García Barrera, TamaraArias Borrego, AnaVillegas Álvarez, Maria Carmen2025-10-152025-10-152025-07-142025https://hdl.handle.net/10272/27242La presente tesis doctoral, titulada "Optimización de técnicas de microextracción y metabolómica no dirigida en muestras alimentarias bioactivas", se centra en el desarrollo y optimización de estrategias analíticas avanzadas para el estudio de metabolitos y contaminantes en alimentos con propiedades beneficiosas para la salud. En particular, esta investigación se centra en dos matrices alimentarias de gran interés: la leche materna humana y los arándanos, cuyo perfil nutricional y bioactivo desempeña un papel fundamental en la salud humana. Mediante la implementación de metodologías innovadoras, esta tesis busca proporcionar herramientas analíticas más sensibles, selectivas y eficientes, contribuyendo al avance de la foodómica, un campo multidisciplinario que integra la metabolómica con la ciencia de los alimentos. Los enfoques metodológicos desarrollados incluyen la optimización de la microextracción en fase líquida con fibra hueca (Hollow Fiber Liquid-Phase Microextraction, HF-LPME) en sus modalidades bifásica y trifásica, permitiendo una extracción eficiente y selectiva de analitos en matrices alimentarias complejas. Además, se emplean técnicas avanzadas de separación e identificación de compuestos, como la cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (Gas Chromatography-Mass Spectrometry, GC-MS) y la cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas (Liquid Chromatography-Mass Spectrometry, LC-MS). La combinación de estos enfoques permite una caracterización exhaustiva de metabolitos bioactivos y contaminantes, proporcionando información clave sobre la composición química de los alimentos estudiados y su impacto en la salud. Uno de los principales objetivos de esta investigación es el desarrollo de un método analítico basado en HF-LPME para la determinación de bifenilos policlorados (PCBs) en leche materna humana. Los PCBs son contaminantes ambientales persistentes con efectos adversos para la salud, particularmente en lactantes debido a su toxicidad y capacidad de bioacumulación. La optimización de este método analítico busca mejorar la sensibilidad y especificidad en la detección de estos compuestos, proporcionando una alternativa eficiente y sostenible a las técnicas convencionales. Asimismo, la metodología desarrollada permite la extracción eficaz de los PCBs bajo condiciones más respetuosas con el medio ambiente, reduciendo el uso de disolventes y los tiempos de extracción, en línea con los principios de la química verde y la seguridad alimentaria. El segundo enfoque de la tesis se centra en el estudio del metaboloma de la leche materna mediante la combinación de microextracción en fase líquida con fibra hueca trifásica y cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (GCMS). Esta metodología permite la identificación de una amplia gama de metabolitos, incluyendo ácidos grasos, aminoácidos, vitaminas y compuestos bioactivos esenciales para el desarrollo del lactante. La incorporación de la microextracción trifásica mejora la eficiencia del proceso de extracción, aumentando la sensibilidad y selectividad del análisis. Este estudio proporciona una herramienta poderosa para el análisis de la metabolómica no dirigida y comprender la composición de la leche materna y su influencia en la salud infantil, facilitando la optimización de las recomendaciones nutricionales durante la lactancia. El tercer componente de la investigación se enfoca en el análisis metabolómico no dirigido de los arándanos, un alimento ampliamente reconocido por sus propiedades antioxidantes, tras su tratamiento con distintas tecnologías postcosecha. Mediante el uso de GC-MS y LC-MS, se evalúan los cambios en el perfil de metabolitos de los arándanos sometidos a diferentes condiciones de almacenamiento. El objetivo es identificar los compuestos responsables de sus efectos antioxidantes y evaluar cómo las condiciones postcosecha afectan su estabilidad y biodisponibilidad. Este análisis permite la identificación de metabolitos bioactivos clave, como antocianinas, flavonoides y otros compuestos fenólicos, proporcionando información esencial sobre su papel en la prevención de enfermedades crónicas y su contribución a la salud humana. La principal contribucións de esta tesis es la integración de técnicas analíticas avanzadas para el estudio tanto de contaminantes como de metabolitos bioactivos en alimentos con potencial saludable. La combinación de GC-MS y LC-MS con microextracción en fase líquida con fibra hueca trifásica permite realizar análisis de alta resolución, mejorando la capacidad de detección de una amplia variedad de compuestos en matrices complejas. Además, el enfoque holístico aplicado en el estudio de la leche materna y los arándanos destaca tanto su potencial terapéutico como los riesgos asociados con la exposición a contaminantes. Estos avances metodológicos pueden extenderse a una variedad más amplia de alimentos con propiedades beneficiosas para la salud, facilitando el desarrollo de productos más seguros y nutritivos. Finalmente, las metodologías propuestas en esta investigación no solo mejoran la precisión y eficiencia del análisis de alimentos, sino que también abren nuevas perspectivas en el campo de la nutrición y la salud pública. El impacto de estos avances puede