http://hdl.handle.net/10366/4190 2026-05-14T22:35:02Z http://hdl.handle.net/10366/170302 [ES] El cambio climático afecta de forma directa al sector vitivinícola, generando un desfase entre la madurez tecnológica y la madurez fenólica de la uva. Esto da lugar a vinos con menor acidez, mayor graduación alcohólica, mayor amargor y/o astringencia, inestabilidad del color y problemas de estabilidad tartárica. Por lo que todos estos efectos comprometen tanto la calidad final del producto como su aceptación en el mercado. Es por ello que, en los últimos años, se investigan nuevas estrategias de vinificación orientadas a mitigar los efectos adversos del cambio climático sobre la calidad del vino. Entre ellas, la utilización de algunos subproductos de la industria vitivinícola como fuente para la obtención de biopolímeros protectores. Esta industria genera anualmente grandes cantidades de subproductos, como hollejos, orujos y lías, cuya gestión representa un impacto ambiental significativo. Ante este contexto, el objetivo general de esta Tesis doctoral es evaluar en profundidad el efecto de la adición de diferentes manoproteínas, tanto obtenidas a partir de Saccharomyces cerevisiae, como las extraídas de lías de fermentación procedentes de subproductos de la vinificación, sobre propiedades organolépticas como la astringencia y el color, la composición fenólica y la estabilidad tartárica en vinos blancos y tintos. Para ello, se desarrolló y validó un método analítico basado en HPLC-MRM-MS tras derivatización con PMP, a partir del cual se realizó la determinación del contenido de monosacáridos y la estimación de las diferentes familias de polisacáridos en diversos subproductos enológicos. Este método presentó alta precisión, exactitud y sensibilidad, con límites de detección y cuantificación inferiores a los niveles habituales en productos enológicos, y posibilita la identificación y cuantificación de monosacáridos con características estructurales similares en manoproteínas comerciales, extractos de polisacáridos de lías de vino y orujos de uva. Además, se profundizó en el estudio del efecto de las variaciones del pH en el vino sobre la interacción entre las manoproteínas de la levadura y flavanoles. Se aisló un extracto rico en MPs a partir de la pared celular de Saccharomyces cerevisiae mediante digestión con Zimoliasa, se purificó y se caracterizó para evaluar el efecto de diferentes valores de pH (pH 3 y pH 4) sobre las interacciones entre la MPs extraída y una mezcla de flavanoles comúnmente encontrada en vino tinto. Para este estudio se emplearon técnicas como ITC, HPLC-DAD-MS y HRSEC-RID. Los resultados mostraron que, en el contexto de cambio climático, donde los valores de pH del vino tienden a situarse en torno a 4, la adición de MPs de peso molecular alto-medio podría resultar eficaz tanto para precipitar flavanoles galoilados como para mejorar la solubilidad de los no galoilados. Esta estrategia permitiría contrarrestar la astringencia y prevenir perfiles sensoriales indeseables. Por último, se llevó a cabo evaluación de la obtención de manoproteínas a partir de subproductos de vinificación (lías de fermentación de uva blanca y tinta), así como el efecto de las mismas frente a la estabilidad tartárica, composición fenólica y color en vino blanco y tinto. Se obtuvieron, por extracción en autoclave, y caracterizaron trece extractos de MPs procedentes de lías de vinificación. De ellas, se seleccionaron los extractos de MPs de mayor y más bajo peso molecular y contenido proteico, procedentes de lías blancas (variedad Verdejo) y tintas (Variedad Tempranillo) para el estudio de las propiedades tecnofuncionales. Los resultados demostraron que su eficacia depende de la matriz del vino: en vinos blancos mejoraron inicialmente la estabilidad tartárica, mientras que en tintos mostraron efectos protectores más sostenidos sobre los compuestos fenólicos y el color. En conjunto, los resultados confirman que la obtención de manoproteínas a partir de subproductos enológicos y su aplicación en bodega constituyen una herramienta eficaz y sostenible para mitigar los efectos negativos del cambio climático sobre la calidad de los vinos. Además, ofrecen una alternativa natural que promueve la revalorización de los subproductos de vinificación, contribuyendo a una enología más respetuosa con el medio ambiente. 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/167226 [EN] The sustainable and appropriate use of natural resources has become a growing global concern, driving the study of plant species and the implementation of sustainable strategies for efficient and environmentally responsible agricultural management. Within this context, agronomic and nutritional strategies play a crucial role in determining the chemical quality and bioactive properties of natural matrices. A deep understanding of these strategies is fundamental for identifying and implementing sustainable and effective agricultural practices, applicable across various production and environmental contexts. The physiological and morphological responses of plants to different agronomic and nutritional factors are complex and vary considerably among species. Such factors can significantly influence both primary and secondary plant metabolites, directly affecting the chemical composition and bioactivity of the developed extracts. In this regard, the central objective of this work was to comprehensively evaluate the specific effects of different agricultural practices and nutritional regimens on the chemical composition and bioactive properties of plants recognized for their nutritional functionality and bioactive potential, as well as to explore the potential of nonconventional food plants in developing innovative products, create edible coatings enriched with natural extracts for post-harvest preservation, and formulate plant-based beverages enhanced with natural bioactive compounds. To achieve these objectives, the study was structured into four main tasks.; [ES] El uso sostenible y apropiado de los recursos naturales se ha convertido en una preocupación mundial creciente, lo que ha impulsado el estudio de especies vegetales y la implementación de estrategias sostenibles para una gestión agrícola eficiente y ambientalmente responsable. En este contexto, las estrategias agronómicas y nutricionales desempeñan un papel crucial en la determinación de la calidad química y las propiedades bioactivas de las matrices naturales. Una comprensión profunda de estas estrategias es fundamental para identificar e implementar prácticas agrícolas sostenibles y eficaces, aplicables en diversos contextos de producción y medioambientales. Las respuestas fisiológicas y morfológicas de las plantas a diferentes factores agronómicos y nutricionales son complejas y varían considerablemente entre especies. Tales factores pueden influir significativamente en los metabolitos primarios y secundarios de las plantas, afectando directamente la composición química y la bioactividad de los extractos obtenidos. En este sentido, el objetivo central de este trabajo fue evaluar de forma integral los efectos específicos de diferentes prácticas agrícolas y regímenes nutricionales sobre la composición química y las propiedades bioactivas de plantas reconocidas por su funcionalidad nutricional y su potencial bioactivo, así como explorar el potencial de plantas alimenticias no convencionales para el desarrollo de productos innovadores, crear recubrimientos comestibles enriquecidos con extractos naturales para la conservación poscosecha, y formular bebidas vegetales enriquecidas con compuestos bioactivos naturales. Para alcanzar estos objetivos, el trabajo se estructuró en cuatro bloques principales. 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/165780 [ES]El trabajo llevado a cabo en la presente Tesis doctoral muestra que es posible obtener y estabilizar la vitamina D2 natural de los hongos e incorporarla a una matriz de harina utilizando tecnologías innovadoras de extracción, irradiación y encapsulación. Por otra parte, con el fin de maximizar los compuestos bioactivos presentes en los hongos, se ha realizado un estudio para complementar los sustratos donde se cultivan los hongos con silicato de calcio. Esta suplementación se ha relacionado con una mayor resistencia contra las plagas de insectos. Sin embargo, pocos estudios muestran el impacto de esta suplementación en los diferentes parámetros agronómicos de los hongos de ostra (Pleurotus ostreatus var. florida) o incluso su composición química y bioactividad (actividades antioxidantes, antibacterianas y antifúngicas).; [EN]As a result, in order to maximize the bioactive compounds, present in mushrooms, a study has been done to supplement mushroom substrates with calcium silicate. This supplementation has been linked to increased resistance against insect pests. However, few studies show the impact of this supplementation on the different agronomic parameters of oyster mushrooms (Pleurotus ostreatus var. florida) or even their chemical and bioactive composition (antioxidant, antibacterial and antifungal activities). 