El objetivo general de la Tesis doctoral es evaluar el color y la estabilidad lipídica de carne de pollo y yema de huevo tratadas por alta presión con el fin de garantizar su calidad sanitaria y su conservación en el tiempo.El trabajo se estructura en cuatro experimentos. Los tres primeros tratan sobre carne y el último sobre yema. Las variables estudiadas son: tratamientos de presión (300, 500 y 900 MPa), condiciones de vacío o de aire ambiente, tiempo de almacenamiento, acción mecánica intensa, pH, pro-oxidantes y antioxidantes. Las técnicas analíticas aplicadas son: test del TBA, microextracción en fase sólida (SPME), cuantificación de hidroperóxidos, análisis de compuestos de oxidación mediante absorción ultravioleta, determinación del perfil de ácidos grasos y medida de las coordenadas de color. Los métodos empleados para cuantificar TBARS (test del TBA) y hexanal (SPME) en pechuga produjeron resultados correlacionados. Las dos técnicas son válidas para evaluar la oxidación lipídica. El procedimiento seguido para medir hidroperóxidos en yema se debe ajustar para obtener valores representativos y la cuantificación de compuestos de oxidación mediante absorción ultravioleta no resulta útil.Los resultados indican que las dos materias primas evaluadas se diferencian visualmente de las no tratadas tras la aplicación de alta presión o calor. En la carne, los cambios de color provocados por la presurización son más intensos que los causados por la cocción convencional mientras que en la yema ocurre lo contrario.El tratamiento a 500 MPa es significativamente menos prooxidante que la cocción convencional en carne de pollo conservada al vacío en refrigeración. Sin embargo, la integridad de la estructura celular es un factor esencial para prevenir la oxidación de carne al ser tratada por alta presión, pues si ésta se daña intensamente antes del tratamiento, aumenta su susceptibilidad a la oxidación lipídica. El cloruro sódico es más prooxidante en carne presurizada que en carne cocida. Cuando se dan estos dos factores prooxidantes, la magnitud de presión aplicada se correlaciona positivamente con la producción de compuestos secundarios de oxidación.Los lípidos de la yema a su pH nativo no se alteran tras la aplicación de alta presión ni tras 9 días de almacenamiento en refrigeración en contacto con el aire. La acidificación de la yema favorece la producción de TBARS y a pH 3 se diferencian los efectos de diferentes magnitudes de presión.El EDTA es el antioxidante más eficaz en carne y yema. Otros quelantes de metales, como fosfatos o albumen de huevo, también muestran una acción protectora dependiente de la dosis de manera que se intuye una importante acción de los metales libres en el proceso de oxidación lipídica. De los extractos de plantas, el de romero alarga la fase de inducción de oxidación en carne presurizada pero no muestra efecto antioxidante en carne cocida a la dosis aplicada (400ppm), y el de acerola no actúa en ningún caso.De todo esto se extrae que la formulación del alimento y los procesos a los que se somete hasta el consumo determinan su estabilidad lipídica. Así, en la industria, se deberá monitorizar el proceso global para poder minimizar la oxidación lipídica de los productos avícolas tratados por alta presión. / The aim of this thesis is to evaluate the colour and lipid stability of chicken meat and hen eggs treated by high pressure, in order to guarantee its sanitary quality and preservation throughout chilled storage time.The work is divided into four experiments. The three first studies deal with meat and the last one with yolk. The variables studied were: pressure (300, 500 and 900 MPa) and heat (80º and 90º C) treatments, vacuum and atmosphere conditions, storage time, intense mechanical action, pH, pro-oxidants and antioxidants. Different analytical procedures were carried out: TBA test, solid phase micro-extraction (SPME), hydroperoxide quantification, oxidative compounds quantification by UV absorption, determination of the fatty acid profile, and measurement of colour coordinates.The methods employed to quantify TBARS (TBA test) and hexanal (SPME) in breast meat produced correlated results. Both techniques are valid to evaluate lipid oxidation. The procedure used to measure hydroperoxides in yolk has to be adjusted to obtain representative values, while the quantification of oxidation compounds by UV absorption was not useful at all.The results indicate that treated samples are visually different from raw samples once pressure or heat has been applied. In meat, more intense colour changes occurred after pressurization than after heat treatment, while in yolk it was the opposite.Pressure treatment at 500 MPa is significantly less pro-oxidant than conventional heat treatment on chilled and vacuum packed chicken meat. However, cell structure integrity is a key factor in preventing pressurized meat oxidation. If it is intensely damaged before the treatment, the sensitivity towards lipid oxidation increases. Sodium chloride has a greater pro-oxidant effect in pressurized meat than in cooked meat. When these two pro-oxidant factors occur at once, the pressure magnitude applied correlates positively with the generation of secondary oxidation compounds.Egg yolk lipids at their native pH do not oxidize after high pressure application, even after 9 days of chilled storage in contact with air. Yolk acidification promotes TBARS generation, and at a pH of 3 it is possible to differentiate the effect of the different pressure magnitudes.EDTA is the most effective antioxidant in meat and yolk. Other metal chelators, such as phosphates or egg albumen, showed a dose-dependant protective action. Thus it can be assumed that free metals play an important role in the lipid oxidation reaction. Among the plant extracts employed, rosemary extract enlarges the oxidation induction phase in pressurized meat, but when the meat was cooked it did not show any antioxidant activity at the assayed dose (400 ppm). Acerola extract did not have an antioxidant effect.From the above, it is seen that poultry lipid stability is determined by food formulation and the subsequent processes that are applied to it until its consumption. Therefore, the industry will have to monitor the global process to minimize lipid oxidation of pressurized poultry products.

