Revalorization of food by-products as sources of bioactive compounds

Abstract

La presente tesis doctoral supone un nuevo aporte científico en el estudio de los compuestos fenólicos de las hojas de olivo y fracciones y/o subproductos de cereales y pseudocereales con el fin de revalorizar estas matrices como posibles fuentes de compuestos bioactivos para su posterior uso como ingredientes funcionales. La memoria se estructura en tres secciones principales: (1) Introducción, (2) Parte experimental, resultados y discusión y (3) Conclusiones.

El objetivo principal de esta tesis es obtener extractos o fracciones ricos en compuestos bioactivos de interés a partir de subproductos alimentarios (hojas de olivo, subproductos de cereales y pseudocereales) que puedan ser utilizados para desarrollar alimentos funcionales y/o nutraceúticos. Así como, analizar cualitativa y cuantitativamente estos compuestos bioactivos utilizando técnicas separativas que permitan el desarrollo de métodos rápidos, eficientes y fiables para su determinación. Este objetivo se puede desglosar en las siguientes categorías: 1. Selección de subproductos de hojas de olivo, cereales y pseudocereales (trigo sarraceno, trigo y cebada) generados en procesos industriales como: la producción de aceite de oliva, el proceso de refinado de cereales y la producción de cerveza, que puedan utilizarse como fuente de compuestos bioactivos como los compuestos fenólicos (comolos fenoles simples, ácidos fenólicos, secoiridoides, flavonoides, alquilresorcinoles y proantocianidinas). 2. Separación de las distintas fracciones de trigo sarraceno y harina de trigo mediante un proceso de fraccionamiento en seco (tamizado y clasificación al aire) para la posterior evaluación de la distribución de los compuestos fenólicos. 3. Empleo de la tecnología denominada campos eléctricos pulsados (CEP) como posible pretratamiento para la mejora de la extracción de los compuestos fenólicos en subproductos de cebada (bagazo). 4. Empleo de técnicas de extracción eficientes como la extracción asistida por ultrasonidos (EAU), la extracción asistida por microondas (EAM) y la extracción mediante líquidos presurizados (EPL) para la obtención de extractos de hoja de olivo, y subproductos de cereales y pseudocereales enriquecidos en compuestos fenólicos. Identificación y cuantificación de compuestos fenólicos en los extractos obtenidos utilizando técnicas separativas como la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) y la cromatografía de gases (CG) acopladas a diferentes sistemas de detección: espectrofotometría ultravioleta-visible (UV-Vis), fluorimetría (FLD) y espectrometría de masas (MS) con analizadores de cuadrupolo (Q) y tiempo de vuelo (TOF).

The present doctoral dissertation comprises the extraction, identification and quantification of phenolic compounds from olive leaves, cereals and pseudocereals fractions and/or by-products to revalorize these matrices as possible bioactive compounds sources to be used as bioactive ingredients against certain diseases. It is divided into two main parts; the first one is the INTRODUCTION, which reports a brief description of the classification of phenolic compounds and an overview of the phenolic composition of olive leaves, cereals and pseudocereals grains (brewer’s spent grains, buckwheat and wheat), their beneficial properties, the sample pretreatment, the subsequent treatment and green technologies used for the extraction and the characterization by different analytical approaches. Firstly, phenolic compounds are described and classified according to their chemical structure. After that, the fractionation technologies used in cereal and pseudocereal grains in order to enrich cereal flour fractions are included. In addition, the four green extraction technologies (e.g. microwave assisted extraction, pressurized liquid extraction, ultrasound assisted extraction and pulsed electric field) used for the phenolic recovery in this thesis are reported.,. Finally, chromatographic analytical techniques used for separation, such as high-performance liquid chromatography (HPLC) and gas chromatography (GC), and the coupling to detection systems like UV-Vis and mass spectrometry (MS) for the identification and quantification of phenolic compounds are described.