La producción de manzanas ha crecido a un ritmo de 0.02% anual desde el año 2000, según el Ministerio de Agricultura y Riego (MINAGRI). Además, la superficie cosechada de la manzana muestra una tendencia creciente en los últimos 10 años, sin embargo, no todo lo que se produce son productos de calidad, ni se explota la capacidad total de la superficie. Esto se debe a que el sector no cuenta con el apoyo necesario ni desarrolla nuevas metodologías o herramientas que permitan la mejora de sus procesos. El caso de estudio sobre el cual abarca esta investigación es sobre la producción de manzanas orgánicas en la región de Mala-Cañete. Los productores de esta zona no tienen registros históricos de las campañas de producción, por lo tanto, no planifican la cantidad de los recursos que se requiere para una próxima campaña. Asimismo, no exporta sus productos debido a que su producción no supera el porcentaje considerable de calidad que se requiere. ​Por ello, se propone diseñar e implementar un modelo de planeamiento, control y ejecución de la producción en el sector agrícola, para asegurar, incrementar y mantener un nivel de calidad exportable. Se concluyó que para que el piloto sea viable y replicable, es necesario incrementar el producto de calidad exportable en un 5%, escenario estable, ya que a partir de este punto se cuenta con un retorno de la inversión mayor a 1. Esta simulación contempla como un precedente, la apertura del mercado de exportación. / Apple production has grown at an annual rate of 0.02% since 2000, according to the Ministry of Agriculture and Irrigation (MINAGRI). In addition, the harvested area of ​​the apple shows an increasing trend in the last 10 years, however, not all that is produced are quality products, nor is the total capacity of the area exploited. This is due to the fact that the sector does not have the necessary support nor does it develop new methodologies or tools that allow the improvement of its processes. The case study on which this research covers is on the production of organic apples in the Mala-Cañete region. The producers in this area do not have historical records of the production campaigns, therefore, they do not plan the amount of resources that is required for the next campaign. Likewise, it does not export its products because its production does not exceed the considerable percentage of quality that is required. Therefore, it is proposed to design and implement a model of planning, control and execution of production in the agricultural sector, to ensure, increase and maintain a level of exportable quality. It was concluded that for the pilot to be viable and replicable, it is necessary to increase the exportable quality product by 5%, a stable scenario, since from this point, there is a return on investment greater than 1. This simulation includes as a precedent, the opening of the export market. / Tesis

Tesis por compendio / [ES] El oscurecimiento de los tejidos de frutas y verduras dañados puede provocar cambios indeseables y el rechazo por parte del consumidor. Este deterioro, conocido como pardeamiento enzimático, es causado principalmente por la enzima polifenol oxidasa (PPO), que oxida los compuestos fenólicos en pigmentos rojizos llamados melanoides. De esta forma, la prevención de la actividad de PPO en el procesamiento postcosecha tanto en frutas y verduras como en sus licuados, ha recibido desde siempre mucha atención por parte de la industria alimentaria. Sin embargo, los tratamientos actuales presentan diversos inconvenientes, entre los que podemos destacar los efectos negativos en la calidad nutricional de los productos y su elevado coste. El cometido de esta tesis doctoral se centra en el desarrollo y evaluación de nuevas estrategias no térmicas para la inhibición de la PPO con el objetivo final de detener el pardeamiento enzimático. Para esto se abordaron dos estrategias diferentes. Por un lado, se seleccionaron y evaluaron varias poliaminas macrocíclicas. Se determinó que la estructura química influye fuertemente en el poder inhibidor, existiendo dos compuestos altamente eficaces contra el pardeamiento enzimático, los cuales presentan IC50 de 10 µM y 0.30 mM. Su eficacia se validó en zumo de manzana recién licuado retrasando el pardeamiento enzimático y la pérdida de compuestos fenólicos totales. Por otro lado, se estudió el desarrollo y aplicación de partículas de sílice mesoporosas funcionalizadas con diversos grupos químicos. Los resultados mostraron que tanto la estructura del material como la funcionalización son determinantes. El soporte UVM-7 ofreció la inhibición más fuerte sobre la enzima PPO, y una vez funcionalizado con grupos tiol este aumentó notablemente su poder inhibidor, deteniendo el pardeamiento enzimático en zumo de manzana. Por el contrario, los grupos amino, aunque mostraron menor poder inhibidor, fueron capaces de inmovilizar a la enzima y eliminarla del medio. Finalmente, el soporte UVM-7 fue magnetizado para su fácil eliminación del medio, evitando así la etapa de filtración. El soporte UVM-7 magnetizado y funcionalizado con tioles logró mantener la concentración inicial de vitamina C y flavonoides en el zumo de manzana. Además, la capacidad antioxidante y el contenido de fenoles totales se mantuvieron casi sin