Para avanzar en el estudio de la concentración espacial de cultivos, se ha elegido el caso de la manzana, la pera y el melocotón en Lleida, desde 1962 a 2000. La evolución de ese fenómeno se ha estudiado mediante técnicas de equilibrio espacial y análisis shift share, encontrándose una pauta espacial de comportamiento distinta entre la manzana y la pera por una parte y el melocotón por otro.En el caso de las técnicas shift share se ha modelado el efecto diferencial como el resultado de un juego de suma nula, y suponiendo que las transferencias de efectos son más probables hacia las regiones más cercanas, se ha avanzado una explicación de las transferencias de superficie que se produjeron entre 1962 y 2000.La diferencia encontrada en el distinto comportamiento espacial de esos cultivos se ha atribuido a la susceptibilidad de cada cultivo para ser conservado frigoríficamente. Se ha desarrollado un modelo que relaciona los incrementos de la capacidad en la industria frigorífica y de la superficie. / In order to move forward in spatial crop concentration, we have chosen apple, pear and peach in Lleida, from 1962 to year 2000. We have supposed that agglomeration causes are similar in these crops, due to production technology and their surfaces. The believed crops' agglomeration in Lleida has been explained by an income classification. Evolution of this phenomenon has been studied by spatial equilibrium methods and shift-share analysis, and we have found that there exists a spatial behaviour guide which is different between apple and pear and peach on the other hand. In shift-share analysis differential effect has been modelled as null sum game, and supposing that interchange of effects is more probable between near regions, we have advanced one explanation about surfaces trade off.Crops have showed different spatial behaviours. These differences have been attributed to their aptitude for being preserved in cold-storage. A model has been developed in order to relate cold increases with surface increases in Lleida.

Las superficies que entran en contacto con alimentos, tanto a nivel de industrias alimentarias como en los hogares, son una de las principales vías de contaminación, ya que son colonizadas por microorganismos patógenos capaces de formar biofilms, convirtiéndose en reservorios que pueden estar implicados en contaminaciones cruzadas. En este sentido, se hace necesario aplicar tratamientos a las superficies que entran en contacto con alimentos, ya sea de forma química, física o enzimática, para disminuir la adherencia, colonización o el crecimiento de microorganismos patógenos asegurando, de este modo, las características de los productos elaborados dentro de un plan de aseguramiento de la calidad. La incorporación de agentes biocidas, dentro de matrices poliméricas, es uno de los métodos más empleados para lograr inhibir o eliminar microorganismos patógenos y la posible formación de biofilms. En este estudio, en primera estancia, se evaluaron superficies duras de poliéster tratadas con agentes biocidas metálicos (nanopartículas de plata y nanopartículas de zinc) a diferentes concentraciones, para determinar su efectividad antimicrobiana, ensayadas con Sthapylococcus aureus y Escherichia coli. Como resultado se obtuvo una mayor eficacia de las superficies tratadas con nanopartículas de plata y un incremento en dicha eficacia, al mezclar los dos agentes metálicos. En un segundo trabajo se evalúo la efectividad antifúngica y antibacteriana, como también su actividad en el tiempo (durabilidad), de superficies de caucho flexible y caucho rígido tratadas con agentes biocidas metálicos, con diferente composición, y en estado libre como encapsulado. Se ensayaron con Aspergillus niger, Paecilomyces variotti, Chaetomyum globosum y Gliocadium virens; como con Sthapylococcus aureus y Escherichia coli. Los resultados obtenidos demostraron que los agentes biocidas en estado encapsulado son efectivos y su acción a través del tiempo se mantiene, mientras que los otros biocidas van perdiendo su efectividad en forma gradual. En tercera estancia se evalúo la formación de biofilms y la eficacia biocida de superficies duras de poliéster tratadas con diferentes concentraciones de nanopartículas de plata, ensayadas con Listeria monocytogenes. Como resultado obtuvimos que las superficies tratadas disminuyen la posibilidad de formación de biofilms, al igual que disminuyen el crecimiento bacteriano. / Surfaces in contact with food, both in food industries and houses, are one of the main causes of contamination. This is because they may be colonized by pathogenic microorganisms capable of forming biofilms, and may become reservoirs that can be involved in crosscontamination. Therefore, it is necessary to treat surfaces in contact with food. The treatment can be chemical, physical or enzymatic, and may reduce the adhesion, colonization or growth of pathogens. In this way, it would be possible to assure the characteristics of products made under a plan of quality assurance. The use of biocidal agents incorporated within polymer matrices, is one of the most common methods for inhibition or elimination of pathogenic microorganisms and, in consequence, the possible formation of biofilms. In this study, hard surfaces treated with metallic polyester biocides (silver nanoparticles and zinc nanoparticles) at different concentrations were evaluated for antimicrobial effectiveness, tested with Staphylococcus aureus and Escherichia coli. Results revealed higher efficacy in surfaces treated with silver and even better when the two metallic components are mixed. A second goal of the study was to evaluate antifungal and antibacterial effectiveness, as well as their activity over time (durability), in flexible rubber surfaces and rigid rubber surfaces that had been treated previously with metallic biocides of different composition. At the same time, the free state and the encapsulation state were compared. They were tested with Aspergillus niger, Paecilomyces variotti, Chaetomyum globosum and Gliocadium virens, as well as with Staphylococcus aureus and Escherichia coli. The results showed that biocides are effective in the encapsulated state and that action is maintained over time, while the other biocides lose their effectiveness gradually. Finally, formation of biofilms and the biocidal efficacy of polyester hard surfaces treated with various concentrations of silver nanoparticles tested with Listeria monocytogenes was evaluated. In conclusion, treating surfaces decreases the formation of biofilms and diminishes bacterial growth.

