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

Se desarrollaron películas biodegradables activas a base de PHBV, combinadas con otros biopolímeros (PLA y almidón) y diferentes compuestos antimicrobianos (aceites esenciales (AE)), las cuales se caracterizaron en cuanto a sus propiedades funcionales y estructurales a fin de obtener materiales que satisfagan mejor los requisitos de envasado de alimentos. La plastificación del PHBV se llevó a cabo mediante el uso de diferentes compuestos con el objetivo de mejorar el rendimiento mecánico de los films. Asimismo, se incorporaron diferentes activos (AE de orégano y clavo, así como sus respectivos compuestos mayoritarios, carvacrol (CA) y eugenol (EU)) en películas bicapa de PHBV pulverizando los activos entre dos monocapas obtenidas por termocompresión. También se analizó la potencial sinergia entre diferentes compuestos de AE, así como sus aplicaciones a diferentes alimentos cuando se incorporan en películas bicapa de PHBV. Se desarrollaron películas antimicrobianas multicapa donde se combinaron láminas polares (almidón), apolares (poliéster) y CA, ya sea pulverizado entre ambas capas o incorporado en la solución filmogénica de poliésteres, a fin de optimizar la funcionalidad del material. El proceso de valorización de la cascarilla de arroz, basado en extracción con agua subcrítica, permitió obtener xilanos bioactivos y fracciones celulósicas con potenciales aplicaciones en el envasado de alimentos. Pese a que la adición de polietilenglicol (PEG) de diferente peso molecular o ácido láurico disminuyó significativamente la rigidez y la resistencia de las películas de PHBV, solo el PEG1000 dio lugar a películas más extensibles. No obstante, estrategias adicionales fueron necesarias a fin de adaptar las propiedades mecánicas de los films de PHBV a ciertos requisitos de envasado. La pulverización de activos en la interfaz de ambas monocapas de PHBV generó películas antimicrobianas con propiedades físicas adecuadas. Además, la liberación de los activos desde las películas permitió controlar el crecimiento de Escherichia coli y Listeria innocua en condiciones in vitro. Ambos activos, CA y EU, se liberaron de manera efectiva en diferentes simulantes alimentarios. En este sentido, la tasa de liberación mejoró cuando disminuyó la polaridad de los simulantes. El efecto sinérgico más notable para los compuestos de AE se observó para las mezclas CA/cinnamaldehído para ambas bacterias, pero usando diferentes proporciones de compuestos. De esta forma, los resultados obtenidos permitieron la optimización de la dosis de activos utilizados para la aplicación de alimentos, minimizando así su impacto sensorial. Las películas de PHBV con compuestos activos de AE fueron altamente efectivas contra L. innocua y E. coli in vitro, pero mucho menos activas en alimentos. Asimismo, no se observó ninguna correlación entre la cantidad de activo migrada al alimento y el efecto antibacteriano en las diferentes matrices, lo que refleja que existen numerosos factores composicionales que afectan a la disponibilidad de los activos a la hora de ejercer su acción antibacteriana sobre un alimento determinado. La formulación 75:25 PLA-PHBV con PEG1000 exhibió las mejores propiedades físicas y, por lo tanto, se utilizó como soporte del CA mediante casting, así como para desarrollar bicapas con almidón. La incorporación de CA pulverizarlo entre las láminas de poliéster y almidón no fue eficaz a la hora de retener el compuesto activo en las bicapas. Sin embargo, la incorporación de CA en películas de poliésteres mediante casting dio lugar a una retención de CA prácticamente total, lo que condujo a una notable actividad antimicrobiana. Además, estas bicapas exhibieron propiedades físicas altamente mejoradas con respecto a la monocapa de almidón. La valorización de la cáscara de arroz mediante extracción con agua subcrítica, permitió obtener hemicelulosas mejor conservadas, con actividad antioxi / Biodegradable active films based on PHBV, combined with other biopolymers (PLA and starch) and different antimicrobial compounds (essential oils (EO)), were developed and characterized as to their functional and structural properties to obtain materials that better meet food packaging requirements. Plasticization of PHBV was analysed by using different compounds to enhance the PHBV mechanical performance. Likewise, different active compounds (oregano and clove EO, as well as their respective main compounds, carvacrol (CA) and eugenol (EU)) were incorporated into PHBV bilayer films by spraying the actives between two thermo-compressed monolayers. The potential synergy between different EO compounds and their applications to different food when incorporated into PHBV films was also analysed. Multilayer antimicrobial films combining polar (starch) and non-polar (polyester) sheets, incorporating CA, either by spraying it between both layers or incorporating it in the polyester casting solution, were developed to optimise the material functionality. Bioactive xylans and cellulosic fractions from rice husk, which are useful for food packaging applications, were obtained by using an eco-friendlier valorization process based on subcritical water extraction. Although the addition of polyethylene glycol (PEG) of different molecular weight and lauric acid significantly decreased the stiffness and the resistance to break of PHBV films, only PEG1000 yielded more extensible films. Nonetheless, additional strategies would be required to adapt PHBV mechanical properties to certain packaging requirements. Spraying actives at the interface of both PHBV monolayers produced antimicrobial films with appropriate physical properties. The release of the actives from the films was adequate to control the growth of E. coli and L. innocua in vitro. Both actives, CA and EU were effectively released into different food simulants. The release rate was enhanced when the polarity of the simulants decreased, but it fell markedly in fatty systems. The most remarkable synergistic effect for the EO compounds was observed for CA/cinnamaldehyde blends for both bacteria but using different compound ratios. Thus, the results allowed for the optimization of the dose of actives used for food application, thus minimizing their sensory impact. PHBV films with active EO compounds were highly effective against L. innocua and E. coli in the in vitro tests, but they were much less effective in foods. Likewise, no correlation between the amount of active that migrated to the food and the antibacterial effect was observed, which reflected that many compositional factors affect the availability of the antimicrobials to exert their action on a specific food. The 75:25 PLA-PHBV formulation with PEG1000 exhibited the best properties in terms of physical properties and, thus it was used to be the carrier of CA by casting and to develop bilayers with starch. Incorporating CA by spraying it between the polyester and starch sheets was not effective at retaining this active in the bilayers. However, the incorporation of CA into casted polyester films was highly effective at providing practically total CA retention, which led to a notable antimicrobial activity. Moreover, these bilayers exhibited highly improved tensile and water vapour barrier capacity with respect to the starch monolayer. The rice husk valorization, based on subcritical