A nivel país conviven diferentes sistemas productivos intensivos y extensivos con actividades agroindustriales que generan gran cantidad de residuos orgánicos (RO) de diferente origen, algunos de ellos de difícil manejo, los cuales podrían utilizarse como enmiendas orgánicas (EO). La aplicación eficiente de los RO depende de muchos factores que están interrelacionados, como sus propiedades intrínsecas y las propiedades del suelo donde se aplica. Por ello, la hipótesis general fue: ―la aplicación eficiente y ambientalmente segura de RO agroindustriales, requiere conocer las características particulares del producto a aplicar, las características del suelo y la dinámica de los cambios posteriores a la aplicación, así como los efectos sobre el desarrollo y la nutrición del trigo‖. El objetivo general fue estudiar diferentes RO agroindustriales generados en el sudoeste bonaerense, su factibilidad de reutilización y aplicación al suelo, y su posterior efecto sobre el desarrollo y nutrición del cultivo de trigo. Para ello, se caracterizaron 17 RO con diferente grado de biotransformación, para poder utilizarlos como EO. Se pudo comprobar que la combinación de análisis químicos y espectrométricos otorgan información relevante para entender el comportamiento de los RO al ser aplicados al suelo. La dinámica de las transformaciones de las fracciones orgánicas y la disponibilidad de macronutrientes depende de las características del RO, principalmente su relación C:N y del tipo de suelo, mayormente dado por su granulometría. Las biotransformaciones fueron útiles para modificar a nivel molecular la composición del RO y así aumentar su potencialidad de uso como EO. Se observaron resultados positivos para el cultivo de trigo ante la aplicación de RO más estables, identificados principalmente por una relación C:N menor a 38:1. Como otra alternativa de aprovechamiento, se posiciona la extracción de sustancias húmicas (SH) de los RO. Su aplicación foliar en trigo como bioestimulante mejoró la producción del cultivo en un año con estrés hídrico, donde la dosis tuvo mayor relevancia que la composición de las SH aplicadas. / In the country, different intensive and extensive production systems coexist with agro-industrial activities that generate a large amount of organic residues (OR) of different origin, some of them difficult to manage, which could be used as organic amendments (OA). The efficient application of OR depends on many factors that are interrelated, such as its intrinsic properties and the properties of the soil where it is applied. Therefore, the general hypothesis was: "the efficient and environmentally safe application of agro-industrial OR requires knowing the particular characteristics of the product to be applied, the characteristics of the soil and the dynamics of the changes after the application, as well as the effects on the development and nutrition of wheat. The general objective was to study different agroindustrial OR generated in the southwestern of Buenos Aires, its feasibility of reuse and application to the soil, and its subsequent effect on the development and nutrition of the wheat crop. For this, 17 OR with different degrees of biotransformations were characterized, in order to use them as OA. It was possible to verify that the combination of chemical and spectrometric analyzes provide relevant information to determine the behavior of OR when applied to the soil. The dynamics of the transformations of the organic fractions and the availability of macronutrients depend on the characteristics of the OR, mainly its C:N ratio and the type of soil, mainly given by its granulometry. Biotransformations were useful to modify the composition of OR at the molecular level and thus increase its potential for use as OA. Positive results were observed for the wheat crop when applying more stable OR, mainly identified by a C:N ratio of less than 38:1. As another use alternative, the extraction of humic substances (HS) from the OR is positioned. Its foliar application in wheat as a biostimulant improved crop production in a year with water stress, where the dose was more relevant than the composition of the HS applied.

El sistema de centrifugación bifásico para la extracción del aceite de oliva, genera un único subproducto denominado alperujo que, debido a sus características fisicoquímicas se convierte en un desecho poco amigable para el medio ambiente. El sudoeste de la provincia de Buenos Aires (SOB) constituye una nueva área de producción olivícola, con importante intensificación de la actividad, que impulsa la necesidad de analizar opciones para su reutilización. En esta Tesis se plantea la reconversión del alperujo, como sustrato de bajo costo para la producción de pigmentos carotenoides. Para tal fin, se evaluaron levaduras del género Rhodotorula (Rh. mucilaginosa LPSC 638, Rh. graminis Y52 y Rh glutinis Y54). En primer lugar, se prepararon y caracterizaron diferentes medios derivados del alperujo: Extractos acuosos (EAs) de diferentes concentraciones (5, 10, 20 y 30 % p/V) y la fracción líquida del alperujo (AA). Por otra parte, se desfenolizaron los medios con mayor concentración de biofenoles (EA 30% y AA), mediante la técnica partición líquido-líquido. Todos estos medios, se utilizaron para evaluar el desarrollo y la biosíntesis de carotenoides en Rh. mucilaginosa LPSC638. Asimismo, se evaluó la influencia del inhibidor Imidazol en su vía carotenogénica. También, se estudió el metabolismo de la levadura asociado a fuentes de C y N. Al mismo tiempo, se realizaron ensayos de fitotoxicidad en EAs y AA normales y desfenolizados, sobre semillas de Lactuca sativa L. En segundo lugar, se analizó al alperujo en conjunto con el bagazo de cebada (BSG), como medios de cultivo