{"id":{"repo_id":"upc-spain","oai_identifier":"oai:repositorio.upct.es:10317/16930"},"canonical_url":"https://search.dev.ndltd.org/etd/upc-spain/oai:repositorio.upct.es:10317/16930","repository":{"repo_id":"upc-spain","name":"Universidad Politécnica de Cartagena","base_url":"http://repositorio.upct.es/oai/request"},"display":{"title":"Revalorization of broccoli by-products: extraction of bioactive compounds with green technologies and development of novel veggie beverages","abstract":"[SPA] Esta tesis doctoral se presenta bajo la modalidad de compendio de publicaciones. Según la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), el «desperdicio de alimentos» se refiere a la reducción de la cantidad y/o calidad de los alimentos como resultado de decisiones y/o acciones de minoristas, proveedores de servicios alimentarios y consumidores. Por el contrario, la «pérdida de alimentos» engloba cualquier alimento desechado a lo largo de las etapas previas de la cadena de suministro alimentario, desde la cosecha hasta la venta al por menor. En todo el mundo, aproximadamente un tercio de la producción de alimentos se pierde o se desperdicia en varias fases de la cadena alimentaria, con una variación considerable en los niveles de pérdida según el producto y su estado. En el contexto de las frutas y hortalizas, las pérdidas a lo largo de toda la cadena de suministro pueden alcanzar hasta aproximadamente el 50%. Como parte de sus objetivos de desarrollo sostenible, la FAO se ha fijado el reto de reducir el desperdicio de alimentos a la mitad para 2050. Para lograr este objetivo, se ha abogado por el concepto de economía circular, que hace hincapié en la generación mínima de residuos y en su reutilización como materias primas, a través de la eco-innovación. Conocido científicamente como Brassica oleracea var. italica, el brócoli tiene numerosos beneficios para la salud. Originario de Europa y Asia templada, el brócoli se cultiva actualmente en todo el mundo, y España desempeña un papel importante como productor. Su versatilidad y valor nutritivo le han asegurado un lugar destacado en diversas cocinas. El excepcional perfil nutricional del brócoli incluye vitaminas y minerales esenciales como la vitamina C, la vitamina K, la vitamina A, el folato, el potasio y el manganeso. Además, el brócoli es una excelente fuente de fibra dietética, lo que lo convierte en un valioso componente de una dieta equilibrada. Uno de los compuestos saludables más notables del brócoli es el sulforafano. Este compuesto azufrado posee potentes propiedades antioxidantes y antiinflamatorias. Ampliamente estudiado, el sulforafano resulta prometedor por su papel potencial en la reducción del riesgo de diversas afecciones de salud. Por ello, el principal objetivo de esta Tesis Doctoral es estudiar una revalorización sostenible de los subproductos del brócoli, extrayendo biocompuestos nutracéuticos mediante el uso de tecnologías verdes de extracción y procesado y desarrollando bebidas enriquecidas en dichos compuestos bioactivos obtenidos de los subproductos del brócoli, como los isotiocianatos y los glucosinolatos En la primera fase de esta tesis doctoral, me he centrado en la revisión en profundidad de la evidencia científica sobre el uso de tecnologías verdes para la extracción de compuestos bioactivos a partir de subproductos de Brassica con potencial aplicación en el desarrollo de nuevos alimentos. En este sentido, a través de la adición de subproductos de brócoli y su incorporación a nuevos productos fortificados, sería posible revalorizar las pérdidas generadas durante los primeros pasos de la cadena de producción de alimentos, desarrollando nuevos productos con potenciales beneficios para la salud a la vez que se reduce su impacto ambiental dentro de un marco de economía circular. En futuros estudios se deberá incluir la eficiencia/consumo energético, el impacto ambiental y modelos predictivos para optimizar la extracción de fitoquímicos. En la segunda fase de este trabajo, se ha realizado la optimización de una extracción asistida por ultrasonidos de los principales compuestos promotores de la salud de los subproductos del brócoli: el sulforafano como principal isotiocianato de estos tejidos de brócoli y glucorafanina y glucobrassicina como principales glucosinolatos. Los resultados obtenidos se han modelizado en función de variables específicas como el tiempo, la temperatura y la proporción (sólido:disolvente) mediante dos modelos matemáticos. Por último, en la tercera fase de esta tesis, he elaborado una nueva bebida vegetal a base de subproductos de brócoli y zanahoria tratando de encontrar una nueva forma de revalorizar los subproductos agroalimentarios a través de su inclusión en nuevos alimentos enriquecidos naturalmente en compuestos promotores de la salud