Descripción: Las estructuras fotónicas naturales exhiben notables efectos de color como el aspectometálico y la iridiscencia. En este trabajo se investigan algunas de las microestructurasde este tipo que se han identificado en coleópteros, específicamente en los escarabajos dela especie Ceroglossus suturalis, que exhiben una coloración iridiscente y son endémicosdel extremo sur de América del Sur y del sur de Chile. Este fenómeno de iridiscencia seproduce por reflexiones múltiples de la luz dentro de la epicutícula del élitro (ala delanteramodificada por endurecimiento que encierra a las alas posteriores utilizadas en el vuelo),que es un sistema de multicapas alternadas de materiales de diferente densidad óptica. Por medio del empleo de técnicas de microscopía electrónica de barrido (SEM) y de transmisión (TEM), y a través del procesamiento de las imágenes y micrografías, se obtuvieronlos parámetros geométricos más relevantes de las microestructuras responsables del colorestructural en estos escarabajos, tales como el número de capas y sus espesores. Utilizandoun espectrofotómetro acoplado a fibra óptica se midieron los espectros de reflectanciay se obtuvieron los diagramas de cromaticidad para diferentes muestras, y bajo distintascondiciones de iluminación. Una vez confirmado el mecanismo físico involucrado enla producción de color en los especímenes estudiados, se aplicaron diferentes algoritmosde optimización para recuperar tanto la parte real como la imaginaria de la constantedieléctrica y los espesores de las capas de los materiales que componen el sistema naturalde multicapas. Los resultados obtenidos mediante la aplicación de diferentes estrategiasde optimización heurística confirman que este tipo de algoritmos tiene un gran potencialcomo herramienta para investigar las estructuras fotónicas naturales. El estudio de la generación de color estructural en el mundo natural ya ha comenzado a inspirar el desarrollo de dispositivos artificiales con aplicaciones tecnológicas, tales como sensores inteligentesy nuevos tipos de filtros.

Descripción: El desarrollo de métodos ópticos analíticos para monitoreo de salud vegetal ha crecido notablemente debido a que estas técnicas permiten ahorrar mucho tiempo y trabajo en el laboratorio. Actualmente, es relevante la posible aplicación de estas metodologías en el monitoreo a distancia de la vegetación. Esta tesis propone un acercamiento al monitoreo de la salud vegetal desde la óptica química-física. El objetivo principal del presente trabajo es la interpretación de la interacción de la luz con el material vegetal en forma rigurosa desde el punto de vista físico y matemático para desarrollar procedimientos de diagnóstico. En particular, se exploraron en profundidad los métodos ópticos basados en determinaciones de reflectancia y en la espectroscopía de fluorescencia. Se encontraron correlaciones entre los espectros de reflectancia con el contenido de pigmentos presentes en las hojas y con el contenido de agua de las mismas. Además, se demostró la aplicabilidad de la teoría de Kubelka-Munk y del modelo de Pila de Placas en hojas. Se efectuó un estudio exhaustivo de la emisión de fluorescencia de clorofila-a presente en el tejido foliar, prestando especial atención al desarrollo y aplicación de modelos adecuados para efectuar correcciones por procesos de reabsorción de luz. Las características morfológicas y fisiológicas de las hojas se ven reflejadas en sus propiedades ópticas; por lo tanto se evaluaron los parámetros fotofísicos de hojas expuestas a diversas condiciones naturales a fin de ahondar los conocimientos existentes al respecto. Adicionalmente, se estudió la variación de los parámetros fotofísicos de las hojas frente a situaciones de tensión tales como: senescencia, carencia de nutrientes y presencia de herbicidas. Finalmente, se desarrolló un método para obtener la distribución espacial de los pigmentos foliares dentro de las hojas. Las imágenes utilizadas se obtuvieron a partir de un escáner comercial lo que facilita la implementación de esta metodología con un bajo costo de operación.