2022-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/164306 [ES]El interés de esta investigación radica en la evaluación integral de los compuestos fenólicos presentes en frutos andinos como el mortiño (Vaccinium floribundum Kunth) y la mora andina (Rubus glaucus Benth), destacando su potencial como fuentes naturales de agentes bioactivos con propiedades antioxidantes y beneficios funcionales para la salud humana. Estos frutos, provenientes de ecosistemas de alta montaña presentan una elevada acumulación de metabolitos secundarios debido a las condiciones ambientales extremas, como la exposición intensa a radiación ultravioleta (UV), temperaturas fluctuantes y bajas concentraciones de oxígeno. Estas condiciones de estrés abiótico son conocidas por inducir la expresión de rutas metabólicas secundarias relacionadas con la síntesis de compuestos fenólicos, especialmente flavonoides y antocianos, compuestos con demostrada capacidad antioxidante y efectos biológicos en modelos experimentales y estudios epidemiológicos (Manach et al. 2004). Un aspecto central de este trabajo es analizar cómo la altitud y el grado de madurez de los frutos modulan su composición química y su actividad biológica. La altitud ha sido ampliamente documentada como un factor determinante en la acumulación de antocianos y otros polifenoles, dado que las plantas cultivadas a mayores alturas están sujetas a mayor radiación UV-B, lo que estimula la actividad de enzimas clave en la biosíntesis de flavonoides (Zhang et al. 2022). De manera complementaria, el grado de madurez de los frutos influye en la concentración y distribución de metabolitos secundarios, ya que durante la maduración se producen cambios en el perfil fenólico, con un aumento en la acumulación de antocianos y una disminución de metabolitos precursores (Wang et al. 2014). Este trabajo persigue caracterizar estas variaciones para comprender cómo las condiciones ambientales y fisiológicas afectan el potencial bioactivo de estos frutos. La investigación también tiene un enfoque en el estudio de los mecanismos moleculares subyacentes a la actividad biológica de los compuestos fenólicos, utilizando para ello el organismo modelo Caenorhabditis elegans. Este nematodo es ampliamente reconocido por su alta conservación de rutas metabólicas y Interés y Objetivos genéticas respecto a mamíferos, incluyendo la vía de señalización de insulina/IGF-1, que regula procesos fundamentales como el estrés oxidativo, la longevidad y la resistencia celular (Ayuda-Durán et al. 2020). Mediante este modelo se intentará evaluar si los compuestos fenólicos, modulados por la altitud y la madurez, pueden influir sobre procesos celulares clave, incluyendo la expresión de genes relacionados con la protección frente al estrés oxidativo. Desde una perspectiva aplicada, el interés de esta investigación también incluye la valorización del mortiño y la mora andina como materias primas para el desarrollo de alimentos funcionales y nutracéuticos. En el contexto actual, existe una demanda creciente de productos naturales con beneficios documentados para la salud, particularmente aquellos que pueden contribuir a la prevención de enfermedades crónicas asociadas al envejecimiento y al estrés oxidativo, como las cardiovasculares y neurodegenerativas y ciertos tipos de cáncer. La identificación de las características bioactivas de estos frutos, junto con su impacto en un modelo vivo, como es Caernohabditis elegans, contribuirá a fortalecer su posicionamiento en el mercado global como ingredientes diferenciados y de alto valor añadido. Teniendo en cuenta los aspectos anteriores, el objetivo general de esta tesis doctoral es avanzar en el conocimiento de los mecanismos moleculares responsables de los efectos biológicos de los compuestos fenólicos presentes en frutos andinos, explorando su impacto en la resistencia al estrés oxidativo y la longevidad en Caenorhabditis elegans. Además, se busca determinar cómo factores ambientales, como la altitud de cultivo, y fisiológicos, como el grado de madurez de los frutos, influyen en la composición química y la actividad biológica de estos compuestos, vinculando estas variables con su potencial funcional en sistemas biológicos. Para alcanzar este objetivo general se han planteado los siguientes objetivos específicos: Interés y Objetivosm, Analizar el perfil de compuestos fenólicos, incluyendo antocianos, flavonoides y otros metabolitos bioactivos, en extractos de mortiño y mora andina, utilizando HPLC-DAD-ESI/MS. Examinar cómo la altitud de cultivo y el grado de madurez de los frutos influyen en la acumulación de compuestos fenólicos y su actividad biológica en sistemas modelo. Determinar la capacidad antioxidante in vitro de los extractos mediante ensayos específicos para cuantificar su actividad reductora y/o neutralizante de radicales libres. Evaluar los efectos de los extractos fenólicos sobre la resistencia al estrés oxidativo utilizando C. elegans como organismo modelo. Analizar su influencia en la longevidad de C. elegans, identificando posibles mejoras asociadas a la ingesta de los compuestos bioactivos. Investigar la regulación de genes clave relacionados con la ruta de la insulina/IGF-1 y el estrés oxidativo, utilizando técnicas de RT-PCR y cepas transgénicas de C. elegans. Generar evidencia científica que respalde el uso de frutos andinos como ingredientes funcionales en alimentos y nutracéuticos, promoviendo su valorización y uso sostenible. 2025-02-14T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/158837 [EN] The sustainable and proper use of planetary resources is a major global concern nowadays; therefore, studying vegetable species and implementing sustainable strategies for proper crop management is extremely necessary. Identifying relevant plans of action at local, national, and international levels, with simultaneous economic, environmental, and social impacts, is essential for achieving sustainable goals and meeting the needs of current and future generations. Physiological and morphological characteristics of vegetable species are strongly influenced by biotic and abiotic factors. Responses to these factors are complex and vary among different vegetable species, impacting primary and secondary metabolism and influencing various phenotypical parameters. These effects extend to the biosynthesis and accumulation of different compounds, such as soluble sugars, carbohydrates, fatty acids, phenolic compounds, terpenes, alkaloids, among others. Complete knowledge and characterization of vegetable species are necessary to increase crop profitability, enhance the added value of crops, and reduce discarded vegetable material. Cynara cardunculus L. (syn. cardoon) is widely distributed in the surrounding countries of the Mediterranean basin, it is used in folk medicine and several traditional recipes. It is appreciated for its rich phytochemical and nutritional composition. The primary objective of this work was to understand how the chemical composition and bioactive properties of C. cardunculus plant parts vary throughout a complete growth cycle, thus allowing us to improve the knowledge of this species and all its constituents, to maximize its full potential. The different cardoon tissues, collected in Greece, were harvested through their development cycle, and extensively characterized for their chemical composition (Chapter 3) and bioactive properties (Chapter 4). Cardoon blades, bracts, heads, seeds, and petioles with principal growth stages between 1 and 9, were studied. The lipidic fraction and the composition of fatty acids, free sugars, tocopherols, and organic acids were analyzed using appropriate chromatographic methodologies for each class of compounds. The hydroethanolic extract of each sample was obtained and characterized for its phenolic composition and bioactive properties. The anti-inflammatory, antiproliferative, antioxidant, and antimicrobial capacities were also studied. All parameters studied were influenced by the date of sample collection, affecting the potential alternative uses in the most varied industrial sectors. Cardoon exhibited a wide variety of phenolic compounds, namely phenolic acids and flavonoids. Samples of heads, blades, bracts, and petioles collected at the time of inflorescence (principal growth stage (PGS) between 5 and 6/7), showed more promising bioactive properties, as well as higher levels of phenolic compounds. Contrary to seeds, where the content of phenolic compounds increased with the growth cycle, samples with PGS 7/8 revealed a greater bioactive potential. The obtained results were analyzed through several statistical methods to understand how the chemical composition and bioactivities of C. cardunculus plant parts vary throughout a complete growth cycle (Chapter 5). The influence of the different seasons on the species was evident, resulting in a clear discrimination between the samples harvested throughout the growth cycle. Additionally, observed fluctuations in chemical composition were consistent with the functions of each vegetable tissue and the different physiological processes in the plant. Despite the wide variety of industrial applications of cardoon, about 60 to 85% of the plant tissues of this species are not properly used, contributing to thousands of tons of waste generated worldwide. Producing countries such as Portugal, Spain, and Italy estimate that approximately 10 to 30 t/ha (62% corresponding to stems and blades and 38% to heads) of dry biomass are generated depending on irrigation and fertilization conditions. The outer stalks and blades of the cardoon plant can be hard and fibrous in texture, so they are often removed and discarded before using the tender inner parts. Thus, the samples with the most promising activities were characterized regarding fiber content to determine which plant tissue would be the most interesting for use as a functional ingredient (Chapter 5). In this respect, due to their high fiber content, cardoon blades exhibit the highest potential for being reused as a source of dietary fiber, while simultaneously being rich in compounds of great functional activity. Therefore, cardoon blades extract was used to enrich the nutritional and functional properties of a vegetable and fruit-based smoothie, within a zero-waste approach that involved reusing the extracted blades residue as a source of dietary fiber. The obtained functional smoothie was pasteurized by high-pressure processing (550 MPa for 3 minutes, HPP), an emerging non-thermal technology, and through conventional