como carotenoides e isotiocianatos. Además, este nuevo producto ha demostrado tener una vida útil de 4 semanas gracias a la aplicación de tecnologías de procesado verde para mantener sus propiedades microbianas, nutricionales y físicas. Como principales conclusiones alcanzadas en la presente Tesis Doctoral, podemos apreciar como para la optimización de los biocompuestos del brócoli es necesario aumentar el número de estudios e investigaciones centradas en este tema, aunque ha sido posible la descripción de dos modelos matemáticos que se adaptan a los resultados obtenidos en función de las diferentes variables estudiadas. Además, se ha elaborado una novedosa bebida vegetal con una caducidad de un mes bajo condiciones de refrigeración, que puede ser una herramienta útil para revalorizar los subproductos del brócoli y la zanahoria en nuevos alimentos.","abstract_html":"[SPA] Esta tesis doctoral se presenta bajo la modalidad de compendio de publicaciones. Según la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), el «desperdicio de alimentos» se refiere a la reducción de la cantidad y/o calidad de los alimentos como resultado de decisiones y/o acciones de minoristas, proveedores de servicios alimentarios y consumidores. Por el contrario, la «pérdida de alimentos» engloba cualquier alimento desechado a lo largo de las etapas previas de la cadena de suministro alimentario, desde la cosecha hasta la venta al por menor. En todo el mundo, aproximadamente un tercio de la producción de alimentos se pierde o se desperdicia en varias fases de la cadena alimentaria, con una variación considerable en los niveles de pérdida según el producto y su estado. En el contexto de las frutas y hortalizas, las pérdidas a lo largo de toda la cadena de suministro pueden alcanzar hasta aproximadamente el 50%. Como parte de sus objetivos de desarrollo sostenible, la FAO se ha fijado el reto de reducir el desperdicio de alimentos a la mitad para 2050. Para lograr este objetivo, se ha abogado por el concepto de economía circular, que hace hincapié en la generación mínima de residuos y en su reutilización como materias primas, a través de la eco-innovación. Conocido científicamente como Brassica oleracea var. italica, el brócoli tiene numerosos beneficios para la salud. Originario de Europa y Asia templada, el brócoli se cultiva actualmente en todo el mundo, y España desempeña un papel importante como productor. Su versatilidad y valor nutritivo le han asegurado un lugar destacado en diversas cocinas. El excepcional perfil nutricional del brócoli incluye vitaminas y minerales esenciales como la vitamina C, la vitamina K, la vitamina A, el folato, el potasio y el manganeso. Además, el brócoli es una excelente fuente de fibra dietética, lo que lo convierte en un valioso componente de una dieta equilibrada. Uno de los compuestos saludables más notables del brócoli es el sulforafano. Este compuesto azufrado posee potentes propiedades antioxidantes y antiinflamatorias. Ampliamente estudiado, el sulforafano resulta prometedor por su papel potencial en la reducción del riesgo de diversas afecciones de salud. Por ello, el principal objetivo de esta Tesis Doctoral es estudiar una revalorización sostenible de los subproductos del brócoli, extrayendo biocompuestos nutracéuticos mediante el uso de tecnologías verdes de extracción y procesado y desarrollando bebidas enriquecidas en dichos compuestos bioactivos obtenidos de los subproductos del brócoli, como los isotiocianatos y los glucosinolatos En la primera fase de esta tesis doctoral, me he centrado en la revisión en profundidad de la evidencia científica sobre el uso de tecnologías verdes para la extracción de compuestos bioactivos a partir de subproductos de Brassica con potencial aplicación en el desarrollo de nuevos alimentos. En este sentido, a través de la adición de subproductos de brócoli y su incorporación a nuevos productos fortificados, sería posible revalorizar las pérdidas generadas durante los primeros pasos de la cadena de producción de alimentos, desarrollando nuevos productos con potenciales beneficios para la salud a la vez que se reduce su impacto ambiental dentro de un marco de economía circular. En futuros estudios se deberá incluir la eficiencia/consumo energético, el impacto ambiental y modelos predictivos para optimizar la extracción de fitoquímicos. En la segunda fase de este trabajo, se ha realizado la optimización de una extracción asistida por ultrasonidos de los principales compuestos promotores de la salud de los subproductos del brócoli: el sulforafano como principal isotiocianato de estos tejidos de brócoli y glucorafanina y glucobrassicina como principales glucosinolatos. Los resultados obtenidos se han modelizado en función de variables específicas como el tiempo, la temperatura y la