CHIMICA DEGLI ALIMENTI
cod. 1004011

Anno accademico 2012/13
3° anno di corso - Primo semestre
Docente
Settore scientifico disciplinare
Chimica degli alimenti (CHIM/10)
Field
Discipline della sicurezza e della valutazione degli alimenti
Tipologia attività formativa
Caratterizzante
63 ore
di attività frontali
9 crediti
sede:
insegnamento
in - - -

Obiettivi formativi

Far comprendere allo studente la composizione chimica degli alimenti, le caratteristiche dei diversi componenti, la loro influenza sulle proprietà dell’alimento, la loro reattività e le trasformazioni che subiscono durante i processi tecnologici nonchè le problematiche analitiche relative alla loro determinazione. Far eseguire allo studente esperienze di laboratorio correlate allo studio teorico e mirate alla comprensione delle trasformazioni chimiche dei componenti principali e secondari degli alimenti nonché alla loro determinazione e caratterizzazione. Illustrare i principali metodi di analisi dei prodotti alimentari.

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 la composizione, i principali metodi di produzione e conservazione e le modificazioni chimiche e fisiche a seguito dei processi tecnologici e della conservazione, nonché gli aspetti analitici legati alla loro caratterizzazione.
L’ultima parte del corso riguarda argomenti di carattere trasversale, in particolare: cenni relativi agli additivi alimentari ed al loro utilizzo nonché la descrizione delle principali classi di sostanze indesiderabili legate alle problematiche di sicurezza alimentare.
Gli argomenti trattati a lezione sono oggetto di esperienze di laboratorio mirate ad illustrare le caratteristiche degli alimenti e le tecniche di analisi più diffuse.

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). Esercitazioni: Determinazione del tenore di umidità di prodotti alimentari mediante termobilancia IR. 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. Esercitazioni: Determinazione di zuccheri riducenti e saccarosio in un succo di frutta col metodo di Lane e Eynon. Determinazione di amilosio e amilopectina in prodotti alimentari. Reazione di Maillard. Formazione di gel da alginati. Grado zuccherino di un mosto. Acidità e grado alcolico del vino. Mostimetri, alcolometri e rifrattometri. 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. Esercitazioni: Determinazione del tenore di materia grassa di un alimento mediante Soxhlet. Determinazione del numero di perossidi e dell’acidità in oli alimentari. Determinazione degli indici spettrofotometrici in oli di oliva e di semi (K e DK). Emulsioni ed emulsionanti. Determinazione di colesterolo in paste alimentari. Determinazione della composizione in acidi grassi di alcuni grassi ed oli alimentari mediante analisi gascromatografica.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. Esercitazioni: Determinazione del tenore di proteine di un alimento mediante Kjehldal. Test qualitativi per le proteine. Coagulazione delle proteine. Proprietà emulsionanti delle proteine. Formazione di schiume. Gelatina. Testuralizzazione di proteine vegetali (soia). Mioglobina: variazione del colore per effetto della temperatura e stabilizzazione mediante aggiunta di nitriti. 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. Esercitazioni: 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

Testi consigliati e bibliografia
T. P. Coultate, “La Chimica degli Alimenti”, Ed. Zanichelli (Bologna, 2004); P. Cabras, A. Martelli, "Chimica degli alimenti“, Ed. Piccin (Padova, 2004); H.D. Belitz - W. Grosch – P- Schieberle, “Food Chemistry”, Springer-Verlag Ed. (Berlin, Germany, 2005); O. R. Fennema, “Food Chemistry”, CRC Press Ed. (New York, USA); P. Cappelli, V. Vannucchi "Chimica degli alimenti-Conservazione e trasformazioni" Ed. Zanichelli (Bologna, 2004)

Metodi didattici

Lezioni in aula ed esperienze di laboratorio.

Modalità verifica apprendimento

Esame scritto e orale.

Altre informazioni

La frequenza alle lezioni teoriche non è obbligatoria, anche se fortemente consigliata. La frequenza delle esercitazioni di laboratorio è obbligatoria: lo studente sarà ammesso a sostenere l’esame se avrà frequentato tutte le esercitazioni (per documentati motivi sarà accettata l’assenza ad una esperienza tra quelle previste).