water extraction, allowed for obtaining better preserved hemicelluloses, with antioxidant and antibacterial activity, useful as additives for food or food packaging applications, and cellulosic reinforcing agents to develop biocomposites with enhanced mechanical performance. / Es van desenvolupar pel·lícules biodegradables actives a base de PHBV, combinades amb altres biopolímers (PLA i midó) i diferents compostos antimicrobians (olis essencials (OE)), les quals es van caracteritzar quant a les seues propietats funcionals i estructurals a fi d'obtindre materials que complisquen millor els requisits d'envasament d'aliments. La plastificació del PHBV es va dur a terme per mitjà de diferents compostos amb l'objectiu de millorar el rendiment mecànic dels films. Així mateix, es van incorporar diferents actius (OE d'orenga i clau, així com els seus respectius compostos majoritaris, carvacrol (CA) i eugenol (EU)) en pel·lícules bicapa de PHBV polvoritzant els actius entre dos monocapas, obtingudes per termocompressió. També es va analitzar la potencial sinergia entre diferents compostos d'OE, així com les seues aplicacions a diferents aliments quan s'incorporen en pel·lícules bicapa de PHBV. Es van desenvolupar pel·lícules antimicrobianes multicapa on es combinaren làmines polars (midó) i apolars (polièsters) i carvacrol, ja siga polvoritzat entre ambdós capes o incorporat en la solució filmogénica de polièsters, a fi d'optimitzar la funcionalitat del material. El procés de valoració de la corfeta d'arròs, basat en extracció amb aigua subcrítica, va permetre obtindre xilans bioactius i fraccions cel·lulòsiques amb potencials aplicacions en l'envasament d'aliments. A pesar que l'addició de polietilenglicol (PEG) de diferent pes molecular o àcid làuric va disminuir significativament la rigidesa i la resistència de les pel·lícules de PHBV, només PEG1000 va donar lloc a pel·lícules més extensibles. No obstant això, estratègies addicionals varen ser necessàries a fi d'adaptar les propietats mecàniques dels films de PHBV a certs requisits d'envasament. La polvorització d'actius a la interfase d'ambdós monocapes de PHBV va generar pel·lícules antimicrobianes amb propietats físiques adequades. L'alliberament dels actius des de les pel·lícules va permetre controlar el creixement d'Escherichia coli i Listeria innocua en assajos in vitro. Ambdós actius, CA i EU, es van alliberar de manera efectiva en els diferents simulantes alimentaris. La taxa d'alliberament va millorar quan va disminuir la polaritat dels sistemes aquosos. L'efecte sinèrgic més notable per als compostos d'OE es va observar per a les mescles de CA/cinnamaldehído per a ambdós bacteris, però utilitzant diferents proporcions. D'esta manera, els resultats van permetre l'optimització de la dosi d'actius utilitzats per a l'aplicació en aliments, minimitzant així el seu impacte sensorial. Les pel·lícules de PHBV amb actius d'OE van ser altament efectives front L. innocua i E. coli en les proves in vitro, però van ser molt menys efectives en aliments. Així mateix, no es va observar cap correlació entre la quantitat d'actiu migrada a l'aliment i l'efecte antibacterià en les diferents matrius, la qual cosa reflectix que hi ha molts factors composicionals que afecten la efectivitat del dels compostos actius per a exercir la seua acció sobre un aliment en concret. La formulació 75:25 PLA-PHBV amb PEG1000 va exhibir les millors propietats físiques i, per tant, es va utilitzar com a suport del CA per mitjà de càsting, així com per a desenvolupar bicapes amb midó. La incorporació de CA polvoritzat entre les làmines de polièsters i midó no va ser eficaç per a retindre el compost actiu en la bicapa. No obstan, la incorporació de CA en pel·lícules de polièster per càsting va permetre una retenció de CA pràcticament total, la que va conduir a una notable activitat antimicrobiana. A més, estes bicapas van exhibir una capacitat de barrera al vapor d'aigua i a la tracció altament millorades respecte a la monocapa de midó. La valoració de la corfa d'arròs, basada en l'extracció amb aigua subcrítica, va permetre obtindre fraccions hemicelulósiques millor conservades, amb activ / Requena Peris, R. (2018). Multilayer biodegradable active films based on PHBV for food packaging [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/110079 / TESIS

Tesis por compendio / [ES] La presente tesis doctoral plantea distintas estrategias para el desarrollo y aplicación de envases activos portadores de agentes de biocontrol, con el fin de inhibir la proliferación de microorganismos como bacterias y hongos patógenos y alterantes y así, conseguir aumentar la seguridad y prolongar la vida útil de los alimentos. El desarrollo de envases activos antibacterianos se llevó a cabo incorporando bacterias ácido lácticas productoras de bacteriocinas, Lactococcus lactis y Lactobacillus sakei en diferentes matrices formadoras de películas. Previa a la preparación de las películas activas, se estudió la actividad antimicrobiana de los agentes naturales seleccionados frente a Listeria monocytogenes. Los resultados sugirieron que, a partir de una determinada concentración inicial de bacterias viables, estos microorganismos son buenos candidatos para ser utilizados como aditivos naturales en materiales de envasado de alimentos, siendo una alternativa al uso de aditivos de origen sintético. En este trabajo se observó que la viabilidad inicial de las bacterias ácido lácticas (LAB) es esencial para obtener una buena capacidad antibacteriana por lo que la optimización de la composición de las películas o recubrimientos fue crucial para su aplicación con éxito. El polímero escogido como base para hacer las películas y recubrimientos mediante la técnica de casting, fue el alcohol polivinílico, (PVOH) mezclado con diferentes proteínas, gelatina y caseinato sódico y sus versiones hidrolizadas añadidas en diferentes proporciones. En este estudio L. lactis demostró tener una mayor resistencia a la deshidratación durante la preparación y almacenamiento de las películas que L. sakei. Las películas de PVOH mezcladas con gelatina hidrolizada y caseína hidrolizada dotaron de protección a las bacterias ácido lácticas durante el secado y demostraron tener una mayor efectividad antilisteria. Por último, se varió la proporción de caseína hidrolizada obteniendo una mayor viabilidad de las bacterias en las películas prolongada en el tiempo a mayor proporción de HCas. Para desarrollar un envase activo antilisteria, se adaptaron las matrices para ser aplicadas como recubrimiento sobre ácido poliláctico (PLA) con el objetivo de desarrollar bolsas activas antilisteria para crema de setas y como separadores de lonchas de jamón cocido. Los recubrimientos demostraron tener una efectividad similar a la obtenida con las películas in vitro. Sin embargo, su eficacia disminuyó ligeramente al ser aplicadas en la crema de champiñones y el jamón cocido debido a la complejidad de las matrices alimentarias utilizadas, pero siendo una buena herramienta para, junto a otras estrategias de conservación, asegurar la salubridad de los alimentos. Se llevaron a cabo ensayos sensoriales con consumidores y se obtuvo una buena aceptación de ambos productos. Sin embargo, los consumidores percibieron una alteración del sabor debido a la generación de ácido láctico en la crema de champiñones, acidez que puede ser controlada