Obiettivi formativi
Conoscenza e capacità di comprendere
Durante il corso lo studente dovrà acquisire una conoscenza approfondita della
composizione chimica degli alimenti, delle caratteristiche dei diversi componenti,
della loro influenza sulle proprietà dell’alimento, della loro reattività e delle
trasformazioni che subiscono durante i processi tecnologici nonché delle
problematiche analitiche relative alla loro determinazione. Lo studente dovrà
acquisire capacità di correlare ed integrare gli aspetti generali con le caratteristiche
specifiche dei singoli alimenti, comprendendo così la correlazione tra composizione
e qualità e acquisendo la capacità di elaborare le informazioni presenti in etichetta.
Tali conoscenze costituiscono la base per poter operare fattivamente in un contesto
produttivo, di controllo e di analisi, di progettazione di nuovi prodotti e processi.
Competenze
Lo studente dovrà essere in grado di utilizzare le conoscenze acquisite per
comprendere e prevedere le trasformazioni molecolari negli alimenti a seguito dei
processi tecnologici e della conservazione.
Autonomia di giudizio
Lo studente deve essere in grado di definire quali trasformazioni può subire o si
possono indurre in un alimento e quali sono gli effetti delle diverse formulazioni
sulle proprietà generali e sulla qualità di un prodotto alimentare e di individuare
quali condizioni di processo o di conservazione possono influenzare la qualità
globale del prodotto.
Capacità comunicative
Lo studente dovrà essere in grado di utilizzare in modo appropriato il linguaggio
scientifico ed il lessico specifico della chimica degli alimenti, dimostrando la
capacità di illustrare e trasmettere in forma orale e scritta i concetti acquisiti.
Capacità di apprendimento
Lo studente che ha frequentato il corso sarà in grado di approfondire le proprie
conoscenze in materia di Chimica degli Alimenti, attraverso la consultazione
autonoma di testi specialistici, riviste scientifiche o divulgative, anche al di fuori degli
argomenti trattati strettamente a lezione.
Prerequisiti
Gli studenti devono aver sostenuto gli esami dei corsi di Chimica Generale, Chimica
Organica e Chimica Analitica.
Contenuti dell'insegnamento
Il corso di Chimica degli Alimenti si compone di una prima parte generale che riguarda la descrizione dei macrocomponenti degli alimenti (acqua, carboidrati, proteine, lipidi) e delle loro proprietà chimiche, fisiche e tecnologiche, lo studio della loro reattività generale nonché dei metodi di determinazione per la composizione centesimale dei prodotti alimentari.
La seconda parte del corso prende in considerazione diversi tipi di alimenti di origine animale e vegetale, descrivendone le caratteristiche compositive, le caratteristiche di qualita e sicurezza.
Infine il Corso offre una panoramica su Novel Food, Botanicals e nuovi alimenti funzionali.
Programma esteso
Introduzione. Che cos’è la Chimica degli Alimenti? Acqua. Struttura dell’acqua.
Interazioni dell’acqua con i componenti degli alimenti e le matrici alimentari. Acqua
legata, attività dell’acqua (aw): definizione e correlazione con umidità relativa %
all’equilibrio. Isoterme di adsorbimento: significato e utilizzo. Metodi di misura del
contenuto di umidità degli alimenti (per disidratazione, per distillazione, per titolazione Karl-Fischer, IR, NIR, termobilance), delle ceneri (in muffola o con acidi) e dell’attività dell’acqua (igrometri, sensori a cloruro di litio, sensori a punto di
rugiada). Cenni sulle acque minerali (caratteristiche di potabilità e composizione).
Carboidrati. Monosaccaridi e oligosaccaridi negli alimenti: struttura, proprietà e
distribuzione. Zucchero di canna e di barbabietola. Zucchero invertito, sciroppi di
glucosio: preparazione e applicazioni. Alditoli: preparazione e applicazioni.
Decomposizione degli zuccheri negli alimenti in ambiente acido, alcalino e con il calore. Idrossimetilfurfurale, maltolo e isomaltolo, lattulosio. Caramellizzazione e caramelli. Reazione di Maillard. Principali metodi di analisi dei carboidrati.
Polisaccaridi. Amido. Gelificazione e retrogradazione. Amidi modificati e sciroppi da
amido. Amilasi. Pectine. Pectinesterasi e pectinliasi. Polisaccaridi delle alghe
marine (alginati e carragenani). Cellulosa, emicellulosa e fibre. Metodi di analisi della fibra alimentare. Gomme (gomma arabica, gomma xantano). Proprietà chimico-fisiche dei polisaccaridi e loro applicazione nei prodotti alimentari. La chimica dei prodotti fermentati: le bevande alcoliche, il vino, l’aceto e la birra. Lipidi. Acidi grassi: struttura e distribuzione negli alimenti. Punti di fusione e proprietà
fisiche di oli e grassi. Reazioni degli acidi grassi insaturi.
