A presente tese foi elaborada em três capítulos, correspondente às seções 2, 3 e 4. No primeiro objetivou-se avaliar a associação de quitosana com grão de soja integral nas dietas sobre o consumo, fermentação ruminal, digestibilidade e metabolismo de nutrientes e seus efeitos sobre a produção de leite, perfil de ácidos graxos do leite e a eficiência produtiva de vacas em lactação. Para tal, 24 vacas multíparas da raça Holandesa, oito dessas com cânula ruminal, foram distribuídas em quadrados latinos 4×4 replicados. Os tratamentos foram obtidos por esquema fatorial 2×2 pela combinação de quitosana e grão de soja integral nas dietas. De modo geral, a associação de quitosana com grão de soja aumentou a eficiência de fermentação ruminal, reduziu as populações bacterianas ligadas à biohidrogenação e aumentou o teor de ácidos graxos insaturados na gordura do leite, mas houve significativa redução do consumo e digestibilidade dos nutrientes, da síntese de proteína microbiana e da produção de leite. No entanto, a adição de quitosana em dietas sem suplementação lipídica pode ser uma boa estratégia nutricional para aumentar a retenção de N e a eficiência alimentar de vacas em lactação, e adicionalmente, aumentar o teor de ácidos graxos insaturados e de cis-9, trans-11 CLA no leite. No segundo capítulo, o objetivo geral foi avaliar os indicadores externos Cr2O3 e TiO2 e os internos MSi, FDNi e FDAi, estes analisados em diferentes sacos de incubação in situ, a partir da acurácia, precisão e robustez das estimativas de excreção fecal em ensaio de digestão com vacas leiteiras consumindo diferentes dietas. Foram utilizadas oito vacas canuladas no rúmen para a realização de coletas totais de fezes com 24, 48 e 72 h de duração. De modo geral, o Cr2O3 gerou estimativas acuradas e precisas, no entanto a recuperação fecal e a robustez foram afetadas pelo consumo de extrato etéreo das vacas. O indicador TiO2 apresentou incompleta recuperação fecal, baixa acurácia, precisão e robustez. Dentre as combinações avaliadas para os indicadores internos, a FDNi em sacos de poliéster teve completa recuperação fecal e gerou as estimativas mais acuradas, precisas e robustas. A falta de acurácia e precisão dos indicadores têm grande impacto final sobre as estimativas de digestibilidade. No terceiro capítulo, o objetivo foi avaliar o uso da creatinina como indicador do volume urinário para estimativas de excreção total de derivados de purinas como técnica de avaliação da produção microbiana ruminal em vacas leiteiras alimentadas com diferentes dietas. Também foram utilizadas as oito vacas canuladas no rúmen para a realização de coletas totais de urina com 24, 48 e 72 h de duração. De modo geral, a creatinina foi afetada pelas condições experimentais do estudo, incluindo efeito de dieta e variações conforme o período experimental e animais. Apesar da relação entre excreção observada e estimada de derivados de purinas, essa deve ser vista com cautela, em razão de que o volume urinário foi subestimado e que as estimativas não identificaram corretas diferenças entre as dietas, comprometendo as avaliações sobre a produção microbiana ruminal. / The present thesis was elaborated in three chapters, corresponding to sections 2, 3 and 4. In the first one, the aim was to evaluate the association of chitosan (C) and whole raw soybean (WRS) in diets, evaluating the intake, ruminal fermentation, digestibility and nutrient metabolism and its effects on milk production, milk fatty acids profile and the productive efficiency of lactating cows. Twenty four multiparous Holstein cows, eight of them fitted with ruminal cannula, were distributed in a replicated 4 × 4 Latin squares. The treatments were a combination of C and WRS diets arranged in a 2 × 2 factorial design. This association increased the efficiency of ruminal fermentation, reducing the bacterial population responsible for the biohydrogenation and increased the unsaturated fatty acids in milk. The C and WRS diets caused a significant reduction in DMI and nutrient digestibility, in microbial protein synthesis and milk yield. However, the addition of C in diets without a lipid supplementation may be a good nutritional strategy to increase the N retention and increase the food efficiency of lactating cows, and, indeed, to increase the unsaturated fatty acids content, mainly cis-9, trans-11 CLA. In the second chapter, the objective was to evaluate the external indicators Cr2O3 and TiO2 and the indigestible internal DM, NDF and ADF that were determined in in situ different incubation bags from the accuracy, precision and robustness of the fecal excretion estimates in a digestion assay with different dairy cow diets. Eight cows fitted with ruminal cannula were used to perform total fecal collection over 24, 48 and 72 hours. The Cr2O3 generated accurate estimates, however, the fecal recovery and robustness were affected by the ether extract intake. The TiO2 indicator showed incomplete fecal recovery, low accuracy, precision and robustness. Among the combinations for the internal indicators, the iNDF in polyester bags had a complete recovery and generated the most accurate and robust estimates. The lack of accuracy and precision of the indicators have a big impact on the digestibility estimates. In the third chapter, the aim was to evaluate the use of creatinine as an indicator of urinary volume. It would be possible to estimate the total excretion of purine derivatives to evaluate the ruminal microbial protein synthesis in different cow diets. Also, eight multiparous cows fitted with ruminal cannula were used to make total urine collection over 24, 48 and 72 hours. The creatinine was affected by the study experimental conditions, including dietary effect and variations according to period and animals. The relationship between observed and estimated excretion of purine derivatives should be viewed with caution, because the urinary volume was underestimated and the estimates did not identify the correct differences between diets, that could compromise the evaluations of ruminal microbial production.

