Tesis por compendio / [ES] La industrialización de frutas y hortalizas genera una gran cantidad de residuos orgánicos, que perjudican el medio ambiente, los cuales están infravalorados o no se utilizan. La eliminación de estos residuos mediante incineración o su almacenamiento en vertederos no es una opción sostenible, por lo que la industria debe dirigir sus esfuerzos a reducir su producción, y reintroducirlos en la cadena agroalimentaria. Estos residuos hortofrutícolas son ricos en compuestos bioactivos beneficiosos para la salud humana, por lo que presentan un gran potencial para su valorización. La reintroducción de estos productos de deshecho en la cadena agroalimentaria, como ingredientes en la formulación de alimentos más nutritivos, por ejemplo, permitiría generar un sistema de economía circular, además de contribuir al consumo de dietas saludables y sostenibles, en línea con los Objetivos de Desarrollo Sostenible definidos por la FAO. En los últimos años, la fabricación de frutas y hortalizas deshidratadas en polvo ha suscitado un creciente interés al tratarse de productos estables, versátiles y concentrados. En línea con esta tendencia, el presente proyecto de tesis doctoral plantea la obtención de este tipo de productos en polvo a partir de los residuos de confección de hortalizas, en colaboración con la cooperativa Agrícola Villena Coop.V. Concretamente, el proyecto se centra en la valorización integral de residuos de zanahoria, col, apio, puerro y brócoli, mediante su transformación en ingredientes funcionales en polvo. Los resultados de esta tesis se presentan por compendio de artículos organizados en cuatro capítulos. En el primer capítulo se presentan los resultados de una revisión bibliográfica, la cual permitió esclarecer que las condiciones de proceso y las técnicas utilizadas definen las características y la funcionalidad de los productos en polvo, permitiendo identificar las operaciones unitarias más adecuadas para tal fin. En el segundo capítulo se recogen los trabajos realizados para evaluar el impacto del procesado (pretratamientos, secado y molienda) sobre las propiedades de los productos en polvo obtenidos a partir de residuos de zanahoria, col, apio, puerro y brócoli. Concretamente, se evaluó la influencia del procesado sobre las propiedades fisicoquímicas, tecnológicas y funcionales de los productos en polvo obtenidos, así como los cambios experimentados por éstos durante el almacenamiento de 4 meses en condiciones controladas. Como pretratamientos, se consideraron la congelación, la intensidad de disrupción del material vegetal y la fermentación con Lactobacillus plantarum (en tallos de brócoli); y como técnicas de deshidratación, el secado por aire caliente (50, 60 y 70°C) y la liofilización. Además de definir las propiedades fisicoquímicas y tecnológicas, la bioaccesibilidad de los compuestos bioactivos presentes en el polvo también queda determinada por el proceso y las características de los polvos obtenidos. En este sentido, se realizaron investigaciones dirigidas a evaluar el impacto del procesado sobre determinados compuestos bioactivos específicos (carotenoides y glucosinolatos), y sobre la respuesta de los productos en polvo a la digestión simulada in vitro. Todo ello queda recogido en el tercer capítulo de resultados. En el cuarto capítulo se describe una primera aproximación a la aplicación de los productos en polvo obtenidos como ingrediente alimentario en la formulación de productos de panadería sin gluten. Los resultados obtenidos en la presente tesis doctoral han demostrado el potencial de los residuos generados en la confección de bandejas y productos de IV gama de zanahoria, col, apio, puerro y brócoli para su valorización integral, habiéndose desarrollado un proceso de transformación de los mismos en productos deshidratados en polvo. Se prevé que esta aproximación pueda contribuir de manera efectiva al concepto de dietas saludables y sostenibles, y al desarrollo de un sistema alimentario más sostenible. / [CA] La industrialització de fruites i hortalisses genera una gran quantitat de residus orgànics, que perjudiquen el medi ambient, els quals estan infravalorats o no s'utilitzen. L'eliminació d'aquests residus mitjançant incineració o el seu emmagatzematge en abocadors no és una opció sostenible, per la qual cosa la indústria ha de dirigir els seus esforços a reduir la seua producció, i reintroduir-los en la cadena agroalimentària. Aquests residus hortofructícoles són rics en compostos bioactius beneficiosos per a la salut humana, per la qual cosa presenten un gran potencial per a la seua valorització. La reintroducció d'aquests residus en la cadena agroalimentària, com a ingredients en la formulació d'aliments més nutritius, per exemple, permetria generar un sistema d'economia circular, a més de contribuir al consum de dietes saludables i sostenibles, en línia amb els Objectius de Desenvolupament Sostenible definits per la FAO. En els últims anys, la fabricació de fruites i hortalisses deshidratades en pols ha suscitat un creixent interés per tractar-se de productes estables, versàtils i concentrats. En línia amb aquesta tendència, el present projecte de tesi doctoral planteja l'obtenció de productes en pols a partir dels residus de confecció d'hortalisses, en col·laboració amb la cooperativa Agrícola Villena Coop.V. Concretament, el projecte es centra en la valorització integral de residus de carlota, col, api, porro i bròcoli, mitjançant la seua transformació en ingredients funcionals en pols. Els resultats d'aquesta tesi es presenten per compendi d'articles organitzats en quatre capítols. En el primer capítol es presenten els resultats d'una revisió bibliogràfica, la qual va permetre esclarir que les condicions de procés i les tècniques utilitzades defineixen les característiques i la funcionalitat dels productes en pols, permetent identificar les operacions unitàries més adequades per a tal fi. En el segon capítol es recullen els treballs realitzats per a avaluar l'impacte del processament (pretractaments, secat i molta) sobre les propietats dels productes en pols obtinguts a partir de residus de carlota, col, api, porro i bròcoli. Concretament, es va avaluar la influència del processament sobre les propietats fisicoquímiques, tecnològiques i funcionals dels productes en pols obtinguts, així com els canvis experimentats per aquests durant 4 mesos d'emmagatzematge en condicions controlades. Com a pretractaments, es van considerar la congelació, la intensitat de disrupció del material vegetal i la fermentació amb Lactobacillus plantarum (en tiges de bròcoli); i com a tècniques de deshidratació, el secat per aire calent (50, 60 i 70 °C) i la liofilització. A més de definir les propietats fisicoquímiques i tecnològiques, la bioaccesibilitat dels compostos bioactius presents en la pols també queda determinada pel procés i les característiques de les pols obtingudes. En aquest sentit, es van realitzar investigacions dirigides a avaluar l'impacte del processament sobre determinats compostos bioactius específics (carotenoides i glucosinolatos), i sobre la resposta dels productes en pols a la digestió simulada in vitro. Tot això queda recollit en el tercer capítol de resultats. En el quart capítol es descriu una primera aproximació a l'aplicació dels productes en pols obtinguts com a ingredient alimentari en la formulació de productes de panaderia sense gluten. Els resultats obtinguts en la present tesi doctoral han demostrat el potencial dels residus generats en la confecció d'hortalisses i productes de IV gamma de carlota, col, api, porro i bròcoli per a la seua valorització integral, havent-se desenvolupat un procés de transformació dels mateixos en productes deshidratats en pols. Es preveu que aquesta aproximació puga contribuir de manera efectiva al concepte de dietes saludables i sostenibles, i al desenvolupament d'un sistema alimentari més sostenible. / [EN] Fruit and vegetables industrialisation generates a large amount of environmentally damaging organic waste, which is either undervalued or not used. Disposal of these residues by incineration or storage in landfills is not a sustainable option, so the industry must focus on reducing its production as well as reintroducing them into the agri-food chain. These fruit and vegetable by-products are generally rich in bioactive compounds, which are responsible of beneficial health effects, presenting a great potential for their valorisation. The reintroduction of these waste products into the agri-food chain, as ingredients in the formulation of more nutritious foods, for example, would generate a circular economy system, as well as