The aim of the present work was to design and characterize novel encapsulation structures of interest in the development of functional foods. For this purpose, various biopolymer-based microencapsulation structures were obtained through different processing technologies, with an emphasis on electrospraying as an advantageous alternative to conventional microencapsulation techniques. Firstly, novel microencapsulation structures were produced from aqueous solutions and in mild conditions by electrospraying, using different biopolymers as encapsulation matrices. For this purpose, the processing conditions were optimized and the relationship between the feed solution properties and the morphology of the electrosprayed materials was studied. The developed microstructures were then used to microencapsulate model bioactive ingredients with different properties, including hydrophilic molecules, hydrophobic compounds and probiotic microorganisms. For the hydrophobic ingredients, different strategies were evaluated in order to disperse them within the aqueous biopolymer solutions, such as the preparation of emulsions and liposome dispersions prior to electrospraying. An in-line setup for the continuous mixing of liposomes with the biopolymer and their subsequent hybrid capsule formation was also developed by combining microfluidic and electrospraying technologies. For the probiotic microorganisms, the convenience of preparing the feed suspensions from fresh culture or freeze-dried bacteria, as well as the impact of adding a surfactant and a prebiotic carbohydrate to the formulation, were also evaluated. The performance of the proposed encapsulation systems was evaluated in terms of microencapsulation efficiency, stabilization of the bioactive ingredients against degradation under detrimental conditions and/or their impact on the bioaccessibility of the microencapsulated ingredients after in-vitro digestion. Spray-drying was also used to microencapsulate some of the bioactive ingredients, in order to compare the results obtained through electrospraying with a more conventional encapsulation technique and using different encapsulation matrices. Additionally, a novel concept of bio-inspired encapsulation was proposed in this thesis: the potential of intact plant cells isolated from potato tubers to bind phenolic compounds was explored, and the impact of starch gelatinization on the loading capacity of these proposed encapsulation vehicles was also assessed. Finally, the impact of microencapsulation in real food systems was also studied. Yoghurts and biscuits were enriched with a peptide hydrolysate and a green tea extract, respectively, and the stabilization effect of the protective matrices during food manufacturing was assessed. The consumers' acceptability of the enriched biscuits was also studied. / El objetivo de este trabajo fue el diseño y caracterización de nuevas estructuras de encapsulación de interés en el desarrollo de alimentos funcionales. Para ello, se obtuvieron distintas microestructuras de encapsulación biopoliméricas utilizando diferentes tecnologías de procesado, con especial hincapié en el electroesprayado como alternativa ventajosa a las técnicas de microencapsulación convencionales. En primer lugar, se desarrollaron nuevas microestructuras de encapsulación a partir de disoluciones acuosas y en condiciones suaves mediante la técnica de electroesprayado, utilizando diferentes biopolímeros como matrices de encapsulación. Para ello, se optimizaron las condiciones de procesado y se estudió la relación existente entre las propiedades de las disoluciones de partida y la morfología de los materiales electroesprayados obtenidos a partir de ellas. Posteriormente, se utilizaron las estructuras desarrolladas para microencapsular ingredientes bioactivos modelo con diferentes propiedades, incluyendo moléculas hidrofílicas, compuestos hidrofóbicos y microorganismos probióticos. En el caso de los ingredientes hidrofóbicos, se evaluaron diferentes estrategias para dispersarlos en las disoluciones poliméricas acuosas, como la preparación de emulsiones y de liposomas para su posterior procesado mediante electroesprayado. También se desarrolló un proceso en línea para mezclar los liposomas con el biopolímero y electroesprayarlos en continuo, combinando las tecnologías de microfluídica y electroesprayado. En el caso de los microorganismos probióticos, se evaluó también la conveniencia de preparar las suspensiones bacterianas a partir de cultivo fresco o de liófilos, así como el impacto de añadir un surfactante y un carbohidrato prebiótico a la formulación. El comportamiento de los sistemas de encapsulación propuestos se evaluó en cuanto a eficiencia de encapsulación, estabilización de los ingredientes bioactivos frente a condiciones de estrés y/o impacto sobre la bioaccesibilidad de dichos ingredientes tras un proceso de digestión in-vitro. También se utilizó la técnica de secado por pulverización para microencapsular alguno de los ingredientes bioactivos, con el fin de comparar los resultados obtenidos mediante electroesprayado con los de una técnica de encapsulación convencional, y utilizando diferentes matrices de encapsulación. Además, en esta tesis se propone un nuevo concepto de encapsulación bio-inspirada, basada en el potencial de células vegetales de patata intactas para unirse a compuestos fenólicos. Asimismo, se evaluó el efecto de la gelatinización previa del almidón presente en las células en la capacidad de carga de estos potenciales vehículos de encapsulación. Por último, se estudió el impacto de la microencapsulación en alimentos reales. Se enriquecieron yogures y galletas con un hidrolizado de péptidos y un extracto de té, respectivamente, y se estudió el efecto estabilizador de las microcápsulas durante el procesado de estos alimentos. También se estudió la aceptabilidad por parte de los consumidores de estas galletas enriquecidas. / L'objectiu d'aquest treball va ser el disseny i caracterització de noves estructures d'encapsulació d'interès en el desenvolupament d'aliments funcionals. Amb aquesta finalitat, es van obtenir diferents microestructures d'encapsulació biopolimèriques utilitzant diferents tecnologies de processat, amb especial èmfasi en el electrosprayat com a alternativa avantatjosa a les tècniques de microencapsulació convencionals. En primer lloc, es van desenvolupar noves microestructures d'encapsulació a partir de dissolucions aquoses i en condicions suaus mitjançant la tècnica de electrosprayat, utilitzant diferents biopolímers com a matrius d'encapsulació. Per a això, es van optimitzar les condicions de processament i es va estudiar la relació existent entre les propietats de les dissolucions de partida i la morfologia dels materials electrosprayats obtinguts a partir d'elles. Posteriorment, es van utilitzar les estructures desenvolupades per microencapsular ingredients bioactius model amb diferents propietats, incloent molècules hidròfiles, compostos hidrofòbics i microorganismes probiòtics. En el cas dels ingredients hidrofòbics, es van avaluar diferents estratègies per a dispersar-los en les dissolucions polimèriques aquoses, com la preparació d'emulsions i de liposomes per al seu posterior processat mitjançant electrosprayat. També es va desenvolupar un procés en línia per a mesclar els liposomes amb el biopolímer i electrosprayar-los en continu, combinant les tecnologies de microfluídica i electrosprayat. En el cas dels microorganismes probiòtics, es va avaluar també la conveniència de preparar les suspensions bacterianes a partir de cultiu fresc o de liòfils, així com l'impacte d'afegir un surfactant i un carbohidrat prebiòtic a la formulació. El comportament dels sistemes d'encapsulació proposats es va avaluar respecte a eficiència d'encapsulació, estabilització dels ingredients bioactius front a condicions d'estrès i / o l'impacte sobre la bioaccesibilitat d'aquests ingredients després de la seva digestió in-vitro. També es va utilitzar la tècnica d'assecat per polvorització per microencapsular algun dels ingredients bioactius, per tal de comparar els resultats obtinguts mitjançant electrosprayat amb els d'una tècnica d'encapsulació convencional, i utilitzant diferents matrius d'encapsulació. A més, en aquesta tesi es proposa un nou concepte d'encapsulació bio-inspirada, basada en el potencial de cèllules vegetals de creïlles intactes per unir-se a compostos fenòlics. Així mateix, es va avaluar l'efecte de la gelatinització prèvia del seu midó en la capacitat de càrrega d'aquests potencials vehicles d'encapsulació. Finalment, es va estudiar l'impacte de la microencapsulació en aliments reals. Es van enriquir iogurts i galetes amb un hidrolitzat de pèptids i un extracte de té, respectivament, i es va estudiar l'efecte estabilitzador de les microcàpsules durant el processat dels aliments. També es va estudiar l'acceptabilitat per part dels consumidors d'aquestes galetes enriquides. / Gómez Gómez-Mascaraque, L. (2017). Development and Characterization of Microencapsulation Systems for Bioactive Ingredients of Interest in the Development of Functional Foods [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/93344 / TESIS