sólidos. Finalmente, se analizó la estrategia de acoplar la producción de carotenoides con la recuperación de biofenoles desde el alperujo. Para ello, se utilizó como medio de cultivo, la fracción líquida del alperujo tratado hidrotermalmente (Sevilla, España. Patent No. US 6,849,770 B2 , 2005), para analizar el desarrollo y producción de carotenoides en Rh. mucilaginosa LPSC 638 y dos especies aisladas desde residuos olivícolas (Rh. graminis Y52 y Rh glutinis Y54). Los resultados obtenidos fueron: Capítulo 1. Los EAs y AA ofrecen fuentes de C y N, además de un rango de pH adecuado para el desarrollo de Rh. mucilaginosa LPSC 638. La técnica de desfenolización utilizada redujo el 45% y 30% de biofenoles en EAs y AA, respectivamente. Capítulo 2: La levadura se desarrolló y sintetizó carotenoides en todas las concentraciones de EAs y AA. Metabolizó azúcares presentes y no consumió biofenoles. Los carotenoides sintetizados fueron: toruleno, torularodina, β-caroteno y γ-caroteno. Capítulo 3: La presencia de imidazol no afectó el desarrollo de Rh. mucilaginosa LPSC 638. Se obtuvo la mayor cantidad del caroteno en el medio con mayor concentración de imidazol (1000 ppm). Esta cantidad fue muy inferior respecto a la reportada en bibliografía. Capítulo 4: Rh. mucilaginosa LPSC 638 pudo desarrollarse en medios sólidos, formados por alperujo, BSG y combinación. Los carotenoides sintetizados fueron: toruleno, torularodina y β-caroteno. Capítulo 5: La fitotoxicidad sobre semillas de Lactuca sativa L., se reduce en tratamientos con medios desfenolizados y después del desarrollo de la levadura. No hay efectos fitotóxicos cuando las semillas son tratadas con medios más diluídos (EAs de 5 % y 10%). Capítulo 6: El proceso de desfenolización favorece el desarrollo y síntesis de carotenoides en Rh. mucilaginosa LPSC 638. En el AA tratado hidrotermalmente, Rh. glutinis Y54, Rh. graminis Y52 y Rh. mucilaginosa LPSC 638 producen: torularodina, toruleno, β-caroteno y γ-caroteno. Rh. glutinis Y54 y Rh. graminis Y52, se desarrollaron mejor con respecto a Rh. mucilaginosa LPSC 638. La técnica favorece la recuperación del hidroxitirosol. / The two-phase centrifugation system for extracting olive oil generates a single by- product called alperujo. Due to its physicochemical characteristics, alperujo is a non- ecological waste. The southwest of Buenos Aires province (SOB) constitutes a new area of olive oil production, with a significant intensification of the activity, which drives the need to analyze options for its reuse. This thesis proposes the reconversion of alperujo as a low-cost substrate for producing carotenoid pigments. For this purpose, yeasts of the genus Rhodotorula (Rh. mucilaginosa LPSC 638, Rh. graminis Y52 and Rh. glutinis Y54) were evaluated. First, different alperujo-derived media were prepared and characterized: aqueous extracts (AE) of different concentrations (5, 10, 20 and 30 % w/V) and the liquid fraction of alperujo (AA). On the other hand, the media with the highest concentration of biophenols (EA 30% and AA) were dephenolized using the liquid-liquid partitioning technique. All these media were used to evaluate the development and biosynthesis of carotenoids in Rh. mucilaginosa LPSC 638. The influence of the inhibitor Imidazole on the carotenogenic pathway was also evaluated. Also, yeast metabolism associated with different C and N sources was studied. At the same time, phytotoxicity tests were performed on normal and dephenolized AE and AA on seeds of Lactuca sativa L. Secondly, alperujo was analyzed together with beer spent grain (BSG) as solid culture media. Finally, the strategy of coupling carotenoid production with biophenol recovery from alperujo was analyzed. For this purpose, the liquid fraction of hydrothermally treated alperujo (Sevilla, España. Patent No. US 6,849,770 B2, 2005), was used as a culture medium to analyze the development and production of carotenoids in Rh. mucilaginosa LPSC 638 and two species isolated from olive residues (Rh. graminis Y52 and Rh. glutinis Y54). The results obtained in each chapter were: Chapter 1. EAs and AA provide sources of C and N, as well as a suitable pH for the development of Rh. mucilaginosa LPSC 638. The dephenolization technique used reduced 45% and 30% of biophenols in EAs and AA, respectively. Chapter 2: The yeast developed and synthesized carotenoids at all concentrations of EAs and AA. It metabolized the sugars present and did not consume biophenols. The carotenoids synthesized were: torulene, torularhodin β-carotene and γ-carotene. Lycopene was found only when media contained the inhibitor imidazole. Chapter 3: The presence of imidazole did not affect the development of Rh. mucilaginosa LPSC 638. The highest amount of carotene was obtained in the medium with the highest concentration of imidazole (1000 ppm). This amount was lower than that reported in literature. Chapter 4: Rh. mucilaginosa LPSC638 can grow on solid media, consisting of alperujo, BSG and a combination of both. The carotenoids synthesized were: torulene, torularodine and β-carotene. Chapter 5: Phytotoxicity on Lactuca sativa L. seeds is reduced in treatments with dephenolized media and after yeast development. There are no phytotoxic effects when seeds are treated with more diluted media (5 % and 10 % EAs). Chapter 6: The dephenolization process favors the development and synthesis of carotenoids in Rh. mucilaginosa LPSC 638. In the dephenolized liquid fraction of hydrothermally treated alperujo, Rh. glutinis Y54, Rh. graminis Y52 and Rh. mucilaginosa LPSC 638 produce: torularhodin, torulene, β-carotene and γ-carotene. Rh. glutinis Y54 and Rh. graminis Y52 performed better than Rh. mucilaginosa LPSC 638. The technique facilitates the recovery of Hydroxytyrosol.