proporción (sólido:disolvente) mediante dos modelos matemáticos. Por último, en la tercera fase de esta tesis, he elaborado una nueva bebida vegetal a base de subproductos de brócoli y zanahoria tratando de encontrar una nueva forma de revalorizar los subproductos agroalimentarios a través de su inclusión en nuevos alimentos enriquecidos naturalmente en compuestos promotores de la salud como carotenoides e isotiocianatos. Además, este nuevo producto ha demostrado tener una vida útil de 4 semanas gracias a la aplicación de tecnologías de procesado verde para mantener sus propiedades microbianas, nutricionales y físicas. Como principales conclusiones alcanzadas en la presente Tesis Doctoral, podemos apreciar como para la optimización de los biocompuestos del brócoli es necesario aumentar el número de estudios e investigaciones centradas en este tema, aunque ha sido posible la descripción de dos modelos matemáticos que se adaptan a los resultados obtenidos en función de las diferentes variables estudiadas. 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Como parte de sus objetivos de desarrollo sostenible, la FAO se ha fijado el reto de reducir el desperdicio de alimentos a la mitad para 2050. Para lograr este objetivo, se ha abogado por el concepto de economía circular, que hace hincapié en la generación mínima de residuos y en su reutilización como materias primas, a través de la eco-innovación. Conocido científicamente como Brassica oleracea var. italica, el brócoli tiene numerosos beneficios para la salud. Originario de Europa y Asia templada, el brócoli se cultiva actualmente en todo el mundo, y España desempeña un papel importante como productor. Su versatilidad y valor nutritivo le han asegurado un lugar destacado en diversas cocinas. El excepcional perfil nutricional del brócoli incluye vitaminas y minerales esenciales como la vitamina C, la vitamina K, la vitamina A, el folato, el potasio y el manganeso. Además, el brócoli es una excelente fuente de fibra dietética, lo que lo convierte en un valioso componente de una dieta equilibrada. Uno de los compuestos saludables más notables del brócoli es el sulforafano. Este compuesto azufrado posee potentes propiedades antioxidantes y antiinflamatorias. Ampliamente estudiado, el sulforafano resulta prometedor por su papel potencial en la reducción del riesgo de diversas afecciones de salud. 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En este sentido, a través de la adición de subproductos de brócoli y su incorporación a nuevos productos fortificados, sería posible revalorizar las pérdidas generadas durante los primeros pasos de la cadena de producción de alimentos, desarrollando nuevos productos con potenciales beneficios para la salud a la vez que se reduce su impacto ambiental dentro de un marco de economía circular. En futuros estudios se deberá incluir la eficiencia/consumo energético, el impacto ambiental y modelos predictivos para optimizar la extracción de fitoquímicos. En la segunda fase de este trabajo, se ha realizado la optimización de una extracción asistida por ultrasonidos de los principales compuestos promotores de la salud de los subproductos del brócoli: el sulforafano como principal isotiocianato de estos tejidos de brócoli y glucorafanina y glucobrassicina como principales glucosinolatos. Los resultados obtenidos se han modelizado en función de variables específicas como el tiempo, la temperatura y la proporción (sólido:disolvente) mediante dos modelos matemáticos. Por último, en la tercera fase de esta tesis, he elaborado una nueva bebida vegetal a base de subproductos de brócoli y zanahoria tratando de encontrar una nueva forma de revalorizar los subproductos agroalimentarios a través de su inclusión en nuevos alimentos enriquecidos naturalmente en compuestos promotores de la salud como carotenoides e isotiocianatos. Además, este nuevo producto ha demostrado tener una vida útil de 4 semanas gracias a la aplicación de tecnologías de procesado verde para mantener sus propiedades microbianas, nutricionales y físicas. Como principales conclusiones alcanzadas en la presente Tesis Doctoral, podemos apreciar como para la optimización de los biocompuestos del brócoli es necesario aumentar el número de estudios e investigaciones centradas en este tema, aunque ha sido posible la descripción de dos modelos matemáticos que se adaptan a los resultados obtenidos en función de las diferentes variables estudiadas. Además, se ha elaborado una novedosa bebida vegetal con una caducidad de un mes bajo condiciones de refrigeración, que puede ser una herramienta útil para revalorizar los subproductos del brócoli y la zanahoria en nuevos alimentos.","[ENG] This doctoral dissertation has been presented in the form of thesis by publication. According to the Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), “food waste” refers to the reduction in the quantity and/or quality of food resulting from decisions and/or actions by retailers, food service providers, and consumers. In contrast, “food loss” encompasses any food discarded throughout the previous steps of the food supply chain, from harvest to retail sale. Globally, approximately one third of food production is lost or wasted at various stages of the food chain, with considerable variation in loss levels depending on the product and its state. In the context of fruit and vegetables, losses throughout the entire supply chain can reach up to approximately 50%. As part of its objectives for sustainable development, FAO has set a challenge to reduce food waste by approximately 50% by 2050. To achieve this goal, the concept of a circular economy, emphasizing minimal waste generation and reusing waste as raw materials, has been advocated through eco-innovation. Scientifically known as Brassica oleracea var. italica, broccoli boasts numerous health benefits. Originally hailing from Europe and temperate Asia, broccoli is now cultivated worldwide, with Spain playing a significant role as a producer. Its versatility and nutritional value have secured it a prominent place in various cuisines. Broccoli’s exceptional nutrient profile includes essential vitamins and minerals such as vitamin C, vitamin K, vitamin A, folate, potassium, and manganese. Additionally, broccoli serves as an excellent source of dietary fiber, making it a valuable component of a balanced diet. One of the most remarkable health-promoting compounds found in broccoli is sulforaphane. This sulfur-containing compound possesses potent antioxidant and anti-inflammatory properties. Extensively studied, sulforaphane holds promise for its potential role in reducing the risk of various health conditions. For that reason, the main objective of this PhD is to study a sustainable revalorization of broccoli by-products, extracting nutraceutical bio-compounds by using green extraction and processing technologies and developing beverages enriched in such bioactive compounds obtained from broccoli by-products, such isothiocyanates and glucosinolates. In the first phase of this thesis dissertation, I have focused on the deeply revision of the scientific evidence on the use of green technologies to extract bioactive compounds from Brassica by-products with potential application in developing new foods. In this sense, through the addition of broccoli by-products and their incorporation into new fortified products, it will be possible to revalorize these losses generated during the first steps of the food production chain, developing new products with potential health benefits while reducing their environmental impact within a circular economy framework Thus, in future studies, energy efficiency/consumption, environmental impact, and predictive models must be included to optimize the phytochemical extraction. In the second phase of this work, I have been involved in the optimization of an ultrasound-assisted extraction of the main health promoting compounds from broccoli by-products: sulforaphane as main isothiocyanate from these broccoli tissues and glucoraphanin and glucobrassicin as main glucosinolates. Obtained results have been modelled according to specific variables such as time, temperature, and ratio (solid:solvent) using two mathematical models. Lastly, in the third phase of this thesis, I have elaborated a new veggie beverage made of broccoli and carrot by-products trying to find a new way to revalorize F&V by-products throughout its inclusion in new foods naturally enriched in healthy promoting compounds as carotenoids and isothiocyanates. Furthermore, this new product has demonstrated to have a refrigerated shelf-life of 4 weeks thanks to the application of green processing technologies to maintain its microbial, nutritional, and physical properties. As main conclusions reached in the present thesis dissertation, we can appreciate as for the optimization of broccoli bio-compounds is necessary to increase the number of studies and research focused on this topic, although it has been possible the description of two mathematical models that adapt to obtained results according to different studied variables. Furthermore, a novel veggie beverage with a monthly shelf-life have been elaborated, which can be a useful tool to revalorize broccoli and carrot by-products into new foods."]