Development of displacement El objetivo de este trabajo es explorar y explotar los principios de funcionamiento de un Inmunosensor Electroquímico de Desplazamiento [(Displacement Electrochemical Immunosensor (DEI)] y también del ELISA Indirecto Competitivo [(Indirect Competitive ELISA (ICE)] para la detección de 2,4,6-tricloroanisol (TCA). Para tal fin, se lleva a cabo el desarrollo racional de un ELISA Indirecto Competitivo. El ensayo desarrollado resulta capaz de detectar TCA en concentraciones 1ppt a 1 ppm, con un limite de detección de 4.2 ppt. El ensayo desarrollado puede tener un particular interés comercial en situaciones donde el tiempo experimental requerido es de menos de 80 minutos.Se desarrolla también un modelo matemático (MM) cuyo principal objetivo es permitir el desarrollo racional de un Inmunosensor Electroquímico de Desplazamiento (DEI). A pesar de las bajas constantes de afinidad observadas en los anticuerpos obtenidos para este trabajo, se logra desarrollar un DEI funcional cuyo limite de detección de TCA (0.2 ppm) se corresponde con los valores obtenidos a través del MM.La adsorción inespecífica (NSA) de proteínas es identificada como uno de los problemas críticos que impidieron alcanzar limites de detección más bajos. El uso del electroquímicamente compatible Cu UPD como barrera/control de la NSA, junto con la detección amperométrica del desplazamiento son propuestos en este trabajo como base o punto de partida para el desarrollo de inmunosensores que puedan ser operados sin necesidad de marcaje (labelling) o la adición de otros componentes diferentes de la muestra de interés (reagentless and labelless immunosensors). / The purpose of this work is to explore and exploit the principles of Displacement Electrochemical Immunosensing (DEI) and Indirect Competitive ELISA (ICE) to detect 2,4,6-trichloroanisole (TCA). The rational design of indirect competitive ELISA for TCA detection is attempted. The developed assay detects TCA at concentrations from 1ppt to 1 ppm, with a limit of detection of 4.2 ppt. The assay can be commercially useful in situations where less than 80 minutes total assay time is required. A mathematical model (MM) is developed for the rational design of an electrochemical displacement immunosensor (DEI). Despite the low affinity constants of the antibodies obtained for this work a functional DEI is developed with the predicted by the MM high limit of detection for TCA (0.2 ppm). The non-specific adsorption (NSA) of proteins is identified as a critical problem inhibiting further optimization of the DEI. The use non-insulating Cu UPD as NSA controller or electrochemically compatible blocking, together with amperometric displacement detection are proposed as a platform that could permit further development of reagentless and labelless immunosensors.

La incidència sobre el suro de defectes sensorials amb descriptors de florit-humitat és un dels principals problemes amb què s'enfronta la indústria surera. Els principals compostos relacionats amb aquest defecte son cloroanisoles, metoxipirazines, geosmina i metilisoborneol. Aquesta recerca s'ha fet amb l'objectiu principal d'aprofundir en els mètodes de determinació de compostos volàtils en suro. S'ha desenvolupat una metodologia basada en la microextracció en fase sòlida i la cromatografia de gasos per a l'anàlisi conjunta d'aquests compostos en macerats de suro. El fet que la majoria dels compostos d'interès tingui un origen microbià ha fet necessari completar les anàlisis químiques amb mètodes de detecció i aïllament dels microorganismes susceptibles de produir-los. S'ha utilitzat un mètode per a l'estudi de la diversitat de fongs i bacteris en mostres de suro basat en l'estudi de marcadors genètics mitjançant l'anàlisi en gradients electroforètics desnaturalitzants. Per últim s'ha avaluat la capacitat de producció de defectes sensorials per microorganismes aïllats de suro utilitzant tècniques olfactomètriques. / The incidence of musty-earthy sensory deviations on cork is one of the main problems that the cork industry faces. The main compounds related to this defect are chloroanisoles, methoxypyrazines, geosmin and methylisoborneol. The aim of this research work was to develop analytical methods to simultaneously determine a large set of volatile compounds in cork samples. A methodology based on solid phase microextraction (SPME) and gas chromatography for the determination of TCA, 3-isopropyl-2-methoxypyrazine, geosmin and methylisoborneol in cork aqueous macerates has been developed and validated. Moreover, the microbial origin of most of these compounds makes necessary to complement the chemical analysis with the detection and isolation of microorganisms that may be involved in the production of off-odours. Regular fingerprinting techniques for the analysis of microbial diversity such as Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) have been applied to the study of microorganism potentially responsible for off-odour formation in cork, in order to complement the chemical characterization of the volatile fraction. Finally we have evaluated the off-odour production capacity of microorganisms isolated from cork using olfactometry techniques.

