Introducción: La seguridad alimentaria engloba cuatro dimensiones: Disponibilidad, Acceso, Utilización y estabilidad. La anemia es una enfermedad prevalente en los niños peruanos menores de 5 años. La relación entre seguridad alimentaria y anemia sigue siendo muy estudiada en diferentes enfoques. Objetivo: Evaluar la asociación entre seguridad alimentaria y la ocurrencia de anemia en niños menores de 5 años en el año 2019, a nivel regional y nacional. Metodología: Estudio analítico transversal, secundario a bases de datos. Resultados: Respecto al análisis bivariado, se observó un mayor ingreso total (soles) en niños que no tenían anemia respecto a los que sí, con 809 y 783 soles, respectivamente (p<0.001). Asimismo, se encontró que los niños sin anemia tienen mayor ingesta de hierro por miembro de familia que los niños con anemia (6.66 mg vs 6.5 mg) (p<0.001). Respecto al análisis multivariado, la inocuidad de agua medida por la prueba de cloro, la adecuada ingesta de hierro por miembro de familia y la producción de alimentos trazadores no afectados por el cambio climático aumentan un 0.63 g/dl (IC: 0.25- 1.00), 0.12 g/dl (IC: 0.02- 0.23) y 0.08 g/dl (IC: 0.1-0.10) los niveles de hemoglobina ajustada por altura, respectivamente. Conclusión: La seguridad alimentaria en sus dimensiones de utilización y estabilidad influyen positivamente en el nivel de hemoglobina ajustada por altura y, por ende, en la ocurrencia de anemia en los niños menores de 5 años en el Perú para el año 2019. / Introduction: Food Security encompasses four dimensions: Availability, Access, Utilization and Stability. Anemia is a prevalent disease in Peruvian children under 5 years old. The relationship between food security and anemia continues to be widely studied in different approaches. Objective: To evaluate the association between food security and the occurrence of anemia in children under 5 years old in 2019, regionally and nationally. Material and Method: Cross-sectional analytical study, secondary to databases. Results: Regarding the bivariate analysis, a higher total income (soles) was observed in children who did not have anemia compared to those who did, with 809 and 783 soles, respectively (p<0.001). Likewise, it was found that children without anemia have a higher intake of iron per family member than children with anemia (6.66 mg vs 6.5 mg) (p<0.001). Regarding the multivariate analysis, the safety of water measured by the chlorine test, the adequate intake of iron per family member and the production of tracer foods not affected by climate change increase by 0.63 g/dl (CI: 0.25-1.00). , 0.12 g/dl (CI: 0.02-0.23) and 0.08 g/dl (CI: 0.1-0.10) height-adjusted hemoglobin levels, respectively. Conclusions: Food security in its utilization and stability dimensions positively affects the hemoglobin level adjusted for height and, therefore, the occurrence of anemia in children under 5 years of age in Peru for the year 2019. / Tesis

Tesis por compendio / [ES] El arroz, es uno de los cereales más consumidos a nivel mundial y debido a su alto valor nutricional, forma parte de la dieta básica de la población en general. Su elevado contenido de almidón, sin modificar o tras su modificación, lo convierte en un alimento atractivo para la industria alimentaria. No obstante, este mismo componente favorece el desarrollo del Bacillus cereus después de su cocción. Este microorganismo forma esporas resistentes al calor, lo que supone un riesgo para el consumidor, especialmente si el arroz cocinado no se almacena a temperatura adecuada. En la presente tesis doctoral, se han propuesto algunas estrategias tecnológicas para mejorar el procesado y garantizar la inocuidad alimentaria del arroz y sus derivados. Estas estrategias consisten en la aplicación de plasma frío y en el uso de quitosano de insecto (Tenebrio molitor) como antimicrobiano. Desde el punto de vista tecnológico, se ha visto que la tecnología de plasma es capaz de modificar determinadas propiedades tecnológicas del almidón que dependen de la variedad del arroz. Estos resultados abren la puerta a un uso más amplio de este componente en la industria alimentaria y en la formulación de alimentos a la carta. En cuanto a la inocuidad del arroz, el plasma frío reduce los niveles de células vegetativas y de esporas de B. cereus, convirtiéndolo en una tecnología alternativa de desinfección de materias primas como el arroz, antes de su procesado posterior. El nivel de inactivación tanto de células vegetativas como de esporas, estuvo determinado por el tiempo y potencia de tratamiento, así como la matriz que lo contenía en el caso de las esporas. El quitosano de insectos redujo la termorresistencia del B. cereus y resultó ser bacteriostático o bactericida en función de la concentración y la temperatura de almacenamiento. Estos efectos lo convierten en una buena estrategia de control de dicho microorganismo en arroz y sus derivados. A través de un modelo de evaluación a la exposición se ha podido corroborar los resultados sobre el efecto del quitosano en el B. cereus, a la vez que se pone de manifiesto la importancia que tienen cambios accidentales en las condiciones de procesado sobre el nivel final de microorganismos en el alimento y del número inicial de microorganismos sobre el porcentaje de unidades infectas después del tratamiento. Los resultados de la presente tesis ponen de manifiesto estrategias más sostenibles que son capaces de mejorar el procesado y la inocuidad del arroz y productos derivados del mismo. / [CA] L'arròs és un dels cereals més consumits a nivell mundial i, a causa del seu alt valor nutricional, forma part de la dieta bàsica de la població en general. El seu alt contingut d'almidó, sense modificar o després de la seva modificació, el converteix en un aliment atractiu per a la indústria alimentària. No obstant això, aquest mateix component afavoreix el desenvolupament del Bacillus cereus després de la seva cocció. Aquest microorganisme forma espores resistents al calor, la qual cosa suposa un risc per al consumidor, especialment si l'arròs cuinat no es conserva a una temperatura adequada. En la present tesi doctoral, s'han proposat algunes estratègies tecnològiques per millorar el processament i garantir la innocuïtat alimentària de l'arròs i els seus derivats. Aquestes estratègies consisteixen en l'aplicació de plasma fred i en l'ús de quitosà d'insecte (Tenebrio molitor) com a antimicrobià. Des del punt de vista tecnològic, s'ha vist que la tecnologia de plasma és capaç de modificar certes propietats tecnològiques de l'almidó que depenen de la varietat de l'arròs. Aquests resultats obren la porta a un ús més ampli d'aquest component en la indústria alimentària i en la formulació d'aliments a la carta. Quant a la innocuïtat de l'arròs, el plasma fred redueix els nivells de cèl·lules vegetatives i d'espores de B. cereus, convertint-lo en una tecnologia alternativa de desinfecció de matèries primeres com l'arròs, abans del seu processament posterior. El nivell d'inactivació tant de cèl·lules vegetatives com d'espores va estar determinat pel temps i potència de tractament, així com la matriu que les contenia en el cas de les espores. El quitosà d'insectes va reduir la termoresistència del B. cereus i va resultar ser bacteriostàtic o bactericida en funció de la concentració i la temperatura d'emmagatzematge. Aquests efectes el converteixen en una bona estratègia de control d'aquest microorganisme en l'arròs i els seus derivats. A través d'un model d'avaluació a l'exposició s'ha pogut corroborar els resultats sobre l'efecte del quitosà en el B. cereus, alhora que es posa de manifest la importància que tenen accidentals canvis en les condicions de processat sobre el nivell final de microorganismes en l'aliment i del nombre inicial de microorganismes sobre el percentatge d'unitats infectades després del tractament. Els resultats de la present tesi posen de manifest estratègies més sostenibles que són capaces de millorar el processament i la innocuïtat de l'arròs i productes derivats del mateix. / [EN] Rice is one of the most widely consumed cereals worldwide, due to its high nutritional value, it is part of the population basic diet. Its high starch content, unmodified or modified, makes it an attractive ingredient for the food industry. However, this same component promotes the development of Bacillus cereus after cooking. This microorganism forms heat-resistant spores, which poses a risk to consumers, especially if the cooked rice is not stored at the correct temperature. In this doctoral thesis, some technological strategies have been proposed to improve the processing and ensure the food safety of rice and its derivatives. These strategies include the application of cold plasma and the use of insect chitosan from Tenebrio molitor as an antimicrobial. From a technological perspective, plasma technology has demonstrated its ability to modify technological properties of starch, which vary based on the type of rice. These results open the door to a broader use of this component in the food industry and in customized food formulation. Regarding the safety of rice, cold plasma reduces the levels of vegetative cells and spores of B. cereus, making it an alternative technology for disinfecting raw materials such as rice before further processing. The level of inactivation of both vegetative cells and spores was determined by the time and power of the treatment, as well as the matrix containing them in the case of the spores. Insect chitosan reduced the thermo-resistance of B. cereus and was found to be bacteriostatic or bactericidal depending on the concentration and storage temperature. These effects make it a good control strategy for this microorganism in rice and its derivatives. Through an exposure assessment model, the results on the effect of chitosan on B. cereus have been corroborated, while also highlighting the importance of accidental changes in processing conditions on the final level of microorganisms in the food and the initial number of microorganisms on the percentage of infected units after treatment. The results of this thesis demonstrate more sustainable strategies that are capable of improving the processing and safety of rice and its derivatives. / La presente tesis doctoral se enmarca dentro del Programa de Doctorado Ciencia, Tecnología y Gestión Alimentaria de la Universidad Politécnica de Valencia. Para el desarrollo de la presente tesis doctoral, María Inés Valdez Narváez, ha disfrutado de una beca concedida por la Generalitat Valenciana para la contratación de personal investigador predoctoral (ACIF/2021/424) llevada a cabo en el Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos de Valencia, Centro de Excelencia Severo Ochoa, así como una beca BEFPI concedida por la Generalitat Valenciana para Estancias de contratados predoctorales en centros de investigación fuera de la comunidad Valenciana (CIBEFP/2022/56) desarrollada en The Agriculture and Food Development Authority- TEAGASC (Dublin-Irlanda). Este trabajo ha sido cofinanciado además por los proyectos: fondos del Ministerio de Ciencia e Innovación Ref. PID2020- 116318RB-C31 y proyecto TRACE-RICE Ref. AMD-1934-1 / Valdez Narváez, MI. (2024). Estrategias tecnológicas para mejorar la desinfeccion y procesado de derivados de arroz [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/210721 / Compendio

