Use of herbs, spices and their bioactive compounds in active food packaging

The interest and societal demand on the use of natural, biodegradable and renewable resources has increased in the last few years. In addition, food producers and consumers have improved their requirements for the quality of processed food, particularly in the field of increasing shelf-life while preserving organoleptic and nutritional properties. Active packaging technologies have greatly developed in the last decade by trying to satisfy the need for long-life processed food in addition to antioxidant/antimicrobial components in the packaging material. These components are intended to be released in a controlled way to food. These rising trends have been reflected in the field of food packaging by the use of chemicals extracted and obtained from plants in active packaging formulations. Herbs and spices have shown great potential to be used as renewable, biodegradable and valuable sources of chemicals, such as polyphenols, with high antioxidant/antimicrobial performance. This review aims to present the latest published work in this area.

Microwave-Assisted Extraction of Phenolic Compounds from Almond Skin Byproducts (Prunus amygdalus): A Multivariate Analysis Approach

A microwave-assisted extraction (MAE) procedure to isolate phenolic compounds from almond skin byproducts was optimized. A three-level, three-factor Box–Behnken design was used to evaluate the effect of almond skin weight, microwave power, and irradiation time on total phenolic content (TPC) and antioxidant activity (DPPH). Almond skin weight was the most important parameter in the studied responses. The best extraction was achieved using 4 g, 60 s, 100 W, and 60 mL of 70% (v/v) ethanol. TPC, antioxidant activity (DPPH, FRAP), and chemical composition (HPLC-DAD-ESI-MS/MS) were determined by using the optimized method from seven different almond cultivars. Successful discrimination was obtained for all cultivars by using multivariate linear discriminant analysis (LDA), suggesting the influence of cultivar type on polyphenol content and antioxidant activity. The results show the potential of almond skin as a natural source of phenolics and the effectiveness of MAE for the reutilization of these byproducts.

Bio-based PLA_PHB plasticized blend films: Processing and structural characterization

Bio-based films formed by poly(lactic acid) (PLA) and poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) plasticized with an oligomer of the lactic acid (OLA) were used as supporting matrices for an antibacterial agent (carvacrol). This paper reports the main features of the processing and physico-chemical characterization of these innovative biodegradable material based films, which were extruded and further submitted to filmature process. The effect of the addition of carvacrol and OLA on their microstructure, chemical, thermal and mechanical properties was assessed. The presence of these additives did not affect the thermal stability of PLA_PHB films, but resulted in a decrease in their crystallinity and in the elastic modulus for the active formulations. The obtained results showed the effective presence of additives in the PLA or the PLA_PHB matrix after processing at high temperatures, making them able to be used in active and bio-based formulations with antioxidant/antimicrobial performance.

Desarrollo de metodologías de aprovechamiento y evaluación de prácticas externas en Química realizadas en Departamentos

El Programa de Prácticas Externas constituye una actividad de naturaleza formativa realizada por los estudiantes universitarios cuyo objetivo es complementar la formación académica obtenida durante la titulación; favoreciendo la adquisición de competencias técnicas, metodológicas, personales y participativas que les preparen para el ejercicio de actividades profesionales, faciliten su empleabilidad futura, y fomenten su capacidad de innovación, creatividad y emprendimiento. Dichas prácticas pueden realizarse en entidades externas o en departamentos de la Universidad. La red creada por profesores, alumnos y becarios de investigación pretende elaborar instrumentos metodológicos para mejorar el aprovechamiento y la evaluación de las prácticas externas en Química realizadas en los Departamentos de la Facultad de Ciencias. La metodología seguida por los participantes de la red ha sido la realización frecuente y periódica de reuniones en grupos de trabajo para reflexionar sobre los problemas que pueden surgir en la realización de las prácticas; así como el desarrollo de protocolos de actuación para potenciar el aprendizaje autónomo del estudiante y su evaluación. En este sentido, ha sido de gran utilidad la opinión de los alumnos a través de una encuesta sobre las ventajas e inconvenientes que pueden aportar las prácticas externas realizadas en Departamentos frente a una empresa externa.

