1,2-Dicarbonylverbindungen spielen aufgrund ihrer Reaktivität gegenüber Aminosäureseitenketten von Proteinen eine Schlüsselrolle bei der Bildung von Maillard Reaktionsprodukten (MRP) und werden auch im Zusammenhang mit der Entstehung pathophysiologischer Konsequenzen bei metabolischen Erkrankungen diskutiert. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage nach der physiologischen Relevanz alimentär aufgenommener 1,2 Dicarbonylverbindungen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war zunächst eine Bestandsaufnahme zum Vorkommen von 1,2-Dicarbonylverbindungen in einem Spektrum von Lebensmitteln, gefolgt von Untersuchungen zum metabolischen Transit von 3 Desoxyglucoson (3-DG) und Methylglyoxal (MGO) bzw. spezifischer Metabolite in Abhängigkeit der alimentären Aufnahme und zur Stabilität der Verbindungen während einer simulierten gastrointestinalen Verdauung. 1a Die 1,2-Dicarbonylverbindungen 3-DG, 3 Desoxygalactoson (3-DGal), MGO und Glyoxal (GO) sowie das Zuckerabbauprodukt 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) als ein wichtiger Indikator für Erhitzungsprozesse in Lebensmitteln wurden in 173 Lebensmittelproben mittels einer optimierten RP-HPLC-Methode mit UV-Detektion bestimmt. Darunter waren neben alkoholfreien und alkoholischen Getränken auch süße Aufstriche, Brot- und Backwaren. In allen untersuchten Lebensmittelproben war 3 DG die quantitativ bedeutendste 1,2 Dicarbonylverbindung. Hohe 3-DG-Gehalte wurden in Bonbons, Honig und süßen Aufstrichen (Mediane: 165–626 mg/kg) und in Essig (Aceto balsamico bis 2622 mg/L) analysiert. Lebensmittel wie Fruchtsäfte, Bier, Brot- und Backwaren wiesen geringere 3 DG-Gehalte auf (Median: 27–129 mg/L bzw. mg/kg). In allen untersuchten Lebensmitteln lagen die Gehalte des 3-DG höher als die des HMF. 3-DGal konnte erstmals in nahezu allen Lebensmittel detektiert werden, mit einem Maximalwert von 162 mg/L in Aceto balsamico. In dieser Probe wurde auch ein hoher MGO-Gehalt (53 mg/L) gemessen. GO kommt in etwa gleichen Konzentrationsbereichen wie MGO vor. Generell lagen die Gehalte für 3-DGal höher als die für MGO. Eine Ausnahme stellt der untersuchte Manuka-Honig dar (463 mg MGO/kg). 1b Auf Basis der quantitativen Daten wurden Gehalte von 1,2-Dicarbonylverbindungen in verzehrüblichen Portionsgrößen verschiedener Lebensmittel berechnet und eine tägliche alimentäre Aufnahme von 20–160 mg (0,1–1,0 mmol) 3-DG und 5–20 mg (0,1–0,3 mmol) MGO abgeschätzt. 2a Der metabolische Transit von 3-DG und MGO wurde jeweils in einer dreitägigen Ernährungsstudie untersucht. Während der 3 Tage hatten die Probanden eine Dicarbonyl- und MRP-freie Diät (Rohkosternährung) einzuhalten. Am Morgen des zweiten Tages erhielten die Probanden eine definierte Menge 3-DG bzw. MGO (je 500 µmol), enthalten in Waldhonig bzw. Manuka-Honig. In den 24 h Urinproben der 3-DG-Interventionsstudie wurde 3-DG und dessen Metabolit 3-Desoxyfructose (3-DF) analysiert, außerdem Pyrralin und 3 DG-Hydroimidazolon (3-DG-H) als 3-DG-spezifisches MRP. In den 24 h Urinproben der MGO-Interventionsstudie wurde MGO und dessen Metabolit D-Lactat analysiert, außerdem MGO-Hydroimidazolon 1 (MG-H1) als charakteristisches MRP des MGO. Alle Verbindungen waren in den Urinproben nachweisbar. 2b Am ersten Tag der 3-DG-Interventionsstudie betrug der Median der renalen 3-DG- und 3 DF-Exkretion aller 9 Probanden 4,6 bzw. 77 µmol/d. Am Tag der definierten 3-DG-Aufnahme (Tag 2) stieg der Median der renalen 3-DG- und 3-DF-Exkretion signifikant auf 7,5 bzw. 147 µmol/d an. An Tag 3 unterschieden sich die täglichen renalen Ausscheidungen von 3-DG und 3-DF nicht signifikant von denen an Tag 1 (P > 0,05). Der Median der renalen Wiederfindung des an Tag 2 alimentär aufgenommenen 3-DG wurde mit 14 % abgeschätzt (Spannweite: 6–25 %). Der Median der renalen Exkretion von Pyrralin und 3-DG-H sank im Verlauf der dreitägigen Studie von 2,5 bzw. 1,0 auf 1,2 µmol/d bzw. 0,5 µmol/d. Diese Ergebnisse deuten erstmalig darauf hin, dass 3-DG aus der Nahrung resorbiert, resorbiertes 3 DG zu 3-DF metabolisiert und resorbiertes 3-DG hauptsächlich als 3-DF renal eliminiert wird. Die Exkretion der untersuchten MRP erwies sich in dieser Studie als nicht abhängig von der alimentären Aufnahme des 3 DG. 2c Die renale MGO- sowie D-Lactat-Ausscheidung wies keinen Zusammenhang mit der oralen Aufnahme einer hohen MGO-Menge auf. An allen 3 Tagen der MGO-Interventionsstudie lag die renale MGO-Exkretion aller 4 Probanden zwischen 0,11 und 0,30 µmol/d und die D-Lactat-Ausscheidung zwischen 52 und 224 µmol/d. Der Median der renalen MG-H1-Ausscheidung sank im Verlauf der dreitägigen Studie von 3,8 auf 1,2 µmol/d an Tag 3. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass keine Resorption des MGO in die Zirkulation erfolgte. 3a Zur Beurteilung der Stabilität von 3-DG und MGO während der gastrointestinalen Verdauung wurde ein zweistufiges System von Hellwig et al. (2013b) adaptiert, bestehend aus einer zweistündigen „Magenstufe“ (Pepsin, pH = 2) und einer sechsstündigen „Darmstufe“ (Pankreatin/Trypsin, pH = 7,5). Für die Verdauungssimulation wurden jeweils wässrige 3 DG- und MGO-Standardlösungen mit Konzentrationen im lebensmittelrelevanten Bereich eingesetzt. Weiterhin wurde die simulierte Verdauung in Anwesenheit von Casein als Modellprotein, durchgeführt. 