contribute to the consumption of healthy and sustainable diets, in line with the Sustainable Development Goals defined by the FAO. In recent years, interest in fruit and vegetable dehydrated powders manufacturing has been increased, as they are stable, versatile and concentrated products. In line with this trend, this doctoral thesis project aims to obtain this type of powdered products from vegetable waste, in collaboration with the cooperative Agrícola Villena Coop.V. Specifically, the project focuses on the integral valorisation of carrot, cabbage, celery, leek and broccoli waste, through its transformation into powdered functional ingredients. The results of this thesis are presented as a compendium of articles organised in four chapters. The first chapter presents the results of a literature review, which clarified that the processing conditions and techniques used define the characteristics and functionality of powdered products, allowing the identification of the most suitable unit operations for this purpose. The second chapter reports on the work carried out to evaluate the impact of processing (pre-treatment, drying and milling) on the properties of powdered products obtained from carrot, cabbage, celery, leek and broccoli waste. Specifically, the influence of processing on the physico-chemical, technological and functional properties of the obtained powdered products was evaluated, as well as the changes experienced by these products during 4 months of storage under controlled conditions. As pre-treatments, freezing, disruption intensity of plant material and fermentation with Lactobacillus plantarum (in broccoli stems) were considered; and as dehydration techniques, hot-air drying (50, 60 and 70°C) and freeze-drying. In addition to defining the physicochemical and technological properties, the bioaccessibility of the bioactive compounds present in the powder is also determined by the process and the characteristics of the powders obtained. In this regard, research was carried out to assess the impact of processing on specific bioactive compounds (carotenoids and glucosinolates), and on the response of the powdered products to simulated in vitro digestion. This is reported in the third chapter of the results. The fourth chapter describes a first approach to the application of the powdered products obtained as a food ingredient in the formulation of gluten-free bakery products. The results obtained in this doctoral thesis have demonstrated the potential of the waste generated in the preparation of trays and pre-prepared convenience food products of carrot, cabbage, celery, leek and broccoli for their integral valorisation, developing a process for transforming them into dehydrated powdered products. This approach is expected to contribute effectively to the concept of healthy and sustainable diets and to the development of a more sustainable food system. / Bas Bellver, CI. (2023). Desarrollo del proceso de obtención de polvos funcionales de uso alimentario a partir de residuos de las líneas de confección de hortalizas, caracterización funcional y evaluación de su respuesta a la digestión simulada in vitro [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/195107 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] El envejecimiento poblacional es un fenómeno sin parangón en la historia de la humanidad. Así, se espera que las personas mayores de 65 años, o población sénior, doblen por primera a la población infantil en 2050. Cumplir años implica una serie de cambios a nivel fisiológico que comprenden, entre otros, una pérdida de funcionalidad de los órganos implicados en el proceso digestivo. En este sentido, el estudio de la digestibilidad de nutrientes, principalmente proteínas, y la bioaccesibilidad de determinadas vitaminas y minerales de interés para la salud de la población sénior, son de especial interés. Solo a partir de evidencias científicas será posible establecer recomendaciones nutricionales de ámbito clínico, y diseñar alimentos funcionales orientados a las necesidades específicas de este grupo poblacional. Entre los nutrientes mayoritariamente afectados por las alteraciones digestivas típicas de personas sénior, las proteínas suponen el reto más importante. Se sabe que las alteraciones orales, gástricas e intestinales afectan su digestión y absorción, contribuyendo al declive del estado general de salud, dando lugar a una pérdida de masa muscular, incremento y cambio de distribución de masa lipídica, huesos y articulaciones más débiles, algunas enfermedades metabólicas y cardiovasculares, entre otros cambios de tipo psicológico y social. El objetivo principal de esta tesis doctoral ha sido evaluar el impacto de las diferentes alteraciones que aparecen con la edad a nivel oral, gástrico e intestinal en la digestibilidad de proteínas, grasas y carbohidratos, así como en la bioaccesibilidad de micronutrientes de interés. Concretamente, se han analizado en alimentos ricos en proteína cuyo consumo está recomendado para mayores de 65 años, y que difieren entre sí en el origen de la proteína (pescados, lácteos, huevo, carne, legumbres y cereales). Para alcanzar este objetivo, se recurrió a modelos digestión in vitro en estático los cuales permiten simular, en condiciones controladas de laboratorio, el proceso digestivo de diferentes grupos de población y muestrear de forma no invasiva. Los resultados más relevantes de esta tesis doctoral se presentan en cinco capítulos, abordando en cada grupo alimenticio, la respuesta digestiva derivada tanto de las alteraciones fisiológicas dados en población sénior, como de ciertos factores inherentes al alimento. En cuanto a las alteraciones digestivas propias de la edad, es posible afirmar que las insuficiencias pancreática y biliar fueron las principales encargadas de reducir de forma significativa la extensión de la proteólisis en casi la totalidad de alimentos estudiados. Los resultados indican una mayor digestibilidad proteica en pescados magros, el huevo duro y escalfado, quesos, carnes de pollo y de vacuno, así como legumbres en general. La digestibilidad de las grasas, en cambio, no resultó negativamente afectada. Por otro lado, los quesos, sardina, así como algunos granos de legumbres y cereales contribuirían satisfactoriamente al aporte de calcio bioaccesible en mayor medida que otras matrices alimentarias. En cuanto a las vitaminas liposolubles, la ingesta de salmón y de quesos fueron una excelente fuente tanto de vitamina A como D3 en su forma bioabsorbible; mientras que la bioaccesibilidad de ambas vitaminas en huevo, dependió del método de cocinado. Además, la carne de cerdo brinda el mayor efecto antihipertensivo, mientras que la de pavo ejerce mayor efecto como antioxidante. Por último, la relación aminoácidos esenciales/ no esenciales aumentó en condiciones alteradas al final de la digestión, en comparación con las condiciones estándar de adulto sano. Por lo que, aun con una digestibilidad de proteínas afectada, los digeridos tendrán efecto contra la sarcopenia. / [CA] L'envelliment poblacional és un fenomen sense parangó en la història de la humanitat. Així, s'espera que les persones majors de 65 anys, o població sènior, dobleguen per primera a la població infantil en 2050. Complir anys implica una sèrie de canvis a nivell fisiològic que comprenen, entre altres, una pèrdua de funcionalitat dels òrgans implicats en el procés digestiu. En aquest sentit, l'estudi de la digestibilitat de nutrients, principalment proteïnes, i la bioaccesibilitat de determinades vitamines i minerals d'interès per a la salut de la població sènior, són d'especial interès. Només a partir d'evidències científiques serà útil establir recomanacions nutricionals d'àmbit clínic, i dissenyar aliments funcionals orientats a les necessitats específiques d'aquest grup poblacional. Entre els nutrients majoritàriament afectats per les alteracions digestives típiques de persones sènior, les proteïnes suposen el repte mes important. Se sap que les alteracions orals, gàstriques i intestinals afecten la seua digestió i absorció, contribuint al declivi de l'estat general de salut, donant lloc a una perduda de massa muscular, increment i canvi de distribució de massa lipídica, ossos i articulacions més febles, algunes malalties metabòliques i cardiovasculars, entre altres canvis de tipus psicològic i social. L'objectiu principal d'aquesta tesi doctoral ha sigut avaluar l'impacte de les diferents alteracions que apareixen amb l'edat a nivell oral, gàstric i intestinal en la digestibilitat de proteïnes, greixos i carbohidrats, així com en la bioccesbilitat de micronutrients d'interès, en aliments rics en