thermal pasteurization (90 ºC for 30 seconds, TP) (Chapter 6). According to the obtained results, cardoon blades were demonstrated to be a promising functional ingredient since it improved the chemical composition of smoothies, as well as their stability over storage. HPP technology showed the ability to preserve the nutritional and chemical composition of the smoothies, thus favoring their bioactive properties. This emerging technology offers an innovative alternative that guarantees quality without compromising nutritional benefits. Despite the enrichment with dietary fiber caused an increase in viscosity, the addition of the extraction residue increased the fiber content which, together with the benefits contributed by the blades extract, allowed for an improvement in the functional properties and fiber stability in the smoothies over shelf life. All the prepared formulations met the microbiological criteria, but the enrichment with cardoon blades resulted in more effective microbiological decontamination, leading to a lower presence of the detected microorganisms. The work developed could have a transformative impact on the food industry and other industrial sectors interested in the products/processes developed. Implementing nonthermal methodologies that ensure the safety of food products, as well as their quality, biochemical composition, and consequent benefits of their consumption, could be an important technological and functional advance. The reuse of nutrients, including fibers, and the recovery of phytochemicals from agricultural by-products would greatly contribute to favor of the bioeconomy and the valorization of alternative crops, as well as their producing countries. This validation could also contribute to expanding the industrial and/or commercial applicability of the technologies used. [ES] La utilización sostenible y adecuada de los recursos del planeta es una de las mayores preocupaciones globales de hoy en día, por lo que el estudio de las especies vegetales y la aplicación de estrategias sostenibles para una gestión adecuada de los cultivos son sumamente necesarios. La identificación de planes de acción que puedan adoptarse a escala local, nacional e internacional, con repercusiones económicas, medioambientales y sociales simultáneas, es esencial para alcanzar objetivos sostenibles y garantizar las necesidades de las generaciones actuales y futuras. Las características fisiológicas y morfológicas de las especies vegetales están muy influidas por factores bióticos y abióticos. Las respuestas de las especies a estos factores son complejas y presentan características distintas, dependiendo de cada especie vegetal. Estos fenómenos tienen un enorme impacto en el metabolismo primario y secundario, influyendo de manera determinante en casi todos los aspectos fenotípicos. También interfieren en la biosíntesis y acumulación de diferentes clases de compuestos (por ejemplo, azúcares solubles, carbohidratos, ácidos grasos, compuestos fenólicos, terpenos o alcaloides, entre otros). La caracterización y el conocimiento más completo posible de las especies vegetales son necesarios para ayudar a conseguir una mayor rentabilidad, aumentando el valor de los cultivos y reduciendo el material vegetal desechado. Cynara cardunculus L. (nombre común: cardo o cardo comestible) es una planta ampliamente distribuida en los países de la cuenca mediterránea, donde es utilizada en medicina popular y en diversas recetas tradicionales, apreciada por su rica composición fitoquímica y nutricional. El objetivo principal de este trabajo es comprender cómo varían la composición química y las propiedades bioactivas de las distintas partes de la planta a lo largo de un ciclo completo de crecimiento, lo que nos permitirá mejorar nuestro conocimiento de la especie y de todos sus constituyentes para aprovechar al máximo todo su potencial. Los distintos tejidos del cardo, recolectados en Grecia, se cosecharon a lo largo de todo su ciclo de desarrollo y se caracterizaron exhaustivamente en cuanto a su composición química (Capítulo 3) y sus propiedades bioactivas (Capítulo 4). Se estudiaron las hojas, brácteas, capítulos florales, semillas y peciolos del cardo, a lo largo de sus principales etapas de crecimiento (Principal Growth Stages, PGS, fases 1 a 9). La fracción lipídica y la composición en ácidos grasos, azúcares libres, tocoferoles y ácidos orgánicos se analizaron utilizando las metodologías cromatográficas apropiadas para cada clase de compuestos. Se obtuvo también el extracto hidroetanólico de cada una de las muestras y se caracterizó en términos de composición fenólica y propiedades bioactivas. En particular, se estudiaron las capacidades antiinflamatorias, antiproliferativas, antioxidantes y antimicrobianas siguiendo los protocolos respectivos. Todos los parámetros estudiados se vieron influidos por la fecha de recogida de la muestra, influyendo así sobre el potencial de aplicaciones en distintos sectores industriales. El cardo presentaba una amplia variedad de compuestos fenólicos, concretamente ácidos fenólicos y flavonoides. Las muestras de los capítulos florales, hojas, brácteas y peciolos recogidas en el momento de la inflorescencia (PGS entre 5 y 6/7) presentaron las propiedades bioactivas más prometedoras, así como niveles más elevados de compuestos fenólicos. Sin embargo, en las semillas el contenido de compuestos fenólicos aumentaba con el ciclo de crecimiento, siendo las muestras con PGS 7/8 las que mostraron mayor potencial bioactivo. Los resultados obtenidos se analizaron mediante diversos métodos estadísticos para comprender cómo varían la composición química y las bioactividades de las distintas partes de la planta a lo largo del ciclo completo de crecimiento (Capítulo 5). La influencia de las distintas estaciones sobre la especie fue evidente, lo que se traducía en una clara discriminación entre las muestras tomadas en las diferentes etapas. Por otra parte, las fluctuaciones observadas en la composición química eran coherentes con las funciones de cada tejido vegetal y los procesos fisiológicos de la planta. A pesar de la gran variedad de aplicaciones industriales del cardo, entre el 60 y el 85 % de los tejidos vegetales de esta especie no se utilizan adecuadamente, lo que contribuye a la generación de miles de toneladas de residuos en todo el mundo. En países productores, como Portugal, España e Italia, se estima que se producen alrededor de 10 a 30 t/ha (62 % correspondientes a tallos y hojas, y 38 % a cabezas florales) de biomasa seca, dependiendo de las condiciones de riego y fertilización. Los tallos y las hojas exteriores de la planta de cardo suelen tener una textura dura y fibrosa, por lo que generalmente se retiran y desechan para utilizar las partes tiernas interiores. Por ello, las muestras con la actividad más prometedora se caracterizaron en términos de contenido en fibra para determinar qué tejido vegetal sería el más interesante para su uso como ingrediente (Capítulo 5). Así, se pudo establecer que las hojas de cardo tienen un gran potencial para ser reutilizadas como fuente de fibra dietética, al tiempo que son ricas en compuestos de gran interés farmacológico. De este modo, se utilizó el extracto de las hojas de cardo para enriquecer las propiedades nutricionales y funcionales de un batido (smoothie) a base de verduras y frutas, bajo un enfoque de residuo cero, que implicaba también la adición del residuo obtenido tras la extracción de las hojas como fuente de fibra dietética. El batido funcional preparado se pasteurizó mediante procesado por alta presión (550 MPa durante 3 minutos, HPP), una tecnología emergente no térmica, y también mediante pasteurización térmica convencional (90 ºC durante 30 segundos, TP) (Capítulo 6). Los resultados obtenidos pusieron de manifiesto que las hojas de cardo constituían un ingrediente funcional prometedor, mejorando la composición fitoquímica de los batidos, así como su estabilidad durante el almacenamiento. La tecnología emergente HPP demostró ser particularmente útil para preservar la composición nutricional y química de los batidos y favorecer sus propiedades bioactivas, representando una alternativa innovadora para garantizar la calidad sin comprometer los beneficios nutricionales. Aunque el enriquecimiento con el residuo fibroso provocaba un aumento en la viscosidad, su incorporación, junto con la del extracto de las hojas, permitía mejorar las propiedades funcionales y el contenido y estabilidad de la fibra en los batidos durante su vida útil. Todas las formulaciones ensayadas cumplían con los criterios microbiológicos, pero el enriquecimiento con las hojas de cardo daba lugar a una descontaminación microbiana más eficaz, con cuentas más bajas de microorganismos. El trabajo realizado podría tener un impacto transformador en la industria alimentaria y otros sectores industriales interesados en los productos/procesos desarrollados. La implementación de metodologías no térmicas que garanticen la seguridad de los productos alimentarios, así como su calidad y composición nutricional y fitoquímica, con los consiguientes beneficios de su consumo, supone un importante avance tecnológico. La reutilización de nutrientes, incluyendo la fibra alimentaria, y la recuperación de fitoquímicos a partir de subproductos agrícolas contribuiría en gran medida a favorecer la bioeconomía y a la valorización de cultivos alternativos, con el beneficio consiguiente para sus países productores. Esta validación de las tecnologías utilizadas debe también contribuir a diversificar su aplicabilidad industrial y a una mejora en el valor comercial de los productos obtenidos. [POR] A utilização sustentável e adequada dos recursos do planeta é uma das maiores preocupações globais da atualidade, pelo que o estudo das espécies vegetais e a implementação de estratégias