mediante correctores de acidez sin modificar la efectividad antimicrobiana. Para desarrollar envases que aumentaran la vida útil, se trabajó para ampliar el espectro de acción de L. lactis frente a las bacterias Gram-negativas, normalmente responsables de la descomposición de los alimentos. Combinar el agente de biocontrol productor de nisina, L. lactis, con una baja concentración de ácido fítico, sustancia quelante y desestabilizadora de la membrana bacteriana, amplió el espectro antimicrobiano de L. lactis frente a las bacterias Gram-negativas obteniendo una nueva herramienta para garantizar la seguridad alimentaria y prolongar la vida útil de los alimentos. / [CA] La present tesi doctoral planteja diferents estratègies per al desenvolupament i aplicació d'envasos actius portadors d'agents de biocontrol, amb la finalitat d'inhibir la proliferació de microorganismes com a bacteris i fongs patògens i alteradors i així, aconseguir augmentar la seguretat i prolongar la vida útil dels aliments. El desenvolupament d'envasos actius antibacterians, es va dur a terme incorporant bacteris àcid làctics productores de bacteriocines, Lactococcus lactis i Lactobacillus sakei en diferents matrius formadores de pel·lícules. Prèvia a la preparació de les pel·lícules actives, es va estudiar l'activitat antimicrobiana dels agents naturals seleccionats enfront de Listeria monocytogenes. Els resultats van suggerir que, a partir d'una determinada concentració inicial de bacteris viables, aquests microorganismes són bons candidats per a ser utilitzats com a additius naturals en materials d'envasament d'aliments, sent una alternativa a l'ús d'additius d'origen sintètic. En aquest treball es va observar que la viabilitat inicial dels bacteris àcid làctics (LAB) és essencial per a obtindre una bona capacitat antibacteriana pel que l'optimització de la composició de les pel·lícules o recobriments va ser crucial per a la seua aplicació amb èxit. El polímer triat com a base per a fer les pel·lícules i recobriments mitjançant la tècnica de càsting, va ser l'alcohol polivinílic, (PVOH) mesclat amb diferents proteïnes, gelatina i caseinat sòdic i les seues versions hidrolitzades afegides en diferents proporcions. En aquest estudi L. lactis va demostrar tindre una major resistència a la deshidratació durant la preparació i emmagatzematge de les pel·lícules que L. sakei. Les pel·lícules de PVOH mesclades amb gelatina hidrolitzada i caseina hidrolitzada van dotar de protecció als bacteris àcid làctics durant l'assecat i van demostrar tindre una major efectivitat antilistèria. Finalment, es va variar la proporció de caseïna hidrolitzada obtenint una millor resposta de les pel·lícules no sols des d'un punt de vista antimicrobià, sinó també de les propietats fisicoquímiques de les pel·lícules, a major proporció de caseïna hidrolitzada.Per a desenvolupar un envàs actiu antilistèria, es van adaptar les matrius per a ser aplicades com a recobriment sobre àcid polilàctic (PLA) amb l'objectiu de desenvolupar bosses actives antilistèria per a crema de bolets i com a separadors de rodanxes de pernil cuit. Els recobriments van demostrar tindre una efectivitat similar a l'obtinguda amb les pel·lícules in vitro. No obstant això, la seua eficàcia va disminuir lleugerament en ser aplicades en la crema de xampinyons i el pernil cuit a causa de la complexitat de les matrius alimentàries utilitzades, però sent una bona eina per a, al costat d'altres estratègies de conservació, assegurar la salubritat dels aliments. Es van dur a terme assajos sensorials amb consumidors i es va obtindre una bona acceptació de tots dos productes, però una alteració del sabor degut a la generació d'àcid làctic en la crema de xampinyons corregible mitjançant correctors d'acidesa sense modificació de l'efectivitat antimicrobiana. Per a desenvolupar envasos que augmentaren la vida útil, es va treballar per a ampliar l'espectre d'acció de L. lactis enfront dels bacteris Gram-negatives, normalment responsables de la descomposició dels aliments. Combinar l'agent de biocontrol productor de nisina, L. lactis, amb una baixa concentració d'àcid fític, substància quelant i desestabilitzadora de la membrana bacteriana, va ampliar l'espectre antimicrobià de L. lactis enfront dels bacteris Gram-negatives obtenint una nova eina per a garantir la seguretat alimentària i prolongar la vida útil dels aliments. / [EN] This doctoral thesis proposes different strategies for the development and application of active packaging containing biocontrol agents, to inhibit the proliferation of microorganisms such as pathogenic and spoilage bacteria and fungi, thus increasing the safety and increasing the shelf life of foodstuffs. The development of antibacterial active packaging was carried out by incorporating bacteriocin-producing lactic acid bacteria, Lactococcus lactis and Lactobacillus sakei in different film-forming matrices. Prior to the preparation of the active films, the antimicrobial activity of the selected natural agents against Listeria monocytogenes was studied. The results suggested that, from a certain initial concentration of viable bacteria, these microorganisms are good candidates to be used as natural additives in food packaging materials, being an alternative to the use of additives of synthetic origin. In this work it was observed that the initial viability of lactic acid bacteria (LAB) is essential to obtain a good antibacterial capacity, so the optimization of the composition of the films or coatings was crucial for their successful application. The polymer chosen as a base to make the films and coatings by casting technique was polyvinyl alcohol (PVOH) mixed with different proteins, gelatin and sodium caseinate and their hydrolysed versions added in different proportions. In this study L. lactis showed higher resistance to dehydration during film preparation and storage than L. sakei. PVOH films mixed with hydrolysed gelatin and hydrolysed casein provided protection to lactic acid bacteria during drying and were shown to have a greater antilisteria effectiveness. Finally, the proportion of hydrolysed casein was varied, obtaining a better response of the films not only from an antimicrobial point of view, but also from the physicochemical properties of the films, the higher the proportion of HCas. To develop an antilisteria active packaging, the matrices were adapted to be applied as a coating on polylactic acid (PLA) with the objective of developing antilisteria active bags for cream of mushroom soup and as separator liner for cooked ham slices. The coatings showed similar effectiveness to that obtained with in vitro films. However, their effectiveness decreased slightly when applied to mushroom soup and cooked ham due to the complexity of the food matrices used, but being a good tool to, together with other preservation strategies, ensure food wholesomeness. Sensory tests were carried out with consumers and a good acceptance of both products was obtained. However, an alteration of taste due to the generation of lactic acid was detected in the mushroom soup that could be corrected by means of acidity correctors without modifying the antimicrobial effectiveness. Finally, life cycle analysis of conventional and active packaging for pastry cream was studied. In any case, despite the limitations regarding the waste product estimation, shelf-life extension through