Colaboración docente para diseñar materiales de Ciencia y Tecnología Culinaria y, Salud Pública

En el presente trabajo se han diseñado materiales de trabajo para utilizar en las asignaturas de Ciencia y Tecnología Culinaria y, Salud Pública del Grado en Nutrición Humana y Dietética (NHyD). Estos materiales han permitido obtener valoraciones nutricionales de platos típicos de la Comunidad Valenciana como son arroces y legumbres y, a partir de estas valoraciones hacer comparaciones nutricionales entre dichos platos. Por otro lado, se ha trabajado el tema de los tamaños de ración estimados por los alumnos para personas adultas y sanas, también se ha realizado una comparación entre de tamaños entre recetas semejantes. Estos conocimientos previos se han aplicado a una asignatura que se imparte posteriormente en el Grado de NHyD que es Salud Pública. En dicha asignatura, se han diseñado unos cuestionarios para averiguar si los tamaños de ración estimados por los alumnos y por familiares son muy diferentes. Los resultados obtenidos muestran que la realización de la valoración nutricional de platos por parte de los alumnos permite añadir conocimientos a los alumnos que no se encuentran en bibliografía y, además también permiten concienciar de la importancia que tiene la educación a los pacientes en cuanto a la importancia que puede tener el tamaño de ración que se consuma.

Natural Pectin Polysaccharides as Edible Coatings

The most fashionable trends in food packaging research are targeted towards improvements in food quality and safety by increasing the use of environmentally-friendly materials, ideally those able to be obtained from bio-based resources and presenting biodegradable characteristics. Edible films represent a key area of development in new multifunctional materials by their character and properties to effectively protect food with no waste production. The use of edible films should be considered as a clean and elegant solution to problems related with waste disposal in packaging materials. In particular, pectin has been reported as one of the main raw materials to obtain edible films by its natural abundance, low cost and renewable character. The latest innovations in food packaging by the use of pectin-based edible films are reviewed in this paper, with special focus on the use of pectin as base material for edible coatings. The structure, properties related to the intended use in food packaging and main applications of pectins are herein reported.

Processing and characterization of plasticized PLA/PHB blends for biodegradable multiphase systems

Blends of poly(lactic acid) (PLA) and poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) plasticized with a lactic acid oligomer (OLA) added at three different concentrations (15, 20 and 30 wt% by weight), were prepared by an optimized extrusion process to improve the processability and mechanical properties of these biopolymers for flexible film manufacturing. Morphological, chemical, thermal, mechanical, barrier and migration properties were investigated and formulations with desired performance in eco-friendly films were selected. The efficiency of OLA as plasticizer for PLA_PHB blends was demonstrated by the significant decrease of their glass transition temperatures and a considerable improvement of their ductile properties. The measured improvements in the barrier properties are related to the higher crystallinity of the plasticized PLA_PHB blends, while the overall migration test underlined that all the proposed formulations maintained migration levels below admitted levels. The PLA_PHB blend with 30 wt% OLA was selected as the optimum formulation for food packaging, since it offered the best compromise between ductility and oxygen and water vapor barrier properties with practically no migration.

Active edible films: Current state and future trends

Active edible films represent one of the current and future trends in the development of new polymers for selected applications, particularly food packaging. Some biopolymers show excellent performance as carriers for active compounds extracted from natural sources and are able to be released at a controlled rate to packaged food. In this review we aim to present, in a comprehensive way, the most recent advances and updates in this subject, where much research is currently ongoing and new studies are reported very often. This review focuses on innovative biopolymer matrices, their processing to obtain edible active films, and present and future applications.

Fouling in emulsion polymerization reactors

160 p.

Análisis por activación de neutrones en el estudio de elementos de corrosión en polímeros compatibles BOP.F

Tesis (Maestría en Ciencias, con especialidad en Ingeniería Nuclear). U. A. N. L.