Aquest treball està centrat en l’estudi de la producció de proteïnes recombinants en cultius semi-­‐continus d’alta densitat cel·∙lular utilitzant E.coli. Particularment, l’objectiu és el desenvolupament d’un model que sigui capaç de predir l’evolució amb el temps de la producció de l’Aldolasa Ramnulosa-­‐1-­‐Fosfat (RhuA). Primer, s’ha dut a terme un estudi a nivell qualitatiu i quantitatiu de les variables que juguen un paper fonamental en la producció de proteïna. Aquest estudi ha permès l’avaluació de l’impacte en la producció de proteïna (tant en unitats de massa com activitat) de les principals variables experimentals (la concentració d’inductor i biomassa en el moment d’inducció i la velocitat específica de creixement). La Metodologia de Superfície de Resposta (MSR) permet la determinació de les condicions òptimes de cultiu per tal de maximitzar la producció, a la vegada que permet la determinació de les condicions de treball més adequades. Segon, s’ha desenvolupat, calibrat i validat un model de transport d’IPTG des del medi de cultiu a l’interior cel·∙lular. Aquest model aportarà un estudi més profund del sistema d’inducció. Està dividit en dues etapes: a) amb la utilització d’una soca deficient en lactosa permeases (les proteïnes responsables del transport específic de lactosa -­‐i IPTG) s’han pogut determinar els mecanismes de transport no específics; b) la contribució al transport de les proteïnes específiques s’ha afegit als mecanismes no específics. S’ha demostrat que el model és capaç de predir, no només l’evolució de la concentració d’inductor per a la soca model, sinó que ho és també per a tres soques diferents. Tercer, s’ha presentat un model acoblat (partint de tres diferents models: creixement cel·∙lular, transport d’IPTG i producció de proteïna). El model de producció de proteïna usa com a variables d’entrada les evolucions temporals de les variables dels altres dos models. La velocitat de producció de proteïna es pot relacionar amb la quantitat d’inductor unit al repressor. L’equilibri d’unió depèn de la concentració intracel·∙lular d’inductor, que és calculada mitjançant el model de transport d’IPTG. Per altra banda, el model de creixement cel·∙lular és capaç de predir l’evolució amb el temps de la concentració de biomassa i de volum total en el bioreactor, des del principi de l’etapa discontinua. Per últim, el model de producció de proteïna, juntament amb el de transport d’inductor, es pot estendre a la producció d’altres proteïnes recombinants (Fructosa-­‐6-­‐ Fosfat Aldolasa i ω-­‐Transaminasa, usant diferents sistemes d’expressió. Per a fer-­‐ho, és necessari identificar els paràmetres que son dependents del sistema d’expressió i estimar-­‐ne els valors. S’ha comprovat que el model és capaç de predir, acceptablement, l’evolució amb el temps de la producció de les noves proteïnes. En resum, aquest treball aporta un nou model que contribueix a la predicció de la producció de proteïnes recombinants usant diferents sistemes d’expressió en E.coli. / The present work is focused on the study of recombinant protein production in high-­‐ cell density fed-­‐batch cultures of E.coli. In particular, the development of a model capable to predict Rhamnulose-­‐1-­‐Phosphate Aldolase (RhuA) production is the objective. Firstly, a qualitative and quantitative study about the variables involved in protein production has been made. This study has permitted the evaluation of the impact of the main experimental variables (inducer and biomass concentration at induction and the specific growth rate) on protein production (in mass and activity units). Using a Response Surface Methodology (RSM), that is a statistical methodology, it can be determined the optimal experimental conditions that conduce to a maximum in protein production, and set the operating working conditions. Secondly, because a deeper study about the importance of IPTG in inducible E.coli systems is needed, a model describing inducer uptake has been developed, calibrated and validated. IPTG uptake model has been developed in two steps: a) using a lacY deficient strain, non-­‐specific transport mechanisms have been modeled; b) in addition to non-­‐specific transport mechanisms, lactose permeases (specific transporting proteins for lactose –and IPTG) contribution has been added. It has been demonstrated that the model is capable to predict IPTG depletion from culture medium, not only for the model strain, but also for three different strains. Thirdly, a coupled model, composed by three different ones (biomass growth, IPTG uptake and protein production) has been proposed. In this case, a new protein production model has been presented, using as inputs the time evolution of the variables involved in the other two models. Protein production rate (expressed in mass) can be related to the amount of inducer bound to the repressor. The binding equilibrium depends on the intracellular concentration of IPTG along time, which is an output of the IPTG uptake model. Otherwise, biomass growth model is able to predict biomass concentration and the total volume into the bioreactor from the beginning of the batch phase. Finally, the protein production model, coupled with the IPTG uptake model, has been extended to the production of different proteins (Fructose-­‐6-­‐Phosphate Aldolase and ω-­‐Transaminase) using different expression systems. In this case, the expression system’s dependent parameters have been identified, and the model has demonstrated that, estimating those parameters is also capable to predict, properly, the protein production along time. To sum up, this work presents a new model, which contributes to the prediction of protein production in different inducible E.coli expression systems.