proteïna el consum de la qual està recomanat per a majors de 65 anys, i que difereixen entre si en l'origen d'aquest macronutrient (peixos, lactis, ou, carn, llegums i cereals). Per a aconseguir aquest objectiu, es va recórrer a models digestió in vitro en estàtic els quals permeten simular, en condicions controlades de laboratori, el procés digestiu de diferents grups de població i mostrejar de forma no invasiva. Els resultats més rellevants d'aquesta tesi doctoral es presenten en cinc capítols, abordant en cada grup alimentós, la resposta digestiva derivada tant de les alteracions fisiològiques donats en població sènior, com d'uns certs factors inherents a l'aliment. Quant a les alteracions digestives pròpies de l'edat, és possible afirmar que les insuficiències pancreàtica i biliar van ser les principals encarregades de reduir de manera significativa l'extensió de la proteòlisien quasi la totalitat d'aliments estudiats. Els resultats indiquen una major digestibilitat proteica en peixos magres, l'ou dur i escalfat, formatges, carns de pollastre i de boví, així com llegums en general. La digestibilitat dels greixos, en canvi, no va resultar negativament afectada. D'altra banda, els formatges, sardina, així com alguns grans de llegums i cereals contribuirien satisfactòriament a l'aportació de calci bioaccesible en major mesura que altres matrius alimentàries. Quant a les vitamines liposolubles, la ingesta de salmó i de formatges van ser una excel·lent font tant de vitamina A com D3 en la seua forma bioabsorbible; mentre que la bioaccesibilitat de totes dues vitamines en ou, va dependre del mètode de cuinat. A més, la carn de porc brinda el major efecte antihipertensiu, mentre que la de polit exerceix major efecte com a antioxidant. Finalment, la relació aminoàcids essencials/ no essencials va augmentar en condicions alterades al final de la digestió, en comparació amb les condicions estàndard d'adult sa. Pel que, fins i tot amb una digestibilitat de proteïnes afectada, els digerits tindran efecte contra la sarcopènia. / [EN] Population aging is a phenomenon unparalleled in human history. It is expected that people over 65 years, or the elderly, will double the child population for the first time by 2050. Turning 65 implies a series of physiological changes that include, among others, a loss of functionality of the organs involved in the digestive process. In this sense, the study of the digestibility of nutrients, mainly proteins, and the bioaccessibility of certain vitamins and minerals of interest for the health of the senior population, are of special interest. Only on the basis of scientific evidence will it be useful to establish nutritional recommendations at the clinical level, and to design functional foods oriented to the specific needs of this population group. Among the nutrients most affected by the common digestive disorders of the elderly, proteins represent the most important challenge. It is known that oral, gastric and intestinal disorders affect their digestion and absorption, contributing to the decline of general health status, resulting in a loss of muscle mass, increase and change of lipid mass distribution, weaker bones and joints, some metabolic and cardiovascular diseases, among other psychological and social changes. The main objective of this doctoral thesis has been to assess the impact of the different alterations appearing with age at oral, gastric and intestinal level on the digestibility of proteins, fats and carbohydrates, as well as on the bioaccessibility of micronutrients of interest, in protein-rich foods whose consumption is recommended for people over 65 years of age, and which differ from each other in the origin of this macronutrient (fish, dairy products, eggs, meat, legumes and cereals). To achieve this objective, in vitro static digestion models were used to simulate, under controlled laboratory conditions, the digestive process of different population groups and to sample in a non-invasive way. The most relevant results of this doctoral thesis are presented in five chapters, addressing in each food group, the digestive response derived both from physiological alterations in the senior population, as well as from certain factors inherent to the food. Regarding the digestive alterations associated with age, it is possible to affirm that pancreatic and biliary insufficiencies were the main responsible for the significant reduction in the proteolysis extent in almost all the studied foods. The results indicate a higher protein digestibility in lean fish, hard-boiled and poached eggs, cheeses, chicken and beef meats, as well as legumes in general. Fat digestibility, on the other hand, was not compromised. Moreover, cheeses, sardines, as well as some legume and cereal grains would contribute to a greater supply of bioaccessible calcium than other food matrices. For fat-soluble vitamins, the intake of salmon and cheeses resulted as excellent sources of both vitamin A and D3 in their bioabsorbable form, while the bioaccessibility of both vitamins in eggs depended on the cooking method. In addition, pork provided the greatest antihypertensive effect, while turkey meat exerted the greatest effect as antioxidant. Finally, the essential/non-essential amino acid ratio increased under altered conditions at the end of digestion, compared to standard healthy adult conditions. Thus, even with impaired protein digestibility, digests will have an effect against sarcopenia. / Hernández Olivas, E. (2021). Age-related digestive alterations and their impact on nutrients digestibility [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/175472 / TESIS / Compendio

La fecundación en mamíferos consiste básicamente en la fusión de los gametos masculino y femenino para formar un zigoto capaz de dar lugar a un nuevo individuo. Hasta ahora, la mayoría de las investigaciones encaminadas al esclarecimiento de este proceso se han centrado en el estudio de la biología de ambos gametos como células aisladas, o bien en el estudio de los diversos mecanismos que tienen lugar durante la interacción de ambos. Sin embargo, se ha dejado un poco de lado a otro elemento fundamental y sin el cual el resto de estudios pueden resultar incompletos: el microambiente en el que tiene lugar el encuentro entre los gametos, es decir, el fluido y las células oviductales que secretan ciertos componentes de dicho fluido. La fase folicular tardía o etapa inmediatamente preovulatoria, es el momento en el que el oviducto se encuentra preparado para el encuentro de los gametos y para que se produzca la fecundación. Debido a la importancia de los factor es implicados en la unión de gametos que han de estar presentes en este momento preciso del ciclo estral y a la escasez de información acerca de los mismos, centramos nuestro estudio en esta fase. Para ello, se abordó el análisis de los componentes oviductales y sus características fundamentalmente desde cuatro perspectivas: (1) efecto del fluido oviductal (FO) sobre la resistencia a la digestión enzimática de la zona pelúcida en 9 especies, (2) fraccionamiento del FO bovino en base a su capacidad de unión a heparina, (3) análisis proteómico del FO y (4) análisis de la expresión génica del oviducto porcino. / Fertilization in mammals is basically the merging of male and female gametes to form a zygote that can give rise to a new individual. So far, most research aimed at clarifying this process have focused either on the study of the biology of the spermatozoon and the oocyte as isolated cells or in the study of the various mechanisms that occur during the interaction of both. However, it has been partially left to one side to another key element without which the other studies may be incomplete: the microenvironment in which the meeting takes place between the gametes, ie the fluid and the oviductal cells that secrete some components of such a fluid. The late follicular phase or immediately pre-ovulatory phase is the time when the oviduct is prepared for the meeting of gametes and fertilization occurs. Due to the importance of the factors involved in the gametes interaction which must be present at this precise moment of the estrous cycle and the scarcity of information about them, we focused our study on this phase. To do so, it was addressed the analysis of oviductal components and features mainly from four perspectives: (1) effect of oviductal fluid (OF) on the resistance to enzymatic digestion of the zona pellucida in 9 species, (2) fractionation of the bovine oviductal fluid based on their ability to bind to heparin, (3) proteomic analysis of OF and (4) gene expression analysis of pig oviduct.

