Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de los Alimentos / En la actualidad, Chile se ubica dentro de los primeros lugares en los rankings de sobrepeso, obesidad y prevalencia de enfermedades cardiovasculares a nivel iberoamericano, lo que constituye una motivación para el desarrollo de alimentos con propiedades más saludables. En este sentido, el uso de fibras solubles, en especial de β-glucanos de cereales resulta una gran alternativa, puesto que además de poseer mensajes saludables aprobados a nivel nacional e internacional respecto a su contribución a la reducción del colesterol e impacto sobre la disminución del riesgo de enfermedades cardiovasculares; también se han estudiado sus efectos sobre la respuesta glucémica, salud digestiva y aumento de la sensación de saciedad, esto último impactando directamente al desarrollo de alimentos que puedan contribuir en el combate contra el sobrepeso y obesidad. En Chile, las barreras principales para la incorporación de los β-glucanos a alimentos procesados, además del desconocimiento de su existencia por parte de la población, es el impacto que pueden ocasionar en algunas etapas de los procesos de elaboración de ciertos alimentos, junto con el alto coste de los ingredientes concentrados en esta fibra soluble en el mercado. Por ello, cada vez se hace más importante contar con información basada en investigación que posibilite conocer el efecto que tiene la adición de ingredientes que contengan β-glucanos sobre propiedades físicas y nutricionales de productos. Este estudio trata acerca de la caracterización física-nutricional de ingredientes concentrados de β-glucanos obtenidos a partir de avenas chilenas (Avena sativa L.), un cultivo con gran potencial de revalorización en Chile; y su efecto sobre las propiedades de flujo en suspensiones acuosas y reología de masas elaboradas con harina de trigo. Para ello, se comenzó realizando una caracterización de 7 variedades de avenas chilenas para determinar la posible existencia de alguna(s) de ellas con ventajas comparativas sobre el contenido de esta fibra soluble, al concluir que ninguna de ellas tiene un contenido sobresaliente de β-glucanos, se consideró el uso de 2 ingredientes en polvo concentrados en β-glucanos (BG10 y BG15) obtenidos a partir de alguna de las variedades de avenas chilenas más disponibles en el mercado, para efectuar los ensayos experimentales posteriores. En primer lugar, se determinó la composición proximal y de otros hidratos de carbono complejos (contenido de fibra desglosado, almidones total y resistente y contenido de β-glucanos) en ambas muestras de ingredientes. Luego de ello, se determinaron algunas de sus propiedades físicas, tales como los parámetros estandarizados de color instrumental (L*, a*, b*, C* y hº), peso molecular (relacionado directamente con la acción bioactiva de los β-glucanos), y temperatura de transición vítrea (Tg). Posteriormente se determinaron las propiedades de flujo en suspensiones acuosas de estos ingredientes al 1% y 4% [m/v] a tres temperaturas (20, 50 y 80ºC) y la reología de masas modelo elaboradas con harina de trigo, a dos niveles de sustitución de esta última con los ingredientes BG10 y BG15; esto por medio de pruebas alveográficas, mixográficas/farinográficas y de reofermentación. La gran mayoría de los parámetros de composición (a excepción del contenido de cenizas y fibra dietética total) y físicos determinados en los dos ingredientes en estudio (BG10 y BG15) fueron estadísticamente distintos entre ellos: la determinación de todos los parámetros cromáticos fueron distintos entre ambos ingredientes, lo cual puede impactar en la aceptabilidad sensorial de ciertos alimentos a desarrollar con ellos. El peso molecular determinado en ambos ingredientes fue considerado alto (mayor a 3000 kDa), lo cual se relaciona con una alta bioactividad de los β-glucanos contenidos en estos ingredientes. Respecto a la determinación de Tg, el ingrediente BG10 presentó dos transiciones vítreas, mientras que el ingrediente BG15 no mostró