},{"key":"dc:title","label":"Title","values":["Revalorization of broccoli by-products: extraction of bioactive compounds with green technologies and development of novel veggie beverages"]}]}],"canonical_facts":{"dc:date.issued":["2024"],"dc:description.other":["[SPA] Esta tesis doctoral se presenta bajo la modalidad de compendio de publicaciones. Según la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), el «desperdicio de alimentos» se refiere a la reducción de la cantidad y/o calidad de los alimentos como resultado de decisiones y/o acciones de minoristas, proveedores de servicios alimentarios y consumidores. Por el contrario, la «pérdida de alimentos» engloba cualquier alimento desechado a lo largo de las etapas previas de la cadena de suministro alimentario, desde la cosecha hasta la venta al por menor. En todo el mundo, aproximadamente un tercio de la producción de alimentos se pierde o se desperdicia en varias fases de la cadena alimentaria, con una variación considerable en los niveles de pérdida según el producto y su estado. En el contexto de las frutas y hortalizas, las pérdidas a lo largo de toda la cadena de suministro pueden alcanzar hasta aproximadamente el 50%. Como parte de sus objetivos de desarrollo sostenible, la FAO se ha fijado el reto de reducir el desperdicio de alimentos a la mitad para 2050. Para lograr este objetivo, se ha abogado por el concepto de economía circular, que hace hincapié en la generación mínima de residuos y en su reutilización como materias primas, a través de la eco-innovación. Conocido científicamente como Brassica oleracea var. italica, el brócoli tiene numerosos beneficios para la salud. Originario de Europa y Asia templada, el brócoli se cultiva actualmente en todo el mundo, y España desempeña un papel importante como productor. Su versatilidad y valor nutritivo le han asegurado un lugar destacado en diversas cocinas. El excepcional perfil nutricional del brócoli incluye vitaminas y minerales esenciales como la vitamina C, la vitamina K, la vitamina A, el folato, el potasio y el manganeso. Además, el brócoli es una excelente fuente de fibra dietética, lo que lo convierte en un valioso componente de una dieta equilibrada. Uno de los compuestos saludables más notables del brócoli es el sulforafano. Este compuesto azufrado posee potentes propiedades antioxidantes y antiinflamatorias. Ampliamente estudiado, el sulforafano resulta prometedor por su papel potencial en la reducción del riesgo de diversas afecciones de salud. Por ello, el principal objetivo de esta Tesis Doctoral es estudiar una revalorización sostenible de los subproductos del brócoli, extrayendo biocompuestos nutracéuticos mediante el uso de tecnologías verdes de extracción y procesado y desarrollando bebidas enriquecidas en dichos compuestos bioactivos obtenidos de los subproductos del brócoli, como los isotiocianatos y los glucosinolatos En la primera fase de esta tesis doctoral, me he centrado en la revisión en profundidad de la evidencia científica sobre el uso de tecnologías verdes para la extracción de compuestos bioactivos a partir de subproductos de Brassica con potencial aplicación en el desarrollo de nuevos alimentos. En este sentido, a través de la adición de subproductos de brócoli y su incorporación a nuevos productos fortificados, sería posible revalorizar las pérdidas generadas durante los primeros pasos de la cadena de producción de alimentos, desarrollando nuevos productos con potenciales beneficios para la salud a la vez que se reduce su impacto ambiental dentro de un marco de economía circular. En futuros estudios se deberá incluir la eficiencia/consumo energético, el impacto ambiental y modelos predictivos para optimizar la extracción de fitoquímicos. En la segunda fase de este trabajo, se ha realizado la optimización de una extracción asistida por ultrasonidos de los principales compuestos promotores de la salud de los subproductos del brócoli: el sulforafano como principal isotiocianato de estos tejidos de brócoli y glucorafanina y glucobrassicina como principales glucosinolatos. Los resultados obtenidos se han modelizado en función de variables específicas como el tiempo, la temperatura y la proporción (sólido:disolvente) mediante dos modelos matemáticos. Por último, en la tercera fase de esta tesis, he elaborado una nueva bebida vegetal a base de subproductos de brócoli y zanahoria tratando de encontrar una nueva forma de revalorizar los subproductos agroalimentarios a través de su inclusión en nuevos alimentos enriquecidos naturalmente en compuestos promotores de la salud como carotenoides e isotiocianatos. Además, este nuevo producto ha demostrado tener una vida útil de 4 semanas gracias a la aplicación de tecnologías de procesado verde para mantener sus propiedades microbianas, nutricionales y físicas. Como principales conclusiones alcanzadas en la presente Tesis Doctoral, podemos apreciar como para la optimización de los biocompuestos del brócoli es necesario aumentar el número de estudios e investigaciones centradas en este tema, aunque ha sido posible la descripción de dos modelos matemáticos que se