L'enriquiment de l’oli d'oliva amb els seus propis fenols esdevé una estratègia interessant per augmentar i normalitzar la ingesta diària d’hidroxitirosol sense augmentar el consum calòric. No obstant això, olis amb alt contingut fenòlic proporcionen un gust amarg que podria provocar rebuig entre els consumidors. A més, altes dosis d'hidroxitirosol podria tenir una acció pro-oxidant. En aquesta tesi es va plantejar l'estratègia d'enriquiment d’un oli d'oliva no només amb els seus propis fenols, sinó amb fenols complementaris d'herbes aromàtiques, concretament de farigola, amb la hipòtesi de que apart de proporcionar millores en l'estabilitat de l'oli i l'acceptació dels consumidors, també podria aportar beneficis addicionals per a la salut. Un cop desenvolupat l'oli d'oliva enriquit en fenols, es va avaluar la biodisponibilitat dels fenols mitjançant mètodes in vitro i in vivo, avaluant possibles interaccions o sinergies entre ambdues fonts fenòliques. / El enriquecimiento de aceite de oliva con sus propios fenoles se convierte en una estrategia interesante para aumentar y normalizar la ingesta diaria de hidroxitirosol sin aumentar el consumo calórico. Sin embargo, aceites con alto contenido fenólico tienen un sabor amargo que podría provocar rechazo entre los consumidores, y además sus altas dosis de hidroxitirosol podría tener una acción pro-oxidante. En esta tesis se planteó la estrategia de enriquecimiento de aceite de oliva no sólo con sus propios fenoles, sino con fenoles complementarios de hierbas aromáticas, concretamente tomillo, con la hipótesis de que no sólo podría proporcionar mejoras en la estabilidad del aceite y la aceptación de los consumidores, sino que podría aportar beneficios adicionales para la salud. Una vez desarrollado el aceite de oliva enriquecido se evaluó la biodisponibilidad de los fenoles mediante métodos in vitro e in vivo, evaluando posibles interacciones o sinergias entre ambas fuentes fenólicas. / The enrichment of olive oil with its own phenolic compounds becomes an interesting strategy to increase and standardize the daily intake of hydroxytyrosol without increasing the caloric intake. Concerning olive oils with high phenolic content, however, they have a bitter taste, which could promote a refusal among consumers, and contain high doses of hydroxytyrosol that could have a pro-oxidant action. In this context, the strategy of enriching olive oil not only with its own phenolics but also with complementary phenols from aromatic herbs was outlined in this thesis with the hypothesis that it could not only improve olive oil stability and consumers’ acceptation but also provide additional health benefits. In this thesis a phenol-enriched olive oil was developed using the aromatic herb of thyme, and the bioavailability of the phenolic compounds was assessed, evaluating possible interactions or synergies between both sources through in vitro and in vivo approaches.

Existe una relación evidente entre el consumo de sal y el mayor riesgo de padecer hipertensión. La hipertensión es una enfermedad crónica que afecta a algo más del 40% de la población general adulta en España. El pan es uno de los alimentos básicos de la dieta humana siendo en España la principal fuente dietética de sodio en la población adulta. El uso de masa madre produce un pan con una notable mejora de las características nutricionales y sensoriales, incluyendo aroma, sabor, textura de la corteza y miga, así como un alargamiento de la vida útil del pan. En este contexto nace el proyecto de obtener una nueva formulación de pan de masa madre funcionalmente activo, contribuyendo a disponer de un alimento saludable con propiedades beneficiosas para la salud. Para ello, se ha estudiado la posibilidad de sustituir el sodio (Na) por potasio (K) en las formulaciones de pan y la inclusión de moléculas biológicamente activas con un efecto hipotensor científicamente demostrado. El Ácido γ-Amino Butírico (GABA), un amino ácido no proteico, con numerosas funciones fisiológicas entre los que se encuentra el sistema de regulación de la presión arterial. La ingesta de un alimento rico en GABA y una reducción de su contenido en sal pueden ayudar a reducir la tensión arterial. En el proyecto se reúnen por tanto, las dos condiciones básicas para la obtención de un pan, elaborado con una masa madre que realza el sabor del pan, enmascarando posibles defectos asociados a la inclusión de sal potásica y por otra parte, la posibilidad de que esta masa madre contenga además sustancias bioactivas como el GABA y los Inhibidores del Enzima Convertidor de la Angiotensina (IECA). En el primer estudio se aislaron bacterias ácido lácticas de quesos artesanales españoles con el fin de obtener cepas altamente productoras de GABA. Las cepas fueron sometidas a ensayos cualitativos y ensayos cuantitativos para evaluar la habilidad de sintetizar GABA. Tras la selección de la mejor cepa, Lactobacillus brevis CECT 8183, ésta se usó para la producción de una masa madre optimizada para la producción de GABA. Los ensayos se llevaron a cabo a escala laboratorio y a escala piloto. En el estudio II se analizó el contenido de aminoácidos libres de los quesos artesanales con especial interés en conocer el perfil de GABA y ornitina como posibles compuestos bioactivos en los quesos y encontrar relación entre la capacidad de producción de la cepa aislada y el contenido de GABA presente en el queso. En el tercer estudio se obtuvo un pan elaborado con la masa madre rica en GABA que fue comparado con otros panes del mercado en cuanto contenido de aminoácidos, aminas biógenas y acrilamida como principales compuestos derivados del nitrógeno. Finalmente, se hizo una revisión del GABA como molécula bioactiva con gran interés aplicativo en la industria alimentaria. Estos resultados pueden contribuir a mejorar los beneficios para la salud de los panes enriquecidos en GABA y a tener en cuenta la cepa Lactobacillus brevis CECT 8183 como estárter para la producción de alimentos ricos en GABA. / The use of dough containing naturally occurring lactobacilli and yeasts produces bread with a notable improvement in nutritional and sensorial characteristics, including the aroma, taste and texture of both the crust and the crumb, and also increases the useful life of the bread. From this stems the project to obtain a new bread formulation using such a dough that is functionally active and contributes to providing a healthy foodstuff with beneficial properties. To this end we studied the possibility of substituting the sodium (Na) by potassium (K) in bread formulations and the inclusion of biologically active molecules with a scientifically demonstrated hypotensive effect. γ-Aminobutyric acid (GABA) is a non-protein amino acid with numerous physiological functions including playing a role in the regulation of blood pressure. Intake of food rich in GABA and a reduction in its salt content may help reduce blood pressure. Therefore, this project brings together two basic conditions for the production of a bread made using dough containing naturally occurring lactobacilli and yeasts which heightens the taste of the bread and furthermore offers the possibility that this dough also contains bioactive substances such as GABA and angiotensin-converting-enzyme (ACE) inhibitors. In the first study lactic acid bacteria were isolated from Spanish artisanal cheeses in order to obtain strains that produce large amounts of GABA. The strains were subjected to qualitative and quantitative tests to evaluate their capacity to synthesise GABA. After selection of the best strain, Lactobacillus brevis CECT 8183, it was used to produce a dough optimised for the production of GABA. In another study a bread was produced with the experimental dough, rich in GABA, and it was compared with other commercially available breads in terms of amino acid, biogenic amine and acrylamide contents as the main nitrogen-derived compounds. These results could contribute to improving the health benefits of breads enriched in GABA and to raising awareness of the strain Lactobacillus brevis CECT 8183 as a starter ingredient for the production of foodstuffs rich in GABA.

