Se ha desarrollado un modelo matemático para el proceso químico primario que ocurre en una descarga eléctrica de 1 J/pulso en el agua. El canal de descarga se divide en dos zonas: el núcleo y la región de recombinación. El núcleo es una parte muy estrecha (aproximadamente 10 μm) del canal. donde tiene lugar la reacción de iniciación a alta temperatura y donde se forma la mayoría de la molécula de hidrógeno y el 47 % del oxigeno molecular. La región de recombinación es una zona de radio de 200 μm donde tienen lugar reacciones adicionales como la formación de peróxido de hidrógeno. La temperatura en el núcleo osciló entre 5000 K en el centro y 2000 en el límite y la presión. Se encontró que el único parámetro ajustable en el sistema era 14 atm. El modelo describe por primera vez cómo se forma el oxígeno molecular en una descarga submarina y también es capaz de describir la estequiometría observada experimentalmente de la formación de H2, O2 y H2O2. También se informan los perfiles de concentración y temperatura dentro del canal de descarga, así. | A mathematical model for the primary chemical process occurring in 1 J/pulse electrical discharge in water has been developed. The discharge channel is divided into two zones: The core and recombination region. The core is a very narrow (ca 10 μm) part of the channel where high temperature initiation reaction take place and where the majority of molecule hydrogen and 47 % of the molecular oxygen are formed. The recombination region is a 200 μm radius zone where additional reactions such as hydrogen peroxide formation take place. The temperature in the core ranged from 5000 K at the centre to 2000 K at the boundary and the pressure. The only adjustable parameter in the system was found to be 14 atm. The model describes for the first time how molecular oxygen is formed in an underwater discharge and it is also able to described the experimental observed stoichiometry of H2, O2 and H2O2 formation. The concentration and temperature profiles inside the discharge channel as well as a general scheme for the water dissociation and molecular species formation are also reported. There have been few studies in the literature that closely examined the different potential influences of High temperature – water (HTW) on chemical reactions. Although the existing reviews and overviews of reactions in aqueous media include some discussion of solvent effects, in none of these reviews is the focal point the role of the reaction medium. This previous treatment of this topic is neither complete nor critical.como un esquema general para la disociación del agua y la formación de especies moleculares.Ha habido pocos estudios en la literatura que examinen de cerca las diferentes influencias potenciales del agua a alta temperatura (HTW) sobre reacciones químicas. Aunque las revisiones existentes y las descripciones generales de las reacciones en medios acuosos incluyen alguna discusión sobre los efectos de los solventes, en ninguna de estas revisiones el punto focal es el papel del medio de reacción. Este tratamiento previo de este tema no es completo ni crítico.

Corn is the second most abundant cereal crop in the world. It generates a large amount of agricultural residues (mainly stalks and leaves) which are commonly dumped in landfills, openly burned or used as fuelwood in boilers or ovens. This meant that, in 2010, 21 % of greenhouse gas emissions were due to the disposal of agricultural waste. In Spain, 819,553.8 tonnes of vegetal waste from agriculture, livestock, fisheries and forestry were produced in 2020. In addition, a total of 5.347 million tonnes of vegetal waste were produced in Castilla y León. The integration of agricultural waste as a raw material for other industrial processes is the essential basis of the circular economy concept to reach the zero waste target. In this sense, the use of corn waste as lignocellulosic biomass can be a cost-effective and sustainable alternative. Lignocellulosic biomass contains three main components based on their mass contributions: cellulose, hemicellulose and lignin. The high hemicellulose content shown in the chemical composition of corn agricultural waste from stalks and leaves (26-21 % hemicellulose) means that they can be considered as a renewable raw material with high potential for furfural production. Furfural is an aromatic aldehyde with a wide range of industrial applications due to its high solvent capacity, its efficacy as a fungicidal agent (even at low concentrations) and as a raw material in the production of succinic acid, furoic acid, piperidine and 2-methylfuran. Furfural is obtained on a large scale from a sulphuric acid hydrolysis process using as feedstock lignocellulosic biomass from sugar cane bagasse or corncob, followed by a purification process by distillation/rectification. The hemicellulose hydrolysis with subcritical water treatment and the adsorption as a purification step can be proposed as ecofriendly alternative technologies with potential to improve the furfural process performance. In this work, the recovery of furfural from subcritical water hydrolysates by an adsorption process was studied. The effect of the adsorbent type, temperature, desorption agent and the presence of impurities on the furfural adsorption has been examined. The most efficient adsorption agent for furfural recovery was the hydrophobic resin amberlite XAD-4, with a recovery factor close to 93 % when 16 % p/v of resin was used. The adsorption isotherms were determined at different working temperature and 25 ºC was selected. 2 % p/v of the XAD-4 resin and a desorption aqueous solution with 0,2 M of NaCl were required for recovery 78 % of the initial furfural of the subcritical water hydrolysate. | El trabajo presentado en esta memoria de TFG ha sido desarrollado en el seno del Grupo de Investigación Biotecnología Industrial y Medioambiental, reconocido por la UBU (GIR-UBU BIOIND) y por la Junta de Castilla y León como Unidad de Investigación Consolidada UIC-128, en el marco de los siguientes proyectos de investigación: TED2021-129311B-I00 - Tecnologías verdes basadas en el empleo de fluidos presurizados para valorizar biomasa lignocelulósica mediante la producción de furfural, financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación. PDC2022-133443-I00 - Diseño de un prototipo para la extracción de bioproductos con agua subcrítica, financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación. PID2020-116716RJ-I00 - Tecnologías de fluidos presurizados para la valorización de subproductos de la industria agroalimentaria: recuperación de pectina y otros compuestos bioactivos de alto valor, financiado por la Agencia Estatal de Investigación. BU050P20 - Valorización de la fracción proteica de subproductos de la industria agroalimentaria de Castilla y León mediante tecnologías de fluidos presurizados, financiado por la Junta de Castilla y León y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER). PID2019-104950RB-I00 - Valorización de subproductos marinos mediante tecnologías de fluidos sub- y supercríticos para la obtención de biocompuestos valiosos, financiado por la Agencia Estatal de Investigación.