The research work developed in the present thesis deals with the upgrading of moist agroindustrial wastes by torrefaction and hydrothermal carbonization for their subsequent use as bioenergy feedstocks in industrial and domestic systems. The Mediterranean region concentrates the main producer countries of olive oil, canned foodstuffs and juices worldwide, and thus produces large amounts of moist agroindustrial wastes needing suitable management treatments. Unfortunately, their use in energy applications is not directly an efficient option, since this kind of wastes present moisture contents higher than 65% and low energy density. Therefore, the main objective of the present work is to convert moist agroindustrial wastes in profitable materials that can be used in energy purposes. Low temperature treatments such as torrefaction (TF) and hydrothermal carbonization (HTC) were selected in order to maximize the solid recovery and minimize energy requirements and costs. On the one hand, torrefaction of olive mill waste was studied. On the other, hydrothermal carbonization of olive mill waste, artichoke wastes and orange juice wastes was studied as a potential alternative to dry treatments. Through these investigations, it was possible to bear out that HTC is more energy beneficial to treat moist agroindustrial wastes than TF, leading to energy savings up to 50%. Then, since HTC was considered more appropriate than TF to manage this kind of wastes, following investigations were focused on a deeply study of the HTC process, hydrochar properties and its use in possible energy applications. The effect of lipids on the HTC process and hydrochar properties was studied and it was found that lipids, which mainly remain on the hydrochar, improve the hydrophobicity of the solid and thus reduce its moisture content, decreasing the total energy requirements of the global low temperature upgrading process. In addition, it was found that lipids retain antimicrobial liposoluble substances on the solid and thus improve the biodegradability of the HTC-liquor. Then, it was concluded that, although HTC is an effective treatment regardless the lipids loading, HTC is energetically and enviromentally more advantageous as the amount of lipids contained in the raw wastes increases. When considering the use of hydrochars as renewable fuels for both industrial and domestic applications, ashes behaviour and related emissions are important concerns. To improve ash fusibility characteristics of hydrochars, the composition of their ashes was modified with rice hulls and/or mineral additives. It was found that rice hulls and kaolin are able to increase the hydrochar ash fusion characteristic temperatures to values higher than 1500ºC. The high cost of kaolin could limit its application. Thus, rice hulls were considered the best option among the additives studied, since consisting of a waste, allows reaching economic and sustainability criteria. Emissions associated with the combustion of hydrochars were assessed and compared with those associated with raw materials, torrefied materials (TF-chars) and conventional fuels (i.e., anthracite and wood). Experiments were conducted in both a lab-scale furnace and a commercial domestic pellet stove. Lab-scale experiments showed that hydrochar and TF-char lead to 40% lower emissions of light hydrocarbons but 50% higher emissions of SVOCs and PAHs than OMW. As compared with conventional fuels emissions of hydrochar and TF-chars were substantially higher than those associated with anthracite, whereas the toxicity factor of hydrochar was similar to that of wood. Experiments conducted in the domestic pellet stove showed that the toxicity associated with hydrochar was very similar to that of OMW, although it duplicated that of wood pellets. Hence, it is mandatory to ensure good combustion conditions to avoid the release of toxic compounds to the environment. Finally, the life cycle analysis (LCA) of HTC coupled with energy recovery from the hydrochar was conducted to determine its environmental implications and compare them with the impacts associated with current management options. Results indicated that HTC and subsequent energy generation is more beneficial than biological treatments. However, this scenario was less advantageous than direct incineration, due to the energy losses that occur during HTC and the discharge of HTC-liquor to the environment. Thus, it is recommended that future research efforts focus on the evaluation of appropriate HTC-liquor treatments and methods to improve the energy retention efficiencies of the hydrochar.

Tesis por compendio / [ES] La investigación de la presente Tesis doctoral busca estudiar la respuesta del consumidor a productos enriquecidos en fibra mediante la incorporación de subproductos de la industria alimentaria.Se estudió el interés de los consumidores uruguayos en diferentes mejoras nutricionales, el tipo de elaboración y cómo ha cambiado en los últimos diez años. Los resultados muestran que la respuesta de los consumidores es distinta dependiendo del tipo de queso. Solo en el queso untable, hay interés en la reducción de grasa. Respecto a los cambios con el tiempo, se observó para el queso semi-blando, un aumento en el interés por la elaboración artesanal. Se estudió el uso de distintos subproductos como ingredientes en el enriquecimiento en fibra de productos de consumo habitual. Se trabajó con el descarte de la producción de jugo de arándanos. Este se transformó en una harina y se incorporó a la formulación de galletas. Las expectativas de los consumidores al observar la etiqueta de esta galleta fueron tan buenas como una galleta sin fibra. Sin embargo, cuando la probaron sin tener información les gustó menos que la galleta sin fibra, pero al conocer que era rica en fibra aumentó su aceptabilidad ligeramente. Por lo tanto, aunque les interesan las galletas ricas en fibra, no están dispuestos a comprometer aspectos hedónicos por atributos saludables. El segundo subproducto estudiado fue el generado durante la producción de jugo de manzana. La pulpa que se transformó en harina, se usó para el enriquecimiento en fibra de un bizcochuelo. Se estudió la respuesta de los consumidores al bizcochuelo enriquecido en fibra en presencia o no de la etiqueta con información "fuente de fibra" y "con fibra de manzana", comparativamente con un producto comercial sin fibra. Se evaluó la aceptabilidad y los motivos por los que lo compraría o no. Los resultados indican que la aceptabilidad del bizcochuelo enriquecido en fibra aumentó significativamente con la información, lo que indica que además de la