Análisis de los modelos de comportamiento de vigas de hormigón armado reforzadas a cortante con polímeros armados con fibras (frp). Validación y calibración experimental

Los polímeros armados con fibras (FRP) se utilizan en refuerzos de estructuras de hormigón debido sobre todo a sus excelentes propiedades mecánicas, su resistencia a la corrosión y a su ligereza que se traduce en facilidad y ahorro en el transporte, puesta en obra y aplicación, la cual se realiza de forma muy rápida, con pocos operarios y utilizando medios auxiliares ligeros, minimizándose las interrupciones del uso de la estructura y las molestias a los usuarios. Las razones presentadas anteriormente, han despertado un gran inter´es por parte de diferentes grupos de investigación a nivel mundial y que actualmente se encuentran desarrollando nuevas técnicas de aplicación y métodos de cálculo. Sin embargo, las investigaciones realizadas hasta la fecha, muestran un procedimiento bien definido y aceptado en lo referente al cálculo a flexión, lo cual no ocurre con el refuerzo a cortante y aunque se ha demostrado que el refuerzo con FRP es un sistema eficaz para incrementar la capacidad ´ultima frente a esfuerzos cortantes, también se pone de manifiesto la necesidad de más estudios experimentales y teóricos para avanzar en el entendimiento de los mecanismos involucrados para este tipo de refuerzo y establecer un procedimiento de diseño apropiado que maximice las excelentes propiedades de este material. Los modelos que explican el comportamiento del refuerzo a cortante de elementos de hormigón armado son complejos y sin transposición directa a fórmulas ingenieriles. Las normas actualmente en vigor, generalmente, establecen empíricamente la capacidad cortante como la suma de las capacidades del hormigón y el refuerzo transversal de acero. Cuando un elemento es reforzado externamente con FRP, los modelos son evidentemente aun más complejos. Las guías y recomendaciones existentes proponen calcular la capacidad del elemento añadiendo la resistencia aportada por el refuerzo externo de FRP a la ya dada por el hormigón y acero transversal. Sin embargo, la idoneidad de este acercamiento es cuestionable puesto que no tiene en cuenta una posible interacción entre refuerzos. Con base en lo anterior se da origen al tema objeto de este trabajo, el cual está orientado al estudio a cortante de elementos de hormigón armado (HA), reforzados externamente con material compuesto de tejido unidireccional de fibra de carbono y resina epoxi. Inicialmente se hace una completa revisión del estado actual del conocimiento de la resistencia a cortante en elementos de hormigón armado con y sin refuerzo externo de FRP, prestando especial atención en los mecanismos actuantes estudiados hasta la fecha. La bibliografía consultada ha sido exhaustiva y actualizada lo que ha permitido el estudio de los modelos propuestos más importantes, tanto para la descripción del fenómeno de adherencia entre hormigón-FRP como de la valoración del aporte al cortante total hecho por el FRP, a través de sendas bases de datos de ensayos de pull-out y de vigas de hormigón armado ensayadas a cortante. Con base en todo lo anterior, se expusieron los mecanismos actuantes en el aporte a cortante hecho por el FRP en elementos de hormigón armado y la forma como las principales guías de cálculo existentes hasta la fecha los abordan. De igual forma se define un modelo de resistencia de esfuerzos para el FRP y se proponen dos modelos para el cálculo de las tensiones o deformaciones efectivas, de los cuales uno esta basado en el modelo de adherencia propuesto por Oller (2005) y el otro en una regresión multivariante para los mecanismos expuestos. Como complemento del estudio de los trabajos encontrados en la literatura, se lleva acabo un programa experimental que, además de aportar más registros a la exigua base de datos existentes, aporte mayor luz a los puntos que se consideran están deficientemente resueltos. Dentro de este programa se realizaron 32 ensayos sobre 16 vigas de 4.5 m de longitud (dos ensayos por viga), reforzadas a cortante con tejido unidireccional de CFRP. Finalmente, estos estudios han permitido proponer modificaciones a las formulaciones existentes en los códigos y guías en vigor. Abstract Its excellent mechanical properties, as well as its corrosion resistance and light weight, which make it easy to apply and inexpensive to ship to the worksite, are the basis of the extended use of fiber reinforced polymer (FRP) as external strengthening for structures. FRP strengthening is a rapid operation calling for only limited labor and lightweight ancillary equipment, all of which minimizes both the interruption of facility usage and user inconvenience. These advantages have aroused considerable interest in civil engineering science and technology and have led to countless applications the world over. Research studies on the shear strength of FRP-strengthened members have been much fewer in number and more controversial than the research on flexural strengthening, for which a more or less standardized and generally accepted procedure has been established. The research conducted and a host of applications around the world have shown that FRP strengthening is an effective technique for raising ultimate shear strength, but it has also revealed a need for further experimental and theoretical research to advance in the understanding of the mechanisms involved and establish suitable design procedures that optimize the excellent properties of this material The models that explain reinforced concrete (RC) shear strength behavior are complex and cannot be directly transposed to engineering formulas. The standards presently in place generally establish shear capacity empirically as the sum of the capacities of the concrete and the passive reinforcement. When members are externally strengthened with FRP, the models are obviously even more complex. The existing guides and recommendations propose calculating capacity by adding the external strength provided by the FRP to the contributions of the concrete and passive reinforcement. The suitability of this approach is questionable, however, because it fails to consider the interaction between passive reinforcement and external strengthening. The subject of this work is based in above, which is focused on externally shear strengthening for reinforced concrete members with unidirectional carbon fiber sheets bonded with epoxy resin. v Initially a thorough literature review on shear of reinforced concrete beams with and without external FRP strengthening was performed, paying special attention to the acting mechanisms studied to date, which allowed the study of the most important models both to describe the bond phenomenon as well as calculating the FRP shear contribution, through separate databases of pull-out tests and shear tests on reinforced concrete beams externally strengthened with FRP. Based on above, they were exposed the acting mechanisms in a FRP shear strengthening on reinforced concrete beams and how guidelines deal the topic. The same way, it is defined a FRP stress strength model and two more models are proposed for calculating the effective stress, one of these is based on the Oller (2005) bond model and another one is the data best fit, taking into account most of the acting mechanisms. To complement the theoretical part we develop an experimental program that, in addition to providing more records to the meager existing database provide greater understanding to the points considered poorly resolved. The test program included 32 tests of 16 beams (2 per beam) of 4.5 m long, shear strengthened with FRP, externally. Finally, modifications to the existing codes and guidelines are proposed.