[ES] El objetivo 2 para el desarrollo sostenible de la ONU es hambre cero. Concretamente, se trata de poner fin al hambre, lograr la seguridad alimentaria (SA) y la mejora de la nutrición y promover la agricultura sostenible. Hay que destacar que la inseguridad alimentaria no es un problema exclusivo de países en desarrollo, sino que en los países llamados desarrollados parte de la población tiene problemas para garantizar una nutrición adecuada. Por otro lado, si bien hasta la fecha gran parte del debate sobre la SA se ha centrado en aspectos relacionados con la accesibilidad y la producción de alimentos, se observa una tendencia hacia un concepto más integral de la SA que abarca también los cambios ambientales globales. Por esta razón, investigadores, gobiernos y organismos internacionales están proponiendo medidas de diversa índole, enfocadas en garantizar la seguridad alimentaria y nutricional de la población, por un lado, y en contrarrestar los impactos negativos que las actividades de producción y consumo de alimentos tienen sobre el medio ambiente y el cambio climático. En este sentido, el registro de datos relacionados con variables económicas y medioambientales, junto al conocimiento de expertos en estas áreas y el uso de herramientas de estadística aplicada, han contribuido a que, a partir de evidencias objetivas, se formalicen de una forma estructurada y coherente las acciones que pueden modificar el comportamiento social y económico de todos los agentes involucrados. En este contexto, la teoría económica en general, y la teoría del consumidor en particular, a partir del registro y procesado detallado de información estadística relacionada, han hecho posible analizar algunos aspectos de las actitudes, comportamientos y preferencias del consumidor. Dichos aspectos pueden ser utilizados como señales de las posibles reacciones que los consumidores tendrían en su demanda por algunos alimentos ante cambios en variables de mercado que no puede controlar, como los precios, o ante acciones de política pública que también pueden modificar sus decisiones de consumo tales como la aplicación de impuestos y/o subsidios, los cuales finalmente afectarán sus metas alimentarias y nutricionales. Por otro lado, el análisis de ciclo de vida (ACV) ha adquirido una gran fortaleza en términos de evaluación medioambiental. En concreto, el ACV en su variante consecuencial (ACV-C) presenta interés para la valoración de las posibles consecuencias sobre el medioambiente ante cambios exógenos en variables económicas o de política medioambiental. En la literatura relacionada con ACV-C se utilizan las elasticidades para conocer la denominada relación de sustitución entre productos alternativos. En general, una elasticidad es una medida cuantitativa que relaciona el cambio porcentual en términos de cantidades para una variable en particular con el cambio porcentual que tenga cualquier otra variable. De esta manera se pueden modelar los cambios que se presentan a corto y largo plazo en los indicadores medioambientales como consecuencia de cambios en variables como los precios o la cantidad de insumos utilizados en la producción de un bien o servicio. Ante este escenario, el objetivo de esta tesis es proponer nuevas metodologías para evaluar la seguridad alimentaria (SA) y la sostenibilidad ambiental asociada al consumo de alimentos, con el fin de promover una seguridad alimentaria sostenible. Los casos de estudio desarrollados se centrarán en España y se utilizarán herramientas metodológicas que involucren la aplicación de la teoría del consumidor, la perspectiva de ciclo de vida y algunos métodos estadísticos. El alcance del objetivo planteado se ha logrado a partir de cuatro objetivos secundarios, y cada uno de ellos ha quedado reflejado en sendos capítulos de la tesis, de los cuales dos se han concentrado en analizar la seguridad alimentaria y los dos restantes en los aspectos medioambientales. / [CAT] El segon dels Objectius per al Desenvolupament Sostenible de la ONU és fam zero. Concretament, es tracta de posar fi a la fam, aconseguir la seguretat alimentària (SA) i millorar la nutrició i promoure la agricultura sostenible. Cal destacar que la inseguretat alimentària no és un problema exclusiu de països en desenvolupament, sinó que als països anomenats desenvolupats part de la població té problemes per a garantir una nutrició adient. Per altra banda, encara que gran part del debat al voltant de la SA s'ha centrat en aspectes relacionats amb l'accessibilitat i la producció d'aliments, s'observa una tendència cap a un concepte més integral de la SA que abasta també els canvis ambientals globals. Per aquesta raó, investigadors, governs i organismes internacionals estan proposant mesures de diversa índole, enfocades a garantir la seguretat alimentària i nutricional de la població, d'una banda, i a contrarestar els impactes negatius que les activitats de producció i consum d'aliments tenen sobre el medi ambient i el canvi climàtic. En aquest sentit, el registre de dades relacionades amb variables econòmiques i ambientals, conjuntament amb el coneiximent d'experts en aquestes àrees i l'ús d'eines d'estadística aplicada, han contribuït a que a partir de evidències objectives es formalitzen de forma estructurada i coherent les accions que poden modificar el comportament social i econòmic de tots els agents involucrats. En aquest context, la teoria econòmica en general, i la teoria del consumidor en particular, a partir del registre i processament detallat d'informació estadística relacionada, han fet possible analitzar alguns aspectes de les actituds, comportaments i preferències del consumidor. Aquests aspectes poden ser utilitzats com a senyals de les possibles reaccions que els consumidors tindrien en la seua demanda per alguns aliments davant canvis en variables de mercat que no pot controlar, com ara els preus, o davant accions de política pública que també poden modificar les seues decisions de consum, tals com l'aplicació d'impostos i/o subsidis, els quals finalment afectaran les seues metes alimentàries i nutricionals. D'altra banda, l'anàlisi de cicle de vida (ACV) ha adquirit una gran fortalesa per a la avaluació ambiental. En concret, l'ACV en la seua variant conseqüencial (ACV-C) presenta interès per a la valoració de les possibles conseqüències sobre el mediambient davant canvis exògens en variables econòmiques o de política medioambiental. En la literatura relacionada amb l'ACV-C s'utilitzen paràmetres econòmics como ara les elasticitats, per a conèixer la denominada relació de substitució entre productes alternatius. En general, una elasticitat es una mesura quantitativa que relaciona el canvi percentual en quant a quantitats d'una variable en particular amb el canvi percentual que té qualsevol altra variable. D'aquesta manera es poden modelar els canvis que es presenten a curt i llarg termini em els indicadors mediambientals a conseqüència de canvis en variables como ara els preus o la quantitat d'inputs utilitzats en la producció d'un bé o servei. Davant d'aquest escenari, l'objectiu d'aquesta tesi es proposar noves metodologies per a avaluar la seguretat alimentària (SA) i la sostenibilitat ambiental associada al consum d'aliments, amb la fi de promoure una seguretat alimentària sostenible. Els casos d'estudi desenvolupats se centraran en Espanya, i s'utilitzaran eines metodològiques que involucren l'aplicació de la teoria del consumidor, la perspectiva de cicle de vida i alguns mètodes estadístics. L'abast del objectiu plantejat s'ha aconseguit a partir de quatre objectius secundaris, i cadascun d'ells ha quedat reflectit en respectius capítols de la tesi, dels cuals dos s'han centrat en analitzar la seguretat alimentària, i els dos restants en els aspectes medioambientals. / [EN] The second of the UNO's Sustainable Development Goals is zero hunger. The aim is to end hunger, achieve food security (FS) and improved nutrition and promote sustainable agriculture. It must be highlighted that food insecurity is not a problem exclusively for developing countries, but in the so-called developed countries, part of the population has also problems to achieve adequate nutrition. On the other hand, although to date much of the debate on FS has focused on aspects related to accessibility and food production, there is a trend towards a more comprehensive concept of food security that also encompasses global environmental changes. Thus, researchers, governments, and international organizations as FAO are proposing various measures and focused on guaranteeing food and nutritional security of the population and, in addition, on counteracting the negative impacts that food production and consumption generate on the environment and climate change. Along these lines, the recording of economic and environmental data, together with experts' knowledge in these areas, and the use of applied statistics are fundamental so that, from objective evidence, actions to modify the economic and social behavior of the individuals involved be formulated in a structured and coherent way. In this context, the economic theory in general, and the consumer theory in particular, accompanied by detailed recording and processing of statistical information, have made possible to analyze many aspects related to the attitudes, behaviors, and preferences of consumers. These aspects may be used as signals of their possible consumers' demand reactions for some foods in the face of changes in market variables that they cannot control, such as food prices, or in the face of public policy actions that may also alter their decisions such as taxes and /or subsidies, which will ultimately affect your food and nutritional situation. On the other hand, Life Cycle Assessment (LCA) has gained great importance as to environmental assessment. Specifically, consequential LCA (C-LCA) arises as a tool to assess the potential consequences on the environment in view of exogenous changes in specific economic variables, or environmental policies. When reviewing the literature on C-LCA, elasticities are used to find out the so-called substitution ratio between alternative products. Generally, an elasticity is a quantitative measure that relates the percentage change of a specific variable with the percentage change of another variable. In this way, we can model short and long term changes of the environmental indicators as a consequence of changes of variables such as the price or the amount of inputs applied in the production of a good or service. Taking the foregoing, the objective of this dissertation is to propose new methodologies to evaluate Food Security (FS), and the environmental sustainability associated with food consumption, in order to promote a sustainable food security. The case studies developed will be focused on Spain, and methodological tools that involve the application of consumer theory, LCA, together with statistical methods will be used for this. The scope of the stated objective has been achieved from four secondary objectives, each of them reflected in respective chapters of this dissertation. Two of the chapters focus on analyzing food security, and the remaining two on environmental aspects. Initially, in the absence of FS measurement tools that allow the formulation of strategies in terms of regions or regional blocks, a new methodology for measuring food insecurity based on the dimensions of access and stability consumption is proposed and implemented in chapter 2. To this aim, the values of different price and income elasticities for nine animal sourced foods (ASF) are integrated by using quarterly data of for the period 2004-2015 in the 17 Spanish regions. The results / Forero Cantor, GA. (2020). Incorporación de consideraciones de estabilidad y sostenibilidad ambiental en la seguridad alimentaria. El caso de España [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/158733

Tesis por compendio / [ES] La sociedad actual demanda un mayor control en la seguridad y calidad de los alimentos que se consumen. Esta preocupación se ve reflejada en los diferentes planes estatales y europeos de investigación científica, los cuales, plantean la necesidad de innovar y desarrollar nuevas técnicas analíticas que cubran los requerimientos actuales. En el presente documento se aborda el problema de la presencia de residuos químicos en la miel. El origen de los mismos se debe, fundamentalmente, a los tramientos veterinarios con los que se tratan enfermedades y parásitos en las abejas, y a los tratamientos agrícolas con los que las abejas se ponen en contacto cuando recolectan el néctar en cultivos próximos a las colmenas. La Agencia Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) confirma esta realidad al notificar numerosas alertas sanitarias en la miel. En los últimos años, los métodos de análisis basados en inmunosensores piezoeléctricos se han posicionado como la base de una técnica de cribado muy prometedora, la cual puede ser empleada como técnica complementaria a las clásicas de cromatografía, gracias a su sencillez, rapidez y bajo coste. La tecnología de resonadores High-Fundamental Frequency Quartz Crystal Microbalance with Dissipation (HFF-QCMD) combina la detección directa en tiempo real, alta sensibilidad y selectividad con un fácil manejo y coste reducido en comparación con otras técnicas. Además, está tecnología permite aumentar el rendimiento del análisis mediante el diseño de arrays de resonadores en un mismo sustrato (Monolithic HFF-QCMD). En este documento se presenta el diseño de un array de 24 sensores HFF-QCMD, junto con un cartucho de micro-fluídica que traza diversos microcanales sobre los diferentes elementos sensores, a los que hace llegar la muestra de miel diluida a analizar. El cartucho actúa también como interfaz para realizar la conexión entre el array de resonadores y el instrumento de caracterización de los mismos. Para obtener el máximo partido del array diseñado, se desarrolla un método de medida robusto y fiable que permite elevar la tasa de adquisición de datos para facilitar la toma de registros eléctricos de un elevado número de resonadores de forma simultánea, e incluso en varios armónicos del modo fundamental de resonancia. La gran sensibilidad de la tecnología HFF-QCMD a los eventos bioquímicos a caracterizar se extiende también a otro tipo eventos externos, como son los cambios de temperatura o presión, lo que es necesario minimizar con el fin de reducir el impacto que estas perturbaciones no deseadas provocan en la estabilidad y fiabilidad de la medida. Con este fin, se desarrolla un algoritmo de procesado de señal basado en la Discrete Transform Wavelet (DTW). Finalmente, todos los desarrollos tecnológicos realizados se validan mediante la implementación de un inmunoensayo para la detección simultánea, en muestras de mieles reales, de residuos químicos de naturaleza