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Biochimica degli Alimenti

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FOOD BIOCHEMISTRY

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Anno accademico 2018/2019

Codice attività didattica
AGR0075
Docente
Prof. Luisella Roberta Celi (Affidamento interno)
Corso di studio
[001703] TECNOLOGIE ALIMENTARI
Anno
2° anno
Tipologia
C - Affine o integrativo
Crediti/Valenza
8
SSD attività didattica
AGR/13 - chimica agraria
Erogazione
Convenzionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Scritto più orale obbligatorio
Prerequisiti

Chimica generale e Chimica organica

General chemistry and Organic chemistry
Propedeutico a

Laboratorio di analisi chimica degli alimenti

Molecular transformations of foods
Oggetto:

Sommario del corso

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Obiettivi formativi

L'obiettivo principale è quello di fornire allo studente gli strumenti per approfondire le conoscenze sui composti biochimici di interesse alimentare, sulle principali reazioni cui sono sottoposti durante i processi di trasformazione e conservazione degli alimenti, e sui principali catabolismi e anabolismi biochimici. I contenuti del corso rientrano nell'area di apprendimento della qualità e sicurezza.

 

 This course is aimed to furnish to the students the tools for understanding the main characteristics of the biochemical compounds in food science, the main reactions that these compounds undergo during food transformation and conservation, and the main biochemical catabolisms  and anabolisms. The class focuses on subject that are configured in the learning context of quality and safety.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenze e capacità di comprensione: alla fine del corso lo studente sarà in grado di 1) conoscere in modo approfondito i principali composti biochimici; 2) comprenderne la reattività chimica e biochimica; 3) conoscere gli effetti che la conservazione e trasformazione degli alimenti può avere sui composti biochimici.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione: gli studenti saranno in grado di 1) individuare i processi cui sono sottoposti i diversi composti biochimici; 2) ipotizzare variazioni delle proprietà nutrizionali e organolettiche dei principali composti biochimici in un alimento

Autonomia e capacità di giudizio: gli studenti saranno in grado di 1) giudicare la qualità di un alimento a partire dai composti biochimici in esso presenti; 2) valutare il valore nutrizionale e nutraceutico di un alimento.

Abilità comunicative: alla fine del corso lo studente sarà in grado di: 1) Conoscere la terminologia biochimica; 2) descrivere i principali metabolismi; 3) reperire informazioni da bibliografia online; 4) ampliare le capacità di esposizione .

 

Knowledge and understanding: at the end of the course, the students will 1) have a deep knowledge on the main biochemical compounds; 2) understand their chemical and biochemical reactivity; 3) understand the effects that food tarnsformation and storage have on main biochemical compounds.

Applying knowledge and understanding: students will be able to 1) identify the main processes that food biochemical compounds undergo; 2) hypothesize the main nutritional modifications of food biochemical compounds

Making judgements: the students will be able to make judgements on 1) evaluate food quality based on the main biochemical compounds; 2) evaluate the nutritional and nutraceutical food properties.

Communication skills: at the end of the course students will have an improved capacity of 1) understanding biochemical vocabulary; 2) using spreadsheets to evaluate relationships between variable; 3) use databases to get scientific and technical information on biochemistry; 4) improve their speaking capacity

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Programma

 Acqua: struttura chimica, comportamento liquido-solido, solvente, dissociazione, pH, attività e disponibilità per i microrganismi

Chimica colloidale: sistemi colloidali, fattori che inducono alla dispersione o alla coagulazione del colloide, impiego dei colloidi nell'industria alimentare. Principali sistemi bifase

Zuccheri: Monosaccaridi, derivati ridotti e ossidati. Disaccaridi: Maltosio, lattosio, saccarosio, cellobiosio, trealosio. Polisaccaridi: amido, glicogeno, pectine: loro proprietà, degradazione enzimatica, impiego nell'industria degli alimenti. Potere dolcificante degli zuccheri. Impiego degli zuccheri nell'industria alimentare: saccarosio, zucchero invertito, amido

Amminoacidi: struttura molecolare e proprietà chimico-fisiche, comportamento in acqua, metodiche analitiche per il riconoscimento degli amminoacidi, legame peptidico

Proteine. Principali caratteristiche delle proteine, struttura I, II, III e IV. (Formazione di base) Proprietà funzionali delle proteine degli alimenti, enzimi proteolitici, Qualità biologica delle proteine e valore proteico degli alimenti. Principali trasformazioni delle proteine in campo alimentare: Idrolisi, Denaturazione, formazione di ammine biogene, reazioni d imbrunimento non enzimatico.