Diseño y caracterización de plataformas de biorreconocimiento basadas en el uso de nanoestructuras, biomoléculas y polímeros. Aplicaciones para el desarrollo de (bio)sensores electroquímicos. Design and characterization of biorecognition platforms based on the use of nanostructures, biomolecules and polymers. Applications for the development of electrochemical (bio)sensors.

Los requerimientos de métodos analíticos que permitan realizar determinaciones más eficientes en diversas ramas de la Química, así como el gran desarrollo logrado por la Nanobiotecnología, impulsaron la investigación de nuevas alternativas de análisis. Hoy, el campo de los Biosensores concita gran atención en el primer mundo, sin embargo, en nuestro país es todavía un área de vacancia, como lo es también la de la Nanotecnología. El objetivo de este proyecto es diseñar y caracterizar nuevos electrodos especialmente basados en el uso de nanoestructuras y estudiar aspectos básicos de la inmovilización de enzimas, ADN, aptámeros, polisacáridos y otros polímeros sobre dichos electrodos a fin de crear nuevas plataformas de biorreconocimiento para la construcción de (bio)sensores electroquímicos dirigidos a la cuantificación de analitos de interés clínico, farmaco-toxicológico y ambiental.Se estudiarán las propiedades de electrodos de C vítreo, Au, "screen printed" y compósitos de C modificados con nanotubos de C (CNT) y/o nanopartículas (NP) de oro y/o nanoalambres empleando diversas estrategias. Se investigarán nuevas alternativas de inmovilización de las biomoléculas antes mencionadas sobre dichos electrodos, se caracterizarán las plataformas resultantes y se evaluarán sus posibles aplicaciones analíticas al desarrollo de biosensores con enzimas y ADNs como elementos de biorreconocimiento. Se funcionalizarán CNT con polímeros comerciales y sintetizados en nuestro laboratorio modificados con moléculas bioactivas. Se diseñarán y caracterizarán nuevas arquitecturas supramoleculares basadas en el autoensamblado de policationes, enzimas y ADNs sobre Au. Se evaluarán las propiedades catalíticas de NP de magnetita y de perovskitas de Mn y su aplicación al desarrollo de biosensores enzimáticos. Se diseñarán biosensores que permitan la detección altamente sensible y selectiva de secuencias específicas de ADNs de interés clínico. Se estudiará la interacción de genotóxicos con ADN (en solución e inmovilizado) y se desarrollarán biosensores que permitan su cuantificación. Se construirán biosensores enzimáticos para la cuantificación de bioanalitos, especialmente glucosa, fenoles y catecoles, y sensores electroquímicos para la determinación de neurotransmisores, ácido úrico y ácido ascórbico. Se diseñarán nuevos aptasensores electroquímicos para la cuantificación de biomarcadores, comenzando por lisozima y trombina y continuando con otros de interés regional/nacional.Se emplearán las siguientes técnicas: voltamperometrías cíclica (CV), de pulso diferencial (DPV) y de onda cuadrada (SWV); "stripping" potenciométrico a corriente constante (PSA); elipsometría; microbalanza de cristal de cuarzo con cálculo de pérdida de energía por disipación (QCM-D); resonancia de plasmón superficial con detección dual (E-SPR); espectroscopía de impedancia electroquímica (EIE); microscopías de barrido electroquímico (SECM), de barrido electrónico (SEM), de transmisión (TEM) y de fuerzas atómicas (AFM); espectrofotometría UV-visible; espectroscopías IR, Raman, de masas, RMN.Se espera que la inclusión de los CNT y/o de las NP metálicas y/o de los nanoalambres en los diferentes