Micro- and nanoencapsulation have generated great interest over the last years in multiple fields. Particularly in the food industry, this technology presents potential applications for the development of smart packaging structures, as well as for the protection of sensitive ingredients and the production of novel healthy foods. Therefore, in this thesis, the development of different encapsulation structures of interest in the food area was carried out. Specifically, capsules were obtained through electrohydrodynamic processing, since this technology presents several advantages over other well-established encapsulation technologies. For instance, it does not require the use of high temperatures and encapsulation structures from some biopolymers can be attained by using aqueous solutions. Initially, microencapsulation for smart packaging applications was investigated. In this area novel heat management packaging structures were obtained through the encapsulation of phase change materials (PCMs) within different polymeric matrices. The morphology, thermal properties, molecular organization and thermal energy storage ability of these capsules were evaluated. Afterwards, the encapsulation of bioactive ingredients for functional food applications was studied. In this field, novel micro- and nanoencapsulation structures were initially obtained through electrospraying from food contact materials. Finally, a vitamin and an antioxidant were encapsulated within different hydrocolloid matrices through electrospraying. Capsules attained were characterized and compared to those obtained through other encapsulation techniques. Moreover, stability of the encapsulated bioactives was studied under adverse conditions. / Pérez Masiá, R. (2014). MICRO- AND NANOENCAPSULATION VIA ELECTRO-HYDRODYNAMIC PROCESSING OF INTEREST IN FOOD APPLICATIONS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/39341 / TESIS / Premios Extraordinarios de tesis doctorales

[ES] La presente tesis doctoral, titulada “Desarrollo de nuevos nanodispositivos terapéuticos aplicados al tratamiento de enfermedades relacionadas con procesos de senescencia”, está centrada en el diseño, preparación, caracterización y evaluación funcional (tanto in vitro como in vivo en diferentes modelos celulares y murinos) de un conjunto de nanomateriales híbridos orgánico-inorgánicos, basado en nanopartículas mesoporosas de sílice que llevan por cargo moléculas fluorescentes o terapéuticas y que están funcionalizadas con galacto-sacáridos. Estos galacto-sacáridos actúan como puerta molecular, y son los responsables de controlar la liberación de las moléculas encapsuladas de manera selectiva en células senescentes. En el primer Capítulo, correspondiente a la Introducción, se presenta el escenario biológico sobre el cual se basa esta tesis, la senescencia. También se presentan los diferentes conceptos relacionados con la nanomedicina, los materiales mesoporosos, las puertas moleculares y la liberación controlada de fármacos, así como la interacción de las nanopartículas con las células y el organismo y su posible aplicación como terapia. A continuación, en el segundo Capítulo, se exponen los objetivos generales de la presente tesis doctoral así como los objetivos concretos que se abordarán en los diferentes Capítulos experimentales. El tercer Capítulo recoge el proceso de síntesis y de caracterización estructural y funcional in vitro de las nanopartículas para liberación controlada en células senescentes. En este apartado se presenta el diseño del nanodispositivo y se describen los diferentes sólidos con los que se trabaja en el resto de Capítulos. La diferencia entre ellos radica en la carga encapsulada, puesto que se preparan nanopartículas cargadas con diferentes fluoróforos (para fines de detección) y nanopartículas cargadas con diferentes fármacos (para fines terapéuticos). En todos los casos el sistema está funcionalizado con un galacto-hexa-sacárido que actúa como puerta molecular. Se describen además las diferentes técnicas de caracterización estándar, como estudios de difracción de rayos X, microscopía de transmisión electrónica, etc. Una vez caracterizados los diferentes sólidos, y habiéndose validado el correcto funcionamiento de la puerta molecular en presencia del estímulo de β galactosidasa, se procede a estudiar el comportamiento del sistema en modelos tanto celulares como murinos de diferentes enfermedades relacionadas con procesos de senescencia. Así pues, en el cuarto Capítulo se describe en primer lugar cómo el sistema cargado con el fluoróforo rodamina B es capaz de liberar preferencialmente su cargo en células senescentes, tanto en cultivo celular como en modelo in vivo de ratón. A continuación se presenta un modelo de cáncer en el que el fármaco citotóxico encapsulado en las nanopartículas – concretamente la doxorrubicina – llega a las células tumorales diana en las que previamente se ha inducido senescencia con palbociclib y contribuye a la regresión del tumor. También se describe la validación de estas nanopartículas citotóxicas en un modelo de fibrosis pulmonar, en el que se demuestra que el sistema llega y elimina selectivamente las células senescentes que se acumulan como consecuencia de la enfermedad, consiguiendo así restaurar la función pulmonar. En ambos modelos se demuestra además que la encapsulación consigue reducir los efectos secundarios de la doxorrubicina, entre los que cabe destacar la cardiotoxicidad. Por tanto en este Capítulo no sólo se presenta una estrategia basada en nanoterapia que podría utilizarse como tratamiento para eliminar de manera selectiva células senescentes, sino que también se describe un sistema versátil que podría utilizarse para diagnóstico por imagen clínica encapsulando trazadores o agentes de contraste. En base a los resultados obtenidos en los modelos de melanoma y de fibrosis pulmonar, en el quinto Capítulo se describe la combinación de senogénesis (inducción de senescencia con palbociclib) y senolisis dirigida mediante nanoformulación en un modelo ortotópico de cáncer de mama triple negativo. Las nanopartículas específicas para células senescentes están cargadas en este caso con el fármaco senolítico navitoclax, cuyo uso en clínica actualmente no está aprobado debido a los efectos secundarios que provoca en el organismo. En este trabajo se ha visto que el fármaco palbociclib es capaz de inducir senescencia en un modelo de cáncer de mama triple negativo y negativo para el receptor de andrógenos, un subgrupo para al que hasta ahora no se había descrito sensibilidad. La combinación de la inducción de senescencia con el posterior tratamiento con navitoclax encapsulado en el nanosistema ha demostrado mejorar la eficacia antitumoral, así como reducir las metástasis asociadas a este tipo de cáncer y disminuir la toxicidad sistémica vinculada al fármaco senolítico. El modelo de ratón con el que se ha trabajado es altamente agresivo y recapitula todas las características del cáncer de mama triple negativo humano, con lo cual los resultados obtenidos son de particular relevancia en términos de translación a clínica. Considerando que el fin último de este proyecto de tesis es el desarrollo de estrategias para eliminar células senescentes, en base a la química combinatoria en el sexto Capítulo se describe el cribado de una quimioteca de hexapéptidos para el descubrimiento de nuevos compuestos senolíticos. Como resultado del cribado se han identificado dos péptidos que han demostrado tener actividad senolítica in vitro en la línea celular de melanoma humano SK-MEL-103. El trabajo con los dos compuestos sigue en marcha y se sigue investigando su efecto en otros modelos celulares así como su diana de acción, puesto que el desarrollo de estos dos hexapéptidos prometedores podría llegar a permitir en un futuro la eliminación de células senescentes, tanto en procesos de enfermedad ligada a envejecimiento como en pacientes sometidos a tratamientos de quimioterapia que inducen senescencia. Por último, en el séptimo Capítulo se resumen las conclusiones principales extraídas de los estudios con el conjunto de nanopartículas en los diferentes modelos tanto celulares como murinos, así como las conclusiones generales extraídas del desarrollo de esta tesis doctoral. En la actualidad y debido al envejecimiento poblacional, existe un gran interés económico por el desarrollo de nuevos fármacos que mejoren la calidad de vida en pacientes de edad avanzada o con patologías relacionadas con la edad, como es el cáncer. La conclusión principal de la tesis plantea que el desarrollo de nanomateriales mesoporosos de sílice para la liberación controlada de fármacos se presenta como una nueva estrategia con gran potencial en el campo de las enfermedades relacionadas con procesos de senescencia, y se espera que los resultados obtenidos sirvan de base para el diseño de nuevos nanomateriales inteligentes dirigidos tanto a la detección como al tratamiento de dichas enfermedades. / [EN] This PhD thesis, entitled “Design and developing of new therapeutic nanodevices for the treatment of diseases related to senescence processes”, is focused on the design, preparation, characterization and functional evaluation (both in vitro and in vivo, in different cellular and murine models) of a set of hybrid organicinorganic nanomaterials, based on mesoporous silica nanoparticles loaded with fluorescent or therapeutic molecules and functionalized with galacto-saccharides. These galacto-saccharides act as molecular gates, and control the encapsulated cargo release selectively in senescent cells. The first Chapter, corresponding to a general Introduction, includes an overview of the biologic scenario in which this thesis is based on: senescence. Also the different concepts related to nanomedicine, mesoporous materials, molecular gates and drug controlled released are presented, as well as the biologic nanoparticles interaction with cells and organism and their possible therapeutic application. Next, in the second Chapter, the general objectives of this PhD thesis and the specific objectives that will be addressed in the following experimental Chapters are presented. The third Chapter recapitulates the synthesis process