[ES] En los últimos años, las normativas que regulan las emisiones contaminantes producidas por los MCIA han reducido significativamente los límites máximos permisibles. En este escenario, la comunidad científica ha venido desarrollando nuevos dispositivos y estrategias que proporcionen una reducción de las emisiones contaminantes. La investigación en nuevos conceptos de combustión LTC ("Low Temperature Combustion") como alternativa a la combustión diésel convencional en los MEC, es una de estas estrategias que viene mostrando excelentes resultados. No obstante, todavía existen algunas limitaciones que no permiten la implementación de estas nuevas estrategias de combustión en condiciones reales de operación. Tales como, los elevados niveles de emisiones de UHC y CO a baja carga y la excesiva presión en cámara a alta carga de operación. En este contexto, el objetivo principal de esta tesis doctoral consiste en evaluar en nuevos conceptos premezclados LTC, el impacto que tienen diferentes estrategias de inyección y de renovación de la carga sobre los procesos de preparación de la mezcla aire-combustible y combustión, así como su efecto sobre las emisiones contaminantes reguladas (UHC, CO, NOx y PM), incluyendo un análisis de la distribución de tamaño de partículas. Estas estrategias se llevaron a cabo en el concepto PPC ("Partially Premixed Combustion") de gasolina y en los conceptos de combustión dual-fuel del modo de operación DMDF ("Dual-Mode Dual-Fuel"). El modo DMDF emplea dos combustibles de diferente reactividad y cambia de combustión RCCI ("Reactivity Controlled Compression Ignition") completamente premezclada a baja carga a combustión dual-fuel de naturaleza difusiva a alta carga de operación. Para la consecución de dicho objetivo se ha realizado un estudio teórico-experimental basado en variaciones paramétricas de la presión de inyección, del ángulo de inicio de inyección de combustible, del cruce de válvula y de la tasa de EGR. Los ensayos experimentales se ejecutaron en dos motores de investigación diferentes. El concepto PPC se analizó en un MEC-ID de 2T, y las estrategias de combustión del modo DMDF se investigaron en un MEC-ID de 4T. Los resultados se analizaron sobre la base de los datos obtenidos directamente de los ensayos experimentales, así como de los obtenidos a partir de modelos de diagnóstico de la combustión y del proceso de renovación de la carga. A través de estos estudios se ha profundizado en la comprensión de los fenómenos que intervienen en los conceptos premezclados LTC. Siendo posible afirmar, que, en estas estrategias premezcladas de combustión existe un importante rango para definir las condiciones del proceso de mezcla aire-combustible. Sin embargo, se requiere un adecuado ajuste de los parámetros que afectan el proceso de mezcla, ya que estos definirán el desarrollo del proceso de combustión y los niveles de emisiones contaminantes. / [CA] En els últims anys, les normatives que regulen les emissions contaminants produïdes pels MCIA han disminuït significativament els límits màxims permissibles. En aquest escenari, la comunitat científica ha desenvolupat nous dispositius i estratègies que proporcionin una reducció de les emissions contaminants. La investigació en nous conceptes de combustió LTC ("Low Temperature Combustion") com a alternativa a la combustió dièsel convencional en els MEC, és una d'aquestes estratègies que està mostrant excel·lents resultats. No obstant això, encara hi ha algunes limitacions que no permeten la implementació d'aquestes noves estratègies de combustió en condicions reals d'operació. Com, els elevats nivells d'emissions de UHC i CO a baixa càrrega i l'excessiva pressió en càmera a alta càrrega d'operació. En aquest context, l'objectiu principal d'aquesta tesi doctoral consisteix a avaluar en nous conceptes premescladas LTC, l'impacte que tenen diferents estratègies d'injecció i de renovació de la càrrega sobre els processos de preparació de la barreja aire-combustible i combustió, així com el seu efecte sobre les emissions contaminants regulades (UHC, CO, NOx i PM), incloent una anàlisi de la distribució de mida de partícules. Aquestes estratègies es van dur a terme en el concepte PPC ("Partially Premixed Combustion") de gasolina i en els conceptes de combustió dual-fuel de la manera d'operació DMDF ("Dual-Mode Dual-Fuel"). La manera DMDF empra dos combustibles de diferent reactivitat i canvia de combustió RCCI ("Reactivity Controlled Compression Ignition") completament premesclada a baixa càrrega a combustió dual-fuel de naturalesa difusiva a alta càrrega d'operació. Per a la consecució d'aquest objectiu s'ha realitzat un estudi teòric-experimental basat en variacions paramètriques de la pressió d'injecció, de l'angle inicial d'injecció de combustible, de l'encreuament de vàlvula i de la taxa d'EGR. Els assajos experimentals es van executar en dos motors de investigació diferents. El concepte PPC es va analitzar en un MEC-ID de 2T, i les estratègies de combustió de la manera DMDF es van investigar en un MEC-ID de 4T. Els resultats es van analitzar sobre la base de les dades obtingudes directament dels assajos experimentals, així com dels obtinguts a partir de models de diagnòstic de la combustió i de el procés de renovació de la càrrega. A través d'aquests estudis s'ha aprofundit en la comprensió dels fenòmens que intervenen en els conceptes premescladas LTC. Sent possible afirmar que, en aquestes estratègies premescladas de combustió existeix un important rang per definir les condicions de l'procés de mescla aire-combustible. No obstant això, es requereix un adequat ajust dels paràmetres que afecten el procés de mescla, ja que aquests definiran el desenvolupament de el procés de combustió i els nivells d'emissions contaminants. / [EN] In recent years, the pollutant emission regulations of the reciprocating internal combustion engines have significantly reduced the maximum permissible limits. This way, the scientific community has been investing in the development of new devices and strategies that provide a reduction in pollutant emissions. The research into new low-temperature combustion (LTC) concepts as an alternative to conventional diésel combustion in compression ignition engines is one of these strategies that has been showing excellent results. However, there are still some limitations that do not allow the implementation of these new combustion strategies under real operating conditions. Such as the high levels of UHC and CO emissions at low load and the excessive in-cylinder pressure at high load. In this context, the main objective of this doctoral thesis is to evaluate, in new premixed LTC concepts, the impact of the different injection and air management strategies over the air-fuel mixture and combustion process, as well as, its effect on regulated pollutant emissions (UHC, CO, NOx and PM), including an analysis of the particle size distribution. These strategies were carried