declaración "fuente de fibra", la indicación del origen de la fibra "con fibra de manzana" aumenta la aceptabilidad que el consumidor percibe de estos productos. Como tercer subproducto se utilizó el residuo de la industria cervecera, BSG (brewery spent grain). Se desarrollaron tres productos (pan, pasta y leche chocolatada) enriquecidos con fibra mediante la adición de BSG. Se evaluó el impacto del enriquecimiento de la fibra en las características sensoriales, la aceptabilidad y la intención de compra de los consumidores y luego en las emociones que el producto transmitía. La incorporación de fibra en los tres productos tuvo impacto significativo en las características sensoriales. Estas afectaron de forma distinta a la aceptabilidad y a la intención de compra dependiendo del producto. En lo que respecta a las emociones, se puede percibir una ambivalencia según los diferentes productos enriquecidos dependiendo si la fibra es percibida o no. Cuando la detectan se sienten más confiados en consumir el producto y con menos culpa. Por lo tanto, las características sensoriales que el consumidor percibe asociado a la fibra puede, en algunos productos, aumentar la intención de compra del consumidor y hacerle sentir mejor.Se estudió el efecto de la forma de comunicación del enriquecimiento de BSG en la respuesta del consumidor a hamburguesas de carne y si dependía de la marca comercial. Se consideraron tres marcas (una líder, una de bajo precio y una artesanal) y utilizando su empaque original se diseñaron tres etiquetas incluyendo diferente tipo de información y un símbolo representando sustentabilidad. La marca fue el único factor estudiado que afectó la intención de compra y sin embargo el tipo de información no tuvo efecto. Por todo lo obtenido podemos decir que es posible utilizar subproductos de la industria alimentaria como ingredientes para enriquecer nutricionalmente otros alimentos. / [CA] La investigació de la present Tesi doctoral busca estudiar la resposta del consumidor a productes enriquits en fibra per mitjà de la incorporació de subproductes de la indústria alimentaria.Se va estudiar l'interés dels consumidors uruguaians en diferents millores nutricionals, el tipus d'elaboració i com ha canviat en els últims deu anys. Els resultats mostren que la resposta dels consumidors és distinta depenent del tipus de formatge. Només en el formatge untable, hi ha interés en la reducció de greix. Respecte als canvis amb el temps, es va observar per al formatge semi-blando, un augment en l'interés per l'elaboració artesanal. Es va estudiar l'ús de distints subproductes com a ingredients en l'enriquiment en fibra de productes de consum habitual. Es va treballar amb el descart de la producció de suc de nabius. Este es va transformar en una farina i es va incorporar a la formulació de galletes. Les expectatives dels consumidors a l'observar l'etiqueta d'esta galleta van ser tan bones com una galleta sense fibra. No obstant això, quan la van provar sense tindre informació els va agradar menys que la galleta sense fibra, però al conéixer que era rica en fibra va augmentar la seua acceptabilitat lleugerament. Per tant, encara que els interessen les galletes riques en fibra, no estan disposats a comprometre aspectes hedònics per atributs saludables. El segon subproducte estudiat va ser el generat durant la producció de suc de poma. La polpa que es va transformar en farina, es va usar per a l'enriquiment en fibra d'un bizcochuelo. Es va estudiar la resposta dels consumidors al bizcochuelo enriquit en fibra en presència o no de l'etiqueta amb informació;"fuente de fibra"; "con fibra de manzana";, comparativament amb un producte comercial sense fibra. Es va avaluar l'acceptabilitat i els motius pels quals ho compraria o no. Els resultats indiquen que l'aceptab. Com a tercer subproducte es va utilitzar el residu de la indústria cervesera, BSG (brewery spent grauet) . Es van desenrotllar tres productes (pa, pasta i llet xocolatada) enriquits amb fibra per mitjà de l'addició de BSG. Es va avaluar l'impacte de l'enriquiment de la fibra en les característiques sensorials, l'acceptabilitat i la intenció de compra dels consumidors i després en les emocions que el producte transmetia. La incorporació de fibra en els tres productes va tindre impacte significatiu en les característiques sensorials. Estes van afectar de forma diferent de l'acceptabilitat i a la intenció de compra depenent del producte. Pel que fa a les emocions, es pot percebre una ambivalència segons els diferents productes enriquits depenent si la fibra és percebuda o no. Quan la detecten se senten més confiats a consumir el producte i amb menys culpa. Per tant, les característiques sensorials que el consumidor percep associat a la fibra pot, en alguns productes, augmentar la intenció de compra del consumidor i fer-li sentir mejor.Se va estudiar l'efecte de la forma de comunicació de l'enriquiment de BSG en la resposta del consumidor a hamburgueses de carn i si depenia de la marca comercial. Es van considerar tres marques (una líder, una de baix preu i una artesanal) i utilitzant el seu prestància original es van dissenyar tres etiquetes incloent diferent tipus d'informació i un símbol representant sustentabilidad. La marca va ser l'únic factor estudiat que va afectar la intenció de compra i no obstant això el tipus d'informació no va tindre efecte. Per tot allò que s'ha obtingut podem dir que és possible utilitzar subproductes de la indústria alimentària com a ingredients per a enriquir nutricionalment altres aliments. / [EN] The main focus of this work is studying the consumer's response to fibre enriched products by incorporating by-products from the food industry. The interest of Uruguayan consumers in different nutritional improvements and the method of preparation was studied. In the last decade, products with extra benefits have become much more common in the market, and the variation of this interest in recement years was also studied. The results show that the response of consumers is different depending on the type of cheese. Only in spreadable cheese, there is a certain degree of interest only in the reduction of fat. Regarding the changes over time, an increase in interest in artisanal production was observed for semi-soft cheese. Contrary to expectations, there was no increase in consumer interest for any of the nutritional improvements. The use of different by-products as ingredients for the fibre enrichment of products of habitual consumption was studied. The first by-product used was the residue from the blueberry juice production. This was transformed into a flour and incorporated into