3b Nach achtstündiger simulierter Verdauung war im Verdauungsansatz noch 70 ± 10 % der initialen 3-DG-Menge bestimmbar. Die Anwesenheit des Caseins zeigte keinen Effekt auf die 3-DG-Konzentration. Damit dürfte nach gastrointestinaler Verdauung ein Großteil des alimentär aufgenommenen 3-DG zur Resorption zur Verfügung stehen. 3c Im Gegensatz zum 3-DG sank die MGO-Konzentration im Verlauf der achtstündigen simulierten Verdauung auf 15 ± 4 % der Ausgangskonzentration. In Anwesenheit von Casein verstärkte sich die Abnahme der MGO-Konzentration auf 9 ± 1 %. Es konnte gezeigt werden, dass die Abnahme der MGO-Konzentration auf Reaktionen mit den in den Verdauungsansätzen enthaltenen Enzymen und Proteinen zurückzuführen ist. MGO wird damit nach gastrointestinaler Verdauung nur noch in begrenztem Maße zur Resorption zur Verfügung. Die in der vorliegenden Arbeit gewonnenen Resultate lassen den Schluss zu, dass die biologische Verfügbarkeit alimentärer 1,2-Dicarbonylverbindungen gering (3-DG) bis vernachlässigbar (MGO) ist und selbst stark erhitzte Lebensmittel damit keinen maßgeblichen Beitrag zum „Gesamtpool“ an Dicarbonylverbindungen in vivo und den damit möglicherweise einhergehenden physiologischen Konsequenzen leisten.

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

Tesis por compendio / [EN] The main goal of this Thesis was to determine the influence of the main processing stages involved in obtaining natural extracts with high antioxidant potential from byproducts originating in the olive oil industry. Firstly, the effect of freezing and/or the drying methods applied to olive oil byproducts on the polyphenol content and antioxidant capacity of the extracts subsequently obtained was addressed. For this purpose, two byproducts were considered: olive leaves and olive pomace. Secondly, the feasibility of intensifying the extraction of olive leaf polyphenols by means of a new technology, such as power ultrasound, was approached taking both compositional and kinetic issues into account. Thirdly, how the processing conditions (drying and extraction) influence the extract's stability was evaluated. Thus, on the one hand, extracts obtained from olive leaves were subjected to in vitro digestion or dehydrated and stored at different conditions. Finally, the possibility of obtaining a dried vegetable matrix (apple) rich in olive leaf phenolic compounds was explored by addressing the influence of apple pretreatments (blanching and freezing) and drying on the final retention of infused phenolics. The antioxidant potential of extracts and the retention of infused polyphenols in apple were evaluated by means of the total phenolic content and antioxidant capacity analysis, as well as the identification and quantification of the main olive leaf polyphenols by HPLC-DAD/MS-MS. Moreover, in apple samples, the polyphenol oxidase and peroxidase activity and microstructure were also analyzed. The experimental results highlighted that both drying and freezing methods significantly (p<0.05) influenced the concentration of the main polyphenols identified in the olive leaf extracts. Thus, drying at the highest temperature tested was the best processing condition in which to obtain extracts with high antioxidant capacity and phenolic content. Ultrasound application was found to be a relevant, non-thermal way of speeding-up the antioxidant extraction from olive leaves. Thus, by appropriately tuning-up the process variables, the ultrasonic assisted extraction shortened the extraction time from the 24 h needed in conventional extraction to 15 min, without modifying either the extract composition or the antioxidant potential. As far as extract stability is concerned, the processing conditions used for obtaining the olive leaf extracts did not have a meaningful influence on bioaccessibility. Regardless of the method used, stabilizing the extracts by means of dehydration only reduced both the antioxidant capacity and the total phenolic content by around 10 %. Moreover, storage conditions did not show a significant (p<0.05) effect on the antioxidant potential of the extracts for 28 days of storage. A stable dried product (apple), rich in natural phenolic compounds (from olive leaves or tea extracts), was obtained by combining drying-impregnation-drying steps. However, it should be considered that the role of fresh apple drying on the retention of infused olive leaf polyphenols was more important than the further drying of the impregnated apple. In overall terms, olive leaves can be considered a potential source of natural phenolic compounds. Notwithstanding this, the previous drying and freezing steps applied in the raw material processing are decisive factors in the obtaining of natural extracts with high antioxidant potential. Moreover, enhancing the extraction by applying power ultrasound was stated as a non-thermal way of shortening processing times. The stability of olive polyphenols during storage and in vitro digestion was closely related to the individual component considered. Finally, the exploitation of olive leaf extracts as a means of enriching