packaging innovation could significantly reduce the environmental impacts of the entire food packaging system. In the present thesis, the potential use of indigenous yeasts with antifungal capacity for the control of Penicillium expansum and the control of the mycotoxin they generate, called patulin, was also explored. In the present investigation, three new yeast strains isolated from the surface of apples were selected for their efficacy against P. expansum. The yeasts were identified as Metschnikowia pulcherrima being 3 different strains. The ability of these yeasts for patulin biodegradation was also demonstrated. Then, different studies on the viability of the yeast and its antifungal effectiveness on different films made with biopolymers naturally present in apples (pectin, cellulose ethers, and apple pomace) were carried out. / The authors acknowledge the financial support of the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (AGL2015-64595-R and RTI2018-093452-B-I00). / Settier Ramírez, L. (2021). Envases activos portadores de microorganismos para la bioconservación de alimentos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/175807 / TESIS / Compendio

Tesis por compendio / [ES] La presente tesis doctoral está basada en el aprovechamiento de residuos de biomasa para la obtención de celulosa y otros compuestos de interés con el objetivo de desarrollar estructuras aplicables en el envasado alimentario. El uso masivo de los plásticos convencionales derivados del petróleo genera una cantidad ingente de residuos debido a su mínima degradabilidad y baja eficacia de las estrategias de reciclaje actuales, provocando así su acumulación en los ecosistemas terrestres y marinos. En este contexto, el uso de biopolímeros (y más en concreto, la celulosa) juega un papel crucial puesto que ofrecen una alternativa abundante, renovable y biodegradable que permite reducir y reemplazar el uso de estos materiales tradicionales. Para ello, se ha seleccionado como fuente de celulosa los residuos de hojas de Posidonia oceanica (planta acuática endémica del mar Mediterráneo) debido a su abundancia y problemática asociada: sus hojas se acumulan en las playas generando mal olor, teniendo las autoridades locales que retirarlas sin un uso específico posterior. Por tanto, además de proponer una solución a un problema de gestión, el aprovechamiento de dicho residuo está en línea con las políticas actuales de economía circular y "residuo cero" que permiten una utilización más sostenible de los recursos naturales. De esta forma, la valorización de residuos de biomasa respecto a otras fuentes tradicionales de celulosa como la madera u otros cultivos específicos es beneficiosa por ambas partes. En la primera parte de la tesis, se demuestra el potencial de las hojas de P. oceanica como fuente de celulosa (¿30% contenido). Dicha celulosa, así como otras dos fracciones celulósicas intermedias se utilizaron para formar films mediante filtrado a vacío y como aditivos de refuerzo en matrices de almidón comercial mediante mezclado en fundido y prensa. En paralelo, tanto la celulosa como las fracciones celulósicas de interés fueron sometidas a un tratamiento ácido para la obtención de nanocristales. La presencia de compuestos adicionales recalcitrantes tuvo un efecto positivo en las propiedades de estos, cuya obtención fue escalada a nivel planta piloto para la producción de bandejas mediante termoformado de mezclas con almidón. Por último, se obtuvieron extractos bioactivos mediante técnicas en base acuosa (ultrasonidos y calor) para una valorización integral del residuo de hojas de P. oceanica con el objetivo de reducir el uso de disolventes orgánicos. En una segunda parte de la tesis, se aplicaron los protocolos simplificados de extracción de celulosa a otros residuos de biomasa como los sarmientos de vid, la paja de arroz y la cáscara de arroz. Cabe destacar que se purificaron con éxito fracciones y nanocristales celulósicos en todas las biomasas evaluadas. Esto demostró que es posible simplificar los procesos de extracción de celulosa para disminuir costes y aumentar la sostenibilidad de la metodología pese a la posible heterogeneidad de la(s) fuente(s) de partida. En la última parte de la tesis, estos nanocristales celulósicos se utilizaron como material de partida para la formación de aerogeles mediante un proceso de liofilización. Para paliar la baja resistencia mecánica y al agua de estos materiales, se diseñó un método patentado de inmersión en una disolución de ácido poliláctico (PLA) que recubría el aerogel celulósico mejorando tanto su resistencia mecánica como su resistencia al agua. Estos aerogeles puramente biopoliméricos fueron ampliamente caracterizados mediante distintas metodologías, destacando la microscopía Raman y confocal. Finalmente, se obtuvieron aerogeles bioactivos mediante la incorporación de los extractos de P. oceanica más prometedores (previamente obtenidos y caracterizados). Por tanto, la presente tesis muestra la valorización de residuos de biomasa mediante protocolos simplificados para el desarrollo de estructuras de envasado alimentario. / [CA] La present tesi doctoral està basada amb l'aprofitament de residus de biomassa per a l'obtenció de cel·lulosa i altres compostos d'interès amb l'objectiu de desenvolupar estructures aplicables a l'envasat alimentari. L'ús massiu de plàstics convencionals derivats del petroli genera una quantitat ingent de residus degut a la seua mínima degradabilitat i baixa eficàcia de les estratègies de reciclatge actuals, provocant d'aquesta manera la seua accumlació als eocisistemes terrestres i marins. Dins d'aquest context, l'ús de biopolímers (i més concretament, la cel·lulosa) juga un paper crucial ja que oferix una alternativa abundant, renovable i biodegradable que permet reduir i reemplaçar l'ús d'aquests materials tradicionals. Per a aquest fet, s'ha seleccionat com a font de cel·lulosa els residus de fulles de Posidonia oceanica (planta aquàtica endèmica del mar Mediterrani) degut a la seua abundància i a la problemàtica associada: les seues fulles s'acumulen a les platges generant mal olor i tenint que retirar-les les autoritats locals sense u ús posterior. Per tant, a més de proposar un solució a un problema de gestió, l'aprofitament del residu en qüestió està en la línia de les polítiques actuals d'economia circular i "residu zero" que permeten una utilització més sostenible dels recursos naturals. D'aquesta manera, la valorització de residus de biomassa respecte d'altres fonts tradicionals de cel·lulosa com la fusta i altres cultius específics és beneficiosa per ambdues parts. En la primera part de la tesi, es demostra el potencial de les fulles de P. Oceanica com a font de cel·lulosa (30% del contingut) al purificar-se amb èxit mitjançant l'aplicació d'un protocol convencional. Aquesta cel·lulosa, així com altres dues fraccions cel·lulòsiques intermitges es van emprar per a formar pel·lícules mijançant mescla en fos i premsa. Paral·lelament, tant la cel·lulosa com les fraccions cel·lulòsiques d'interès van ser sotmeses a un tractament àcid per a l'obtenció de nanocristals. La presència de compostos adicionals recalcitrants va tenir un efecte positiu en les seues propietats. La obtenció resultant va ser escalada a nivell de planta pilot per a la producció de safates a través termoformat de mescla amb almidó. Per últim, es