out in the partially premixed combustion (PPC) concept and in the dual-fuel combustion concepts of the dual-mode dual-fuel (DMDF) operation mode. The DMDF mode uses two fuels of different reactivity and switches from fully premixed reactivity controlled compression ignition (RCCI) combustion at low load to dual-fuel diffusive combustion at high load. To achieve this objective, a theoretical-experimental study based on parametric variations of the injection pressure, the start of injection, valve overlap period and EGR rate has been carried out. The experimental tests were run on two different research engines. The PPC concept was analyzed on a two-stroke poppet-valves engine, and the combustion strategies of the DMDF mode were investigated on a four-stroke compression ignition engine. The results were analyzed on the basis of the data obtained directly from the experimental tests, as well as, those obtained from diagnostic models of the combustion and air management. Through these studies, it has been possible to deepen in the understanding of the phenomenas that intervene in the premixed LTC concepts. Being possible to affirm that, in these premixed combustion strategies, there is an important range to define the conditions of the air-fuel mixture process. However, an adequate adjustment of the parameters that affect the mixture process is required, since these will define the development of the combustion process and the levels of pollutant emissions. / Soto Izquierdo, L. (2020). Estudio del efecto de diferentes estrategias de formación de la mezcla sobre las emisiones gaseosas y de partículas en nuevos conceptos de combustión de motores de encendido por compresión [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/149401

Tesis por compendio / [ES] La presente tesis doctoral se centra en el desarrollo y obtención de productos lácteos orientados al control del peso, siguiendo dos estrategias diferenciadas: 1) regular la ingesta calórica mediante el diseño de alimentos de alta capacidad saciante y 2) moderar el aporte de grasa al organismo mediante el diseño de alimentos de menor contenido en grasa o de reducida digestibilidad lipídica. Para modular la capacidad saciante se decidió, en primer lugar, añadir diferentes hidrocoloides (goma konjac o alginato) a distintos sistemas modelo con proteína láctea. Dependiendo de las propiedades fisicoquímicas de los hidrocoloides empleados se consiguió influir sobre diferentes mecanismos postingestivos de saciedad que tienen lugar durante la digestión gástrica. La adición de goma konjac (hidrocoloide neutro) permitió incrementar la viscosidad de los sistemas lácteos, incluso a lo largo de la digestión gástrica in vitro, lo que podría resultar en un aumento de la distensión gástrica; mientras que la adición de alginato (hidrocoloide cargado negativamente) permitió retrasar la digestibilidad proteica y, en consecuencia, podría prolongar la liberación de hormonas relacionadas con la saciedad. En segundo lugar, se decidió aumentar, en un postre lácteo como es la panna cotta, la cantidad en proteínas (macronutriente con mayor capacidad saciante) provenientes de diferentes fracciones proteicas de la leche (leche, proteínas del suero lácteo o caseinato). Las proteínas del suero lácteo demostraron aportar mayor firmeza al postre lácteo; resultado que fue potenciado al reducir, además, el contenido en nata. Por otro lado, la digestión gástrica in vitro mostró que las proteínas del suero lácteo permanecieron prácticamente intactas después del ataque enzimático (pepsina), lo que está relacionado con una mayor capacidad saciante. Para reducir el contenido en grasa o la digestibilidad lipídica se trabajó con panna cottas en las que se decidió sustituir parcial o totalmente la grasa (nata) por emulsiones. Previamente, se estudiaron diferentes emulsiones antes y durante la digestión gastrointestinal in vitro para comprender qué factores afectan a su estructura, consistencia y digestibilidad lipídica. En función del tipo de emulsionante o estabilizante empleado (proteínas, lecitina, polisorbato, derivados de celulosa, goma xantana) se obtuvieron emulsiones de diferentes comportamientos reológicos, consistencias y grados de digestibilidad lipídica; las cuales, además, dependiendo de su composición sufrieron una serie de cambios estructurales tras su paso por el tracto gastrointestinal in vitro. Por lo tanto, gracias a los diversos estudios realizados, se determinó que para diseñar adecuadamente emulsiones de reducida digestibilidad es fundamental tener en cuenta durante la digestión gastrointestinal in vitro: el tamaño de los glóbulos de grasa, la consistencia de la emulsión y/o del sistema digerido, el tipo y localización del estabilizante empleado, así como las interacciones que pueden tener lugar entre algunos de los ingredientes de las emulsiones y otros componentes presentes en los jugos digestivos. En la reformulación de las panna cottas, tanto el tipo de hidrocoloide empleado (derivados de celulosa o goma xantana) para estabilizar las emulsiones como la cantidad de nata reemplazada por éstas modificaron las propiedades físicas (estructura y firmeza) y sensoriales (principalmente el sabor y la textura) de las panna cottas. Sin embargo, las panna cottas elaboradas con emulsiones estabilizadas con hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) obtuvieron un buen nivel de aceptación sensorial. Además, mediante el uso de estas emulsiones se consiguió reducir, por un lado, el contenido en grasa de las panna cottas hasta un 37,5% y, por otro lado, su digestibilidad lipídica hasta un 20%. / [CA] La present tesi doctoral se centra en el desenvolupament i obtenció de productes làctics orientats al control del pes, seguint dues estratègies diferenciades: 1) regular la ingesta calòrica mitjançant el disseny d'aliments d'alta capacitat saciant i 2) moderar l'aportació de greix a l'organisme mitjançant el disseny d'aliments de menor contingut en greix o de reduïda digestibilitat lipídica. Per a modular la capacitat saciant es va decidir, en primer lloc, afegir diferents hidrocol·loides (goma konjac o alginat) a diferents sistemes model amb proteïna làctica. Depenent de les propietats fisicoquímiques dels hidrocol·loides emprats es va aconseguir influir sobre diferents mecanismes postingestius de sacietat que tenen lloc durant la digestió gàstrica. L'addició de goma konjac (hidrocol·loide neutre) va permetre incrementar la viscositat dels sistemes làctics, fins i tot al llarg de la digestió gàstrica in vitro, la qual cosa podria resultar en un augment de la distensió gàstrica; mentre que l'addició d'alginat (hidrocol·loide carregat negativament) va permetre retardar la digestibilitat proteica i, en conseqüència, podria prolongar l'alliberament d'hormones relacionades amb la sacietat. En segon lloc, es va decidir augmentar, en unes postres làctiques com és la panna cotta, la quantitat en proteïnes (macronutrient amb major