The production of monoacylglycerol rich in polyunsaturated fatty acids (PUFA) via enzymatic glycerolysis of sardine oil in a homogeneous system was evaluated. Reactions were conducted in two different tert-alcohols. Based on the phase equilibrium data, the amount of solvent added to create a homogeneous system has been calculated and optimized. The immobilized lipase used in this work was Lipozyme RM IM from Rhizomucor miehei, a water dependent lipase. The amount of water added as well as other reaction parameters were studied to evaluate the optimum conditions for monoacylglycerol obtencion. An initial reactant mole ratio glycerol to sardine oil 3:1, 12 wt% of water based on glycerol content and 10 wt% of lipase loading (based on weight of reactants), achieved a MAG yield of around 70%, with nearly 28 wt% PUFA, with low free fatty acid content (lower than 18 wt%). | En este trabajo se ha estudiado la producción de monoacilglicéridos, ricos en ácidos grasos poliinsaturados (AGPI), mediante glicerolisis enzimática de aceite de sardina. La reacción se ha llevado a cabo en dos tert-alcoholes para conseguir de esta forma un medio homogéneo de reacción. La cantidad de disolvente añadida al medio de reacción se ha optimizado y calculado en base al equilibrio de fases de los componentes del sistema. La lipasa empleada como biocatalizador ha sido la enzima inmovilizada Lipozyme RM IM de Rhizomucor miehei, una lipasa dependiente de agua. Se ha estudiado el efecto de distintos parámetros cinéticos, así como de la cantidad de agua añadida al medio de reacción, en la producción de monoacilglicéridos. De los resultados obtenidos, se puede concluir que, para una relación molar inicial de reactantes glicerol:aceite de sardina de 3:1, un 12 % en peso de agua en base al glicerol y un 10 % en peso de lipasa, en base al peso de reactantes; se puede llegar a conseguir un rendimiento en monoacilglicéridos alrededor del 70 % en peso, con casi un 28 % en peso de AGPI y un bajo contenido en ácidos grasos libres (menor del 18 % en peso). | Spanish Government through MINECO and the European Regional Development Fund (ERDF) for financial support to the project CTQ2012-39131-C02-01. They wish to thank Novozymes A/S for kindly supplying the enzymes. RM acknowledges MINECO for an FPI grant (reference BES-2013-063937).