van obtenir extractes bioactius amb tècniques amb base d'aigua (ultrasons i calor) per a la valorització integral del residu de fulles de P. Oceanica amb l'objectiu de reduir la utilització de dissolvents orgànics. En la segona part de la tesi es van aplicar els protocols simplificats d'extracció de cel·lulosa a altres residus de biomasa com els sarments de vinya, la palla d'arròs i la closca de l'arròs. Hem de destacar que es van purificar amb èxit les fraccions i els nanocristals cel·lulòsics en totes les biomasses avaluades. Es va demostrar que és possible simplificar els procesos d'extracció de cel·lulosa per a disminuir costos i augmentar la sostenibilitat de la metodologia malgrat la possible heterogeneïtat de le(s) font(s) del punt de partida. En la última part de la tesi, aquestos nanocristals cel·lulòsics es va emprar com a material de partida per a la formació de aerogels mitjançant un procés de liofilització. Per a paliar la baixa resistència mecànica i l'aigua d'aquests materials, es va dissenyar un mètode patentat de immersió en una dissolució d'àcid polilàctic (PLA) que recobria l'aerogel cel·lulòsic millorant tant la seua resistència mecànica com la seua resistència a l'aigua. Aquestos aerogels purament biopolimèrics van ser ampliament caracteritzats a través distintes metodologies, destacant la microscopia Raman i confocal. Finalment, es van obtenir aerogels bioactius mitjançant la incorporació dels extractes de P. Oceànica més prometedors (prèviament obtinguts i caracteritzats). Per tant, la present tesi mostra la valoració de residus de biomassa mitjançant protocols simplificats per al de / [EN] The following Ph. D thesis is based on the waste biomass valorization for obtaining cellulose and other relevant compounds aimed to develop food packaging structures. The massive use of fossil-fuel derived conventional plastics generates an excessive number of residues due to their low degradation rates and inefficient current recycling strategies, which makes them accumulate in both terrestrial and marine ecosystems. In this context, the use of biopolymers (concretely cellulose) plays a key role in offering an abundant, renewable and biodegradable alternative that allows to reduce and even replace the use of these conventional materials. For this aim, Posidonia oceanica (an endemic aquatic plant from the Mediterranean Sea) dead leaves have been selected as the main cellulose source due to their abundance and problematic associated: dead leaves are accumulated in beaches and seashores causing bad odours and must be removed by local authorities without any further use. Thus, the valorization of this residue provides a solution in line with current circular and "zero-waste" economy policies which enables more sustainable exploitation of natural resources. As a result, waste biomass valorization for obtaining cellulose with regards to other more conventional sources is doubly beneficial. In the first part of the thesis, the potential of P. oceanica leaves as a cellulosic source was shown (¿30% cellulose content) after successfully applying a conventional purification protocol. This cellulose, as well as two intermediate cellulosic fractions (with the presence of additional components such as hemicelluloses and/or lignin), were used for developing films both by vacuum filtration and melt mixing and hot pressing in starch composites. In parallel, both cellulose and cellulosic fractions were submitted to acid treatment in order to obtain nanocrystals, being these protocols upscaled at a pilot-plant level for the development of thermoformed trays by injection moulding. Interestingly, the presence of the aforementioned additional components had a positive effect on their performance. Lastly, water-based extracts were successfully obtained from P. oceanica dead leaves by ultrasounds and hot-water extraction methodologies, providing a complete valorization of the residue with the aim of minimizing the use of organic solvents. In a second part, simplified cellulose extraction protocols were applied to other waste sources such as vine shoots, rice straw and rice husks. Both cellulosic fractions and nanocrystals were successfully purified regardless of the source, being the initial composition (holocellulose, lignin, ashes, lipids and proteins) and the monosaccharide profile the key factors which defined the final properties of the materials (evaluated in film form). In the last part of the thesis, these cellulosic nanocrystals were used for developing aerogels by freeze-drying. In order to overcome their inherent poor mechanical performance and low water resistance, a novel and patented dipping method using polylactic acid (PLA) was designed. These biopolymeric aerogels were broadly characterized by means of several techniques such as Raman and Confocal microscopies. Finally, bioactive aerogels were developed by incorporating some of the most promising P. oceanica bioactive extracts (previously obtained and characterized). Then, the following Ph. D. thesis shows the valorization of several waste biomasses by applying simplified protocols for developing food packaging structures. The presence of additional compounds in the resulting materials has been shown not only to reduce associated costs by increasing the total mass yield but also to present improved performance in comparison to more conventional materials, being in line with current circular economy policies. As a result, a more sustainable and viable alternative for the massively used conventional plastics is proposed. / Benito González, I. (2021). Waste Biomass Valorization for the Production of Cellulosic Fractions of Interest in Food Packaging Applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/177358 / TESIS / Compendio

Tesis por compendio / [ES] La producción y consumo de plásticos derivados de petróleo ha crecido exponencialmente en las últimas décadas, impactando en la naturaleza y los seres vivos. Los envases alimentarios son considerados la principal fuente de contaminación por plásticos. Por ello, el estudio y desarrollo de nuevos materiales derivados de recursos renovables y biodegradables ha emergido como un nuevo campo de gran interés. La presente tesis doctoral se enfocó en el desarrollo y caracterización de biopolímeros de polihidroxialcanoato (PHA) derivados de subproductos industriales y de la fracción orgánica de aguas residuales municipales, los residuos biológicos municipales, sintetizados por cultivos microbianos mixtos y producidos mediante las tecnologías de electroestirado y mezclado en fundido. Los materiales resultantes fueron desarrollados para obtener monocapas y multicapas activas y de alta barrera a oxígeno para su uso en envases alimentarios basados en la Bioeconomía Circular. Para lograr los objetivos, esta tesis doctoral se ha dividido en tres bloques según la tecnología utilizada en la obtención de los materiales. El primer bloque consistió en la extracción de los PHAs derivados de residuos agro-industriales para su óptima utilización en los procesos de producción. Posteriormente, se realizó el procesado de los PHAs mediante la técnica de electroestirado, por la cual se obtuvieron fibras poliméricas que fueron tratadas térmicamente para formar films continuos y homogéneos. Estas monocapas presentaron buenas propiedades térmicas y mecánicas, así como alta barrera tanto a vapores como a