química muy diferente, a saber, el fungicida tiabendazol y el antibiótico sulfatiazol. / [CA] La societat actual demanda un major control en la seguretat i qualitat dels aliments que es consumeixen. Aquesta preocupació es veu reflectida en els diferents plans estatals i europeus d'investigació científica, els quals, plantegen la necessitat d'innovar i desenvolupar noves tècniques analítiques que cobrisquen els requeriments actuals. En el present document s'aborda el problema de la presència de residus químics en la mel. L'origen dels mateixos es deu, fonamentalment, als tractaments veterinaris amb els quals es tracten malalties i paràsits en les abelles, i als tractaments agrícoles amb els quals les abelles es posen en contacte quan recol·lecten el nèctar en cultius pròxims als ruscos. L'Agència Europea de Seguretat Alimentària (EFSA) confirma aquesta realitat notificant nombroses alertes sanitàries en la mel. En els últims anys, els mètodes d'anàlisis basades en immunosensors piezoelèctrics s'han posicionat com la base d'una tècnica de garbellat molt prometedora, la qual pot ser emprada com a tècnica complementària a les clàssiques de cromatografia, gràcies a la seua senzillesa, rapidesa i baix cost. La tecnologia de ressonadors High-Fundamental Frequency Quartz Crystal Microbalance with Dissipation (HFF-QCMD) combina la detecció directa en temps real, alta sensibilitat i selectivitat amb un fàcil maneig i cost reduït en comparació amb altres tècniques. A més, està tecnologia permet augmentar el rendiment del anàlisi mitjançant el disseny d'arrays de ressonadors en un mateix substrat (Monolithic HFF-QCMD). En aquest document es presenta el disseny d'un array de 24 sensors HFF-QCMD, juntament amb un cartutx de microfluídica que estableix diversos microcanals sobre els diferents elements sensors, als quals fa arribar la mostra de mel diluïda a analitzar. El cartutx actua també com a interfície per a realitzar la connexió entre l'array de ressonadors i l'instrument de caracterització d'aquests. Per a traure el màxim partit a l'array dissenyat, es desenvolupa un mètode de mesura robust i fiable que permet elevar la taxa d'adquisició de dades per a facilitar la presa de registres elèctrics d'un elevat nombre de ressonadors de manera simultània, i fins i tot en diversos harmònics del mode fonamental de ressonància. La gran sensibilitat de la tecnologia HFF-QCMD als esdeveniments bioquímics a caracteritzar s'estén també a un altre tipus esdeveniments externs, com són els canvis de temperatura o pressió, la qual cosa és necessari minimitzar amb la finalitat de reduir l'impacte que aquestes pertorbacions no desitjades provoquen en l'estabilitat i fiabilitat de la mesura. A aquest efecte, es desenvolupa un algorisme de processament de senyal basat en la Discrete Transform Wavelet (DTW). Finalment, tots els desenvolupaments tecnològics realitzats es validen mitjançant la implementació d'un immunoassaig per a la detecció simultània, en mostres de mel reals, de residus químics de naturalesa química molt diferent, a saber, el fungicida tiabendazol i l'antibiòtic sulfatiazol. / [EN] Currently, society demands greater control over the safety and quality of the food consumed. This concern is reflected in the different states and European plans for scientific research, which establish the necessity to innovate and develop new analytical techniques that meet current requirements. This document addresses the problem of the presence of chemical residues in honey. Its origin is fundamentally due to the veterinary treatments against diseases and parasites in bees, and also to the agricultural treatments with which the bees come into contact when they collect the nectar in crops close to the hives. The European Food Safety Agency (EFSA) confirms this reality by notifying numerous health alerts in honey. In recent years, analysis methods based on piezoelectric immunosensors have been positioned as the basis of a very promising screening technique, which can be used as a complementary technique to the classic chromatography, thanks to its simplicity, speed and low cost. High-Fundamental Frequency Quartz Crystal Microbalance with Dissipation (HFF-QCMD) resonator technology combines direct real-time detection, high sensitivity and selectivity with easy handling and low cost compared to other techniques. In addition, this technology allows increasing the performance of the analysis through the design of resonator arrays on the same substrate (Monolithic HFF-QCMD). This document presents the design of an array of 24 HFF-QCMD sensors, together with a microfluidic cartridge that establish various microchannels on the different sensor elements, to provide them the diluted honey sample to be analyzed. The cartridge also acts as an interface to make the connection between the array of resonators and the characterization instrument. To get the most out of the designed array, a robust and reliable measurement method has been developed that allows increasing the data acquisition rate to facilitate electrical parameters readout from a high number of resonators simultaneously, and even in several harmonics of the fundamental resonance mode. The great sensitivity of the HFF-QCMD technology to the biochemical events to be characterized also is extended to other types of external events, such as changes in temperature or pressure, which must be minimized in order to reduce the impact that these unwanted disturbances cause in the stability and reliability of the measurement. To this end, a signal processing algorithm based on the Discrete Transform Wavelet (DTW) is developed. Finally, all the technological developments carried out are validated through the implementation of an immunoassay for the simultaneous detection, in real honey samples, of chemical residues of very different chemical nature, namely, the fungicide thiabendazole and the antibiotic sulfathiazole. / The authors would also like to thank Jorge Martínez from the Laboratory of High Frequency Circuits (LCAF) of the Universitat Politècnica de València (UPV) for assistance with profilometry, and Manuel Planes, José Luis Moya, Mercedes Tabernero, Alicia Nuez and Joaquin Fayos from the Electron Microscopy Services of the UPV for helping with the AFM, and SEM measurements. M.Calero is the recipient of the doctoral fellowship BES-2017-080246 from the Spanish Ministry of Economy, Industry and Competitiveness (Madrid, Spain). This research was funded by Spanish Ministry of Economy and Competitiveness with FEDER funds (AGL 2016-77702-R) and European Commission Horizon 2020 Programme (Grant Agreement number H2020-FETOPEN-2016-2017/737212-CATCH-U-DNA - Capturing non-Amplified Tumor Circulating DNA with Ultrasound Hydrodynamics) for which the authors are grateful. Román Fernández is with the Center for Research and Innovation in Bioengineering (Ci2B), Universitat Politècnica de València, València, Spain and with Advanced Wave Sensors S.L., Paterna, València, Spain. (e-mail: rfernandez@awsensors.com); Yolanda Jiménez, Antonio Arnau and María Calero are with the Center for Research and Innovation in Bioengineering (Ci2B), Universitat Politècnica de València, València, Spain; Ilya Reiviakine is with Advanced Wave Sensors S.L., Paterna, Valencia, Spain and with the Department of Bioengineering, University of Washington, Seattle, WA, 98150 USA; María Isabel Rocha-Gaso and José Vicente García are with Advanced Wave Sensors S.L., Paterna, València, Spain. / Calero Alcarria, MDS. (2022). Development of a novel high resolution and high throughput biosensing technology based on a Monolithic High Fundamental Frequency Quartz Crystal Microbalance (MHFF-QCM). Validation in food control [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/182652 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] La presente Tesis Doctoral plantea el desarrollo de sistemas antimicrobianos basados en el anclaje covalente reversible de aldehídos de origen natural con actividad antimicrobiana en películas de quitosano para su aplicación en el envasado de alimentos. En primer lugar, se desarrolló un protocolo para la formación de bases de Schiff o iminas de diferentes aldehídos en películas de quitosano. Estas iminas son producto de la condensación de los grupos amino primarios del quitosano con los grupos carbonilo del aldehído. El anclaje de dichos aldehídos, en su mayoría de elevada volatilidad, permite su estabilización a largo plazo en estructuras poliméricas, facilitando su manejo. Las iminas son hidrolizables, y dicha hidrólisis está favorecida a pH < 5, por lo que la naturaleza reversible del enlace ofrece un mecanismo para controlar la liberación del antimicrobiano. Previamente a su anclaje, se evaluó la capacidad antimicrobiana de los aldehídos frente a diversos microorganismos patógenos y alterantes alimentarios. Se caracterizó el enlace imina mediante técnicas espectroscópicas y se cuantificó la incorporación del aldehído a la película de quitosano mediante análisis elemental. Adicionalmente otras propiedades funcionales del material fueron evaluadas, como propiedades térmicas, ópticas o de absorción de agua. En segundo lugar, se evaluó la reversibilidad del enlace imina o base de Schiff por el contacto con soluciones acuosas de diferente acidez. La respuesta al pH de las películas permitió determinar la mayor estabilidad del enlace imina a pH neutros, mientras que a pH ácidos resultó más hidrolizable, permitiendo así una mayor liberación del aldehído anclado. Las películas activas desarrolladas mostraron una buena respuesta antimicrobiana contra Botrytis cinerea y Penicillium expansum, al someterlas a una solución de pH ácido. La respuesta antimicrobiana de las películas se debió exclusivamente a la liberación del aldehído al espacio de cabeza tras la hidrólisis de la imina. La estructura química de los aldehídos tuvo un impacto significativo en la formación de iminas y en las propiedades de la película, así como en su reversibilidad. Así, la presencia del doble enlace (Ca=Cß) en aldehídos a,ß-insaturados podría generar otro tipo de enlaces como la adición de Michael, permitiendo obtener matrices entrecruzadas y más estables que sus análogos saturados. El grado de entrecruzamiento y propiedades de estas películas puede ser modulado por el pH del medio empleado en su síntesis. Para la aplicación tecnológica de las películas antimicrobianas de quitosano con los volátiles anclados reversiblemente, se trabajó con productos de postcosecha frescos o mínimamente procesados. Se empleó la respuesta al pH de las películas siguiendo diferentes estrategias. Por una parte, el sistema se incorporó en el envasado de moras frescas, para ello, se diseñó un envase de doble fondo dónde depositar las películas junto con el medio activador. Se redujo satisfactoriamente el crecimiento de hongos sobre la superficie de la fruta, aumentando el tiempo de vida útil de las moras envasadas de 3 a 12 días. Por otra parte, se envasó piña fresca cortada empleando el mismo diseño del envase, de forma que el jugo ácido exudado por la piña durante su almacenamiento catalizó la hidrólisis de la imina. Las películas activas mejoraron la calidad y redujeron la carga microbiana habitual de la piña, observando una reducción notable respecto al control a partir del día 9. Por último, la actividad antimicrobiana de las películas activas se evaluó en un alimento líquido refrigerado inoculado con E. coli. La acidez del zumo provocó la liberación del aldehído al medio inhibiendo el crecimiento del patógeno. Las películas de quitosano con los aldehídos anclados presentaron respuesta al pH, mostrando una mayor capacidad antimicrobiana al ser sometidas a pH ácido, y pudiendo emplearse en el diseño de envases activos antimicrobianos. / [CA] Aquesta Tesi Doctoral planteja el desenvolupament de sistemes antimicrobians basats en l'ancoratge covalent reversible d'aldehids d'origen natural amb activitat antimicrobiana en pel·lícules de quitosà per aplicar-les a l'envasament d'aliments. En primer lloc, es va desenvolupar un protocol per a la formació de bases de Schiff o imines de diferents aldehids en pel·lícules de quitosà. Aquestes imines són el producte de la addició nucleòfila dels grups amino del quitosà al carbonil de l'aldehid que s'ancorarà. L'ancoratge d'aquests aldehids, majoritàriament d'elevada volatilitat, permet la seva estabilització a llarg termini en estructures polimèriques, facilitant-ne el seu maneig. Les imines són hidrolitzables, i aquesta hidròlisi està afavorida a pH < 5, per la qual cosa la naturalesa reversible de l'enllaç ofereix un mecanisme per controlar l'alliberament de l'antimicrobià. Prèviament a la incorporació d'aquests compostos a les pel·lícules de quitosà, es va avaluar la capacitat antimicrobiana dels aldehids davant de diversos microorganismes patògens i alterants d'aliments. Es va caracteritzar l'enllaç imina mitjançant tècniques espectroscòpiques i es va quantificar la incorporació de l'aldehid a la pel·lícula de quitosà mitjançant anàlisi elemental. Addicionalment, altres propietats funcionals del material van ser avaluades, com a propietats tèrmiques, òptiques