sustentáveis para uma gestão adequada das culturas é extremamente necessário. A identificação de planos de ação relevantes que possam ser adotados a nível local, nacional e internacional, com simultâneo impacto económico, ambiental e social, é essencial para atingir objetivos sustentáveis e assegurar as necessidades das gerações atuais e futuras. As características fisiológicas e morfológicas das espécies vegetais são fortemente influenciadas por fatores bióticos e abióticos. As respostas das espécies a esses fatores são complexas e com características distintas, dependendo de cada espécie vegetal. Estes fenómenos têm um enorme impacto no metabolismo primário e secundário, influenciando fortemente quase todos os parâmetros fenotípicos. Interferem também na biossíntese e acumulação de diferentes classes de compostos (açúcares soluvéis, hidratos de carbono, ácidos gordos, compostos fenólicos, terpenos, alcaloides, entre outros). O conhecimento e a caraterização completa das espécies vegetais são necessários para ajudar a alcançar uma maior rentabilidade, aumentando o valor das culturas e reduzindo o material vegetal descartado. Cynara cardunculus L. (cardo) está amplamente distribuído nos países da bacia mediterrânica, é utilizado na medicina popular e em várias receitas tradicionais, apreciado pela sua rica composição fitoquímica e nutricional. O principal objetivo deste trabalho foi compreender de que forma a composição química e as propriedades bioativas das diferentes partes da planta variam ao longo de um ciclo completo de crescimento, permitindo assim melhorar o conhecimento da espécie e de todos os seus constituintes, para maximizar todo o seu potencial. Os diferentes tecidos do cardo, recolhidos na Grécia, foram colhidos ao longo do seu ciclo de desenvolvimento e foram extensivamente caracterizados quanto à sua composição química (Capítulo 3) e propriedades bioativas (Capítulo 4). Foram estudadas as lâminas, brácteas, capítulos florais, sementes e pecíolos do cardo, com os principais estados de crescimento (Principal Growth Stages, PGS) entre 1 e 9. A fração lipídica e a composição em ácidos gordos, açúcares livres, tocoferóis e ácidos orgânicos foram analisadas utilizando as metodologias cromatográficas adequadas a cada classe de compostos. O extrato hidroetanólico de cada uma das amostras foi obtido e caracterizado quanto à sua composição fenólica e propriedades bioativas. As capacidades anti-inflamatória, antiproliferativa, antioxidante e antimicrobiana foram estudadas seguindo os respetivos protocolos. Todos os parâmetros estudados foram influenciados pela data de recolha da amostra, afetando assim o potencial de aplicações nos mais variados sectores industriais. O cardo exibiu uma grande variedade de compostos fenólicos, nomeadamente ácidos fenólicos e flavonoides. As amostras dos capítulos florais, lâminas, brácteas e pecíolos recolhidos na altura da inflorescência (PGS entre 5 e 6/7), apresentaram propriedades bioativas mais promissoras, bem como teores mais elevados de compostos fenólicos. Porém, nas sementes o teor de compostos fenólicos aumentou com o ciclo de crescimento, sendo as amostras com PGS 7/8 as que apresentaram maior potencial bioativo. Os resultados obtidos foram analisados através de vários métodos estatísticos para compreender como a composição química e as bioatividades das partes da planta C. cardunculus variam ao longo do ciclo de crescimento completo (Capítulo 5). A influência das diferentes estações do ano na espécie foi evidente, resultando numa clara discriminação entre as amostras colhidas. Além disso, as flutuações observadas na composição química foram coerentes com as funções de cada tecido vegetal e com os diferentes processos fisiológicos da planta. Apesar da grande variedade de aplicações industriais do cardo, cerca de 60 a 85% dos tecidos vegetais desta espécie não são devidamente aproveitados, contribuindo para os milhares de toneladas de resíduos gerados a nível mundial. Em países produtores como Portugal, Espanha e Itália estima-se que são geradas cerca de 10 a 30 t/ha (62% correspondentes a caules e folhas e 38% a cabeças) de biomassa seca, dependendo das condições de rega e fertilização. Os caules e as lâminas exteriores da planta do cardo podem ser duros e de textura fibrosa, pelo que são frequentemente removidos e deitados fora antes de se utilizarem as partes interiores tenras. Por isso, as amostras com atividade mais promissora foram caracterizadas quanto ao teor de fibras, para determinar qual tecido vegetal seria o mais interessante para uso como ingrediente funcional (Capítulo 5). Constatou-se que as folhas do cardo apresentam grande potencial para serem reutilizadas como fonte de fibras alimentares, sendo simultaneamente ricas em compostos de grande interesse farmacológico. Assim, o extrato das lâminas de cardo foi utilizado para enriquecer as propriedades nutricionais e funcionais de um smoothie à base de vegetais e frutas, sob uma abordagem de desperdício zero que envolveu a reutilização do resíduo das lâminas extraídas como fonte de fibra alimentar. O smoothie funcional obtido foi pasteurizado por processamento a alta pressão (550 MPa durante 3 minutos, HPP), uma tecnologia emergente não térmica, e também por pasteurização térmica convencional (90 ºC durante 30 segundos, TP) (Capítulo 6). De acordo com os resultados obtidos, as lâminas de cardo demonstraram ser um ingrediente funcional promissor, uma vez que melhoraram a composição fitoquímica dos smoothies, bem como a sua estabilidade durante o armazenamento. A tecnologia HPP demonstrou a capacidade de preservar a composição nutricional e química dos smoothies, favorecendo assim as suas propriedades bioativas. Esta tecnologia emergente oferece uma alternativa inovadora que garante a qualidade sem comprometer os benefícios nutricionais. Embora o enriquecimento com o resíduo fibroso provoque um aumento da viscosidade, a sua incorporação, juntamente com a do extrato das lâminas, permitiu melhorar as propriedades funcionais e o conteúdo e estabilidade da fibra nos smoothies ao longo do tempo de prateleira. Todas as preparações testadas cumpriram os critérios microbiológicos, mas a fortificação com lâminas de cardo resultou em uma descontaminação microbiana mais eficaz, com menor presença dos microrganismos detetados. O trabalho desenvolvido pode ter um impacto transformador na indústria alimentar e em outros sectores industriais interessados nos produtos/processos desenvolvidos. A implementação de metodologias não térmicas que garantem a biossegurança dos produtos alimentares, bem como a sua qualidade e composição nutricional e fitoquímica, com os consequentes benefícios do seu consumo, é um importante avanço tecnológico. O reaproveitamento de nutrientes, incluindo as fibras alimentares, e a recuperação de compostos bioativos de subprodutos agrícolas contribuiriam para a promoção da bioeconomia e a valorização de culturas alternativas, com o consequente benefício para os seus países produtores. Essa validação das tecnologias utilizadas deverá igualmente contribuir para ampliar a aplicabilidade industrial e melhorar o valor comercial dos produtos obtidos. 2024-02-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/158273 [ES] Como consecuencia del cambio climático, la vitivinicultura se enfrenta a defectos en la calidad de los vinos que implican a dos importantes características organolépticas: el color y la astringencia. Se hace necesario, por tanto, seguir avanzando en el estudio de los procesos moleculares que conducen al desarrollo de estas propiedades organolépticas. Por ello, el objetivo principal de este trabajo ha sido profundizar en el estudio de las interacciones que tienen lugar entre antocianos y compuestos de interés para la estabilidad de estos pigmentos y del desarrollo de la astringencia. Con este fin, se han planteado los siguientes objetivos parciales: 1. Profundizar en el estudio de las interacciones moleculares entre el principal pigmento del vino, malvidina 3-O-glucósido, y otros compuestos fenólicos y sus implicaciones sobre el color. 2. Estudiar el papel de los polisacáridos en las interacciones de copigmentación y en la estabilidad de la malvidina 3-O-glucósido. 3. Evaluar la implicación que los antocianos y las interacciones de copigmentación pueden llegar a tener en el desarrollo de la astringencia a través de su interacción con proteínas salivales de alto peso molecular. 2023-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/153175 [ES]En el presente trabajo se evaluó la viabilidad del uso de radiación gamma para mejorar la extractabilidad de compuestos de interés presentes en muestras de orujo de oliva. Además, se optimizaron las condiciones de extracción para recuperar los principales bioactivos del orujo de oliva irradiado y seleccionar el extracto más prometedor para incorporar como conservante en manzanas recién cortadas con el objeto de extender su vida útil. Se partió de dos tipos de orujo de oliva, Orujo de Aceituna Crudo (COP, crude olive pomace) y Orujo de Oliva Extraído (EOP, extracted olive pomace), que se sometieron a diferentes dosis de radiación absorbidas (5, 10, 16 y 22 kGy) con el fin de encontrar las mejores condiciones de extractabilidad de los componentes bioactivos. [EN]In the present work, the feasibility of using gamma radiation for improving the extractability of valuable compounds present in olive pomace samples was evaluated. Furthermore, the extraction conditions to recover the main compounds from the irradiated olive pomace were also optimized in order to find out the most promising extract to incorporate as a food preservative in fresh-cut apples and to extend their shelf life. Two types of olive pomace, Crude Olive Pomace (COP) and Extracted Olive Pomace (EOP), and different absorbed doses (5, 10, 16 and 22 kGy) were initially assayed to determine the best conditions to improve the extractability of the natural bioactives. 