capacitat saciant) provinents de diferents fraccions proteiques de la llet (llet, proteïnes del sèrum làctic o caseïnat). Les proteïnes del sèrum làctic van demostrar aportar major fermesa a les postres làctiques; resultat que va ser potenciat en reduir, a més, el contingut en nata. D'altra banda, la digestió gàstrica in vitro va mostrar que les proteïnes del sèrum làctic van romandre pràcticament intactes després de l'atac enzimàtic (pepsina), la qual cosa està relacionat amb una major capacitat saciant. Per a reduir el contingut en greix o la digestibilitat lipídica es va treballar amb panna cottas en les quals es va decidir substituir parcial o totalment el greix (nata) per emulsions. Prèviament, es van estudiar diferents emulsions abans i durant la digestió gastrointestinal in vitro per a comprendre què factors afecten la seua estructura, consistència i digestibilitat lipídica. En funció del tipus d'emulsionant o estabilitzant emprat (proteïnes, lecitina de soja, polisorbat, derivats de cel·lulosa, goma xantana) es van obtindre emulsions de diferents comportaments reològics, consistències i graus de digestibilitat lipídica; les quals, a més, depenent de la seua composició van patir una sèrie de canvis estructurals després del seu pas pel tracte gastrointestinal in vitro. Per tant, gràcies als diversos estudis realitzats, es va determinar que per a dissenyar adequadament emulsions de reduïda digestibilitat és fonamental tindre en compte durant la digestió gastrointestinal in vitro: la grandària dels glòbuls de greix, la consistència de l'emulsió i/o del sistema digerit, el tipus i localització del estabilitzant emprat, així com les interaccions que poden tindre lloc entre alguns dels ingredients de les emulsions i uns altres components presents en els sucs digestius. En la reformulació de les panna cottas, tant el tipus de hidrocol·loide emprat (derivats de cel·lulosa o goma xantana) per a estabilitzar les emulsions com la quantitat de nata reemplaçada per aquestes van modificar les propietats físiques (estructura i fermesa) i sensorials (principalment el sabor i la textura) de les panna cottas. No obstant això, les panna cottas elaborades amb emulsions estabilitzades amb hidroxipropilmetilcel·lulosa (HPMC) van obtindre un bon nivell d'acceptació sensorial. A més, mitjançant l'ús d'aquestes emulsions es va aconseguir reduir, d'una banda, el contingut en greix de les panna cottas fins a un 37,5% i, d'altra banda, la seua digestibilitat lipídica fins a un 20%. / [EN] The research of this doctoral thesis focuses on the development of dairy products aimed at weight management. Two differentiated strategies were followed: 1) to regulate the caloric intake through the design of high satiating capacity foods and 2) to moderate the contribution of fat to the body by designing foods with less fat content or reduced lipid digestibility. In order to modulate the satiating capacity, on the one hand, different hydrocolloids (konjac gum or alginate) were added to dairy protein model systems. Depending on the physicochemical properties of the hydrocolloids used, it was possible to influence different post-ingestive satiety mechanisms that take place during gastric digestion. The addition of konjac gum (neutral hydrocolloid) allowed the viscosity of dairy systems to increase, even during in vitro gastric digestion, which could result in an increase in gastric distension; whereas the addition of alginate (negatively charged hydrocolloid) allowed protein digestibility to be delayed and, consequently, could prolong the release of satiety related hormones. On the other hand, the level of proteins (the most satiating macronutrient) from different dairy fractions (milk, whey proteins or caseinate) was increased in a dairy dessert, such as panna cotta. Whey proteins provided the greatest firmness to the dairy dessert, which was also enhanced by reducing its cream content. Moreover, whey proteins remained practically intact after the enzymatic (pepsin) attack during in vitro gastric digestion, which is related to a higher satiating capacity. In order to reduce the fat content or the lipid digestibility of panna cottas, the fat (cream) content was partially or totally replaced by emulsions. Previously, different emulsions were studied before and during in vitro gastrointestinal digestion in order to understand which factors affect their structure, consistency and lipid digestibility. Depending on the type of emulsifier or stabiliser used (proteins, lecithin, polysorbate, cellulose derivatives, xanthan gum), emulsions with different rheological behaviours, consistencies and degrees of lipid digestibility were obtained. Furthermore, depending on their composition the emulsions underwent a series of structural changes after their passage through the in vitro gastrointestinal tract. Therefore, thanks to the various studies carried out it has been determined that to properly design emulsions with reduced digestibility, it is essential to take into consideration the following factors during in vitro gastrointestinal digestion: the size of the fat globules, the consistency of the emulsion and/or of the digested system, the type and localisation of the stabilisers used, as well as, the interactions that take place between some of the ingredients of the emulsions and other components present in the digestive juices. In the reformulation of the panna cottas, both the type of hydrocolloid used (cellulose derivatives or xanthan gum) to stabilise the emulsions and the amount of cream replaced by these emulsions modified the physical (structure and firmness) and sensory (mainly the taste and texture) properties of the panna cottas. However, the panna cottas elaborated with the emulsions stabilised with hydroxypropyl metilcelullose (HPMC) obtained a good level of sensory acceptability. Moreover, through the use of these emulsions it was possible to reduce the fat content of the panna cottas up to 37,5%, as well as their lipid digestibility up to 20%. / Borreani, JAA. (2019). Formulación de alimentos lácteos para el control de peso. Cambios estructurales durante la digestión in vitro [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/118654 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] Para evaluar los efectos del proceso de selección en una línea paterna de conejos, se compararon los rasgos de crecimiento y rendimiento reproductivo de la descendencia actual (generación R36) en similar ambiente con una población control rederivada de embriones de una generación anterior (R18). Para reducir/evitar el efecto del proceso de criopreservación sobre los rasgos fenotípicos se rederivaron embriones de la generación actual (R36) y obtener una 3ra población (R37V). Capítulo 1, se compara la R37V y la descendencia de la R36 nacida por inseminación artificial (R37). Hubo diferencias en rasgos de crecimiento postnatal en las 3 generaciones evaluadas, pero no en el crecimiento fetal, componentes