Tesis por compendio / [ES] La funcionalización de partículas de sílice con componentes de aceites esenciales (EOCs) se ha propuesto como una estrategia prometedora para mejorar la actividad antimicrobiana y la estabilidad de estos compuestos. Sin embargo, debido a la potencial aplicación de estas partículas en la industria alimentaria, es necesario llevar a cabo estudios toxicológicos que permitan identificar los posibles efectos sobre la salud que puede conllevar el uso de estos nuevos materiales. En esta tesis doctoral, se ha evaluado el riesgo derivado de la exposición oral a tres tipos de partículas de sílice (SAS, micropartículas MCM-41 y nanopartículas MCM-41) funcionalizadas con cuatro tipos de EOCs diferentes (carvacrol, eugenol, timol y vainillina) y se ha comparado con el efecto de los EOCs libres y las partículas sin funcionalizar. La evaluación toxicológica de estos nuevos materiales se llevó a cabo a través de una estrategia formada por 3 tipos de estudios diferentes como son la simulación de condiciones fisiológicas, el uso de la línea celular HepG2 y el organismo modelo Caenorhabditis elegans. El primer paso en la evaluación toxicológica de las partículas consistió en estudiar su estabilidad en fluidos fisiológicos que simulan las condiciones de exposición por vía oral. Los resultados mostraron que la funcionalización con EOCs aumenta la biodurabilidad de las partículas en condiciones que representan el tracto gastrointestinal humano y el fluido lisosomal, como se observa tanto por la menor disolución de los diferentes tipos de partículas funcionalizadas como por la conservación de la estructura de las nanopartículas MCM-41. Sin embargo, el estado de aglomeración de las partículas no cambió en condiciones fisiológicas, y todas ellas se mantuvieron dentro del rango de tamaño de las micropartículas. Por tanto, dado su gran tamaño, estos materiales presentan un bajo riesgo de acumulación tras ingestión oral. El estudio in vitro de la toxicidad de los materiales demostró que las partículas funcionalizadas con EOCs presentan un efecto citotóxico mayor que los EOCs libres y la sílice sin funcionalizar. Además, independientemente del tipo de EOC, las micropartículas MCM-41 funcionalizadas fueron los materiales más citotóxicos. Los resultados sugieren que las partículas funcionalizadas con EOCs inducen toxicidad en las células HepG2 mediante un mecanismo relacionado con el estrés oxidativo, el cual provoca daño mitocondrial y la consecuente activación de procesos de apoptosis. Por otra parte, se demostró que este efecto citotóxico está causado por interacciones directas entre las células y las partículas, y no por productos de degradación liberados al medio de cultivo. La exposición aguda a concentraciones moderadas y altas de EOCs redujo la viabilidad de las células HepG2 y la supervivencia de C. elegans. La jerarquía de la toxicidad se mantuvo entre células y nemátodos, siendo el carvacrol el compuesto más tóxico, seguido del timol, el eugenol y, por último, la vainillina. Además, concentraciones subletales de estos componentes indujeron toxicidad reproductiva en C. elegans, lo que sugiere que pueden presentar efectos tóxicos a las concentraciones requeridas por sus propiedades bioactivas. El estudio in vivo de la toxicidad de las partículas mostró que tanto las partículas sin funcionalizar como las funcionalizadas con eugenol causan toxicidad reproductiva en C. elegans tras la exposición aguda, e inhibición en el crecimiento y la reproducción de los nematodos tras la exposición a largo plazo. Las partículas funcionalizadas con vainillina mostraron efectos tóxicos agudos leves, pero un mayor efecto tras la exposición a largo plazo. En líneas generales, los resultados obtenidos muestran que las partículas funcionalizadas con eugenol utilizadas en el estudio presentan mayores efectos sobre C. elegans que la sílice sin funcionalizar y las partículas funcionalizadas con vainillina. / [CA] La funcionalització de partícules de sílice amb components d'olis essencials (EOCs) s'ha proposat com una estratègia prometedora per a millorar l'activitat antimicrobiana i l'estabilitat d'aquests compostos. No obstant això, a causa de la potencial aplicació d'aquestes partícules en la indústria alimentària, és necessari dur a terme estudis toxicològics que permeten identificar els possibles efectes sobre la salut que pot comportar l'ús d'aquests nous materials. En aquesta tesi doctoral, s'ha avaluat el risc derivat de l'exposició oral a tres tipus de partícules de sílice (SAS, micropartícules MCM-41 i nanopartícules MCM-41) funcionalitzades amb quatre tipus de EOCs diferents (carvacrol, eugenol,timol i vanil·lina) i s'ha comparat amb l'efecte dels EOCs lliures i les partícules sense funcionalitzar. L'avaluació toxicològica d'aquests nous materials es va dur a terme a través d'una estratègia formada per 3 tipus d'estudis diferents com són la simulació de condicions fisiològiques, l'ús de la línia cel·lular HepG2 i l'organisme model Caenorhabditis elegans. El primer pas en l'avaluació toxicològica de les partícules va consistir a estudiar la seua estabilitat en fluids fisiològics que simulen les condicions d'exposició per via oral. Els resultats van mostrar que la funcionalització amb EOCs augmenta la biodurabilidad de les partícules en condicions que representen el tracte gastrointestinal humà i el fluid lisosomal, com s'observa tant per la menor dissolució dels diferents tipus de partícules funcionalitzades com per la conservació de l'estructura de les nanopartícules MCM-41. No obstant això, l'estat d'aglomeració de les partícules no va canviar en condicions fisiològiques, i totes elles es van mantindre dins del rang de grandària de les micropartícules. Per tant, donat la seua gran grandària, aquests materials presenten un baix risc d'acumulació rere ingestió oral. L'estudi in vitro de la toxicitat dels materials va demostrar que les partícules funcionalitzades amb EOCs presenten un efecte citotòxic major que els EOCs lliures i la sílice sense funcionalitzar. A més, independentment del tipus d'EOC, les micropartícules MCM-41 funcionalitzades van ser els materials més citotòxics. Els resultats suggereixen que les partícules funcionalitzades amb EOCs indueixen toxicitat en les cèl·lules HepG2 mitjançant un mecanisme relacionat amb l'estrés oxidatiu, el qual provoca dany mitocondrial i la conseqüent activació de processos d'apoptosis. D'altra banda, es va demostrar que aquest efecte citotòxic és causat per interaccions directes entre les cèl·lules i les partícules, i no per productes de degradació alliberats al mitjà de cultiu. L'exposició aguda a concentracions moderades i altes de EOCs va reduir la viabilitat de les cèl·lules HepG2 i la supervivència de C. elegans. La jerarquia de la toxicitat es va mantindre entre cèl·lules i nemàtodes, sent el carvacrol el compost més tòxic, seguit del timol, el eugenol i, finalment, la vanil·lina. A més, concentracions subletals d'aquests components van induir toxicitat reproductiva en C. elegans, la qual cosa suggereix que poden presentar efectes tòxics a les concentracions requerides per les seues propietats bioactives. L'estudi in vivo de la toxicitat de les partícules va mostrar que tant les partícules sense funcionalitzar com les funcionalitzades amb eugenol causen toxicitat reproductiva en C. elegans després de l'exposició aguda, i inhibició en el creixement i la reproducció dels nematodes després de l'exposició a llarg termini. Les partícules funcionalitzades amb vanil·lina van mostrar efectes tòxics aguts lleus, però un major efecte després de l'exposició a llarg termini. En línies generals, els resultats obtinguts mostren que les partícules funcionalitzades amb eugenol utilitzades en l'estudi presenten majors efectes sobre C. elegans que la sílice sense funcionalitzar i les partícules funcionalitzades amb vanil·lina. / [EN] Functionalisation of silica particles with essential oils components (EOCs) has emerged as a useful tool for enhancing EOCs' antimicrobial activity and stability. Given