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Oggetto:
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CHIMICA DEGLI ALIMENTI E METABOLITII NATURALI BIOATTIVI

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Food Chemistry and Bioactive Natural Metabolites

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Anno accademico 2015/2016

Codice dell'attività didattica
INT0703
Docenti
Prof. Cinzia Margherita Bertea (Titolare del corso)
Prof. Claudio Baiocchi (Titolare del corso)
Corso di studi
[f090-c506] SCIENZE DEGLI ALIMENTI E DELLA NUTRIZIONE UMANA
Anno
1° anno
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
10
SSD dell'attività didattica
BIO/04 - fisiologia vegetale
CHIM/01 - chimica analitica
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Obbligatoria
Tipologia d'esame
Orale
Prerequisiti
Conoscenze approfondite di chimica inorganica, organica e biochimica

Extensive knowledge of inorganic and organic chemistry and biochemistry
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire un quadro approfondito dei costituenti alimentari e del loro ruolo nel determinarne le proprietà esterne (forma, colore, consistenza), le proprietà organolettiche (aroma e sapore) e la conservabilità. Inoltre indaga a fondo le trasformazioni chimiche che si verificano in seguito ai trattamenti termici tipici della cottura. Il modulo di Chimica degli alimenti intende fornire una visione globale del quadro chimico degli alimenti, delle relazioni esistenti tra composizione chimica e proprietà nutrizionali, aspetto esteriore, consistenza, aroma, sapore e delle procedure analitiche necessarie sia per controllo qualità che per ricerca e sviluppo. Dettagli sulle classi di composti coinvolte in fenomeni di trasformazione/degradazione a seguito di conservazione o processamento. Il modulo Metaboliti Naturali ha la finalità di approfondire i processi biochimici connessi alle vie metaboliche che portano alla formazione di quei metaboliti, prevalentemente di origine vegetale, che abbiano interesse come composti bioattivi alimentari. Inoltre sarà fornita agli studenti una base adeguata per la comprensione delle problematiche connesse alle varie strategie tecnologiche per la produzione e l’incremento di metaboliti naturali bioattivi ad alto valore aggiunto nei prodotti agro-alimentari, nonché una preparazione teorico-pratica sulle principali tecniche impiegate nello studio di questi prodotti naturali.

 The course aims to provide an in-depth picture of the food constituents and their role in determining the external properties (shape, color, texture), the organoleptic properties (aroma and flavor) and shelf life. Furthermore thoroughly investigates the chemical transformations that occur following the heat treatments typical of the cooking. The modulus of Food Chemistry aims to provide an overview of the chemical framework of food, of the relationship between chemical composition and nutritional properties, appearance, texture, aroma, flavor and analytical procedures necessary both for quality control and for research and development. Details on the classes of compounds involved in the phenomena of transformation / degradation as a result of storage or processing. The module Metabolites Natural aims to investigate the biochemical processes associated with the metabolic pathways that lead to the formation of these metabolites, mainly of plant origin, such as bioactive compounds that have an interest in food. In addition, students will be provided an adequate basis for understanding the issues related to the various technological strategies for the production and the increase of natural bioactive metabolites with high added value in the agro-food products, as well as a theoretical and practical preparation of the main techniques used in the study of these natural products.

 

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Risultati dell'apprendimento attesi

