[ES] En el sistema actual de producción intensiva de alimentos surge la necesidad de considerar la sostenibilidad de las industrias agroalimentarias. En esta tesis se estudia la forma en que algunas tecnologías contribuyen a la mejora de la funcionalidad de alimentos con alto contenido en antioxidantes y probióticos. El tema se aborda desde dos enfoques: por un lado, la aplicación de las tecnologías existentes para la mejora de la funcionalidad de los alimentos, ya sea mediante la incorporación de ingredientes o bien a partir de la formación de estructuras; y, por otro lado, el aprovechamiento de fuentes alternativas de ingredientes alimentarios con elevado contenido en compuestos bioactivos. Las tecnologías estudiadas en esta tesis han sido el tratamiento con altas presiones de homogeneización (HPH), la encapsulación mediante HPH, la impregnación a vacío (IV) y el secado por aire caliente. Se estudió el efecto combinado de la aplicación de HPH (20, 50, 100 y 150 MPa) y la adición de trehalosa (10, 20 y 30 g/ 100 g) en zumo de mandarina con y sin Lactobacillus salivarius spp. salivarius sobre las principales propiedades fisicoquímicas y funcionales del zumo. Los resultados obtenidos mostraron que el tratamiento por HPH redujo el tamaño medio de la distribución de las partículas suspendidas en el zumo, mejoró la estabilidad de la nube y aumentó el contenido en fenoles totales y flavonoides. La incorporación de trehalosa en una cantidad de 20 g/100 g mejoró la actividad antioxidante determinada por el método ABTS. Los resultados en el zumo de mandarina con L. salivarius constataron que, tanto la aplicación de presiones de homogeneización como la adición de trehalosa mejoraron la hidrofobicidad del probiótico y su supervivencia tras el almacenamiento. De forma adicional, la encapsulación de las células microbianas mediante presiones de homogenización permite mejorar la viabilidad de L salivarius en zumo de mandarina. En los discos de manzana impregnados con el zumo de mandarina con el probiótico encapsulado no se observó una mejora en la supervivencia del probiótico durante las operaciones de IV y de secado con aire a 40 ºC, aunque la encapsulación sí que mejoró su resistencia al proceso de digestión in vitro. Se estudió el almacenamiento del zumo y de los discos de manzana, determinándose en ambos casos el efecto de la encapsulación sobre la supervivencia de L. salivarius y sobre su resistencia al proceso de digestión in vitro. Los resultados muestran que el probiótico encapsulado presentó mayor supervivencia durante el almacenamiento y el proceso de digestión in vitro que el probiótico sin encapsular. En relación al aprovechamiento de otras fuentes para la obtención de nuevos ingredientes alimentarios con elevado contenido en compuestos bioactivos, se seleccionaron 11 azúcares de caña no refinados como alternativa al azúcar blanco y se analizaron sus propiedades fisicoquímicas y antioxidantes. Se confirmó que los azúcares de caña no refinados presentaron compuestos con actividad antioxidante y que su contenido guardaba relación con el grado de refinado del producto. Por último se aborda el aprovechamiento de subproductos para la obtención de polvos a partir de bagazo de arándano mediante secado por aire caliente y posterior triturado. Se ha analizado el efecto de la temperatura de secado (60 y 70 ºC) y de la intensidad del triturado sobre las propiedades fisicoquímicas y funcionales de los mismos. El secado disminuyó la capacidad antioxidante del bagazo de arándano pero no hubo un efecto significativo de la temperatura. La acción mecánica del triturado, redujo de manera significativa el contenido en fibra del polvo. Además, se demostró que el tamaño de partícula y el contenido en fibra de los polvos influyeron de forma decisiva en las propiedades de interacción con el agua y con el aceite, lo que condiciona en gran medida su estabilidad y su aplicación como ingr / [EN] In the current system of intensive food production, there is the need to consider sustainability in agri-food industries. In this thesis, the way in which some technologies can improve the functionality of food with a high content of antioxidants and probiotics are studied. This is addressed from two approaches: on the one hand, the application of existing technologies for the improvement of food functionality, either through the incorporation of ingredients or from the formation of structures; and, on the other hand, the use of alternative food ingredients sources with high content in bioactive compounds. The technologies studied in this thesis have been the treatment with high homogenization pressures (HPH), encapsulation by HPH, vacuum impregnation (VI) and hot air drying. Combined effect of HPH treatment (20, 50, 100 and 150 MPa) and the addition of trehalose (10, 20 and 30 g / 100 g) in mandarin juice with and without Lactobacillus salivarius spp. salivarius on the main physicochemical and functional properties were studied. It was obtained that HPH treatment reduced the particle size distribution of suspended particles in juice, improved cloud stability and increased total phenols content and flavonoids. Trehalose addition in the amount of 20 g / 100 g increased the antioxidant activity determined by the ABTS method. Results of the mandarin juice with L. salivarius evidenced that both the application of homogenization pressures and the addition of trehalose improved the hydrophobicity of the probiotic and its survival after storage. Additionally, microbial cells encapsulation by means of homogenization pressures improved the L. salivarius survival in mandarin juice. In apple discs impregnated with mandarin juice including microbiane cells encapsulated, it was not observed an improvement in probiotic survival after vacuum impregnation and air drying at 40 ºC, although encapsulation does improve