En este trabajo se propone la valorización del bagazo de cerveza (BSG) generado tras el proceso de elaboración de la misma. El BSG se clasifica como biomasa lignocelulósica debido a su composición en celulosa, hemicelulosa y lignina. Para su valorización se propone el empleo de agua subcrítica. El agua subcrítica es capaz de hidrolizar la biomasa obteniendo por una parte productos de hidrólisis y por otra parte, productos de degradación resultantes de la degradación de los azúcares hidrolizados. Entre los compuestos formados a partir de la degradación de azúcares, en este trabajo se encontraron importantes cantidades de furfural, 1.5 g/L, debido a la degradación de la xilosa, que está en el BSG en grandes cantidades. En este trabajo estudiamos la eliminación del mismo mediante procesos de pervaporación. Para ello utilizaremos dos membranas poliméricas diferentes: una membrana de polidimetil siloxano (PDMS) y otra membrana de polioctimetil siloxano (POMS). Este tipo de membranas se ven influenciadas por diferentes parámetros como la temperatura, la composición de la alimentación. Se realizaron estudios de mezclas sintéticas de agua con diferentes productos de degradación, para finalmente determinar la eliminación de furfural de los hidrolizados con agua subcrítica. La membrana POMS presentó una mayor eliminación de furfural, y condujo a la reducción de más del 90 % de furfural de los hidrolizados en tan sólo 155 min. | This study proposes the valorisation of the brewer spent grain (BSG) generated during the beer processing. The BSG is classified as lignocellulosic biomass due to its composition in cellulose, hemicellulose and lignin. For its valorisation, the use of subcritical water is proposed. subcritical water is able of hydrolyzing the biomass, obtaining on one hand hydolysis products and, on the other hand, degradation products resulting from the degradation of hydolyzed sugars. Among the compounds formed from the degradation of sugars, in this study significant amounts of furfural were found (1.5 g/L), due to the degradation of xylose, which is found in the BSG in large quantities. In this work, the removal of furfural through pervaporation processes was studied. two different polymeric membranes were used: a polydimethyl siloxane (PDMS) membrane and another polyoctimethyl siloxane (POMS) membrane. This type of membranes are influenced by different parameters such as temperature or feed composition. First, pervaporation of different synthetic mixtures of water with different degradation products was carried out. Finally, the removal of furfural from the hydolysates obtained with subcritical water was carried out. The POMS membrane showed a greater removal of furfural, and led to a reduction of more than 90% of furfural form the hydrolysates in just 155 minutes. | Este trabajo ha sido desarrollado en el seno del Grupo de Investigación Biotecnología Industrial y Medioambiental, reconocido por la UBU (GIR-UBU BIOIND) y por la Junta de Castilla y León como Unidad de Investigación Consolidada UIC-128, en el marco de los siguientes proyectos de investigación: • VALORIZACIÓN DE LA FRACCIÓN PROTEICA DE SUBPRODUCTOS DE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA DE CASTILLA Y LEÓN MEDIANTE TECNOLOGÍAS DE FLUIDOS PRESURIZADOS (PROVALOR), financiado por la Junta de Castilla y León y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (BU050P20). • VALORIZACIÓN DE SUBPRODUCTOS MARINOS MEDIANTE TECNOLOGÍAS DE FLUIDOS SUB- Y SUPERCRÍTICOS PARA LA OBTENCIÓN DE BIOCOMPUESTOS VALIOSOS, financiado por la Agencia Estatal de Investigación (PID2019-104950RB-I00 / AEI / 10.13039/501100011033). • VALORIZACIÓN INTEGRAL DE SUBPRODUCTOS DE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA MEDIANTE TECNOLOGÍAS EMERGENTES (ALVALOR), financiado por la Junta de Castilla y León y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (BU301P18).

Se realizó una revisión bibliográfica sobre la recuperación de compuestos bioactivos (antocianinas, flavonoides y compuestos fenólicos, entre otros) de subproductos de la industria alimentaria que son desechados sin considerar que, una vez extraídos, pueden ser utilizados como aditivos o ingredientes para mejorar las propiedades de los alimentos. De esta forma se contribuye a valorizar esos subproductos de la industria alimentaria. Como tecnología estudiada para la recuperación de estos compuestos bioactivos, se ha seleccionado la extracción mediante mezclas etanol/agua presurizadas (PAE), tanto a temperaturas bajas como superiores a 100 ºC. Se ha podido comprobar que la adición de etanol en el agua, en proporciones variables, mejora la solubilidad de determinados compuestos bioactivos obtenidos a partir de diferentes matrices, como son los residuos de mora, cáscara de maracuyá, cebada cerosa, entre otras. Frente a otros procesos de extracción el empleo de PAE permite la extracción de familias más amplias de componentes antioxidantes y disminuye los compuestos de oscurecimiento de las reacciones de Maillard, minimizando las reacciones de fragmentación. | proyecto de Investigación VALORIZACIÓN INTEGRAL DE SUBPRODUCTOS DE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA MEDIANTE TECNOLOGÍAS EMERGENTES (ALVALOR) financiado por la Junta de Castilla y León y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (BU301P18) y desarrollado en el Grupo de investigación Biotecnología Industrial y Medioambiental, reconocido por la UBU (GIR-UBU BIOIND) y por la Junta de Castilla y León como Unidad de Investigación Consolidada UIC-128.