these new materials' promising applications for the food industry, toxicological studies must be performed to identify possible hazards for human health. In the present doctoral thesis, the potential risk deriving from oral exposure to three types of silica particles (SAS, MCM-41 microparticles, MCM-41 nanoparticles) functionalised with four different EOCs (carvacrol, eugenol, thymol, vanillin) was investigated and compared to free EOCs and pristine particles. For this purpose, three different replacement methods were used as a strategy to carry out the toxicological assessment of these new materials: simulated physiological conditions, HepG2 culture cells and the non-mammalian organism model Caenorhabditis elegans. As the expected human exposure to these materials was the oral route, the first step in the toxicological assessment of the silica particles was to study their degradation behaviour in acellular physiological fluids that mimic oral exposure conditions. The results showed that functionalisation of silica with EOCs increases particles' biodurability under conditions representing the human gastrointestinal tract and lysosomal fluid, as observed by both, the lower dissolution rates in the different functionalised particle types and the preservation of the EOCs-functionalised MCM-41 nanoparticles structure. However, the agglomeration state of the particles did not change under the physiological conditions, which remained within the micro-sized range in all cases. Therefore, given their large size, these materials present a low risk of accumulation after oral ingestion. The in vitro toxicity study showed that EOCs-functionalised particles displayed stronger cytotoxic effect than the free EOCs and pristine silica. Independently of EOC type, the EOCs-functionalised MCM-41 microparticles were the most cytotoxic materials from the different silica particle types analysed. Our results suggest that the EOCs-functionalised particles induce toxicity on HepG2 cells by an oxidative stress-related mechanism that causes mitochondrial dysfunction and apoptosis activation via the mitochondrial pathway. This cytotoxic effect was caused by direct cell-particle interactions, and not by degradation products released to culture media. Acute exposure to moderate and high concentrations of EOCs reduced HepG2 viability and nematode survival. The toxicity ranking was maintained between culture cells and nematodes, being carvacrol the most toxic compound followed by thymol, eugenol, and lastly by vanillin. Moreover, sublethal concentrations to these components induced reproductive toxicity in C. elegans, which suggests that they may present toxic effects at the concentrations required for their bioactive properties. The in vivo toxicity study of the particles showed that both the bare and EOCs-functionalised particles cause acute reproductive toxicity and inhibition in nematode growth and reproduction after long-term exposure. The vanillin-functionalised particles displayed milder acute toxic effects, but severer long-term exposure toxicological responses. However, the eugenol-functionalised particles exhibited stronger effects than the bare and vanillin-functionalised silica. / The authors gratefully acknowledge the financial support from the Spanish government (Project RTI2018-101599-B-C21 (MCUI/AEI/FEDER, EU)). Cristina Fuentes also thanks the Generalitat Valenciana for being funded by the predoctoral programme Vali+d (ACIF/2016/139). María Ruiz-Rico acknowledges the Generalitat Valenciana for her Postdoctoral Fellowship (APOSTD/2019/118). / Fuentes López, C. (2022). Toxicological assessment of silica particles functionalised with essential oil components and their constituents [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/181634 / TESIS / Compendio

A nivel legislativo, la Directiva 2000/60/EC del Parlamento Europeo y el Consejo de Europa establece un marco comunitario de acción en el ámbito de la política del agua, y en cuanto a depuración de agua se refiere, la Directiva 91/271/EC establece los límites de vertido de contaminantes procedentes de las estaciones de depuración de agua residual (EDAR), e introduce el concepto de zonas sensibles, en el que se establece la importancia de eliminar nutrientes, especialmente nitrógeno y fósforo, de las aguas residuales, en vista de su impacto negativo sobre los ecosistemas acuáticos. Diversos estudios han puesto de manifiesto la posibilidad de optimizar el funcionamiento de las EDAR mediante el empleo de procesos que permitan eliminar el nitrógeno amoniacal vía nitrito de corrientes de agua residual con elevada concentración de amonio. El objetivo principal de este trabajo de tesis doctoral ha sido el estudio a escala de laboratorio del proceso de eliminación de nitrógeno vía nitrito, para eliminar el amonio de la corriente del sobrenadante procedente de la deshidratación de fangos estabilizados mediante digestión anaerobia. Inicialmente, se estudiaron diversas estrategias para la puesta en marcha del proceso SHARON operado para la nitritación parcial. Tras alcanzar un funcionamiento estable del proceso se estudió el efecto de diversos factores ambientales y de operación sobre los organismos amonioxidantes (AOB) y la calidad del efluente, respectivamente. Por otro lado, a partir del análisis de la información aportada por los sensores de pH, potencial redox y oxígeno disuelto instalados en el reactor, y su relación con las concentraciones de los compuestos nitrogenados, determinados durante las etapas de puesta en marcha y seguimiento del proceso biológico de nitrificación y desnitrificación vía nitrito, se desarrolló una estrategia de monitorización, en donde se establecieron los criterios de funcionamiento óptimo del proceso. Esta información fue empleada para d / Claros Bedoya, JA. (2012). ESTUDIO DEL PROCESO DE NITRIFICACIÓN Y DESNITRIFICACIÓN VÍA NITRITO PARA EL TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE CORRIENTES DE AGUA RESIDUAL CON ALTA CARGA DE NITRÓGENO AMONIACAL [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/17653 / Palancia

La cristalización de estruvita, fosfato de magnesio y amonio, aparece como uno de los procesos más prometedores para recuperar el fósforo de las aguas residuales. La aplicación de un proceso de cristalización en una Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR), no solo elimina fósforo del proceso, sino que permite recuperarlo en una forma fácilmente reutilizable ya que, entre sus posibles aplicaciones, destacan su empleo como fertilizante y como materia prima para la industria del fósforo. El objetivo principal de esta tesis ha sido comprender los principios que rigen el proceso de cristalización de estruvita con el fin de mejorar la recuperación de fósforo, en forma de este mineral, de los sobrenadantes de las líneas de fangos de las EDAR. Debido a la dificultad de modelar todos los procesos que intervienen en la precipitación de estruvita, la distribución de la sobresaturación dentro del reactor, los mecanismos de nucleación que dominan en las condiciones de trabajo y la termodinámica y química de los fosfatos, ha sido necesario realizar ensayos para comprobar la viabilidad de trabajar con un reactor de tanque agitado como el empleado en este trabajo de tesis. En un primer momento se trabajó con soluciones preparadas en el laboratorio para asegurar ciertos aspectos teóricos de la precipitación de estruvita. Posteriormente, se realizaron ensayos empleando los sobrenadantes generados en una planta piloto de digestión anaerobia situada en la EDAR de la Cuenca del Carraixet, Valencia. Los resultados obtenidos en los ensayos con soluciones preparadas en el laboratorio mostraron que es posible alcanzar unas eficiencias de precipitación y recuperación de fósforo en forma de estruvita de hasta el 80%. Se obtuvo que conforme aumenta el pH de operación en el reactor y las relaciones molares Mg/P y N/P en el influente, se mejoran ambas eficiencias, mientras que una disminución del tiempo de retención hidráulico no afectó a las eficiencias alcanzadas. El pH resultó tene / Pastor Alcañiz, L. (2008). Estudio de la precipitación y recuperación del fósforo presente en las aguas residuales en forma de estruvita (MgNH4PO4·6H2O) [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2190 / Palancia