2023-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/152656 [ES] Son numerosos los factores que contribuyen a la existencia de riesgo de déficit de vitamina D en la población europea. Este déficit favorece una menor absorción de calcio y fosfato, lo que puede causar varios trastornos de salud graves. Los alimentos naturales (no enriquecidos), por sí mismos, rara vez proporcionan suficiente vitamina D para prevenir el déficit, por lo que alimentos enriquecidos con vitamina D y/o suplementos de vitamina D pueden ayudar a prevenir la carencia cuando la exposición al sol es inadecuada. Sin embargo, la mayoría de los suplementos disponibles utilizan vitamina D que proviene de fuentes sintéticas, por lo que disponer de vitamina D de una fuente natural sería una alternativa para superar los problemas que conlleva el uso de aditivos sintéticos y contribuiría a proporcionar beneficios para la salud. En este sentido, la industria alimentaria está constantemente buscando ingredientes de fuentes naturales debido a sus propiedades multifuncionales, eficacia competitiva y efectos de menor toxicidad. Los hongos han sido una parte esencial de nuestra dieta durante muchos años debido a su rico contenido nutricional y abundancia en biomoléculas, específicamente ergosterol, una provitamina D2. Sin embargo, es necesario llegar a un número más significativo de individuos, por lo que, a la hora de pensar en un grupo de alimentos candidatos a la fortificación, es necesario elegir una matriz alimentaria como los cereales, principalmente el trigo, consumida por un gran porcentaje de la población mundial, y cuya harina se utiliza para desarrollar muchos productos alimenticios en todo el mundo. A lo largo de esta tesis se han propuesto alternativas para solventar alguna de las cuestiones arriba planteadas. Así, con el objetivo de obtener vitamina D de una fuente natural (hongos - vitamina D2) ha sido necesario desarrollar varias metodologías, desde la producción de hongos hasta la obtención de vitamina D2. Después de obtener la vitamina D2 su estabilización también es esencial, por lo que se han desarrollado metodologías de encapsulación para asegurar que se mantienen sus propiedades cuando se incorpora al producto final. Por otra parte, asumiendo que la vitamina D es esencial para muchas funciones en el organismo, pero principalmente para los huesos, fue necesario validar el concepto de que la vitamina D2 promueve la absorción de calcio. El trabajo llevado a cabo en la presente Tesis doctoral muestra que es posible obtener y estabilizar la vitamina D2 natural de los hongos e incorporarla a una matriz de harina utilizando tecnologías innovadoras de extracción, irradiación y encapsulación. Por otra parte, con el fin de maximizar los compuestos bioactivos presentes en los hongos, se ha realizado un estudio para complementar los sustratos donde se cultivan los hongos con silicato de calcio. Esta suplementación se ha relacionado con una mayor resistencia contra las plagas de insectos. Sin embargo, pocos estudios muestran el impacto de esta suplementación en los diferentes parámetros agronómicos de los hongos de ostra (Pleurotus ostreatus var. florida) o incluso su composición química y bioactividad (actividades antioxidantes, antibacterianas y antifúngicas). 2022-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/150924 [ES] Esta Tesis Doctoral está enfocada al desarrollo de métodos analíticos rápidos basados en espectrometría de masas (MS, Mass Spectrometry) con ionización por electrospray (ESI, ElectroSpray Ionization) para la determinación de compuestos de interés clínico en matrices biológicas. En los últimos años ha habido un gran interés en el desarrollo de este tipo de metodologías que permiten la determinación simultánea de un gran número de compuestos en tiempos de análisis cortos. Estas estrategias rápidas pueden utilizarse en el ámbito clínico como etapa de cribado para obtener información clínica relevante mediante el análisis de diversos biomarcadores presentes en muestras biológicas en un corto periodo de tiempo. Posteriormente, solo para aquellos casos en que se presenten compuestos con valores anómalos, se requeriría una etapa de confirmación con otras metodologías de mayor complejidad, que impliquen mayores tiempos de análisis. Debido a la necesidad de obtener resultados fiables, la espectrometría de masas es la técnica más adecuada, por su elevada sensibilidad, selectividad y capacidad de identificación. En esta Tesis Doctoral se utilizan dos analizadores de masas diferentes: un analizador de triple cuadrupolo (QqQ, triple quadrupole) y un analizador de masas Orbitrap. Esta memoria se ha estructurado en dos partes diferencias en función de la metodología rápida desarrollada. En la primera parte de la Tesis se propone una estrategia basada en la introducción directa de la muestra en el espectrómetro de masas, como etapa de cribado, con la posibilidad de llevar a cabo, en la misma configuración instrumental, el análisis confirmatorio utilizando una técnica de separación. Para ello, se utiliza un cromatógrafo de líquidos acoplado a un espectrómetro de masas donde se mantiene la columna cromatográfica en el sistema. La utilización de una fase móvil con un alto poder de elución elimina la capacidad separativa de la columna, permitiendo la introducción directa de la muestra en el equipo de MS. Con un cambio en la composición de la fase móvil es posible la separación cromatográfica de los compuestos. En la segunda parte de la Tesis se proponen diversas metodologías basadas en el acoplamiento de precolumnas de protección (gC, guard column) a un espectrómetro de masas. La inclusión de estas precolumnas permite solucionar problemas de sensibilidad y morfología de pico deficiente que se observan para algunos compuestos con las metodologías no separativas. Estas mejoras se consiguen sin un incremento significativo del tiempo de análisis, que se mantienen entre 1 y 3 min. Para confirmar los resultados obtenidos con los métodos rápidos desarrollados, en esta Tesis también se han propuesto métodos basados en cromatografía líquida-espectrometría de masas (LC-MS, Liquid Chromatography-Mass Spectrometry) adecuados para cada grupo de compuestos. Las metodologías desarrolladas han sido aplicadas a la determinación y cuantificación de compuestos de interés clínico, como son las poliaminas y los aminoácidos, en muestras de saliva y orina. Estos compuestos están implicados en una gran diversidad de procesos biológicos y se ha asociado la alteración de su concentración en distintas muestras biológicas con diferentes patologías. Considerando su importancia clínica, es de gran interés el desarrollo de métodos que permitan su determinación fiable en un periodo corto de tiempo. Estos métodos podrían utilizarse para el diagnóstico temprano de diferentes enfermedades. El objetivo general de esta Tesis Doctoral es la puesta a punto de metodologías analíticas rápidas basadas en espectrometría de masas con una fuente de ionización por electrospray orientadas a la determinación y cuantificación de compuestos de interés clínico en muestras biológicas no invasivas. La espectrometría de masas permite simplificar de forma significativa los procedimientos analíticos debido a la enorme cantidad de datos que proporciona, consiguiendo en muchos casos la obtención de información cualitativa, semicuantitativa o cuantitativa para resolver el problema analítico planteado. La hipótesis de partida es la viabilidad de utilizar la introducción directa de la muestra a un espectrómetro de masas con una fuente de ionización por electrospray en la modalidad análisis por inyección en flujo (FIA-MS, Flow Injection Analysis-Mass Spectrometry), o bien utilizando precolumnas de protección como etapa de limpieza y fraccionamiento previo a la detección por espectrometría de masas para la determinación de forma rápida de poliaminas y aminoácidos en muestras de orina y saliva. 2022-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/145332 [ES] Existe un interés creciente, por parte de la industria alimentaria y los consumidores, por nuevos productos alimenticios cuyas funciones van más allá del rol nutricional y sensorial, teniendo también potenciales beneficios sobre las funciones fisiológicas. Los efectos de estos alimentos funcionales van desde la mejora del bienestar general hasta la reducción del riesgo de algunas enfermedades. En este sentido, una de las principales áreas de investigación en Ciencia y Tecnología de Alimentos está siendo la extracción y caracterización de nuevos ingredientes naturales con actividad biológica que se pueden incorporar a un alimento funcional, contribuyendo al bienestar del consumidor. Estos ingredientes naturales deben extraerse al mismo tiempo de forma sostenible de fuentes naturales, ofrecer características tecnológicas interesantes y proporcionar efectos biológicos positivos. El objetivo de este trabajo es la valorización de alimentos (quinoa, amaranto y patatas pigmentadas) y biorresiduos (piel de patata) como fuentes naturales alternativas de compuestos bioactivos, con potencial para ser empleados en alimentos funcionales por la industria alimentaria. La quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) y el amaranto (Amaranthus cruentus L.) son plantas autóctonas de América Latina a las que los aztecas y incas atribuían propiedades medicinales. De hecho, estos pseudocereales han recibido mucha atención en los últimos años debido a su valor nutricional excepcional y sus posibles beneficios para la salud. Chenopodium quinoa Willd. cv. BRS Piabiru y Amaranthus cruentus L. cv. BRS Alegria son dos nuevos genotipos de estas especies adaptados al clima tropical y desarrollados por la Corporación Brasileña de Investigación