Lipidi: Lipidi saponificabili: trigliceridi, fosfolipidi, cere. Struttura e nomenclatura, grassi saturi e insaturi, proprietà fisiche: punto di fusione, cristallinità, spalmabilità. Degradazione dei lipidi: irrancidimento dei lipidi, antiossidanti, idrogenazione catalitica. Punto di fumo. Lipidi non saponificabili: terpeni, eicosanoidi, steroidi. 

Acidi nucleici: basi azotate, nucleosidi e nucleotidi. DNA e RNA

Tannini: tannini idrolizzabili - tannini condensati - funzioni biologiche

Pigmenti: - pigmenti polifenolici e polipirrolici

Vitamine: Principali vitamine, loro importanza come coenzimi, effetto del calore sulla struttura delle vitamine

Enzimi: reazioni enzimatiche, cinetica chimica e equazione di Michaelis-Menten, fattori che influenzano la velocità di reazione enzimatica, Inibitori enzimatici

Imbrunimento non enzimatico: Substrati, Tipi di ossidazione, la reazione di Maillard, il riassestamento di Amadori, la degradazione di Strecker, la degradazione dell'acido ascorbico. Metodi per prevenire l'imbrunimento non enzimatico

Imbrunimento enzimatico: substrati, principali reazioni e metodi per prevenirle

 Metabolismi 

Il metabolismo: anabolismo e catabolismo

Metabolismo degli zuccheri:

Glicolisi,

Ciclo di Krebs,

Catena respiratoria con Trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa.

Ciclo dell'acido fosfogluconico.

Gluconeogenesi

Fermentazione alcolica. Fermentazione propionica. Fermentazione omolattica ed eterolattica. Fermentazione butirrica. fermentazione malolattica

Metabolismo dei lipidi:

Idrolisi dei trigligliceridi

Catabolismo del glicerolo

Beta-ossidazionedegli acidi grassi saturi e insaturi.

Biosintesi degli acidi grassi saturi e insaturi

Metabolismo delle proteine e degli amminoacidi: transaminazione, deamminazione ossidativa e fermentazioni degli amminoacidi, decarbossialzione e formazione di ammine biogene

Sintesi e degradazione dei nucleotidi purinici e pirimidinici

Biosintesi dei terpeni, dello squalene e del colesterolo

Biosintesi dell'etilene

Mappa metabolica e interconnessione tra i metabolismi 

 

 Water chemistry: chemical structure, liqui/solid chemistry, solvent effect, dissociation, pH, activity and microbial availability

Colloidal chemistry: colloidal systems, factors that cause particle dispersion/aggregation, use of colloids in food technology. Main bi-phase systems

Saccharides: Monosaccharides, Reduced and oxidised derived compounds, Disaccharides: Maltose, lattose, cellobiose,  trealose, saccharose. Polysaccharides: starch, glycogen, pectins (properties, enzymatic degradation, use of polysaccharides in food technology). Sweetening power and gel properties of starch

Aminoacids: molecular structure  and physical and chemical properties, behaviour in water, analytical procedure for the identification of aminoaicds, peptidic bonding

Proteins. Main characteristics of proteins, I, II, III and IV structure. Functional properties of food proteins, proteolytic enzymes, Protein biological quality and food protein quality. Main reactions of proteins during food processing: hydrolysis, Denaturation, formation of biogenic amins, Maillard reaction