del tamaño de la camada y rasgos reproductivos. Así, los procesos de criopreservación y transferencia de embriones causan cambios en rasgos de crecimiento de poblaciones reconstituidas que influyen en las siguientes generaciones, sin producir cambios en los reproductivos. En los siguientes capítulos, para reducir/evitar los efectos del proceso de rederivación, la deriva genética y factores ambientales sobre los rasgos fenotípicos, se usó sólo poblaciones rederivadas para comparar los rendimientos reproductivos y de crecimiento. Capítulo 2, al ser los machos usados para producir dosis seminales en centros de inseminación y granjas, se evaluó si el programa de selección modificaba los rasgos seminales, el proteoma del plasma seminal y de espermatozoides, y la fertilidad del semen al usarla en inseminación artificial. Se analizó el proteoma del plasma seminal y espermatozoides de machos maduros de c/grupo y se prepararon dosis seminales para inseminación. Sólo el porcentaje de espermatozoides anormales mostró diferencias, presentando los R21 menos espermatozoides anormales que los R39. El análisis discriminante (DA-PLS) mostró efecto de la generación para el proteoma plasmático y espermático. En plasma seminal, se reportaron 64 proteínas diferencialmente expresadas y 56 sobreexpresadas en R39 (87,5%). Del proteoma de espermatozoides 132 diferencialmente abundantes y 89 sobreexpresadas en R39 (67,4%). A pesar de las diferencias en importantes proteínas relacionadas con la capacitación, la motilidad, la inmunoprotección de espermatozoides y la fecundación, no hubo diferencias en fertilidad y prolificidad con las dosis seminales para inseminación. Capítulo 3, se analizó el efecto de la selección por ganancia media diaria de peso (GMD) post-destete después de 37 generaciones. Tras 2 generaciones post rederivación (R21 vs. R39), todos los caracteres evaluados mostraron progreso resultado de la selección, y no afecta a los parámetros estimados de la curva de crecimiento de Gompertz. Los resultados demuestran que el programa de selección mejoró la GMD sin variar el peso corporal adulto, pero tras 37 generaciones de selección, este carácter parece agotado. Capítulo 4, comparamos los parámetros reproductivos de conejas entre las poblaciones rederivadas y control. Los rasgos de desarrollo prenatal y los componentes del tamaño de camada se midieron en la 2da generación post rederivación (R20 y R38). Así la selección por GMD no tiene efectos adversos sobre los componentes del tamaño de la camada, y el área del saco fetal al día 12 de gestación, área de la placenta fetal y la longitud cráneo-rabadilla del feto al 19 de gestación fueron mayores en R38. Resultados muestran que la selección por GMD no afecta negativamente el rendimiento reproductivo. Conclusión, el estudio demuestra que los efectos de la criopreservación sobre los rasgos de crecimiento persisten dos generaciones post rederivación. Además, la línea muestra signos de agotamiento del progreso genético quizás por el bajo rendimiento reproductivo y elevada mortalidad postnatal. La selección por GMD influyó en cambios del crecimiento fetal y del proteoma del eyaculado, sin afectar al rendimiento reproductivo de hembras ni la fertilidad y prolificidad de las dosis seminales de machos. / [CA] Per avaluar els efectes del procés de selección en una línia paterna de conills, es van comparar els trets de creixement i el rendiment reproductiu de la descendència de la generació actual (R36) sota el mateix entorn amb una població control derivada dels embrions emmagatzemats d'una generació anterior (R18). Per reduir/evitar l'efecte del procés de criopreservació embrions de la generació actual (R36) es van criopreservar i transferir (rederivar) per obtenir una 3a població (R37V). Capítol 1, es compara la generació R37V i la descendència de la 36a generació nascuda per inseminació artificial (R37). Hi ha diferències en els trets de creixement postnatal a les tres generacions avaluades. Tot i que el creixement fetal, els components de la mida de la ventrada i els trets reproductius no van mostrar diferències. La rederivació provoquen canvis en els trets de creixement de les poblacions reconstituïdes que influeixen en les generacions següents, sense canvis en els trets reproductius. En els capítols següents, per reduir/evitar els efectes del procés de rederivació, la deriva genètica i els factors ambientals sobre els trets fenotípics, es van utilitzar les poblacions rederivades per comparar els rendiments reproductius i de creixement. Capítol 2, ja que els mascles s'utilitzaven per produir dosis de semen en centres d'inseminació i granges, es va estudiar si un programa de selecció per guany mitja de pes diari pot canviar els trets seminals, el proteoma del plasma i dels espermatozoides i la fertilitat del semen en la inseminació artificial. Només el percentatge d'espermatozoides anormals mostra diferències significatives, R21 presentant menys espermatozoides anormals que R39. L'anàlisi discriminant (DA-PLS) mostra efecte de la generació al proteoma del plasma i dels espermatozoides. En plasma seminal, 64 proteïnes es van expressar de manera diferent, 56 sobre-expressades en R39 (87,5%). El proteoma de l'esperma 132 proteïnes diferencialment abundants, 89 sobre-expressades en R39 (67,4%). Tot i observar diferències en proteïnes importants relacionades amb la capacitat, la motilitat o la immunoprotecció dels espermatozoides i la fecundació, La fertilitat i la prolificitat es van detectar quan es van utilitzar dosis seminals comercials per a la inseminació. Capítol 3, vam avaluar l'efecte d'una selecció a llarg termini per a l'augment de pes mitjà diari (ADG). Després de dues generacions d'ambdues poblacions rederivades (R21 vs. R39), tots els trets avaluats mostra algun progrés. Aquesta resposta no sembla afectar els paràmetres estimats de la corba de creixement de Gompertz. Resultats demostra que el programa de selecció havia millorat l'ADG sense variacions en pes corporal adult, però després de 37 generacions de selecció, aquest tret sembla esgotat. Capítol 4, compara els trets reproductius entre poblacions femenins entre ambdues poblacions (rederivades i control). El desenvolupament fetal i els components de la mida de la ventrada es mesura els trets a la segona generació després de la rederivació (R20 i R38). Resultats suggereix que la selecció per ADG no té cap efecte advers sobre els components de la mida de la ventrada i la zona del sac fetal el dia 12 de gestació i la zona de la placenta fetal i la longitud de la corona-gropa del fetus el dia 19 de gestació eren més grans a la R38. La selecció per ADG no afecta negativament els components de la mida de la ventrada, el creixement fetal i el rendiment reproductiu. Nostre estudi proporciona més proves dels efectes de la criopreservació sobre els trets de creixement que persisteixen dues generacions després de la rederivació. La línia va mostrar signes d'esgotament