o d'absorció d'aigua, verificant la modificació del polímer. En segon lloc, es va avaluar la reversibilitat de l'enllaç imina o base de Schiff pel contacte amb solucions aquoses de diferent acidesa. La resposta al pH de les pel·lícules va permetre determinar la major estabilitat de l'enllaç imina a pH neutres, mentre que a pH àcids va resultar més hidrolitzable, permetent així un alliberament més gran de l'aldehid ancorat. Les pel·lícules actives desenvolupades van mostrar una bona resposta antimicrobiana contra Botrytis cinerea i Penicillium expansum,la qual és deguda exclusivament a l'alliberament de l'aldehid a l'espai de cap després de la hidròlisi de la imina. L'estructura química dels aldehids va tenir un impacte significatiu en la formació d'imines i en les propietats de la pel·lícula, així com en la reversibilitat. Així, la presència del doble enllaç (Ca=Cß) en aldehids a,ß-insaturats podria generar un altre tipus d'enllaços com l'addició de Michael, permetent obtenir matrius entrecreuades i més estables que els seus anàlegs saturats, el qual pot ser modulat pel pH del medi emprat a la síntesi. Per a l'aplicació tecnològica de les pel·lícules antimicrobianes de quitosà amb els volàtils ancorats reversiblement, es va treballar amb productes de postcollita frescos o mínimament processats. Es va emprar la resposta al pH de les pel·lícules seguint diferents estratègies. D'una banda, el sistema es va incorporar a l'envasat de móres fresques, per això es va dissenyar un envàs de doble fons on dipositar les pel·lícules juntament amb el medi activador a pH àcid. Es va reduir satisfactòriament el creixement de fongs sobre la superfície de la fruita, augmentant el temps de vida útil de les móres envasades de 3 a 12 dies. D'altra banda, es va envasar pinya fresca tallada emprant el mateix disseny de l'envàs, de manera que el suc àcid exsudat per la pinya durant el seu emmagatzematge va afavorir la hidròlisi de la imina. Les pel·lícules actives van millorar la qualitat i van reduir la càrrega microbiana habitual de la pinya, observant una reducció notable a partir del dia 9. Per acabar, l'activitat antimicrobiana de les pel·lícules actives es va avaluar en un aliment líquid refrigerat i inoculat amb E. coli. L'acidesa del suc va provocar l'alliberament de l'aldehid al medi inhibint el creixement del patogen. Les pel·lícules de quitosà amb els aldehids ancorats van presentar resposta al pH, mostrant una major capacitat antimicrobiana en ser sotmeses a pH àcid, i podent emprar-se en el disseny d'envasos actius antimicrobians. / [EN] This Doctoral Thesis proposes the development of antimicrobial systems based on the reversible covalent anchoring of naturally occurring aldehydes with antimicrobial activity in chitosan films for their application in food packaging. First, a protocol for the formation of Schiff bases or imines of different aldehydes on chitosan films was developed. These imines are the product of the condensation of the primary amino groups of chitosan with the carbonyl groups of the aldehyde. The immobilization of these aldehydes, most of which are highly volatile, allows their long-term stabilisation in polymeric structures, facilitating their handling. The imines are hydrolysable, and its hydrolysis is favoured at pH < 5, so the reversible nature of the bond provides a mechanism to control the antimicrobial release. Prior to the incorporation of these compounds into chitosan films, the antimicrobial capacity of aldehydes was evaluated against various pathogenic and food spoilage microorganisms. The formed imine bond was characterised by spectroscopic techniques and the incorporation of the aldehyde into the chitosan film was quantified by elemental analysis. Additionally, other functional properties were evaluated, such as thermal, optical and water absorption properties, verifying the modification of the polymer. Secondly, the reversibility of the imine bond or Schiff's base was evaluated by contact with aqueous solutions of different acidity. The pH response of the films allowed determining the higher stability of the imine bond at neutral pH, while at acidic pH it was more hydrolysable, leading a higher release of the anchored aldehyde The developed active films showed a good antimicrobial response against Botrytis cinerea and Penicillium expansum, especially when subjected to an acidic pH solution. The antimicrobial response of the films was exclusively due to the aldehyde released into the headspace after imine hydrolysis. The chemical structure of the aldehydes had a significant impact on imine formation and film properties, as well as on their reversibility. Thus, the presence of the double bond (Ca=Cß) in a,ß-unsaturated aldehydes could generate other types of bonds such as Michael addition, allowing cross-linked polymer, which are more stable than their saturated analogues. The degree of cross-linking and properties of these films can be modulated by the pH of the medium used in their synthesis. For the technological application of chitosan antimicrobial films with reversibly grafted volatiles, fresh or minimally processed post-harvest products were used. The pH response of the films was used following different strategies. On the one hand, the system was incorporated in the packaging of fresh blackberries, for this purpose, a double-bottom package was designed to deposit the films together with the activating medium at acid pH. The solution was added at the time of fruit packaging and allowed the imine bond to be hydrolysed subsequently the aldehyde release into the headspace where it exerted its function. Fungal growth on the fruit surface was successfully reduced, increasing the shelf life of the packed blackberries from 3 to 12 days. Moreover, fresh cut pineapple was packaged using the same packaging design, so that the exuded juice by the pineapple during storage favoured the imine hydrolysis. The active films improved the quality and reduced the usual microbial load of the pineapple, with a noticeable reduction compared to the control from day 9 onwards. Finally, the antimicrobial activity of the active films was evaluated in a refrigerated liquid food inoculated with E. coli. The acidity of the juice resulted in the release of aldehyde into the medium inhibiting the growth of the pathogen. The aldehyde immobilization in chitosan films were pH-responsive, showing a higher antimicrobial capacity when subjected to acidic pH, which can be used in the design of antimicrobial active packaging. / The authors acknowledge the financial support of the Spanish Ministry of Science and Innovation (Grants RTI2018-093452-B- I00, MAT2017-83014-C2-2P and BES-2016-077380 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by ERDF A way of making Europe) / Heras Mozos, R. (2022). Envases activos basados en el anclaje covalente reversible de compuestos antimicrobianos en quitosano [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/188950 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] En la presente tesis doctoral, se llevaron a cabo diferentes experimentos en dorada (Sparus aurata) y trucha arco iris (Oncorhynchus mykiss), con el objetivo contribuir a la optimización de los piensos acuícolas con alta y total sustitución de la harina de pescado (HP), así como la inclusión de aditivos evaluando el crecimiento, la eficiencia nutritiva y la salud intestinal de los peces. Además, se realizó un análisis del ciclo de vida para evaluar la sostenibilidad de las diferentes formulaciones de piensos. El primer experimento se llevó a cabo con truchas arco iris de 13 g de peso medio inicial y finalizó tras 11 semanas. Los animales fueron alimentados con piensos con tres niveles de sustitución de la HP (100%, 90% y 80%, denominadas FM0, FM10 y FM20, respectivamente) por fuentes de proteínas vegetales (gluten de trigo y torta de soja), considerándose la dieta FM20 como dieta control. Se evaluó el crecimiento, la mortalidad y la salud intestinal de la trucha arco iris. Se encontraron diferencias significativas en el crecimiento, con un menor peso final y TCI para los peces alimentados con la dieta FM0. La TAD y el ICA también variaron de acuerdo al tratamiento, siendo mayor para la dieta FM0. A nivel histológico, el grupo FM0 registró los valores más altos de AV, espesor de la lámina propia (LP) y el valor más bajo de CC. Los peces alimentados con la dieta FM0 presentaron una mayor expresión tanto en los genes inmunes como inflamatorios. Estos resultados indican que el 90% de la sustitución de HP en piensos para esta especie es posible cuando se usa una mezcla de proteínas vegetales. En un segundo experimento, se evaluó el uso de dos aditivos (mucosa porcina hidrolizada-MPH y un concentrado de nucleótidos-NT) en piensos para doradas con sustitución total de la HP, con el objetivo de determinar los efectos sobre el crecimiento, eficiencia alimenticia, digestibilidad de la proteína e histología intestinal. El experimento inició con doradas de 11 g de peso medio y finalizó tras 134 días. Se formularon seis dietas, FM100 y AA0 como dietas control (proteína basada 100% en HP y harinas vegetales, respectivamente), P1 y P2 (1% y 2% de MPH), N250 y N500 (250 mg/kg y 500 mg/kg de NT). Todos los grupos mostraron una mejora significativa en el peso corporal final y la tasa de crecimiento instantáneo (TCI) en comparación con el grupo control (AA0). A nivel histológico se observaron diferencias significativas tanto en la anchura de las vellosidades (AV) como en el recuento de células caliciformes (CC). Las actividades enzimáticas digestivas presentaron diferencias significativas. Los resultados señalaron que, tanto la suplementación con MPH y NT, puede mejorar el crecimiento de los peces y que su inclusión en bajas dosis, mejora los parámetros nutritivos y la capacidad digestiva. Un tercer experimento evaluó el efecto de la sustitución parcial y total de HP en dietas para doradas. La dieta control (FM100) contenía HP como principal fuente proteica, en las dietas FM25, FM10 y FM0 se sustituyó la HP en un 75%, 90% y 100% por una mezcla de harinas proteicas vegetales y animal (cerdo ibérico), y en la dieta FM0+ (misma formulación que FM0) se incluyeron 50 g/kg de la microalga Isochrysis aff. galbana (T-Iso). El experimento inició con peces de 64 g de peso medio. Tras 88 días de experimento, los peces alimentados con los piensos FM25 y FM100 presentaron el mejor crecimiento y los peces alimentados con las dietas FM0+ y FM10 alcanzaron un mayor peso y TCI que los alimentados con la dieta FM0. El valor productivo de la proteína (VPP) y el valor productivo de la energía (VPE) fueron más bajos en los peces alimentados con la dieta FM0. Con estos resultados se pudo concluir que hasta un 75% de sustitución de HP por una mezcla de proteínas vegetales y animal en dietas para dorada es factible para un óptimo crecimiento y la inclusión de Isochrysis aff. galbana (T-Iso) a los niveles ensayados mejoró las eficiencias de crecimiento. / [CA] En la present tesi doctoral, es van dur a terme diferents experiments en orades (Sparus aurata) i truites arc iris (Oncorhynchus mykiss), amb l'objectiu contribuir a l'optimització dels pinsos aqüícoles amb alta i total substitució de la farina de peix (FP), així com la inclusió d'additius avaluant el creixement, l'eficiència nutritiva i la salut intestinal dels peixos. A més, es va realitzar una anàlisi del cicle de vida per avaluar la sostenibilitat de les diferents formulacions de pinsos. El primer experiment es va dur a terme amb truites arc iris de 13 g de pes mitjà inicial i va finalitzar després d'11 setmanes. Els animals van ser alimentats amb pinsos amb tres nivells de substitució de la FP (100%, 90% i 80%, denominades FM0, FM10 i FM20, respectivament) per fonts de proteïnes vegetals (gluten de blat i tortó de soja), considerant-se la dieta FM20 com a dieta control. Es va avaluar el creixement, la mortalitat i la salut intestinal dels peixos. Es van trobar diferències significatives en el creixement, amb un menor pes final i TCI per als peixos alimentats amb la dieta FM0. La TAD i el ICA també van variar d'acord amb el tractament, sent major per a la dieta FM0. A nivell histològic, el grup FM0 va registrar els valors més alts de AV, grossària de la làmina pròpia (LP) i el valor més baix de CC. Els peixos alimentats amb la dieta FM0 van presentar una major expressió tant en els gens immunes com inflamatoris. Aquests resultats indiquen que el 90% de la substitució de FP en pinsos per a aquesta espècie és possible quan s'utilitza una mescla de proteïnes vegetals. Un segon experiment va avaluar l'ús de dos additius (mucosa porcina hidrolitzada-MPH i un concentrat de nucleòtids-NT) en pinsos per a orades amb substitució total de la FP, amb l'objectiu de determinar els efectes sobre el creixement, eficiència alimentosa, digestibilitat proteica i histologia intestinal. L'experiment es va iniciar amb orades d'11 g de pes mitjà i es va finalitzar després de 134 dies. Es van formular sis dietes, FM100 i AA0 com a dietes control (proteïna basada 100% en FP i farines vegetals, respectivament), P1 i P2 (1% i 2% de MPH), N250 i N500 (250 mg/kg i 500 mg/ kg de NT). Tots els grups van mostrar una millora significativa en el pes corporal final i la taxa de creixement instantani (TCI) en comparació del grup control (AA0). A nivell histològic es van observar diferències significatives tant en l'amplària de les vellositats (AV) com en el recompte de cèl·lules caliciformes (CC). Les activitats enzimàtiques digestives van presentar diferències significatives. Els resultats van assenyalar que, tant la suplementació amb MPH i NT, pot millorar el creixement dels peixos i que la seua inclusió en baixes dosis, millora els paràmetres nutritius i la capacitat digestiva. En un tercer experiment, es va avaluar l'efecte de la substitució parcial i total de FP en dietes per a orades. La dieta control (FM100) contenia FP com a principal font proteica, en les dietes FM25, FM10 i FM0 es va substituir la FP en un 75%, 90% i 100% per una mescla de farines proteiques vegetals i animal (porc ibèric), i en la dieta FM0+ (mateixa formulació que FM0) es van incloure 50 g/kg de la microalga Isochrysis aff. galbana (T-Iso). L'experiment es va iniciar amb peixos de 64 g de pes mitjà. Després de 88 dies d'experiment, els peixos alimentats amb els pinsos FM25 i FM100 van presentar el millor creixement i els peixos alimentats amb les dietes FM0+ i FM10 van aconseguir un major pes i TCI que els alimentats amb la dieta FM0. El valor productiu de la proteïna (VPP) i el valor productiu de l'energia (VPE) van ser més baixos en els peixos alimentats amb la dieta FM0. Amb aquests resultats es va poder concloure que fins a un 75% de substitució de FP per una mescla de proteïnes vegetals i animal en dietes per a orada és factible per a un òptim creixement i la inclusió de Isochrysis aff. galbana (T-Iso) als nivells assajats va millorar les eficiències de creixement. / [EN] In the present doctoral thesis, different experiments were carried out on gilthead seabream (Sparus aurata) and rainbow trout (Oncorhynchus mykiss), to contribute to the optimization of aquafeeds with high and total fishmeal (FM) replacement, as well as the additives inclusion evaluating the growth, nutritional efficiency and intestinal health of fish. In addition, a life cycle assessment was performed to assess the sustainability of different feed formulations. The first experiment was carried out with rainbow trout of 13 g mean initial weight and ended after 11 weeks. The animals were fed feeds with three levels of FM replacement (100%, 90% and 80%, called FM0, FM10 and FM20, respectively) by plant protein sources (wheat gluten and soybean meal), with the FM20 diet being considered as the control diet. Growth, mortality, and intestinal health of rainbow trout were evaluated. Significant differences were found in growth, with a lower final weight and SGR for the fish fed with the FM0 diet. The FI and the FCR also varied according to the treatment, being higher for the FM0 diet. At the histological level, the FM0 group recorded the highest values of VT, lamina propria thickness (LP) and the lowest value of GC. Fish fed the FM0 diet had higher expression of both immune and inflammatory genes. These results indicate that 90% of FM replacement in feed for this species is possible when a plant protein blend is used. A second experiment evaluated the use of two feed additives (hydrolyzed porcine mucosa-HPM and a nucleotide concentrate-NT) as supplements in feeds for gilthead seabream with total FM replacement, intending to determine the possible effects on growth, feed efficiency, protein digestion and gut histology. The experiment started with gilthead seabream of 11 g average weight and ended after 134 days. Six diets were formulated, FM100 and AA0 as control diets (100% FM-based protein and vegetable meals, respectively), P1 and P2 (1% and 2% HPM), N250 and N500 (250 mg/kg and 500 mg/kg NT). All groups showed a significant improvement in final body weight and specific growth rate (SGR) compared to the control group (AA0). Significant differences were observed at the histological level in villi thickness (VT) and goblet cells (GC). Digestive enzyme activities showed significant differences. The results indicated that HPM and NT supplementation can improve fish growth and that their inclusion in low doses improves nutritional parameters and digestive capacity. The effect of partial and total FM replacement in gilthead seabream diets was evaluated in a third experiment. The control diet (FM100) contained FM as the main protein source, in the FM25, FM10 and FM0 diets, 75%, 90% and 100% of the FM was replaced by a plant and animal (Iberian pig) proteins blend, and in the FM0+ diet (same formulation as FM0) 50 g/kg of the microalgae Isochrysis aff. galbana (T-Iso) was included. The experiment was started with fish of 64 g average weight. After 88 days of the experiment, the fish fed with the FM25 and FM100 diets showed the best growth and the fish fed with FM0+ and FM10 diets reached a higher weight and SGR than those fed FM0 diet. The retention efficiency of protein (PIR) and energy intake (EIR) were lowest in the fish fed with the FM0 diet. With these results, it was possible to conclude that up to 75% FM replacement by a plant and animal proteins blend in diets for gilthead seabream is feasible for optimal growth and the inclusion of Isochrysis aff. galbana (T-Iso) at the levels tested improved growth efficiencies. / Vélez Calabria, GM. (2024). Optimización del crecimiento de peces carnívoros alimentados con piensos con alta sustitución de harina de pescado [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/206739 / Compendio

[ES] Esta tesis versa sobre la gestión de propiedad en el Catastro y el Registro de la Propiedad en España y en Colombia; a través de las herramientas técnicas que utilizan los profesionales que delimitan la propiedad en el terreno. Desde un punto de vista práctico se inició el estudio en España con la coordinación entre el Catastro y el Registro, aplicando con un caso práctico la ley 13/2015, justo en el momento en el que fue aprobada. Para testar la ley se realizó la delimitación de una finca con su representación gráfica alternativa, y se llevó a una notaría. Se comprobó que esta vía no era viable todavía, y se actualizó la cartografía catastral por el cauce tradicional del Catastro. Posteriormente, en Colombia se ha estudiado una iniciativa de puesta en marcha de la norma ISO19152- LADM, cuyo perfil de aplicación en Colombia se ha denominado LADM-COL. Para la aplicación del perfil el gobierno colombiano ha realizado un desarrollo que ha estado en constante cambio durante el tiempo de investigación de esta tesis, y que incluye un plugin para QGIS, denominado LADM-COL. Este plugin permite introducir los datos de una delimitación de una propiedad colombiana (finca en España, predio en Colombia) según el modelo LADM-COL en una base de datos local, que luego es exportada para ser incluida en otra base de datos global y oficial. Está previsto que los datos de esta base de datos sean publicados en un geoportal, que en el momento de desarrollo de esta tesis, aún no está disponible. Esta tesis realiza un estudio de la metodología de trabajo diseñada para la captura de datos en el modelo LADM-COL en Colombia, mediante el plugin de QGIS LADM-COL. Para realizar las pruebas se ha contactado con la asociación de topógrafos denominada Cámara Colombiana de la Topografía, estableciéndose una colaboración, de forma que se usará esta tesis para fomentar la captura de datos de delimitaciones topográficas según el modelo LADM-COL. Se ha planteado, junto con la asociación de la Cámara Colombiana de la Topografía, la creación de un visor-geoportal que permita visualizar y consultar la información geográfica y alfanumérica de los trabajos realizados según el modelo. Para ello, se instalaría la base de datos con el modelo LADM-COL en la nube, permitiendo su conexión directamente con QGIS. Los usuarios importarían sus trabajos en la nube y se mostrarían en el geoportal. Los usuarios, previamente identificados, podrán acceder a la información del geoportal, para la consulta de la información. El objetivo del geoportal es poder mostrar los datos capturados, mientras el geoportal oficial no esté disponible, y poder valorar la utilidad de este geoportal en aspectos como: si facilita la regularización de tierras, si facilita la compresión de los trabajos de regulación, si añade seguridad, o bien, si por el contrario representa una tarea extra poco útil. La principal conclusión de este trabajo es que, a pesar de las dificultades técnicas para acordar los modelos de datos, y de las complicaciones del diseño y desarrollo de herramientas para la gestión de la información catastral y registral (bases de datos, geoportales, comprobaciones topológicas y temáticas, herramientas de edición e intercambio, etc.), dichas herramientas son desarrolladas adecuadamente, y a pesar de ello no se consigue que se implante su uso. Los motivos que se han detectado son la falta de información de los propietarios, y la falta de información y formación por parte de técnicos y juristas en un tema, el de la delimitación de la propiedad, que exige que todas las partes implicadas conozcan un poco todas las partes del proceso de delimitación de una propiedad, derechos, registro, legislación, trámites administrativos, e incluso el modelo de datos con el que se está trabajando. / [CA] Aquesta tesi versa sobre la gestió de propietat al Cadastre i el Registre de la Propietat a Espanya i Colòmbia; a través de les eines tècniques que utilitzen els professionals que delimiten la propietat al terreny. Des d'un punt de vista pràctic es va iniciar l'estudi a Espanya amb la coordinació entre el Cadastre i el Registre, aplicant amb un cas pràctic la llei 13/2015, justament en el moment en què va ser aprovada. Per testar la llei es va realitzar la delimitació duna finca amb la seva representació gràfica alternativa, i es va portar a una notaria. Es va comprovar que aquesta via encara no era viable, i es va actualitzar la cartografia cadastral per la llera tradicional del Cadastre. Posteriorment, a Colòmbia s'ha estudiat una iniciativa de posada en marxa de la norma ISO19152-LADM, el perfil d'aplicació de la qual a Colòmbia s'ha anomenat LADM-COL. Per a l'aplicació del perfil el govern colombià ha realitzat un desenvolupament que ha estat en canvi constant durant el temps d'investigació d'aquesta tesi, i que inclou un plugin per a QGIS, anomenat LADM-COL. Aquest plugin permet introduir les dades d'una delimitació d'una propietat colombiana (finca a Espanya, predi a Colòmbia) segons el model LADM-COL a una base de dades local, que després és exportada per ser inclosa a una altra base de dades global i oficial. Està previst que les dades d'aquesta base de dades siguin publicades en un geoportal, que en el moment de desenvolupar aquesta tesi encara no està disponible. Aquesta tesi realitza un estudi de la metodologia de treball dissenyada per a la captura de dades al model LADM-COL a Colòmbia, mitjançant el plugin de QGIS LADM-COL. Per fer les proves s'ha contactat amb l'associació de topògrafs anomenada Cambra Colombiana de la Topografia, establint-se una col·laboració, de manera que s'usarà aquesta tesi per fomentar la captura de dades de delimitacions topogràfiques segons el model LADM-COL. S'ha plantejat, juntament amb l'associació de la Cambra Colombiana de la Topografia, la creació d'un visor geoportal que permeti visualitzar i consultar la informació geogràfica i alfanumèrica dels treballs realitzats segons el model. Per això, s'instal·laria la base de dades amb el model LADM-COL al núvol, permetent la seva connexió directament amb QGIS. Els usuaris importarien els seus treballs al núvol i es mostrarien al geoportal. Els usuaris, prèviament identificats, podran accedir a la informació del geoportal per a la consulta de la informació. L'objectiu del geoportal és poder mostrar les dades capturades mentre el geoportal oficial no estigui disponible, i poder valorar la utilitat d'aquest geoportal en aspectes com: si facilita la regularització de terres, si facilita la compressió dels treballs de regulació, si afegeix seguretat, o bé, si per contra representa una tasca extra poc útil. La conclusió principal d'aquest treball és que, malgrat les dificultats tècniques per acordar els models de dades, i les complicacions del disseny i desenvolupament d'eines per a la gestió de la informació cadastral i registral (bases de dades, geoportals, comprovacions topològiques i temàtiques, eines d'edició i intercanvi, etc.), aquestes eines són desenvolupades adequadament, i malgrat això no s'aconsegueix que se n'implanti l'ús. Els motius detectats són la manca d'informació dels propietaris, i la manca d'informació i formació per part de tècnics i juristes en un tema, el de la delimitació de la propietat, que exigeix que totes les parts implicades coneguin una mica totes les parts del procés de delimitació duna propietat, drets, registre, legislació, tràmits administratius, i fins i tot el model de dades amb què sestà treballant. / [EN] This thesis deals with property management in the Cadastre and