gases. Además, las fibras fueron funcionalizadas con compuestos orgánicos presentes en aceites esenciales para proporcionarles una función antimicrobiana activa contra microorganismos trasmitidos por los alimentos. Por otro lado, se realizó el electroestirado de copolímeros de etileno-alcohol vinílico, un polímero sintético que se biodegrada en condiciones específicas y que posee alta barrera a oxígeno. Además, nanocristales de celulosa fueron añadidos al EVOH, para crear monocapas híbridas de alta barrera más sostenibles. En el segundo bloque, los materiales se procesaron mediante la técnica de mezclado en fundido. Para ello, los PHAs derivados de biomasa del primer bloque se mezclaron con PHAs comerciales, así como con cargas celulósicas para formar "compuestos verdes", en el que todos los materiales estaban basados en recursos renovables y biodegradables. Las mezclas mostraron buena miscibilidad y propiedades ópticas, una flexibilidad mejorada, así como propiedades de barrera similares a las del material de biopoliéster puro. Finalmente, en el tercer bloque, se produjeron sistemas multicapas utilizando mezclas de PHA desarrolladas ad-hoc, y materiales monocapa de PHA electroestirado del primer bloque. Estas estructuras multicapas se basaron en las propiedades adhesivas que poseen las fibras electroestiradas tras aplicarles el tratamiento térmico y en el uso de los revestimientos de CNCs como capas intermedias de barrera a oxígeno. Así, los sistemas multicapas desarrollados fueron totalmente compostables, con alta barrera a oxígeno, siendo potenciales candidatos para sustituir a los actuales envases alimentarios basados en materiales no renovables provenientes del petróleo. Por lo tanto, los materiales aquí desarrollados son tanto bioadhesivos muy prometedores que muestran propiedades antimicrobianas y de alta barrera, como capas exteriores con fines estructurales o para uso como films finos. Así, por laminación, estos materiales pueden dar lugar a films multicapas autoadhesivos, empleados tanto en envases rígidos, semirrígidos o flexibles. Estas estructuras son sostenibles y respetuosas con el medio ambiente y además son biodegradables mediante compostaje y, en algún caso, biodegradables en el medio ambiente. Asimismo, son potencialmente capaces de proporcionar una calidad y seguridad alimentaria comparables a las derivadas de fuentes petroquímicas. / [CA] La producció i el consum de plàstics derivats de petroli ha crescut exponencialment en les últimes dècades, impactant en la naturalesa i els éssers vius. Els envasos alimentaris són considerats la principal font de contaminació per plàstics. Per això, l'estudi i el desenvolupament de nous materials derivats de recursos renovables i biodegradables ha emergit com un nou camp de gran interès. Aquesta tesi doctoral es va enfocar en el desenvolupament i la caracterització de biopolímers de polihidroxialcanoat (PHA) derivats de subproductes industrials i de la fracció orgànica d'aigües residuals municipals, els residus biològics municipals, sintetitzats per cultius microbians mixtos i produïts mitjançant les tecnologies d'electroestirat i barrejat en fosa. Els materials resultants van ser desenvolupats per obtenir monocapes i multicapes actives i d'alta barrera a oxigen per utilitzar-los en envasos alimentaris basats en la Bioeconomia Circular. Per assolir els objectius, aquesta tesi doctoral s'ha dividit en tres blocs segons la tecnologia utilitzada per obtenir els materials. El primer bloc va consistir en l'extracció dels PHA derivats de residus agroindustrials per a la seva òptima utilització en els processos de producció. Posteriorment, es va realitzar el processament dels PHA mitjançant la tècnica d'electroestirat, per la qual es van obtenir fibres polimèriques que van ser tractades tèrmicament per formar films continus i homogenis. Aquestes monocapes van presentar bones propietats tèrmiques i mecàniques, així com alta barrera tant a vapors com a gasos. A més, les fibres van ser funcionalitzades amb compostos orgànics presents en olis essencials per proporcionar-los una funció antimicrobiana activa contra microorganismes transmesos pels aliments. D'altra banda, es va realitzar l'electroestirat de copolímers d'etilè-alcohol vinílic, un polímer sintètic que es biodegrada en condicions específiques i que té alta barrera a oxigen. A més, nanocristalls de cel·lulosa van ser afegits a l'EVOH, per crear monocapes híbrides d'alta barrera més sostenibles. Al segon bloc, els materials es van processar mitjançant la tècnica de barrejat en fosa. Per això, els PHAs derivats de biomassa del primer bloc es van barrejar amb PHAs comercials, així com amb càrregues cel·lulòsiques per formar "compostos verds", en què tots els materials estaven basats en recursos renovables i biodegradables. Les barreges van mostrar bona miscibilitat i propietats òptiques, una flexibilitat millorada, així com propietats de barrera similars a les del material de biopolièster pur. Finalment, al tercer bloc, es van produir sistemes multicapes utilitzant barreges de PHA desenvolupades ad-hoc, i materials monocapa de PHA electroestirat del primer bloc. Aquestes estructures multicapes es van basar en les propietats adhesives que tenen les fibres electroestirades després d'aplicar-los el tractament tèrmic i en l'ús dels revestiments de CNC com a capes intermèdies de barrera a oxigen. Així, els sistemes multicapes desenvolupats van ser totalment compostables, amb alta barrera a oxigen, sent potencials candidats per substituir els actuals envasos alimentaris basats en materials no renovables provinents del petroli. Per tant, els materials aquí desenvolupats són tant bioadhesius molt prometedors que mostren propietats antimicrobianes i d'alta barrera, com a capes exteriors amb fins estructurals o per a ús com a films fins. Així, per laminació, aquests materials poden donar lloc a films multicapes autoadhesius, emprats tant en envasos rígids, semirígids o flexibles. Aquestes estructures són sostenibles i respectuoses amb el medi ambient ia més són biodegradables mitjançant compostatge i, en algun cas, biodegradables al medi ambient. Així mateix, són potencialment capaços de proporcionar una qualitat i seguretat alimentària comparables a les derivades de fonts petroquímiques. / [EN] The production and consumption of petroleum derived plastics that are not biodegradable has grown exponentially in recent decades, with the consequent impact on nature and organisms. The food packaging sector is today considered the main source of plastic contamination. Therefore, the study and development of new materials derived from renewable and biodegradable resources has emerged as a new field of great scientific, social, economic and political interest. The current PhD thesis focused on the development and characterization of polyhydroxyalkanoate (PHA) biopolymers derived from agro-industrial by-products and from the organic fraction of municipal wastewater, the municipal biowaste, synthesized by mixed microbial cultures and produced by electrospinning and melt compounding technologies. The resultant materials were particularly developed to obtain high-oxygen-barrier active monolayers and multilayers for use in Circular Bioeconomy-based food packaging. In order to achieve the objectives, this PhD thesis has been divided into three blocks according to the technology used to obtain the