contribuir significativamente tanto a la industria alimentaria como a la investigación en salud, promoviendo el uso de alimentos con beneficios nutricionales como herramientas clave en la prevención de enfermedades y la mejora del bienestar humano. -----------------------------------------------------------------------------------The present doctoral thesis, titled "Optimization of Microextraction Techniques and Untargeted Metabolomics in Bioactive Food Samples", focuses on the development and optimization of advanced analytical strategies for studying metabolites and contaminants in foods with health-beneficial properties. Specifically, this research centers on two highly relevant food matrices: human breast milk and blueberries, whose nutritional and bioactive profiles play a crucial role in human health. Through the implementation of innovative methodologies, this thesis aims to provide more sensitive, selective, and efficient analytical tools, contributing to the advancement of foodomics, a multidisciplinary field that integrates metabolomics with food science. The methodological approaches developed include the optimization of Hollow Fiber Liquid-Phase Microextraction (HF-LPME) in both biphasic and triphasic modalities, allowing for efficient and selective extraction of analytes from complex food matrices. Additionally, advanced separation and identification techniques, such as Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) and Liquid Chromatography-Mass Spectrometry (LC-MS), are employed. The combination of these approaches enables a comprehensive characterization of bioactive metabolites and contaminants, providing key insights into the chemical composition of the studied foods and their impact on health. One of the main objectives of this research is the development of an analytical method based on HF-LPME for the determination of polychlorinated biphenyls (PCBs) in human breast milk. PCBs are persistent environmental contaminants with adverse health effects, particularly in infants due to their toxicity and bioaccumulation capacity. The optimization of this analytical method aims to enhance the sensitivity and specificity of PCB detection, offering an efficient and sustainable alternative to conventional techniques. Furthermore, the developed methodology allows for effective PCB extraction under environmentally friendly conditions, reducing solvent use and extraction time, in alignment with green chemistry principles and food safety. The second focus of the thesis is the metabolomic study of human breast milk, using a combination of triphasic hollow fiber liquid-phase microextraction and GC-MS. This methodology enables the identification of a wide range of metabolites, including fatty acids, amino acids, vitamins, and essential bioactive compounds for infant development. The incorporation of triphasic microextraction enhances the efficiency of the extraction process, increasing the sensitivity and selectivity of the analysis. This study provides a powerful tool for untargeted metabolomics analysis, helping to understand the composition of breast milk and its influence on infant health, facilitating the optimization of nutritional recommendations during lactation. The third component of the research focuses on the untargeted metabolomic analysis of blueberries, a food widely recognized for its antioxidant properties, after being subjected to different postharvest technologies. Using GC-MS and LC-MS, changes in the metabolite profile of blueberries stored under different conditions are evaluated. The objective is to identify the compounds responsible for their antioxidant effects and assess how postharvest conditions affect their stability and bioavailability. This analysis allows for the identification of key bioactive metabolites, such as anthocyanins, flavonoids, and other phenolic compounds, providing essential insights into their role in chronic disease prevention and their contribution to human health. One of the main contributions of this thesis is the integration of advanced analytical techniques to study both contaminants and bioactive metabolites in health-promoting foods. The combination of GC-MS and LC-MS with triphasic hollow fiber liquid-phase microextraction enables high-resolution analysis, improving the detection capabilities for a wide variety of compounds in complex matrices. Additionally, the holistic approach applied in the study of human breast milk and blueberries highlights both their therapeutic potential and the risks associated with contaminant exposure. These methodological advances can be extended to a broader range of functional foods, facilitating the development of safer and more nutritious products, Finally, the methodologies proposed in this research not only enhance the precision and efficiency of food analysis, but also open new perspectives in the fields of nutrition and public health. The impact of these advances may significantly contribute to both the food industry and health research, promoting the use of nutritionally beneficial foods as key tools for disease prevention and human well-being improvement.spaMetabolómicaFoodomicaAlimentos bioactivosMicroextracciónHF-LPMEMetabolomicsFoodomicsBioactive foodsMicroextractiondoctoral thesisopen access2301 Química Analítica2301.03 Análisis Cromatográfico2301.99 Otras2302 Bioquímica2302.90 Bioquímica de Alimentos2302.99 Otras