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    Severina PACIFICO

    Insegnamento di CHIMICA DEGLI ALIMENTI

    Corso di laurea magistrale in SCIENZE DEGLI ALIMENTI E DELLA NUTRIZIONE UMANA

    SSD: CHIM/10

    CFU: 9,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 72,00

    Periodo di Erogazione: Secondo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    ITALIANO

    Contenuti

    Principi nutritivi che apportano energia (lipidi, carboidrati, protidi) e principi che non apportano energia (acqua, sali minerali, vitamine). Sostanze che derivano dale trasformazioni dei principi nutritivi. Sostanze responsabili dei caratteri organolettici degli alimenti. Contaminazione chimica degli alimenti. Additivi alimentari. Nutraceutici. Alimenti Funzionali. Conservazione degli alimenti. Alimenti di origine vegetale. Alimenti di origine animale. Integratori alimentari. Bevande.

    Testi di riferimento

    Fennema’s Food Chemistry, 2017, Fifth Ed. Srinivasan Damodaran, Kirk L. Parkin – CRC PRESS Cappelli, Vannucchi: Principi di Chimica degli alimenti, 2015, Ed. Zanichelli, Bologna
    Coultate: La Chimica degli alimenti, 2005, Ed. Zanichelli, Bologna
    Appunti dalle lezioni

    Obiettivi formativi

    Fornire le conoscenze sulla struttura chimica, le proprietà salutistiche e nutraceutiche dei principali costituenti degli alimenti, esaminando le cause dell’alterazione degli alimenti, i metodi di conservazione, le innovazioni nella filiera agroalimentare e i principali metodi di analisi. Fornire altresì informazioni sulla legislazione, formulazione, composizione e utilizzo dei prodotti destinati ad una alimentazione particolare, degli alimenti funzionali e degli integratori alimentari.

    Prerequisiti

    Conoscenze e abilità fornite dai corsi di Chimica Generale ed Inorganica, Chimica Organica e Biochimica nel precedente Corso di Laurea Triennale. Sarà altresì utile la pregressa acquisizione di conoscenze e abilità in campo chimico-analitico.

    Metodologie didattiche

    Il corso è articolato in lezioni
    frontali svolte dal docente, integrate ad esperienze di laboratorio. Seminari facoltativi saranno di supporto alle lezioni in relazione all’applicazione delle più recenti tecniche analitiche di separazione e di riconoscimento dei costituenti alimentari in matrici complesse.
    Nel suo lavoro personale lo
    studente dovrà assimilare conoscenze e
    concetti alla base della chimica degli alimenti: 1) conoscenza degli alimenti e della loro composizione e funzione; 2) comprensione del meccanismo di funzionamento e di trasformazione di alimenti, integratori alimentari e nutraceutici con riferimento alla loro biodisponibilità e bioattività; 3) comprensione delle principali metodologie di impiego e di analisi di alimenti anche con riferimento alla loro sicurezza.

    Metodi di valutazione

    Il raggiungimento degli obiettivi dell’insegnamento è certificato mediante il superamento di un esame con valutazione in trentesimi. L'esame si articola in una prova scritta e in una prova orale che hanno luogo in giorni calendarizzati, da sostenere nello stesso appello e prevede per entrambe una valutazione in trentesimi. Ciascuna prova è valutata in trentesimi e si intende superata con il voto minimo di 18/30. Il voto finale è dato dalla media dei voti riportati in ciascuna prova. La prova scritta è propedeutica alla prova orale e consiste nella somministrazione di un questionario con quesiti a risposta multipla e a risposta aperta (30 quesiti, durata di 90 minuti). Sono esonerati dal sostenere la prova scritta, gli studenti frequentanti che, durante lo svolgimento del corso, abbiano sostenuto e superato gli accertamenti periodici mediante prove scritte di verifica, della durata di 45 minuti ciascuna, con domande a scelta multipla e a risposta aperta. La prova orale consiste in una discussione della durata non superiore a circa 30 minuti, finalizzata ad accertare il livello di conoscenza dei contenuti teorici e quello di competenza nell’esposizione. La valutazione finale sarà espressa in trentesimi e terrà conto dell’esito della prova scritta (25%) e della prova orale (75%).

    Altre informazioni

    La frequenza è fortemente consigliata.