This thesis studies how to increase the expected satiating ability in dairy products analyzing the effect of the incorporation of certain ingredients. The study of food reformulation with high expected satiating ability contributes to moderate size meal choice and to regulate food intake. In this thesis, two factors influencing the satiating ability perception of semi-solid foods have been mainly studied: a) the increase in oral processing time that produces prolonged orosensory signals, and b) the increase in protein content. The increase in oral processing time is produced by, for example, higher consistencies, mouth-coating or creaminess sensations. These features can be modified by the addition of hydrocolloids. Native starch, modified starch, ¿-carrageenan and guar gum were added to increase the viscosity and consistency of milkshakes. Rheological characterization of the products revealed very different behavior patterns depending on the type of hydrocolloid. The addition of saliva in the studies showed modified sensory perceptions, so its inclusion is desirable and more realistic. The addition of hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) and the effect of milk solids and cream in milk-based desserts was also studied. In addition to HPMC dominant effect on the temporality of perceptions, the presence of fat globules or milk solids modulated such perceptions. Yogurt was selected to increase protein content, adding twice the original amount of protein from different milk fractions, and starch. Yogurt with milk powder addition was the most accepted sample and it was closer to the 'ideal' characteristics of a satiating yogurt according to consumers, with a series of sensory attributes that contribute to the feeling of expected satiety. On the other hand, in vitro oral digestion showed that physically modified starch granules remain unchanged after the attack of ¿-amylase, and would be responsible for its consistency and creaminess. In addition, it was found that the sensation of astringency was undesirable; tribological studies allowed to interpret yogurt sensory characteristics. The lubricity of some samples did not reflect the difference in astringency between samples indicating that this was not a purely tactile perception caused by an increase in friction. The addition of physically modified starch significantly reduced friction coefficients values due to soluble starch polymers and starch granules preservation. All the strategies allowed to gain understanding on how to reformulate food increasing its satiating ability perception. Such strategies could be extrapolated to other food categories, what broadens the scope of the results obtained in this thesis. / La presente tesis estudia cómo aumentar las expectativas de la capacidad saciante en productos lácteos analizando el efecto de la incorporación de determinados ingredientes. El estudio de la reformulación de alimentos con alta expectativa sobre su capacidad saciante contribuye a moderar la elección de las raciones de alimentos y a regular la ingesta. En la presente tesis se han estudiado principalmente dos de los factores que más influyen en la percepción de capacidad saciante de alimentos semisólidos: a) el aumento en el tiempo de procesado oral que produce saciedad debido a una prolongación de las señales orosensoriales, y b) el alto contenido en proteínas. El aumento del tiempo de procesado oral lo producen, por ejemplo, mayores consistencias, recubrimiento oral o sensaciones de cremosidad, que son características que se pueden modificar por adición de hidrocoloides. Se emplearon almidón nativo y modificado, goma guar y ¿-carragenato para aumentar la viscosidad y consistencia de batidos lácteos. La caracterización reológica de los productos reveló patrones de comportamiento muy diferentes dependiendo del tipo de hidrocoloide. La adición de la saliva en los estudios demostró modificar las percepciones sensoriales, por lo que su inclusión resulta recomendable y más realista. Se estudió también la adición de hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) y el efecto de dos componentes normales en productos lácteos (sólidos lácteos y nata). Además del efecto dominante del HPMC en la temporalidad de las percepciones, la presencia de glóbulos de grasa o sólidos de la leche modularon dichas percepciones. Para aumentar el contenido en proteína se seleccionó como alimento el yogur, al que se añadió el doble de la cantidad de proteína de distintas fracciones lácteas y almidón. El yogur con el doble de leche en polvo fue globalmente el más aceptado y más cercano a las características "ideales" según los consumidores, con una serie de atributos sensoriales que contribuyen a la sensación de saciedad esperada. Por otro lado, la digestión oral in vitro mostró que los gránulos de almidón procedentes de almidón físicamente modificado permanecen inalterados después del ataque de la ¿-amilasa de la saliva, y serían los responsables de la mayor consistencia y cremosidad. Adicionalmente, se encontró que la sensación de astringencia resultaba negativa; los estudios tribológicos permitieron interpretar las características sensoriales. Las propiedades lubricantes de algunas muestras no reflejaron la diferencia de astringencia sensorial indicando que ésta no era una percepción puramente táctil causada por un aumento en la fricción. La adición de almidón modificado físicamente redujo significativamente los valores de los coeficientes de fricción relacionados con los polímeros de almidón solubles y la conservación de gránulos en el almidón. Todas las estrategias abordadas permitieron comprender y ahondar en los conocimientos que conducen a cómo reformular un alimento para aumentar la percepción de saciedad. Dichas estrategias son extrapolables a otras categorías de alimentos lo que amplía el alcance de los resultados obtenidos en la presente tesis. / La present tesi estudia com augmentar les expectatives de la capacitat saciant en productes lactis analitzant l'efecte de la incorporació de determinats ingredients. L'estudi de la reformulació d'aliments amb alta expectativa sobre la seua capacitat saciant contribueix a moderar l'elecció de les racions d'aliments i a regular la ingesta. En la present tesi s'han estudiat principalment dos dels factors que més influeixen en la percepció de capacitat saciant d'aliments semisòlids: a) l'augment en el temps de processat oral que produeix sacietat a causa d'una prolongació dels senyals orosensorials, i b) l'alt contingut en proteïnes. L'augment del temps de processat oral el produeixen, per exemple, majors consistències, recobriment oral o sensacions de cremositat, que són característiques que es poden modificar per addició d'hidrocol·loïdes. S'emprà midó natiu i modificat, goma guar i ¿-carragenat per augmentar la viscositat i consistència de batuts lactis. La caracterització reològica dels productes revelà patrons de comportament molt diferents depenent del tipus d'hidrocol·loïde. L'addició de la saliva en els estudis demostrà modificar les percepcions sensorials, per la qual cosa la seua inclusió resulta recomanable i més realista. S'estudià també l'addició d'hidroxipropilmetilcel·lulosa (HPMC) i l'efecte de dos components normals en productes lactis (sòlids lactis i nata). A més de l'efecte dominant del HPMC en la temporalitat de les percepcions, la presència de glòbuls de greix o sòlids de la llet van modular les citades percepcions. Per augmentar el contingut en proteïna es va seleccionar com a aliment el iogurt, a què s'afegí el doble de la quantitat de proteïna de diverses fraccions làcties i midó. El iogurt amb el doble de llet en pols fou globalment el més acceptat i més pròxim a les característiques "ideals" segons els consumidors, amb una sèrie d'atributs