Property Registry in Spain and Colombia; through the technical tools used by professionals who delimit the property on the land. From a practical point of view, the study began in Spain with the coordination between the Cadastre and the Registry, applying law 13/2015 with a practical case, right at the moment it was approved. To test the law, the delimitation of a property was carried out with its alternative graphic representation, and it was taken to a notary office. It was found that this route was not yet viable, and the cadastral cartography was updated through the traditional Cadastre channel. Subsequently, in Colombia an initiative to implement the ISO19152-LADM standard has been studied, whose application profile in Colombia has been called LADM-COL. For the application of the profile, the Colombian government has carried out a development that has been in constant change during the time of research of this thesis, and that includes a plugin for QGIS, called LADM-COL. This plugin allows you to enter the data of a Colombian property delimitation (farm in Spain, property in Colombia) according to the LADM-COL model in a local database, which is then exported to be included in another global and official database. It is planned that the data from this database will be published in a geoportal, which at the time of development of this thesis is not yet available. This thesis carries out a study of the work methodology designed to capture data in the LADM-COL model in Colombia, using the QGIS LADM-COL plugin. To carry out the tests, the association of surveyors called the Colombian Chamber of Topography has been contacted, establishing a collaboration, so that this thesis will be used to promote the capture of data on topographic delimitations according to the LADM-COL model. The creation of a viewer-geoportal that allows viewing and consulting the geographical and alphanumeric information of the work carried out according to the model has been proposed, together with the association of the Colombian Chamber of Topography. To do this, the database with the LADM-COL model would be installed in the cloud, allowing its connection directly with QGIS. Users would import their jobs into the cloud and display them in the geoportal. Users, previously identified, will be able to access the information from the geoportal, to consult the information. The objective of the geoportal is to be able to show the data captured, while the official geoportal is not available, and to be able to assess the usefulness of this geoportal in aspects such as: if it facilitates the regularization of lands, if it facilitates the compression of regulation work, if it adds security, or, on the contrary, it represents an extra task that is not very useful. The main conclusion of this work is that, despite the technical difficulties in agreeing on data models, and the complications of the design and development of tools for the management of cadastral and registry information (databases, geoportals, topological checks and themes, editing and exchange tools, etc.), these tools are adequately developed, and despite this their use is not implemented. The reasons that have been detected are the lack of information on the part of the owners, and the lack of information and training on the part of technicians and jurists on a topic, that of the delimitation of property, which requires that all parties involved know a little all parts of the property delimitation process, rights, registration, legislation, administrative procedures, and even the data model with which you are working. / Velilla Torres, JM. (2024). Pruebas de inscripción de representaciones gráficas en España, y estudio y creación de herramientas técnicas para la aplicación del LADM en Colombia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/208227

Tesis por compendio / [ES] El conocimiento del estado nutricional de los cultivos permite corregir o ajustar cualquier exceso o deficiencia nutricional en los mismos, a lo largo de su ciclo vegetativo, asegurando un alto rendimiento en la producción y una óptima calidad del fruto. Tradicionalmente, para la realización del diagnóstico nutricional se ha utilizado el análisis de la ionómica de diferentes órganos de la planta, especialmente las hojas, por su facilidad de muestreo y por ser el órgano fotosintético de excelencia en las plantas. Por ello es necesario implementar estrategias sostenibles que nos permitan ajustar la dosis de fertilización según las necesidades del cultivo con el mínimo riesgo de contaminación. El objetivo de esta tesis doctoral es desarrollar métodos y modelos que permitan el diagnóstico nutricional en cultivos mediante métodos ópticos no destructivos, como la espectroscopia y la imagen hiperespectral en el rango Vis-NIR, en combinación con técnicas de quimiometría. De este modo, el primer bloque centrado en el cultivo de caqui cv. 'Rojo Brillante', comprende los estudios publicados en dos artículos científicos. En el primero de estos artículos se estudió el potencial de la espectroscopia Vis-NIR (430-1040 nm), con el objetivo de predecir macros y micronutrientes utilizando modelos de regresión PLS. Los resultados mostraron que es posible predecir de forma precisa macronutrientes como, fósforo (P), calcio (Ca) y magnesio (Mg), con un coeficiente de determinación en la predicción (R2P) de 0,78 a 0,63. En los micronutrientes, el boro (B) y el manganeso (Mn) fueron los que obtuvieron mejores coeficientes de predicción, con R2P de 0,79 y 0,69, respectivamente. En el segundo artículo se ha evaluado, para la estimación de la concentración de nutrientes, el uso de imágenes hiperespectrales en el rango entre 500 y 980 nm. Los resultados mostraron la predicción de los macronutrientes como N, P, potasio (K), Ca y Mg con R2P de 0,80 a 0,62 y, para los micronutrientes, solo en el B se obtuvo un valor aceptable para la estimación (R2p = 0,69). Además, utilizando el método de reducción de variables de influencia en la proyección (VIP) se obtuvo una predicción fiable para los nutrientes de N (R2P = 0,76) y B (R2P = 0,61). En el segundo bloque, se ha estudiado otro cultivo emblemático en la Comunidad Valenciana por su importancia social y económica, como son los cítricos. En este caso, se desarrollaron herramientas de estimación del cv. 'clementina de Nules', descritas en otros dos artículos científicos. En el tercer artículo se ha estudiado la capacidad de la espectroscopía para determinar la concentración de nutrientes en las hojas de los cítricos en un ciclo vegetativo completo. Los resultados mostraron una predicción con un R2P de 0,70 a 0,65 para el P, K Ca y B. Utilizando el coeficiente de regresión de ponderado (BW) se determinó un subconjunto de bandas importantes para determinar la concentración de P, K y B. Los resultados mostraron que las bandas de mayor relevancia para estos nutrientes se situaron en la región del visible (430-750 nm), asociada a la absorción de pigmentos fotosintéticos. Finalmente, en el cuarto artículo se ha estudiado el potencial de la imagen hiperespectral para discriminar entre hojas jóvenes y hojas de ciclos vegetativos anteriores, lo que mejoraría el diagnóstico dado que las tablas de referencia en este cultivo están realizadas en hojas de la brotación de primavera. Partiendo de esa hipótesis, se obtuvo que es posible realizar la discriminación entre ambos tipos de hojas. Posteriormente se realizó la predicción de concentración de nutrientes de hojas jóvenes, utilizando 49 bandas espectrales, obteniendo mejores resultados para los nutrientes P, K, Ca, hierro (Fe) y Mn con R2P de 0,69 a 0,60. Además, se realizó la predicción de estos nutrientes minimizando el número de bandas a diez, con el BW y se obtuvo un R2P de 0,67 a 0,57. / [CA] El coneixement de l'estat nutricional dels cultius permet corregir o ajustar qualsevol excés o deficiència nutricional en estos, al llarg del seu cicle vegetatiu, assegurant un alt rendiment en la producció i una òptima qualitat del fruit. Tradicionalment, per a la realització del diagnòstic nutricional s'han utilitzat l'anàlisi de la ionómica de diferents òrgans de la planta, especialment les fulles, per la seua facilitat de mostreig i per ser l'òrgan fotosintètic d'excellència en les plantes. Per això és necessari implementar estratègies sostenibles que ens permeten ajustar la dosi de fertilització segons les necessitats del cultiu amb el mínim risc de contaminació. L'objectiu d'esta tesi doctoral és desenvolupar mètodes i models que permeten la predicció del diagnòstic nutricional en cultius mitjançant mètodes òptics no destructius, com l'espectroscòpia Vis-NIR, en combinació amb tècniques quimio mètriques. D'esta manera, el primer capítol de publicacions es centra en el cultiu del caqui cv. Rojo Brillante, comprés per dos articles (I i II). En el primer d'estos articles es va estudiar el potencial de l'espectroscòpia Vis-NIR (430-1040 nm), amb l'objectiu de predir macros i micronutrients utilitzant models de regressió PLS. En este estudi es van aplicar tractaments diferencials per als nutrients de N (0 %, 33 %, 50 % i 100 %) i per a K2O (0 %, 50 % i 100 %) de la demanda del cultiu. Els resultats van mostrar que, sí que és possible predir de manera precisa macronutrients com, fòsfor (P), calci (Ca)i magnesi (Mg), amb un coeficient de determinació en la predicció (R2P) de 0,78 a 0,63. En els micronutrients, com el bor (B) i el manganés (Mn) van ser els que van obtindre millors coeficients de predicció, amb R2P de 0,79 i 0,69, respectivament. En el segon article s'ha avaluat, per a l'estimació de la concentració de nutrients, l'ús d'imatges hiperespectrales en un rang (500-980 nm). Els resultats van mostrar la predicció dels macronutrients com a nitrogen (N), P, potassi (K), Ca i Mg amb R2P de 0,80 a 0,62 i, per als micronutrients, només en el B es va obtindre un valor acceptable per a l'estimació (R2p 0,69). A més, utilitzant el mètode de reducció de variables d'influència en la projecció (VIP) es va obtindre una predicció fiable per als nutrients de N (R2P 0,76) i B (R2P 0,61). En el segon capítol, s'ha estudiat un altre cultiu emblemàtic a la Comunitat Valenciana d'importància econòmica, com són els cítrics. En este cas, es van desenvolupar ferramentes d'estimació del cv. 'clementina de Nules' compreses en dos articles (III i IV). De tal manera, que en el tercer article s'ha estudiat la capacitat de les tècniques espectromètriques per a determinar la concentració de nutrients en un cicle vegetatiu complet. Els resultats van mostrar una predicció amb un R2P de 0,70 a 0,65 per al P, K, Ca i B. Utilitzant el coeficient de regressió de pes (BW) es va determinar un subconjunt de bandes més influents per als nutrients P, K i B. Els resultats van mostrar que les bandes de major importància, per a estos nutrients, es situen a la regió del Vis (430-750 nm), el qual està associada a l'absorció de pigments fotosintètics. Finalment, en el quart article s'ha estudiat el potencial de les HSI per a discriminar fulles joves de fulles de cicles vegetatius anteriors, la qual cosa milloraria el diagnòstic atés que les taules de referència en este cultiu estan realitzades en fulles de la brotada de primavera. Posteriorment es va realitzar la predicció de concentració de nutrients de fulles joves, utilitzant 49 bandes espectrals, obtenint millors resultats per als nutrients P, K, Ca, ferro (Fe) i Mn amb R2P de 0,69 a 0,60. A més, es va realitzar la predicció d'estos nutrients minimitzant el nombre de bandes a deu, amb el BW i es va obtindre un R2P de 0,67 a 0,57. / [EN] Knowledge of the nutritional status of crops allows for correcting or adjusting any nutritional excess or deficiency throughout their vegetative cycle, ensuring high yields in production and optimal fruit quality. Traditionally, the analysis of the ionomics of different plant organs has been used for nutritional diagnosis, especially the leaves, due to their ease of sampling and being the photosynthetic organ par excellence in plants. These analyses are carried out by expensive conventional laboratory methods that are destructive, polluting, time-consuming and costly. Therefore, it is necessary to implement sustainable strategies that allow the fertilisation dose to be adjusted according to the crop's needs with the minimum risk of contamination. This doctoral thesis aims to develop methods and models for nutritional diagnosis prediction in crops using non-destructive optical methods, such as Vis-NIR spectroscopy, combined with chemometric techniques. Thus, the first chapter of the publications focuses on cultivating persimmon cv. 