del progrés genètic per baix rendiment reproductiu i l'alta mortalitat postnatal. La selecció per ADG va influir en els canvis en el creixement fetal i en el proteoma ejaculat, però no va afectar el rendiment reproductiu de les femelles ni la fertilitat i la prolificitat de les dosis seminals dels mascles. / [EN] To evaluate the effects of the selection process in a paternal line of rabbits, growth traits and reproductive performance from the offspring of the current generation (R36) were compared under the same environment with a control population rederived from embryos stored of a previous generation (R18). To reduce or avoid the effect of the cryopreservation process on phenotypic traits embryos of current generation (R36) were cryopreserved and transferred to obtain a third population (R37V). In chapter 1, R37V generation and offspring of 36th generation born by artificial insemination (generation R37) were compared. Differences in postnatal growth traits were observed in the three generations assessed. Although foetal growth, litter size components and reproductive traits did not show significant differences. In conclusion, cryopreservation and embryo transfer processes cause changes in growth traits of reconstituted populations that influence the following generations, without changes in reproductive traits. In the following chapters, to reduce or avoid the effects of the rederivation process, genetic drift and environmental factors on phenotypic traits, only the rederived populations were used to compare reproductive and growth performances. In chapter 2, considering that males were used to produce semen doses at insemination centres and farms, we studied whether a programme of selection by daily gain changed the seminal traits, plasma and sperm proteome and the fertility of semen when used in artificial insemination. Seminal plasma and sperm proteome from mature males of each group were analysed and semen doses were used to inseminate females. Only the percentage of abnormal sperm showed significant differences, R21 presented fewer abnormal sperm than R39. The discriminant analysis (DA-PLS) showed an effect of the generation for plasma and sperm proteome. In seminal plasma, 64 proteins were differentially expressed, 56 were overexpressed in R39 (87.5%). Sperm proteome reported 132 differentially abundant proteins, 89 were overexpressed in R39 (67.4%). Despite differences in important proteins related to capacitation, sperm motility or immunoprotection and to the fertilization process, no differences in fertility and prolificacy were detected when commercial seminal doses were used for insemination. In chapter 3, we evaluated the effect of a long-term selection for post-weaning average daily weight gain (ADG) over 37 generations. After two generations of both rederived populations (R21 vs. R39 generations), all evaluated traits showed some progress as a result of the selection. This response does not seem to affect the estimated Gompertz growth curve parameters. Results demonstrated that the selection programme had improved ADG without variations in adult body weight but, after 37 generations of selection, this trait seems exhausted. In chapter 4, we compared female reproductive traits between both rabbit populations (rederived and control). Foetal growth and litter size traits were measured in the second generation after rederivation (R20 and R38 generations). Our study suggests that selection for growth rate has no adverse effect on litter size components and the foetal sac area at day 12 of gestation, and foetal placenta area and crown-rump length of the foetus at day 19 of gestation were higher in the R38 generation. These results show that selection for growth rate does not adversely affect on reproductive performance. In conclusion, our study provides further evidence of the effects of cryopreservation on growth traits persisting two generations after rederivation. Moreover, the paternal line showed signs of genetic progress exhaustion due to low reproductive performance and high postnatal mortality. Selection by daily weight gain influenced changes in foetal growth and ejaculate proteome, but did not affect the reproductive performance of females or the fertility of seminal doses of males. / This research was supported by AGL2017-85162-C2-1-R research project funded by Ministerio de Economía, Industria y Competitividad (MICINN, Spain). Funding for open access charge: CRUE- Universitat Politècnica de València. / Juárez Moreno, JD. (2022). Embryo cryopreservation and transfer to rederive a paternal rabbit line after 18 generations. Evaluation of growth and reproductive traits [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/185071 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] La población mundial está en constante crecimiento, por lo que la soberanía alimentaria se ha convertido en un desafío crucial. Se estima que la demanda de alimentos de origen animal aumentará en un 68% para el año 2050, lo cual resulta insostenible a nivel medioambiental. Así, impulsar un mayor consumo de proteína vegetal se plantea como una de las estrategias dirigidas a promover la sostenibilidad ambiental, asegurando la disponibilidad de proteína dietética para toda la población. Si bien ciertas las legumbres y pseudocereales son una excelente fuente de nutrientes y en particular de proteína, también contienen ciertos antinutrientes que pueden limitar su digestibilidad. Este aspecto es especialmente relevante en aquellos grupos poblaciones con alteraciones gastrointestinales, como las que pueden aparecer con la edad en población sénior. En este contexto, el objetivo general de esta tesis doctoral es aplicar la fermentación en estado sólido (FES) como bioestrategia para la obtención de harinas de lenteja y quinoa con digestibilidad y bioaccesibilidad mejoradas. Para alcanzar este objetivo, se llevó a cabo la fermentación con el hongo Pleurotus ostreatus, en dos variedades de lentejas y quinoa, y se estabilizaron posteriormente mediante secado por aire caliente a diferentes temperaturas, además de la liofilización como método de referencia. Posteriormente, las harinas fermentadas fueron digeridas in vitro simulando el proceso digestivo de un adulto sano (estándar de referencia), así como en condiciones alteradas del adulto mayor. Los resultados obtenidos evidenciaron un incremento de proteína total, así como de la actividad inhibidora de la enzima convertidora de angiotensina (ECA), conjuntamente con una disminución del contenido en ácido fítico, todo ello como resultado de la actividad metabólica del hongo sobre el sustrato. A pesar de que la FES también ocasionó una reducción de la actividad antioxidante, el posterior secado por aire caliente, especialmente a 70 °C incrementó este parámetro. Asimismo, la FES y el secado por aire caliente promovieron cambios en el perfil fenólico, disminuyendo algunos compuestos e incrementando otros como el ácido