Tesis (Doctor en Ciencias Agroalimentarias) -- Departamento de Ingeniería Agroindustrial, 2024 Doctorado

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En el mundo se producen anualmente alrededor de 48 millones de toneladas de residuos de la cosecha del cacao, estos se pueden aprovechar para la obtención de moléculas plataforma (PM), estas sirven como base para la obtención de productos de valor agregado. El objetivo de este trabajo fue obtener y elucidar PM mediante pretratamiento hidrotérmico asistido por microondas (MA-HTP) y la combinación de herramientas estadísticas y espectroscópicas, como alternativa para el aprovechamiento de cáscara de mazorca de cacao (CPH). Se determinaron componentes lignocelulósicos, capacidad antioxidante y perfil mineral de CPH. Se evaluaron los MA-HTP mediante metabolómica dirigida y no dirigida MIR-NIR y RMN, se determinaron las PM a partir de RMN de una y dos dimensiones. Se optimizó el MA-HTP por análisis de superficie de respuesta Box Behnken (RSA-BBD), se elucidó y cuantificó por 1H-RMN las PM obtenidas en los extractos de CPH. Como resultado se obtuvo un contenido de celulosa, hemicelulosa y lignina de 30.5 %, 19 % y 23.9 % respectivamente, 7.7 % de cenizas con un perfil de 13 minerales; Fe, Ba y Zn, con 164.4 μg/g, 63.5 μg/g y 63.4 μg/g fueron los más abundantes. Se obtuvo un contenido fenólico: 24.5 mg EAG/g, capacidad antioxidante ABTS: 304.8 μmol ET/g y FRAP: 145.8 μmol ET/g. Mediante metabolómica MIR-NIR y NMR y OPLS-DA se determinó que el MA-HPT de 200°C se agrupó con los estándares de mono- y disacáridos. De la elucidación por RMN se identificaron: Alosa, Celobiosa, D-fructosa, D-galactosa, Fructosa 6-fosfato, N-acetilmanosamina, Gluconolactona, Ácido glucónico, Glicerol, Glicerol 3-fosfato, Citidina, D-maltosa, D-xilosa y Trehalosa. Mediante RSA-BBD, se predijeron puntos óptimos de temperatura, potencia y tiempo, para la extracción de glucosa: 135.4°C-180.6 W y 5.8 min; sacarosa: 154.3°C-256.3 W y 20.2 min y fructosa de CPH: 129.5°C-173.8 W y 5.27 min. Para glucosa: 142.2°C-204.4 W y 10.5 min; sacarosa: 148.8°C-215.6 W y 14.3 min y fructosa de HMC-CPH: 151.6°C-231.6 W y 13 min. --

Approximately 48 million tons of cocoa crop residues are produced annually, which can be used to obtain platform molecules (PM) as a base to produce value-added products. This work aimed to obtain and elucidate PM by microwave-assisted hydrothermal pretreatment (MA-HTP) and combining statistical and spectroscopic tools as an alternative to cocoa pod husks (CPH). Lignocellulosic components, antioxidant capacity, and mineral profile of CPH were determined. MA-HTPs were evaluated by targeted and non-targeted metabolomics MIR-NIR and NMR, and PM was determined by one- and two-dimensional NMR. MA-HTP was optimized by Box Behnken Response Surface Analysis (RSA-BBD), and PM obtained in CPH extracts was elucidated and quantified by 1H-RMN. As a result, cellulose, hemicellulose, and lignin contents of 30.5%, 19%, and 23.9% were obtained, respectively, and 7.7% ash with a profile of 13 minerals were obtained; Fe, Ba, and Zn with 164.4 μg/g, 63.5 μg/g, and 63.4 μg/g were the most abundant. Phenolic content: 24.5 mg EAG/g, antioxidant capacity ABTS: 304.8 μmol ET/g and FRAP: 145.8 μmol ET/g. MIR-NIR NMR and OPLS-DA metabolomics showed that the 200°C MA-HPT clustered with the mono - and disaccharide standards. NMR elucidation identified Allose, Cellobiose, D-fructose, D-galactose, Fructose 6-phosphate, N-acetylmanosamine, Gluconolactone, Gluconic acid, Glycerol, Glycerol 3-phosphate, Cytidine, D-maltose, D-xylose, and Trehalose. RSA-BBD was used to predict the optimum temperature, power, and time for the extraction of glucose: 135.4°C-180.6 W and 5.8 min; sucrose: 154.3°C-256.3 W and 20. 2 min and fructose from CPH: 129.5°C-173.8 W and 5.27 min. For glucose: 142.2°C-204.4 W and 10.5 min; for sucrose, 148.8°C-215.6 W and 14.3 min and fructose from HMC-CPH: 151.6°C-231.6 W and 13 min.