sensorials que contribueixen a la sensació de sacietat esperada. D'altra banda, la digestió oral in vitro mostrà que els grànuls de midó procedents de midó físicament modificat romanen inalterats després de l'atac de l'¿-amilasa de la saliva, i serien els responsables de la major consistència i cremositat. Addicionalment, es trobà que la sensació d'astringència resultava negativa; els estudis tribològics permeteren interpretar les característiques sensorials. Les propietats lubricants d'algunes mostres no reflectiren la diferència d'astringència sensorial indicant que esta no era una percepció purament tàctil causada per un augment en la fricció. L'addició de midó modificat físicament reduí significativament els valors dels coeficients de fricció relacionats amb els polímers de midó solubles i la conservació de grànuls en el midó. Totes les estratègies abordades permeteren comprendre i aprofundir en els coneixements que condueixen a com reformular un aliment per augmentar la percepció de sacietat. Les citades estratègies són extrapolables a altres categories d'aliments, cosa que amplia l'abast dels resultats obtinguts en la present tesi. / Morell Esteve, P. (2017). Diseño de alimentos lácteos con capacidad saciante. Relación entre estructura, procesamiento oral y percepción [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/89093 / TESIS

[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%. / [CAT] 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 no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/118654 / TESIS

Tesis por compendio / [ES] El acceso a fuentes de energía moderna en las áreas rurales de la región andina es uno de los factores principales para disminuir la pobreza ya que su acceso proporcionaría beneficios ambientales, económicos y sociales. Pese a los esfuerzos de buscar fuentes alternativas para subsanar el déficit energético, aún existen millones de personas que sufren la falta de accesibilidad a fuentes de energía moderna, situación que se debe a los altos niveles de pobreza bajo los cuales se encuentran inmersos. Junto a este inconveniente se suma el enorme incremento de residuos agrícolas en las comunidades andinas. Residuos que provienen de las actividades agrícolas, y que podrían ser perjudiciales para el medio ambiente si no se toman medidas adecuadas. Lamentablemente, en muchos países en desarrollo donde se generan grandes cantidades de estos residuos, se sabe poco sobre sus posibles riesgos y beneficios si no se gestionan adecuadamente. Uno de los enfoques más interesantes para abordar esta problemática, es el desarrollo de la gestión sostenible de los residuos orgánicos agrícolas de la región, transformándolos en recursos para la generación de energía renovable (biogás) y fertilizantes orgánicos (digestato). Esta solución permitiría dar una valorización energética a los residuos de la agricultura de la zona, sobre la cual basan su economía, y a la vez contribuiría a una mayor gestión de los residuos evitando el incremento de la contaminación ambiental. Con la finalidad de contribuir al desarrollo energético y mejorar el paradigma de la gestión de residuos en el área andina de Guaranda (Ecuador), la presente Tesis Doctoral aborda la evaluación del potencial bioquímico de metano (BMP) de los residuos orgánicos agrícolas de la región. Se realiza una cuantificación sistemática de la producción de biogás mediante la transformación bioquímica de residuos orgánicos agrícolas, que comprenden: sustratos principales (residuos de estiércol de vicuña, llama y cuy, y residuos de matadero de ganado vacuno) y cosustratos (residuos de paja de amaranto, quinua y trigo). El objetivo general de esta investigación de doctorado se ha llevado a cabo en cuatro fases: (I) Caracterización de la materia prima mediante el análisis elemental y proximal a través de los cuáles se estimó el rendimiento teórico y la biodegradabilidad de los sustratos y cosustratos, (II) Rendimiento de la codigestión de residuos orgánicos agrícolas con mezclas de lodos de aguas residuales en biodigestores batch, (III) Análisis de los efectos sinérgicos y antagónicos durante la monodigestión y codigestión de las materias primas y (IV) Evaluación de la cinética microbiana de la digestión anaerobia mediante los modelos de Gompertz modificado, transferencia, ecuación logística, modelo del cono y Richards modificado. En la caracterización fisicoquímica se determinó que las relaciones SV/ST de los sustratos y cosustratos oscilaron entre 58 y 77% con una relación C/N entre 12 y 102, lo que indicó que estos residuos son materias primas adecuadas para la producción de metano. En todos los ensayos un aumento de la cantidad de inóculo mejoró la biodegradabilidad de los sustratos y por consiguiente la producción metano; así, en la monodigestión se tuvo incrementos de hasta 90% y en la codigestión incrementos del 71%. Todas las mezclas produjeron efectos sinérgicos, donde los mayores porcentajes de metano se dieron cuando las mezclas de residuos de amaranto, quinua y trigo fueron del 50 y 75% de sólidos volátiles. Independientemente de la SIR1:1 y la SIR 1:2 se mejoró la producción de metano de la codigestión al incrementar el porcentaje de cosustrato especialmente de residuos de amaranto y quinua. Los mejores resultados de todos los ensayos realizados se obtuvieron en los biodigestores compuestos por residuos de matadero y residuos de quinua, donde se obtuvieron producciones de metano entre 581 y 555 ml / [CA] L'accés a fonts d'energia moderna en les àrees rurals de la regió andina és un dels factors principals per a disminuir la pobresa ja que el seu accés proporcionaria beneficis ambientals, econòmics i socials. Malgrat els esforços de buscar fonts alternatives per a esmenar el dèficit energètic, encara existeixen milions de persones que pateixen la falta d'accessibilitat a fonts d'energia moderna, situació que es deu als alts nivells de pobresa sota els quals es troben immersos. Al costat d'aquest inconvenient se suma l'enorme increment de residus agrícoles en les comunitats andines. Residus que provenen de les activitats agrícoles, i que podrien ser perjudicials per al medi ambient si no es prenen mesures adequades. Lamentablement, en molts països en desenvolupament on es generen grans quantitats d'aquests residus, se sap poc sobre els seus possibles riscos i beneficis si no es gestionen adequadament. Un dels enfocaments més interessants per a abordar aquesta problemàtica, és el desenvolupament de la gestió sostenible dels residus orgànics agrícoles de la regió, transformant-los en recursos per a la generació d'energia renovable (biogàs) i fertilitzants orgànics (digestato). Aquesta solució permetria donar una valorització energètica als residus de l'agricultura de la zona, sobre la qual basen la seua economia, i alhora contribuiria a una major gestió dels residus evitant l'increment de la contaminació ambiental. Amb la finalitat de contribuir al desenvolupament energètic i millorar el paradigma de la gestió de residus en l'àrea andina de Guaranda (l'Equador), la present Tesi Doctoral aborda l'avaluació del potencial bioquímic de metà (BMP) dels residus orgànics agrícoles de la regió. Es realitza una quantificació sistemàtica de la producció de biogàs mitjançant la transformació bioquímica de residus orgànics agrícoles que comprenen: substrats principals (residus de fem de vicunya, flama i cuy, i residus d'escorxador de bestiar boví), *cosustratos (residus de palla d'amarant, quinua i blat). L'objectiu general d'aquesta investigació de doctorat s'ha dut a terme en quatre fases: (I) caracterització de la matèria primera mitjançant l'anàlisi elemental i proximal a través dels quals es va estimar el rendiment teòric i la biodegradabilitat dels substrats i cosustratos, (II) Rendiment de la codigestión de residus orgànics agrícoles amb mescles de llots d'aigües residuals en biodigestores batch, (III) Anàlisis dels efectes sinèrgics i antagònics durant la monodigestión i codigestión de les matèries primeres i (IV) Avaluació de la cinètica microbiana