materials. The first block consisted of the extraction of PHAs derived from agro-industrial waste for their optimal use in production processes. After this, the PHAs were then processed using the electrospinning technique, whereby polymeric fibers were obtained and thermally post-treated by an annealing process to form continuous and homogeneous films, also known as "biopapers". These monolayers showed good thermal and mechanical properties, as well as a high barrier to both vapors and gases. In addition, the fibers were functionalized with eugenol, an organic compound present in essential oils, to provide them with active antimicrobial function against foodborne microorganisms. On the other hand, the electrospinning of poly(ethylene-co-vinyl alcohol) copolymers, a synthetic polymer that is claimed to biodegrade under specific conditions and with high oxygen barrier, was performed. Cellulose nanocrystals were added to EVOH, to create high barrier more sustainable hybrid monolayers. In the second block, the materials were processed using the melt compounding technique. For this purpose, the biomass derived PHAs extracted in the first block were blended with commercial PHAs as well as with cellulosic fillers, in this case rice husk flour, in order to form "green composites", where all the materials were based on renewable and biodegradable resources. After film formation by hot pressing, the blends showed excellent miscibility and optical properties, improved flexibility, as well as barrier properties similar to the neat biopolyester material. Finally, in the third block, multilayer systems were produced using ad-hoc developed PHA blends, and PHA electrospun monolayer materials developed in the first block. They were based on the adhesive properties of the electrospun fibers after thermal treatment, which allowed the elimination of synthetic adhesive substances normally used in the industry, and on the use of the CNCs coatings as oxygen barrier interlayers. Thus, the multilayer systems developed were fully compostable, with high oxygen barrier, being potential candidates to replace current food packaging based on non-renewable petroleum-based materials. Therefore, the materials developed herein are very promising bioadhesives showing antimicrobial and high barrier properties, as well as outer layers for structural or thin film purposes. Thus, by lamination, these materials can result in self-standing multilayer films, which can be used in rigid or semirigid packaging as well as in flexible packaging. They are sustainable and environmentally friendly, as they are made from renewable sources or waste, and are biodegradable by composting, and, in some case, even biodegradable in the environment. Furthermore, they are potentially capable of providing comparable quality and food safety to those currently marketed from petrochemical sources. / Meléndez Rodríguez, B. (2022). Development and Characterization of Monolayers and Multilayers Based on Biodegradable Materials Derived from Waste and By-products of Interest in Food Packaging [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/184651 / TESIS / Compendio

Tesis por compendio / [ES] Se han desarrollado mediante termoprocesado películas multicapa biodegradables activas para el envasado de alimentos, combinando películas de almidón mejoradas y de una mezcla de poliésteres (PLA-PHBV), con diferentes ácidos fenólicos (ferúlico, p-cumárico y protocatecuico). En las películas almidón de yuca o de maíz se incorporaron gomas de origen microbiano (xantana y gelano) (10%) para mejorar sus propiedades funcionales. Las gomas mejoraron las propiedades mecánicas y de barrera al vapor de agua y al oxígeno de los films de almidón. Estos films se combinaron con films mezcla de PLA:PHBV en bicapas almidón-poliésteres por termocompresión. Las bicapas presentaron una alta capacidad barrera al oxígeno y al vapor de agua comparado con sus respectivas monocapas. La capa de poliéster contribuyó al refuerzo mecánico de la bicapa, aportando alta capacidad de barrera al vapor de agua, mientras que la capa de almidón aportó alta capacidad de barrera al oxígeno a la bicapa. La bicapa con almidón de yuca y goma gelano presentó la mejor adhesión entre capas, con propiedades funcionales adecuadas para el envasado de alimentos. Los ácidos ferúlico, p-cumárico y protocatecuico, con propiedades antimicrobianas y antioxidantes, se incorporaron (2%) en los films mezcla de PLA:PHBV para obtener films activos. Los ácidos fenólicos modificaron positivamente las propiedades de la mezcla de poliésteres, incrementando su módulo de elasticidad y resistencia a la fractura y su capacidad de barrera al vapor de agua y al oxígeno, al tiempo que aumentaron levemente la Tg del material. El ácido protocatecuico provocó los mayores efectos, afectando a la cristalización del PHBV. La liberación de estos compuestos en diferentes simulantes alimentarios (con polaridad alta e intermedia) fue muy limitada en cuanto a velocidad y cantidad liberada, lo que disminuyó la capacidad de las películas para inhibir de forma significativa el crecimiento de Listeria innocua inoculada en medio de cultivo. Estos films, con y sin compuestos activos, se desintegraron en condiciones de compostaje, sin efecto significativo de los ácidos fenólicos. Los films sin activos y con ácido ferúlico se biodegradaron completamente después de 20 días de compostaje, mientras que los films que contenían ácido p-cumárico y protocatecuico lo hicieron en 21 y 26 días, respectivamente. Por lo tanto, ninguno de los ácidos fenólicos incorporados inhibió el proceso de biodegradación, pero se retardó el proceso, dependiendo del grado de retención del compuesto en la matriz polimérica. Los films bicapa biodegradables constituidos por una capa de almidón-gelano y otra de PLA:PHBV, con y sin ácidos fenólicos, se caracterizaron en sus propiedades mecánicas y de barrera al vapor de agua y al oxígeno y se utilizaron para el envasado de carne de cerdo, evaluando su calidad durante el almacenamiento a 5 °C. La presencia de ácidos fenólicos disminuyó el módulo elástico y la tensión de fractura de las bicapas y mejoró su capacidad de barrera al vapor de agua y al oxígeno. Esto último, junto al efecto activo de los ácidos, contribuyó a mejorar la conservación de la carne durante el almacenamiento, reduciendo los niveles de oxidación lipídica, cambios de pH y pérdidas de peso de las muestras envasadas, así como el crecimiento microbiano, especialmente coliformes totales y bacterias ácido-lácticas. Los films bicapa biodegradables con ácidos fenólicos, a base de almidón y poliésteres, se muestran como una estrategia adecuada para obtener materiales de envasado activo, con propiedades funcionales próximas a las de algunos plásticos sintéticos comúnmente utilizados en el envasado de alimentos. Estos materiales pueden alargar la vida útil de los alimentos, mitigando el impacto ambiental de los envases plásticos ya que pueden ser compostados. / [CA] S'han desenvolupat, mitjançant termoprocesat, pel·lícules multicapa biodegradables actives per a l'envasament d'aliments, combinant pel·lícules de midó millorades i d'una mescla de polièsters (PLA-PHBV), amb diferents àcids fenòlics (ferúlic, p-cumàric i protocatecuic). En les pel·lícules midó de iuca o de dacsa es van incorporar gomes d'origen microbià (xantana i gellan) (10%) per a millorar les