Lipids: triacylglycerols, phospholipids, waxes. Structure and nomenclature, saturated and unsaturated fat acids. Physical properties: melting temperature, crystallinity, spreadability, lipid degradation, antioxidants, catalytic hydrogenation. Smoking point. Terpens, eicosanoids, steroids

Nucleic acids: nitrogen bases, nucleosides and nucleotides. DNA and RNA

Tannins: hydrolysable tannins - condensed tannins - biological functions

Pigments:  polyphenolic and polypyrolic pigments

Vitamins: Main vitamins, their role as coenzymes, effect of food processing on the vitamin structure

Enzymes: enzymatic reactions, kinetics and Michaelis-Menten equation, factors that affect the rate of  enzymatic reaction, enzymatic inhibitors

Non enzymatic Browning: Substrates, Types of oxidation, Maillard reaction, Amadori rearrangement, Strecker degradation, ascorbic acid degradation. Methods for preventing non-enzymatic browning.

Enzymatic browning: substrates, main reactions and methods for limiting the process

 

Metabolisms

Sugar metabolism: 

Glycolysis, Krebs cycle, Respiratory chain with electron transport and oxidative phosphorilation.

Phosphogluconic acid cycle.

Gluconeogenesis

Alcoholic fermentation. Propionic fermentation. Omolactic and heterolactic fermentation. Butyrric fermentation

Malolactic fermentation 

Glicero-pyruvic fermentation

Fatty acid oxidation and biosynthesis

Metabolism of proteins and aminoacids

Biosynthesis and degradation of purinic and pirimidinic nucleotides

Biosynthesis of terpens and cholesterol

Biosynthesis of etilene

 

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Modalità di insegnamento

L'insegnamento si svolgerà con lezioni frontali, lezioni interattive e esercitazioni   

The course will include theoretical lectures, interactive lectures and exercises

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Modalità di verifica dell'apprendimento

 Alla fine di ogni argomento si svolgeranno esercitazioni con correzione e discussione in aula. Alla fine dell'insegnamento sarà effettuata una simulazione d'esame.  Tutte le verifiche svolte durante l'insegnamento hanno puramente valore di autovalutazione. L'esame finale consta di una prova scritta della durata di due ore a domande aperte, di cui 5 intendono verificare l'apprendimento dei metabolismi e 5 più specifiche per verificare la capacità logica e di elaborazione delle conoscenze. A questo seguirà un orale dove si deve dimostrare l'apprendimento delle conoscenze teoriche e la capacità di applicazione. Il superamento della prova scritta è vincolante per l'orale. Il voto finale deriverà dalla media delle due valutazioni conseguite nella prova scritta e in quella orale e sarà espresso in trentesimi.  

 

 At the end of each topic  I will do exercises with correction and discussion. At the end of the course I will do an exam simulation. All audits carried out during the course have value of purely self-assessment. The final exam consists of a written exam  with 10 questions, 5 on metabolims and 5 aimed at verifying the theoretical knowledge and the capacity of applying theoretical knowledge to pratical cases. This will be followed by an oral examination, where students must answer to questions of theoretical knowledge, demonstrate their capacity to apply it. Passing the written exam is mandatory for the oral. The final mark will be derived from the average of the two evaluations obtained in the written and oral tests and will be in /30.

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Attività di supporto



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Testi consigliati e bibliografia

Introduzione alla Biochimica, A.L. Lehninger, Zanichelli

Si consiglia anche: La chimica degli alimenti, T.P. Coultate, Zanichelli

Le slides saranno disponibili sul sito campusnet del DISAFA a partire dall'inizio dell'insegnamento

Piccole variazioni del materiale caricato saranno possibili durante il corso

 

 Introduzione alla Biochimica, A.L. Lehninger, Zanichelli

I suggest also: La chimica degli alimenti, T.P. Coultate, Zanichelli

Slides will be available since the beginning of the course on the DISAFA website.

Possible variations during the course may be done.

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Note

 

 

 

 

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    Ultimo aggiornamento: 30/06/2019 15:30
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