gálico hasta 5 veces su contenido inicial. En cuanto al perfil volátil de las harinas fermentadas, este se caracterizó por un aroma dulce, afrutado y con matices a cacao, acompañado de notas de setas y sustratos cocidos, debido a las concentraciones de benzaldehído, hexanal, nonanal, furfural y 1-octen-3-ol que se generaron durante la fermentación. Por otro lado, con respecto a la digestibilidad de las harinas fermentadas en condiciones estándar de adulto sano, la FES y el secado a 70 °C incrementó la hidrólisis de las proteínas, así como la liberación de aminoácidos hidrófobos y aminoácidos cargados negativamente. La FES también disminuyó la actividad inhibidora de la ECA en los digeridos, sin embargo, ésta aumentó después del secado a 70 °C debido a las melanoidinas generadas durante el secado. Además, las propiedades antioxidantes y la bioaccesibilidad de minerales también se vieron incrementados con la FES y el posterior secado a 70 °C. Finalmente, la simulación de las alteraciones gastrointestinales que comúnmente se dan en el adulto mayor, indicaron que estas impactaban negativamente en la mayoría de los parámetros evaluados, a excepción de la bioaccesibilidad del magnesio, hierro y calcio en comparación con el modelo estándar. En conclusión, se ha logrado mejorar el perfil nutricional y funcional de las nuevas harinas obtenidas por fermentación con el hongo P. ostreatus, y posterior secado por aire caliente en comparación con las harinas obtenidas a partir de sustrato no fermentado, conduciendo esto a una mejora significativa en la digestibilidad y la bioaccesibilidad de los nutrientes, lo que puede ser especialmente relevante para el diseño de alimentos orientados a grupos de población con alta demanda de proteína de fácil digestión. / [CA] La població mundial està en constant creixement, per la qual cosa la sobirania alimentària ha esdevingut un desafiament crucial. S'estima que la demanda d'aliments d'origen animal augmentarà un 68% per a l'any 2050, cosa que resulta insostenible a nivell mediambiental. Així, impulsar un consum més gran de proteïna vegetal es planteja com una de les estratègies dirigides a promoure la sostenibilitat ambiental, assegurant la disponibilitat de proteïna dietètica per a tota la població. Si bé certs els llegums i pseudocereals són una excel·lent font de nutrients i en particular de proteïna, també contenen certs antinutrients que poden limitar-ne la digestibilitat. Aquest aspecte és especialment rellevant en aquells grups de poblacions amb alteracions gastrointestinals, com les que poden aparèixer amb l'edat en població sènior. En aquest context, l'objectiu general d'aquesta tesi doctoral és aplicar la fermentació en estat sòlid (FES) com a bioestratègia per obtenir farines de llentia i quinoa amb digestibilitat i bioaccessibilitat millorades. Per assolir aquest objectiu, es va dur a terme la fermentació amb el fong Pleurotus ostreatus, en dues varietats de llenties i quinoa, i es van estabilitzar posteriorment mitjançant assecat per aire calent a diferents temperatures, a més de la liofilització com a mètode de referència. Posteriorment, les farines fermentades van ser digerides in vitro simulant el procés digestiu d'un adult sa (estàndard de referència), així com en condicions alterades de l'adult més gran. Els resultats obtinguts van evidenciar un increment de proteïna total, així com de l'activitat inhibidora de l'enzim convertidor d'angiotensina (ECA), conjuntament amb una disminució del contingut en àcid fític, com a resultat de l'activitat metabòlica del fong sobre el substrat. Tot i que la FES també va ocasionar una reducció de l'activitat antioxidant, el posterior assecat per aire calent, especialment a 70 °C va incrementar aquest paràmetre. Així mateix, la FES i l'assecatge per aire calent van promoure canvis en el perfil fenòlic, disminuint alguns compostos i incrementant-ne d'altres com l'àcid gàlic fins a 5 vegades el contingut inicial. Quant al perfil volàtil de les farines fermentades, aquest es va caracteritzar per una aroma dolça, afruitada i amb matisos a cacau, acompanyat de notes de bolets i substrats cuits, a causa de les concentracions de benzaldehid, hexanal, nonanal, furfural i 1-octen -3-ol que es van generar durant la fermentació. D'altra banda, pel que fa a la digestibilitat de les farines fermentades en condicions estàndard d'adult sa, la FES i l'assecatge a 70 °C va incrementar la hidròlisi de les proteïnes, així com l'alliberament d'aminoàcids hidròfobs i aminoàcids carregats negativament. La FES també va disminuir l'activitat inhibidora de l'ACA en els digerits, però aquesta va augmentar després de l'assecat a 70 °C a causa de les melanoïdines generades durant l'assecat. A més, les propietats antioxidants i la bioaccessibilitat de minerals també es van veure incrementats amb la FES i el posterior assecat a 70 °C. Finalment, la simulació de les alteracions gastrointestinals que comunament es donen a l'adult major, van indicar que aquestes impactaven negativament a la majoria dels paràmetres avaluats, a excepció de la bioaccessibilitat del magnesi, ferro i calci en comparació del model estàndard. En conclusió, s'ha aconseguit millorar el perfil nutricional i funcional de les noves farines obtingudes per fermentació amb el fong P. ostreatus, i posterior assecat per aire calent en comparació amb les farines obtingudes a partir de substrat no fermentat, conduint-ho a una millora significativa en la digestibilitat i la bioaccessibilitat dels nutrients, cosa que pot ser especialment rellevant per al disseny d'aliments orientats a grups de població amb alta demanda de proteïna de fàcil digestió. / [EN] The world's population is constantly growing, making food sovereignty a crucial challenge. It is estimated that the demand for animal-based food will increase by 68% by 2050, which is environmentally unsustainable. Thus, encouraging greater consumption of plant protein is one of the strategies aimed to promote environmental sustainability by ensuring the availability of dietary protein for the entire population. Although certain legumes and pseudocereals are an excellent source of nutrients and in particular protein, they also contain certain anti-nutrients that can limit their digestibility. This aspect is especially relevant in those population groups with gastrointestinal disorders, such as those that may appear with age in the elderly population. In this context, the general objective of this doctoral thesis is to apply solid-state fermentation (SSF) as a biostrategy to obtain lentil and quinoa flours with improved digestibility and bioaccessibility. To achieve this objective, fermentation with the fungus Pleurotus ostreatus was carried out on two varieties of lentils and quinoa, and subsequently stabilised by hot air drying at different temperatures, in addition by freeze-drying as a reference method. Subsequently, the fermented flours were digested in vitro simulating the digestive process