Objetivo: El principal objetivo de esta tesis fue estudiar la relación de los ácidos grasos y de las vitaminas liposolubles antioxidantes y carotenoides plasmáticos con la obesidad en la etapa gestacional y la adolescencia. Además, se planteó desarrollar un método analítico para analizar vitaminas y carotenoides en muestras de plasma. Metodología: Por una parte, se incluyeron 165 mujeres embarazadas (normopeso, sobrepeso y obesas) de 18 a 44 años de edad, y 162 recién nacidos. Se determinaron los ácidos grasos de los fosfolípidos plasmáticos (por cromatografía de gases) de las gestantes a las 24 y 34 semanas de gestación y en el parto, así como de los hijos al nacer. Por otra parte, se reclutaron 127 adolescentes con sobrepeso u obesidad, de 12 a 17 años de edad, los cuales fueron sometidos a un tratamiento integral de adelgazamiento. En éstos se analizaron las vitaminas A y E, β-caroteno y licopeno (por cromatografía líquida rápida de alta eficacia, UHPLC) y los ácidos grasos totales (por cromatografía de gases), tanto en condiciones basales como a los 2 y 6 meses de tratamiento. Asimismo, se estimó la actividad de algunas enzimas involucradas en el metabolismo de los ácidos grasos, empleando los siguientes índices: elongasa-6 de ácidos grasos=C18:0/C16:0, estearoil-coenzima A desaturasa-16=16:1n-7/16:0, estearoil-coenzima A desaturasa-18=C18:1n-9/C18:0, delta-5-desaturasa=C20:4n-6/C20:3n-6 y delta-6-desaturasa=C18:3n-6/C18:2n-6. Resultados: Las embarazadas obesas presentaron una menor proporción de los ácidos grasos C18:1 n-9, C17:0 y C18:3 n-3 que las gestantes con un estado nutricional normal, en los tres períodos de estudio. Los hijos de embarazadas obesas tuvieron una menor cantidad de C20:5 n-3 que el grupo control. La proporción de C14:0, C16:0, C18:0, C20:3 n-9, C22:5 n-3, C18:2 n-6 en plasma materno y el contenido plasmático de C20:2 n-6 y C22:5 n-3 de los hijos se relacionaron con los indicadores antropométricos de crecimiento fetal. Los recién nacidos macrosómicos presentaron una menor cantidad de C18:0 que los niños de peso normal. En los adolescentes, el aumento de las concentraciones de α-tocoferol, retinol y β-caroteno, ocurrido durante el tratamiento, se relacionó con la reducción de los indicadores antropométricos de adiposidad general, con una mayor pérdida de peso y con la mejora de los marcadores de riesgo cardiometabólico. El descenso plasmático de los ácidos C14:0 y C18:2 n-6, y el incremento del C18:1 n-9 y de la actividad enzimática estimada de estearoil-coenzima A desaturasa-18 también se asociaron con la reducción de los indicadores antropométricos de adiposidad general y con una mayor pérdida de peso. La disminución del C14:0 y de la actividad estimada de elongasa-6 de ácidos grasos y delta-6-desaturasa, y el aumento de delta-5-desaturasa se relacionaron con la mejora de los marcadores de riesgo cardiometabólico de los adolescentes. Conclusiones: se desarrolló y validó un método analítico rápido, preciso y sensible, con linealidad y exactitud óptimas, que permite, en sólo tres minutos, la determinación simultánea de α-tocoferol, retinol, β-caroteno y licopeno en plasma por cromatografía líquida rápida de alta eficacia. La obesidad materna se relacionó con la composición plasmática de ácidos grasos de las embarazadas y de sus hijos. Los ácidos grasos saturados y poliinsaturados de las madres, y los ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga y el ácido esteárico de los hijos se relacionaron con el crecimiento fetal. Los cambios de la composición plasmática de ácidos grasos, de la actividad enzimática estimada y de las vitaminas liposolubles antioxidantes y carotenoides de los adolescentes se asociaron con el descenso de la adiposidad, con una mayor pérdida de peso y con la mejora del perfil cardiometabólico de los adolescentes. / Aim: The main objective of this thesis was to explore the relationships between fatty acids (FA) and antioxidant lipo-soluble vitamins and carotenoids plasma levels and the obesity during pregnancy and adolescence. Moreover, the improvement of the analytical methodology to analyze vitamins and carotenoids in plasma samples was addressed. Methods: Two different populations were studied. On the one hand, 165 pregnant women (obese, overweight and normal weight) and their newborns were included. FA of plasmatic phospholipids were determined in maternal plasma at 24 and 34 weeks of gestation and at delivery, as well as in cord blood by gas chromatography (GC). On the other hand, 127 adolescents (obese and overweight) involved in a weight-loss program were recruited. Samples of plasma were obtained during the intervention, at baseline, 2 and 6 months. Vitamins A and E, β-carotene and lycopene were analyzed by ultra-high performance liquid chromatography (UHPLC) and total plasmatic FA by GC. Moreover, the enzymatic activity of some enzymes involved in FA metabolism was estimated using the respective product:substrate ratio. Results: Obese pregnant women presented lower levels of C18:1 n-9, C17:0 and C18:3 n-3 than normal weight ones, and the newborns from obese women had lower levels of C20:5 n-3. Maternal plasmatic levels of C14:0, C16:0, C18:0, C20:3 n-9, C22:5 n-3, C18:2 n-6 and cord blood levels of C20:2 n-6 and C22:5 n-3 were related to anthropometric indicators of fetal growth. In adolescents, the observed increase of α-tocopherol, retinol and β-carotene during the treatment was related with the decrease in anthropometric indicators of adiposity, weight loss and with an improvement in the cardiometabolic risk markers. Additionally, plasmatic variations during treatment of C14:0, C18:2 n-6, C18:1 n-9 and some of the studied enzymatic activities were also related with anthropometric indicators of adiposity and cardiometabolic risk markers. Conclusions: A reliable, sensitive and low-time consuming method for the simultaneous determination of α-tocopherol, retinol, β-carotene and lycopene by UHPLC was developed. The maternal and umbilical cord plasma FA composition was associated with maternal obesity. Some maternal and cord blood FA were related to fetal growth. In obese adolescents, the changes in plasmatic FA and vitamins levels during the intervention were associated with weight loss and an improvement in adiposity and cardiometabolic profile.