solid foodstuffs requires the use of porous solid matrices free of oxidative enzymes. / [ES] El objetivo principal de esta Tesis fue determinar la influencia de las principales etapas de procesado implicadas en la obtención de extractos naturales con alto potencial antioxidante a partir de los subproductos originados en la industria del aceite de oliva. En primer lugar, se evaluó el efecto de los métodos de congelación y/o secado de la materia prima (hojas y orujo), sobre el contenido polifénolico y la capacidad antioxidante de los extractos. En segundo lugar, se abordó la intensificación de la extracción de polifenoles de hoja de olivo con ultrasonidos de potencia, teniendo en cuenta: composición y la cinética del proceso. A continuación, se estudió cómo las condiciones de procesado (secado y extracción) podían influir en la estabilidad de los extractos. Así, extractos de hojas de olivo fueron sometidos a digestión in vitro o deshidratados y almacenados a distintas condiciones. Por último, se exploró la posibilidad de obtener una matriz vegetal deshidratada (manzana) y rica en compuestos fenólicos de hoja de olivo. Para ello, se evaluó la influencia de los pretratamientos de la manzana (escaldado y congelación) y del secado en la retención final de los polifenoles impregnados. El potencial antioxidante se determinó a través del contenido total en compuestos fenólicos y la capacidad antioxidante y la identificación y cuantificación (HPLC-DAD/MS-MS) de los principales polifenoles. Además, en manzana, se midió la actividad enzimática de la polifenol oxidasa y peroxidasa y se analizó la microestructura. Los resultados manifestaron que el método de secado y el de congelación influyeron significativamente (p<0.05) en la concentración de los principales polifenoles en los extractos. Así, el secado a mayor temperatura resultó ser el mejor tratamiento para obtener extractos con alta capacidad antioxidante y alto contenido fenólico. La aplicación de ultrasonidos resultó ser una alternativa no térmica muy interesante para acelerar la extracción de antioxidantes de hojas de olivo. Con la combinación adecuada de las variables del proceso, la aplicación de ultrasonidos redujo el tiempo de extracción de 24 h necesarias en extracción convencional a 15 min, sin modificar la composición de los extractos y su potencial antioxidante. En cuanto a la estabilidad del extracto, las condiciones de procesado no tuvieron una influencia significativa en la bioaccesibilidad de los extractos. Independientemente del método utilizado, la estabilización de extractos por deshidratación sólo redujo la capacidad antioxidante y el contenido total en compuestos fenólicos en torno a un 10 %. Además, las condiciones de almacenamiento no mostraron ningún efecto significativo (p<0.05) sobre el potencial antioxidante durante los 28 días de almacenamiento. Combinando secado-impregnación-secado, fue posible desarrollar un producto deshidratado (manzana), estable y rico en compuestos fenólicos naturales (de hojas de olivo o extractos de té). No obstante, cabe destacar que el secado de la manzana fresca jugó un papel más importante en la retención de los polifenoles de hoja de olivo infundidos que el secado final de la manzana impregnada. En términos generales, las hojas de olivo pueden considerarse como una fuente potencial de compuestos fenólicos naturales. No obstante, el secado y la congelación durante el procesado de la materia prima son factores decisivos para la obtención de extractos naturales con alto potencial antioxidante. Además, la aplicación de ultrasonidos de potencia durante la extracción puede resultar una alternativa no térmica muy interesante de cara a acortar el tiempo de procesado. La estabilidad de los polifenoles de la hoja de olivo, durante el almacenamiento y la digestión in vitro, dependió claramente del compuesto individual considerado. Finalmente, el empleo del extracto de hoja de olivo como medio para enriquecer alimentos sólidos requiere del uso de matrices s / [CA] L'objectiu principal d'aquesta tesi va ser determinar la influència de les principals etapes de processament implicades en l'obtenció d'extractes naturals amb alt potencial antioxidant procedents de subproductes de la indústria de l'oli d'oliva. En primer lloc, es va estudiar l'efecte de la congelació i/o els mètodes d'assecatge aplicats a fulles d'olivera i pinyolada sobre el contingut fenòlic i la capacitat antioxidant dels extractes. En segon lloc, es va avaluar, tenint en compte la composició i la cinètica del procés, la intensificació de l'extracció de polifenols de fulla d'olivera amb ultrasons de potència. En tercer lloc, es va avaluar com les condicions de processament (assecatge i extracció) poden influir en l'estabilitat dels extractes. Així, extractes de fulles d'olivera van ser sotmesos a una digestió in vitro o deshidratats i emmagatzemats a distintes condicions. Finalment, es va explorar la obtenció d'una matriu vegetal deshidratada (poma) i rica en compostos fenòlics de fulla d'olivera considerant la influència del pretractament de la poma (escaldament i congelació) i de l'assecatge sobre la retenció final dels fenòlics introduïts en la poma. El potencial antioxidant