and the nanoparticles structural and in vitro functional characterization for controlled released in senescent cells. In this section the design of the nanodevice is presented, and the different solids that will be studied in the following Chapters are described. These solids differentiate from each other in the encapsulated cargo, as some nanoparticles are loaded with different fluorophores (for detection) and others are loaded with different therapeutic drugs. In all cases the system is functionalized with galacto-hexa-saccharides acting as molecular gates. As well in this Chapter several standard characterization techniques are described, such as X ray diffraction, electronic transmission microscopy, etc. After the full characterization of the nanoparticles set, and once the correct behaviour of the molecular gate has been already validated in presence of the external stimuli of β-galactosidase, the next step consists of the study of the nanosystem in both cellular and murine models of different senescence-related diseases. Therefore, the fourth Chapter describes how nanoparticles loaded with the fluorophore rhodamine B are able to preferentially release their cargo in senescent cells, in cell cultures and also in in vivo mouse model. Then a cancer model is presented, in which the cytotoxic drug encapsulated in the nanoparticles – specifically, doxorubicin – gets the targeted tumoral cells in which previously senescence has been induced by palbociclib, and contributes to tumour regression. This cytotoxic nanoparticles validation is also described in a pulmonary fibrosis model, where nanoparticles get and selectively eliminate senescent cells that are accumulated as consequence of the disease, achieving a pulmonary function recovery. Moreover, in both models it is also demonstrated that the encapsulation can reduce doxorubicin secondary effects such as cardiotoxicity. In this Chapter not only a nanotherapy-based strategy that could be used as treatment to selectively eliminate senescent cells is presented, but also a versatile system that could be used for clinic image diagnosis by contrast agents’ encapsulation is described. Based on the obtained results in melanoma and pulmonary fibrosis models, the fifth Chapter presents the combination of senogenesis (senescence induction by palbociclib) and targeted nano-formulated senolysis in an orthotopic triple negative breast cancer model. Senescence-specific nanoparticles are loaded in this case with the senolytic drug navitoclax, which clinical used is not approved because of the systemic toxicity that causes in the organism. In this work it has been demonstrated that palbociclib is able to induce senescence in a triple negative breast cancer model also negative for the androgen receptor, a new subgroup that had not been previously described as sensitive to this drug. The combination of senescence induction and subsequent encapsulated navitoclax treatment shows an improved antitumoral efficacy, as well as a metastasis reduction and a diminished systemic toxicity related to the senolytic drug. The mouse model that has been used is highly aggressive and faithfully recapitulates all the human triple negative breast cancer characteristics, so the obtained results are of particular relevance in terms of clinical translation. Considering that the main aim of this thesis project is the development of new strategies for senescent cells elimination, and basing on combinatory chemistry, the sixth Chapter focuses on the screening of a hexapeptides library for new senolytic compounds discovery. The screening has led to the identification of two peptides with in vitro senolytic activity in the human melanoma cell line SK-MEL103. Studies with both compounds are still on-going, in order to investigate their effect in other cellular models and their molecular target. This two promising hexapeptides may allow the future elimination of senescent cells in age-related diseases, or in patients that have been treated with senescence-inducing chemotherapy. Finally, the principal conclusions from the studies with this set of nanoparticles in the different cellular and murine models, as well as the general conclusions from this PhD thesis, are presented in Chapter seven. Today, and because of population aging, there is a big economical interest in developing new drugs for aged patients or patients with age-related diseases, such as cancer. The main conclusion proposes that the development of mesoporous silica nanoparticles for controlled drug release applications can be a new high potential strategy in the field of senescence-related diseases, and it is expected that the obtained results could be the basis for the design of new smart nanomaterials targeting both detection and treatment of this diseases. / [CA] La present tesi doctoral, titulada “Desenvolupament de nous nanodispositius terapèutics aplicats al tractament de malalties relacionades amb processos de senescència”, es centra en el disseny, preparació, caracterització i avaluació funcional (tant in vitro com a in vivo en diferents models cel·lulars i murins) d’un conjunt de nanomaterials híbrids orgànic-inorgànics, basat en nanopartícules mesoporoses de sílice que porten per càrrega molècules fluorescents o terapèutiques i que estan funcionalitzades amb galacto-sacàrids. Estos galactosacàrids actuen com portes moleculars, i són els responsables de controlar la alliberació de les molècules encapsulades de manera selectiva en cèl·lules senescents. En el primer Capítol, corresponent a la Introducció, es presenta l’escenari biològic sobre el qual es basa aquesta tesi, la senescència. També es presenten els diferents conceptes relacionats amb la nanomedicina, els materials mesoporosos, les portes moleculars i la alliberació controlada de fàrmacs, així com la interacció de les nanopartícules amb les cèl·lules i l’organisme i la seua possible aplicació com a teràpia. A continuació, en el segon Capítol, s’exposen els objectius generals de la present tesi doctoral així com els objectius concrets que s’abordaran en els diferents Capítols experimentals. El tercer Capítol recull el procés de síntesis i de caracterització estructural i funcional in vitro de les nanopartícules per alliberació controlada en cèl·lules senescents. En este apartat es presenta el disseny del nanodispositiu i es descriuen els diferents sòlids amb els que es treballa en la resta de Capítols. La diferència entre ells radica en la càrrega encapsulada, ja que es preparen nanopartícules carregades amb diferents fluoròfors (per a fins de detecció) i nanopartícules carregades amb diferents fàrmacs (per a fins terapèutics). En tots els casos el sistema està funcionalitzat amb un galacto-hexa-sacàrid que actua com a porta molecular. Es descriuen a més les diferents tècniques de caracterització estàndard, com estudis de difracció de raigs X, microscòpia de transmissió electrònica, etc. Una vegada caracteritzats els diferents sòlids, i havent-se validat el correcte funcionament de la porta molecular en presència de l’estímul de β-galactosidasa, es procedeix a estudiar el comportament del sistema en models tant cel·lulars com murins de diferents malalties relacionades amb processos de senescència. Així dons, en el quart Capítol es descriu en primer lloc com el sistema carregat amb el fluoròfor rodamina B es capaç d’alliberar de manera preferencial la seua càrrega en cèl·lules senescents, tant en cultiu cel·lular com en model in vivo de ratolí. A continuació es presenta un model de càncer en el que el fàrmac citotòxic encapsulat en les nanopartícules – concretament la doxorrubicina – arriba a les cèl·lules tumorals diana en les que prèviament s’ha induït senescència amb palbociclib i contribueix a la regressió del tumor. També es descriu la validació d’estes nanopartícules citotòxiques en un model de fibrosis pulmonar, en el que es demostra que el sistema arriba i elimina selectivament les cèl·lules senescents que s’acumulen com a conseqüència de la malaltia, aconseguint així restaurar la funció pulmonar. En ambos models es demostra a més que la encapsulació aconsegueix reduir els efectes secundaris de la doxorrubicina, entre els que cap destacar la cardiotoxicitat. Per tant en aquest Capítol no sols es presenta una estratègia basada en nanoterapia que podria utilitzar-se com a tractament per a eliminar de manera selectiva cèl·lules senescents, sino que també es descriu un sistema versàtil que podria utilitzar-se per a diagnòstic per imatge clínica encapsulant traçadors o agents de contrast. En base als resultats obtinguts en els models de melanoma i de fibrosis pulmonar, en el quint Capítol es descriu la combinació de senogènesis (inducció de senescència amb palbociclib) i senolisis dirigida mitjançant nano-formulació en un model ortotòpic de càncer de mama triple negatiu. Les nanopartícules específiques per a cèl·lules senescents estan carregades en este cas amb el fàrmac senolític navitoclax, l’ús del qual en clínica actualment no està aprovat degut als efectes secundaris que provoca en l’organisme. En aquest treball s’ha vist que el fàrmac palbociclib es capaç d’induir senescència en un model de càncer de mama triple negatiu i negatiu per al receptor d’andrògens, un subgrup per al qual fins ara no s’havia descrit sensibilitat. La combinació de la inducció de senescència amb el posterior tractament amb navitoclax encapsulat en el nanosistema ha demostrat millorar la eficàcia antitumoral, així com reduir les metàstasis associades a aquest tipus de càncer i disminuir la toxicitat sistèmica vinculada al fàrmac senolític. El model de ratolí amb el que s’ha treballat és altament agressiu i recapitula totes les característiques