una excel·lent font tant de vitamina A com D3 en la seua forma bioabsorbible; mentre que la bioaccesibilitat de totes dues vitamines en ou, va dependre del mètode de cuinat. A més, la carn de porc brinda el major efecte antihipertensiu, mentre que la de polit exerceix major efecte com a antioxidant. Finalment, la relació aminoàcids essencials/ no essencials va augmentar en condicions alterades al final de la digestió, en comparació amb les condicions estàndard d'adult sa. Pel que, fins i tot amb una digestibilitat de proteïnes afectada, els digerits tindran efecte contra la sarcopènia. / [EN] Population aging is a phenomenon unparalleled in human history. It is expected that people over 65 years, or the elderly, will double the child population for the first time by 2050. Turning 65 implies a series of physiological changes that include, among others, a loss of functionality of the organs involved in the digestive process. In this sense, the study of the digestibility of nutrients, mainly proteins, and the bioaccessibility of certain vitamins and minerals of interest for the health of the senior population, are of special interest. Only on the basis of scientific evidence will it be useful to establish nutritional recommendations at the clinical level, and to design functional foods oriented to the specific needs of this population group. Among the nutrients most affected by the common digestive disorders of the elderly, proteins represent the most important challenge. It is known that oral, gastric and intestinal disorders affect their digestion and absorption, contributing to the decline of general health status, resulting in a loss of muscle mass, increase and change of lipid mass distribution, weaker bones and joints, some metabolic and cardiovascular diseases, among other psychological and social changes. The main objective of this doctoral thesis has been to assess the impact of the different alterations appearing with age at oral, gastric and intestinal level on the digestibility of proteins, fats and carbohydrates, as well as on the bioaccessibility of micronutrients of interest, in protein-rich foods whose consumption is recommended for people over 65 years of age, and which differ from each other in the origin of this macronutrient (fish, dairy products, eggs, meat, legumes and cereals). To achieve this objective, in vitro static digestion models were used to simulate, under controlled laboratory conditions, the digestive process of different population groups and to sample in a non-invasive way. The most relevant results of this doctoral thesis are presented in five chapters, addressing in each food group, the digestive response derived both from physiological alterations in the senior population, as well as from certain factors inherent to the food. Regarding the digestive alterations associated with age, it is possible to affirm that pancreatic and biliary insufficiencies were the main responsible for the significant reduction in the proteolysis extent in almost all the studied foods. The results indicate a higher protein digestibility in lean fish, hard-boiled and poached eggs, cheeses, chicken and beef meats, as well as legumes in general. Fat digestibility, on the other hand, was not compromised. Moreover, cheeses, sardines, as well as some legume and cereal grains would contribute to a greater supply of bioaccessible calcium than other food matrices. For fat-soluble vitamins, the intake of salmon and cheeses resulted as excellent sources of both vitamin A and D3 in their bioabsorbable form, while the bioaccessibility of both vitamins in eggs depended on the cooking method. In addition, pork provided the greatest antihypertensive effect, while turkey meat exerted the greatest effect as antioxidant. Finally, the essential/non-essential amino acid ratio increased under altered conditions at the end of digestion, compared to standard healthy adult conditions. Thus, even with impaired protein digestibility, digests will have an effect against sarcopenia. / Hernández Olivas, E. (2021). Age-related digestive alterations and their impact on nutrients digestibility [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/175472 / TESIS / Compendio

Tesis por compendio / [ES] La población mundial está en constante crecimiento, por lo que la soberanía alimentaria se ha convertido en un desafío crucial. Se estima que la demanda de alimentos de origen animal aumentará en un 68% para el año 2050, lo cual resulta insostenible a nivel medioambiental. Así, impulsar un mayor consumo de proteína vegetal se plantea como una de las estrategias dirigidas a promover la sostenibilidad ambiental, asegurando la disponibilidad de proteína dietética para toda la población. Si bien ciertas las legumbres y pseudocereales son una excelente fuente de nutrientes y en particular de proteína, también contienen ciertos antinutrientes que pueden limitar su digestibilidad. Este aspecto es especialmente relevante en aquellos grupos poblaciones con alteraciones gastrointestinales, como las que pueden aparecer con la edad en población sénior. En este contexto, el objetivo general de esta tesis doctoral es aplicar la fermentación en estado sólido (FES) como bioestrategia para la obtención de harinas de lenteja y quinoa