Descripción: El sensoramiento remoto en la región óptica del espectro electromagnético, o color del mar, ha demostrado su capacidad de proveer información sinóptica de las propiedades ópticas y biogeoquímicas de los océanos. Esta se basa en la determinación de la radiancia espectral que proviene de la superficie del agua que es obtenida a partir de la señal que llega al tope de la atmósfera (TOA). La amplitud y la forma del espectro de este producto geofísico primario (generalmente dado como reflectancia) son interpretadas en términos de los productos derivados como concentraciones de sustancias ópticamente activas o propiedades ópticas inherentes (Inherent Optical Properties, IOPs) que pueden ser luego utilizadas en aplicaciones ambientales y modelos biogeoquímicos a escala regional y global. La precisión en la estimación de estos parámetros depende sin embargo de la capacidad de obtener la reflectancia medida justo sobre la superficie del agua, ρw, a partir de la radiancia total medida por el sensor, LT OA. Este procesamiento que se le debe realizar a la señal incluye entre otros, la eliminación de la contribución de la atmósfera, proceso llamado corrección atmosférica (CA). En este contexto, esta tesis tuvo como objetivo la exploración de nuevas alternativas de algoritmos de CA sobre la región abarcada por el Estuario del Río de la Plata (RdP), cuyas aguas extremadamente turbias (principalmente en la región del frente de turbidez, a la altura de la Barra del Indio) constituyen un desafío tanto para los esquemas de CA tradicionales, como para las alternativas desarrolladas para aguas turbias. En el capítulo 3 se describe el algoritmo BLR-AC (CA por Resíduos de Línea de Base), el cual fue calibrado, testeado y validado sobre imágenes OLCI (Ocean and Land Color Instrument) aunque es potencialmente extendible a otros sensores con tripletes de bandas espectralmente cercanas en el rango Rojo-NIR-SWIR (NIR: Near Infrared o infrarrojo cercano. SWIR: Short Wave Infrared o infrarrojo de onda corta). Los resultados muestran desempeños favorables en comparación con otros esquemas (como BAC/BPAC v2.23, C2RCC, C2RCCnewNN, SeaDAS). Se observan correlaciones espaciales comparativamente más bajas entre las reflectancias del agua y las de aerosoles; valores más coincidentes con las mediciones realizadas in situ (ejercicio de match-up), y correspondencias muy buenas entre las reflectancias del agua en el Rojo/NIR estimadas con BLR-AC y con un esquema no operativo sencillo - diseñado ad-hoc para la comparación - basado en la extrapolación de la señal de aerosoles en ventanas fijas de aguas claras a toda la región de interés. Si bien los resultados obtenidos con el esquema BLR-AC son favorables, aún es necesario extender la corrección a bandas del visible a partir de un método de extrapolación y eventuales condiciones de contorno adicionales en la región visible del espectro. En el capítulo 4 se describe el algoritmo SWIR-PCA (Análisis de Componentes Principales de la señal de aerosoles utilizando bandas en el SWIR) desarrollado para aguas ópticamente complejas del Río de la Plata para sensores como SABIA-Mar (Satélite Argentino-Brasileño para Información del Mar) y MODIS (MODerate Resolution Imaging Spectro-radiometer) que poseen bandas en la región espectral del SWIR lejano, es decir, donde es válido el supuesto de agua negra (Gordon 1978, [1]) para cualquier concentración de sedimentos. El esquema está basado en la descomposición en componentes principales de la señal atmosférica en el NIR/SWIR y en la consecuente utilización de las bandas en el SWIR para la determinación de la