the cookie. The hedonic consumer expectations for this cookie when looking at the label were as good as a non-fibre cookie. However, when they tasted it without information, they liked it less than the non-enriched cookie, although knowing that it was rich in fibre increased its acceptability slightly. Therefore, while consumers are interested in high fibre cookies, they are not willing to compromise hedonic aspects for healthy attributes. The second by-product studied was the one generated during the production of apple juice. This pulp that was transformed into flour and used for the fibre enrichment of a sponge cake. The response of consumers to the fibre enriched sponge cake was studied with and without information on the label ("source of fibre" and "with apple fibre") in comparison with a commercial product. Product's acceptability were studied. The results show that the acceptability of the fibre enriched sponge cake increased significantly with the information, indicating that in addition to the claim "source of fibre", knowing the of origin of the fibre "with apple fibre" increases the acceptability that the consumer perceives. The third by-product used was the residue from the brewing industry, BSG (brewery spent grain). Three different products were developed (bread, pasta and chocolate milk) enriched with fibre by adding BSG. First, the impact of fibre enrichment on sensory characteristics, acceptability and purchase intention of consumers was evaluated. Finally, the effect of the products on the emotions of the consumers was studied. The incorporation of fibre in the three products had a significant impact on the sensory characteristics. However, these affected acceptability and purchase intention differently depending on the product. Regarding emotions, an ambivalence can be perceived in what is generated by the different enriched products depending on whether the fibre is perceived or not. When they detect it, they feel more confident in consuming the product and with less guilt. Therefore, the sensory characteristics that the consumer perceives associated with fibre can, in some products, not only increase the consumer's purchase intention but also make them feel better. The effect of the way to communicate the BSG enrichment on the consumer's response to meat burgers, and whether it depended on the commercial brand was studied. Three brands were considered (one leading, one low-priced and one artisanal) and using their original packaging, three labels were designed including different types of ways of conveying the information and a symbol representing sustainability. The brand was the only factor studied that affected purchase intention, and the way used to convey the information had no effect. In conclusion, it is possible to use by-products from the food industry as ingredients to nutritionally enrich other foods. / The financial support of Generalitat Valenciana (Project Prometeo 2017/189) and LATU, Uruguay for Arcia’s stay at IATA, are all gratefully acknowledged. / Curutchet González, A. (2021). Uso de subproductos de la industria agroalimentaria como fuente de fibra. Respuesta de los consumidores [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/180385 / TESIS / Compendio

Tesis por compendio / [ES] El objetivo de esta tesis doctoral ha sido la valorización de los residuos agroindustriales de los frutos de la sandía (Citrullus lanatus) y del caqui (Diospyros kaki Thunb.) para obtener compuestos de alto valor añadido con potenciales aplicaciones tecnológicas en la industria alimentaria. En concreto, la corteza de la sandía y los descartes del caqui se contemplan como una prometedora fuente de pectina, no sólo por la importancia económica de los cultivos, sino también por las interesantes características estructurales de la pectina extraída y sus propiedades funcionales. Además, se sabe que los frutos del caqui son una fuente de compuestos bioactivos que pueden utilizarse para diseñar productos alimentarios más saludables. En la primera parte de esta tesis, se llevó a cabo una metodología de superficie de respuesta para evaluar cómo afectan los diferentes parámetros del proceso a la composición, las características estructurales y el rendimiento de extracción de la pectina de la corteza de la sandía (WRP). A partir de estos resultados, se utilizó una combinación de herramientas reológicas, microestructurales y de dispersión para dilucidar el mecanismo de estabilización de la emulsión de WRP, que fue capaz de retener altas cantidades de aceite de girasol (>60%), evitando la coalescencia y la floculación. A continuación, se evaluó el efecto de la des-ramificación contralada enzimáticamente, la des-esterificación y la eliminación de proteínas, en la composición y la estructura molecular de la WRP, y se analizó en profundidad el potencial de la pectina tratada enzimáticamente para preparar hidrogeles con la adición de CaCl2, con el fin de comprender cómo la estructura de la pectina y la composición del extracto afectaban a la formación y las propiedades del gel. Se observó que las pequeñas cadenas laterales de arabinogalactano presentes en la pectina con bajo grado de esterificación, actuaban como refuerzo, induciendo la formación de redes más densamente empaquetadas y de hidrogeles más fuertes que sus homólogos menos ramificados. La pectina de sandía tratada enzimáticamente y con mejores propiedades de gelificación y rendimiento, se utilizó posteriormente para desarrollar estructuras de aerogeles utilizando secado con CO2 supercrítico. La formación de una estructura compactada durante la formación del aerogel lo convirtió en un buen candidato como sistemas de liberación de compuestos activos. En la segunda parte de la tesis, se estudió la potencial valorización de residuos de biomasa de caqui mediante la extracción de compuestos bioactivos y extractos ricos en pectina y la evaluación de sus propiedades funcionales. Un extracto rico en polifenoles obtenido a escala semi-industrial mostró actividad antiviral y fue capaz de reducir el envejecimiento celular y el contenido de grasa sin afectar al desarrollo del organismo modelo C. elegans. Además, se optimizaron y caracterizaron las condiciones de extracción de ingredientes funcionales a base de pectina y polifenoles, cuya composición dependió de la severidad de las condiciones de extracción. Estos extractos funcionales de pectina mostraron actividad antiviral, probablemente potenciada por la mayor estabilidad de los polifenoles que forman complejos con la pectina y se exploró, de manera exitosa, su aplicación como recubrimiento comestible en arándanos. / [CAT] L'objectiu