of a healthy adult (reference standard), as well as under altered conditions of the elderly. The results obtained evidenced an increase in total protein, as well as in angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibitory activity, together with a decrease in phytic acid content, all as a result of the metabolic activity of the fungus on the substrate. Although SSF also caused a reduction in antioxidant activity, subsequent hot air drying, especially at 70 °C, increased this parameter. Similarly, SSF and hot air-drying promoted changes in the phenolic profile, decreasing some compounds and increasing others such as gallic acid up to 5 times its initial content. The volatile profile of the fermented flours was characterised by a sweet, fruity aroma with hints of cocoa, accompanied by notes of mushrooms and cooked substrates, due to the concentrations of benzaldehyde, hexanal, nonanal, furfural and 1-octen-3-ol that were generated during fermentation. On the other hand, regarding the digestibility of the fermented flours under standard healthy adult conditions, SSF and drying at 70 °C increased the hydrolysis of proteins, as well as the release of hydrophobic and negatively charged amino acids. SSF also decreased the ACE inhibitory activity of the digests, however, it increased after drying at 70 °C due to melanoidins generated during drying. Furthermore, antioxidant properties and mineral bioaccessibility were also increased with SSF and subsequent drying at 70 °C. Finally, simulation of gastrointestinal disturbances commonly found in the older adult indicated that these impacted negatively on most of the parameters evaluated, with the exception of the bioaccessibility of magnesium, iron and calcium compared to the standard model. In conclusion, the nutritional and functional profile of the new flours obtained by fermentation with the fungus P. ostreatus, and subsequent hot air drying has been improved compared to flours obtained from unfermented substrate, leading to a significant improvement in the digestibility and bioaccessibility of nutrients, which may be particularly relevant for the design of foods oriented to population groups with a high demand of easily digestible protein. / Sánchez García, J. (2023). Desarrollo y caracterización de nuevas harinas de lenteja y quinoa fermentadas con Pleurotus ostreatus [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202014 / Compendio

[ES] La formación de hollín en los motores de inyección directa de gasolina se rige por complejas interacciones entre procesos físicos, que varían en función del modo de funcionamiento del motor. Con la aplicación de normativas cada vez más estrictas, junto con ensayos de homologación más rigurosos, el reto de cumplir los límites de emisión de partículas se ha vuelto excepcionalmente exigente. En consecuencia, los fabricantes han recurrido a métodos de post-tratamiento de partículas a la salida del motor, como los filtros de partículas de gasolina, aunque a costa del rendimiento del motor y del consumo de combustible. Además, existe una creciente preocupación por la calidad del aire ambiente debido a las emisiones de partículas de los vehículos, con estudios que indican potenciales riesgos cancerígenos para la salud humana. Las herramientas de modelización ofrecen la ventaja de disminuir la necesidad de costosos ensayos de calibración experimental destinados a encontrar la estrategia óptima para mitigar las emisiones de partículas dentro de unos límites aceptables. En esta Tesis, se desarrolla un marco de modelización exhaustivo que aborda tres fuentes principales de formación de hollín: la mezcla inadecuada que da lugar a zonas ricas, las películas de combustible en las puntas de los inyectores y las películas de combustible en las paredes de la cámara de combustión debido al impacto del chorro. Al incorporar submodelos físicos para abordar estas vías de formación de hollín, se consigue una descripción completa de la distribución del tamaño de las partículas, teniendo en cuenta que las distintas fuentes contribuyen de forma diferente a las emisiones totales de partículas. El número, la masa y el tamaño de las partículas se determinan mediante la utilización de un mecanismo de reacción detallado para resolver las reacciones químicas que se producen en las regiones ricas definidas por el modelo multizona que se integra con un solucionador estocástico de partículas. El enfoque se complementó con simulaciones CFD tridimensional no reactivo para validar las formulaciones de los diversos submodelos. A continuación, se utilizaron ensayos experimentales realizados en un banco de pruebas de motores para evaluar las predicciones del modelo y también sirvieron como herramienta de validación para determinados submodelos en los casos en los que surgían ambigüedades en las simulaciones CFD. Además, se utilizaron ensayos ópticos realizados en un motor distinto del considerado en este estudio para obtener más información sobre los fenómenos en el cilindro que conducen a la formación de hollín. La herramienta ha demostrado su capacidad para predecir con exactitud la distribución del tamaño de las partículas en distintas condiciones de funcionamiento, captando eficazmente los cambios en la configuración de los parámetros del motor y las condiciones termodinámicas. Se identificó que las principales fuentes que contribuían a las emisiones de partículas procedían de la disminución de la calidad de la mezcla, especialmente evidente en cargas más elevadas debido al enriquecimiento del combustible, y de la humectación de la punta del inyector, que se manifestaba en todas las condiciones. Por consiguiente, el modelo de mezcla, basado en los parámetros de mezcla pertinentes, resultó eficaz para generar distribuciones de dosados, mientras que el modelo de evaporación de la película del inyector calculó la masa de la película de combustible en la punta de forma satisfactoria. Al integrar estos aspectos con un enfoque de postprocesamiento exhaustivo, que incorpora la eficiencia del recuento de partículas y consideraciones sobre el volumen de escape, se logró un alto grado de concordancia entre las predicciones numéricas y los datos de partículas medidos. Como resultado, la herramienta puede aprovecharse para simular las emisiones de partículas en condiciones transitorias de conducción, facilitando así el desarrollo de motores en el futuro próximo. / [CA] La formació de sutge en els motors d'injecció directa de gasolina es regeix per complexes interaccions entre processos físics, que varien en funció de la manera de funcionament del motor. Amb l'aplicació de reglaments cada vegada més estrictes i normes d'assaig més rigoroses, el repte de complir els límits d'emissió de partícules s'ha tornat excepcionalment exigent. En conseqüència, els fabricants han recorregut a mètodes de tractament de partícules posteriors a l'eixida del motor, com els filtres de partícules de gasolina, encara que a