señal en el NIR. El esquema fue testeado teóricamente a partir de simulaciones de transferencia radiativa de un sistema acoplado agua-atmósfera, mostrando resultados plausibles en la determinación de la reflectancias del agua en las bandas NIR de los sensores considerados (MODIS, SABIA-Mar, entre otros). A su vez, un análisis geoestadístico aplicado a un conjunto de imágenes Aqua/MODIS se realizó para testear el impacto del ruido del sensor sobre el desempeño del algoritmo, mostrando una baja sensibilidad del esquema al ruido del sensor. Si bien los resultados de dicho esquema son plausibles, aún es fundamental testear su desempeño en imágenes de sensores ya en órbita, como Aqua/MODIS y nuevamente extender la corrección a bandas del visible. En el capítulo 5 se describe un procedimiento de detección y remoción de eventos de partículas veloces (EPVs) que impactan en los sensores que orbitan en trayectorias de tipo LEO (Low Earth Orbit) - como por ej., OLCI. Dichos eventos son extremadamente frecuentes en la región de la Anomalía Magnética del Atlántico Sur (SAA, South Atlantic Anomaly) - en particular, afectando las imágenes del Río de la Plata. El desempeño de este algoritmo fue evaluado tanto visualmente como mediante la comparación con resultados preexistentes - evaluados sobre el sensor OLCI previo al lanzamiento. Los resultados indican que las imágenes sobre la región de la SAA contienen 27.8 veces más píxeles contaminados por EPVs que las correspondientes a regiones por fuera de la SAA y que las bandas más afectadas son las de 400 y 1016 nm, donde la fracción de píxeles detectados como contaminados por EPVs sobre la SAA alcanzó el 0.14 % y 0.26 %, respectivamente. Dicha corrección forma parte del preprocesamiento realizado previo a la corrección atmosférica descrita en el capítulo 3 (BLR-AC). En el capítulo 6 se describe una aplicación desarrollada para imágenes de color del mar del Río de la Plata: el algoritmo FAIT (Floating Algal Index for Turbid waters) de detección de vegetación flotante (VF) en aguas turbias. En este capítulo se evaluó la invasión inusual del jacinto de agua (Eichhornia crassipes) ocurrida en el RdP en enero-abril de 2016 desde una perspectiva de múltiples misiones; se discutió el impacto de diferentes resoluciones espaciales en la detección de la VF, y finalmente se analizó y cuantificó su extensión espacial y variabilidad temporal y su relación con el caudal de salida del río. Finalmente, en el capítulo 7 se describe otra aplicación específica a estas imágenes: un posible algoritmo de detección de derrames de hidrocarburos en aguas turbias, junto con diversos índices que permitirían determinar el espesor de la capa superficial del derrame. Para ello se armó una muestra de aguas del RdP a escala de laboratorio a la cual se vertieron diferentes volúmenes de hidrocarburos, y habiendo expuesto dicha muestra a condiciones de iluminación natural, se midieron las reflectancias del agua a diferentes espesores de derrame. Los resultados nos muestran que existen varios índices espectrales que podrían auspiciar de indicadores de presencia de hidrocarburos en aguas turbias, como el cociente de reflectancias roja e infrarroja, la luminosidad, la turbidez o el cociente violeta/rojo. Si bien las diferencias halladas entre las firmas de aguas con hidrocarburos y aguas del RdP a diferentes espesores de hidrocarburos son contundentes, es fundamental ampliar este estudio para contemplar el impacto de otras variables pertinentes, como la concentración de material particulado en suspensión, diferentes tipos de hidrocarburos y diferentes grados de emulsión.

