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. <br />
Prerequisiti
L'esame finale prevede conoscenze di Chimica Organica e di Chimica Analitica.
Contenuti dell'insegnamento
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. <br />
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. <br />
Bibliografia
T. P. Coultate, “La Chimica degli Alimenti”, Ed. Zanichelli (Bologna, 2004). <br />
P. Cabras, A. Martelli, "Chimica degli alimenti“, Ed. Piccin (Padova, 2004) <br />
H.D. Belitz - W. Grosch, Food Chemistry, Springer-Verlag Ed. (Berlin, Germany, 2005) <br />
O. R. Fennema, Food Chemistry, Marcel Dekker Ed. (New York, USA) <br />
P. Cappelli, V. Vannucchi "Chimica degli alimenti-Conservazione e trasformazioni" Ed. Zanichelli (Bologna, 2004) <br />
Pearson's Chemical Analysis of Food – Churchill Livingstone Ed. (London, UK). <br />
Tateo: Analisi dei composti alimentari vol 1,2 Chiriotti Ed. <br />
Metodi didattici
L'insegnamento consta di lezioni frontali correlate con le esercitazioni svolte nell'ambito del modulo di laboratorio. La valutazione è strutturata in prove in itinere, esame scritto finale e esame orale sui contenuti teorici del corso e sulle esercitazioni di laboratorio, descritte a cura dello studente in un apposito quaderno di laboratorio che deve essere consegnato prima di sostenere la prova orale finale.