A presente tese foi elaborada em três capítulos, correspondente às seções 2, 3 e 4. No primeiro objetivou-se avaliar a associação de quitosana com grão de soja integral nas dietas sobre o consumo, fermentação ruminal, digestibilidade e metabolismo de nutrientes e seus efeitos sobre a produção de leite, perfil de ácidos graxos do leite e a eficiência produtiva de vacas em lactação. Para tal, 24 vacas multíparas da raça Holandesa, oito dessas com cânula ruminal, foram distribuídas em quadrados latinos 4×4 replicados. Os tratamentos foram obtidos por esquema fatorial 2×2 pela combinação de quitosana e grão de soja integral nas dietas. De modo geral, a associação de quitosana com grão de soja aumentou a eficiência de fermentação ruminal, reduziu as populações bacterianas ligadas à biohidrogenação e aumentou o teor de ácidos graxos insaturados na gordura do leite, mas houve significativa redução do consumo e digestibilidade dos nutrientes, da síntese de proteína microbiana e da produção de leite. No entanto, a adição de quitosana em dietas sem suplementação lipídica pode ser uma boa estratégia nutricional para aumentar a retenção de N e a eficiência alimentar de vacas em lactação, e adicionalmente, aumentar o teor de ácidos graxos insaturados e de cis-9, trans-11 CLA no leite. No segundo capítulo, o objetivo geral foi avaliar os indicadores externos Cr2O3 e TiO2 e os internos MSi, FDNi e FDAi, estes analisados em diferentes sacos de incubação in situ, a partir da acurácia, precisão e robustez das estimativas de excreção fecal em ensaio de digestão com vacas leiteiras consumindo diferentes dietas. Foram utilizadas oito vacas canuladas no rúmen para a realização de coletas totais de fezes com 24, 48 e 72 h de duração. De modo geral, o Cr2O3 gerou estimativas acuradas e precisas, no entanto a recuperação fecal e a robustez foram afetadas pelo consumo de extrato etéreo das vacas. O indicador TiO2 apresentou incompleta recuperação fecal, baixa acurácia, precisão e robustez. Dentre as combinações avaliadas para os indicadores internos, a FDNi em sacos de poliéster teve completa recuperação fecal e gerou as estimativas mais acuradas, precisas e robustas. A falta de acurácia e precisão dos indicadores têm grande impacto final sobre as estimativas de digestibilidade. No terceiro capítulo, o objetivo foi avaliar o uso da creatinina como indicador do volume urinário para estimativas de excreção total de derivados de purinas como técnica de avaliação da produção microbiana ruminal em vacas leiteiras alimentadas com diferentes dietas. Também foram utilizadas as oito vacas canuladas no rúmen para a realização de coletas totais de urina com 24, 48 e 72 h de duração. De modo geral, a creatinina foi afetada pelas condições experimentais do estudo, incluindo efeito de dieta e variações conforme o período experimental e animais. Apesar da relação entre excreção observada e estimada de derivados de purinas, essa deve ser vista com cautela, em razão de que o volume urinário foi subestimado e que as estimativas não identificaram corretas diferenças entre as dietas, comprometendo as avaliações sobre a produção microbiana ruminal. / The present thesis was elaborated in three chapters, corresponding to sections 2, 3 and 4. In the first one, the aim was to evaluate the association of chitosan (C) and whole raw soybean (WRS) in diets, evaluating the intake, ruminal fermentation, digestibility and nutrient metabolism and its effects on milk production, milk fatty acids profile and the productive efficiency of lactating cows. Twenty four multiparous Holstein cows, eight of them fitted with ruminal cannula, were distributed in a replicated 4 × 4 Latin squares. The treatments were a combination of C and WRS diets arranged in a 2 × 2 factorial design. This association increased the efficiency of ruminal fermentation, reducing the bacterial population responsible for the biohydrogenation and increased the unsaturated fatty acids in milk. The C and WRS diets caused a significant reduction in DMI and nutrient digestibility, in microbial protein synthesis and milk yield. However, the addition of C in diets without a lipid supplementation may be a good nutritional strategy to increase the N retention and increase the food efficiency of lactating cows, and, indeed, to increase the unsaturated fatty acids content, mainly cis-9, trans-11 CLA. In the second chapter, the objective was to evaluate the external indicators Cr2O3 and TiO2 and the indigestible internal DM, NDF and ADF that were determined in in situ different incubation bags from the accuracy, precision and robustness of the fecal excretion estimates in a digestion assay with different dairy cow diets. Eight cows fitted with ruminal cannula were used to perform total fecal collection over 24, 48 and 72 hours. The Cr2O3 generated accurate estimates, however, the fecal recovery and robustness were affected by the ether extract intake. The TiO2 indicator showed incomplete fecal recovery, low accuracy, precision and robustness. Among the combinations for the internal indicators, the iNDF in polyester bags had a complete recovery and generated the most accurate and robust estimates. The lack of accuracy and precision of the indicators have a big impact on the digestibility estimates. In the third chapter, the aim was to evaluate the use of creatinine as an indicator of urinary volume. It would be possible to estimate the total excretion of purine derivatives to evaluate the ruminal microbial protein synthesis in different cow diets. Also, eight multiparous cows fitted with ruminal cannula were used to make total urine collection over 24, 48 and 72 hours. The creatinine was affected by the study experimental conditions, including dietary effect and variations according to period and animals. The relationship between observed and estimated excretion of purine derivatives should be viewed with caution, because the urinary volume was underestimated and the estimates did not identify the correct differences between diets, that could compromise the evaluations of ruminal microbial production.

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