Descripción: Las frutas finas han sido matrices vegetales muy estudiadas en los últimos añosdebido a que poseen un alto contenido de compuestos bioactivos. En particular, laframbuesa se caracteriza por ser muy lábil y de vida de postcosecha corta, lo que imponerequerimientos muy específicos en cuanto a su procesamiento. El objetivo principal de estetrabajo fue obtener frambuesas deshidratadas de alta calidad, modificando las tecnologíastradicionales de secado convectivo y liofilizacion mediante la combinación conpretratamientos adecuados como deshidratación osmótica y/o agregado de aditivospreservadores. Los pretratamientos incluyeron infusiones secas (IS) e infusiones húmedas (IH) con sacarosa, estudiándose en ambos casos el efecto del agregado de ácido cítrico ybisulfito de sodio. Se estudiaron los cambios composicionales, mecánicos y de color por degradación depigmentos naturales y/o la generación de productos pardos. Se hizo especial hincapié en elanálisis de la retención de compuestos bioactivos y se realizaron estudios sensoriales conconsumidores. Se estudiaron además las interacciones agua-estructura a través del análisisde las isotermas de sorcion de agua, las transiciones vítreas, la movilidad molecular y lacapacidad de rehidratación. El estudio integral de los resultados obtenidos demostró que sibien la aplicación de pretratamientos produjo una pérdida de compuestos bioactivos,condujo a una mayor retención de las características cromáticas, siendo el pretratamientocon bisulfito y ácido citrico el más efectivo. En frambuesas pretratadas se observó unapérdida de firmeza del tejido, una mayor capacidad de adsorción de agua a aw > 0,7, unamayor movilidad molecular y una disminución de los valores de Tg debido a la incorporaciónde sacarosa. Las frambuesas con IH y liofilizadas presentaron una mayor firmeza, una menordeformabilidad y un menor encogimiento que las frambuesas con IS. Los estudios demostraron que las tecnologías de preservación propuestas resultaronadecuadas para la obtención de productos deshidratados de frambuesa que pueden serconsumidos como snacks o utilizados como ingredientes en diferentes productos. Enaquellos productos que se vayan a consumir como snacks se podrían utilizar las frutas conpretratamiento IS-L e IS-S, que fueron las que tuvieron mayor aceptabilidad por parte de losconsumidores. Si el producto va a ser incorporado a un mix de cereales, el producto másconveniente sería el liofilizado sin pretratamiento (CL), porque son más duras y crujientes,conservan la forma y el volumen, y presentan la máxima retención de compuestosbioactivos. Además su rápida rehidratación permitiría su uso como un producto similar a lafruta fresca. Cabe destacar, que si bien las frambuesas pretratadas poseen un alto contenidode azúcares, el aporte de compuestos bioactivos es interesante como para considerar estosproductos como una buena alternativa al consumo de golosinas. Por otro lado permitirían reducir el consumo de otros snacks de elevado valor calórico como papas fritas, galletitas,etc., que no proveen un aporte nutricional valioso.

Descripción: Prosopis alba, P. chilensis y P. flexuosa "algarrobos", características enlas regiones fitogeográficas del Chaco y Monte, Argentina, constituyen unrecurso natural con innumerables aplicaciones. Si bien el progresivo avance dela desertización ha puesto en riesgo a estas comunidades vegetales, esindudable que en la actualidad constituyen una fuente inagotable de productosy subproductos. A partir del estudio de los caracteres estructurales (micro, ultra, nano),propiedades funcionales y color de los frutos y harinas de P. alba, P. chilensis y P flexuosa, se desarrolló un proceso de secado, molienda y mezcla. Se analizaron y discutieron las observaciones con microscopio óptico (MO), microscopio electrónico de barrido ambiental (MEBA) y con campo deemisión (FESEM), microscopio electrónico de transmisión (MET) y microscopiode fuerza atómica (MFA). Se caracterizaron las harinas de las distintasespecies en función de la granulometría, la capacidad de absorción de agua, lacapacidad de absorción de aceite, la solubilidad y el color. La investigación permitió optimizar el proceso, elaborar harinaenriquecida con proteínas a partir de P. chilensis y proponer una mezcla defácil formulación. El estudio constituye un aval para lograr la incorporación de P. chilensisal Código Alimentario Argentino.