Agrícola (EMBRAPA). En este trabajo se desarrolla por primera vez un estudio en profundidad sobre la composición nutricional, fisicoquímica y propiedades bioactivas in vitro de estas variedades. Los resultados obtenidos apoyan el potencial de la quinoa BRS Piabiru y el amaranto BRS Alegria como cultivos alimentarios nutritivos y como fuentes de compuestos funcionales. Además de estos pseudocereales, se estudiaron las características nutricionales y fisicoquímicas de cincuenta genotipos de patatas de veinticuatro países, con cuatro colores de pulpa diferentes (amarillo, morado, rojo y mármol), correspondientes a cuatro tipos agronómicos distintos (accesiones andinas, variedades locales, líneas reproductoras y variedades cultivadas). Se espera que los resultados obtenidos permitan la selección de nuevos genotipos de patatas para su empleo en sistemas agrícolas sostenibles, contribuyendo a la protección de la biodiversidad de la patata y, particularmente, de las accesiones andinas, las variedades locales y los genotipos coloreados (patatas rojas o moradas), de cultivo limitado hasta el momento. El interés de la industria alimentaria, los nutricionistas y los consumidores por las patatas pigmentadas como posible alimento funcional ha atraído recientemente la atención de los cultivadores. Las patatas moradas y rojas contienen altas cantidades de antocianos, variables en función del cultivar. En el presente estudio, se exploraron las patatas coloreadas como fuentes para la extracción de este tipo de compuestos, con vistas al desarrollo de colorantes alimentarios naturales. Para ello, se estudiaron extractos acuosos de distintas variedades de patata (tres de pulpa roja, tres de pulpa púrpura y un genotipo de pulpa mármol) en cuanto a su contenido de antocianos, actividades biológicas in vitro, propiedades colorantes y potencial de aplicación en la industria alimentaria. Todos los extractos presentaron actividad antioxidante, antibacteriana y antifúngica in vitro, mientras que no se detectaron efectos tóxicos. Dos extractos seleccionados se ensayaron como colorantes en una formulación de bebida refrescante, encontrando que presentaban perfiles sensoriales adecuados, así como una alta estabilidad del color durante una vida útil de 30 días, características que eran similares o mejores a las obtenidas con el colorante comercial E163, por lo que podrían usarse como colorantes alimentarios naturales. La industria de transformación de la patata se encuentra entre las más importantes a nivel mundial en cantidades procesadas, produciendo una gran cantidad de desperdicios, especialmente pieles, que oscila entre el 15% y el 40% del peso original de los tubérculos frescos. Con el objetivo de agregar valor a este importante biorresiduo, en este trabajo se estudiaron las bioactividades de la piel de diez variedades de patatas rojas y moradas, originarias de cinco países diferentes. Todas las variedades presentaron capacidad antioxidante y actividad antitumoral en las cuatro líneas celulares tumorales ensayadas. Uno de los extractos también presentó actividad antiinflamatoria y ninguno de los extractos presentó efecto tóxico sobre una línea celular hepática hasta la concentración de 304 μg/mL. Estos resultados respaldan el potencial de las pieles de patatas pigmentadas como fuentes de compuestos bioactivos para el enriquecimiento de formulaciones alimentarias funcionales. En general, los resultados de este trabajo aportan evidencias sobre el valor nutricional y funcional de cultivos alimentarios que podrían ser contemplados como fuentes alternativas y sostenibles a los cultivos de producción intensiva. Asimismo, apoyan la extracción de compuestos bioactivos vegetales y su aplicación como ingredientes funcionales o aditivos alimentarios naturales como una opción eficiente para la reutilización de residuos del procesado de alimentos, contribuyendo a la creación de cadenas de producción más sostenibles social y económicamente. 2020-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/144220 [ES] El objetivo de esta tesis es el desarrollo y validación de metodologías analíticas para el análisis de biomarcadores de enfermedades y de exposición. Dentro de lo posible, se trata de reducir el tiempo de análisis y minimizar la manipulación de muestra. Esta tesis se presenta en la modalidad por compendio de publicaciones, y los diferentes artículos publicados a partir del trabajo realizado se han dividido en tres capítulos generales en función de los compuestos estudiados: 1.-Determinación de compuestos orgánicos volátiles en muestras de orina: en este capítulo se determinan 9 cetonas y acetato de etilo en muestras de orina de pacientes con cáncer de pulmón e individuos sanos mediante una metodología basada en generación de espacio de cabeza-inyección a temperatura programada-cromatografía de gases-espectrometría de masas (HS-PTV-GC-MS). Estos compuestos se han cuantificado en las muestras analizadas y la diferencia en las concentraciones en los grupos estudiados ha permitido proponer tres de ellos (acetato de etilo, 3-heptanona y 3-octanona) como potenciales biomarcadores de la enfermedad, al ser su concentración siempre mayor en sujetos con la enfermedad. 2.-Determinación de hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAHs) en muestras biológicas. En este capítulo se han puesto a punto metodologías no separativas y separativas. La metodología no separativa, basada en extracción líquido-líquido (LLE)-PTV-MS, se ha aplicado a la determinación de PAHs en muestras de orina. Mediante técnicas quimiométricas ha sido posible cuantificar los compuestos de estudio en muestras de orina dopadas (regresión por mínimos cuadrados parciales, PLS) y realizar un estudio cualitativo para explorar (análisis de componentes principales, PCA) y clasificar (modelado independiente de clases (SIMCA), análisis discriminante lineal (LDA), análisis discriminante con mínimos cuadrados parciales (PLS-DA) y técnica de las muestras apoyadas en la frontera (SVM)) las muestras analizadas de acuerdo a la presencia o ausencia de PAHs. Además, en este capítulo se han desarrollado y comparado dos metodologías separativas (PTV-GC-MS) para la determinación de PAHs en muestras de saliva que difieren en la técnica de extracción. La primera de ellas, basada en LLE, se ha utilizado para determinar PAHs en salivas de bomberos y de voluntarios no expuestos, observándose una disminución en la concentración desde la extinción de un fuego a lo largo del tiempo gracias a un análisis mediante PCA y a la cuantificación de los analitos mediante calibración externa en acetato de etilo. En la segunda metodología, basada en microextracción de sorbentes empaquetados (MEPS) se consiguen resultados similares en cuanto a sensibilidad y es posible automatizar todo el proceso de análisis. Sin embargo, la cuantificación de PAHs requiere un proceso más complejo (adición estándar) debido a la existencia de efecto matriz. Esta metodología se utilizó para determinar PAHs en salivas de voluntarios no fumadores y uno de los compuestos de estudio se detectó y cuantificó en una de las salivas analizadas. Por último, en este capítulo se incluye un artículo de revisión que recoge los estudios bibliográficos enfocados a la determinación de PAHs en matrices biológicas humanas. 3.- El último capítulo está enfocado a la determinación de aminoácidos en muestras de saliva mediante una metodología rápida no separativa basada en derivatización (DER)-LLE-PTV-MS. Para cuantificar los analitos se ha utilizado la técnica PLS. Los resultados han sido satisfactorios al compararlos con una metodología separativa (DER-LLE-PTV-GC-MS) utilizada con fines de confirmación. Teniendo en cuenta que los niveles de estos compuestos se modifican en presencia de ciertas enfermedades, en este trabajo se propone la siguiente estrategia: uso de una metodología rápida no separativa para el análisis de un gran número de muestras (screening), y confirmación de resultados en muestras con concentraciones anormales de los compuestos de estudio mediante la metodología separativa, que a pesar de ser más sensible, requiere mayor tiempo de análisis y de recuperación de las condiciones de la configuración instrumental utilizada para el siguiente análisis. 2020-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/144166 [ES] El vino es una de las bebidas más consumidas y económicamente más importantes, con una facturación de aproximadamente € 30 mil millones por año en el mercado debido a una producción mundial de 292 millones de hectolitros. Los enólogos buscan continuamente la producción de vinos de alta calidad, por lo tanto, hay mucho interés en la investigación dirigida a identificar los componentes del vino y comprender mejor su efecto durante la vinificación, lo que puede resultar de ayuda para el avance del sector del vino. Los polisacáridos y los compuestos fenólicos son compuestos altamente relacionados con la calidad del vino, debido a su impacto no sólo en sus propiedades organolépticas (color, sabor, astringencia) sino también en sus propiedades saludables. Por lo tanto, este trabajo tuvo como objetivo identificar, caracterizar y cuantificar los polisacáridos y compuestos fenólicos encontrados en los vinos y evaluar la interacción entre ellos. Además, pretende evaluar la similitud entre los polisacáridos extraídos de vinos comerciales de diferentes añadas y estudiar las propiedades antiinflamatorias de los polisacáridos in vitro en células RAW 264.7 estimuladas con LPS e in vivo por el modelo de septicemia inducida por cirugía de ligadura y perforación del ciego en ratones, así como la biodistribución de estos polisacáridos durante el proceso inflamatorio. Para este propósito, se eligieron vinos comerciales elaborados con uvas Vitis vinífera de diferentes variedades. Los polisacáridos fueron extraídos, caracterizados