Póster presentado en: X Jornadas de Investigadores de Castilla y León. La aventura de la ciencia y la tecnología, 18 -19 de abril de 2024, Valladolid. | La industria agroalimentaria genera una cantidad significativa de residuos que pueden causar problemas ambientales. Por ejemplo, el procesamiento industrial de la cebolla y la extracción de agar del alga roja Gelidium sesquipedale producen grandes cantidades de residuos que se acumulan o se utilizan como alimento para animales o fertilizantes [1,2]. Este estudio busca valorizar estos residuos mediante la tecnología de extracción con agua subcrítica para evaluar la composición química de los extractos y su actividad biológica, con el fin de desarrollar componentes con posibles efectos beneficiosos para la salud. Utilizando agua subcrítica (145°C, 50 bar, 50 min), se obtuvo un extracto rico en compuestos fenólicos, además de azúcares, proteínas y aminoácidos a partir del residuo de piel de cebolla. Este extracto mostró una potente actividad antioxidante y capacidad para inhibir enzimas clave en el metabolismo de los carbohidratos, como la α-glucosidasa y la aldosa-reductasa, demostrando su potencial anti-diabético en enzimas puras y en células humanas [1]. Del mismo modo, utilizando agua subcrítica (175°C, 50 bar, 130 min) se obtuvo un extracto rico en compuestos bioactivos a partir del residuo del alga G. sesquipedale generado tras la extracción industrial del agar [3]. Este extracto también mostró una fuerte actividad antioxidante y anti-inflamatoria y, aunque en menor medida, fue capaz de inhibir la actividad de enzimas asociadas con trastornos como la hiperuricemia, hiperpigmentación, y enfermedades neurodegenerativas. Estos resultados destacan el potencial de estos residuos, hasta ahora poco aprovechados a nivel industrial, para la formulación de alimentos funcionales o nutracéuticos dirigidos a diversas patologías.

En este trabajo se pretendía estudiar la degradación de alguno de los compuestos obtenidos en la hidrólisis del BSG (brewer’s spent grain), glucosa y prolina, mediante agua subcrítica a 150 ºC, 180 ºC y 200 ºC. La intención fue identificar y cuantificar los productos de degradación, determinar la presencia de productos de la reacción de Maillard, medir la capacidad reductora de los extractos y dilucidar si existe alguna relación entre estos dos últimos aspectos. Para la identificación y cuantificación de los productos d degradación se ha empleado un equipo HPLC equipado con una columna Biorad, con su correspondiente precolumna, y acoplado a un detector de índice de refracción y a un detector espectrofotométrico de longitud de onda variable. Además, se ha utilizado un equipo GC-FID para la determinación de aminoácidos libres, previo tratamiento de las muestras con un kit EZ:faastTM. Para la determinación de productos de Maillard se han realizado medidas espectrofotométricas a 294 nm y 420 nm, cuya relación nos permite cuantificar el Browning (indicador de la presencia de dichos productos). La capacidad reductora de las muestras se ha medido empleando el método FRAP, tal y como viene descrito en la publicación de Benzie and Strain (1996). Se han caracterizado los productos de degradación de la glucosa y la prolina en agua subcrítica a estas temperaturas y se han descrito sus cinéticas de degradación. Se observó que la degradación de la glucosa pura fue mucho mayor que la de la prolina pura (la cual apenas sufrió degradación), y que estos dos compuestos se consumieron a mayor velocidad en las mismas condiciones experimentales al degradarse juntos en una mezcla. Entre los productos de degradación formados destacan el ácido láctico, además de otros ácidos en menor cantidad, el HMF y la fructosa. Ha quedado comprobado mediante los resultados del Browning que se han formado productos de Maillard. También se ha llegado a la conclusión de que sí existe una relación entre la formación de dichos productos y la capacidad reductora de las muestras, aunque esta no se manifieste de forma inmediata. | Este trabajo ha sido desarrollado en el seno del Grupo de Investigación Biotecnología Industrial y Medioambiental, reconocido por la UBU (GIR-UBU BIOIND) y por la Junta de Castilla y León como Unidad de Investigación Consolidada UIC-128, en el marco de los siguientes proyectos de investigación: • VALORIZACIÓN DE LA FRACCIÓN PROTEICA DE SUBPRODUCTOS DE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA DE CASTILLA Y LEÓN MEDIANTE TECNOLOGÍAS DE FLUIDOS PRESURIZADOS (PROVALOR), financiado por la Junta de Castilla y León y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (BU050P20). • VALORIZACIÓN DE SUBPRODUCTOS MARINOS MEDIANTE TECNOLOGÍAS DE FLUIDOS SUB- Y SUPERCRÍTICOS PARA LA OBTENCIÓN DE BIOCOMPUESTOS VALIOSOS, financiado por la Agencia Estatal de Investigación (PID2019-104950RB-I00 / AEI / 10.13039/501100011033). • VALORIZACIÓN INTEGRAL DE SUBPRODUCTOS DE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA MEDIANTE TECNOLOGÍAS EMERGENTES (ALVALOR), financiado por la Junta de Castilla y León y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (BU301P18).