El estudio de la relación entre la dieta o factores específicos de la dieta y el estado de salud requieren medidas exactas de la exposición dietética. Los análisis tradicionales de exposición alimentaria, como las encuestas dietéticas o los cuestionarios de frecuencia de consumo contienen una serie de errores sistemáticos, como la limitación en la lista de alimentos considerados o estimaciones erróneas en el tamaño y la frecuencia de la ingesta, que han provocado una cierta inconsistencia en el verdadero papel de la alimentación sobre la salud humana. Como resultado de este hecho, existe un intenso esfuerzo por parte de la comunidad científica hacia la identificación de biomarcadores nutricionales. El objetivo principal de esta tesis ha sido el estudio de los biomarcadores de consumo de vino tinto, incluyendo principalmente aquellos metabolitos originados por la acción de la microbiota intestinal, mediante la generación de la base de datos Phenol-Explorer y su aplicación en estudios clínicos con vino tinto. Para ello se ha desarrollado la primera base de datos que considera el metabolismo de los compuestos fenólicos, concretándose en la generación del módulo de metabolismo de la base de datos Phenol-Explorer y se ha aplicado al estudio del metabolismo del vino. El conocimiento generado de este trabajo se aplicó a un estudio clínico y a un subestudio de similares características, ambos aleatorizados, cruzados y controlados de intervención con vino tinto, vino tinto desalcoholizado y ginebra como control para la identificación de biomarcadores. Se describió el más amplio perfil metabólico de metabolitos urinarios fenólicos mayoritariamente aquellos originados por la microbiota intestinal (n=61) mediante UPLCMS/ MS tras el consumo de vino tinto desalcoholizado observando un aumento de metabolitos (n=49) respecto al momento basal, principalmente aquellos originados por el metabolismo microbiano de los antocianos y los flavan-3-oles. Cuando se comparó la ingesta de vino alcoholizado y desalcoholizado no se observaron diferencias de excreción de metabolitos entre los dos vinos, por lo que se evaluó la capacidad discriminatoria de dichos metabolitos como biomarcadores de su consumo. A través de una regresión logística se estableció un modelo que incluía derivados del ácido gálico y el etilgalato. Tras su evaluación, estos resultaron ser buenos predictores del consumo de vino tanto para plasma como para orina. Estos resultados demuestran que la combinación de diversos biomarcadores procedentes del consumo de vino mejora su capacidad discriminatoria y predictiva respecto a la consideración de biomarcadores individuales. La comparación entre ambas matrices estableció que la orina 24 horas proporciona un mayor poder discriminatorio entre consumidores o no consumidores de vino respecto a la de plasma, sin embargo, existe una correlación entre los grupos de metabolitos y el modelo generado. En el subestudio realizado con 10 participantes donde también se recogieron muestras de heces, el análisis de la flora fecal tras el consumo de vino permitió establecer el efecto prebiótico de los polifenoles del vino sobre la microbiota intestinal, aumentando significativamente Enterococcus, Bifidobacterium y Eggerthella lenta tras el consumo de polifenoles, independientemente de la presencia de alcohol. De manera adicional se observaron mejoras de parámetros bioquímicos como el colesterol o la proteína-C reactiva correlacionados con cambios en los géneros Bifidobacterium y Bacteroides. Finalmente, los cambios bacterianos se asociaron con los cambios en la excreción de metabolitos fenólicos observándose que los aumentos de las bifidobacterias se correlacionaban con aumentos de metabolitos microbianos como el siríngico y 4-hidroxibenzoico derivados de los antocianos del vino, y la existencia de una correlación inversa para el Enterococcus y la Eggerthella lenta, con el 3(4-hidroxi)fenilacético y los ácidos hidroxicinámicos respectivamente. / The study on the relationship between diet and health status require accurate measurements of dietary exposure. Traditional analysis of dietary exposure might lead to bias in the estimation of the role of food on human health. Therefore, there is an intense effort by the scientific community on the identification of biomarkers. The principal objective of the Thesis has been to contribute to the identification and evaluation of biomarkers of red wine consumption, focusing on the intestinal microbiota metabolites. To this purpose the Phenol-Explorer database metabolism module was developed and applied to study wine metabolism. The knowledge generated in this work was applied to a clinical study and a substudy of similar characteristics, both randomized, crossed and controlled intervention with red wine, dealcoholized red wine and gin as a control for biomarkers identification. Therefore, it has been described the broadest phenolic metabolic profile, mainly representing metabolites originated by microbiota (n=61), by UPLC-MS/MS in urine after consumption of dealcoholized red wine. Most of increased metabolites from baseline (n=49) were of anthocyanins and flavanols microbial metabolism origin. When comparing the intake of red wine and dealcoholized red wine no differences in metabolite excretion were observed, so both wines were used to evaluate the discriminatory power of these metabolites as biomarkers of wine intake. Through a logistic regression, a model including derivatives of gallic acid and ethylgallate was established. This model was found to be better predictor of wine consumption in plasma and urine than individual metabolites. These results demonstrated that the combination of different biomarkers could improve the discriminatory and predictive ability regarding the consideration of individual biomarkers. In the substudy conducted with 10 participants, fecal samples were also collected. Their analysis on microbiota content allowed establishing the prebiotic effect of polyphenols, where significant increases of Enterococcus, Bifidobacterium and Eggerthella lenta after both wines were detected and correlated to improvements in biochemical parameters such as cholesterol or C-reactive protein. Finally, bacterial changes were associated with changes in the excretion of phenolic metabolites, as bifidobacterias, which increase was correlated with anthocyanins derived microbial metabolites.