es va avaluar determinant el contingut fenòlic total i la capacitat antioxidant, així com identificant i quantificant els principals polifenols (HPLC-DAD/MS-MS). A més, en poma l'activitat enzimàtica de la polifenoloxidasa i la peroxidasa i la microestructura. Els resultats experimentals van destacar que el mètode d'assecatge i el de congelació van influir significativament (p<0,05) en la concentració dels principals polifenols identificats en els extractes. L'assecatge a la temperatura més alta que es va provar va resultar la millor condició de processament per a obtenir extractes amb una alta capacitat antioxidant i un alt contingut fenòlic. L'aplicació d'ultrasons va ser una manera rellevant i no tèrmica d'accelerar l'extracció d'antioxidants de les fulles d'olivera. Així, amb la combinació adequada de les variables del procés, l'extracció assistida per ultrasons va escurçar el temps d'extracció, de les 24 h requerides en l'extracció convencional a 15 min, sense modificar la composició de l'extracte ni el potencial antioxidant. Quant a l'estabilitat de l'extracte, les condicions de processament utilitzades per a l'obtenció dels extractes de fulla d'olivera no van tenir una influència significativa en la bioaccessibilitat. Independentment del mètode utilitzat, l'estabilització dels extractes per mitjà de la deshidratació només va reduir la capacitat antioxidant i el contingut fenòlic total al voltant d'un 10 %. A més, les condicions d'emmagatzematge (temperatura i forma de l'extracte: líquid o pols) no van mostrar cap efecte significatiu (p<0,05) en el potencial antioxidant dels extractes durant els 28 dies d'emmagatzematge. Combinant etapes d'assecatge-impregnació-assecatge fou possible obtenir un producte assecat estable (poma) i ric en compostos fenòlics naturals (de fulles d'olivera o te). No obstant això, cal destacar que l'assecatge de la poma fresca va ser més important i determinant en la retenció dels polifenols de fulla d'olivera que no l'assecatge de la poma impregnada. En termes generals, les fulles d'olivera es poden considerar com una font potencial de compostos fenòlics naturals. No obstant això, l'aplicació d'assecatge i congelació durant el processament de la matèria primera són factors decisius per a l'obtenció d'extractes naturals amb un alt potencial antioxidant. A més, l'aplicació d'ultrasons de potència durant l'extracció resultà ser una forma no tèrmica de millorar el procés, tot reduint-ne el temps d'extracció. L'estabilitat dels polifenols d'olivera durant l'emmagatzematge i la digestió in vitro va dependre del compost individual considerat. Finalment, la utilització d'extractes de fulla d'olivera per a desenvolupar aliments sòlids enriquits requ / Ahmad-Qasem Mateo, MH. (2015). ASSESSMENT OF THE INFLUENCE OF PROCESSING CONDITIONS ON THE ANTIOXIDANT POTENTIAL OF EXTRACTS OBTAINED FROM OLIVE OIL INDUSTRY BYPRODUCTS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/53452 / TESIS / Premios Extraordinarios de tesis doctorales / Compendio

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

Tesis por compendio / [ES] Uno de los desafíos clave que se presenta en el siglo XXI es la necesidad de alimentar a una población cada vez mayor con recursos naturales cada vez más limitados. Adicionalmente, el Objetivo de Desarrollo Sostenible (ODS) 12 de la Agenda 2030 aboga por formas de producción y consumo más sostenibles. En este sentido, se favorece el aprovechamiento y desarrollo de alimentos de origen vegetal frente a los de origen animal. Por otra parte, hay estudios que demuestran que la ingesta de determinados microorganismos en cantidades adecuadas produce efectos beneficiosos para la salud de los consumidores y que la fermentación con estos microorganismos contribuye en la mejora de las propiedades nutricionales de diferentes matrices alimentarias. Debido a esto, en los últimos años ha aumentado el interés de los científicos por desarrollar alimentos funcionales probióticos a partir de matrices vegetales, destinados a responder también a las necesidades nutricionales de los consumidores vegetarianos, con intolerancia a lactosa y con dietas restrictivas por el elevado nivel de colesterol. Entre las técnicas empleadas, la impregnación a vacío permite la incorporación de microorganismos probióticos en la matriz estructural de frutas y hortalizas sin alterar su integridad celular. Este hecho, sin embargo, se traduce en mejores recuentos tras el procesado y el almacenamiento, pero no es suficiente para garantizar la viabilidad de los microorganismos tras la estabilización mediante secado por aire caliente, lo que hace necesario recurrir a otras estrategias. Concretamente en esta tesis doctoral las técnicas que se aplican para aumentar la resistencia de los probióticos a las condiciones adversas de procesado de los alimentos son la adición de agentes protectores, como la trehalosa, y la aplicación de altas presiones de homogeneización (HPH). Los resultados de las investigaciones se presentan por compendio de 4 artículos científicos organizados en dos capítulos. En el Capítulo I "Obtención de un líquido de impregnación a base de zumo de clementina con elevado contenido en unidades formadoras de colonias