Scienze dell'Alimentazione e Gastronomia L-26

L’insegnamento si propone di introdurre lo studente ai principi fondamentali della Biochimica e della Chimica, con particolare attenzione alla loro applicazione nel contesto della scienza degli alimenti. Il corso è articolato in due attività didattiche (ciascuna da 4 CFU): una prima dedicata alla Biochimica, finalizzata alla comprensione della struttura e della funzione delle principali macromolecole cellulari, dell’attività enzimatica, del metabolismo e della bioenergetica, elementi essenziali per interpretare i meccanismi molecolari alla base della fisiologia cellulare; una seconda dedicata alla Chimica, orientata allo studio della composizione chimica degli alimenti e delle principali trasformazioni chimiche che avvengono durante la produzione, la conservazione e la preparazione dei prodotti alimentari.

Gli studenti acquisiranno conoscenze sui costituenti chimici degli alimenti (carboidrati, lipidi, proteine, vitamine, sali minerali, acqua) e sul loro ruolo nutrizionale, nonché sui processi chimici e biochimici (come ossidazioni, reazioni enzimatiche, caramelizzazione e reazione di Maillard) che influenzano qualità, sicurezza e valore nutrizionale degli alimenti. Saranno inoltre introdotti ai principi della lettura chimico-nutrizionale delle etichette alimentari, al concetto di contaminanti e additivi, e ai fondamenti della legislazione alimentare.

Conoscenza e capacità di comprensione

Al termine del corso, lo studente dovrà aver acquisito una solida conoscenza della struttura chimica e biochimica delle principali classi di composti di interesse alimentare – quali acqua, carboidrati, lipidi, proteine, vitamine, sali minerali, composti aromatici e coloranti – comprendendone le proprietà, il ruolo nutrizionale e le funzioni biologiche.

Dovrà inoltre conoscere le strutture delle macromolecole biologiche e i meccanismi alla base della funzione degli enzimi, del metabolismo energetico e della regolazione delle vie metaboliche, con particolare attenzione alla compartimentalizzazione metabolica e al ruolo funzionale dei diversi organi.

Sarà in grado di comprendere le principali trasformazioni chimiche e biochimiche che avvengono durante la conservazione, la preparazione e la lavorazione degli alimenti (come l’ossidazione dei lipidi, le reazioni di degradazione, la reazione di Maillard, le trasformazioni enzimatiche), con una visione integrata dei processi che influenzano la qualità alimentare.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite per:

Interpretare la composizione chimica degli alimenti e i cambiamenti molecolari che avvengono nei processi tecnologici e metabolici;

Analizzare le interconnessioni tra struttura, funzione e metabolismo delle biomolecole;

valutare la qualità chimico-nutrizionale degli alimenti attraverso la lettura di etichette, schede tecniche e dati analitici;

Comprendere le basi molecolari del funzionamento dell’organismo umano, con riferimento ai processi metabolici e alla loro regolazione nei diversi distretti corporei; porsi in continuità con insegnamenti successivi nell’ambito biochimico, nutrizionale e fisiologico.

Abilità di giudizio

Lo studente svilupperà una capacità critica nel valutare la qualità chimica, biochimica e nutrizionale degli alimenti, considerando sia la composizione che i processi cui sono stati sottoposti. Sarà in grado di riconoscere e valutare i rischi legati alla presenza di sostanze indesiderate (come contaminanti, prodotti di degradazione, tossine), e di affrontare problematiche biochimiche complesse con consapevolezza scientifica e autonomia di pensiero.

Abilità di comunicare

Lo studente sarà in grado di comunicare in modo chiaro e scientificamente corretto i concetti relativi alla chimica e biochimica degli alimenti, alle trasformazioni molecolari e ai processi metabolici, utilizzando una terminologia appropriata e illustrando con precisione i meccanismi coinvolti, anche in contesti multidisciplinari.