    Allo studente è data la possibilità di
    sostenere una prova scritta di
    autovalutazione in itinere, strutturata in
    modo analogo all’esame scritto, ma
    limitata al programma svolto, con
    successiva correzione.
    Lo studente potrà avvalersi del materiale
    didattico (dispense, ecc.) messo a
    disposizione sul sito web di Ateneo (sharepoint).
    Il docente è disponibile per ricevimento
    studenti nei giorni indicati sulla scheda
    insegnamento e su richiesta inoltrata via email.

    Programma del corso

    Principi attivi che apportano energia: Lipidi: acidi grassi (saturi, insaturi ed essenziali), acilgliceroli, fosfolipidi, glicolipidi, cere, steridi, isoprenoidi, eicosanoidi, lipoproteine. Alterazione del contenuto in grassi degli alimenti (idrogenazione, interesterificazione). Deterioramento dei lipidi: reazioni idrolitiche ed ossidative (idrolisi o inacidimento, irrancidimento chetonico, irrancidimento ossidativo, termodegradazione). Fattori che influenzano il rate di ossidazione. Prodotti di decomposizione della lipoperossidazione (reazioni di β-scissione, ossidazione del colesterolo). Amminoacidi e Proteine: Classificazione e Proprietà chimico-fisiche. Amminoacidi proteogenici, essenziali, limitanti. Sintesi di amminoacidi. Sintesi peptidica in fase omogenea e in fase solida. Funzionalità delle proteine alimentari. Qualità e digeribilità. Alterazione chimica degli amminoacidi negli alimenti (racemizzazione, cross-linking proteico, ossidazione, reazione con i nitriti). Denaturazione delle proteine, modifiche da cottura, putrefazione. Carboidrati - Zuccheri estrinseci ed intrinseci. Classificazione dei glicidi, monosaccaridi, stereoisomeria dei monosaccaridi, epimerizzazione di un monoso base-catalizzata; riarrangiamento enediolico base-catalizzato; ossidazione di monosaccaridi, allungamento e degradazione di monosaccaridi, glicosidazione, sintesi di O-glicosidi: meccanismo della reazione di Knoegis-Knorr, N-glicosidi. Idrolisi di glicosidi. Sintesi di oligosaccaridi e loro proprietà funzionali. Ciclodestrine. Polisaccaridi. Amido – struttura chimica, gelatinizzazione e retrogradazione. Carboidrati disponibili e non disponibili. Amidi resistenti. Amidi modificati. Altri polisaccaridi di interesse alimentare. Cellulosa. Fibra alimentare. Carboidrati con spiccate caratteristiche prebiotiche. Imbrunimento non enzimatico/reazione di Maillard, prodotti di Amadori e Heyns, deossiesoni, reduttoni, degradazione di Strecker, caramellizzazione, acrilammide negli alimenti.
    Principi attivi che non apportano energia: Acqua - caratteristiche chimico-fisiche, l’acqua negli alimenti, attività negli alimenti, l’acqua destinata al consumo umano, le acque minerali; Minerali – presenza nell’organismo, funzioni biologiche, fabbisogno e fonti alimentari di calcio, magnesio, potassio, sodio, zolfo, cloro, ferro, zinco, rame, cromo, manganese, cobalto, selenio, iodio, fluoro e molibdeno; Vitamine – proprietà chimico-fisiche, funzioni fisiologiche, fonti alimentari delle principali classi di vitamine idrosolubili e liposolubili. Perdite di attività negli alimenti. Degradazione ossidativa.
    Componenti alimentari minori: Coloranti – Meccanismo della visione. Colore: perché?, Coloranti alimentari (naturali, natural-like, sintetici). Pigmenti, dyes e lakes. Pigmenti in tessuti animali e vegetali: composti contenenti EME, Clorofille, Carotenoidi, Antociani e altri polifenoli, Betalaine. Sintesi di coloranti. Flavors – Sapore, odore, valutazione delle qualità organolettiche degli alimenti. Flavors da vegetali, da fermentazione lattica ed etanolica, nel latte, nelle carni da ruminanti e non. Metodi di analisi. Meccanismo molecolare della percezione dell’aroma. Additivi alimentari - Edulcoranti: alditoli, sorbitani, edulcoranti intensivi (proprietà e sintesi), edulcoranti naturali di origine terpenica e peptidica; Sostituti di grassi (carboidrati fat mimetics, proteine fat mimetics); Antiossidanti: definizione, classificazioni meccanismi ed esempi di sostanze biologicamente attive presenti negli alimenti di origine vegetale; Aromatizzanti; agenti di rivestimento; coadiuvanti tecnologici; etichettatura e legislatura. Integratori alimentari: definizione, composizione, normativa, etichettatura, finalità e linee guida. Integratori alimentari nutraceutici: definizione, composizione, distribuzione negli alimenti ed esempi, circostanziati da studi in vitro e in vivo, del loro utilizzo per il mantenimento della salute dell’organismo. Alimenti a fini medici speciali: definizione, composizione, normativa etichettatura ed alcuni esempi. Linee guida di demarcazione tra integratori alimentari ed alimenti a fini medici speciali. Alimenti destinati ai lattanti ed ai bambini della prima infanzia. Alimenti funzionali, “novel foods”, alimenti arricchiti: definizione ed esempi. Food systems: approfondimenti su latte ed alimenti nervini.
    Tecniche di analisi e caratterizzazione spettroscopica e spettrometrica in Chimica degli alimenti.
    Esperienze pratiche di laboratorio