del càncer de mama triple negatiu humà, per tant els resultats obtinguts són de particular rellevància en termes de translació a clínica. Considerant que el fi últim d’este projecte de tesi es el desenvolupament d’estratègies per a eliminar cèl·lules senescents, en base a la química combinatòria en el sext Capítol es descriu el garbellat d’una quimioteca d’hexapèptids per al descobriment de nous compostos senolítics. Com a resultat del garbellat s’han identificat dos pèptids que han demostrat tindre activitat senolítica in vitro en la línia cel·lular de melanoma humà SK-MEL-103. El treball amb els dos compostos segueix en marxa i es continua investigant el seu efecte en altres models cel·lulars així com la seua diana d’acció, ja que el desenvolupament d’estos dos hexapèptids prometedors podria arribar a permetre en un futur la eliminació de cèl·lules senescents, tant en processos de malaltia lligada a envelliment com en pacients sotmesos a tractaments de quimioteràpia que indueixen senescència. Per últim, en el Capítol set es resumeixen les conclusions principals que s’extrauen dels estudis amb el conjunt de nanopartícules en els diferents models tant cel·lulars com murins, així com les conclusions generals extretes del desenvolupament d’aquesta tesi doctoral. En l’actualitat i degut al envelliment poblacional, existeix un gran interès econòmic per el desenvolupament de nous fàrmacs que milloren la qualitat de vida en pacients d’edat avançada o amb patologies relacionades amb l’edat, com és el càncer. La conclusió principal de la tesi planteja que el desenvolupament de materials mesoporosos de sílice per a la alliberació controlada de fàrmacs es presenta com una nova estratègia amb gran potencial en el camp de les malalties relacionades amb processos de senescència, i s’espera que els resultats obtinguts servisquen de base per al disseny de nous nanomaterials intel·ligents dirigits tant a la detecció com al tractament de dites malalties. / Galiana Guillem, I. (2020). Desarrollo de nuevos nanodispositivos terapéuticos aplicados al tratamiento de enfermedades relacionadas con procesos de senescencia [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/151950 / TESIS

[ES] En el sistema actual de producción intensiva de alimentos surge la necesidad de considerar la sostenibilidad de las industrias agroalimentarias. En esta tesis se estudia la forma en que algunas tecnologías contribuyen a la mejora de la funcionalidad de alimentos con alto contenido en antioxidantes y probióticos. El tema se aborda desde dos enfoques: por un lado, la aplicación de las tecnologías existentes para la mejora de la funcionalidad de los alimentos, ya sea mediante la incorporación de ingredientes o bien a partir de la formación de estructuras; y, por otro lado, el aprovechamiento de fuentes alternativas de ingredientes alimentarios con elevado contenido en compuestos bioactivos. Las tecnologías estudiadas en esta tesis han sido el tratamiento con altas presiones de homogeneización (HPH), la encapsulación mediante HPH, la impregnación a vacío (IV) y el secado por aire caliente. Se estudió el efecto combinado de la aplicación de HPH (20, 50, 100 y 150 MPa) y la adición de trehalosa (10, 20 y 30 g/ 100 g) en zumo de mandarina con y sin Lactobacillus salivarius spp. salivarius sobre las principales propiedades fisicoquímicas y funcionales del zumo. Los resultados obtenidos mostraron que el tratamiento por HPH redujo el tamaño medio de la distribución de las partículas suspendidas en el zumo, mejoró la estabilidad de la nube y aumentó el contenido en fenoles totales y flavonoides. La incorporación de trehalosa en una cantidad de 20 g/100 g mejoró la actividad antioxidante determinada por el método ABTS. Los resultados en el zumo de mandarina con L. salivarius constataron que, tanto la aplicación de presiones de homogeneización como la adición de trehalosa mejoraron la hidrofobicidad del probiótico y su supervivencia tras el almacenamiento. De forma adicional, la encapsulación de las células microbianas mediante presiones de homogenización permite mejorar la viabilidad de L salivarius en zumo de mandarina. En los discos de manzana impregnados con el zumo de mandarina con el probiótico encapsulado no se observó una mejora en la supervivencia del probiótico durante las operaciones de IV y de secado con aire a 40 ºC, aunque la encapsulación sí que mejoró su resistencia al proceso de digestión in vitro. Se estudió el almacenamiento del zumo y de los discos de manzana, determinándose en ambos casos el efecto de la encapsulación sobre la supervivencia de L. salivarius y sobre su resistencia al proceso de digestión in vitro. Los resultados muestran que el probiótico encapsulado presentó mayor supervivencia durante el almacenamiento y el proceso de digestión in vitro que el probiótico sin encapsular. En relación al aprovechamiento de otras fuentes para la obtención de nuevos ingredientes alimentarios con elevado contenido en compuestos bioactivos, se seleccionaron 11 azúcares de caña no refinados como alternativa al azúcar blanco y se analizaron sus propiedades fisicoquímicas y antioxidantes. Se confirmó que los azúcares de caña no refinados presentaron compuestos con actividad antioxidante y que su contenido guardaba relación con el grado de refinado del producto. Por último se aborda el aprovechamiento de subproductos para la obtención de polvos a partir de bagazo de arándano mediante secado por aire caliente y posterior triturado. Se ha analizado el efecto de la temperatura de secado (60 y 70 ºC) y de la intensidad del triturado sobre las propiedades fisicoquímicas y funcionales de los mismos. El secado disminuyó la capacidad antioxidante del bagazo de arándano pero no hubo un efecto significativo de la temperatura. La acción mecánica del triturado, redujo de manera significativa el contenido en fibra del polvo. Además, se demostró que el tamaño de partícula y el contenido en fibra de los polvos influyeron de forma decisiva en las propiedades de interacción con el agua y con el aceite, lo que condiciona en gran medida su estabilidad y su aplicación como ingr / [EN] In the current system of intensive food production, there is the need to consider sustainability in agri-food industries. In this thesis, the way in which some technologies can improve the functionality of food with a high content of antioxidants and probiotics are studied. This is addressed from two approaches: on the one hand, the application of existing technologies for the improvement of food functionality, either through the incorporation of ingredients or from the formation of structures; and, on the other hand, the use of alternative food ingredients sources with high content in bioactive compounds. The technologies studied in this thesis have been the treatment with high homogenization pressures (HPH), encapsulation by HPH, vacuum impregnation (VI) and hot air drying. Combined effect of HPH treatment (20, 50, 100 and 150 MPa) and the addition of trehalose (10, 20 and 30 g / 100 g) in mandarin juice with and without Lactobacillus salivarius spp. salivarius on the main physicochemical and functional properties were studied. It was obtained that HPH treatment reduced the particle size distribution of suspended particles in juice, improved cloud stability and increased total phenols content and flavonoids. Trehalose addition in the amount of 20 g / 100 g increased the antioxidant activity determined by the ABTS method. Results of the mandarin juice with L. salivarius evidenced that both the application of homogenization pressures and the addition of trehalose improved the hydrophobicity of the probiotic and its survival after storage. Additionally, microbial cells encapsulation by means of homogenization pressures improved the L. salivarius survival in mandarin juice. In apple discs impregnated with mandarin juice including microbiane cells encapsulated, it was not observed an improvement in probiotic survival after vacuum impregnation and air drying at 40 ºC, although encapsulation does improve the resistance to in vitro digestion. Mandarin juice and apple discs storage was studied, determining in both the effect of the encapsulation on L. salivarius survival and on its resistance to in vitro digestion. Results obtained in the mandarin juice show that the encapsulated probiotic had a greater survival than non- encapsulated one. In apple discs, the encapsulation had no effect on probiotic survival after IV and air drying at 40 °C, although it improved its resistance to the in vitro digestion process. In relation to the use of other sources to obtain new food ingredients with high content of bioactive compounds, 11 non-refined sugar cane were selected as alternatives to white sugar and their physicochemical and antioxidant properties were analyzed. It was confirmed that the no refined sugar cane presented compounds with antioxidant activity and that their content was related to the degree of refining of the product. Finally, the use of by-products to obtain powders from blueberry pomace by using hot air drying and subsequent grinding is considered. The effect of the drying temperature (60 and 70 °C) and grinding intensity on the physicochemical and functional properties was analyzed. Drying decreased the antioxidant capacity of the blueberry pomace regardless the temperature. The mechanical action of the grinding significantly reduced the fibre content of the powder. In addition, it was demonstrated that particle size and fibre content of powders had a decisive influence on interaction with water and oil properties, which largely conditioned its stability and its application as an ingredient for food formulations. / [CA] En