con digestibilidad y bioaccesibilidad mejoradas. Para alcanzar este objetivo, se llevó a cabo la fermentación con el hongo Pleurotus ostreatus, en dos variedades de lentejas y quinoa, y se estabilizaron posteriormente mediante secado por aire caliente a diferentes temperaturas, además de la liofilización como método de referencia. Posteriormente, las harinas fermentadas fueron digeridas in vitro simulando el proceso digestivo de un adulto sano (estándar de referencia), así como en condiciones alteradas del adulto mayor. Los resultados obtenidos evidenciaron un incremento de proteína total, así como de la actividad inhibidora de la enzima convertidora de angiotensina (ECA), conjuntamente con una disminución del contenido en ácido fítico, todo ello como resultado de la actividad metabólica del hongo sobre el sustrato. A pesar de que la FES también ocasionó una reducción de la actividad antioxidante, el posterior secado por aire caliente, especialmente a 70 °C incrementó este parámetro. Asimismo, la FES y el secado por aire caliente promovieron cambios en el perfil fenólico, disminuyendo algunos compuestos e incrementando otros como el ácido gálico hasta 5 veces su contenido inicial. En cuanto al perfil volátil de las harinas fermentadas, este se caracterizó por un aroma dulce, afrutado y con matices a cacao, acompañado de notas de setas y sustratos cocidos, debido a las concentraciones de benzaldehído, hexanal, nonanal, furfural y 1-octen-3-ol que se generaron durante la fermentación. Por otro lado, con respecto a la digestibilidad de las harinas fermentadas en condiciones estándar de adulto sano, la FES y el secado a 70 °C incrementó la hidrólisis de las proteínas, así como la liberación de aminoácidos hidrófobos y aminoácidos cargados negativamente. La FES también disminuyó la actividad inhibidora de la ECA en los digeridos, sin embargo, ésta aumentó después del secado a 70 °C debido a las melanoidinas generadas durante el secado. Además, las propiedades antioxidantes y la bioaccesibilidad de minerales también se vieron incrementados con la FES y el posterior secado a 70 °C. Finalmente, la simulación de las alteraciones gastrointestinales que comúnmente se dan en el adulto mayor, indicaron que estas impactaban negativamente en la mayoría de los parámetros evaluados, a excepción de la bioaccesibilidad del magnesio, hierro y calcio en comparación con el modelo estándar. En conclusión, se ha logrado mejorar el perfil nutricional y funcional de las nuevas harinas obtenidas por fermentación con el hongo P. ostreatus, y posterior secado por aire caliente en comparación con las harinas obtenidas a partir de sustrato no fermentado, conduciendo esto a una mejora significativa en la digestibilidad y la bioaccesibilidad de los nutrientes, lo que puede ser especialmente relevante para el diseño de alimentos orientados a grupos de población con alta demanda de proteína de fácil digestión. / [CA] La població mundial està en constant creixement, per la qual cosa la sobirania alimentària ha esdevingut un desafiament crucial. S'estima que la demanda d'aliments d'origen animal augmentarà un 68% per a l'any 2050, cosa que resulta insostenible a nivell mediambiental. Així, impulsar un consum més gran de proteïna vegetal es planteja com una de les estratègies dirigides a promoure la sostenibilitat ambiental, assegurant la disponibilitat de proteïna dietètica per a tota la població. Si bé certs els llegums i pseudocereals són una excel·lent font de nutrients i en particular de proteïna, també contenen certs antinutrients que poden limitar-ne la digestibilitat. Aquest aspecte és especialment rellevant en aquells grups de poblacions amb alteracions gastrointestinals, com les que poden aparèixer amb l'edat en població sènior. En aquest context, l'objectiu general d'aquesta tesi doctoral és aplicar la fermentació en estat sòlid (FES) com a bioestratègia per obtenir farines de llentia i quinoa amb digestibilitat i bioaccessibilitat millorades. Per assolir aquest objectiu, es va dur a terme la fermentació amb el fong Pleurotus ostreatus, en dues varietats de llenties i quinoa, i es van estabilitzar posteriorment mitjançant assecat per aire calent a diferents temperatures, a més de la liofilització com a mètode de referència. Posteriorment, les farines fermentades van ser digerides in vitro simulant el procés digestiu d'un adult sa (estàndard de referència), així com en condicions alterades de l'adult més gran. Els resultats obtinguts van evidenciar un increment de proteïna total, així com de l'activitat inhibidora de l'enzim convertidor d'angiotensina (ECA), conjuntament amb una disminució del contingut en àcid fític, com a resultat de l'activitat metabòlica del fong sobre el substrat. Tot i que la FES també va ocasionar una reducció de l'activitat antioxidant, el posterior assecat per aire calent, especialment a 70 °C va incrementar aquest paràmetre. Així mateix, la FES i l'assecatge per aire calent van promoure canvis en el perfil fenòlic, disminuint alguns compostos i incrementant-ne d'altres com l'àcid gàlic fins a 5 vegades el contingut inicial. Quant al perfil volàtil de les farines fermentades, aquest es va caracteritzar per una aroma dolça, afruitada i amb matisos a cacau, acompanyat de notes de bolets i substrats