electrodos permita una mejor transferencia de carga de diversos analitos y por ende una detección más sensible y selectiva de bioanalitos empleando enzimas, ADN y aptámeros como elementos de biorreconocimiento. Se espera una mayor eficiencia en los aptasensores respecto de los inmunosensores, lo que permitirá la determinacion selectiva de diversos biomarcadores. La modificación de electrodos con nanoestructuras posibilitará la detección altamente sensible y selectiva del evento de hibridación. La respuesta obtenida luego de la interacción de genotóxicos con ADN permitirá un mejor conocimiento de la asociación establecida, de la cinética y de las constantes termodinámicas. Los neurotransmisores podrán ser determinados a niveles nanomolares aún en muestras complejas.

Análisis de sistemas bucoadhesivos

[spa]Objetivo: El objetivo de este estudio es el diseño de un parche bucoadhesivo para la administración transbucal de clorhidrato de doxepina utilizando diferentes polímeros así como la caracterización de dichos sistemas en cuanto al análisis calorimétrico y la capacidad de hinchamiento.Materiales y métodos: Se ha utilizado clorhidrato de doxepina y diferentes polímeros, carboximetilcelulosa sódica, hidroxipropilmetilcelulosa y chitosan. La calorimetría diferencial de barrido (DSC) se ha realizado en un dispositivo Mettler FP 80 equipado con un horno FP 85 y la capacidad de hinchamiento utilizando placas de agar.Resultados: Se obtienen termogramas de los parches y las mezclas físicas donde se observan transiciones endotérmicas entre 30 y 120º C y el pico endotérmico del principio activo en las mezclas físicas binarias. La entalpía de deshidratación es similar en los polímeros de carboximetilcelulosa sódica y chitosan (281 J/g) siendo menor en la película de hidroxipropilmetilcelulosa (251 J/g), al igual que el porcentaje de hidratación donde se demuestra que los parches elaborados con hidroxipropilmetilcelulosa presenta menor tendencia a captar agua (55,91 %) frente al 67,04 % y 67,30 % de la carboximetilcelulosa sódica y chitosan, respectivamente.Conclusión: Los resultados obtenidos muestran que existe compatibilidad entre los componentes de la formulación y los datos de entalpía se correlacionan con los datos obtenidos en el ensayo de hinchamiento.[eng]The aim of this study is to design a bucoadhesive patch for the transbuccal administration of doxepin hydrochloride using different polymers as well as the characterization of these systems for calorimetric analysis and the swelling capacity. Materials and methods: Doxepin hydrochloride was used as well as various polymers; carboxymethylcellulose sodium, hydroxypropylmethyl cellulose and chitosan. Differential scanning calorimetry (DSC) was carried out using a Mettler FP 80 device equipped with a FP 85 oven and the swelling capacity using agar plates. Results: Thermograms obtained patches and physical mixtures where there are endothermic transitions between 30 and 120º C and the endothermic peak of the active principle in binary physical mixtures. Dehydration enthalpy is similar in polymers of carboxymethylcellulose sodium and chitosan (281 J/g), the film having less hydroxypropylmethylcellulose (251 J/g), the percentage of moisture shows that the patches prepared with hydroxypropylmethylcellulose have less tendency to collect water (55.91 %) compared to 67.04 % and 67.30 % with sodium carboxymethylcellulose and chitosan, respectively. Conclusion: The results show that there is compatibility between the components of the formulation and the enthalpy data correlate