Modulo Chimica degli Alimenti: Conoscenza dei costituenti maggioritari e minoritari negli alimenti e dei loro ruoli funzionali; Capacità di collegare i processi di conservazione e trasformazione degli alimenti alle proprietà dei loro costituenti chimici; Patrimonio di idee di base a cui fare riferimento in maniera autonoma per interpretare processi di trasformazione (senescenza, inquinamento, variazioni proprietà organolettiche) sia di materie prime che di prodotti finiti; Acquisizione di un linguaggio descrittivo delle problematiche alimentari chiaro e rigoroso senza eccessivo ricorso all’utilizzo di termini tecnici.  Modulo Metaboliti naturali bioattivi: Acquisizione di competenze teoriche e operative con riferimento alla biologia degli organismi vegetali, aspetti chimici/biochimici, aspetti nutrizionali e farmacologici; Metodologie biochimiche, biomolecolari e biotecnologiche. Procedure metodologiche e strumentali ad ampio spettro per la ricerca nell’ambito della scienza degli alimenti; Acquisizione di consapevole autonomia di giudizio con riferimento a valutazione e interpretazione di dati sperimentali di laboratorio, sicurezza in laboratorio; Acquisizione di adeguate competenze e strumenti per l’elaborazione e presentazione dei dati, capacità di lavorare in gruppo.

 

Food Chemistry module: Knowledge of the major and minor constituents in foods and their functional roles; Ability to connect the preservation and processing of food to the properties of their chemical constituents; Basic ideas to refer in order to make interpretation of the transformation processes (aging, contamination, changes in organoleptic properties) of both raw materials and finished products; Acquisition of a descriptive language about food issues clear and rigorous without excessive recourse to the use of technical terms. Bioactive Natural Metabolites: acquisition of theoretical and operative skills related to the biology of plant organisms, chemical/biochemical, nutritional and pharmacological aspects; biochemical, molecular and biotechnological methodologies. Broad spectrum methodological and instrumental  procedures for research in the field of food science; Acquisition of conscious judgment independence with regard to experimental data evaluation and interpretation, laboratory safety; Acquisition of appropriate skills and tools to present processed data, ability to work in a team.

 

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Modalità di insegnamento

Il modulo Chimica degli Alimenti è articolato in 40 ore di lezioni teoriche.
Il modulo Metaboliti Naturali Bioattivi è articolato in 28 ore di lezioni teoriche e 24 ore di esercitazioni in laboratorio. La frequenza alle lezioni è obbligatoria nella misura del 70% delle ore. Le slide presentate a lezione sono fornite agli studenti nei materiali didattici online.

 

The module of Bioactive Natural Metabolites consists of 28 hours of lectures and 24 hours of practical activity in the lab. Lectures practical activities in the lab are mandatory (60% of the total hours). The slides presented during lectures are available to students as online materials.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

 L'esame finale del modulo Chimica degli Alimenti è una prova scritta e consiste di quattro domande aperte che coprono gli ambiti trattati da questo modulo. Ogni risposta viene valutata con un voto da 0 a 30 e la valutazione complessiva per questo modulo viene calcolata come media matematica. L’esame finale del modulo Metaboliti Naturali Bioattivi è orale e consiste di  quattro domande sull'intero programma svolto a lezione. Le domande mirano a valutare la comprensione dei principi fondamentali della chimica delle molecole bioattive e del loro ruolo nell'alimentazione e la capacità dello studente di esprimere i concetti  in forma orale utilizzando la giusta terminologia. Ogni risposta viene valutata con un voto da 0 a 30 e la valutazione complessiva per questo modulo viene calcolata come media matematica. La media tra le valutazioni dei due moduli darà la valutazione finale per il corso.

The final exam of the Food Chemistry module is a written test consisting of four open questions covering the major topics of this module. For each answer is assigned a mark between 0 and 30 and their average is used as the global evaluation for this module. The final examination of the Bioactive Natural Metabolites module is an oral test consisting of four questions related to the entire syllabus. The questions are addressed to understand the basic principles of the chemistry of bioactive molecules and their role in nutrition and the student's ability to express concepts in oral form using the proper terminology. Each answer is evaluated as a mark between 0 and 30 and the mathematical average is used as the global evaluation of this module. The average between the marks obtained in each module gives the final evaluation for the course.

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Programma

Modulo Chimica degli Alimenti: Zuccheri e polisaccaridi, lipidi, proteine ​​e vitamine, aromi, colori, conservanti, sostanze indesiderabili.