d'aquesta tesi doctoral va ser la valorització de residus agroindustrials procedents de fruites de síndria (Citrullus lanatus) i caqui (Diospyros kaki Thunb.) per obtenir compostos d'alt valor afegit amb potencials aplicacions tecnològiques en la indústria alimentària. En concret, l'escorça de síndria i els descarts de caqui es preveuen com una prometedora font de pectina, no només per la importància econòmica dels cultius, sinó també per les interessants característiques estructurals de la pectina extreta i les propietats funcionals relacionades. A més, se sap que les fruites de caqui són una font de compostos bioactius que es poden utilitzar per dissenyar productes alimentaris més saludables. En la primera part d'aquesta tesi es va dur a terme una metodologia de superfície de resposta per avaluar com els diferents paràmetres de procés afecten la composició, les característiques estructurals i el rendiment d'extracció de la pectina de síndria (WRP). A partir dels resultats, es va utilitzar una combinació d'eines reològiques, microestructurals i de dispersió per dilucidar el mecanisme estabilitzador de l'emulsió de WRP, que va ser capaç de retenir altes quantitats d'oli de gira-sol (>60%), evitant la coalescència i la floculació. A continuació, es va avaluar l'efecte del de-brassament enzimàtic controlat, la des-esterificació i l'eliminació de proteïnes sobre la composició i l'estructura molecular del WRP i es va analitzar profundament el potencial de la pectina tractada enzimàticament per preparar hidrogels amb l'addició de CaCl2 per entendre com l'estructura de la pectina i la composició de l'extracte afectaven la formació i les propietats del gel. Es va observar que les petites cadenes laterals d¿arabinogalàctans presents a la pectina amb baix grau d'esterificació, actuaven com a reforç, induint la formació de xarxes més densament empaquetades i hidrogels més forts que els seus homòlegs menys ramificats. Posteriorment es va utilitzar la pectina de l'escorça de síndria tractada enzimàticament amb millors propietats gelificants i rendiment per desenvolupar estructures d'aerogel utilitzant CO2 supercrític. La formació d'una estructura compactada durant la formació d'aerogels la va convertir en un bon candidat per als sistemes de alliberació de compostos actius. En la segona part de la tesi es va estudiar la potencial valorització dels residus de biomassa de caqui mitjançant l'extracció de compostos bioactius i extractes rics en pectina i l'avaluació de les seves propietats funcionals. Un extracte obtingut a escala semi-industrialment ric en polifenols va mostrar una activitat antiviral i va ser capaç de reduir l'envelliment cel·lular i el contingut en greixos sense afectar el desenvolupament de l'organisme model de C. elegans. A més, es van optimitzar i caracteritzar les condicions d'extracció d'ingredients funcionals a base de pectina-polifenol, la composició de la qual depenia de la gravetat de les condicions d'extracció. Aquests extractes funcionals de pectina van mostrar una alta eficiència antiviral, probablement millorada per la major estabilitat dels polifenols com a complexos de pectina. De manera exitosa, es va explorar una potencial aplicació com a recobriment comestible sobre nabius. / [EN] The aim of this doctoral thesis was the valorisation of agro-industrial wastes from watermelon (Citrullus lanatus) and persimmon (Diospyros kaki Thunb.) fruits to obtain high added-value compounds with potential technological applications in the food industry. Specifically, watermelon rind and persimmon discards are envisaged as a promising pectin source, not only because of the economic importance of the crops but also because of the interesting structural features of the extracted pectin and related functional properties. Furthermore, persimmon fruits are known to be a source of bioactive compounds which can be used to design healthier food products. In the first part of this thesis, a response surface methodology was carried out to evaluate how different process parameters affect the composition, structural features and extraction yield of watermelon rind pectin (WRP). Based on the results, a combination of rheological, microstructural and scattering tools was used to elucidate the emulsion stabilizing mechanism of WRP, which was able to retain high amounts of sunflower oil (>60%), avoiding coalescence and flocculation. Then, the effect of controlled enzymatic debranching, de-esterification and protein removal on WRP composition and molecular structure was evaluated and the potential of the enzymatically-treated pectin for preparing hydrogels with the addition of CaCl2 was deeply analysed in order to understand how pectin structure and extract composition affected gel formation and properties. It was observed that the small arabinogalactan side chains present in the pectin with low degree of esterification, acted as a reinforcement, inducing the formation of more densely packed networks and stronger hydrogels than their less-branched counterparts. An enzymatically-treated WRP with better gelling properties and yield was subsequently used to develop aerogel structures using supercritical CO2. The formation of a compacted structure during aerogel formation made it a good candidate for drug delivery systems. In the second part of the thesis, the potential valorisation of persimmon biomass waste through the extraction of bioactive compounds and pectin-rich extracts and the evaluation of their functional properties was studied. A semi-industrially scaled-up polyphenol-rich extract showed an effective antiviral efficiency and it was able to reduce the cellular ageing and fat content without affecting the development of C. elegans model organism. Furthermore, the extraction conditions of functional pectin-polyphenol-based ingredients were optimized and characterized, which composition was dependent on the severity of the extraction conditions. These functional pectin extracts showed high antiviral efficiency, probably enhanced by the higher stability of the polyphenols as pectin complexes. A successful potential application was explored with an edible coating on blueberries. / This research was funded by grant RTI-2018-094268-B-C22 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by “ERDF A way of making Europe". Mendez D. A. is supported by the Ministry of Science, Technology and Innovation (Minciencias) of the Colombian Government (783-2017). M. J. Fabra and A. Martinez- Abad are recipients of Ramon y Cajal (RYC-2014-158) and Juan de la Cierva (IJDC-2017- 31255), respectively, from the Spanish Ministry of Economy, Industry and