Descripción: El objetivo general de esta tesis fue evaluar el efecto de la aplicación de radiación UV-C y luz pulsada (LP) en combinación con otros factores de conservación microbianos y/o no microbianos (pretratamientos de escaldado e inmersión en soluciones antipardeamiento), sobre la calidad de rodajas de manzana (propiedades ópticas, características reológicas), con miras al desarrollo de nuevas tecnologías de conservación de frutas mínimamente procesadas que permitan conservar las características de calidad. La irradiación de rodajas de manzana con luz UV-C o LP produjo un incremento significativo del pardeamiento superficial, el cual fue función de la dosis aplicada y el tiempo de almacenamiento a 4-5 ºC. Los cambios provocados sobre el comportamiento reológico fueron menores y se asociaron con una leve pérdida de rigidez del tejido irradiado durante el almacenamiento, reflejado fundamentalmente en una disminución de los módulos de almacenamiento (G’) y de pérdida (G’’) y un aumento en las capacitancias J0, J1 y J2. Los pretratamientos de escaldado e inmersión en solución antipardeamiento de ácido ascórbico/cloruro de calcio fueron efectivos para inhibir el pardeamiento superficial provocado por la luz UV-C en todas las dosis evaluadas, siendo la solución antipardeamiento la que produjo mayor estabilidad en el color durante el almacenamiento y menores cambios en las propiedades mecánicas y viscoelásticas del tejido. En las rodajas irradiadas con LP la solución antipardeamiento fue menos efectiva para inhibir el pardeamiento en las muestras irradiadas a las dosis más altas. Los cambios observados en el color y en el comportamiento reológico de las muestras sometidas a los diferentes tratamientos pudieron ser correlacionados en parte con las observaciones micro y ultraestructurales de los tejidos. Por otro lado, a pesar de que la aplicación de la solución antipardeamiento redujo el efecto de la irradiación sobre la inactivación de microorganismos, los recuentos de microorganismos inoculados y de flora nativa al finalizar el almacenamiento fueron menores que en las rodajas no expuestas a la irradiación UV-C. Los resultados indican que tanto la radiación UV-C como la LP combinadas con un pretratamiento antipardeamiento adecuado podrían ser utilizadas en la industria de frutas minimamente procesadas para extender su vida útil/aumentar su inocuidad, como integrantes de un sistema multifactorial de conservación.

Descripción: El objetivo general de esta investigación ha sido evaluar la respuesta de una matriz frutícolaporosa (manzana) sometida previamente a diferentes tipos de impregnación (bajo vacío, IV, ya presión atmosférica, IA) con calcio como componente fisiológicamente activo, a lo largo delproceso de deshidratación en corriente de aire, en términos de sus propiedades físico-químicasy estructurales, con el fin de desarrollar nuevos productos frutícolas que, además de mantenercaracterísticas sensoriales de excelencia, contribuyan a mejorar la salud y/ó reducir el riesgo deenfermedades en la población. La cantidad de calcio presente en 200 g de fruta IA ó IV satisfizo alrededor del 11-17% dela ingesta diaria recomendada (1000 mg) respectivamente, mientras que en 50 g de fruta IA ó IV y deshidratada a presión de vapor relativa ≈ 0,30 se satisfizo alrededor del 18-26% dedicha ingesta respectivamente. Respecto a la porosidad, las muestras IA presentaron valoressimilares al tejido fresco, desarrollando altos valores al final del secado; sin embargo lasmuestras IV se caracterizaron por valores despreciables, desarrollando bajos valores durante elsecado. Las muestras impregnadas y no impregnadas presentaron el mismo comportamientomecánico durante el secado: un aumento de la fuerza máxima de ruptura con la disminución dela humedad, y una disminución y posterior incremento de la rigidez; estos efectos fueron máspronunciados en las muestras impregnadas. Tanto en las muestras impregnadas como en las noimpregnadas, la disminución de la movilidad del agua durante el secado siguió un perfilsimilar: una disminución severa de la misma, caracterizada por tres poblaciones a humedadesaltas, dos a humedades intermedias y una a bajas humedades; no se observaron diferenciasimportantes entre los tratamientos. Los procesos de impregnación provocaron el pardeamientode los productos, siendo el mismo más evidente a medida que transcurría el secado, y mássevero en las muestras tratadas al vacío. Todos estos cambios pudieron ser correlacionados, enparte, con las observaciones ultra y micro-estructurales de los tejidos. El agregado de trehalosaal medio de impregnación resultó en productos deshidratados con menores daños estructurales,mejores características texturales y menor pardeamiento. El importante aporte de calcio y los resultados obtenidos de los diferentes estudios sugierenque estos métodos de impregnación pueden ser utilizados para diseñar alimentos funcionalesen base a matrices de frutas y vegetales con calcio incorporado.