Modulo Metaboliti naturali bioattivi:  Introduzione generale: distribuzione e biodiversità dei metaboliti naturali bioattivi. Produzione dei metaboliti bioattivi e loro siti di sintesi ed accumulo. Ruolo ecologico dei metaboliti naturali bioattivi. Biosintesi dei metaboliti bioattivi di origine vegetale: composti fenolici, terpeni e composti contenenti azoto. Le proprietà delle piante alimentari. Tabelle dei valori nutrizionali di frutta e verdura. Principali fitochimici presenti nelle piante alimentari. Le alghe come fonte alimentare. Le piante alimentari come fonte di farmaci.  Biotecnologie e produzione di metaboliti bioattivi e fitochimici alimentari.  Produzione biotecnologica della vanillina e di altri metaboliti bioattivi per l’industria alimentare. Le piante geneticamente modificate: aspetti nutrizionali. OGM ed  alimenti.  Biodisponibiltà e bioassorbimento di alcuni metaboliti bioattivi (flavonoidi e carotenoidi) . Determinazione dell’attività antiossidante di un campione biologico: estrazione e quantificazione spettrofotometrica dei composti fenolici totali in frutta, verdura e prodotti alimentari. Analisi quali-quantitativa con TLC ed HPLC-MS. Tecniche bio-molecolari per la detection di OGM: analisi in PCR qualitativa e PCR quantitativa (real-time PCR) di prodotti alimentari. 

 Sugars and Polysaccarides, Lipids, Proteins and vitamins, Aroma compounds, Colours, Preservatives, Food contamination.

General introduction: distribution and biodiversity of natural bioactive metabolites.Production of bioactive metabolites and sites of synthesis and accumulation. Ecological role of bioactive metabolites. Biosynthesis of bioactive metabolites of plant origin: phenolic compounds, terpenoids and nitrogen-containing compounds. Food plant properties. Fruit and vegetable nutritional chart. Phytochemicals in food plants. Algae as a source of food. Food plants as a source of pharmaceuticals. Biotechnology and production of bioactive metabolites and food phytochemicals. Biotechnological production of vanillin and other bioactive metabolites for the food industry. Genetically modified (GM) plants:  nutritional aspects. GM and food products. Bioavailability and biosorption of some bioactive metabolites (flavonoids and carotenoids). Determination of the antioxidant activity of a biological sample: extraction and spectrophotometric quantification of total phenolic compounds in fruits, vegetables and food products. Quali-quantitative analysis by TLC and HPLC-MS. Bio-molecular techniques for the detection of genetically modified organisms (GMOs): qualitative and quantitative PCR (real-time PCR) analyses

 

Testi consigliati e bibliografia

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I testi base consigliati per il corso sono: Tom T. Coultate La Chimica degli Alimenti E’ fortemente consigliato l’utilizzo del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni: Dispense fornite al termine di argomenti specifici (degradazione ossidativa dei lipidi). Articoli di approfondimento disponibili sul sito internet Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile sul sito internet I testi base consigliati per il corso sono: MASSIMO MAFFEI. Molecole Bioattive delle Piante (2015). TAIZ-ZEIGER. Elementi di Fisiologia Vegetale. Capitolo 9. Piccin (2013) Articoli di approfondimento disponibili sul sito internet.

The basic textbook recommended for the module of Food Chemistry is: Tom T. Coultate The Food Chemistry. It is strongly recommended the use of the following material for integration: material provided at the end of specific topics (oxidative degradation of lipids). Scientific articles and lecture material  are available on the website. The texbooks recommended for the Bioactive Natural Metabolites are: MASSIMO MAFFEI. Molecole Bioattive delle Piante (2015) and TAIZ-ZEIGER. Elements of Plant Physiology. Chapter 9. Piccin (2013). The slides presented during lectures and laboratory activity protocols are available to students as online materials.

 



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Ultimo aggiornamento: 03/11/2015 09:20
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