el sistema actual de producció intensiva d'aliments sorgeix la necessitat de considerar la sostenibilitat en les indústries agroalimentàries. En aquesta tesi s'estudia la forma en què algunes tecnologies contribueixen a la millora de la funcionalitat d'aliments amb alt contingut en antioxidants i probiótics. El tema s'aborda des de dos enfocaments: d'una banda, l'aplicació de les tecnologies existents per a la millora de la funcionalitat dels aliments, ja siga per mitjà de l'incorporació d'ingredients o bé a partir de la formació d'estructures; i d'altra banda, l'aprofitament de fonts alternatives d'ingredients alimentaris amb elevat contingut en compostos bioactius. Les tecnologies estudiades en aquesta tesi han sigut el tractament amb altes pressions d'homogeneïtzació (HPH), l'encapsulació per mitjà de HPH, la impregnació a buit (IV) i l'assecat per aire calent. Es va estudiar l'efecte combinat de l'aplicació de HPH (20, 50, 100 i 150 MPa) i l'addició de trehalosa (10, 20 i 30 g/ 100 g) en suc de mandarina amb i sense Lactobacillus salivarius spp. salivarius sobre les principals propietats fisicoquímiques i funcionals del mateix. Es va obtindre que el tractament per HPH va reduir la distribució de la grandària de partícula de la polpa, va millorar l'estabilitat del núvol i va augmentar el contingut en fenols totals i flavonoids i a més, que la trehalosa va millorar l'activitat antioxidant determinada pel mètode ABTS quan es va afegir 20 g/100 g. Els resultats en el suc de mandarina amb L. salivarius van constatar que, tant l'aplicació de pressions d'homogeneïtzació com l'addició de trehalosa van millorar l'hidrofobicitat del probiòtic i la seua supervivència després de l'emmagatzenament. De forma addicional, l'encapsulació de les cèl¿lules microbianes mitjançant pressions d'homogenización permet millorar la viabilitat de L. salivarius en suc de mandarina. En els discos de poma impregnats amb el suc de mandarina incloent les cèl¿lules microbianes encapsulades no es va observar una millora en la supervivència del probiótic durant les operacions d'IV i d'assecat amb aire a 40 °C, encara que l'encapsulació si que va millorar la seua resistència al procés de digestió in vitro. Es va estudiar l'emmagatzematge del suc i dels discs de poma, determinant-se en tots dos casos l'efecte de l'encapsulació sobre la supervivència de L. salivarius i sobre la seua resistència al procés digestiu in vitro. Els resultats obtinguts mostren que el probiótic encapsulat va presentar major supervivència durant l'emmagatzematge i el procés de digestió in vitro que el probiótic sense encapsular. En relació a l'aprofitament d'altres fonts per a l'obtenció de nous ingredients alimentaris amb elevat contingut en compostos bioactius, es van seleccionar 11 sucres de canya no refinats com a alternativa al sucre blanc i es van analitzar les seues propietats fisicoquímiques i antioxidants. Es va confirmar que els sucres de canya no refinats presentaren compostos amb activitat antioxidant i que el seu contingut guardava relació amb el grau de refinat del producte. Finalment s'aborda l'aprofitament de subproductes per a l'obtenció de pols a partir de bagàs de nabiu per mitjà d'assecat per aire calent i posterior triturat. S'ha analitzat l'efecte de la temperatura d'assecat (60 i 70 ºC) i de la intensitat del triturat sobre les propietats fisicoquímiques i funcionals dels mateixos. L'assecat va disminuir la capacitat antioxidant del bagàs de nabiu però no va haver-hi un efecte significatiu de la temperatura. L'acció mecànica del triturat, va reduir de manera significativa el contingut en fibra de la pols. A més, la grandària de partícula i el contingut en fibra de les pols van influir de forma decisiva en les propietats d'interacció amb l'aigua i amb l'oli, que condicionen en gran manera la seua estabilitat i la seua aplicació com a ingredient en la formulació d'aliments. / Calabuig Jiménez, L. (2018). Mejoras tecnológicas para el aumento de la funcionalidad de antioxidantes y probióticos. Contribución a la sostenibilidad de la industria agroalimentaria [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/111829 / TESIS

Desde el comienzo de su modernización a finales del siglo XVIII, la Química se ha desarrollado continua y rápidamente a través de la teoría atómico-molecular; sin embargo, esta química del enlace covalente ha sido explotada hasta sus límites conceptuales, de forma que incluso el mejor químico sintético de hoy día no puede fabricar sistemas moleculares complicados usando sólo el repertorio de herramientas disponibles para crear enlaces covalentes. Puesto que el siguiente paso al aumentar el nivel de complejidad hacia los sistemas polimoleculares organizados presentes en los sistemas vivos se encuentra unido a las interacciones no covalentes, es el momento de que los químicos miren más allá de la síntesis clásica hacia la Química Supramolecular, una rama relativamente joven de la ciencia que se preocupa del estudio de las características básicas de estas interacciones no covalentes. En los últimos 25 años, una enorme parte de la investigación química se ha detenido en el campo de los dispositivos moleculares fotoactivos, observando que los resultados que pueden ser obtenidos de la interacción de la luz con la materia dependen del grado de organización de la misma; en este sentido, las entidades supramoleculares que contienen este tipo de componentes pueden desarrollar propiedades nuevas moduladas por la disposición de sus unidades constitutivas, dando lugar a procesos fotoquímicos distintivos de estas especies. A través de esta ruta es posible disponer componentes moleculares prefabricados que lleven a cabo una determinada propiedad relacionada con la luz, siendo posible diseñar sistemas organizados y funcionalmente integrados capaces de elaborar la señal proporcionada por los fotones para desarrollar funciones complejas. / Montes Navajas, PM. (2009). Sistemas supramoleculares basados en la encapsulación en cucurbit(n)uriles [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/6281 / Palancia

Se han utilizado materiales inorgánicos porosos como matrices rígidas para encapsular una serie de polímeros orgánicos conjugados en el interior de sus poros. El objetivo de esta estrategia sintética es aumentar la fotoestabilidad y la resistencia química de los polímeros al O2 y a la humedad, de modo que se preserven sus propiedades conductoras, fotoquímicas u optoelectrónicas. En todos los casos, el polímero se ha preparado mediante la polimerización in situ de precursores monoméricos adecuados, previamente adsorbidos dentro de los poros de matrices inorgánicas convenientemente funcionarizadas para contener los centros activos para promover la polimerización. Como anfitriones sólidos se han usado faujasitas X e Y, zeolitas deslaminadas ITQ-2, montmorillonita, materiales mesoporosos MCM-41 y esferas huecas monodispersas de sílice amorfa. Como huéspedes poliméricos se han preparado varios polímeros -conjugados, elegidos teniendo en cuenta su conductividad eléctrica o propiedades fotoquímicas y sus potenciales aplicaciones tecnológicas. En particular se han sintetizado con éxito: i) el poli(fenilenovinileno) puro (PPV) y 2,5-alcoxi-derivados; ii) el poli(2,6-naftalenovinileno), un polímero análogo al PPV pero con grupos naftaleno en lugar de grupos fenileno intercalados a la cadena vinilénica; iii) una serie de derivados de poliacetileno conteniendo naftaleno, fenantreno y tiofeno como grupos laterales, así como el poli(dietinilbenceno), que tiene varias posibilidades de polimerizar que pueden verse influenciadas por la geometría impuesta por la matriz hospedadora; y iv) el poli(etilen dioxitiofeno) (PEDOT). Los materiales compuestos orgánico-inorgánicos resultantes se han caracterizado extensamente mediante técnicas espectroscópicas y métodos analíticos, con especial atención en sus propiedades fotoquímicas (o conductivita eléctrica) y en su estabilidad en comparación con los polímeros no encapsulados. Todos los resultados obtenidos son consistentes con el hecho / Peris Sanchis, E. (2007). Preparación y caracterización de polímeros electroluminiscentes encapsulados en materiales nanoporosos inorgánicos [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/21053 / Palancia