de L. salivarius CECT 4063 que sean resistentes al almacenamiento y a la digestión simulada in vitro se ha analizado el efecto que la concentración de trehalosa (0-20%, p/p) y la presión de homogeneización (0-150 MPa) ejercen sobre las propiedades antioxidantes y el crecimiento de la cepa de L. salivarius spp. salivarius CECT 4063 en zumo de clementina comercial, así como sobre la capacidad del microorganismo para inhibir al patógeno Helicobacter pylori, para adherirse a la mucosa intestinal y para resistir el proceso de digestión in vitro. También se ha evaluado cómo la propia fermentación con el lactobacilo afecta al contenido en compuestos con actividad antioxidante del zumo, en mayor o menor medida dependiendo de la adición o no de un 10% en peso de trehalosa al medio y/o de la homogeneización a 100 MPa del zumo fermentado y sin fermentar. Por último, se ha estudiado la evolución de las propiedades antioxidantes y microbianas de los zumos fermentados durante su almacenamiento en refrigeración, así como su habilidad para ser incorporados en la matriz estructural de láminas de manzana (var. Granny Smith) mediante la técnica de impregnación a vacío. Por otra parte, en el Capítulo II "Obtención de un snack de manzana (var. Granny Smith) con elevado contenido en compuestos antioxidantes y en unidades formadoras de colonias de L. salivarius CECT 4063" mediante impregnación a vacío y posterior liofilización o secado con aire a 40 °C se ha analizado el efecto que la adición de un 10% (p/p) de trehalosa al zumo de clementina antes de su inoculación con el microorganismo y/o la homogeneización a 100 MPa del zumo de clementina fermentado ejercen sobre la viabilidad del lactobacilo y la estabilidad de los compuestos antioxidantes frente al procesado, el almacenamiento y la digestión simulada in vitro. / [CA] Un dels desafiaments clau que es presenta en el segle XXI és la necessitat d'alimentar a una població humana cada vegada major amb recursos naturals cada vegada més limitats. Addicionalment, l'Objectiu de Desenvolupament Sostenible (ODS) 12 de l'Agenda 2030 advoca per formes de producció i consum més sostenibles. En aquest sentit, s'afavoreix l'aprofitament i desenvolupament d'aliments d'origen vegetal enfront dels d'origen animal. D'altra banda, hi ha estudis que demostren que la ingesta de determinats microorganismes en quantitats adequades produeix efectes beneficiosos per a la salut dels consumidors i que la fermentació amb aquests microorganismes contribueix a la millora de les propietats nutricionals de diferents matrius alimentàries. A causa d'això, en els últims anys ha augmentat l'interès dels científics per desenvolupar aliments funcionals probiòtics a partir de matrius vegetals, destinats a respondre també a les necessitats nutricionals dels consumidors vegetarians, amb intolerància a la lactosa i amb dietes restrictives per l'elevat nivell de colesterol. Entre les tècniques emprades, la impregnació a buit permet la incorporació de microorganismes probiòtics en la matriu estructural de fruites i hortalisses sense alterar la seua integritat cel·lular. Aquest fet, però, es tradueix en millors recomptes després del processament i l'emmagatzematge, però no n'hi ha prou per garantir la viabilitat dels microorganismes després de l'estabilització mitjançant assecat per aire calent, cosa que fa necessari recórrer a altres estratègies. Concretament en aquesta tesi doctoral les tècniques que s'apliquen per a augmentar la resistència dels probiòtics a les condicions adverses de processament són l'addició d'agents protectors, com la trehalosa, i l'aplicació d'altes pressions d'homogeneïtzació (HPH). Els resultats de les investigacions es presenten per compendi de 4 articles científics organitzats en dos capítols. En el Capítol I "Obtenció d'un líquid d'impregnació a base de suc de clementina amb elevat contingut en unitats formadores de colònies de L. salivarius spp. salivarius CECT 4063 que siguin resistents a l'emmagatzematge i a la digestió simulada in vitro" s'ha analitzat l'efecte que la concentració de trehalosa (0-20%, p/p) i la pressió d'homogeneïtzació (0-150 MPa) exerceixen sobre les propietats antioxidants i el creixement del cep de L. salivarius spp. salivarius en suc de clementina comercial, així com sobre la capacitat del microorganisme per a inhibir al patogen Helicobacter pylori, per a adherir-se a la mucosa intestinal i per a resistir el procés de digestió in vitro. També s'ha avaluat com la pròpia fermentació amb el lactobacilo afecta al contingut en compostos amb activitat antioxidant del suc, en major o menor mesura depenent de l'addició o no d'un 10% en pes de trehalosa al medi i/o de l'homogeneïtzació a 100 MPa del suc fermentat i sense fermentar. Finalment, s'ha estudiat l'evolució de les propietats antioxidants i microbianes dels sucs fermentats durant el seu emmagatzematge en refrigeració, així com la seua habilitat per a ser incorporats en la matriu estructural de làmines de poma (var. Granny Smith) mitjançant la tècnica d'impregnació a buit. D'altra banda, en el Capítol II "Obtenció d'un snack de poma (var. Granny Smith) amb elevat contingut en compostos antioxidants i en unitats formadores de colònies