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    Nutritional ingredients that bring energy (lipids, carbohydrates, proteins) and that do not bring energy (water, mineral salts, vitamins). Substances that derive from transformations of nutritional ingredients. Substances responsible for the organoleptic characteristics of foods. Chemical contamination of food. Food Additives. Nutraceuticals. Functional Foods. Food Conservation. Plant food. Animal food. Food supplements. Drinks.

    Textbook and course materials

    Fennema’s Food Chemistry, 2017, Fifth Ed. Srinivasan Damodaran, Kirk L. Parkin – CRC PRESS Cappelli, Vannucchi: Principi di Chimica degli alimenti, 2015, Ed. Zanichelli, Bologna
    Coultate: La Chimica degli alimenti, 2005, Ed. Zanichelli, Bologna
    Notes of Lectures

    Course objectives

    The present course aims to provide knowledge on the chemical structure, health and nutraceutical properties of the main food constituents, by examining the causes of food alteration, conservation methods, innovations in the agro-food chain and the main analytical methods. The course will also provide information on the legislation, formulation, composition and use of products intended for particular nutrition, functional foods and dietary supplements.

    Prerequisites

    Knowledges and skills furnished by the course of General and Inorganic Chemistry, Organic Chemistry and Biochemistry, acquired in the previous Bachelor's degree. The previous acquisition of knowledge and skills in the chemical-analytical field will also be useful.

    Teaching methods

    The course consists in frontal lessons
    carried out by the teacher, integrated with laboratory experiences. Optional seminars will support the lessons in relation to the application of the latest analytical techniques of separation and recognition of food constituents in complex matrices.
    In his/her personal work, the student will have to assimilate knowledge e
    basic concepts of food chemistry: 1) knowledge of foods and their composition and function; 2) understanding of the mechanism of functionality and transformation of food, food supplements and nutraceuticals with reference to their bioavailability and bioactivity; 3) understanding of the main methods of use and analysis of foods, also with reference to their safety.

    Evaluation methods

    The achievement of the teaching objectives is certified by passing an exam with an evaluation expressed in thirtieths. The exam consists of a written test and an oral test that take place on scheduled days, to be taken in the same appeal and provides for a 30th evaluation for both. Each test is rated at thirty and is considered passed with the minimum grade of 18/30. The final grade is given by the average of the marks obtained in each test. The written test is preparatory to the oral test and consists of the administration of a questionnaire with multiple choice and open-ended questions (30 questions, 90 minutes duration). Attending students who, during the course, have taken and passed the periodic examinations by means of written verification tests, each lasting 45 minutes, with multiple choice and open answer questions, are exempt from taking the written test. The oral exam consists of a discussion lasting no longer than about 30 minutes, aimed at ascertaining the level of knowledge of the theoretical contents and the one of competence in the exhibition.
    The final evaluation will be expressed in thirtieths and will take into account the outcome of the written test (25%) and the oral exam (75%).