costa del rendiment del motor i del consum de combustible. A més, existeix una creixent preocupació per la qualitat de l'aire ambient degut a les emissions de partícules dels vehicles, amb estudis que indiquen riscos cancerígens potencials per a la salut humana. Les eines de modelització ofereixen l'avantatge de disminuir la necessitat de costosos assajos de calibratge experimental destinats a trobar l'estratègia òptima per a mitigar les emissions de partícules dins d'uns límits acceptables. En aquesta Tesi, es desenvolupa un marc de modelització exhaustiu que aborda tres fonts principals de formació de sutge: la mescla inadequada que dona lloc a zones riques, les pel·lícules de combustible en les puntes dels injectors i les pel·lícules de combustible en les parets de la cambra de combustió a causa de l'impacte del doll. En incorporar submodels físics per a abordar aquestes vies de formació de sutge, s'aconsegueix una descripció completa de la distribució de la grandària de les partícules, tenint en compte que les diferents fonts contribueixen de manera diferent a les emissions totals de partícules. El número, la massa i la grandària de les partícules es determinen mitjançant la utilització d'un mecanisme de reacció detallat per a resoldre les reaccions químiques que es produeixen a les regions riques definides pel model multizona que s'integra amb un solucionador estocàstic de partícules. L'enfocament es va complementar amb simulacions CFD tridimensional no reactiu per a validar les formulacions dels diversos submodels associats a les diferents vies. A continuació, es van utilitzar assajos experimentals realitzats en un banc de proves de motors per a avaluar les prediccions del model i també van servir com a eina de validació per a determinats submodels en els casos en els quals sorgien ambigüitats en les simulacions CFD. A més, es van utilitzar assajos òptics realitzats en un motor diferent del considerat en aquest estudi per a obtenir més informació sobre els fenòmens en el cilindre que condueixen a la formació de sutge. L'eina de modelització ha demostrat la seua capacitat per a predir amb exactitud la distribució de la grandària de les partícules en diferents condicions de funcionament, captant eficaçment els canvis en la configuració dels paràmetres del motor i les condicions termodinàmiques. Es va identificar que les principals fonts que contribuïen a les emissions de partícules procedien de la disminució de la qualitat de la mescla, especialment evident en càrregues més elevades a causa de l'enriquiment del combustible, i de la humectació de la punta de l'injector, que es manifestava en totes les condicions. Per consegüent, el model de mescla, basat en els paràmetres de mescla pertinents, va resultar eficaç per a generar distribucions de dosatges, mentre que el model d'evaporació de la pel·lícula de l'injector va calcular la massa de la pel·lícula de combustible en la punta de manera satisfactòria. En integrar aquests aspectes amb un enfocament de postprocessament exhaustiu, que incorpora l'eficiència del recompte de partícules i consideracions sobre el volum de fuita, es va aconseguir un alt grau de concordança entre les prediccions numèriques i les dades de partícules mesurades. Com a resultat, l'eina pot aprofitar-se per a simular les emissions de partícules en condicions transitòries de conducció, facilitant així el desenvolupament de motors en el futur pròxim. / [EN] Soot formation in gasoline direct injection engines is governed by complex interactions among physical processes, which vary depending on the engine operating mode. With the implementation of increasingly stringent regulations and more rigorous testing standards, the challenge of meeting particle emission limits has become exceptionally demanding. Consequently, manufacturers have resorted to post-engine outlet particle treatment methods, such as gasoline particulate filters, albeit at the expense of engine performance and fuel consumption. Moreover, there is a growing concern regarding environmental air quality due to vehicle particle emissions, with studies indicating potential cancerous risks to human health. Modeling tools offer the benefit of diminishing the need for expensive experimental calibration campaigns aimed at finding the optimal strategy for mitigating particle emissions within acceptable limits. In this Thesis, a comprehensive modeling framework is developed that addresses three primary sources of soot formation: inadequate mixing resulting in rich pockets, fuel films on injector tips, and fuel films on combustion chamber walls due to spray impingement. By incorporating physical sub-models to address these pathways of soot formation, a comprehensive depiction of the particle size distribution becomes achievable, considering that the various sources contribute differently to overall particle emissions. Particle number, mass, and size are determined through the utilization of a detailed reaction mechanism to solve the chemical reactions occurring in rich regions defined by the multi-zone model that is integrated with a stochastic particle solver. The approach was complemented by non-reactive 3D CFD simulations to validate the formulations of the various sub-models associated with different pathways. Experimental measurements conducted on an engine test bench were then utilized to evaluate the model predictions and also served as a validation tool for certain sub-models in cases where ambiguity arose in the 3D CFD simulations. Furthermore, optical engine experiments conducted on a different engine from the one considered in this study were employed to gain further insights into the in-cylinder phenomena driving soot formation. The modeling tool has demonstrated its capability to accurately predict the particle size distribution across various operating conditions, effectively capturing changes in engine parameter settings and thermodynamic conditions. The primary sources contributing to particle emissions stemmed from diminished mixture quality, particularly evident at higher loads due to fuel enrichment, and injector tip wetting, which manifested across all conditions. Therefore, the mixing model, based on pertinent mixing parameters proved effective in generating equivalence ratio distributions, while the injector film evaporation model computed fuel film mass on the injector tip in a commendable way. By integrating these aspects with a thorough post-processing approach, incorporating particle counting efficiency and exhaust volume considerations, a high degree of agreement was achieved between numerical predictions and measured particle data. As a result, the tool can be leveraged to simulate particle emissions under transient driving conditions, thereby facilitating engine development in the foreseeable future. / Abboud, R. (2024). A Comprehensive Modeling Toolchain for Particle Emissions in GDI Engines [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207344