Actualment, s’estan invertint molts esforços en la detecció de components bioactius, com ara els polifenols, en fruites i hortalisses pel seu possible paper en la prevenció i el tractament de malalties cròniques. La quantitat de polifenols ingerits en la dieta és d’aproximadament 1 g/dia, quantitat més gran que la que prové de qualsevol altre antioxidant de la dieta. De fet, és aproximadament 10 vegades superior a la de vitamina C i 100 vegades superior a la de vitamina E i a la ingesta de carotens. D’altra banda, algunes dades epidemiològiques han mostrat una associació inversa entre el risc de mortalitat total o malalties cardiovasculars i el consum d’aliments rics en polifenols, com ara les fruites i hortalisses, el te, l’oli d’oliva verge i el vi. El tomàquet és l’hortalissa més consumida a Espanya (14.5 kg/any per persona) amb una important repercussió econòmica. En els últims 5 anys, el consum del tomàquet ha crescut un 2.8% anual. En l’àmbit de la fruita/hortalissa transformada, el tomàquet també ocupa el primer lloc en consum amb una ingesta de tomàquet fregit envasat de 4.1 kg/any per persona i de tomàquet natural envasat de 3 kg/any per persona. Els tomàquets espanyols destaquen pel seu elevat contingut en flavonoides, encara que no hi ha gaires estudis que s’hagin centrat en com afecta el processat i l’elaboració industrial de les salses als polifenols, així com tampoc l’evolució d’aquests compostos durant la vida útil d’aquests productes. El tomàquet i els seus derivats contenen altres fitoquímics valuosos com ara els carotens. El trans-licopè és el carotè més important dels tomàquets i el millor amortidor d’oxigen atòmic (captador de radicals lliures). A més del trans-licopè, els tomàquets també contenen altres carotens com els cis-isòmers del licopè i també α-, beta-carotè i luteïna. La importància dels isòmers cis recau en la seva elevada biodisponibilitat en l’organisme humà, per la qual cosa són necessaris mètodes per a la identificació d’aquests carotens. Alguns estudis han investigat l’efecte del tractament tèrmic en els carotens de salses de tomàquet, i s’hi ha observat un increment d’isòmers cis durant el processat. No obstant això, no hi ha estudis que valorin la influència de l’origen, el processat i l’emmagatzematge de tomàquets, salses, quètxups, gaspatxos i sucs de tomàquet quant als polifenols. / Currently many efforts are being invested in the detection of bioactive components of nutrients in fruits and vegetables, such as polyphenols, and their possible role in the prevention and treatment of chronic diseases. Total dietary polyphenol levels are approximately 1 g/day, a much larger amount than any other antioxidant that comes from the diet. In fact, it is about 10 times the dietary vitamin C and 100 times higher than vitamin E and carotene intake. Moreover, some epidemiological data have shown an inverse association between the risk of mortality or cardiovascular disease and consumption of foods rich in polyphenols, such as fruits and vegetables, tea, olive oil and wine. The tomato is the most consumed vegetable in Spain (14.5 kg/year per person) and makes a significant economic impact. In the last 5 years, the consumption of tomatoes has grown by 2.8% annually. In the field of fruit/vegetables, tomatoes also rank first with the consumption of fried tomatoes at an intake of 4.1 kg/year and that of raw tomatoes at 3 kg/year per person. Spanish tomatoes are known for their high content of flavonoids, although there is a lack of studies focused on how the industrial processing of sauces affects the content of polyphenols, and also the evolution of these compounds during their shelf life. The tomato and its derivatives contain other valuable phytochemicals such as carotenoids. trans-Lycopene is the most important carotene of tomato and it is an excellent free-radical scavenger; its capacity is more than twice that of beta-carotene. In addition to trans-lycopene, tomatoes also contain other carotenoids such as cis-isomers of lycopene and α- and beta-carotene and lutein. The importance of cis-isomers lies in their high bioavailability in the human body. Therefore, methods are needed to identify these carotenoids. Some studies have studied the effect of heat treatment on carotenoids in tomato sauces, and an increase has been observed during processing. However, no studies have been focused on evaluating the influence of the origin, processing and storage of tomatoes, sauces, ketchups, tomato juices and gazpachos on the level of polyphenols.

