[en] This PhD thesis investigates the adaptation of two in vitro digestion methods for glycaemic index prediction and also outlines the effect of the macronutrients on the digestion of two starch sources. Potential alternatives to the main digestive human enzymes (α-amylase, pepsin, trypsin, lipase), which are expensive or not commercially available, have been studied based on their pH and temperature profiles to build a strong in vivo–in vitro correlation. This is important, as commonly used enzyme activity methods are often performed at non-physiological conditions such as 20°C, in the absence of digestive electrolytes and without considering the pH variations that occur during digestion. Therefore, the effect of digestive electrolytes on enzyme activity was also studied. Moreover, the storage stability of enzymatic solutions was studied and the maximum storage time at constant enzyme activity was defined. The alternative sources found in this study mimic the pH profile of the human enzymes at 37°C. The results demonstrated that, for the alternative sources, the effect of the temperature on the activity was similar to that of the human enzyme. In the presence of digestive electrolytes, the results revealed that each enzyme reacts differently. While α-amylase increased its activity in the presence of electrolytes, trypsin activity decreased and for lipase and pepsin no change in activity was found. Furthermore, enzymatic solutions can be used in in vitro digestion methods for a long period when stored at specific conditions (temperature, solvent). The digestion of carbohydrates and the effect of other macronutrients (protein and fat) was studied by determining the amount of glucose released from the different sources. The released glucose represents glucose available for intestinal absorption and in vivo, these glucose levels would impact blood glucose levels, thus being of special interest for products intended for patients with diabetes. The digestion of three foods (rice, potato, cocoa cream) was studied with two in vitro digestion methods (static and dynamic). With the aim of demonstrating that the selected in vitro digestion methods could provide reliable results, the measured glycaemic index (GI) was compared with reported values. The obtained results showed that the in vitro GI measured with both methods was slightly lower than the reported values. However, the reported GI for those meals was reached for most of the meals by applying a correction factor (with the exception of the cacao cream) when the dynamic digestion method was performed. To identify the digestion pattern of different carbohydrate sources, the digestion of two commercial starch sources (starch from rice and starch from potato) was studied with both methods (static and dynamic), the degree of hydrolysis (DH) and GI being measured. Then, the effect of the other macronutrients on the starch digestion was studied by adding protein (egg whites from chicken) or fat (olive oil or butter) to the starch. In general, clinical nutrition products for enteral route include the three macronutrients, thus, the digestion of meals that contains starch, protein and fat was also studied. The main differences obtained in the digestion of the different meals were due to their disintegration and solubilisation profiles, which would affect the time needed for the meal to be reached by the enzymes and subsequent enzymatic starch hydrolysis. Finally, the obtained results (DH and GI) with both in vitro digestion methods were compared, leading to the conclusion that there were no differences between the DH and GI obtained with the adapted static or adapted dynamic digestion methods.

[es] Esta tesis investiga la adaptación de dos métodos de digestión in vitro para la predicción del índice glicémico (GI) i describe el efecto de los macronutrientes en la digestión de dos tipos de almidón. Se han estudiado potencial alternativas a los principales enzimas digestivos humanos (α-amilasa, pepsina, tripsina, lipasa), que son caros o no están disponibles comercialmente, en función de sus perfiles de pH y temperatura para la obtención de una buena correlación in vivo-in vitro. Esto es relevante, ya que los métodos para medir la actividad enzimática se suelen llevar a cabo en condiciones no fisiológicas, como a 20°C, ausencia de electrolitos digestivos o sin considerar los cambios de pH que ocurren durante la digestión. Por este motivo, se ha estudiado el efecto de los electrolitos digestivos a la actividad enzimática. Se ha estudiado la estabilidad de las disoluciones enzimáticas durante su almacenamiento y se ha definido el tiempo de almacenaje máximo a actividad enzimática constante. Las alternativas encontradas en este estudio imitan el perfil de pH de los enzimas humanos a 37°C. Los resultados han demostrado que, para las alternativas de estos enzimas, el efecto de la temperatura a la actividad enzimática es similar a los enzimas humanos. Se ha revelado que en la presencia de electrolitos cada enzima reacciona de manera diferente. La α-amilasa aumenta su actividad con la presencia de electrolitos, la tripsina disminuye su actividad y en el caso de la lipasa y pepsina no se observaron cambios en su actividad. Se ha encontrado que las disoluciones enzimáticas se pueden usar en los métodos de digestión in vitro durante un largo periodo de tiempo cuando estas se guardan en condiciones específicas (temperatura y disolvente). Se ha estudiado la digestión de los carbohidratos y el efecto de otros macronutrientes (proteína y grasa), determinando la cantidad de glucosa liberada de los carbohidratos. La glucosa liberada representa la glucosa disponible para su absorción intestinal y in vivo, estos niveles de glucosa tendrían un impacto en los niveles de glucosa en sangre, lo que es de especial interés para productos para pacientes con diabetes. Se ha estudiado la digestión de tres comidas (arroz, patata y crema de cacao) con dos métodos de digestión in vitro (estático y dinámico). Con el objetivo de demostrar que los métodos de digestión in vitro seleccionados pueden proporcionar resultados fiables, los GI obtenidos se han comparado con los valores publicados. Los resultados demostraron que los GI in vitro medidos con ambos métodos son más bajos comparados con los valores publicados. No obstante, aplicando un factor corrector (excepto para la crema de cacao en el método dinámico) se obtuvieron los GI publicados. Para la identificación del patrón de digestión de algunos carbohidratos, se ha estudiado la digestión de dos tipos de almidón (arroz y patata) usando ambos métodos in vitro y se ha medido el grado de hidrólisis (DH) y el GI. Se estudió el efecto de los otros macronutrientes en la digestión de los almidones añadiendo proteína (claras de huevo de pollo) o grasa (aceite de oliva o mantequilla) al almidón. Los productos de nutrición clínica enteral suelen incluir los tres macronutrientes, por lo tanto, se estudió la digestión de comidas que contenían almidón, proteína y grasa. Las diferencias se deben principalmente a los perfiles de solubilización de las comidas, lo que afectaría el tiempo necesario de los enzimas para llegar a la comida y la posterior hidrolisis del almidón. Se compararon los resultados obtenidos con ambos métodos de digestión in vitro y se concluyó que no había diferencias entre el DH y GI medidos con ambos métodos de digestión in vitro.