y cuantificados por GC-MS y RMN. Se identificó la presencia de manano, arabinogalactano tipo II y ramannogalactonano tipo I y II. También se ha demostrado que los vinos producidos a partir de la misma variedad de uva y de la misma bodega tienen patrones de polisacáridos similares, aunque hayan sido producidos en años diferentes. Los compuestos fenólicos fueron identificados y cuantificados por HPLC-DAD-MS. El análisis mostró una prevalencia del contenido de procianidinas (entre 58 y 275 mg / L) frente al de las prodelfinidinas (entre 4 y 8 mg / L). El análisis de antocianinas mostró la mayoría de los derivados de monoglucósidos y sus derivados acetilados. Los análisis estadísticos revelaron la existencia de relaciones entre la estructura de los polisacáridos y su capacidad para precipitar procianidinas, lo que explicaría la relación observada en los vinos entre la composición de polisacáridos y la concentración de flavanoles. Las fracciones de polisacárido inhibieron la producción de citoquinas inflamatorias (TNF-α e IL-1β) y mediador (NO) en células RAW 264.7. La administración subcutánea y oral de polisacáridos redujo la tasa de mortalidad de los ratones. El tratamiento redujo la migración de leucocitos, inhibió las citocinas proinflamatorias y aumentó la producción de la citocina antiinflamatoria IL-10. También redujeron los niveles plasmáticos de AST, ALT, bilirrubina, urea y creatinina, con la consiguiente protección contra el daño tisular. Además, la biodistribución de polisacáridos por el cuerpo cuando se administra por vía subcutánea parece ocurrir a través del sistema inmune. Los polisacáridos han demostrado un potente efecto antiinflamatorio in vitro e in vivo, lo que puede indicar efectos beneficiosos del consumo moderado de vino en la salud humana. 2020-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/143688 [ES]El desarrollo de alimentos saludables y sostenibles es cada vez más frecuente en repuesta a las demandas de los consumidores, que buscan combinaciones de nuevos ingredientes a partir de fuentes alternativas a las clásicas y con posibles beneficios para la salud. En este trabajo, pétalos e infusiones de flores comestibles de Dahlia mignon, una mezcla de rosas (Rosa damascena 'Alejandría' y R. gallica 'Francesa' en R. canina), Calendula officinalis L. y Centaurea cyanus L., frutos de Vaccinium myrtillus L., manzanas Malus domestica Borkh variedad ‘Bravo de Esmolfe’, y frutos y tallos de Lycium barbarum L. se caracterizaron en cuanto a su composición proximal, contenidos de azúcares solubles, ácidos orgánicos y compuestos fenólicos individuales y potencial bioactivo (actividades antioxidante y antibacteriana para todas las muestras, y capacidad antiproliferativa en flores y sus infusiones). Además, las flores, frutos y tallos también se caracterizaron en términos de sus perfiles de ácidos grasos y tocoferoles. Los carbohidratos fueron los macronutrientes más abundantes en todos los casos. Fructosa, glucosa y sacarosa fueron identificadas en todas las flores y sus infusiones. Las infusiones de flores de rosa y C. officinalis mostraron el mayor contenido de ácidos orgánicos, siendo la última especie la que presentaba mayor cantidad de tocoferoles. En todas las muestras de flores, los ácidos grasos poliinsaturados predominaron sobre los saturados. Las distintas flores estudiadas revelaron perfiles fenólicos diferentes, aunque todas mostraron un alto potencial biológico, siendo los extractos hidrometanólicos de rosas los que presentaron mayor bioactividad. Además de alto valor nutricional y composición química variada, los extractos preparados a partir de manzanas ‘Bravo de Esmolfe’ presentaron un perfil fenólico característico, con epicatequina y procianidinas de tipo B, ácidos hidroxicinamoilquínicos y derivados de floretina, así como signficativos efectos antioxidantes y antibacterianos. 2020-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/141054 [ES] Diversos estudios epidemiológicos han establecido una relación entre la ingesta de alimentos ricos en compuestos fenólicos y una menor incidencia de distintas patologías crónicas. Sin embargo, la contribución real de estos compuestos en el mantenimiento de la salud y los mecanismos subyacentes siguen sin esclarecerse. Los efectos sistémicos de los compuestos fenólicos se han relacionado tradicionalmente con sus propiedades antioxidantes y captadoras de radicales libres. Sin embargo, a medida que se ha avanzado en el conocimiento de su biodisponibilidad y metabolismo han surgido interrogantes sobre cuáles son los mecanismos de acción realmente implicados en la actividad biológica in vivo de estos compuestos. En este contexto, el objetivo general de esta tesis doctoral es profundizar en la implicación de los metabolitos fenólicos microbianos en los mecanismos subyacentes a la actividad biológica de los compuestos fenólicos de los alimentos, utilizando Caenorhabditis elegans como modelo. Para alcanzar este objetivo se han realizado estudios con diversos ácidos fenólicos (ácido protocatéquico (PCA), ácido vanílico, ácido 3,4-dihidroxifenilacético, ácido 3-(4-hidroxifenil)-propiónico, ácido dihidrocafeico y ácido cafeico), identificados como metabolitos de la degradación de polifenoles por la microbiota intestinal, utilizando distintas aproximaciones metodológicas en Caenorhabditis elegans. Además, se han iniciado los estudios para la preparación de derivados conjugados de ácidos fenólicos, ya que los mismos podrían representar una fracción relevante de los metabolitos circulantes en plasma tras el consumo de productos ricos en compuestos fenólicos y, por tanto, contribuir a sus efectos en el organismo. Los resultados han demostrado que los ácidos fenólicos estudiados conducen, en general, a efectos favorables sobre la resistencia al estrés oxidativo en C. elegans. No obstante, se observan diferencias en función de la concentración y del compuesto ensayados. En este sentido, parece apuntarse que el aumento de concentración por encima de determinados valores puede producir efectos adversos. En los ensayos realizados con los ácidos protocatéquico, cafeico y dihidrocafeico la modulación de los niveles de especies reactivas de oxígeno podría estar relacionada con la capacidad de estos compuestos para mejorar la resistencia al estrés térmico. Sin embargo, esta premisa no se cumple para el resto de los ácidos estudiados, por lo que no se puede establecer de forma general la existencia de una relación, al menos directa, entre niveles de especies reactivas de oxígeno y grado de resistencia a estrés del nematodo. El tratamiento con los ácidos cafeico y dihidrocafeico a las concentraciones ensayadas produce un aumento significativo en la vida media y máxima de C. elegans, resultado que no se observa en el caso del ácido protocatéquico. Los tres compuestos, sin embargo, mejoran la resistencia a estrés oxidativo, lo que parece indicar que subyacen mecanismos diferentes en los efectos inducidos por los mismos sobre longevidad y estrés oxidativo. Los resultados de expresión génica pusieron de manifiesto que los efectos favorables de los ácidos cafeico y dihidrocafeico sobre estrés oxidativo y longevidad podrían implicar la activación de varios genes relacionados con ruta de la insulina/IGF-1, en particular daf-16, daf-18, hsf-1 y sod-3, así como un gen de sirtuinas (sir-2.1). Sin embargo, en condiciones de estrés térmico solo se continuaba observando sobreexpresión de sod-3, mientras que se producía una disminución significativa en la expresión de hsf-1. Por último, se puso a punto un método para la preparación de sulfatos del ácido protocatéquico, que permitió obtener y caracterizar estructuralmente PCA-3-sulfato y PCA-4-sulfato. El procedimiento desarrollado hace posible disponer de estos metabolitos para realizar estudios in vitro e in vivo sobre la actividad biológica y mecanismos de los compuestos fenólicos de la dieta. Asimismo, los datos obtenidos sobre sus características analíticas, especialmente el comportamiento diferencial observado en los espectros UV, son también de gran utilidad para el empleo como referencias analíticas en la identificación de estos metabolitos en muestras de composición desconocida. 2019-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/140790 [ES] A pesar de que parece la astringencia del vino tinto se ha relacionado principalmente con la interacción de los compuestos fenólicos del vino con las proteínas de la saliva, especialmente con las proteínas ricas en prolina (PRPs), en los últimos años se baraja la posibilidad de que existan, además, otros mecanismos moleculares que participen en la percepción de esta compleja sensación, como la interacción directa de los compuestos fenólicos con las células del epitelio oral. El objetivo general esta tesis doctoral ha sido el estudio de las interacciones entre compuestos fenólicos del vino y proteínas de la saliva desde un punto de vista molecular, como mecanismo principal para el desarrollo de la astringencia. Asimismo, se han estudiado los posibles mecanismos que conducen a la percepción de sinergias de astringencia y se ha evaluado el efecto, sobre la interacción polifenol-proteína, de la presencia de otras especies químicas presentes en el medio. En esta tesis doctoral se estudiaron los mecanismos moleculares que generan sinergias de astringencia, tanto por mezcla de flavanoles como por coexistencia de familias de proteínas. Para ello se emplearon las diferentes técnicas analíticas: HPLC-DAD, calorimetría de titulación isotérmica (ITC), simulación de la dinámica molecular (MD), dispersión de luz dinámica (DLS) y espectrometría de masas MALDI-TOF. Los resultados obtenidos en este estudio mostraron un sistema más favorable en los ensayos con la mezcla de catequina y epicatequina frente a los ensayos con los flavanoles individuales, indicando que los