Análisis de sistemas bucoadhesivos

[spa]Objetivo: El objetivo de este estudio es el diseño de un parche bucoadhesivo para la administración transbucal de clorhidrato de doxepina utilizando diferentes polímeros así como la caracterización de dichos sistemas en cuanto al análisis calorimétrico y la capacidad de hinchamiento.Materiales y métodos: Se ha utilizado clorhidrato de doxepina y diferentes polímeros, carboximetilcelulosa sódica, hidroxipropilmetilcelulosa y chitosan. La calorimetría diferencial de barrido (DSC) se ha realizado en un dispositivo Mettler FP 80 equipado con un horno FP 85 y la capacidad de hinchamiento utilizando placas de agar.Resultados: Se obtienen termogramas de los parches y las mezclas físicas donde se observan transiciones endotérmicas entre 30 y 120º C y el pico endotérmico del principio activo en las mezclas físicas binarias. La entalpía de deshidratación es similar en los polímeros de carboximetilcelulosa sódica y chitosan (281 J/g) siendo menor en la película de hidroxipropilmetilcelulosa (251 J/g), al igual que el porcentaje de hidratación donde se demuestra que los parches elaborados con hidroxipropilmetilcelulosa presenta menor tendencia a captar agua (55,91 %) frente al 67,04 % y 67,30 % de la carboximetilcelulosa sódica y chitosan, respectivamente.Conclusión: Los resultados obtenidos muestran que existe compatibilidad entre los componentes de la formulación y los datos de entalpía se correlacionan con los datos obtenidos en el ensayo de hinchamiento.[eng]The aim of this study is to design a bucoadhesive patch for the transbuccal administration of doxepin hydrochloride using different polymers as well as the characterization of these systems for calorimetric analysis and the swelling capacity. Materials and methods: Doxepin hydrochloride was used as well as various polymers; carboxymethylcellulose sodium, hydroxypropylmethyl cellulose and chitosan. Differential scanning calorimetry (DSC) was carried out using a Mettler FP 80 device equipped with a FP 85 oven and the swelling capacity using agar plates. Results: Thermograms obtained patches and physical mixtures where there are endothermic transitions between 30 and 120º C and the endothermic peak of the active principle in binary physical mixtures. Dehydration enthalpy is similar in polymers of carboxymethylcellulose sodium and chitosan (281 J/g), the film having less hydroxypropylmethylcellulose (251 J/g), the percentage of moisture shows that the patches prepared with hydroxypropylmethylcellulose have less tendency to collect water (55.91 %) compared to 67.04 % and 67.30 % with sodium carboxymethylcellulose and chitosan, respectively. Conclusion: The results show that there is compatibility between the components of the formulation and the enthalpy data correlate

Análisis de algunas características físicas y químicas de un biopolímero producido por Klebsiella pneumoniae en un proceso de fermentación simple

Tesis (Maestría en Ciencias con Especialidad en Ingeniería Cerámica) U.A.N.L.