Competitiveness. This work was also funded by the grant INNVAL10-19-009-CA8250 from Agència Valenciana d ́Innovació (AVI). This research is part of the CSIC program for the Spanish Recovery, Transformation and Resilience Plan funded by the Recovery and Resilience Facility of the European Union, established by the Regulation (EU) 2020/2094. Interdisciplinary Platform for Sustainable Plastics towards a Circular Economy+. (PTI-SusPlast+) is also acknowledged for financial support. Project INNEST/2021/27 was granted by Agencia Valenciana de Innovación (AVI) and co- financed by the European Union through the Operative Programme of FEDER from Comunitat Valenciana 2014-2020. We also appreciate the funding of the CERCA program (Centres de Recerca de Catalunya) of the Generalitat de Catalunya and from the CIEN project “BIOPRO” from CDTI. Nune Sahakyan is kindly acknowledged for experimental support / Méndez Reyes, DA. (2022). Valorisation of Watermelon and Persimmon Fruit Residues to Obtain Compounds of Interest in Food Applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/191334 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] Esta tesis doctoral tuvo como objetivo principal el estudio, desarrollo y caracterización de nuevos materiales poliméricos mediante el uso de diferentes matrices poliméricas de origen natural y biodegradables, así como también de aditivos naturales y residuos agroindustriales, todo ello con la finalidad de obtener biopolímeros útiles en el sector envase y embalaje. Una de las matrices seleccionadas para su uso fue el bio-poli(etileno) de alta densidad (bio-HDPE). El bio-HDPE es un material que se puede obtener a partir de fuentes naturales renovables. Sin embargo, no es susceptible de biodegradación, es por ello que se planteó la adición de cargas y aditivos naturales a la matriz polimérica, con la finalidad de obtener nuevos materiales en los que el uso de estas cargas permita una disminución de la cantidad de matriz polimérica necesaria, además de la posibilidad de proporcionarle al polímero nuevas características y propiedades gracias a los principios activos (fenoles, flavonoides, etc.) que poseen en su estructura. Las cargas utilizadas fueron por un lado harina de piel de caqui (PPF) y, por otro, lignina Kraft (KL). Teniendo en consideración la baja compatibilidad que existe entre la matriz polimérica y las cargas naturales debido básicamente a su inherente hidrofobicidad e hidrofilicidad, respectivamente, se propuso el uso de diferentes técnicas de compatibilización. Adicionalmente, teniendo en consideración que las cargas de origen natural tienen diferentes principios activos en su estructura, algunos de ellos con capacidad antioxidante se analizó su efecto en las propiedades térmicas de las muestras con (PPF). El estudio continuó con la utilización de poli(ésteres) como el poli(ácido láctico) (PLA) y poli(butilén succinato) (PBS). En el caso del PLA se buscó mejorar la fragilidad propia del material mediante la adición de un oligómero de ácido láctico (OLA) como agente plastificante y se obtuvo que a mayor cantidad de plastificante la ductilidad del PLA incrementaba. Adicionalmente, con el fin de enfocar el material al uso en el sector de envase y embalaje, se buscó mejorar sus propiedades barrera mediante la incorporación de nanomateriales, concretamente nanotubos de haloisita (HNTs). En el caso del PBS, si bien es un material biodegradable, su obtención aún depende de fuentes petroquímicas total o parcialmente, además que su producción implica un alto costo, por tanto, es importante la búsqueda de alternativas que permitan combinarlo con recursos naturales, para lograr un material menos costoso y más respetuoso con el medio ambiente. Es por ello que se consideró el uso de harina de cáscara de pistacho (SPF) como carga natural. Una última fase de la tesis consistió en el aprovechamiento de los residuos agroindustriales, mediante la extracción de algunos de sus biopolímeros, entre ellos proteínas, lignina y nanocristales de celulosa (CNC), los cuales luego fueron combinados, con la finalidad de obtener películas para su posible uso en el sector envase y embalaje. La lignina y los CNC fueron obtenidos a partir de las piñas de pino y utilizados como materiales de refuerzo para la matriz de proteína procedente del haba. La incorporación de dichos compuestos en la película de proteína dio lugar a un incremento en las propiedades mecánicas en términos de módulo de Young y resistencia a la tracción, además tuvo repercusión en las propiedades barrera, reduciendo la permeabilidad al vapor de agua y al oxígeno. En las muestras con CNC se observó un incremento en la hidrofobicidad de las películas obtenidas, relacionado también con la disminución en el contenido de humedad y la solubilidad reportados. Por tanto, de manera general se puede decir que con el trabajo desarrollado se pudieron obtener materiales biopoliméricos con características prometedoras para su aplicación en el sector envase y embalaje, planteando con ello opciones al uso de materiales poliméricos derivados del petróleo. / [CAT] Aquesta tesi doctoral va tindre com a objectiu principal l'estudi, desenvolupament i caracterització de nous materials polimèrics mitjançant l'ús de diferents matrius polimèriques d'origen natural i biodegradables, així com també d'additius naturals i residus agroindustrials, tot això amb la finalitat d'obtindre biopolímers útils en el sector envase i embalatge. Una de les matrius seleccionades per al seu ús va ser el bio-poli(etilé) d'alta densitat (bio-HDPE). El bio-HDPE és un material que es pot obtindre a partir de fonts naturals renovables. No obstant això, no és susceptible de biodegradació, és per això que es va plantejar l'addició de càrregues i additius naturals a la matriu polimèrica, a més de la possibilitat de proporcionar-li al polímer noves característiques i propietats gràcies als principis actius (fenols, flavonoides, etc.) que posseeixen en la seua estructura. Les càrregues utilitzades van ser d'una banda farina de pell de caqui (PPF) i, per un altre, lignina Kraft (KL). Tenint en consideració la baixa compatibilitat que existeix entre la matriu polimèrica i les càrregues naturals degut bàsicament a la seua inherent hidrofobicitat i hidrofilicitat, respectivament, es va proposar l'ús de diferents tècniques de compatibilització. Addicionalment, tenint en consideració que les càrregues d'origen natural tenen diferents principis actius en la seua estructura, alguns d'ells amb capacitat antioxidant, es va analitzar el seu efecte en les propietats tèrmiques de les mostres mostres amb (PPF). L'estudi va continuar amb la