flavanoles catequina y epicatequina presentaban un comportamiento cooperativo en su unión a las proteínas salivales. Este comportamiento podría dar lugar a sinergias de astringencia por mezclas de flavanoles. La epicatequina mostró una tendencia a formar agregados solubles mientras que la catequina parecía formar agregados insolubles con la mayoría de las proteínas ensayadas. También se observó un comportamiento diferente de dos fracciones de PRPs salivales cuando se encuentran aisladas frente a cuando coexisten en mezcla, indicando un efecto sinérgico entre familias de proteínas. Los flavanoles catequina y epicatequina parecían interaccionar preferentemente con las bPRPs, pero la formación de agregados bPRP-flavanol favorecía la interacción de las aPRP, dando lugar a la formación de agregados mixtos solubles. Además, se realizaron estudios sobre diferentes estrategias para la modulación de la astringencia. En primer lugar, se evaluó el efecto de la adición de manoproteinas sobre la interacción flavonol-proteína mediante evaluación sensorial, quenching de fluorescencia, ITC y DLS. Los resultados indicaron interacciones entre proteínas salivales y flavonoles, así como entre manoproteínas y proteínas salivales, sugiriendo la posible formación de complejos ternarios solubles proteína/flavonol/manoproteína que podría afectar a la percepción de astringencia. Por otro lado, se profundizó en el conocimiento de los mecanismos involucrados en la astringencia, considerando la participación tanto de proteínas salivales como de las células del epitelio oral, estudiando su modulación por la presencia de otras sustancias químicas susceptibles de ser utilizadas como aditivos en alimentos. Para ello se llevaron a cabo estudios del perfil proteico salival por electroforesis SDS-PAGE y se recurrió al uso de cultivo celulares usando células TR146 como modelo celular del epitelio oral. Se observó que los flavanoles de un extracto de semillas se unían directamente a las células orales y que la presencia de proteínas salivales parecía prevenir esta interacción. Además, tanto las interacciones entre proteínas salivales y polifenoles, así como las interacciones entre polifenoles y células epiteliales, podrían verse afectadas por la presencia de algunos de los compuestos químicos ensayados, como el carbonato sódico, el bicarbonato amónico o el bicarbonato sódico. 2019-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/140506 La realización de estudios con condiciones de cultivo bien establecidas es de extrema importancia para estandarizar la producción de plantas y, por lo tanto, su composición química. Sin embargo, las condiciones de conservación también pueden influir sobre los compuestos bioactivos presentes en la mismas. En el presente trabajo, muestras de Stevia rebaudiana Bertoni (estevia) cultivadas en el noreste de Portugal fueron sometidas a dos condiciones de conservación diferentes: secado en invernadero a 30 °C y congelación en fresco a -20 °C, y posteriormente almacenadas durante seis días. Por otra parte, para definir las mejores condiciones de cultivo y maximizar los niveles de compuestos bioactivos, se evaluó también el efecto de diferentes concentraciones de nitrógeno (N) sobre la composición química y las propiedades antioxidantes de las hojas frescas y secas congeladas de estevia. En todos los casos, las muestras fueron caracterizadas en cuanto a cuantificación e identificación de azúcares libres, tocoferoles y compuestos fenólicos, y determinación del potencial antioxidante mediante ensayos de captación del radical DPPH y poder reductor (RP) de sus extractos metanol:agua. Los azúcares más abundantes en las muestras estudiadas fueron xilosa, arabinosa + fructosa y sacarosa, mientras que los principales compuestos fenólicos fueron los derivados del ácido cafeico, ácido 5-O-cafeoilquínico (ácido clorogénico) y ácido 3,5-O-dicafeoilquínico. Las muestras secadas en invernadero dieron lugar a valores más elevados de actividad antioxidante y de compuestos fenólicos totales que las mantenidas a -20 ºC. Sin embargo, las muestras frescas congeladas presentaron contenidos más altos de tocoferoles y de azúcares totales. Se pudo comprobar que el proceso de conservación afectaba más significativamente los valores de tocoferoles y de contenido de azúcares que la fertilización con N. En general, la fertilización con N conducía a una mejora en la composición química y el potencial bioactivo de las hojas de estevia. Los mayores niveles de compuestos fenólicos se encontraron en las muestras secas y en aquellas fertilizadas con 25 kg de N/ha. Las hojas de plantas fertilizadas con 25 y 50 kg N/ha también fueron las que evidenciaron mayor actividad antioxidante, que parecía estar especialmente determinada por la composición fenólica. Los reguladores del crecimiento de las plantas, que controlan los procesos fisiológicos en células especializadas, se utilizan en el desarrollo de cultivos de plantas in vitro. Por ello, se estudió también la composición en azúcares libres, tocoferoles y compuestos fenólicos y el potencial antioxidante en hojas de estevia obtenidas por cultivo in vitro con y sin cinetina (fitorregulador). Las muestras cultivadas sin cinetina evidenciaron una mayor concentración de tocoferoles totales y de compuestos fenólicos que las obtenidas en presencia de cinetina. Por lo contrario, se observó una tendencia opuesta para los azúcares libres totales. Los extractos de metanol:agua obtenidos de muestras cultivadas sin cinetina también evidenciaron mayor actividad captadora de radicales y poder reductor que los de las muestras cultivadas en presencia de cinetina, lo que parece confirmar la relación de este fitorregulador con la producción de compuestos fenólicos. En general, el cultivo in vitro es una forma eficaz de obtener biomasa vegetal que pueda ser utilizada como fuente de compuestos antioxidantes de manera continua y sin estar sometida a condiciones edafoclimáticas. Sin embargo, a las dosis ensayadas el empleo de cinetina, aunque mejoró la tasa de multiplicación, no condujo a una mayor acumulación de moléculas bioactivas, por lo que se deberían ensayar otros niveles de aplicación de este regulador, así como otras hormonas para establecer su influencia sobre la producción de este tipo de compuestos. El estudio realizado proporciona evidencias para elegir la metodología más apropiada para favorecer la acumulación y preservar los niveles de metabolitos primarios y secundarios de Stevia rebaudiana relacionados con su actividad antioxidante.; [EN] Studies with well-established cultivation conditions are of utmost importance in order to standardize plants production and, therefore, its chemical composition. However, the conservation conditions may also have an influence on the bioactive compounds present in those plants. In the present work, Stevia rebaudiana Bertoni samples cultivated in the north-eastern of Portugal were submitted to different conservation conditions (oven-dried at 30 °C, for six days, or kept fresh by freezing (-20 °C) in the same period). Furthermore, in order to define the best growing conditions to maximize the levels of bioactive compounds, the effect of different nitrogen (N) rates on the chemical composition and antioxidant properties of stevia frozen fresh and dried leaves was also evaluated. All samples were analysed for their content and composition in sugars, tocopherols and phenolic compounds, as well as the free radical scavenging activity (DPPH) and reducing power (RP) of their methanol:water extracts. The most abundant sugars were xylose, arabinose + fructose and sucrose, whereas the main phenolic compounds in all samples were two caffeic acid derivatives, 5-O-caffeoylquinic acid (chlorogenic acid) and 3,5-O-dicaffeoylquinic acid. Dried samples presented higher contents of antioxidant activity and total phenolic compounds than fresh frozen ones, whereas the highest values of total tocopherols and total sugars were registered in frozen samples. In general, processing affects more significantly tocopherol and sugar contents than N fertilization, although this latter provides an improvement in the chemical composition and bioactive potential of stevia leaves. Greater levels of phenolic compounds were found in dried samples and in those fertilized with 25 kg N/ha. Leaves from plants fertilized with 25 and 50 kg N/ha were also those that evidenced the highest antioxidant activity, which seemed to be influenced by the phenolic composition. Plant growth regulators are used in the development of in vitro plant cultures, controlling the physiological processes in specialized cells. Stevia leaves obtained by in vitro culture with and without kinetin (phytoregulator) were analyzed to compare their composition in free sugars, tocopherols and phenolic compounds, as also to assess the antioxidant activity of their methanol:water extracts. Samples cultured without kinetin evidenced higher concentration in total tocopherols and phenolic compounds than those obtained in the presence of kinetin. Otherwise, an opposite trend was observed for total free sugars. Methanol:water extracts obtained from samples cultured without kinetin also evidenced higher radical scavenging activity and reducing power than those cultured in the presence of kinetin, which seems to confirm the relationship between the antioxidant activity and the content of phenolic compounds. Overall, in vitro culture can be used as an efficient way to produce plant sources of antioxidant compounds, but other hormones besides kinetin should also be tested so as to check their ability to improve the production of bioactive molecules. This study gives clues to select the most appropriate methodology to enhance and preserve primary or secondary metabolites involved in the antioxidant activity of Stevia rebaudiana. 2019-01-01T00:00:00Z