La adsorció sobre carbó actiu és un tractament habitual para a l'eliminació de metalls contaminants d'afluents aquosos. Amb la finalitat de reduir el cost dels tractament actuals s'està estudiant la utilització d'adsorbents de baix cost com a substituts dels sorbents convencionals que s'utilitzen usualment en els tractaments d'aigües. En aquesta tesi s'ha avaluat la possibilitat d'aprofitar diversos residus vegetals procedents de processos agrícoles o residus industrials, com a sorbents per a l'eliminació de metalls de solucions aquoses. En concret, el treball s'ha centrat en assolir dos grans objectius, primer de tot, conèixer la possibilitat d'utilitzar el pinyol d'oliva com a adsorbent de metalls divalents de solucions aquoses, com són el Cd(II), Cu(II), Ni(II) i Pb(II), i en segon lloc, avaluar la utilització de quatre residus vegetals (escorça de yohimbe, rapa de raïm, suro i pinyol d'oliva) per a l'extracció de Cr(VI) de solucions aquoses i utilitzar el residu vegetal més apropiat com a base per tal d'obtenir un nou sorbent, amb més bona morfologia per ser utilitzat en sistemes d'eliminació de Cr(VI) en continu. Les dades cinètiques d'adsorció es van tractar amb el model cinètic de pseudo-segon ordre, amb el que es van determinar la velocitat inicial d'adsorció dels metalls. Els models d'isotermes d'equilibri de Langmuir i Freundlich es van utilitzar per descriure els equilibris d'adsorció i calcular els paràmetres de les isotermes. En els assajos amb mescles binàries de metalls, els resultats es van tractar amb el model ampliat de Langmuir.En aquest treball s'ha determinat, primerament, que el pinyol d'oliva és un bon sorbent dels metalls divalents estudiats. S'ha determinat que l'adsorció dels metalls varia amb el pH de la solució i que la presència de sals en la solució provoca una davallada en l'adsorció. També es va determinar la competència en l'adsorció entre els metalls al realitzar assajos en mescles binàries.Amb els estudis d'extracció de Cr(VI) amb els quatre materials s'ha determinat que aquests vegetals poden adsorbir el Cr(VI) en solució, tot i que la rapa i la yohimbe són els materials que presenten unes capacitats d'adsorció més elevades. Les anàlisis amb espectroscòpia electrònica de Raig-X realitzats en la rapa de raïm i la yohimbe en contacte amb Cr(VI) varen demostrar la presència del metall en els dos estats d'oxidació, Cr(VI) i Cr(III), evidenciant la participació del mecanisme de reducció de Cr(VI) en l'adsorció del metall sobre els materials.Amb l'encapsulació de la rapa de raïm es va incrementar significativament la capacitat d'adsorció del metall respecta a la seva utilització en la forma original. Les dades experimentals es van tractar amb un model de difusió i es va determinar el coeficient de difusió en l'adsorció en el sorbent amb diferent percentatge de rapa en l'interior.Finalment s'han realitzat estudis preliminars d'adsorció de crom hexavalent en continu utilitzant columnes de petites dimensions farcides amb el sorbent format per boles de rapa encapsulada en alginat càlcic. En aquests assajos s'ha determinat l'efecte en l'adsorció de metall de diversos paràmetres d'operació, com la concentració inicial de metall, el cabal i l'alçada de llit. El model de transferència de matèria i difusió en columna emprat pel tractament de les dades experimentals va mostrar l'efecte de la concentració inicial i del cabal en els coeficients de difusió i transferència de matèria. El model BDST no va predir correctament el temps de servei en els diferents paràmetres d'operació experimentats a causa de la complexitat del procés d'adsorció. Amb aquests assajos preliminars s'han establert les bases de l'adsorció de Cr(VI) amb el nou sorbent en sistemes en continu amb la finalitat de realitzar estudis posteriors d'eliminació del metall en columnes de majors dimensions. / Adsorption with activated carbon is a usual treatment to remove metals from wastewater. In order to reduce the cost of the treatment, several studies have been carried out to evaluate the use of low cost sorbents as an alternative to conventional sorbents used in wastewater treatment. In this work, the use of different vegetable wastes from agricultural or industrial processes has been evaluated as sorbents for metal removal from aqueous solutions. The aim of this work was to study first, the usefulness of olive stones as a sorbent for divalent metals such as Cd(II), Cu(II), Ni(II) and Pb(II) from aqueous solutions and then the use of four vegetable wastes (yohimbe bark, grape stalks, cork and olive stones) for the removal of Cr(VI) from aqueous solutions. The vegetable waste powder was encapsulated in calcium alginate to obtain spherical gel beads that were used in continuous flow process for Cr(VI) removal.In all sorption experiments, kinetic data were modeled by the pseudo-second order kinetic equation and determine the constants sorption rates. Langmuir and Freundlich model isotherms were use to describe sorption equilibrium data and to obtain the isotherm parameters. In binary mixtures, the extended Langmuir isotherm model was used. The results showed that olive stones are a good sorbent for studied divalent metal. Metal uptake was pH dependent and the presence of salts in solution provokes a decrease in metal uptake. A clear competence between metals to be adsorbed on the waste was observed in metal binary mixtures. Although results obtained in Cr(VI) removal studies show that the four studied wastes can adsorb Cr(VI), grape stalks and yohimbe bark wastes showed the best chromium sorption capacity. X-Ray Photoelectron Spectroscopy analysis on grape stalks and yohimbe chromium loaded samples put into evidence that both Cr(VI) and Cr(III) were sorbed on wastes surface indicating that Cr(VI) sorption process involves a redox reaction. The gel beads obtained when encapsulating grape stalks in calcium alginate showed a significant increase in Cr(VI) sorption capacity compared to the original grape stalks waste. A diffusion model was used to analyze the experimental data and to determine the diffusion coefficient for Cr(VI) sorption by beads containing different percentage of grape stalks encapsulated in calcium alginate. Finally, preliminary studies of Cr(VI) removal in continuous flow using the beads containing grape stalks powder gel in laboratory columns have been carried out. The effect of operating parameters such as feed metal concentration, flow rate and bed depth was studied. The mass transfer and diffusion model used to describe column data showed the effect of feed metal concentration and flow rate in both, diffusion and mass transfer coefficients, respectively. The bed depth service time model (BDST) failed in predicting the service time when changing operating parameters due to the complexity of the sorption process. With these preliminary column experiments we established the basis for Cr(VI) sorption by the proposed sorbent in continuous flow process for further development of the process to be used in higher scale columns.

Food industry has evolved remarkably during the last decades due to the need to technify the production with the aim of reducing processing times and to increase industry profits, without this implying a decrease of the product quality. In this context, the use of spectrophotometric monitoring and treatment techniques for the optimization of production processes can represent a great progress for agri-food industry. In block 1, animal tissues were studied. Firstly, the use of spectrophotometric sensors for the control of pork meat drying. In this context, two techniques were used, infrared thermography and microwave monitoring. This study, coupled to a thermodynamic model and some physicochemical determinations have shown that infrared thermography is a suitable technique able to monitor drying process, identifying each drying stage. On the other hand, in microwave range, (500 MHz to 20 GHz) and it was demonstrated that the loss factor in gamma-dispersion has a direct relation with the number of molecules on the meat sample surface. A non-destructive and easy-to-use sensor in radiofrequency range able to detect if meat samples has been suffered freeze/thaw cycles has been developed. An exhaustive study was carried out to solve the problems resulting from the strong technification and intensification in poultry industry, such as low-quality meats (PSE and DFD), the white striping and the deep pectoral myopathies, mainly produced because of the use of hypertrophic strains. For each of these problems, spectrophotometric studies were performed in the radiofrequency and microwave ranges and they were related to physicochemical and biochemical parameters, obtaining the relaxation parameters for alfa, beta and gamma-dispersions by using a logistic model. Sensors were developed in radiofrequency range, and in addition, for the myopathy studies, the developed sensors were able even to measure through the skin in whole chicken carcasses. In Block 2 plant tissues were studied. Firstly, the tissues that compose the mandarin were characterized spectrophotometrically. Due to this, a physicochemical and structural study were coupled with the permittivity obtained in radiofrequency and microwave ranges. As one of the most important results of this research, a tool based on the dielectric relaxation constant in the gamma-dispersion able to predict the moisture of the samples was obtained. Secondly, the study of the application of pulsed electric fields as a pre-treatment to the osmotic dehydration of kiwifruit was carried out. This technique, coupled with physicochemical determinations and a thermodynamic study, has demonstrated that the pulsed electric fields accelerate the osmotic dehydration process, mainly due to the cells plasmolyzation. In addition, the monitoring of the process was carried out with NMR, where the internal transports and the transformations that the plant tissue suffers were analysed. Finally, it has been possible to conclude that NMR is a suitable technique to quantify the water molecules according to their location in the tissue and to obtain sorption isotherms throughout the complete range of water activities. Finally, block 3 focuses on colloidal systems. Particularly, the stability of high-value bioactive compounds (beta-galactosidase) by its encapsulation in alginate-Ca(II) hydrogels with and without the addition of secondary excipients was studied. In this study, the microstrucure by SAXS and SEM was analyzed, also enzimatic activity against thermal treatments and by NMR. / La industria agroalimentaria ha evolucionado notablemente durante las últimas décadas debido a la necesidad de tecnificar la producción con el objetivo de reducir los tiempos del proceso y aumentar las ganancias de las industrias, sin que ello suponga una disminución de la calidad del producto. En este contexto, la utilización de técnicas espectrofotométricas de monitorización y tratamiento para la optimización de procesos productivos pueden suponer un gran avance para la industria agroalimentaria. En el bloque 1, se realizaron estudios en tejidos animales. En