utilització de polièsters com el poli(àcid làctic) (PLA) i poli(butilén succinat) (PBS). En el cas del PLA es va buscar millorar la fragilitat pròpia del material mitjançant l'addició d'un oligòmer d'àcid làctic (ONA) com a agent plastificant i es va obtindre que a major quantitat de plastificant la ductilitat del PLA incrementava. Addicionalment, amb la fi que enfocar el material a l'ús en el sector d'envàs i embalatge, es va buscar millorar les seues propietats barrera mitjançant la incorporació de nanomaterials, concretament nanotubs d'haloisita (HNTs). En el cas del PBS, si bé és un material biodegradable, la seua obtenció encara depén de fonts petroquímiques totalment o parcialment, a més que la seua producció implica un alt cost, per tant, és important la cerca d'alternatives que permeten combinar-lo amb recursos naturals, per a aconseguir un material menys costós i més respectuós amb el medi ambient. És per això que es va considerar l'ús de farina de corfa de pistatxo (SPF) com a càrrega natural. Una última fase de la tesi va consistir en l'aprofitament dels residus agroindustrials, mitjançant l'extracció d'alguns dels seus biopolímers, entre ells proteïnes, lignina i nanocristals de cel·lulosa (CNC), els quals després van ser combinats, amb la finalitat d'obtindre pel·lícules per al seu possible ús en el sector envase i embalatge. La lignina i els CNC van ser obtinguts a partir de les pinyes de pi i utilitzats com a materials de reforç per a la matriu de proteïna procedent de la fava. La incorporació d'aquests compostos en la pel·lícula de proteïna va donar lloc a un increment en les propietats mecàniques en termes de mòdul de Young i resistència a la tracció, a més va tindre repercussió en les propietats barrera, reduint la permeabilitat al vapor d'aigua i a l'oxigen. En les mostres amb CNC es va observar un increment en la hidrofobicitat de les pel·lícules obtingudes, relacionat també amb la disminució en el contingut d'humitat i la solubilitat reportats. Per tant, de manera general es pot dir que amb el treball desenvolupat es van poder obtindre materials biopolimerics amb característiques prometedores per a la seua aplicació en el sector envase i embalatge, plantejant amb això opcions a l'ús de materials polimèrics derivats del petroli. / [EN] The main objective of this doctoral thesis was the study, development, and characterization of new polymeric materials using different polymeric matrices of natural origin and biodegradables, as well as natural additives and agro-industrial wastes, all with the aim of obtaining biopolymers useful in the packaging sector. One of the matrices selected for use was high-density bio-poly(ethylene) (bio-HDPE). Bio-HDPE is a material that can be obtained from natural renewable sources. However, it is not susceptible to biodegradation, which is why the addition of fillers and natural additives to the polymeric matrix was proposed. All of this with the purpose of obtaining new materials in which the use of these fillers allows a decrease in the amount of polymeric matrix required. In addition to the possibility of providing the polymer with new characteristics and properties thanks to the active principles (phenols, flavonoids, etc.) contained in its structure. The fillers used were persimmon peel flour (PPF) and Kraft lignin (KL). Considering the low compatibility between the polymeric matrix and the natural fillers, basically due to their inherent hydrophobicity and hydrophilicity, respectively, the use of different compatibilization techniques was proposed. In addition, taking into consideration that the fillers of natural origin have different active principles in their structure, some of them with antioxidant capacity, their effect on the thermal properties of the samples with (PPF) was analyzed. The study continued with the use of polyesters such as poly(lactic acid) (PLA) and poly(butylene succinate) (PBS). In the case of PLA, the aim was to improve the fragility of the material by adding a lactic acid oligomer (OLA) as a plasticizing agent. It was found that the greater the amount of plasticizer, the higher the ductility of PLA. Additionally, in order to focus the material for use in the packaging sector, it was sought to improve its barrier properties by incorporating nanomaterials, specifically halloysite nanotubes (HNTs). In the case of PBS, although it is a biodegradable material, its obtention still depends totally or partially on petrochemical sources, and its production implies a high cost; therefore, it is crucial to look for alternatives that allow combining it with natural resources, in order to achieve a less expensive and more environmentally friendly material. For this reason, pistachio shell flour (SPF) was considered as a natural filler. A final phase of the thesis consisted of using natural resources and agro-industrial wastes by extracting some of their biopolymers, including proteins, lignin, and cellulose nanocrystals (CNC), which were then combined in order to obtain films for possible use in the packaging sector. Lignin and CNCs were obtained from pine cones and used as reinforcing materials for the protein matrix obtained from faba beans. Incorporating these compounds in the protein film resulted increased mechanical properties in terms of Young's modulus and tensile strength, and also impacted on the barrier properties, reducing the permeability to water vapor and oxygen. In the CNC samples, an increase in the film's hydrophobicity was observed, which is also related to the decrease in moisture content and solubility reported. Therefore, in general, it is possible to say that with the work developed, it was possible to obtain biopolymeric materials with promising characteristics for their application in the packaging sector, thus offering options for the use of petroleum-derived polymeric materials. / This research is a part of the grant PID2020-116496RB-C22 funded by MICINN/AEI/10.13039/501100011033, and the projects AICO/2021/025 and CIGE/2021/094 funded by Generalitat Valenciana-GVA. Funding for open access charge: Universitat Politècnica de València. The authors want to thank the Spanish Ministry of Science and Innovation, gthe Ministry of Science and Innovation (MICINN) [MAT2017-84909-C2-2-R]. for funding this research. S. Rojas-Lema is a recipient of a Santiago Grisolia grant from Generalitat Valenciana (GVA) (GRISOLIAP/2019/132). / Rojas Lema, SP. (2022). Desarrollo y optimización de nuevas formulaciones de biopolímeros con principios activos para aplicaciones en el sector envase-embalaje [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/191458 / Compendio