    Other information

    Attending course is strongly recommended.
    The student could take a written test of
    ongoing self-assessment, structured similarly to the written exam, but
    limited to the program performed, with
    subsequent correction. The student can use the material didactic (lecture notes, etc.) put at available on the University website (sharepoint).
    The teacher is available for receiving
    students on the days indicated on the card
    teaching and on request forwarded via email.

    Course Syllabus

    Active ingredients that provide energy: Lipids: fatty acids (saturated, unsaturated and essential), acylglycerols, phospholipids, glycolipids, waxes, sterides, isoprenoids, eicosanoids, lipoproteins. Alteration of the fat content of foods (hydrogenation, interesterification). Deterioration of lipids: hydrolytic and oxidative reactions (hydrolysis or acidification, ketonic rancidity, oxidative rancidity, thermodegradation). Factors that influence the oxidation rate. Lipoperoxidation decomposition products (β-cleavage reactions, cholesterol oxidation). Amino acids and proteins: Classification and chemical-physical properties. Essential, limiting proteogenic amino acids. Synthesis of amino acids. Peptide synthesis in homogeneous phase and in solid phase. Functionality of food proteins. Quality and digestibility. Chemical alteration of amino acids in foods (racemization, protein cross-linking, oxidation, reaction with nitrites). Protein denaturation, cooking changes, putrefaction. Carbohydrates - extrinsic and intrinsic sugars. Classification of glycides, monosaccharides, stereoisomerism of monosaccharides, epimerization of a base-catalyzed monose; basic-catalyzed enediolic rearrangement; oxidation of monosaccharides, elongation and degradation of monosaccharides, glycosidation, synthesis of O-glycosides: mechanism of Knoegis-Knorr reaction, N-glycosides. Glycoside hydrolysis. Synthesis of oligosaccharides and their functional properties. Cyclodextrins. Polysaccharides. Starch - chemical structure, gelatinization and retrogradation. Available and unavailable carbohydrates. Resistant starches. Modified starches. Other polysaccharides of food interest. Cellulose. Dietary fiber. Carbohydrates with marked prebiotic characteristics. Non-enzymatic browning / Maillard reaction, Amadori and Heyns products, deoxyhexones, reduttones, Strecker degradation, caramelization, acrylamide in foods.
    Active ingredients that do not supply energy: Water - chemical and physical characteristics, water in food, activity in food, water for human consumption, mineral water; Minerals - presence in the organism, biological functions, dietary requirements and sources of calcium, magnesium, potassium, sodium, sulfur, chlorine, iron, zinc, copper, chromium, manganese, cobalt, selenium, iodine, fluorine and molybdenum; Vitamins - chemical-physical properties, physiological functions, food sources of the main classes of water-soluble and fat-soluble vitamins. Loss of activity in food. Oxidative degradation.
    Minor food components: Colorants - Mechanism of vision. Color: why?, Food colors (natural, natural-like, synthetic). Pigments, dyes and lakes. Pigments in animal and plant tissues: compounds containing EME, chlorophylls, carotenoids, anthocyanins and other polyphenols, betalains. Synthesis of dyes. Flavors - Taste, smell, evaluation of the organoleptic qualities of foods. Flavors from vegetables, from lactic and ethanolic fermentation, in milk, in meat from ruminants and non-ruminants. Analysis methods. Molecular mechanism of aroma perception. Food additives - Sweeteners: alditoli, sorbitani, intensive sweeteners (properties and synthesis), natural sweeteners of terpenic and peptide origin; Fat placers (carbohydrates fat mimetics, proteins fat mimetics); Antioxidants: definition, classification of mechanisms and examples of biologically active substances present in foods of plant origin; flavoring; coating agents; technological adjuvants; labeling and legislature. Food additives: definition, composition, legislation, labeling, aims and guidelines. Nutraceuticals: definition, composition, distribution in foods and examples, detailed by in vitro and in vivo studies, of their use for maintaining the health of the organism. Foods for special medical purposes: definition, composition, labeling legislation and some examples. Guidelines for demarcation between food supplements and foods for special medical purposes. Foods intended for infants and young children. Functional foods, "novel foods", enriched foods: definition and examples. Food systems: insights into milk and nervine foods.
    Analytical techniques and spectroscopic and spectrometric characterization techniques in Food Chemistry.
    Practical laboratory experiences

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