'Rojo Brillante', comprising two articles (I and II). In the first of these articles, the potential of Vis-NIR spectroscopy (430-1040 nm) was studied to predict macronutrients and micronutrients using PLS regression models. This study applied differential treatments for N nutrients (0 %, 33 %, 50 % and 100 %) and K2O (0 %, 50 % and 100 %) of crop demand. The results showed that it is possible to accurately predict macronutrients such as phosphorus (P), calcium (Ca) and magnesium (Mg), with a coefficient of determination in the prediction (R2P) of 0.78 to 0.63. Boron (B) and manganese (Mn) obtained the best micronutrient prediction coefficients, with R2P of 0.79 and 0.69, respectively. The second article evaluated hyperspectral imaging (HSI) in the range (500-980 nm) for nutrient concentration estimation. The results showed the prediction of macronutrients such as nitrogen (N), P, potassium (K), Ca and Mg with R2P from 0.80 to 0.62 and, for micronutrients, only in B, an acceptable value for the estimation was obtained (R2p 0.69). In addition, using the projection influence variable reduction (VIP) method, a reliable prediction was obtained for N (R2P 0.76) and B (R2P 0.61) nutrients. In the second chapter, another emblematic crop of economic importance in the Valencian Community, citrus, was studied. Estimation tools were developed for citrus cv. 'Clementina de Nules' and the results were published in two articles (III and IV). Thus, in the third article, the capacity of spectrometric techniques to determine the concentration of nutrients in a complete vegetative cycle was studied. The results showed prediction with an R2P of 0.70 to 0.65 for P, K Ca and B. Using the weight regression coefficient (BW), a subset of more influential bands was determined for P, K and B nutrients. The results showed that the bands of greatest importance for these nutrients are located in the Vis region (430-750 nm), which is associated with photosynthetic pigment uptake. Finally, in the fourth article, the potential of HSI to discriminate young leaves from leaves of previous vegetative cycles has been studied, which would improve the diagnosis given that the reference tables in this crop are made on leaves of spring sprouting. Subsequently, the prediction of nutrient concentration of young leaves was carried out using 49 spectral bands, obtaining better results for the nutrients P, K, Ca, iron (Fe) and Mn with R2P from 0.69 to 0.60. In addition, these nutrients were predicted by minimizing the number of bands to ten, with the BW and an R2P of 0.67 to 0.57. ¿ / Maylin Acosta thanks IFARHU-SENACYT for the Professional Excellence Scholarships, contract No. 270-2021-020. Sandra Munera thanks the Juan de la Cierva-Formación contract (FJC2021-047786-I) co-funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and EU NextGenerationEU/PRTR. This work is co-funded by MICIN-AEI through project TED2021-130117B-C31, GVA-IVIA through projects 52203 and 52204, and the European Regional Development Fund (ERDF) of the Generalitat Valenciana 2021–2027. / Acosta Tello, MO. (2024). Predicción de macro y micronutrientes en hojas de cítricos y caqui utilizando métodos ópticos no destructivos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207010 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] La familia Solanaceae incluye cultivos de gran importancia económica mundial como la berenjena (Solanum melongena L.) y el tomate (S. lycopersicum L.). Aunque ambos cultivos muestran tendencias positivas en producción, rendimiento y consumo, actualmente se encuentran bajo la amenaza constante de múltiples estreses abióticos y bióticos, debido al estrechamiento y uniformidad genética de las variedades comerciales modernas de alto rendimiento. Como consecuencia de los procesos de domesticación y de los programas de mejora, habitualmente se ha producido una importante pérdida de variabilidad genética en las especies cultivadas, lo que conlleva un aumento del riesgo de pérdidas de rendimiento frente a las amenazas y una disminución de las fuentes de variabilidad para la mejora del cultivo. Por ello, en la presente tesis doctoral, se propone el aprovechamiento del potencial oculto de los parentales silvestres mediante la construcción de poblaciones experimentales interespecíficas Multi-parent Advanced Generation InterCross (MAGIC) que combinen germoplasma cultivado, semidomesticado y silvestre para contribuir en el rescate de parte de la variabilidad perdida en berenjena y tomate y la identificación de genes candidatos y polimorfismos causales que controlen caracteres cuantitativos de interés. En el primer capítulo de esta tesis, nos propusimos presentar la primera población MAGIC de berenjena desarrollada hasta el momento, a partir de siete accesiones de berenjena común de diferentes orígenes y una accesión de la especie silvestre S. incanum. Los ocho parentales utilizados para la construcción de esta población mostraron una amplia diversidad genética según los datos de resecuenciación genómica, fenotípica, de fruto, agronómica y de caracteres de resistencia al estrés. Esta población interespecífica fue fenotipada para diferentes caracteres y genotipada mediante la plataforma de Single Primer Enrichment Technology (SPET). Los resultados se utilizaron para la elucidación de los genes responsables de los diferentes patrones de pigmentación del fruto, incluyendo la biosíntesis de antocianinas y clorofilas uniformes, y la malla verde irregular del fruto. Comprender los mecanismos por los que se sintetizan los pigmentos de los frutos podría ser de gran utilidad para impulsar futuros programas de mejora centrados no sólo en la demanda específica de diversificación de frutos por parte de los consumidores, sino también en el desarrollo de nuevas variedades que presenten una mayor calidad nutricional y resistencia para hacer frente a los retos medioambientales que se avecinan. Esto es posible gracias a la relación de los pigmentos con las propiedades antioxidantes, la fotosíntesis y la biología del estrés de las plantas, entre otras. En el segundo capítulo de esta tesis, se abordó el desarrollo de una población MAGIC de tomate utilizando cuatro accesiones de la especie silvestre más cercana semidomesticada S. lycopersicum var. cerasiforme, y cuatro accesiones de S. pimpinellifolium, el ancestro del tomate cultivado. Estas especies se han utilizado poco en la mejora genética del tomate y no se ha explotado todo su potencial a pesar de su gran diversidad genética, su amplia variabilidad climática y ecológica y su proximidad al tomate cultivado. Las poblaciones MAGIC anteriores se desarrollaron combinando accesiones de tomate común de tipo cherry y de fruto más grande. Sin embargo, los resultados indican que estos ocho parentales no representan la variabilidad genética andina de S. l. var. cerasiforme perdida durante el proceso de domesticación y, por lo tanto, la población propuesta es complementaria a la ya desarrollada. La población interespecífica final también se genotipó mediante un panel SPET y se realizó una prueba de concepto para comprobar el potencial de la población fenotipándola para tamaño de fruto, pigmentación de la planta, morfología de la hoja y precocidad. / [CA] La família Solanaceae inclou cultius de gran importància econòmica mundial com l'albergina (Solanum melongena L.) i la tomaca (S. lycopersicum L.). Encara que tots dos cultius mostren tendències positives en producció, rendiment i consum, actualment es troben sota l'amenaça constant de múltiples estressos abiòtics i biòtics, a causa de l'estrenyiment i uniformitat genètica de les varietats comercials modernes d'alt rendiment. A conseqüència dels processos de domesticació i dels programes de millora, habitualment s'ha produït una important pèrdua de variabilitat genètica en les espècies cultivades, la qual cosa comporta un augment del risc de pèrdues de rendiment enfront de les amenaces i una disminució de les fonts de variabilitat per a la millora del cultiu. Per això, en la present tesi doctoral, es proposa l'aprofitament del potencial ocult dels parentals silvestres mitjançant la construcció de poblacions experimentals interespecífiques Multi-parent Advanced Generation InterCross (MAGIC) que combinen germoplasma cultivat, semidomesticat i silvestre per a contribuir en el rescat de part de la variabilitat perduda en albergina i tomaca i la identificació de gens candidats i polimorfismes causals que controlen caràcters quantitatius d'interès. En el primer capítol d'aquesta tesi, ens vam proposar presentar la primera població MAGIC d'albergina desenvolupada fins ara, a partir de set accessions d'albergínia comuna de diferents orígens i una accessió de l'espècie silvestre S. incanum. Els huit parentals utilitzats per a la construcció d'aquesta població van mostrar una àmplia diversitat genètica segons les dades de reseqüenciació genòmica, fenotípica, de fruit, agronòmica i de caràcters de resistència a l'estrès. Aquesta població interespecífica va ser fenotipada per a diferents caràcters i genotipada mitjançant la plataforma de Single Primer Enrichment Technology (SPET). Els resultats es van utilitzar per a l'elucidació dels gens responsables dels diferents patrons de pigmentació del fruit, incloent-hi la biosíntesi d'antocianines i clorofil·les uniformes, i la malla verda irregular del fruit. Comprendre els mecanismes pels quals se sintetitzen els pigments dels fruits podria ser de gran utilitat per a impulsar futurs programes de millora centrats no sols en la demanda específica de diversificació de fruits per part dels consumidors, sinó també en el desenvolupament de noves varietats que presenten una major qualitat nutricional i resistència per a fer front als reptes mediambientals que s'aveïnen. Això és possible gràcies a la relació dels pigments amb les propietats antioxidants, la fotosíntesi i la biologia de l'estrès de les plantes, entre altres. En el segon capítol d'aquesta tesi, es va abordar el desenvolupament d'una població MAGIC de tomaca utilitzant quatre accessions de l'espècie silvestre més pròxima semidomesticada S. lycopersicum var. cerasiforme, i quatre accessions de S. pimpinellifolium, l'ancestre de la tomaca cultivada. Aquestes espècies s'han utilitzat poc en la millora genètica de la tomaca i no s'ha explotat tot el seu potencial malgrat la seua gran diversitat genètica, la seua àmplia variabilitat climàtica i ecològica i la seua proximitat a la tomaca cultivada. Les poblacions MAGIC anteriors es van desenvolupar combinant accessions de tomaca comuna de tipus cherry i de fruit més gran. No obstant això, els resultats indiquen que aquests huit parentals no representen la variabilitat genètica andina de S. l. var. cerasiforme perduda durant el procés de domesticació i, per tant, la població proposada és complementària a la ja desenvolupada. La població interespecífica final també es va genotipar mitjançant un panell SPET i es va realitzar una prova de concepte per a comprovar el potencial de la població fenotipant-la per a grandària de fruit, pigmentació de la planta, morfologia de la fulla i precocitat. / [EN] The Solanaceae family includes crops of global economic importance such as eggplant (Solanum melongena L.) and tomato (S. lycopersicum L.). Although both crops show positive trends in production, yield, and consumption, they are currently under constant threat from multiple abiotic and biotic stresses, due to the genetic narrowing and uniformity of modern high-yielding commercial varieties. As a consequence of domestication processes and plant breeding programs, usually there has been a significant loss of genetic variability in cultivated species, leading to an increased risk of yield losses when facing threats and a decrease in sources of variability for crop improvement. Therefore, in the present doctoral thesis, it is proposed the leverage of the hidden potential of the wild relatives by constructing inter-specific Multi-parent Advanced Generation InterCross (MAGIC) experimental populations combining cultivated, semi-domesticated, and wild germplasm to contribute to rescuing some of the lost variability in eggplant and tomato and the identification of candidate genes and causative polymorphisms controlling interesting quantitative traits. In the first chapter of this thesis, we aimed to present the first eggplant MAGIC population so far, developed from seven accessions of common eggplant from different origins and one wild species S. incanum accession. The eight founders used for the construction of this population showed a wide genetic diversity according to genome resequencing data, phenotypic, fruit, agronomic and stress resistance traits. This inter-specific population was phenotyped for different traits and genotyped through the single primer enriched technology (SPET) platform. Results were used for the elucidation of the genes responsible for different fruit pigmentation patterns including the biosynthesis of uniform anthocyanins and chlorophylls, and the irregular fruit green netting. Understanding the mechanisms by which fruit pigments are synthesized could be extremely useful to foster future breeding programs focused not only on specific consumers' demand for fruit diversification but also on the development of novel varieties exhibiting enhanced nutritional quality and resilience to tackle the forthcoming environmental challenges. This could be possible thanks to the relationship of pigments with antioxidant properties, photosynthesis, and the stress biology of plants, among others. In the second chapter of this thesis, we addressed the development of a tomato MAGIC population using four