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Στην παρούσα διατριβή, αναπτύχθηκαν και εφαρμόστηκαν πρωτοποριακές διεργασίες, με σκοπό την απολύμανση και την απόσμηση των φλοιών φελλού και των φυσικών φελλών. Στόχος της απολύμανσης του φελλού είναι η μείωση του μικροβιακού του φορτίου, τόσο σε βακτήρια όσο και σε ζύμες-μύκητες, ενώ με την απόσμησή του επιχειρείται η μείωση της άμεσα απελευθερούμενης 2,4,6-Τριχλωροανισόλης (2,4,6-TCA) που περιέχεται σε αυτόν. Η εφαρμογή της διεργασίας του απλού οζονισμού αποδείχθηκε ιδιαίτερα ικανοποιητική στην επεξεργασία των φλοιών φελλού, ενώ συγκρίσιμα αποτελέσματα λήφθηκαν και μέσω της απλής ή παλμικής έκθεσής τους στον ατμό. Στην περίπτωση των φυσικών φελλών, είτε πρόκειται για τεχνητά ή φυσικά μολυσμένους και με βάση τεχνοοικονομικά κριτήρια, επιλέχθηκε ως βέλτιστη διεργασία, η παλμική διεργασία με έκθεση στον ατμό (SPP). Για την πληρέστερη περιγραφή της απόσμησης των φελλών, υλοποιήθηκε κατάλληλο μαθηματικό μοντέλο, του οποίου οι κρίσιμες παράμετροι προσδιορίστηκαν μετά από προσομοίωση των αποκτηθέντων πειραματικών αποτελεσμάτων. Στο δεύτερο μέρος της παρούσας διατριβής, μελετήθηκε η απόσμηση των φυσικών φελλών με χρήση εμπορικών προσροφητικών μέσων, διαμέσου της υγρής και αέριας φάσης και ως καταλληλότερο επιλέχθηκε το πολυμερές Tygon. Τέλος, προκειμένου να λάβει χώρα η διαχείριση της 2,4,6-TCA που αποβάλλεται από τους φελλούς κατά την απόσμησή τους στην υγρή και αέρια φάση, δοκιμάστηκε η χρήση διάφορων οξειδωτικών μέσων. / Novel processes for sterilization and deodorization of cork stoppers and cork barks have been developed and evaluated. Cork sterilization targets to microbial load reduction, either for bacteria or yeasts-moulds, while the reduction of rapidly releasable 2,4,6-trichloroanisole (2,4,6-TCA) of cork is achieved via their deodorization. The application of the plain ozonation process proved to be particularly efficient in cork barks treatment, while similar results were achieved using their plain or pulsed steam exposure. In the case of naturally or artificially contaminated cork stoppers, the steam pulsed process (SPP) was chosen as the optimum, based on techno economical criteria. The detailed description of cork deodorization was based on an appropriate mathematical model and the determination of its critical parameters was carried out via the simulation of the obtained experimental results. In the second part, the cork deodorization using commercially available adsorption materials via gas or liquid phase was studied and the polymer Tygon was chosen as the optimum. Finally, the management of 2,4,6-TCA, as a waste from cork deodorization in liquid and gas phase was tested using various oxidizing agents.