primer lugar, se analizó la utilización de sensores espectrofotométricos para el control del secado de la carne de cerdo. Para ello, se utilizaron dos técnicas, la termografía infrarroja y la monitorización por microondas. Este estudio, acoplado a un modelo termodinámico y determinaciones fisicoquímicas han demostrado que la termografía infrarroja es una técnica capaz de monitorizar el proceso de secado, identificando cada etapa del mismo. En el rango de las microondas (500 MHz a 20 GHz) ha sido posible demostrar que el factor de pérdidas en la dispersión-gamma presenta una relación directa con el número de moléculas de agua en la superficie de la muestra de carne. Se ha desarrollado un sensor no destructivo y de fácil utilización en el rango de la radiofrecuencia, capaz de detectar si las muestras de carne de cerdo han sufrido ciclos de congelación/descongelación. Se realizó un exhaustivo estudio que solventa las problemáticas resultantes de una fuerte tecnificación e intensificación en la industria avícola, como son las carnes de baja calidad (PSE y DFD), la miopatía de las estrías blancas y del pectoral profundo, producidas principalmente como consecuencia de la utilización de estirpes hipertróficas. Para cada una de estas problemáticas, se realizaron estudios espectrofotométricos en los rangos de la radiofrecuencia y de las microondas y se relacionaron con parámetros fisicoquímicos y bioquímicos, obteniendo los parámetros de relajación para las dispersiones alfa, beta y gamma mediante un modelo logístico. Se desarrollaron sensores en el rango de la radiofrecuencia capaces de detectarlas, y además, para el estudio de las miopatías, los sensores desarrollados son capaces de medir inclusive a través de la piel en carcasas de pollo enteras. En el bloque 2 se abordan estudios en tejidos vegetales. En primer lugar, se caracterizaron espectrofotométricamente los tejidos que componen la mandarina. Es por ello, que de forma conjunta a un estudio fisicoquímico y estructural se obtuvieron los valores de la permitividad en radiofrecuencia y microondas. Como uno de los resultados más importantes de esta investigación se obtuvo una herramienta basada en la constante dieléctrica de relajación en la dispersión-gamma capaz de predecir la humedad de las muestras. En segundo lugar, se abordó el estudio de la aplicación de campos eléctricos pulsados como pre-tratamiento a la deshidratación osmótica del kiwi. Esta técnica, acoplada a determinaciones fisicoquímicas y un estudio termodinámico han permitido acelerar el proceso de deshidratación osmótica debido principalmente a la plasmolización de las células. La monitorización del proceso mediante NMR, para analizar los transportes internos y las transformaciones que sufre el tejido en su interior. Por último, se ha podido concluir que la NMR es una técnica adecuada para cuantificar las moléculas de agua de acuerdo a su situación dentro del tejido además de poder ser utilizada para obtener isotermas de sorción en todo el rango de actividades de agua. El bloque 3 se centra en los sistemas coloidales. Se busca aumentar la estabilidad de compuestos bioactivos de alto valor (beta-galactosidasa) mediante su encapsulación en hidrogeles de alginato-Ca(II) con y sin el agregado de excipientes secundarios. En este estudio se evaluó la microestructura mediante SAXS y SEM y / La indústria agroalimentària ha evolucionat notablement durant les últimes dècades a causa de la necessitat de tecnificar la producció amb l'objectiu de reduir els temps del procés i augmentar els guanys de les indústries, sense que això suposi una disminució de la qualitat del producte. En aquest context, la utilització de tècniques espectrofotomètriques de monitorització i tractament per a l'optimització de processos productius poden suposar un gran avanç per a la indústria agroalimentària. Al bloc 1, es van realitzar estudis en teixits animals. En primer lloc, es va analitzar la utilització de sensors espectrofotomètrics per al control de l'assecat de la carn de porc. Per a això, es van utilitzar dues tècniques, la termografia infraroja i el monitoratge per microones. Aquest estudi, acoblat a un model termodinàmic i determinacions fisicoquímiques han demostrat que la termografia infraroja és una tècnica capaç de monitoritzar el procés d'assecat, identificant cada etapa del mateix. En el rang de les microones (500 MHz a 20 GHz) ha estat possible demostrar que el factor de pèrdues en la dispersió-gamma presenta una relació directa amb el nombre de molècules d'aigua a la superfície de la mostra de carn. S'ha desenvolupat un sensor no destructiu i de fàcil utilització en el rang de la radiofreqüència, capaç de detectar si les mostres de carn de porc han patit cicles de congelació / descongelació. Es va realitzar un exhaustiu estudi que soluciona les problemàtiques resultants d'una forta tecnificació i intensificació en la indústria avícola, com són les carns de baixa qualitat (PSE i DFD), la miopatia de les estries blanques i del pectoral profund, produïdes principalment com a conseqüència de la utilització d'estirps hipertròfiques. Per a cadascuna d'aquestes problemàtiques, es van realitzar estudis espectrofotomètrics en els rangs de la radiofreqüència i de les microones i es van relacionar amb paràmetres fisicoquímics i bioquímics, obtenint els paràmetres de relaxació per a les dispersions alfa, beta i gamma mitjançant un model logístic. Es van desenvolupar sensors en el rang de la radiofreqüència capaços de detectar-les, ia més, per a l'estudi de les miopaties, els sensors desenvolupats són capaços de mesurar inclusivament a través de la pell en carcasses de pollastre senceres. Al bloc 2 s'aborden estudis en teixits vegetals. En primer lloc, es van caracteritzar espectrofotomètricament els teixits que componen la mandarina. És per això, que de manera conjunta a un estudi fisicoquímic i estructural es van obtenir els valors de la permitivitat en radiofreqüència i microones. Com un dels resultats més importants d'aquesta investigació es va obtenir una eina basada en la constant dielèctrica de relaxació a la dispersió-gamma capaç de predir la humitat de les mostres. En segon lloc, es va abordar l'estudi de l'aplicació de camps elèctrics premuts com pretractament a la deshidratació osmòtica del kiwi. Aquesta tècnica, acoblada a determinacions fisicoquímiques i un estudi termodinàmic han permès accelerar el procés de deshidratació osmòtica degut principalment a la plasmolización de les cèl·lules. El monitoratge del procés mitjançant NMR, per analitzar els transports interns i les transformacions que pateix el teixit al seu interior. Finalment, s'ha pogut concloure que la NMR és una tècnica adequada per quantificar les molècules d'aigua d'acord a la seva situació dins el teixit més de poder ser utilitzada per obtenir isotermes de sorció en tot el rang d'activitats d'aigua. El bloc 3 se centra en els sistemes col·loïdals. Es busca augmentar l'estabilitat de compostos bioactius d'alt valor (beta-galactosidasa) mitjançant la seva encapsulació en hidrogels d'alginat-Ca (II) amb i sense l'agregat d'excipients secundaris. En aquest estudi es va avaluar la microestructura mitjançant SAXS i SEM i es va estudiar l'activitat enzimàtic / Traffano Schiffo, MV. (2017). Espectrofotometría de baja frecuencia aplicada a sistemas alimentarios [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90441 / TESIS

Tesis por compendio / [ES] El proceso de emulsificación de aceites ricos en compuestos bioactivos permite su mejor aplicación y conservación durante el tiempo de almacenamiento. Entre los diversos mecanismos de emulsificación, se destaca el método de Pickering ya que utiliza nanopartículas sólidas naturales en sustitución de los tensioactivos artificiales. Debido a sus propiedades antioxidantes, no toxicidad y disponibilidad, en este trabajo se estudiaron distintas modificaciones del quitosano para su potencial aplicación como partícula de Pickering. Las modificaciones estudiadas fueron la autoagregación, también denominada desprotonación, y el entrecruzamiento con tripolifosfato de sodio. Se evaluó el comportamiento de estas partículas emulsionando aceite de café tostado, un subproducto de la industria de café con un alto contenido de compuestos bioactivos y compuestos volátiles de interés. Posteriormente, se analizaron las propiedades físico-químicas y la estabilidad de las microcápsulas producidas tras el secado de las emulsiones mediante técnicas de secado por atomización y liofilización. Todas las emulsiones se caracterizaron por tener un comportamiento reológico pseudoplástico, sufriendo desintegración a lo largo del proceso de digestión. Las emulsiones formuladas con nanopartículas de quitosano desprotonadas y menor concentración de aceite mostraron una mejor estabilización y, en consecuencia, una mayor bioaccesibilidad de los compuestos fenólicos totales. Las diferentes nanopartículas de quitosano se caracterizaron estudiando su carga superficial, distribución del tamaño de partícula, microestructura y afinidad agua/aceite. A medida que se aumentó la concentración de estas partículas, se afectó positivamente la viscosidad de las emulsiones debido a la formación de una red tridimensional en la fase continua. Las nanopartículas obtenidas al entrecruzar quitosano con tripolifosfato de sodio fueron más pequeñas, dando como resultado emulsiones con gotas más pequeñas. Las emulsiones de Pickering que contenían un 10% de aceite de café tostado se secaron por atomización y se liofilizaron utilizando las diferentes nanopartículas de quitosano estudiadas y maltodextrina como agentes portadores. Las microcápsulas obtenidas tuvieron la humedad, actividad del agua y solubilidad adecuada