de L. salivarius CECT 4063" mitjançant impregnació a buit i posterior liofilització o assecat amb aire a 40 °C s'ha analitzat l'efecte que l'addició d'un 10% (p/p) de trehalosa al suc de clementina abans de la seua inoculació amb el microorganisme i/o l'homogeneïtzació a 100 MPa del suc de clementina fermentat exerceixen sobre la viabilitat del lactobacilo i l'estabilitat dels compostos antioxidants enfront del processament, l'emmagatzematge i la digestió simulada in vitro. / [EN] One of the key challenges of the 21st century is the need to feed a growing population with increasingly limited natural resources. Additionally, Sustainable Development Goal (SDG) 12 of the 2030 Agenda advocates for more sustainable forms of production and consumption. In this sense, the use and development of plant-based foods are favoured over those of animal origin. On the other hand, there are studies showing that the intake of certain microorganisms in adequate amounts produces beneficial effects for the health of consumers and that fermentation with these microorganisms contributes to the improvement of the nutritional properties of different food matrices. Due to this, in recent years, the interest of scientists has increased in developing probiotic functional foods from plant matrices, aimed at also responding to the nutritional needs of vegetarian consumers with lactose intolerance and with restrictive diets due to the high cholesterol level. Among the techniques used, vacuum impregnation allows the incorporation of probiotic microorganisms in the structural matrix of fruits and vegetables without altering their cellular integrity. This fact, however, translates into better counts after processing and storage, but it is not enough to guarantee the viability of the microorganisms after stabilization by hot air drying, which makes it necessary to resort to other strategies. Specifically, in this doctoral thesis, the techniques applied to increase the resistance of probiotics to adverse food processing conditions are the addition of protective agents, such as trehalose, and the application of high-pressure homogenization (HPH). The results of the investigations are presented by a compendium of 4 scientific articles organized in two chapters. In Chapter I "Obtaining an impregnation liquid based on clementine juice with a high content of colony-forming units of L. salivarius spp. salivarius CECT 4063 that are resistant to storage and "in vitro" simulated digestion, the effect that the trehalose concentration (0-20%, w/w) and the homogenization pressure (0-150 MPa) exert on the antioxidant properties and the growth of the L. salivarius spp. salivarius CECT 4063 in commercial clementine juice, as well as on the capacity of the microorganism to inhibit the pathogen Helicobacter pylori, to adhere to the intestinal mucosa and to resist the in vitro digestion process. It has also been evaluated how the fermentation itself, with this Lactobacillus strain, affects the content of compounds with antioxidant activity in the juice, to a greater or lesser extent depending on the addition or not of 10% by weight of trehalose to the medium and/or the homogenization to 100 MPa of fermented and unfermented juice. Finally, the evolution of the antioxidant and microbial properties of fermented juices during refrigerated storage has been studied, as well as their ability to be incorporated into the structural matrix of apple slices (var. Granny Smith) using the vacuum impregnation technique. On the other hand, in Chapter II "Obtaining an apple snack (var. Granny Smith) with a high content of antioxidant compounds and colony-forming units of L. salivarius CECT 4063" by vacuum impregnation and subsequent lyophilization or drying with air at 40 °C, the effect that the addition of 10% (p/p) trehalose to clementine juice before inoculation with the microorganism and/or homogenization at 100 MPa of the fermented clementine juice has been analysed on the viability of lactobacillus and the stability of antioxidant compounds against processing, storage and simulated digestion in vitro. / Burca Busaga, CG. (2023). Mejora de la calidad funcional de un snack con efecto probiótico y antioxidante mediante la incorporación de trehalosa y la aplicación de altas presiones de homogenización [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/192682 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] El mercado de bebidas vegetales está experimentando un crecimiento constante debido a la creciente demanda de productos de origen vegetal. Dentro de este mercado, la bebida de almendra, perteneciente al grupo de las oleaginosas, destaca por su alto contenido en nutrientes, compuestos fenólicos y sus propiedades antioxidantes. Por otra parte, la generación masiva de residuos y subproductos por parte de la industria alimentaria representa uno de los mayores desafíos a nivel global. De acuerdo con la Comisión Europea, aproximadamente se desperdicia un 13% de la producción alimentaria mundial, equivalente a 366 millones de toneladas dentro de la Unión Europea. La industria alimentaria ha estado trabajando en la implementación de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) adoptados