dicha transición. Tanto BG10 como BG15 presentaron un impacto tanto sobre las propiedades de flujo de suspensiones acuosas (la gran parte de las suspensiones preparadas con ambos ingredientes mostraron comportamiento dilatante), como sobre la reología de masas elaboradas con harina de trigo, esto último respecto al comportamiento de masas sin la adición de los ingredientes BG10 y BG15. Por lo que se concluye que el impacto que posee la adición de ingredientes a base de β-glucanos sobre las propiedades físicas de sistemas acuosos y viscoelásticos (como lo son las masas), dependerá de su composición y de algunas de sus propiedades físicas, aspectos que hay que tener en cuenta al momento de desarrollar alimentos saludables que contengan β-glucanos

Ingeniera Civil en Biotecnología / La alimentación saludable es un tema que ha ido cobrando importancia, tanto para las personas como para el Gobierno y las industrias. El mercado de los alimentos saludables representa actualmente el 19% de la ventas del retail nacional (US$ 3 billones) y se proyecta siga creciendo. En esta línea, Maltexco S.A. considera la posibilidad de elaborar leche de avena, aprovechando su alto contenido de β-glucanos, el cual actúa reduciendo el colesterol en la sangre. Este trabajo busca diseñar un proceso enzimático para la elaboración de leche de avena que sea compatible con los equipos disponibles en la empresa y permita mantener las características funcionales del grano. Para ello, se definen a escala de laboratorio los parámetros y condiciones de operación que luego se pre-evalúan técnicamente en una planta piloto. Además, se determinan las etapas en las que se medirán β-glucanos para monitorear su proceso de extracción. El proceso diseñado consta de 5 etapas: molienda, maceración, filtración, tratamiento térmico y decantación. En base a éste, el producto con mejores resultados se obtiene tras utilizar α-amilasa, β-amilasa y pululanasa en una mezcla de agua con harina de avena pelada y estabilizada en una relación de 8 [l] por cada kilogramo de avena. Las concentraciones de enzimas utilizadas son: 187,5 [FAU/ml], 5.000 [DP°/ml] y 412,5 [PU/ml], respectivamente, mientras que la curva de maceración propuesta considera tres pares de temperaturas y tiempos de incubación: 55 [°C] por 10 [min], 65 [°C] por 40 [min] y 90 [°C] por 50 [min]. El producto elaborado posee textura cremosa y una concentración de β-glucanos que sólo alcanza el 42% de lo que establece la norma chilena para considerar a un producto como saludable. Esto se debe, principalmente, a los bajos rendimientos de extracción originados por problemas de agitación y difusión de las enzimas en la mezcla. Tras evaluar el proceso, se descarta el uso tanto del tratamiento térmico como la decantación, debido a la pérdida de β-glucanos y el aumento en la duración del proceso total. Finalmente, se propone un proceso con 4 etapas principales: molienda, maceración, centrifugación y pasteurización. Si a esto se suma una optimización en la etapa de maceración se podría aumentar el rendimiento y disminuir la cremosidad.

O efeito de sete tratamentos, contendo β-glucano, um probiótico experimental, e um produto de exclusão competitiva assim como suas associações, foram avaliados frente a um desafio com Salmonella Typhimurium Nalr e na resposta imune, em frangos de corte. Dois experimentos foram realizados; o primeiro experimento apresentou seis tratamentos que consistiram de: a) produto de exclusão competitiva (EC); b) EC + probiótico experimental (LEB); c) EC + betaglucano (G); d) EC+LEB+G; e) controle negativo e f) controle positivo. O segundo experimento, foi delineado com nove tratamentos que consistiram em: a) EC; b) LEB; c) G; d) EC+LEB; e) EC+G; f) EC+LEB+G; g) LEB+G; h) controle negativo e i) controle positivo. Experimento 1: no dia 0 do experimento as aves foram tratadas com 0,1mL de EC por inoculação no inglúvio. No dia 1 do experimento as aves foram desafiadas com 107 CFU/mL de Salmonella Typhimurium (1796NR) Nalr. Durante o período de 1 ao 6 dia, as