La consulta íntegra de la tesi, inclosos els articles no comunicats públicament per drets d'autor, es pot realitzar prèvia petició a l'Arxiu de la UPC / Vegetables and fruits are foods that have large number of compounds beneficial to health, as well as being essential in the diet. Its components include the phenolic substances. These compounds have a great antiradical activity and can be used to increase the stability of food, since they possess the ability to avoid the lipid peroxidation and can protect even against oxidation caused by metal cations. These cations favor the creation of reactive oxygen species, harmful to health and can participate directly or indirectly in the oxidation of lipids. The food industry produces large amounts of by-products and waste, which can be used for substances with high added value, such as natural antioxidants to replace the synthetic ones. In addition, this type of waste has a significant environmental impact due to high organic load and costs due to handling, transport and storage, among other processes. The present Doctoral thesis has obtained extracts rich in polyphenols, from three agro-industrial waste, natural: leaves of Borage, avocado seed and pericarp of pineapple. The conventional extraction by batch or continuous, has been applied to obtain polyphenols from these wastes. The conventional process has been optimized through the use of response surface methodology and equations of mass transfer: Fick law, theory of film, empirical, Peleg and speed law have been studied to establish a representative mathematical model. The diffusion coefficients were determined with the Fick law equation. Also have been applied new techniques, such as magnetic pulses and extraction assisted by ultrasound, to improve or accelerate the process of extraction, which has provided a 280% increase in the quantity of bioactive components obtained seed from avocado applying extraction assisted with ultrasound and a 520% of the leaves of Borage with extraction using magnetic pulses. In the kinetics of extraction, the studied equations had a adjustment, R2, between 0.99 and a 0.81. The extracts obtained have been evaluated in different models of food: emulsions, mincemeat and cupcakes, to determine if they increase the stability and prevent or retard the oxidation of fats and oils. There has been a decrease in the formation of oxidation products, both primary and secondary : from 80 to 90% (hydroperoxides) in emulsions, up to a 90% in products of secondary oxidation in the minced meat with extracts of Borage and avocado seed; and between 50 and 90% in the muffins with pineapple extract. Therefore it is shown that has been prolonged useful life time and increased stability against oxidation. Conclusion, in the study, was demonstrated that the use of by-products from agroindustry was useful to prepare natural extracts with antioxidants. These wastes represent a cost for industry and can be used to obtain compounds with high added value. Also, They slow down the oxidation of fats in different models of food. The by-products of the production industry of Borage (leaves), avocado (seeds) and pineapple (epicarp) contain large amounts of polyphenols and show a remarkable antioxidant capacity. In addition, these wastes may be material for the production of polyphenols such as acid rosmarinic and chlorogenic employing technologies appropriate for its refining. / Los vegetales y frutas son alimentos que poseen gran cantidad de compuestos beneficiosos para la salud, además de ser imprescindibles en la dieta. Entre sus componentes se encuentran las sustancias fenólicas. Estos compuestos poseen una gran actividad antiradicalaria y pueden ser utilizados para incrementar la estabilidad de los alimentos, ya que poseen la capacidad de evitar la peroxidación de los lípidos y pueden proteger incluso frente a la oxidación causada por cationes metálicos. Estos cationes favorecen la creación de especies reactivas de oxígeno, perjudiciales para la salud y pueden participar directa o indirectamente en la oxidación de los lípidos. La industria de los alimentos produce gran cantidad de subproductos y desperdicios, que se pueden utilizar para obtener sustancias de alto valor añadido, como antioxidantes naturales y sustitutos de los sintéticos. Además, este tipo de residuo posee un gran impacto ambiental debido a la gran carga orgánica y tiene un coste debido a manipulación, transporte y almacenamiento, entre otros procesos. En la presente Tesis Doctoral se ha estudiado la obtención de extractos naturales, ricos en polifenoles, a partir de tres desperdicios agroindustriales: Hojas de borraja, semilla de aguacate y epicarpio de piña. Se ha aplicado la extracción convencional, por lotes y en continuo, para obtener polifenoles a partir de estos residuos. Se han optimizado los procesos convencionales mediante el uso de la metodología de superficie de respuesta y se han aplicado las ecuaciones de transferencia de masa: Ley de Fick, teoría del film, empírica, Peleg y ley de velocidad, para obtener un modelo matemático representativo. La ecuación de la ley de Fick se ha usado para conseguir los coeficientes de difusión en las extracciones. Además se han aplicado técnicas novedosas, tales como, pulsos electromagnéticos y extracción asistida por ultrasonidos, para así mejorar y/o acelerar el proceso de extracción, lo que ha proporcionado un incremento de un 280% en la cantidad de componentes bioactivos obtenidos de la semilla de aguacate aplicando extracción asistida con ultrasonidos y un 520% de las hojas de borraja con la extracción mediante el uso de pulsos electromagnéticos. Con respecto a la cinética de extracción, el ajuste R2 de las ecuaciones estudiadas está entre un 0.81 y 0.99. Se han evaluado los extractos obtenidos en diferentes modelos de alimentos: emulsiones, carne picada y magdalenas, para determinar si aumentan la estabilidad y evitan o retardan la oxidación de las grasas y aceites. Se ha observado una disminución en la formación de los productos de la oxidación, tanto primaria como secundaria: entre un 80 y un 90% (hidroperóxidos) en las emulsiones, en un 90% los productos de oxidación secundaria en la carne picada con extractos de borraja y aguacate; y entre un 50 y un 90% en las madalenas con extracto de piña. Por lo tanto queda demostrado que se ha prolongado el tiempo de vida útil y ha aumentado la estabilidad frente a la oxidación. Como conclusión global, se ha demostrado que el uso de subproductos de la agroindustria es muy útil para la elaboración de extractos naturales que incorporan antioxidantes y es una materia prima importante que pasa de ser un residuo por el que se ha de pagar a ser un producto que permite obtener compuestos de alto valor añadido. Ralentizan la oxidación de las grasas en diversos modelos de alimentos. Los subproductos de la industria de la producción de borraja (hojas), aguacate (semillas) y piña (epicarpio) contienen gran cantidad de polifenoles y muestran una remarcable capacidad antioxidante. Además, estos desperdicios pueden ser material para la producción de polifenoles tales como el ácido rosmarínico y clorogénico empleando las tecnologías adecuadas para su refinación.