por las Naciones Unidas en 2015, con especial atención en el ODS 12, que promueve la producción responsable y sostenible. Este objetivo busca prevenir el desperdicio de alimentos, revalorizar residuos y promover la economía circular como parte de la Agenda 2030. En este contexto, el objetivo general de la presente tesis fue estudiar las posibilidades de revalorización del subproducto resultante del proceso de obtención de la bebida vegetal de almendra. Determinar las propiedades fisicoquímicas, tecnológicas y funcionales de la materia prima. Evaluar el efecto de la deshidratación (secado con aire caliente y liofilización) sobre las propiedades fisicoquímicas, el contenido de componentes bioactivos, su bioaccesibilidad y su influencia sobre la microbiota. Finalmente, se consideró la posibilidad de obtener un producto deshidratado con probióticos. La consecución de este objetivo se abordó desde tres enfoques que se presentan en tres capítulos en los que se ha estructurado el apartado de resultados. En el primer capítulo se evaluó el impacto del secado por aire caliente a 60 °C y 70 °C y de la liofilización, sobre las propiedades tecno-funcionales del bagazo de almendra. Se analizaron las curvas de secado y las isotermas de sorción. Luego, se evaluó el efecto del almacenamiento a temperatura ambiente y en condiciones aceleradas de los polvos obtenidos por ambos métodos de secado; durante 6 meses, se monitoreó el crecimiento microbiológico, la acidez, el índice de peróxidos, la capacidad antioxidante y el contenido de polifenoles. Finalmente, se evaluó la idoneidad del polvo de bagazo de almendra como sustituto en la elaboración de productos de panadería, concretamente galletas. Tanto el secado por aire caliente como la liofilización resultaron ser operaciones adecuadas para estabilizar el bagazo de almendra. Ambos métodos de secado, combinados con un triturado adecuado, proporcionaron polvos con propiedades favorables para su uso en la industria alimentaria. En relación con la actividad antirradical, no se presentaron diferencias significativas entre las muestras deshidratadas, si bien el contenido en fenoles totales fue mayor en las muestras liofilizadas. En cuanto al almacenamiento durante 6 meses, al finalizar dicho periodo se observó un aumento en la capacidad antirradical, así como en el contenido de fenoles totales, especialmente notable en las muestras secadas por aire caliente y sometidas a almacenamiento acelerado. Los valores de acidez e índice de peróxido aumentaron considerablemente durante el almacenamiento acelerado, posiblemente debido a la descomposición de los ácidos grasos. Finalmente, se evaluó la idoneidad del polvo de bagazo de almendra como ingrediente sustitutivo en la elaboración de productos de panadería. Los resultados mostraron la idoneidad del subproducto para ser utilizado como sustituto de la harina de trigo en la elaboración de galletas ya que proporcionó un producto de textura adecuada con mayor contenido en fibra y componentes con capacidad antirradical. / [CA] El mercat de begudes vegetals està experimentant un creixement constant a causa de la demanda creixent de productes d'origen vegetal. Dins aquest mercat, la beguda d'ametlla, pertanyent al grup de les oleaginoses, destaca pel seu alt contingut en nutrients, compostos fenòlics i propietats antioxidants. D'altra banda, la generació massiva de residus i subproductes per part de la indústria alimentària representa un dels desafiaments més grans a nivell global. D'acord amb la Comissió Europea, aproximadament es desaprofita un 13% de la producció alimentària mundial, equivalent a 366 milions de tones dins de la Unió Europea. La indústria alimentària ha estat treballant en la implementació dels Objectius de Desenvolupament Sostenible (ODS) adoptats per les Nacions Unides el 2015, amb especial atenció a l'ODS 12, que promou la producció responsable i sostenible. Aquest objectiu cerca prevenir el malbaratament d'aliments, revalorar residus i promoure l'economia circular com a part de l'Agenda 2030. En aquest context, l'objectiu general de la present tesi va ser estudiar les possibilitats de revaloració del subproducte resultant del procés d'obtenció de la beguda vegetal d'ametlla. Determinar les propietats fisicoquímiques, tecnològiques i funcionals de la matèria primera. Avaluar l'efecte de la deshidratació (assecat amb aire calent i liofilització) sobre les propietats fisicoquímiques, el contingut de components bioactius, la bioaccessibilitat i la influència sobre la microbiota. Finalment, es va considerar la possibilitat d'obtenir un producte deshidratat amb probiòtics. La consecució d'aquest objectiu es va abordar des de tres enfocaments que es presenten en tres capítols en el que s'ha estructurat l'apartat de resultats. En el primer capítol es va avaluar l'impacte de l'assecat per aire calent a 60 °C i 70 °C, i de la liofilització, sobre les propietats tecno-funcionals del bagàs d'ametlla. Es van analitzar les corbes d'assecat i les isotermes de sorció. Després, es va avaluar l'efecte de l'emmagatzematge a temperatura ambient i en condicions accelerades de les pols obtingudes pels dos mètodes d'assecat; durant 6 mesos, es va monitoritzar