the resistance to in vitro digestion. Mandarin juice and apple discs storage was studied, determining in both the effect of the encapsulation on L. salivarius survival and on its resistance to in vitro digestion. Results obtained in the mandarin juice show that the encapsulated probiotic had a greater survival than non- encapsulated one. In apple discs, the encapsulation had no effect on probiotic survival after IV and air drying at 40 °C, although it improved its resistance to the in vitro digestion process. In relation to the use of other sources to obtain new food ingredients with high content of bioactive compounds, 11 non-refined sugar cane were selected as alternatives to white sugar and their physicochemical and antioxidant properties were analyzed. It was confirmed that the no refined sugar cane presented compounds with antioxidant activity and that their content was related to the degree of refining of the product. Finally, the use of by-products to obtain powders from blueberry pomace by using hot air drying and subsequent grinding is considered. The effect of the drying temperature (60 and 70 °C) and grinding intensity on the physicochemical and functional properties was analyzed. Drying decreased the antioxidant capacity of the blueberry pomace regardless the temperature. The mechanical action of the grinding significantly reduced the fibre content of the powder. In addition, it was demonstrated that particle size and fibre content of powders had a decisive influence on interaction with water and oil properties, which largely conditioned its stability and its application as an ingredient for food formulations. / [CA] En el sistema actual de producció intensiva d'aliments sorgeix la necessitat de considerar la sostenibilitat en les indústries agroalimentàries. En aquesta tesi s'estudia la forma en què algunes tecnologies contribueixen a la millora de la funcionalitat d'aliments amb alt contingut en antioxidants i probiótics. El tema s'aborda des de dos enfocaments: d'una banda, l'aplicació de les tecnologies existents per a la millora de la funcionalitat dels aliments, ja siga per mitjà de l'incorporació d'ingredients o bé a partir de la formació d'estructures; i d'altra banda, l'aprofitament de fonts alternatives d'ingredients alimentaris amb elevat contingut en compostos bioactius. Les tecnologies estudiades en aquesta tesi han sigut el tractament amb altes pressions d'homogeneïtzació (HPH), l'encapsulació per mitjà de HPH, la impregnació a buit (IV) i l'assecat per aire calent. Es va estudiar l'efecte combinat de l'aplicació de HPH (20, 50, 100 i 150 MPa) i l'addició de trehalosa (10, 20 i 30 g/ 100 g) en suc de mandarina amb i sense Lactobacillus salivarius spp. salivarius sobre les principals propietats fisicoquímiques i funcionals del mateix. Es va obtindre que el tractament per HPH va reduir la distribució de la grandària de partícula de la polpa, va millorar l'estabilitat del núvol i va augmentar el contingut en fenols totals i flavonoids i a més, que la trehalosa va millorar l'activitat antioxidant determinada pel mètode ABTS quan es va afegir 20 g/100 g. Els resultats en el suc de mandarina amb L. salivarius van constatar que, tant l'aplicació de pressions d'homogeneïtzació com l'addició de trehalosa van millorar l'hidrofobicitat del probiòtic i la seua supervivència després de l'emmagatzenament. De forma addicional, l'encapsulació de les cèl¿lules microbianes mitjançant pressions d'homogenización permet millorar la viabilitat de L. salivarius en suc de mandarina. En els discos de poma impregnats amb el suc de mandarina incloent les cèl¿lules microbianes encapsulades no es va observar una millora en la supervivència del probiótic durant les operacions d'IV i d'assecat amb aire a 40 °C, encara que l'encapsulació si que va millorar la seua resistència al procés de digestió in vitro. Es va estudiar l'emmagatzematge del suc i dels discs de poma, determinant-se en tots dos casos l'efecte de l'encapsulació sobre la supervivència de L. salivarius i sobre la seua resistència al procés digestiu in vitro. Els resultats obtinguts mostren que el probiótic encapsulat va presentar major supervivència durant l'emmagatzematge i el procés de digestió in vitro que el probiótic sense encapsular. En relació a l'aprofitament d'altres fonts per a l'obtenció de nous ingredients alimentaris amb elevat contingut en compostos bioactius, es van seleccionar 11 sucres de canya no refinats com a alternativa al sucre blanc i es van analitzar les seues propietats fisicoquímiques i antioxidants. Es va confirmar que els sucres de canya no refinats presentaren compostos amb activitat antioxidant i que el seu contingut guardava relació amb el grau de refinat del producte. Finalment s'aborda l'aprofitament de subproductes per a l'obtenció de pols a partir de bagàs de nabiu per mitjà d'assecat per aire calent i posterior triturat. S'ha analitzat l'efecte de la temperatura d'assecat (60 i 70 ºC) i de la intensitat del triturat sobre les propietats fisicoquímiques i funcionals dels mateixos. L'assecat va disminuir la capacitat antioxidant del bagàs de nabiu però no va haver-hi un efecte significatiu de la temperatura. L'acció mecànica del triturat, va reduir de manera significativa el contingut en fibra de la pols. A més, la grandària de partícula i el contingut en fibra de les pols van influir de forma decisiva en les propietats d'interacció amb l'aigua i amb l'oli, que condicionen en gran manera la seua estabilitat i la seua aplicació com a ingredient en la formulació d'aliments. / Calabuig Jiménez, L. (2018). Mejoras tecnológicas para el aumento de la funcionalidad de antioxidantes y probióticos. Contribución a la sostenibilidad de la industria agroalimentaria [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/111829 / TESIS

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