para su manipulación y almacenamiento. La presencia de nanopartículas de quitosano permitió una mayor retención de aceite en las microcápsulas y mayor eficiencia de encapsulación. Los compuestos bioactivos y las propiedades antioxidantes se conservaron mejor durante la liofilización. Por otro lado, las microcápsulas obtenidas por atomización presentaron mayor protección de estos compuestos durante la digestión. Las microcápsulas formuladas con nanopartículas desprotonadas fueron sometidas a almacenamiento durante 30 días a 25 ºC. Durante el almacenamiento, se evaluó la protección contra la oxidación de lípidos y la liberación de volátiles. Las isotermas de sorción de agua de estas muestras se determinaron también previamente en las condiciones de almacenamiento. Ambas muestras presentaron isotermas del tipo II, lo que permitió un buen ajuste del modelo de GAB a los datos experimentales. La determinación del índice de peróxido y del contenido de dienos conjugados dio lugar a valores adecuados durante el almacenamiento, aunque las muestras liofilizadas presentaron una ligera tendencia a la oxidación debido a la mayor cantidad de aceite superficial. Aunque hubo ligeras diferencias entre las muestras secas, todas mostraron menos pérdida de aromas totales (~28%) en comparación con el aceite no encapsulado (~51%) al final del almacenamiento. Así, se concluyó que las nanopartículas de quitosano estudiadas fueron eficientes para encapsular el aceite de café tostado y preservar sus características frente a la acción de agentes externos. / [CA] El procés d'emulsificació d'olis rics en compostos bioactius permet la seua millor aplicació i conservació durant el temps d'emmagatzematge. Entre els diversos mecanismes d'emulsificació, destaca el mètode de Pickering, ja que utilitza nanopartícules sòlides naturals en substitució als tensioactius artificials. A causa de la seua propietat antioxidant, de la no toxicitat i de la disponibilitat, aquest treball va buscar analitzar el quitosà i les seues modificacions com potencials partícules de Pickering. Les modificacions estudiades van ser la autoagregació, també anomenada desprotonació, i l'entrecreuament amb tripolifosfat de sodi. Es va avaluar el comportament d'aquestes partícules emulsionant oli de cafè torrat, un subproducte de la indústria del cafè amb un alt contingut de compostos bioactius i volàtils d'interès. Posteriorment, es van analitzar les propietats fisicoquímiques i l'estabilitat de les microcàpsules produïdes després de l'assecat de les emulsions mitjançant tècniques d'assecatge per atomització i liofilització. Totes les emulsions tenien un comportament reològic pseudoplàstic, sofrint desintegració al llarg del procés de digestió. Les emulsions formulades amb nanopartícules de quitosà desprotonades i menor concentració d'oli van mostrar una millor estabilització i, en conseqüència, una major bioaccesibilitat als compostos fenòlics totals. Les diferents nanopartícules de quitosà es van caracteritzar estudiant la seua càrrega superficial, distribució del tamany de partícula, microestructura i afinitat aigua/oli. A mesura que es va augmentar la concentració d'aquestes partícules, es va afectar positivament la viscositat de les emulsions a causa de la formació d'una xarxa tridimensional en la fase contínua. Les nanopartícules obtingudes a l'entrecreuar quitosà amb tripolifosfat de sodi van ser més menudes, donant com a resultat emulsions amb gotes més menudes també. Les emulsions de Pickering que contenien un 10% d'oli de cafè torrat es van assecar per atomització i es liofilitzaren utilitzant les diferents nanopartícules de quitosà estudiades i maltodextrina com a agents portadors. Les microcàpsules obtingudes van obtenir una humitat, activitat de l'aigua i solubilitat adequada per a la seua manipulació i emmagatzematge. La presència de nanopartícules de quitosà va permetre major retenció d'oli en les microcàpsules i major eficiència d'encapsulació. Els compostos bioactius i les propietats antioxidants es van conservar millor durant la liofilització. D'altra banda, les microcàpsules obtingudes per atomització presentaren major protecció d'aquests compostos durant la digestió. Les microcàpsules formulades amb nanopartícules desprotonades també van ser sotmeses a la prova d'emmagatzematge durant 30 dies a 25°C. Durant l'emmagatzematge, es va avaluar la seua protecció contra l'oxidació de lípids i l'alliberament de volàtils. Per això, les isotermes de sorció d'aigua d'aquestes mostres es van determinar prèviament en les condicions d'emmagatzematge. Les dues mostres van presentar isotermes de tipus II, el que va permetre un bon ajust del model de GAB a les dades experimentals. L'índex de peròxids i el contingut de diens conjugats van resultar en valors adequats durant l'emmagatzematge, encara que les mostres liofilitzades van presentar una lleugera tendència a l'oxidació a causa de la major quantitat d'oli superficial. Encara que va haver lleugeres diferències entre les mostres seques, totes van mostrar menys pèrdua d'aromes totals (~28%) en comparació amb l'oli no encapsulat (~51%) a la fi de l'emmagatzematge. Així, es va concloure que les nanopartícules de quitosà estudiades van ser eficients per encapsular l'oli de cafè torrat i preservar les seues característiques enfront de l'acció d'agents externs. / [EN] The emulsification process of bioactive-rich oils makes possible their better application and preservation over the storage time. Among the many emulsification mechanisms, the Pickering method has been highlighted as it uses natural solid nanoparticles in replacement of artificial surfactants. Due to the antioxidant properties, non-toxicity and availability, this work aimed at studying chitosan modifications to produce potential Pickering particles. The studied modifications comprised self-aggregation, also called deprotonation, and crosslinking with sodium tripolyphosphate. The performance of these particles was evaluated in the emulsification of roasted coffee oil, a by-product of the coffee industry with a high content of bioactive and volatile compounds of interest. Subsequently, the physicochemical properties and stability of the microcapsules produced after drying the emulsions using spray-drying and lyophilization techniques were analyzed. All emulsions were characterized as shear-thinning, being them destabilized over the digestion process. Emulsions formulated with deprotonated chitosan nanoparticles and lower oil concentrations showed better stabilization and, consequently, greater bioaccessibility of total phenolic compounds. The different chitosan nanoparticles were characterized regarding surface charge, particle size distribution, microstructure and oil/water affinity. Deprotonated chitosan nanoparticles had a larger particle size, which resulted in emulsions with larger oil droplets. As the concentration of these particles increased, the viscosity of the emulsions was positively affected by the formation of a three-dimensional network in the continuous phase. The nanoparticles obtained by crosslinking with sodium tripolyphosphate were smaller, resulting in emulsions with smaller droplets. The viscosity of these emulsions was lower and little affected by the concentration of particles. Pickering emulsions containing 10% roasted coffee oil were spray-dried and freeze-dried, using the different studied chitosan nanoparticles and maltodextrin as carrier agents. The resulting microcapsules showed adequate moisture content, water activity and solubility for subsequent handling and storage. The presence of chitosan nanoparticles resulted in greater oil retention in the microcapsules and higher encapsulation efficiency. Microcapsules obtained by spray-drying had a more regular spherical shape, while the microparticles obtained by freeze-drying were larger with irregular morphology. Bioactive compounds and antioxidant properties were more preserved during freeze-drying. On the other hand, spray drying allowed greater protection of these compounds during the in vitro digestion. The spray- and freeze-dried microcapsules formulated with deprotonated nanoparticles were subjected to the storage test for 30 days at 25 ºC. During storage, their protection against lipid oxidation and volatile release were evaluated. The water sorption isotherms of these samples were previously determined under the storage conditions. Both samples presented type II isotherms, which resulted in a good fitting accuracy of the GAB model to the experimental data. The peroxide index and the conjugated dienes content resulted in adequate values during storage, although the freeze-dried samples showed a slightly higher tendency to oxidation due to the higher amount of surface oil. Although slight differences were observed between the dried samples, both of them showed less loss of total volatile compounds (~28%) when compared to the non-encapsulated oil (~51%) at the end of storage. Thus, it was concluded that the studied chitosan nanoparticles were efficient to encapsulate roasted coffee oil and to preserve its characteristics against the action of external agents. / The authors would like to thank the project RTI-2018-099738-B-C22 from the ‘Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades’, the Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brazil (CAPES) - (Finance Code 001; Grant number 88887.468140/2019-00) and the São Paulo Research Foundation (FAPESP – Grant number 2016/22727-8) for the financial support. / Franco Ribeiro, E. (2021). Microencapsulation of roasted coffee oil from chitosan nanoparticles-stabilized Pickering emulsions [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/163234 / TESIS / Compendio