de la digestió anaeròbia mitjançant els models de Gompertz modificat, transferència, equació logística, model del con i Richards modificat. En la caracterització fisicoquímica es va determinar que les relacions SV/ST dels substrats i cosustratos van oscil·lar entre 58 i 77% amb una relació C/N entre 12 i 102, la qual cosa va indicar que aquests residus són matèries primeres adequades per a la producció de metà. En tots els assajos un augment de la quantitat d'inòcul va millorar la biodegradabilitat dels substrats i per consegüent la producció metà; així, en la monodigestión es va tindre increments de fins a 90% i en la codigestión increments del 71%. Totes les mescles van produir efectes sinèrgics, on els majors percentatges de metà es van donar quan les mescles de residus d'amarant, quinua i blat van ser del 50 i 75% de sòlids volàtils. Independentment de la SIR1:1 i la SIR 1:2 es va millorar la producció de metà de la codigestión en incrementar el percentatge de cosustrato especialment de residus d'amarant i quinua. Els millors resultats de tots els assajos realitzats es van obtindre en els biodigestores compostos per residus d'escorxador i residus de quinua, on es van obtindre produccions de metà entre 581 i 555 ml/g VS. / [EN] Access to modern energy sources in rural areas of the Andean region is one of the main factors to reduce poverty, since its access would provide environmental, economic and social benefits. Despite efforts to find alternative sources to correct the energy deficit, there are still millions of people who suffer from the lack of accessibility to modern energy sources, a situation that is due to the high levels of poverty under which they are immersed. Along with this inconvenience is added the enormous increase in agricultural residues in the Andean communities. Waste that comes from agricultural activities, and that could be harmful to the environment if adequate measures are not taken. Unfortunately, in many developing countries where large amounts of these wastes are generated, little is known about their potential risks and benefits if not managed properly. One of the most interesting approaches to address this problem is the development of sustainable management of agricultural organic waste in the region, transforming it into resources for the generation of renewable energy (biogas) and organic fertilizers (digestate). This solution would allow to give an energetic recovery to the agricultural residues of the area, on which they base their economy, and at the same time would contribute to a better management of the residues avoiding the increase of environmental pollution. To contribute to energy development and improve the paradigm of waste management in the Andean area of Guaranda (Ecuador), this Doctoral Thesis addresses the evaluation of the biochemical potential of methane (BPM) of agricultural organic waste in the region. A systematic quantification of biogas production is carried out through the biochemical transformation of agricultural organic waste that includes main substrates (vicuña, llama and guinea pig manure residues, and cattle slaughterhouse residues) and co-substrates (amaranth straw residues), quinoa and wheat). The general objective of this doctoral research has been carried out in four phases: (I) characterization of the raw material through elemental and proximal analysis through which the theoretical performance and biodegradability of substrates and co-substrates were estimated, (II) Performance of the co-digestion of agricultural organic waste with mixtures of sewage sludge in batch biodigesters, (III) Analysis of synergistic and antagonistic effects during monodigestion and co-digestion of raw materials and (IV) Evaluation of microbial kinetics of anaerobic digestion using modified Gompertz models, transfer, logistic equation, cone model and modified Richards. In the physicochemical characterization it was determined that the VS/TS ratios of the substrates and co-substrates ranged between 58 and 77% with a C/N ratio between 12 and 102, which indicated that these wastes are suitable raw materials to produce methane. In all the tests an increase in the amount of inoculum improved the biodegradability of the substrates and consequently the methane production; thus, in monodigestion there were increases of up to 90% and in co-digestion increases of 71%. All the mixtures produced synergistic effects, where the highest percentages of methane occurred when the mixtures of amaranth, quinoa and wheat residues were 50 and 75% volatile solids. Regardless of SIR1:1 and SIR 1:2, the production of methane from co-digestion was improved by increasing the percentage of co-substrate, especially amaranth and quinoa residues. The best results of all the tests carried out were obtained in the biodigesters composed of slaughterhouse waste and quinoa waste, where methane productions between 581 and 555 ml/g VS were obtained. Regarding the kinetic modelling of the anaerobic digestion process, it was found that all the models fit the experimental values quite well with the predicted ones. In the monodigestion, in all the logistic models, the calculated asymptotes were adjusted very precisely for the specific yield (Me / This work has been carried out within the framework of the project “Analysis of the implementation of biomass exploitation chains in rural communities in the province of Bolívar (Ecuador)” of the ADSIEO-COOPERATION program of the Universitat Politècnica de València (UPV). The Ecuadorian Energy Exploitation Research Network of Biomass (ECUMASA) and the IBEROMASA Network (719RT0586) of the IberoAmerican Program of Science and Technology for Development (CYTED) have participated in this program / Meneses Quelal, WO. (2021). Optimization of Anaerobic Codigestion Processes of Lignocellulosic Materials of Difficult Degradation with Residues from Andean Livestock [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/171722 / TESIS / Compendio

The activated sludge and anaerobic digestion processes have been modelled in widely accepted models. Nevertheless, these models still have limitations when describing operational problems of microbiological origin. The aim of this thesis is to develop a knowledge-based model to simulate risk of plant-wide operational problems of microbiological origin.For the risk model heuristic knowledge from experts and literature was implemented in a rule-based system. Using fuzzy logic, the system can infer a risk index for the main operational problems of microbiological origin (i.e. filamentous bulking, biological foaming, rising sludge and deflocculation). To show the results of the risk model, it was implemented in the Benchmark Simulation Models. This allowed to study the risk model's response in different scenarios and control strategies. The risk model has shown to be really useful providing a third criterion to evaluate control strategies apart from the economical and environmental criteria. / Els processos de fangs activats i digestió anaeròbia estan descrits en models àmpliament acceptats. No obstant, aquests encara tenen limitacions a l'hora de descriure problemes operacionals d'origen microbiològic. L'objectiu és desenvolupar un model basat en el coneixement per simular el risc de problemes operacionals d'origen microbiològic en planta completa. Per al model de risc es va utilitzar coneixement d'experts i de la bibliografia implementat després en un sistema basat en regles. Utilitzant la lògica difusa, el sistema pot inferir un índex de risc per a problemes operacionals d'origen microbiològic (esponjament, escumes, desnitrificació incontrolada i desflocul•lació). Per a mostrar els resultats del model de risc es va implementar i aplicar en els diferents Benchmark Simulation Models. Això ha permés estudiar la resposta del model de risc en diferents escenaris i estratègies de control. El model de risc ha mostrat ser molt útil proporcionant un tercer criteri per a l'avaluació d'estratègies de control a part dels criteris econòmics i ambientals.