Capacità di apprendimento

Lo studente acquisirà strumenti metodologici per aggiornare e ampliare in autonomia le proprie competenze, attraverso lo studio di manuali specialistici e la consultazione critica della letteratura scientifica. Sarà in grado di utilizzare le conoscenze acquisite per affrontare insegnamenti successivi e per comprendere e contribuire allo sviluppo di strategie di innovazione nel campo della biochimica, della nutrizione e della qualità alimentare.

L’esame di Biochimica e Chimica degli Alimenti si compone di due moduli:

1.     Biochimica

2.     Chimica degli Alimenti

Il programma del modulo di Biochimica si articola come segue:

Sezione 1 – Le Macromolecole (2 CFU)

·       Amminoacidi: struttura, classificazione, isomerizzazione, punto isoelettrico, essenziali/non essenziali, accenni su legame peptidico e peptidi

·       Proteine: struttura, classificazione, funzioni principali e secondarie, esempi

·       Vitamine – Parte 1: macro e micronutrienti, funzioni, ipovitaminosi, classificazione, vitamine idrosolubili (Tiamina, Riboflavina, Niacina, Ac. Pantotenico, Piridossina, Ac. Folico, Ac. Ascorbico, Biotina)

·       Vitamine – Parte 2: vitamine liposolubili (Retinolo, Calciferolo, Tocoferolo, Vitamina K), digestione e assorbimento

·       Carboidrati: classificazione, struttura, funzioni, esempi (mono-, di-, oligo-, polisaccaridi, glicoproteine)

·       Acidi nucleici: DNA, RNA, doppia elica, complementarietà, duplicazione del DNA

·       Lipidi: classificazione, struttura, esempi alimentari

·       Sali minerali – Parte 1: caratteristiche generali, macroelementi (Ca, P, Mg, K, Na, Cl, S)

·       Sali minerali – Parte 2: microelementi (Fe, Zn, Se, Cu, Mn, I, Co, F, Mo)

·       Digestione delle proteine: valore biologico, fasi digestive, assorbimento, trasporto, pool amminoacidico, celiachia

·       Digestione dei carboidrati: funzioni, fonti alimentari, digestione e assorbimento (amido, glicogeno, trasportatori Glut)

·       Digestione dei lipidi: tappe digestive, assorbimento, lipoproteine e classificazione

·       Glicolisi e fermentazioni: tappe, resa energetica, fermentazioni (etanolica, lattica) e alimenti

·       Decarbossilazione ossidativa del piruvato e ciclo di Krebs: tappe, resa energetica, regolazione, funzioni biosintetiche

Sezione 2 – Il Metabolismo (2 CFU)

·       Fosforilazione ossidativa: mitocondrio, teoria chemiosmotica, ATP sintasi, regolazione, alimentazione

·       Glicogeno, glicogenosintesi e glicogenolisi: funzioni, tappe e regolazione

·       Stress ossidativo e antiossidanti: ROS, RNS, danni, difese endogene/esogene

·       Gruppi alimentari e composti non-nutrienti: alimenti, anti-nutrienti, sostanze tossiche

·       Basi biochimiche della dieta mediterranea e chetogenica: effetti metabolici, nutrient sensing, microbioma

·       Polifenoli: struttura, classificazione, biosintesi, fonti, effetti su salute e patologie

·       Prebiotici: definizione, classificazione, funzioni, probiotici, simbiotici

·       Amido: struttura, digeribilità, gelatinizzazione, retrogradazione, indice glicemico, amido resistente

·       Bevande alcoliche: etanolo, metabolismo, vie ossidative, alterazioni metaboliche

·       Acqua – Parte 1: struttura, proprietà, ruolo biologico, introito ed escrezione

·       Acqua – Parte 2: ciclo, classificazione, durezza, purezza, etichettatura, ruolo fisiologico

Sezione 3 – Biochimica degli Alimenti (2 CFU)

·       Carne e pesce: composizione nutrizionale, classificazione, processi produttivi, contaminazioni

·       Uova e prodotti lattiero-caseari: struttura, caratteristiche nutrizionali, etichettatura, trattamenti termici

·       Cereali e tuberi: classificazione, struttura del frumento, glutine, celiachia, pane, valore nutritivo, composizione dei tuberi