seues propietats funcionals. Les gomes van millorar les propietats mecàniques i de barrera al vapor d'aigua i a l'oxigen dels films de midó. Aquests films es van combinar amb films mescla de PLA:PHBV en bicapes midó-polièsters per termocompresió. Les bicapes van presentar una alta capacitat barrera a l'oxigen i al vapor d'aigua comparat amb les respectives monocapes. La capa de polièster va contribuir al reforç mecànic de la bicapa, aportant alta capacitat de barrera al vapor d'aigua, mentre que la capa de midó va aportar alta capacitat de barrera a l'oxigen a la bicapa. La bicapa amb midó de iuca i goma gellan va presentar la millor adhesió entre capes, amb propietats funcionals adequades per a l'envasament d'aliments. Els àcids ferúlic, p-cumàric i protocatecuic, amb propietats antimicrobianes i antioxidants, es van incorporar (2%) en els films mescla de PLA:PHBV per a obtindre films actius. Els àcids fenòlics van modificar positivament les propietats de la mescla de polièsters, incrementant el seu mòdul d'elasticitat i resistència a la fractura i la seua capacitat de barrera al vapor d'aigua i a l'oxigen, al mateix temps que van augmentar lleument la Tg del material. L'àcid protocatecuic va provocar els majors efectes, afectant la cristal·lització del PHBV. L'alliberament d'aquests compostos en diferents simulants alimentaris (amb polaritat alta i intermèdia) va ser molt limitada en quant a velocitat i quantitat alliberada, la qual cosa va disminuir la capacitat de les pel·lícules per a inhibir de manera significativa el creixement de Listeria innocua inoculada en medi de cultiu. Aquests films, amb i sense compostos actius, es van desintegrar en condicions de compostatge, sense efecte significatiu dels àcids fenòlics. Els films sense actius i amb àcid ferúlic es biodegradaren completament després de 20 dies de compostatge, mentre que els films que contenien àcid p-cumàric i protocatecuic ho van fer en 21 i 26 dies, respectivament. Per tant, cap dels àcids fenòlics incorporats va inhibir el procés de biodegradació, però es va retardar el procés, depenent del grau de retenció del compost en la matriu polimèrica. Els films bicapa biodegradables constituïts per una capa de midó-gellan i una altra de PLA:PHBV, amb i sense àcids fenòlics es van caracteritzar en les seues propietats mecàniques i de barrera al vapor d'aigua i a l'oxigen i es van utilitzar per a l'envasament de carn de porc, avaluant la qualitat a llarg del emmagatzematge a 5 °C. La presència d'àcids fenòlics va disminuir el mòdul elàstic i la tensió de fractura de les bicapes i va millorar la seua capacitat de barrera al vapor d'aigua i a l'oxigen. Això últim, junt a l'efecte actiu dels àcids, va contribuir a millorar la conservació de la carn durant l'emmagatzematge, reduint els nivells d'oxidació lipídica, canvis de pH i pèrdues de pes de les mostres envasades, així com el creixement microbià, especialment coliformes totals i bacteris àcid-làctics. Els films bicapa biodegradables amb àcids fenòlics, a base de midó i polièsters, es mostren com una estratègia adequada per a obtindre materials d'envasament actiu, amb propietats funcionals pròximes a les d'alguns plàstics sintètics comunament utilitzats en l'envasament d'aliments. Aquests materials poden allargar la vida útil dels aliments, mitigant l'impacte ambiental dels envasos plàstics ja que poden ser compostats. / [EN] Active biodegradable multilayer films have been developed by thermoprocessing for food packaging purposes, combining improved starch films and a blend of polyesters (PLA-PHBV), with different phenolic acids (ferulic, p-coumaric and protocatechuic). Into the cassava or maize starch films, gums of microbial origin (xanthan and gellan) were incorporated (10%) to improve their functional properties. The gums improved the mechanical and barrier properties to water vapor and oxygen of the starch films. These films were combined with PLA:PHBV blend films in starch-polyester bilayers by thermocompression. The bilayers exhibited high barrier capacity to oxygen and water vapor compared to their respective monolayers. The polyester layer contributes to the mechanical reinforcement of the bilayer, providing high water vapor barrier capacity, while the starch layer provided high oxygen barrier capacity to the bilayer. The bilayer with cassava starch and gellan gum showed the best interlayer adhesion, with adequate functional properties for food packaging applications. Ferulic, p-coumaric and protocatechuic acids, with antimicrobial and antioxidant properties, were incorporated (2%) in the PLA: PHBV blend films to obtain active films. Phenolic acids positively modified the properties of the polyester blend, increasing its elastic modulus and resistance to break and its barrier capacity to water vapor and oxygen, while slightly increasing the Tg of the material. Protocatechuic acid caused the greatest effects, affecting the crystallization of PHBV. The release of these compounds in different food simulants (with high and intermediate polarity) was very limited in terms of release rate and released amount, which reduced the ability of the films to significantly inhibit the growth of Listeria innocua inoculated in culture medium. These films, with and without active compounds, disintegrated under composting conditions, without significant effect of phenolic acids. Films without active compounds and with ferulic acid biodegraded completely after 20 days of composting, whereas films containing p-coumaric and protocatechuic acids did so in 21 and 26 days, respectively. Therefore, none of the incorporated phenolic acids inhibited the biodegradation process, but the process was delayed, depending on the degree of retention of the compound in the polymeric matrix. The biodegradable bilayer films with a layer of starch-gellan and another of PLA: PHBV, with and without phenolic acids, were characterized as to their mechanical properties and barrier capacity to water vapor and oxygen and were used for packaging of pork meat whose quality development was analysed throughout storage time at 5 °C. The presence of phenolic acids decreased the elastic modulus and resistance to break of the bilayers and improved their barrier capacity to water vapor and oxygen. The latter, together with the active effect of the acids, contributed to improving the preservation of the meat during storage, reducing the levels of lipid oxidation, changes in pH and weight losses of the packed samples, as well as microbial growth, especially total coliforms and lactic acid bacteria. Biodegradable bilayer films with phenolic acids, based on starch and polyesters, appeared as a suitable strategy to obtain active packaging materials, with functional properties close to those of some synthetic plastics commonly used in food packaging. These materials can extend the shelf-life of foods, mitigating the environmental impact of plastic packaging since they can be composted. / The authors would like to thank the Ministerio de Ciencia e Innovación of Spain, for funding this study through the Project AGL2016-76699-R and PID2019-105207RB-I00, and the predoctoral research grant # BES-2017-082040 / Hernández García, E. (2022). Biodegradable Multilayer Films for Active Food Packaging, Based on Starch and Polyesters with Phenolic Acids [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/181473 / TESIS / Compendio