el creixement microbiològic, l'acidesa, l'índex de peròxids, la capacitat antioxidant i el contingut de polifenols. Finalment, es va avaluar la idoneïtat de la pols de bagàs d'ametlla com a substitut en l'elaboració de productes enfornats, concretament galetes. Tant l'assecat per aire calent com la liofilització van resultar ser operacions adequades per estabilitzar el bagàs d'ametlla. Ambdós mètodes d'assecat, combinats amb un triturat adequat, van proporcionar pols amb propietats favorables per al seu ús a la indústria alimentària. En relació amb l'activitat antirradical, no es van presentar diferències significatives entre les mostres deshidratades, si bé el contingut en fenols totals va ser més gran en les mostres liofilitzades. En relació amb l'emmagatzematge durant 6 mesos, en finalitzar aquest període es va observar un augment en la capacitat antirradical, així com en el contingut de fenols totals, especialment notable a les mostres assecades per aire calent i sotmeses a emmagatzematge accelerat. Els valors d'acidesa i índex de peròxid van augmentar considerablement durant l'emmagatzematge accelerat, possiblement degut a la descomposició dels àcids grassos. Finalment, es va avaluar la idoneïtat de la pols de bagàs d'ametlla com a ingredient substitutiu en l'elaboració de productes enfornats. Els resultats van mostrar la idoneïtat del subproducte per ser utilitzat com a substitut de la farina de blat en l'elaboració de galetes ja que va proporcionar un producte de textura adequada amb més contingut en fibra i components amb capacitat antirradical. / [EN] The vegetable beverage market is experiencing steady growth due to the increasing demand for products of vegetable origin. Within this market, the almond beverage, which belongs to the oilseed group, stands out for its high content of nutrients, phenolic compounds and antioxidant properties. On the other hand, the massive generation of waste and by-products by the food industry represents one of the major global challenges. According to the European Commission, approximately 13% of the world's food production is wasted, equivalent to 366 million tonnes within the European Union. The food industry has been working on the implementation of the Sustainable Development Goals (SDGs) adopted by the United Nations in 2015, with a particular focus on SDG 12, which promotes responsible and sustainable production. This goal aims to prevent food waste, revalue waste and promote the circular economy as part of the 2030 Agenda. In this context, the general objective of this thesis was to study the possibilities of revaluing the by-product resulting from the process of obtaining almond plant-based beverage. To determine the physicochemical, technological and functional properties of the raw material. Evaluate the effect of dehydration (hot air drying and freeze-drying) on the physicochemical properties, the content of bioactive components, their bioaccessibility and their influence on the microbiota. Finally, the possibility of obtaining a dehydrated product with probiotics was considered. The achievement of this objective was approached through three perspectives presented in three chapters, structuring the results section accordingly. In the first chapter, the impact of hot air drying at 60 °C and 70 °C and freeze-drying on the techno-functional properties of almond bagasse was evaluated. Drying curves and sorption isotherms were analysed. Then, the effect of storage at room temperature and under accelerated conditions of the obtained powders by both drying methods was evaluated; over a period of 6 months, microbiological growth, acidity, peroxide index, antioxidant capacity, and polyphenol content were monitored. Finally, the suitability of almond bagasse powder as a substitute in the production of bakery products, specifically biscuits, was assessed. Both hot air drying and freeze drying proved to be suitable operations to stabilise almond bagasse. Both drying methods, combined with appropriate grinding, provided powders with favourable properties for use in the food industry. Regarding the antiradical activity, there were no significant differences between the dehydrated samples, although the total phenol content was higher in the freeze-dried samples. After a 6-month storage period, an increase in antiradical capacity and total phenolic content was observed, particularly noticeable in the samples dried by hot air and subjected to accelerated storage. Acidity and peroxide index values increased considerably during accelerated storage, possibly due to the decomposition of fatty acids. Finally, the suitability of almond bagasse powder as a substitute ingredient in the production of bakery products was evaluated. The results indicated its suitability as a substitute for wheat flour in the production of biscuits, providing a product with appropriate texture, increased fibre content, and components with antiradical capacity. / Duarte Serna, S. (2024). Caracterización fisicoquímica, tecnológica y funcional del residuo procedente de la obtención de la bebida vegetal de almendra. Estrategias de valorización [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/204146 / Compendio