Los sistemas alimentarios han estado bajo presión a causa de la malnutrición, cambios medio ambientales, escasez de recursos, cambios demográficos y emergencias tanto sanitarias como resultado de fuerzas geopolíticas. Adicionalmente, la prevalencia y mortalidad de enfermedades crónicas no transmisibles vinculadas a la alimentación continúan en aumento, especialmente en países de bajos y medianos ingresos. Por lo tanto, se requieren sistemas alimentarios sostenibles que aseguren la seguridad nutricional para toda la población. Bajo el concepto de economía circular, la revalorización de residuos agroindustriales, fuente de nutrientes y compuestos bioactivos, en ingredientes alimentarios para consumo humano representan una oportunidad sostenible para enfrentar estos desafíos. El objetivo de la presente tesis doctoral fue contribuir a la seguridad nutricional aplicando la extrusión para revalorizar el bagazo de cerveza como ingrediente alimentario e incorporarlo en productos alimenticios que contribuyan a prevenir y/o tratar enfermedades crónicas no transmisibles, específicamente diabetes tipo II. En primer lugar, se determinaron las condiciones óptimas de extrusión que mejoraban el valor nutricional, las propiedades potencialmente promotoras de la salud y la seguridad alimentaria del bagazo de cerveza. Adicionalmente, se evaluó el efecto de la extrusión en la bioaccesibilidad y bioactividad de los nutrientes y nonutrientes del bagazo de cerveza luego de la digestión oral-gastro-intestinal y fermentación colónica in vitro simulando las condiciones humanas. Seguidamente, se evaluó el valor nutricional y las propiedades promotoras de la salud de galletas dulces formuladas con bagazo de cerveza extruido. El potencial de mercado de estas galletas fue evaluado con un enfoque multidisciplinar de acuerdo a sus propiedades tecnológicas, atributos sensoriales y efectos gastrointestinales. Para optimizar el efecto que tenían las condiciones de extrusión en la fibra soluble, glucosa libre y capacidad antioxidante total del bagazo de cerveza se empleó la metodología de superficie de respuesta. El bagazo de cerveza extruido bajo condiciones óptimas (15.8% de humedad, 164.3 revoluciones por minuto y 122.5°C) presentó un incremento de 1.6 y 4.2 veces en su contenido de fibra soluble y glucosa libre, respectivamente, comparado con bagazo sin extruir. No obstante, la extrusión no provocó diferencias significativas (p>0.05) en la capacidad antioxidante total del bagazo de cerveza. El bagazo de cerveza extruido bajo condiciones óptimas resultó ser un ingrediente de alto valor nutricional, fuente de fibra alimentaria y proteína de alta calidad, con significativamente (p0.05) su bioaccessibilidad de glucosa que se encontró en los rangos considerados normales para humanos en condiciones de ayuno (4.4 – 6.1 mM). El proceso de extrusión mejoró el valor nutricional de las proteínas del bagazo de cerveza al aumentar significativamente (p0.05) en la inhibición de los transportadores de glucosa por parte de los digeridos intestinales del bagazo de cerveza extruido y sin extruir en condiciones dependientes e independientes de sodio. La inhibición causada por el digerido intestinal del bagazo de cerveza extruido se asoció a un mecanismo nocompetitivo referido al transportador GLUT2. Se formularon galletas “María” reducidas en azúcar con bagazo de cerveza extruido agregado a diferentes niveles: 0%, 8% y 17%, sustituyendo la harina de trigo. La sacarosa agregada fue reducida en un 70% y se usaron 15.2% de fructooligosacáridos (FOS) como su sustituto. Las galletas con 17% de bagazo de cerveza extruido presentaron el mejor valor nutricional y propiedades promotoras de la salud de todas las galletas estudiadas. Esta formulación correspondió con las alegaciones de salud “alta en fibra” y “fuente de proteína”, según la Legislación Europea (CE N° 1924/2006). Las galletas formuladas con bagazo de cerveza extruido presentaron menor (p0.05) en la bioaccesibilidad de aminoácidos de las diferentes formulaciones estudiadas. No obstante, la adición de bagazo de cerveza extruido tuvo un efecto positivo en la bioaccesibilidad de no-nutrientes de las galletas. Por tanto, las galletas con 17% de bagazo de cerveza extruido fueron las que presentaron significativamente (p<0.05) mayor bioaccesibilidad duodenal de compuestos fenólicos. En esta misma línea, los digeridos intestinales de todas las galletas formuladas inhibieron la formación intracelular de especies reactivas al oxígeno en células IEC-6, mientras que las galletas con 17% de bagazo de cerveza extruido presentaron la mayor (p<0.05) inhibición (45%). Adicionalmente, fueron la única formulación con propiedades antiinflamatorias en células RAW264.7 inducidas con LPS. El agregado de FOS y bagazo de cerveza extruido aumentó significativamente (p<0.05) la producción de ácido butírico y ácido valérico, respectivamente, ambos con propiedades anticancerígenas y encargados de promover la salud gastrointestinal y modular positivamente el sistema inmune. Finalmente, el enfoque multidisciplinar para evaluar el riesgo-beneficio de aumentar la cantidad de bagazo extruido de las galletas reveló la necesidad de reformular la galleta con 17% de bagazo de cerveza extruido para obtener una correcta aceptabilidad sensorial. Sin embargo, esta formulación fue la única que presentó un efecto positivo en el control del apetito a corto plazo de acuerdo a los resultados del estudio aleatorio cruzado desarrollado con 51 adultos, comparado con la formulación reducida en azúcar sin adición de bagazo de cerveza extruido. Adicionalmente, todas las formulaciones estudiadas presentaron una tolerancia gastrointestinal aceptable. En conclusión, la presente tesis doctoral contribuyó mediante la investigación académica a la generación de conocimiento sobre nuevos ingredientes y alimentos saludables. Los hallazgos confirmaron la factibilidad del uso de la extrusión para revalorizar el bagazo de cerveza en un ingrediente alimentario saludable y sostenible, con mejoras en su valor nutricional y propiedades promotoras de la salud. Estas propiedades fueron vehiculizadas con éxito mediante la reformulación de una galleta ampliamente conocida a una opción reducida en azúcar y alta en fibra dietética. Mediante el desarrollo de un ingrediente alimentario accesible, saludable y sostenible, se desarrolló una alternativa a un snack de panadería altamente consumido para prevenir enfermedades no transmisibles y promover la seguridad nutricional.

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