adaptan a los resultados obtenidos en función de las diferentes variables estudiadas. Además, se ha elaborado una novedosa bebida vegetal con una caducidad de un mes bajo condiciones de refrigeración, que puede ser una herramienta útil para revalorizar los subproductos del brócoli y la zanahoria en nuevos alimentos.","[ENG] This doctoral dissertation has been presented in the form of thesis by publication. According to the Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), “food waste” refers to the reduction in the quantity and/or quality of food resulting from decisions and/or actions by retailers, food service providers, and consumers. In contrast, “food loss” encompasses any food discarded throughout the previous steps of the food supply chain, from harvest to retail sale. Globally, approximately one third of food production is lost or wasted at various stages of the food chain, with considerable variation in loss levels depending on the product and its state. In the context of fruit and vegetables, losses throughout the entire supply chain can reach up to approximately 50%. As part of its objectives for sustainable development, FAO has set a challenge to reduce food waste by approximately 50% by 2050. To achieve this goal, the concept of a circular economy, emphasizing minimal waste generation and reusing waste as raw materials, has been advocated through eco-innovation. Scientifically known as Brassica oleracea var. italica, broccoli boasts numerous health benefits. Originally hailing from Europe and temperate Asia, broccoli is now cultivated worldwide, with Spain playing a significant role as a producer. Its versatility and nutritional value have secured it a prominent place in various cuisines. Broccoli’s exceptional nutrient profile includes essential vitamins and minerals such as vitamin C, vitamin K, vitamin A, folate, potassium, and manganese. Additionally, broccoli serves as an excellent source of dietary fiber, making it a valuable component of a balanced diet. One of the most remarkable health-promoting compounds found in broccoli is sulforaphane. This sulfur-containing compound possesses potent antioxidant and anti-inflammatory properties. Extensively studied, sulforaphane holds promise for its potential role in reducing the risk of various health conditions. For that reason, the main objective of this PhD is to study a sustainable revalorization of broccoli by-products, extracting nutraceutical bio-compounds by using green extraction and processing technologies and developing beverages enriched in such bioactive compounds obtained from broccoli by-products, such isothiocyanates and glucosinolates. In the first phase of this thesis dissertation, I have focused on the deeply revision of the scientific evidence on the use of green technologies to extract bioactive compounds from Brassica by-products with potential application in developing new foods. In this sense, through the addition of broccoli by-products and their incorporation into new fortified products, it will be possible to revalorize these losses generated during the first steps of the food production chain, developing new products with potential health benefits while reducing their environmental impact within a circular economy framework Thus, in future studies, energy efficiency/consumption, environmental impact, and predictive models must be included to optimize the phytochemical extraction. In the second phase of this work, I have been involved in the optimization of an ultrasound-assisted extraction of the main health promoting compounds from broccoli by-products: sulforaphane as main isothiocyanate from these broccoli tissues and glucoraphanin and glucobrassicin as main glucosinolates. Obtained results have been modelled according to specific variables such as time, temperature, and ratio (solid:solvent) using two mathematical models. Lastly, in the third phase of this thesis, I have elaborated a new veggie beverage made of broccoli and carrot by-products trying to find a new way to revalorize F&V by-products throughout its inclusion in new foods naturally enriched in healthy promoting compounds as carotenoids and isothiocyanates. Furthermore, this new product has demonstrated to have a refrigerated shelf-life of 4 weeks thanks to the application of green processing technologies to maintain its microbial, nutritional, and physical properties. As main conclusions reached in the present thesis dissertation, we can appreciate as for the optimization of broccoli bio-compounds is necessary to increase the number of studies and research focused on this topic, although it has been possible the description of two mathematical models that adapt to obtained results according to different studied variables. 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