cambios. / [CA] L'enfosquiment de fruïtes i verdures provoca un alt rebuig per part del consumidor. Aquest fet genera grans pèrdues econòmiques i un gran desaprofitament d'aliments. Aquest deteriorament, conegut com enfosquiment enzimàtic, és causat principalment per l'enzim polifenol oxidasa (PPO), que oxida els compostos fenòlics en pigments vermellosos anomenats melanoïdines. D'aquesta manera, la prevenció de l'activitat de la PPO en el processament postcollita tant en fruites i verdures com en els seus liquats, ha rebut des de sempre molta atenció per part de la indústria alimentària. No obstant això, els tractaments actuals presenten diversos inconvenients, entre els quals podem destacar els efectes negatius en la qualitat nutricional dels productes o el seu elevat cost. L'objectiu d'aquesta tesi doctoral es centra en el desenvolupament i avaluació de noves estratègies no tèrmiques per a la inhibició de la PPO amb la finalitat de detindre el enfosquiment enzimàtic. Per això s'aborden dues estratègies diferents. D'una banda, es va seleccionar i avaluar diverses poliamines macrocícliques. Determinat que l'estructura química influeix fortament en el poder inhibidor, existint dos compostos altament eficaços contra el enfosquiment enzimàtic, els quals presenten IC50 de 10 µM i 0.30 mM. La seua eficàcia es va validar en el suc de poma recentment liquat retardant el enfosquiment enzimàtic i la pèrdua de compostos fenòlics totals. D'altra banda, es va estudiat el desenvolupament i aplicació de partícules de sílice mesoporoses funcionalitzades amb diversos grups químics. Els resultats van mostrar que tant l'estructura del material com la funcionalització foren determinants. El suport UVM-7 va oferir la inhibició més forta sobre l'enzim PPO, i una vegada funcionalitzat amb grups tiol aquest va augmentar notablement el seu poder inhibidor, detenint el enfosquiment enzimàtic en el suc de poma. Tot i això, els grups amina, encara que mostren menys poder inhibidor, foren capaços d'immobilitzar l'enzim i eliminar-la del medi. Finalment, el suport UVM-7 va ser magnetitzat per la seva fàcil eliminació del mig, evitant així l'etapa de filtració. El suport UVM-7 magnetitzat i funcionalitzat amb grups tiol va aconseguir mantindre la concentració inicial de vitamina C i flavonoides en el suc de poma. A més, la capacitat antioxidant i el contingut de fenols totals es van mantindre quasi sense canvis. / [EN] The browning of injured fruit and vegetable tissues can cause undesirable changes and consumers' rejection resulting in high economic losses and food waste. This damage, known as enzymatic browning, is mainly caused by the polyphenol oxidase enzyme (PPO) which oxidize the phenolic compounds found in these tissues into reddish pigments named melanonids. Thus, preventing PPO activity in post-harvest processing fruits and vegetables including their juices has received a lot of attention from the food industry. Nonetheless, the current alternatives have some drawbacks such as negative effects on the nutritional quality of products or high cost. Hence, the purpose of this doctoral thesis is focused on the development and evaluation of new non-thermal strategies for PPO inhibition and prevention of the enzymatic browning. For this purpose, two different strategies were addressed; On one hand, several macrocyclic polyamine compounds were selected and evaluated. The chemical structure was found to strongly influence the inhibitor power, and two different compounds were found to be efficient against the enzymatic browning with IC50 of 10 µM and 0.30 mM. Their effectiveness was proved in cloudy apple juice resulting in a delay of the enzymatic browning and the loss of total phenolic compounds. On the other hand, the development and application of mesoporous silica particles functionalized with diverse chemical groups were studied. The results showed that both the structure of the material and the type of functionalization are decisive. The UVM-7 support offered the strongest inhibition of the PPO. The functionalisation with thiol groups enhanced the inhibitor power stopping the enzymatic browning in cloudy apple juice. Alternatively, amine groups, although showing less inhibitory power, were able to immobilise the enzyme. Finally, the UVM-7 support was magnetized for easily elimination of the medium, thus preventing the juice filtration need. Cloudy apple juice treated with magnetized UVM-7 functionalized with tiol groups maintained the initial concentration of both vitamin C and flavonoids. Moreover, the antioxidant capacity and the total phenolic content remained almost unchanged. / Financial support by the Spanish Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (project RTI2018-100910-B-C44 and MAT2015-64139-C4-1), Ministerio de Economía y Competitividad (projects CTQ2016-78499-C6-1-R, Unidad de Excelencia MDM 2015- 0038 and CTQ2017-90852-REDC) and Generalitat Valenciana (projects PROMETEOII2015-002 PROMETEO/2018/024 and GVA/2014/13) is gratefully acknowledged. / Muñoz Pina, S. (2021). Mesoporous silica particles and macrocyclic ligands as modulators of polyphenol oxidase activity in food systems [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/174934 / TESIS / Compendio

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