aves foram tratadas com o tratamento apropriado, e sacrificadas aos 7 dias de idade. Experimento 2: no dia 0 do experimento as aves foram tratadas com 0,1mL de EC por inoculação no inglúvio. Durante 28 dias as aves foram tratadas com o tratamento apropriado. Nos dias 1, 9, 16 e 23 do experimento as aves foram desafiadas com 107 UFC/mL de Salmonella Typhimurium (1796NR) Nalr, e sacrificadas uma semana após cada desafio. Nos dois experimentos, cecos, fígado e baço foram removidos assepticamente e examinados para Salmonellae; e foram colhidas amostras de soro e fluido intestinal, para se avaliar as concentrações de IgG e IgA totais. Os dados foram analisados por análise de variança de uma via, e as médias comparadas pelo teste de Duncan. Os tratamentos EC+LEB+G e LEB+G mostraram uma inibição significativa (p<0,05) de invasão dos órgãos por Salmonella Typhimurium (1796NR) Nalr, com altos níveis de proteção. No segundo experimento, a colonização cecal foi reduzida somente após a segunda semana de tratamento. Os níveis de IgG não foram significativos no soro ou fluido intestinal, mas a concentração de IgA foi significativamente (p<0,05) alta no soro e fluido intestinal, quando comparada com a do controle negativo. Estes resultados sugerem que os tratamentos associados usando produto de EC, probióticos e betaglucano são mais eficazes no controle de Salmonella, do que preparações individuais; estimulando a produção de IgA sistêmica e de mucosas. Outros estudos complementares são necessários para se determinar os mecanismos pelos quais as interações destas substâncias poderiam regular a resposta imune inata. / The effects of seven treatments, containing β-glucan, experimental probiotic, competitive exclusion products and their associations were evaluated, on a Salmonella Typhimurium Nalr challenge and assessment of the immune response, in broiler chickens. Two sets of trials were performed; the first trial was arranged with six treatments. Treatments in the first set consisted of a) commercial competitive exclusion (EC), b) EC + experimental probiotic (LEB), c) EC + betaglucan (G), d) EC+LEB+G, e) negative control, and e) positive control. The second one, was designed with nine treatments consisted of a) EC, b) LEB, c) G, d) EC+LEB, e) EC+G, f) EC+LEB+G, g) LEB +G, h) negative control, and i) positive control. Trial 1: on day 0 birds were administered 0,1mL of the EC treatment by oral gavage. On day 1, birds were challenged with 107CFU/mL of Salmonella Typhimurium (1796NR) Nalr. During 1 to 6 days, birds were administered of appropriate treatment, and were sacrificed at 7 days of age. Trial 2: on day 0 birds were administered 0,1mL of the EC treatment by oral gavage. During 28 days, birds were administered of appropriate treatment. On day 1, 9, 16 and 23 birds were challenged with 107CFU/mL of Salmonella Typhimurium (1796NR) Nalr, and were sacrificed one week after challenge. In two sets of trials, ceca, liver and spleen were aseptically removed and examined for salmonellae; and were taken serum and intestinal fluid samples, in order to evaluate total antibody concentrations of IgG and IgA. Data were analyzed by one-way analysis of variance, and means compared by Duncan′s test. Treatments EC+LEB+G and LEB+G resulted in a significant inhibition (p<0,05) in Salmonella Typhimurium (1796NR) Nalr organ invasion offering a higher level of protection. In the second set of trial, colonization was reduced after the second week of treatment. IgG was no significantly in serum and intestinal fluid samples, but IgA was found significantly (p<0,05) higher in serum and intestinal fluid samples, when compared to control ones. These results suggest that associated treatment using EC products, probiotics and betaglucans are more effective in Salmonella control, than individual preparations; stimulating the systemic and mucosal immune response mediated by IgA. Further research is necessary to determine the mechanisms by which the interaction of these substances could regulate avian innate immune response.