·       Fibra alimentare: definizione, tipi, funzioni, effetti fisiologici e collaterali, patologie associate

·       Sensori nutrizionali: AMPK, sirtuine, PGC-1α, PPARs, regolazione della carica energetica e della componente lipidica

L'esame di Chimica degli Alimenti si articola in 7 sessioni:

Sezione 1:  Acqua: struttura dell’acqua, interazioni dell’acqua negli alimenti, acqua legata, determinazione dell’acqua

SEZIONE 2: Zuccheri e polisaccaridi, mono- e oligo-saccaridi, , decomposizione degli zuccheri, amido, pectine e altri polisaccaridi

SEZIONE 3: Lipidi: acidi grassi e loro reazioni, rancidità, trigliceridi, lipidi polari

SEZIONE 4: Proteine: amminoacidi e valore nutrizionale, struttura delle proteine, alimenti proteici, analisi delle proteine

SEZIONE 5:  Colori e aromi: coloranti naturali e sintetici, sapori, odori.

SEZIONE 6: Vitamine e sostanze minerali: vitamine gruppo B, vitamina C, vitamina A, vitamina D, vitamina E, vitamina K, macroelementi, microelementi

SEZIONE 7: Additivi e sostanze indesiderabili: Conservanti alimentari - Tossine, allergeni e residui.

Il docente del modulo di Biochimica consiglia l’integrazione del materiale fornito (videolezioni, slides, esercitazioni) con i seguenti testi, a cui il docente può fare riferimento durante le lezioni:

David L Nelson Michael M Cox, Fondamenti di biochimica di Lehninger, Prima edizione italiana condotta sulla settima edizione americana, 2021; anche nella versione Ebook (ISBN: 9788808338525).

Il docente del modulo di Chimica degli Alimenti consiglia l’integrazione del materiale fornito (videolezioni, slides, esercitazioni) con i seguenti testi, a cui il docente può fare riferimento durante le lezioni:

T. P. Coultate, “La Chimica degli Alimenti”, Ed. Zanichelli (Bologna, 2005);

Altri testi consigliati, in ordine di preferenza, sono:

P. Cabras, A. Martelli, “Chimica degli alimenti”, Ed. Piccin (Padova, 2004);

L. Mannina, M. Daglia, A. Ritieni. La chimica e gli alimenti, Ed. Zanichelli (Casa Editrice Ambrosiana. Distribuzione esclusiva Zanichelli 2019).

L'acquisizione dei risultati di apprendimento previsti viene accertata attraverso la verifica del completamento delle attività di autovalutazione presenti alla fine di ogni unità didattica dell'insegnamento e attraverso la prova di esame. I test di autovalutazione permettono allo studente di monitorare la propria comprensione degli argomenti somministrati e, nel caso ci siano delle difficoltà, di attivarsi per colmare le lacune o chiedere ulteriori spiegazioni al docente che potranno essere fornite attraverso le sessioni di esercitazione in aula virtuale. La prova d'esame accerterà la conoscenza e la comprensione degli argomenti svolti attraverso domande di tipo teorico, e la capacità di applicare le conoscenze acquisite attraverso domande in cui viene richiesta la soluzione di problemi. La capacità di comunicazione viene valutata attraverso domande aperte in cui viene richiesta la descrizione dell’intero processo risolutivo. Un minimo di un terzo delle domande fa riferimento a campi di applicazione della Biochimica nell’ambito delle scienze dell’alimentazione e gastronomia o comunque delle discipline presenti nel CdS. Ciò permette di valutare l’acquisizione da parte degli studenti di conoscenze e competenze trasversali.

Propedeuticità

Non sono previste propedeuticità.

Prerequisiti

Per affrontare con successo lo studio degli argomenti relativi al programma di Biochimica e Chimica degli Alimenti per comprendere i contenuti delle lezioni e raggiungere gli obiettivi formativi gli studenti devono possedere conoscenze di base in Chimica Generale, Chimica Organica e Citologia.