accessions of the semi-domesticated closest wild relative S. lycopersicum var. cerasiforme, and four accessions of the S. pimpinellifolium, which is the ancestor of the cultivated tomato. These species have been little used in breeding and their full potential has not been exploited despite their high genetic diversity, their wide climatic and ecological variability and their closeness to the cultivated tomato. Previous MAGIC populations have been developed combining cherry type and larger fruit accessions of common tomato. However, the results indicate that these eight founders do not represent the Andean genetic variability of S. l. var. cerasiforme lost during the domestication process and therefore, the proposed population is complementary to that already developed. The final inter-specific population was also genotyped through a SPET panel and a proof-of-concept for testing the potential of the population was conducted by phenotyping it for fruit size, plant pigmentation, leaf morphology, and earliness traits. / Arrones Olmo, A. (2024). Development and exploitation of MAGIC experimental populations in eggplant and tomato genetics and breeding [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207347 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] El cambio climático, impulsado por actividades humanas, intensifica el estrés abiótico en la agricultura, afectando la productividad y la salud del ecosistema. La creciente demanda de productos vegetales expande las tierras agrícolas, empeorando el cambio climático y la desertificación. El estrés por sequía afecta gravemente la productividad de los cultivos, mientras que la fertilización excesiva con nitrógeno altera el ciclo del nitrógeno, causando problemas ambientales y de salud. La berenjena (Solanum melongena L.) es una hortaliza importante, y el uso de recursos genéticos, incluidos los parientes silvestres, es crucial para los programas que buscan mejorar la tolerancia a la sequía y la eficiencia en el uso del nitrógeno. Los avances en secuenciación y genotipado han mejorado nuestra comprensión de los rasgos relacionados con el estrés en los cultivos. Esta tesis doctoral explora el potencial de los parientes silvestres de la berenjena para mejorar la tolerancia a los estreses abióticos. El objetivo es identificar nuevas variaciones genéticas para programas de mejora, centrándose en recursos genéticos, regiones genómicas y genes candidatos para obtener variedades de berenjena más resilientes mediante análisis genómicos, transcriptómicos y fenotípicos. El capítulo I evalúa retrocruzamientos avanzados (ABs) de berenjena y parientes silvestres para mejorar la eficiencia en el uso del nitrógeno (NUE) en condiciones de bajo nitrógeno (N). El estudio de S. elaeagnifolium y los ABs en el fondo genético de la berenjena en condiciones de bajo N reveló diferencias significativas entre los parentales. La alta diversidad fenotípica en los ABs mostró algunos individuos transgresivos con mayores rendimientos y NUE que el parental cultivado. Las evaluaciones de ABs de diferentes bancos genéticos (S. insanum, S. dasyphyllum y S. elaeagnifolium) en condiciones de bajo N destacaron el potencial de estas especies silvestres. La alta diversidad en los ABs respalda el potencial de los parientes silvestres para mejorar la resiliencia de la berenjena bajo estrés abiótico. Los datos de genotipado y fenotipado permitieron la identificación y validación de QTLs para varios rasgos, ampliando la comprensión genómica de la berenjena. El capítulo II investiga los mecanismos de respuesta a la sequía en la berenjena cultivada (S. melongena) y su pariente silvestre S. dasyphyllum. Evaluados en condiciones hidropónicas con concentraciones de polietilenglicol (PEG) en diferentes etapas fenológicas, la secuenciación de ARN (RNA-Seq) analizó los patrones de expresión génica. S. dasyphyllum demostró una tolerancia superior al estrés osmótico en comparación con S. melongena, con más genes diferencialmente expresados (DEGs) bajo estrés. Los análisis de enriquecimiento GO y las vías KEGG revelaron que ambas especies activaron varios factores de transcripción y vías de respuesta al estrés, con S. dasyphyllum mostrando una regulación génica más extensa. Las vías clave incluyeron la señalización de ABA, la señalización de MAPK y varias vías de biosíntesis. Estos resultados destacan el potencial de S. dasyphyllum como fuente genética para desarrollar variedades de berenjena tolerantes a la sequía, enfatizando la importancia de usar parientes silvestres para mejorar la tolerancia de los cultivos. En general, esta tesis doctoral demuestra el potencial de los parientes silvestres de la berenjena para la mejora de la tolerancia a estreses abióticos. El desarrollo de retrocruzamientos avanzados a partir de diferentes parientes silvestres amplió la variación genética, mostrando efectos significativos de las dosis de nitrógeno en varios rasgos e identificando individuos transgresivos con características agronómicas mejoradas. La detección y validación de QTLs proporcionó conocimientos sobre la productividad de la berenjena, la eficiencia en el uso del nitrógeno y los mecanismos de respuesta a la sequía, contribuyendo a variedades de berenjena más sostenibles. / [CA] El canvi climàtic, impulsat per activitats humanes, intensifica l'estrès abiòtic en l'agricultura, afectant la productivitat i la salut de l'ecosistema. La creixent demanda de productes vegetals expandeix les terres agrícoles, empitjorant el canvi climàtic i la desertificació. L'estrès per sequera afecta greument la productivitat dels cultius, mentre que la fertilització excessiva amb nitrogen altera el cicle del nitrogen, causant problemes ambientals i de salut. L'albergínia (Solanum melongena L.) és una hortalissa important, i l'ús de recursos genètics, inclosos els parents silvestres, és crucial per als programes que busquen millorar la tolerància a la sequera i l'eficiència en l'ús del nitrogen. Els avanços en seqüenciació i genotipat han millorat la nostra comprensió dels caràcters relacionats amb l'estrès en els cultius. Aquesta tesi doctoral explora el potencial dels parents silvestres de l'albergínia per a millorar la tolerància als estressos abiòtics. L'objectiu és identificar noves variacions genètiques per a programes de millora, centrant-se en recursos genètics, regions genòmiques i gens candidats per a obtindre varietats d'albergínia més resilients mitjançant anàlisis genòmiques, transcriptòmiques i fenotípiques. El capítol I avalua retrocreuaments avançats (ABs) d'albergínia i parents silvestres per a millorar l'eficiència en l'ús del nitrogen (NUE) en condicions de baix nitrogen (N). L'estudi de S. elaeagnifolium i els ABs en el fons genètic de l'albergínia en condicions de baix N va revelar diferències significatives entre els parentals. L'alta diversitat fenotípica en els ABs va mostrar alguns individus transgressius amb majors rendiments i NUE que el parental cultivat. Les avaluacions d'ABs de diferents bancs genètics (S. insanum, S. dasyphyllum i S. elaeagnifolium) en condicions de baix N van destacar el potencial d'aquestes espècies silvestres. L'alta diversitat en els ABs recolza el potencial dels parents silvestres per a millorar la resiliència de l'albergínia sota estrès abiòtic. Les dades de genotipat i fenotipat van permetre la identificació i validació de QTLs per a diversos caràcters, ampliant la comprensió genòmica de l'albergínia. El capítol II investiga els mecanismes de resposta a la sequera en l'albergínia cultivada (S. melongena) i el seu parent silvestre S. dasyphyllum. Avaluats en condicions hidropòniques amb concentracions de polietilenglicol (PEG) en diferents etapes fenològiques, la seqüenciació d'ARN (RNA-Seq) va analitzar els patrons d'expressió gènica. S. dasyphyllum va demostrar una tolerància superior a l'estrès osmòtic en comparació amb S. melongena, amb més gens diferencialment expressats (DEGs) sota estrès. Les anàlisis d'enriquiment GO i les vies KEGG van revelar que ambdues espècies van activar diversos factors de transcripció i vies de resposta a l'estrès, amb S. dasyphyllum mostrant una regulació gènica més extensa. Les vies clau van incloure la senyalització d'ABA, la senyalització de MAPK i diverses vies de biosíntesi. Aquests resultats destaquen el potencial de S. dasyphyllum com a font genètica per a desenvolupar varietats d'albergínia tolerants a la sequera, emfatitzant la importància d'usar parents silvestres per a millorar la tolerància dels cultius. En general, aquesta tesi doctoral demostra el potencial dels parents silvestres de l'albergínia per a la millora de la tolerància a estressos abiòtics. El desenvolupament de retrocreuaments avançats a partir de diferents parents silvestres va ampliar la variació genètica, mostrant efectes significatius de les dosis de nitrogen en diversos caràcters i identificant individus transgressius amb característiques agronòmiques millorades. La detecció i validació de QTLs va proporcionar coneixements sobre la productivitat de l'albergínia, l'eficiència en l'ús del nitrogen i els mecanismes de resposta a la sequera, contribuint a varietats d'albergínia més sostenibles. / [EN] Climate change, driven by human activities, intensifies abiotic stress in agriculture, impacting productivity and ecosystem health. Rising demands for plant products expand agricultural lands, worsening climate change and desertification. Drought stress severely affects crop productivity, while excessive nitrogen fertilization disrupts the nitrogen cycle, causing environmental and health issues. Eggplant (Solanum melongena L.) is an important vegetable, and using genetic resources, including wild relatives, is crucial for breeding programs aimed at enhancing drought tolerance and nitrogen use efficiency. Advances in sequencing and genotyping have improved our understanding of stress-related traits in crops, supporting resilient cultivar development. This doctoral thesis explores the potential of wild eggplant relatives to improve tolerance to abiotic stresses. The goal is to identify new genetic variations for breeding programs, focusing on valuable genetic resources, genomic regions, and candidate genes for more resilient eggplant varieties through genomic, transcriptomic, and phenotypic analyses. Chapter I evaluates advanced backcrosses (ABs) of eggplant and wild relatives to improve nitrogen use efficiency (NUE) under low nitrogen (N) conditions. The study of S. elaeagnifolium and ABs in the eggplant genetic background under low N conditions revealed significant differences among parentals. High phenotypic diversity in ABs showed some transgressive individuals with higher yields and NUE than the cultivated parent. Evaluations of ABs from different genepools (S. insanum, S. dasyphyllum, and S. elaeagnifolium) under low N conditions highlighted the potential of these wild species for low nitrogen input breeding. Low N conditions decreased chlorophyll content but increased flavonol and anthocyanin levels, reducing aerial biomass, stem diameter, yield, and nitrogen and carbon content in plants and fruits. The high diversity in ABs supports the potential of wild relatives to enhance eggplant resilience under abiotic stress. Genotyping and phenotyping data enabled the identification and validation of QTLs for various traits, expanding the genomic understanding of eggplant. Chapter II investigates drought response mechanisms in cultivated eggplant (S. melongena) and its wild relative S. dasyphyllum. Evaluated under hydroponic conditions with polyethylene glycol (PEG) concentrations (20% and 30%) at different phenological stages, RNA sequencing (RNA-Seq) analyzed gene expression patterns. S. dasyphyllum demonstrated superior tolerance to osmotic stress compared to S. melongena, with more differentially expressed genes (DEGs) under stress. GO enrichment and KEGG pathway analyses revealed that both species activated various transcription factors and stress response pathways, with S. dasyphyllum showing more extensive gene regulation. Key pathways included ABA signaling, MAPK signaling, and various biosynthesis pathways. These findings highlight S. dasyphyllum's potential as a gene source for developing drought-tolerant eggplant varieties, emphasizing the importance of using wild relatives to enhance crop tolerance and sustainability. Overall, this doctoral thesis demonstrates the potential of wild eggplant relatives for breeding tolerance to abiotic stresses. Developing advanced backcrosses from different crop wild relatives expanded genetic variation, showing significant effects of nitrogen doses on various traits and identifying transgressive individuals with improved agronomic characteristics. The detection and validation of QTLs provided insights into eggplant productivity, nitrogen use efficiency, and drought response mechanisms, contributing to more resilient and sustainable eggplant varieties. / Villanueva Párraga, G. (2024). Evaluation of Eggplant, Wild Relatives and Introgression Breeding Materials for Tolerance to Abiotic Stresses [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/209414 / Compendio