O efeito de sete tratamentos, contendo β-glucano, um probiótico experimental, e um produto de exclusão competitiva assim como suas associações, foram avaliados frente a um desafio com Salmonella Typhimurium Nalr e na resposta imune, em frangos de corte. Dois experimentos foram realizados; o primeiro experimento apresentou seis tratamentos que consistiram de: a) produto de exclusão competitiva (EC); b) EC + probiótico experimental (LEB); c) EC + betaglucano (G); d) EC+LEB+G; e) controle negativo e f) controle positivo. O segundo experimento, foi delineado com nove tratamentos que consistiram em: a) EC; b) LEB; c) G; d) EC+LEB; e) EC+G; f) EC+LEB+G; g) LEB+G; h) controle negativo e i) controle positivo. Experimento 1: no dia 0 do experimento as aves foram tratadas com 0,1mL de EC por inoculação no inglúvio. No dia 1 do experimento as aves foram desafiadas com 107 CFU/mL de Salmonella Typhimurium (1796NR) Nalr. Durante o período de 1 ao 6 dia, as aves foram tratadas com o tratamento apropriado, e sacrificadas aos 7 dias de idade. Experimento 2: no dia 0 do experimento as aves foram tratadas com 0,1mL de EC por inoculação no inglúvio. Durante 28 dias as aves foram tratadas com o tratamento apropriado. Nos dias 1, 9, 16 e 23 do experimento as aves foram desafiadas com 107 UFC/mL de Salmonella Typhimurium (1796NR) Nalr, e sacrificadas uma semana após cada desafio. Nos dois experimentos, cecos, fígado e baço foram removidos assepticamente e examinados para Salmonellae; e foram colhidas amostras de soro e fluido intestinal, para se avaliar as concentrações de IgG e IgA totais. Os dados foram analisados por análise de variança de uma via, e as médias comparadas pelo teste de Duncan. Os tratamentos EC+LEB+G e LEB+G mostraram uma inibição significativa (p<0,05) de invasão dos órgãos por Salmonella Typhimurium (1796NR) Nalr, com altos níveis de proteção. No segundo experimento, a colonização cecal foi reduzida somente após a segunda semana de tratamento. Os níveis de IgG não foram significativos no soro ou fluido intestinal, mas a concentração de IgA foi significativamente (p<0,05) alta no soro e fluido intestinal, quando comparada com a do controle negativo. Estes resultados sugerem que os tratamentos associados usando produto de EC, probióticos e betaglucano são mais eficazes no controle de Salmonella, do que preparações individuais; estimulando a produção de IgA sistêmica e de mucosas. Outros estudos complementares são necessários para se determinar os mecanismos pelos quais as interações destas substâncias poderiam regular a resposta imune inata. / The effects of seven treatments, containing β-glucan, experimental probiotic, competitive exclusion products and their associations were evaluated, on a Salmonella Typhimurium Nalr challenge and assessment of the immune response, in broiler chickens. Two sets of trials were performed; the first trial was arranged with six treatments. Treatments in the first set consisted of a) commercial competitive exclusion (EC), b) EC + experimental probiotic (LEB), c) EC + betaglucan (G), d) EC+LEB+G, e) negative control, and e) positive control. The second one, was designed with nine treatments consisted of a) EC, b) LEB, c) G, d) EC+LEB, e) EC+G, f) EC+LEB+G, g) LEB +G, h) negative control, and i) positive control. Trial 1: on day 0 birds were administered 0,1mL of the EC treatment by oral gavage. On day 1, birds were challenged with 107CFU/mL of Salmonella Typhimurium (1796NR) Nalr. During 1 to 6 days, birds were administered of appropriate treatment, and were sacrificed at 7 days of age. Trial 2: on day 0 birds were administered 0,1mL of the EC treatment by oral gavage. During 28 days, birds were administered of appropriate treatment. On day 1, 9, 16 and 23 birds were challenged with 107CFU/mL of Salmonella Typhimurium (1796NR) Nalr, and were sacrificed one week after challenge. In two sets of trials, ceca, liver and spleen were aseptically removed and examined for salmonellae; and were taken serum and intestinal fluid samples, in order to evaluate total antibody concentrations of IgG and IgA. Data were analyzed by one-way analysis of variance, and means compared by Duncan′s test. Treatments EC+LEB+G and LEB+G resulted in a significant inhibition (p<0,05) in Salmonella Typhimurium (1796NR) Nalr organ invasion offering a higher level of protection. In the second set of trial, colonization was reduced after the second week of treatment. IgG was no significantly in serum and intestinal fluid samples, but IgA was found significantly (p<0,05) higher in serum and intestinal fluid samples, when compared to control ones. These results suggest that associated treatment using EC products, probiotics and betaglucans are more effective in Salmonella control, than individual preparations; stimulating the systemic and mucosal immune response mediated by IgA. Further research is necessary to determine the mechanisms by which the interaction of these substances could regulate avian innate immune response.