Idrogenazione, margarina e acidi grassi trans. Le reazioni di degrado ossidativo e la
rancidità (autossidazione, fotossidazione e ossidazione enzimatica, lipossigenasi).
Antiossidanti naturali e sintetici: classificazione, proprietà e meccanismo di azione.
Parametri di controllo dei fenomeni ossidativi negli oli. Trigliceridi. Le forme
cristalline dei trigliceridi: fusione e cristallizzazione dei grassi. Composizione chimica e proprietà: burro di cacao e cioccolato. Interesterificazione. Oli vegetali, grasso del latte, crema e burro: classificazione, composizione, produzione e trattamenti di rettifica. Tipi di emulsioni. Emulsionanti naturali e sintetici: caratteristiche e applicazioni. Il parametro HLB. Steroli. Lipidi polari. Colesterolo e
fitosteroli: caratteristiche chimiche, distribuzione e stabilità. Principali metodi di
analisi dei grassi. Proteine. Ammino acidi e proteine negli alimenti. Reazioni di
degradazione degli ammino acidi e delle proteine negli alimenti: effetto del calore e del pH. Denaturazione, racemizzazione, isopeptidi, lisinoalanina, furosina. Metodi di analisi. Proprietà tecnologiche delle proteine (idratanti, emulsionanti, schiumogene,
gelificanti, ecc.). Sistemi alimentari proteici. Il latte: classificazione, componenti
strutturali del latte, caseine e proteine del siero, struttura delle micelle caseiniche,
lipidi e globuli di grasso, lattosio, trattamenti termici e omogeneizzazione del latte e
loro effetto sui componenti, principali analisi sul latte. Il formaggio: classificazione e
composizione, coagulazione e modificazioni chimiche durante la maturazione, proteolisi, indice di proteolisi, frazioni azotate, analisi principali. La carne e il pesce: classificazione e composizione, caratteristiche delle proteine della carne, modificazioni post-mortem, anomalie (carni DFD, PSE), mioglobina e colore della
carne, additivi, prodotti carnei trasformati (salumi), analisi principali. Le uova: composizione, caratteristiche delle proteine dell’uovo, proprietà tecnologiche, ovoprodotti. I cereali e derivati: composizione chimica dei principali cereali, le proteine dei cereali, classificazione e proprietà, il glutine: formazione e proprietà, farine e semole, proprietà reologiche degli sfarinati, il pane e la pasta, additivi in panificazione, effetto della cottura e dell’essicazione. Il colore degli alimenti. Le basi molecolari del colore. La misura del colore: colorimetri e spettrofotometri. Coloranti naturali: clorofilla, carotenoidi, antocianine, betalaine, melanine, curcuma e cocciniglia. Coloranti artificiali. Esercitazioni: Effetto del pH e della temperatura sul
colore degli alimenti: clorofilla, antociani.Il flavour: aromi e sapori degli alimenti.
Sapore: dolce, amaro, salato, acido, astringenza, piccante, sapore di carne. Aroma:
carne, frutta, verdura, erbe aromatiche e spezie, aromatizzanti sintetici, odori
anomali e contaminanti. I principi dell’analisi sensoriale. Additivi. Classificazione e numerazione. Descrizione delle proprietà chimiche delle principali classi di additivi alimentari (conservanti, antiossidanti, emulsionanti, ecc.). Vitamine. Classificazione.
Proprietà, analisi e reazioni di degradazione negli alimenti. Sostanze indesiderabili.
Cenni di tossicologia. Descrizione delle principali classi di sostanze indesiderabili negli alimenti. Tossine endogene di alimenti vegetali. Sostanze tossiche endogene di alimenti di origine animale. Micotossine. Tossine batteriche. Allergeni. Residui tossici dell’agricoltura. Residui di metalli tossici. Sostanze tossiche che si originano durante i trattamenti termici degli alimenti. Residui degli imballaggi. Sostanze inquinanti dell’ambiente.
Bibliografia
L. Mannina, M. Daglia, A. Ritieni - La Chimica e gli Alimenti. Nutrienti e aspetti nutraceutici. Ed. Zanichelli
Metodi didattici
Durante le lezioni frontali, che saranno condotte con l’ausilio di presentazioni in
power point e alla lavagna , si illustreranno e verranno discussi i diversi aspetti che
caratterizzano gli alimenti e la loro produzione, con particolare riferimento alle
modificazioni chimiche e fisiche e al loro controllo.
Modalità verifica apprendimento
La verifica dell’apprendimento si effettuerà mediante esame scritto. L’esame scritto si comporrà di una prima parte consistente in 20 domande chiuse a risposta multipla sui principali argomenti del corso, e di una seconda parte consistente in 2 domande aperte. Verranno considerati sia sugli aspetti delle reazioni chimiche più importanti sia sugli aspetti descrittivi della composizione e delle proprietà degli alimenti e dei loro componenti.