El salvado de trigo es un residuo valorizable debido a que presenta un alto contenido en compuestos fenólicos y una fracción proteica rica en albúminas, prolaminas y glutelinas. El objetivo del trabajo fue estudiar la recuperación de las fracciones polifenólica y proteica del salvado de trigo utilizando como agentes de extracción distintos biocatalizadores enzimáticos y diferentes mezclas etanol-agua, así como analizar el efecto de la temperatura y del contacto ultrasónico en su liberación a la fase extracto. Finalmente, se realizó un estudio comparativo de identificación y cuantificación de los principales tipos de compuestos polifenólicos extraídos y del perfil de aminoácidos de la fracción proteica recuperada en las diferentes condiciones de extracción utilizadas. | This final degree project shows the experimental results of the recovery of bioactive substances from wheat bran using enzyme biocatalysts and ethanol-water mixtures as extraction agents. Wheat bran (WB) was selected because it is an abundant by-product of wheat flour processing, containing 13-19% high quality proteins with a wide variety of biological functions and 4-8% polyphenolic compounds with antioxidant and anti-tumour activity. Ultrasound-assisted extraction and bath extraction were employed as the extraction techniques. The enzyme biocatalyst was cellulose and a binary mixture of xylanase (40%) and protease (60%). Ethanol-water solutions were mixtures from 0 wt.% to 100 wt.% ethanol. Different extraction tests were carried out in order to analyse the effect of extraction agent and extraction technique on the recovery degree of the polyphenolic and protein fractions from leaf WB, granulated WB and powdered WB. The extraction results were quite similar, with minor differences, for the three types of WB examined. A faster recovery of polyphenols was obtained by ultrasonic-assisted extraction, compared to bath extraction for all WB and extraction agents. The best recovery of the polyphenolic and protein fractions was obtained by using the xylanase-protease mixture. Gallic acid and ferulic acid have been identified as the main phenolic compounds in WB extracts, with the identification of vanillinic acid and syringic aldehyde in all extracts from powdered WB. In addition, the protein recovery was similar in the three WB types, with high proportion of essential amino acids. This amino acid results have confirmed the high food quality of recovered proteins. It can be concluded that the effect of cellulase enzyme and ethanol did not improve the recovery of the polyphenolic and protein fractions in either case. However, ethyl ferulate was the main polyphenolic compound in all ethanol-water WB extracts.

Trabajo presentado en: VII Jornadas de Doctorandos de la Universidad de Burgos. 2021, 9-10 de marzo, Burgos (online), organizadas por la Escuela de Doctorado | Líneade investigaciónfinanciadapor la AgenciaEstatalde Investigación(PID2019-104950RB-I00 / AEI / 10.13039/501100011033)y laJunta de Castilla y León JCyLy la European Regional DevelopmentFund(ERDF)(BU301P18yBU050P20) Contratospredoctoralesde E. Triguerosy P. Alonso-Riaño financiadospor JCyL(ORDEN EDU/574/2018, de 28 de mayoy ORDEN EDU/556/2019, de 5 de junio,respectivamente)

Trabajo presentado en: VII Jornadas de Doctorandos de la Universidad de Burgos. 2021, 9-10 de marzo, Burgos (online), organizadas por la Escuela de Doctorado | Desarrollado en el grupo BIOINDy financiado por: AEI(PID2019-104950RB-I00/AEI/10.13039/501100011033) y JCyLy FEDER(BU301P18 y BU050P20). La JCyLy el Fondo Social Europeo ha financiado los contratos predoctorales de E. Trigueros y P. A. Riaño (ORDEN EDU/574/2018, de 28 de mayo y ORDEN EDU/556/2019, de 5 de junio, respectivamente)