Descripción: En este trabajo de tesis se utilizaron imágenes del color del mar para estimar la concentración de clorofila-a (Cla) como indicador de la biomasa fitoplanctónica para caracterizar regiones de importancia biológica en la plataforma continental patagónica (PCP). Se realizó un análisis exhaustivo de los principales pasos necesarios para el procesamiento de las imágenes del color del mar: la corrección atmosférica, la evaluación de la estimación satelital de la Cla, y el análisis de una serie de tiempo de mapas de Cla, como una posible aplicación. Se desarrolló por primera vez un algoritmo para corregir los efectos de la atmósfera de las imágenes de color obtenidas por el sensor MMRS a bordo del satélite argentino SAC-C. La performance teórica del algoritmo fue buena, aunque los valores de reflectancia marina obtenidos resultaron bajos en comparación con los correspondientes al sensor SeaWiFS. Las diferencias pueden estar relacionadas con el no cumplimiento de una de las suposiciones del modelo, errores en la calibración radiométrica de los sensores y ruido en los datos. Se evaluó por primera vez la precisión de tres algoritmos globales y dos regionales, aplicados a imágenes SeaWiFS y MODIS, con datos de campo obtenidos en la PCP durante campañas oceanográficas realizadas en verano y otoño entre los años 2001 y 2004. El algoritmo global OC4v4 fue el que mejor estimó la concentración medida in situ. En general se observó una sistemática sobreestimación a bajas concentraciones y una subestimación en altas concentraciones de Cla para todos los algoritmos evaluados. Un análisis regional mostró que, dependiendo de la región analizada en la PCP, puede existir una diferencia importante en la estimación satelital de la Cla. Se utilizó una serie de 6 años de imágenes SeaWiFS para caracterizar temporalmente la distribución de la Cla pudiéndose identificar cuatro zonas en la PCP. La evolución temporal del promedio espacial de la Cla sobre toda la plataforma mostró la importancia biológica (aumento de biomasa fitoplanctónica) de las zonas frontales, a pesar de su reducida extensión espacial.

Descripción: Fil: Vásquez Mazo, Priscilla. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Descripción: La alta calidad de los frutos es una de las metas principales de lainvestigación actual en tecnologías postcosecha y de preservación. El diseñodel procesamiento mínimo de arándanos, tomates cereza y uvas requiere,entre otros, el conocimiento de las alteraciones estructurales yultraestructurales de células y tejidos debido a su influencia en las propiedadesfísico-químicas del fruto. El presente estudio examinó los principales cambios (micro-, ultra- y nano-) estructurales de la pared tangencial externa de laepidermis de frutos de arándano (Vaccinium corymbosum L.), tomate cereza (Solanum lycopersicum L. var. cerasiforme) y uva (Vitis labrusca L.) producidospor el tratamiento con peróxido de hidrógeno, la radiación UV-C, la aplicaciónde ultrasonido, la congelación y descongelación y el escaldado en vapor y suefecto en las propiedades mecánicas y ópticas. Se analizaron y discutieron las observaciones con microscopio óptico (MO), microscopio electrónico de barrido ambiental (MEBA), microscopioelectrónico de transmisión (MET) y microscopio de fuerza atómica (MFA). Seevaluaron las características reológicas mediante ensayos de punción con unamáquina de ensayos universales Instron y el color mediante los parámetros L*,a* y b* y las funciones C* y h* con un colorímetro. Cada tratamiento produjo en el epicarpo efectos estructurales específicos,que además dependieron del tipo de fruto. Los cambios observados afectaronlas propiedades mecánicas de punción y el color de los frutos en diferentegrado.