cuits, a causa de les concentracions de benzaldehid, hexanal, nonanal, furfural i 1-octen -3-ol que es van generar durant la fermentació. D'altra banda, pel que fa a la digestibilitat de les farines fermentades en condicions estàndard d'adult sa, la FES i l'assecatge a 70 °C va incrementar la hidròlisi de les proteïnes, així com l'alliberament d'aminoàcids hidròfobs i aminoàcids carregats negativament. La FES també va disminuir l'activitat inhibidora de l'ACA en els digerits, però aquesta va augmentar després de l'assecat a 70 °C a causa de les melanoïdines generades durant l'assecat. A més, les propietats antioxidants i la bioaccessibilitat de minerals també es van veure incrementats amb la FES i el posterior assecat a 70 °C. Finalment, la simulació de les alteracions gastrointestinals que comunament es donen a l'adult major, van indicar que aquestes impactaven negativament a la majoria dels paràmetres avaluats, a excepció de la bioaccessibilitat del magnesi, ferro i calci en comparació del model estàndard. En conclusió, s'ha aconseguit millorar el perfil nutricional i funcional de les noves farines obtingudes per fermentació amb el fong P. ostreatus, i posterior assecat per aire calent en comparació amb les farines obtingudes a partir de substrat no fermentat, conduint-ho a una millora significativa en la digestibilitat i la bioaccessibilitat dels nutrients, cosa que pot ser especialment rellevant per al disseny d'aliments orientats a grups de població amb alta demanda de proteïna de fàcil digestió. / [EN] The world's population is constantly growing, making food sovereignty a crucial challenge. It is estimated that the demand for animal-based food will increase by 68% by 2050, which is environmentally unsustainable. Thus, encouraging greater consumption of plant protein is one of the strategies aimed to promote environmental sustainability by ensuring the availability of dietary protein for the entire population. Although certain legumes and pseudocereals are an excellent source of nutrients and in particular protein, they also contain certain anti-nutrients that can limit their digestibility. This aspect is especially relevant in those population groups with gastrointestinal disorders, such as those that may appear with age in the elderly population. In this context, the general objective of this doctoral thesis is to apply solid-state fermentation (SSF) as a biostrategy to obtain lentil and quinoa flours with improved digestibility and bioaccessibility. To achieve this objective, fermentation with the fungus Pleurotus ostreatus was carried out on two varieties of lentils and quinoa, and subsequently stabilised by hot air drying at different temperatures, in addition by freeze-drying as a reference method. Subsequently, the fermented flours were digested in vitro simulating the digestive process of a healthy adult (reference standard), as well as under altered conditions of the elderly. The results obtained evidenced an increase in total protein, as well as in angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibitory activity, together with a decrease in phytic acid content, all as a result of the metabolic activity of the fungus on the substrate. Although SSF also caused a reduction in antioxidant activity, subsequent hot air drying, especially at 70 °C, increased this parameter. Similarly, SSF and hot air-drying promoted changes in the phenolic profile, decreasing some compounds and increasing others such as gallic acid up to 5 times its initial content. The volatile profile of the fermented flours was characterised by a sweet, fruity aroma with hints of cocoa, accompanied by notes of mushrooms and cooked substrates, due to the concentrations of benzaldehyde, hexanal, nonanal, furfural and 1-octen-3-ol that were generated during fermentation. On the other hand, regarding the digestibility of the fermented flours under standard healthy adult conditions, SSF and drying at 70 °C increased the hydrolysis of proteins, as well as the release of hydrophobic and negatively charged amino acids. SSF also decreased the ACE inhibitory activity of the digests, however, it increased after drying at 70 °C due to melanoidins generated during drying. Furthermore, antioxidant properties and mineral bioaccessibility were also increased with SSF and subsequent drying at 70 °C. Finally, simulation of gastrointestinal disturbances commonly found in the older adult indicated that these impacted negatively on most of the parameters evaluated, with the exception of the bioaccessibility of magnesium, iron and calcium compared to the standard model. In conclusion, the nutritional and functional profile of the new flours obtained by fermentation with the fungus P. ostreatus, and subsequent hot air drying has been improved compared to flours obtained from unfermented substrate, leading to a significant improvement in the digestibility and bioaccessibility of nutrients, which may be particularly relevant for the design of foods oriented to population groups with a high demand of easily digestible protein. / Sánchez García, J. (2023). Desarrollo y caracterización de nuevas harinas de lenteja y quinoa fermentadas con Pleurotus ostreatus [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202014 / Compendio